リードリレーとは？動作原理、特長、用途

特に知りたい内容がある場合は、以下のセクションのいずれかにスキップしてね：

• はじめに
• リードリレーとは？
• リードリレーの動作原理
• リードリレーの種類
• リードリレーの独自性
• 電気的・機械的メリット
• 代表的なリードリレー用途
• まとめ

はじめに

このブログでは、リードリレーとは何かに加えて、主要な性能特長や代表的な用途も解説します。リードリレーの基盤は、磁界を使ってスイッチング動作を制御するReed Technologyです。簡単に言うと、リードリレーは電磁コイルを一体化した磁気式スイッチング部品です。リードリレーとは何か、そしてなぜ独自性が高いのか、続きを読んで確認してね。

リードリレーとは？

リードリレーは小型の電磁スイッチングデバイスです。リードリレーは、1個以上の リードスイッチの周囲にコイルを配置して作られます。通常、リレーアセンブリは耐久性と取り扱い性を高めるためにオーバーモールドされるか、エポキシで封止されてケースに収められます。リレーから出る接続ピンおよび／またはリード線により、PCBの表面実装またはスルーホール実装に対応します。

リードリレーの動作原理

リードリレーとは何かがわかったところで、リードリレーの動作を見ていこう。動作を理解するには、まずリードリレーの種類を知るとわかりやすいよ。Formは、リレー内部のスイッチ接点構成を指します。接点形式は4種類で、Form A、B、C、Eがあります。

リードリレーの種類

Form A（ノーマリオープン）

まずは最も一般的なForm Aで、ノーマリオープン（N.O.）のスイッチ状態で待機します。Form Aリレーは、コイルに電流が流れるまでOPEN（オフ）のままです。電磁コイルは永久磁石に相当する磁界を発生させます。最後に、その磁界によって接点が閉じ、リレーがONに切り替わります。逆に、コイル電流を停止するとスイッチはオフになり、接点は開状態に戻ります。

Form B（ノーマリクローズ）

次は2つ目のForm Bリレーで、磁石により保持されたノーマリクローズ（N.C.）のバイアス接点を備えます。そのため、コイルに通電して接点を開くまで、リレーはクローズ（オフ）状態で待機します。コイルを無励磁にすると、リレーはクローズ（オフ）位置に戻ります。

Form C（切替／Form C）

3つ目はForm Cリレーで、一般的な2接点に対して、3接点で構成される点が特長です。ノーマリオープン、ノーマリクローズ、コモンの各接点があります。ON時には、コモン接点がクローズ接点からオープン接点へ切り替わります。OFF時には、接点は待機時のクローズ状態に戻ります。そのため、Form Cは切替（ダブルスロー）スイッチとも呼ばれます。

Form E（ラッチング／バイスタブル）

4つ目で最後のForm Eは、ラッチング（バイスタブル）リレーです。このリレーはバイアス磁石により、コイル無通電でもN.O.またはN.C.のいずれかの状態を維持します。リレーの接点はコイルを励磁しなくても、直前の状態を保持します。接点状態を切り替えるには、磁界の向きを反転させる必要があります。

リードリレーの独自性

リードリレーは、いくつかの点で独自の性能を示し、特に他のリレー技術との比較で差が明確になります。

リードスイッチの接点は気密封止されているため、汚れ、粉じん、水分から保護されます。この構造により、非常に長寿命で摩耗のないスイッチングを実現します。

その結果、リードリレーは低レベル信号を10^9回（10億回）規模でスイッチングでき、一般的な電気機械式リレーの想定寿命を大きく上回ります。

さらに、リードリレーのようにゼロ電圧・ゼロ電流のスイッチングに対応できるリレー技術は他にありません。加えて、半導体リレーはリード技術と比べて漏れ電流や容量が大きくなります。つまり、他のリレー方式に対してより多くの独自メリットを提供します。以下に挙げる性能特長の詳細はこのまま読み進めてね。

電気的・機械的メリット

リードリレーは、次のような独自のスイッチングメリットを幅広く提供します：

主な電気的メリット：

機械的メリット：

代表的なリードリレー用途

リードリレーは、試験・計測、医療、代替エネルギー、ハイブリッド／電動モビリティ市場で幅広く使用されています。これは、リードリレーが制御回路と負荷回路の間で理想的な絶縁を提供するためです。また、信頼性、精度、速度、安全性の要件も満たします。その他の一般的な用途としては、高サイクル、高電圧、低電圧、低電流、またはRFスイッチングがあります。

さらに、リードリレーは、単一パッケージ内に複数のスイッチおよび接点形式を搭載できます。そのため、リードリレーの用途は多岐にわたるとイメージしやすいはず。特に、上記の各リレータイプや、コンパクトな多極リレーの利便性を考えると納得できるよ。例えば、以下は代表的なリードリレー用途の例です。

用途

ハイブリッド & 電気自動車EVプレチャージ回路半導体自動検査装置（ATE）スイッチングケーブル & ハーネス検証高パルス電流高絶縁スイッチング

• バッテリーマネジメント、バッテリーコンディショニング、パワーインバータ
• 制御回路から負荷回路、ならびにリレー接点間での高絶縁
• 超低電流の通電（漏れ電流を検出）
• 沿面距離要件への適合

ブログ：電気自動車における絶縁測定向けリードリレー

EV・蓄電システムにおけるプレチャージ制御

設計課題：

高電圧バッテリーを容量性負荷に接続する際の突入電流を防止。

システムパターン：

• 抵抗経由でリードリレー経路を閉成
• コンデンサを徐々に充電（RC時定数）
• 電圧が約90～95%で主コンタクタを閉成
• リードリレーを安全に開放

エンジニアリング価値：

• 接点損傷の防止
• 制御されたエネルギー移送の実現
• パワーエレクトロニクス保護

ブログ：プレチャージ回路における高電圧リードリレー

プレチャージ回路アプリケーション

半導体自動検査装置（ATE）システムにおける高密度スイッチング

設計課題：

数千のテストポイントにわたる高精度測定

システムパターン：

• リレーマトリクスでDUTと計測ユニット間の信号をルーティング
• 数百万サイクルでも信号品位を維持

リードリレー採用理由：

• 低熱起電力
• 接触抵抗の安定性
• 高サイクル環境での長寿命

ブログ：高電圧試験システムの設計

高電圧試験システムアプリケーション

高電圧ケーブル & ハーネス試験

設計課題：

微小短絡および部分的な不良の検出

システムアーキテクチャ：

• マトリクススキャンで全ノードに高電圧を印加
• 大電流経路で導体健全性を検証

エンジニアリング要件：

• 最大10 kVの試験能力
• チャネル間の高絶縁
• パルス負荷の通電能力

ブログ：ケーブルテスタ向け高電圧リードリレー

ケーブルハーネス試験アプリケーション

高パルス電流試験システム

設計課題：

歪みのないクリーンな大電流パルスの生成

システムニーズ：

• 高速スイッチングエッジ
• 低寄生容量
• 大電流パルスのハンドリング

リードリレーのメリット：

最大約25Aパルスまでのクリーン波形スイッチングに対応

ブログ：半導体自動検査装置（ATE）システムにおける高パルス電流試験

高パルス電流試験アプリケーション

医療・蓄電システムにおける安全絶縁

設計課題：

高電圧環境における患者安全の確保

システム要件：

• 患者と機器間の完全な絶縁

ソリューション：

• リードリレーにより認証済みの絶縁を提供（IEC 60601-1）
• 連続的な絶縁監視を実現

ブログ：蓄電システムにおける絶縁測定の監視

ESSおよび医療用途における絶縁

まとめ

まとめると、リードリレーはコンパクトで高性能な電磁スイッチで、低レベルかつ高信頼性が求められる用途で優れた性能を発揮します。気密封止接点と優れた電気的絶縁により、リードリレーは多くの従来型リレー技術を上回ります。

Standex Detectは、幅広いパッケージ形状と接点構成でカスタムリードリレーを設計しています。用途に最適化したソリューションの開発について、リレーの専門家に問い合わせてね。