見えない強さ：ケーブルテスター向け高電圧リードリレー

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• 高電圧ケーブルテスターには信頼できるスイッチングが必要
• 注目アプリケーション：ケーブルテスター／電子ハーネステスター
• ケーブル試験における主要機能
• 高電圧試験の総合的な対応能力
• 結論

高電圧ケーブルテスターには信頼できるスイッチングが必要

高電圧試験は、電子システムやコンポーネントの信頼性・安全性・長寿命を確保するための重要なプロセスだ。リードリレーは、こうした用途の厳しい要求に応えるよう特別に設計されていて、開放接点間およびコイルと接点間の両方で非常に高い絶縁電圧と絶縁抵抗といった主要特性を備えている。さらに、リードリレーは非常に低いON抵抗、低容量、そしてマイクロレベルから高レベルまでの負荷を確実にスイッチングできる能力を提供する。これらの能力は、ナノボルトからキロボルト、フェムトアンペアからアンペアまで、数桁にわたる測定を可能にするために不可欠だ。

注目アプリケーション：ケーブルテスター／電子ハーネステスター

現代の車両、とくにEVでは、ケーブルハーネスが複雑なシステム全体に高電圧の電力と信号を伝送している。絶縁の損傷や部分的な断線のような小さな欠陥でも、安全性や性能を損なう可能性がある。

高電圧ケーブルテスターは、こうした不具合を検出し、自動車の電気システムの信頼性を確保するために不可欠だ。

ケーブル短絡に対する高電圧試験

リードリレーは、数千ボルト（例：最大10 kVDCのスイッチングおよび接点間の15～20 kVDCのスタンドオフ電圧）を印加して、潜在的なケーブル短絡を特定するうえで重要だ。「各線を他のすべての線に対して」行うこの試験方法は、高電圧を用いた「マトリクススキャン（matrix scanning）」としても知られていて、低電圧方式では見逃す可能性のある短絡や弱い絶縁を検出するための標準的な手法になっている。

部分断線に対する大電流試験

さらに、これらのリレーは、配線に大電流を流す（例：連続100%ベースで最大5A、短時間のパルス電流ならさらに高い値も可能）ことを容易にし、部分的に切れかけた線を検出できる。こうした状態を放置すると、完全断線や致命的な故障につながる可能性がある。

絶縁特性および部分放電を試験するために、小型パッケージでコンパクトな高電圧リレー（5 kV AC / 7kV peak withstand）が必要という、とくに難易度の高い試験・計測アプリケーション向けに、独自のソリューションを開発した。これは、新しいリードリレー設計（MRE Series）で、2つのリードスイッチを内部で直列接続している。これにより、30 mm x 10 mmの実装面積というコンパクトさを維持しながら、要求性能を達成できた。こうしたスイッチの内部直列接続は、通常ほかのサプライヤーでは提供されていないため、このリレーはより堅牢になり、基板上で高電圧絶縁や沿面距離要件に加えてスペース制約が課題となる設計に組み込みやすくなっている。

~ David Stastny, Product Manager Relays

ケーブル試験における主要機能

1) 高電圧対応

高電圧リードリレーは最大10,000Vをスイッチングでき、接点間で最大15,000Vに耐えられる。H、HE、HMなどの特定のシリーズは、最大10 kVDCのスイッチングに対応し、最大20 kVDCの絶縁を提供する。また、リレーはスイッチとコイル間で15,000Vを遮断保持できる。

2) 大電流対応

これらのリレーは、最大5Aの大電流を連続（デューティ比100%）で通電でき、短時間のパルス電流ではさらに高い値にも対応できる可能性がある。たとえばHE/HMシリーズは、連続で最大5A、数ミリ秒間なら10Aを通電できる。一部のユースケースでは、マイクロ秒レンジではパルス電流が数十アンペア（高い方）から数百アンペア（低い方）程度まで上がり得ることが示されている。

3) 高絶縁抵抗

高い絶縁抵抗（通常10^13Ω（10 TOhm）超）を備えていて、カスタムリレーでは500 TOhmを超える絶縁抵抗にも到達できる。

4) 信頼性と長寿命

リードリレーのマトリクスはケーブルテスターで信頼性高く使用されていて、コールドスイッチングで数億回の動作が可能だ。広い温度範囲で安定動作し、スイッチング動作を実行するための経済的なソリューションも提供する。

5) 堅牢性

リードリレーは気密封止されたリードスイッチを使用し、さらに高強度の樹脂やプラスチックで堅牢にパッケージ化しているため、さまざまな環境にさらされても信頼性を確保できる。

6) 多様な構成

さまざまなパッケージとピン構成で提供されていて、複数スイッチ（通常
開および通常閉接点）や、「スカイ配線」向けの高電圧リード線にも対応できる。

高電圧試験の総合的な対応能力

ケーブルテスターにとどまらず、リードリレーは幅広い高電圧の試験・計測アプリケーションの中核を担っていて、ナノボルトからキロボルト、フェムトアンペアからアンペアまで、数桁にわたる測定を可能にする。

1. 広い電圧レンジ

スイッチング電圧は最大10 kVDCまで対応でき、絶縁破壊電圧や耐電圧（誘電強度）は最大15 kVDCまで拡張される。たとえばKT Seriesは、最大1.5 kVDCをスイッチングでき、最大7 kVDCの高い絶縁を提供する表面実装リードリレーだ。BH seriesは最大1 kVDCのスイッチングに対応し、3 kVDCの絶縁破壊電圧と、開放接点間の低リーク電流を提供する。LI、SHV、およびBE seriesは、最大4 kVDCの高い絶縁破壊電圧と最大1 kVDCのスイッチングを提供し、密に積層されたマトリクスに適している。とくにSHV seriesは、高密度実装に最適でありながら、高電圧性能をしっかり維持できる。

2. 電流対応

リードリレーは最大3Aの電流をスイッチングでき、最大5Aを連続で通電できる。
パルス電流は最大10Aまで対応する。

3. 卓越した絶縁

卓越した絶縁：制御回路と負荷回路の間を完全に絶縁できる。高い絶縁抵抗は
10^15Ωを超えることもある。とくにBH seriesは、開放接点間および接点-コイル間で最大10 TOhm（10^13Ω）の高いIRを備えている。LI およびKT seriesも、10^13Ωを超える高いIRを誇る。この高い絶縁抵抗により、リーク電流は非常に低く、通常はピコアンペアレンジになる。

4. 低熱起電力（熱オフセット電圧）

高精度測定に不可欠で、特殊なBT relaysは1μV未満の低熱オフセット電圧を提供する。

5. 高速動作

動作時間は通常、500 μs～1 msの範囲だ。

6. 気密封止スイッチ

気密封止スイッチは、ポッティング封止や堅牢な熱硬化性モールドと組み合わせられることが多く、広い温度範囲での信頼性を確保する。さらに、本質安全であることにより、粉じん環境や爆発の可能性がある雰囲気など、さまざまな環境への適合性も担保できる。

7. 高密度アプリケーション

CRR、SIL、MS、UMS、RM、MF、MFS 、そしてSHVを含む多くのシリーズは、大規模で密に積層されたスイッチングマトリクス向けに設計されている。

8. オプトカプラ

特定の高絶縁および本質安全（ATEX & IECEx）アプリケーション向けに、低電圧デバイスを高電圧回路からガルバニック絶縁するためのオプトカプラ も用意されている。

オプトカプラ

本質安全オプトカプラ

リードリレーは、要求の厳しい高電圧の試験・計測アプリケーションに対して、優れた機能性・長寿命・高い信頼性を提供する。汎用性が高いため、固有のスイッチング要件やセンシング要件に合わせたカスタムソリューションも可能だ。

高電圧絶縁

結論

高電圧リードリレーは、ケーブル／ハーネステスターにおける基盤的なスイッチング技術であり続けていて、複雑な試験マトリクス全体で正確に不具合を検出するために必要な絶縁、絶縁抵抗、電圧対応力を提供する。最大10 kVDCのスイッチング、15～20 kVDCへの耐圧、最大5Aの連続通電、そして10^13～10^15Ωレンジの絶縁抵抗を維持できる能力により、高電圧・大電流の試験ワークフローの両方で堅牢な性能を確保できる。MRE Seriesのようなコンパクトな直列接続設計や高密度リレー・ファミリーの提供により、必要な沿面距離と空間距離を維持しながら、現代のPCBにおける制約にも対応できる。

気密封止スイッチ、低熱オフセットのオプション、そして数億サイクルにわたって実証された長寿命により、Standex Detectのリレーは、フェムトアンペアからアンペア、ナノボルトからキロボルトまでの精密測定に不可欠な、信頼性の高い低リークのスイッチングをエンジニアに提供する。試験要求が増大する中で、Standexは次世代の高電圧試験・計測システムを支えるために、リレー能力の進化を継続している。