アーク長さの飛躍的な短縮を目的とした自発的消弧機能を有する電気接点の研究

• Project/Area Number: 23K03791
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 関川 純哉 静岡大学, 工学部, 教授 (80332691)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: アーク放電 / 電気接点 / 電磁リレー / ブレーカー

Outline of Research at the Start

直流給電用のブレーカー等のデバイスに搭載されている電気接点対で通電中の電気回路を遮断すると接点対間でアーク放電が発生する。高温のアーク放電の発生は接点対そのものだけではなくデバイスのケース内壁などの消耗の原因となる。即ち、それらの消耗を防ぎデバイスを健全に保つためには、アーク放電消滅時（消弧時）のアーク長さは短いことが望ましい。そこで本研究では、独自の接点構造とアーク放電の誘導方法によって消弧時のアーク長さを飛躍的に短縮する手法の実現を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

電磁リレーやコンタンタ等の電気接点対を搭載したデバイスで通電中の回路を遮断する際にはアーク放電が発生する。回路の電源電圧が高い場合には接点間隙よりも外側にアーク放電を引き伸ばして消す必要がある。アーク放電は数千℃以上の高温であるため電気接点対そのものだけではなくその支持片やケース内壁等の周辺物にも損傷を与える。そのためアーク放電が引き伸ばされて消えるまでの期間にできる限りアーク長さを短くすることはそれらの損傷を低減するために有効である。本研究では、独自の接点対構造と、複数の永久磁石の組み合わせによるアーク放電の誘導により自発的にアーク放電を消す手法を提案し、短いアーク長さでアーク放電を消すことを目的としている。
本研究ではアーク放電の誘導のために複数の永久磁石で構成される磁束密度分布を利用することを想定している。アーク放電発生実験の実施前に、この磁束密度分布を測定する必要がある。しかし既設の磁束密度分布測定装置では本研究で必要とする複数の永久磁石間での測定ができなかった。その原因は測定装置のプローブ部分が３つのセンサーで構成されいるために、その部分の大きさが数cm四方以上の大きさであることにあった。そこで１センサーで３軸の磁束密度分布の測定が可能なプローブを導入し、プローブ部分が小さな測定装置を完成させた。これにより20mm程度の間隔で保持される複数の永久磁石間での磁束密度分布の測定が可能となった。また新たな接点対構造を用いてアーク放電発生の予備的な実験も実施した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は磁束密度分布測定装置の製作を予定していた。測定装置は計画通りに完成した。

Strategy for Future Research Activity

研究計画の予定通りに、本研究で提案する接点構造と永久磁石の配置による放電実験を実施する。