2007 Fiscal Year Annual Research Report
MEMS技術を用いたリレーやスイッチに適用するパワー用無放電電気接点の研究
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17560316
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| Research Institution | Ishinomaki Senshu University |
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Principal Investigator |
若月 昇 Ishinomaki Senshu University, 理工学部, 教授 (40275615)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中谷 忠司 (株)富士通研究所, ストレージインテリジェントシステム研究所, 研究員 (90417981)
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| Keywords | 電気接点 / MEMS / アーク放電 / 過渡電流スイッチ / Si単結晶片持ち梁 / RIE技術 |
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| Research Abstract |
1.研究の対象 大電流(数A以上)用の電気接点は,開閉時に電極の一部に電力が集中し,電極が溶融し,電極間アーク放電が発生する。その結果,接点電極の損傷,磨耗,酸化,変形などが起こる。このアーク放電現象の抑制方法を提案し,MEMS技術と組み合わせて電気接点デバイスを小型する手段を提案する。
2.過渡電流スイッチ回路の提案 電気接点回路の開離機能を,通電電流遮断と,電源電圧を隔離機能を分離する構成。電流遮断は最小アーク放電電圧以下で,は電圧遮断は最小アーク放電電流以下で行う2段階スイッチング機構の提案。
3.過渡電流スイッチ回路の効果確認 ・過渡電流スイッチ回路の動作を実験と等価回路解析で確認した。 ・多数個の素子を並置し,精確な機械動作の時間制御の超小形化にMEMSを適用し可能性を確認した。
4.研究成果 ・今回の研究により,接点開離時のアーク放電を抑制する回路条件を明らかにした。 ・電気開閉接点の超小型化の可能性を示し,MEMS技術と組み合わせた基本的な構成を示した。 ・過渡電流スイッチ回路の適用で,放電抑止条件が開離時金属溶融現象と関係することを明らかにした。 ・開閉動作でアクチエータが担うべき動作を弾性振動解析する手法を明らかにした。
5.今後の研究の展開方向 ・MEMSスイッチの実現のためには,超小型アクチエータとの組み合わせが不可欠。必要な力と変位の低減が課題。この問題の解決にも,過渡電流スイッチ回路の適用が有利である。 ・電気接点の閉成時のバウンス問題の検討が必要。 ・電気接点動作とアクチエータ動作をMEMSデバイスとして実現するための総合的な研究が必要。
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