- 発行日 2024年5月27日
- 最終変更日 2024年5月27日
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ラッチングリレーの仕組み・種類・サイズ・用途を解説
どの種類のラッチングリレースイッチを特定の用途や環境で使用するのを判断するには、作業の性質について詳細に検討する必要があります。このガイドでは、さまざまなラッチングリレー回路スイッチの種類、仕組み、そしてどのような場面で活用できるかを詳しくご紹介します。* *
ラッチングリレーとは？
ラッチングリレーは、電気機械スイッチまたは電磁スイッチの一種で、大量の電流を制御（遮断または増幅）する必要がある場合によく使用されます。ラッチングリレーの構造は、他の多くのスイッチングデバイスよりもはるかに小さな電流でスイッチを作動させることを可能にします。ラッチングリレーは、一度作動するとその位置を保持するために電流を継続的に印加する必要がありません。 汎用リレースイッチは、ひとつまたは複数のデバイスまたは回路の「ブリッジ」として機能するように設計されており、あるソースから入力信号を受信し、別のソースにオン／オフ（セット／リセット）出力を送信します。リレーに接続された最初のデバイスからの電気入力によって生成された電磁電流が、スイッチの接点を開閉させることで動作します。これにより、リレーが配置されている回路が開閉され、リレーが接続されている他の回路への電気信号の伝達のOn/Offを切り替えます。
特定の状況では、ラッチングリレーという特定タイプのスイッチを使用する必要があります。ラッチングリレーは、標準的なリレーよりも大電流を制御する能力を提供するだけでなく、位置の「記憶」を持つという特筆すべき利点があります。一度作動すると、2回目の電流パルスによって再び反対側の位置に切り替えるよう指示されるまで、それ以上の入力や電流を必要とせずに最後に指定された位置に留まります。これは、作動している間だけ状態を維持する非ラッチングリレーとは対照的です。 実際には、「ラッチングリレー」という用語は再び動くようにされるまで最後の位置を保持する様々な種類のリレースイッチのいずれかを指すために使用されます。このラッチング機能を実現するために、磁気的または機械的な機構を使い、単巻きまたは二重巻きのコイルを特徴としています。その名が示すように、磁気ラッチングリレーは電磁力によって定位置に保持されるのに対し、機械式ラッチングリレーは物理的なロック機構によって定位置に保持されます。
ラッチングリレーの仕組み
磁気式又は機械式ラッチングリレーの主要な構成要素
- 1つまたは複数のコイル(一般的には銅線で、低抵抗で効率的な電力伝送を実現する)から作られた端子またはソレノイド
- これら2つのコイル間を移行し、回路の残りの部分へのオン/オフスイッチを提供することを目的とした小さな金属片または可動鉄片
ラッチングリレースイッチのコイルは、低い入力電流の短時間パルスを受けると磁界を発生させ、アーマチュア（電磁リレーでは「リードスイッチ」として知られることが多い）を押し引きします。これにより、鉄片は一方の端子から他方の端子へと移動します。スイッチング動作は、1つの回路をオフに設定することも、2つの別々の回路間で電力を切り替える方法として設定することもできます。スイッチング動作は、1つの回路を開閉するように設定することも、2つの別々の回路間で電力を切り替える方法として設定することもできます。
汎用リレーや非ラッチングリレーとは対照的に、ラッチングリレーの利点は、ラッチングリレーのアーマチュアは、強制的に状態を変更する（電流パルスの印加によって再び逆方向に移動する）まで、最後に移動した位置に留まることです。
この重要な特性により、ラッチングリレースイッチは「双安定」として知られています。他の状態を切り替えるのに必要な短時間の電圧パルスにのみ入力電流を必要とするため、ラッチングリレーは、一般に非ラッチングリレーよりも、長時間の使用において消費電流が抑えられます。
ラッチングリレの種類
シングルコイル式のの磁気ラッチングリレーでは、電流パルスをコイルに送る際に極性を切り替え、金属ストリップを2つの端子間の位置の片方から反対側に作動させる必要があります。
これからは一般的な3つのラッチングリレーについて順番に紹介します。まず、ラッチングリレーにはシングルコイルとデュアルコイルという2つの主な種類があります：
- シングルコイル式の磁気ラッチングリレーでは、電流パルスをコイルに送る際に極性を切り替え、金属片を2つの端子間の位置の片方から反対側に作動させる必要があります。
- 1つのコイルがセット/リセットの両方の役割を果たし、そのためには入力の流れ方向が反転している必要があります。
- 逆に、デュアルコイル式のラッチングリレーには、個別のセットコイルとリセットコイルの両方が備わっており、スイッチを作動させて必要な動作を実行する際に、いずれかのコイルに電圧パルスを印加することができます。
磁気式ラッチングリレー
幅広く使用されているラッチングリレーの磁気方式コウセイでは、コイルへの単一電流パルスが短時間に電界を発生させ、リードスイッチを一方向または他方向に動かします。パルスが停止すると、ラッチングリレーは、今動かされた位置に電磁気的に維持されたままとなり、再び動かすためにコイルを通して方向転換された別のパルスが送られるまで、反対側の位置には戻りません。すべてのラッチングリレーに共通する低消費電力だけでなく、磁気ラッチングリレーは、コイルへの電流の流れを遮断しても、スイッチが2つの接点の間で異なる位置に移動させたくない用途で特に有用です。 また、スイッチング動作を非常に高速に実行でき、機械式リレーよりも小型化でき、スイッチ内で行われる物理的動作の範囲が限定されるため、一般的に長寿命です。
機械式ラッチングリレー
磁気ラッチングシステムとは対照的に、機械式ラッチングリレーは物理的なロック機構を使用し、アーマチュアを最後に移動した位置の接点に対して固定します。機械式リレーには様々な長所と短所があります：
- 磁気式に比べて接点が大型化する傾向があり、必要スペースの点で柔軟性に欠けます。
- 機械式ラッチングリレーは、一般に予期せぬサージ電流への対処に優れています。
- 機械的な動きを必要とするため、スイッチング速度が制限されるため、一部の用途には適していないです。
- 機械式ラッチングリレーの寿命は一般的に、作動回数という点では磁気式よりもやや短くなります。
- しかし、リレースイッチの全体的な寿命という点においては、電流容量も同様に重要な考慮事項です。
- 高負荷時の機械式リレーの寿命は、磁気リード式よりも時間の経過とともにゆっくりと短くなる場合が多い傾向があります。
- 機械式ラッチングリレーは、磁気式ラッチングリレーよりも熱サイクルでの劣化が少ない傾向があります。
インパルスラッチングリレー
インパルスリレーは、磁気ラッチングリレーの一種で、後続の入力パルス毎に接点状態が変化します。電力が印加されると、インパルスラッチングリレーはスイッチがどの位置を判断し、その都度反対側のコイルに通電してスイッチを作動または移動させます。
インパルスラッチングリレーは通常、半導体回路を使用してこの動作を行うため、制御パルスを方向転換したり極性を反転させたりする必要がありません。インパルススイッチは、1つまたは複数の場所から、1つのモメンタリスイッチや押しボタンで1つのデバイスをオンまたはオフにする必要がある用途に適しています。
ラッチングリレーとノンラッチングリレーの違い
ラッチングリレーが他のリレースイッチ異なる点は、「スイッチング」パルスの間に所定の位置を無期限に保持し、保持できることであり、所定の位置に留まるために継続的な電流入力を必要としないことです。このため、ラッチングリレーは「双安定」、「キープ」、または「ステイ」リレーとしても知られています。 その他のリレータイプは、所定の位置に留まるように要求されている間は継続的な電流または電圧入力を必要とし、電流が除去されると「既定」の方向に戻ります。これは多くの用途で望ましい機能ですが、代わりにラッチングリレーを採用すると便利なこともあります。ラッチングリレーは、電流パルスを短時間受けると（そしてその時だけ）、ある位置から別の位置に移動します。そのため、ラッチングリレーには事実上既定位置が存在しません。
ラッチングリレーは、エネルギー効率が重視される場合に特に有利となります。これは、リレーがかなり常時使用される可能性が高い場合、特に、その位置または状態を「記憶」するよう求められる場合（すなわち、各手動の指示の間に既定の開位置または閉位置に自動的に戻ることなく、2つの異なる位置の間を切り替えて保持すること）によく使用されます。
ラッチングリレーの用途
ラッチングリレースイッチの用途は、多様な環境と分野で数多く見られます。ラッチングリレー機能から利点を得られる、産業用用途には、次のようなものがあります：
- 産業用計数・選別システム
- 電源装置
- HVAC、冷凍システム、結露防止システム
- 産業用洗浄装置（自動洗車装置を含む）
- 業務用コーヒーメーカーなどの自動調理機器
ラッチングリレーの主要メーカー
RSで取り揃えている主なラッチングリレーメーカーは以下の通りです。
オムロン
日本の京都に本社を置くオムロンは、電気部品製造の世界的なリーディングカンパニーであり、産業用オートメーションおよびヘルスケア部門に幅広い製品とサービスを提供していることで知られています。オムロンのラッチングリレーは、ユーザーフレンドリーな設計と品質への持続的なこだわりに対する革新的な取り組みにより、社内で開発・製造されています。
パナソニック
パナソニックは産業用機器やオートメーション機器の開発、製造、販売を基盤としており、特にパナソニック独自のラッチングリレーシリーズを含む、多様な電子部品や電気機械制御機器を取り扱っています。
TE Connectivity
TE Connectivityは、電気自動車、電子工場、スマートホーム、公共事業ネットワーク、グローバル通信ネットワークに電力を供給するために、さまざまな産業で広く使用されている接続、検出、およびスイッチング製品を製造しています。TE Connectivityのラッチングリレーは、過酷な環境における信頼性と耐久性に定評があります。
