~Maker Interview~

专注于制造商和当今最关注的产品的热门话题,
开发和产品规划负责人讨论策略和未来计划的一个角落。
※每月发布最新行业趋势。

随着功能安全标准的推广,具有高安全性的强制引导型继电器变得不可或缺

Leigh Marolf氏
Leigh Marolf先生

 您知道强制引导型继电器(Force Guided Relay)吗?所谓继电器最初是指接收来自外部的控制信号,接通/断开电路的部件。有许多不同类型的继电器,但在这些产品中,强制引导型继电器特别适用于需要高安全性的用途。

 最近,这种强制引导型继电器已引起了越来越多的关注。其背景是功能安全标准的推广。适用于车载设备的“ISO26262”功能安全标准广为人知,但功能安全标准并非仅仅适用于车载设备。(基于IEC61508制定了ISO26262),“IEC61508”涵盖了工业设备、医疗设备、铁路、家用电器。为了符合功能安全标准,可采用强制引导型继电器。因此,今后强制引导型继电器很有可能用于各种应用。

 在全球强制引导型继电器市场中,TE Connectivity公司处于业界领先地位。根据该公司的调查,其占全球市场份额将达到20-22%。在这次采访中,向在该公司担任高级产品经理的Leigh Marolf先生提出了与强制引导型继电器的作用和主要市场、产品特点、未来的技术/产品开发方向等内容相关的问题。

(采访者:山下胜己=技术记者)

首先希望您告诉我什么是强制引导型继电器。

图1:强制引导型继电器(Force Guided Relay)

Marolf 强制引导型继电器也被称为安全继电器。与普通的继电器不同,强制引导型继电器具有高安全性的附加价值(图1)。可称之为这是一种追求更高安全性的继电器。

在电子设备中,它起什么作用呢?

Marolf 强制引导型继电器的作用是,确保当搭载有强制引导型继电器的电子设备出现某种故障时,电子设备停止操作且无法继续操作。除非排除故障原因,否则电子设备不会再次接通电源。我们希望将其理解作"故障查找继电器"。

强制引导型继电器用于哪些方面呢?

Marolf 用于故障可导致操作者丧生或受伤的高风险应用程序。例如,与人类一起工作的协作机器人等是代表性的应用之一。以把强制引导型继电器安装在搭载有该协作机器人的控制电路的印刷基板上、或放入安全继电器模块中的形式使用。

2个接点成对工作

用什么样的方法实现了高安全性呢?希望您能解释其原理。

42V入力、3.5V出力の同期整流方式の降圧型DC-DCコンバーターIC

图2:强制引导型继电器原理(侧视图)

高いスイッチング周波数でも高い変換効率を維持

图3:强制引导型继电器原理图(俯视图)

Marolf 继电器是一个开关,通过连接和断开触点来开启和关闭电源。在一般继电器中只有一个接点。但是,如图2所示,强制引导型继电器有2个成对的接点。一个接点(A接点)与一般继电器相同用于导电信号。另一个接点(B接点)是强制引导型继电器特有的故障检测接点。

 这两个接点联动,当对电磁铁施加电压时,电枢(衔铁)就会移动,从而切换接点。未施加电压时,A接点断开,B接点接通。当施加电压时,A接点切换为接通,B接点切换为断开。

 此时,尽管应用出现某种故障而未施加电压,但A接点焊接且处于接通状态下,因为两个接点协同工作,所以B接点将断开。这样,搭载了强制引导型继电器的应用出现故障时,不传导电信号,可防止其运行。

 图3是从上方观察一般的继电器和强制引导型继电器的视图。两种继电器的结构进行了比较。由于一般的继电器只是单纯地切换接点的接通/断开,所以即使有两个接点,一方的接点因焊接而接通的情况下,另一方的接点也有可能接通。但是,使用强制引导型继电器的话,一方由于焊接而接通的情况下,由于两个接点通过弹簧臂联动,另一方必然断开。因此出现故障时,由于未接通电路,从而确保了高安全性。

除了焊接之外,还有什么可预期的故障呢?

图4:强制引导型继电器的原理图(接点端子断开时)

Marolf 强制引导型继电器还有故障模式。这是接点端子断开时出现的情况。图4对其进行说明。如果接点端子断开,则从断开处开始的上部掉下,在最坏的情况下,则存在与相对的接点接触而接通电源的风险。所以,在强制引导型继电器中,设置了绝缘屏障。即使如果接点端子断开而掉下,也不会与相对的接点接触,从而防止电流流入电路并激活应用。

建筑物、铁路、工业设备三大市场

强制引导型继电器用于哪些方面呢?

图5:强制引导型继电器的三大市场

Marolf 强制引导型继电器的三大市场是建筑物、铁路和工业设备(图5)。除此之外,与三大市场相比,虽然医疗设备和应急电源的市场规模小,但越来越多的强制引导型继电器被用于该市场。

希望您能举出具体例子来说明强制引导型继电器用于哪些方面。

42V入力、3.5V出力の同期整流方式の降圧型DC-DCコンバーターIC

图6:建筑中的应用实例

高いスイッチング周波数でも高い変換効率を維持

图7:铁路的应用实例

高いスイッチング周波数でも高い変換効率を維持

图8: 工业设备中的应用实例

Marolf 关于建筑物的应用实例,首先可以举出电梯和自动扶梯(图6)。它被用来开关门,控制超速,以及打开和关闭用于大电流区域的接触器。另外,还被用于控制建筑物出入口的门禁,控制旋转门,以及用于火灾和气体检测等应用。

 铁路应用的例子包括开关车门、切换红绿灯、控制铁路轨道点和控制道岔(图7)。所有这些应用都被用来安全控制各种电路,因为一旦发生事故,就有可能造成严重损害。

 在工业设备方面,许多产品被用于保护工厂工人的安全。例如,金属切削机(切削机器)、安全门、光帘、传送带等应用(图8)。这些都配备了安全继电器模块,其中包含强制引导型继电器。此外,越来越多的自动导引车(AGV:Automatic Guided Vehicle)被用于工厂。

 医疗设备中的应用实例包括核磁共振成像(MRI)和计算机断层扫描(CT)系统。具体而言,它用于控制防止患者的床的移动等。在应急电源中,用于普通电源和应急电源的切换。如果紧急请况下,应急电源出现某种故障而不能使用,就会导致重大损失或死亡事故。因为绝对不允许出现故障,所以正在广泛应用强制引导型继电器。

力争达到28-30%的市场份额

TE Connectivity公司是否也将内置强制引导型继电器的安全继电器模块商业化呢?

Marolf 目前,本公司专注于强制引导型继电器的业务。这意味着我们只处理安全继电器模块的核心问题。未将安全继电器模块商业化的原因是是由于我们的历史背景,目前本公司的任务是确保产品的核心部分可为用户所用。不过,我们认为从长远来看,我们需要实现安全继电器模块的商业化。但是,我们认识到为了实现该目标,需要增加更多的工程资源。

TE Connectivity公司目前在强制引导型继电器市场上的份额是多少,未来的份额目标是多少?

Marolf 目前没有由第三方调查的与强制引导型继电器相关的市场报告。但据我们的调查结果显示,本公司在全球市场上的占有率排名第一,具体市场占有率将达到20~22%。关于未来的目标,我们力争在未来的5年达到28~30%的市场占有率。因此我们不会改变边在全球开展业务,在接近用户(客户)的地方提供支持(服务)的主要政策同时,本公司将更加关注工业设备和机器人等市场。特别是,由于这些应用在中国和日本有很大的市场,因此我们认为在两国开发市场十分重要。

设计和生产基地在哪里?

Marolf 在奥地利有设计基地,在奥地利、捷克和葡萄牙有生产基地

强制引导型继电器在日本的市场份额是多少?

Marolf 由于在日本有强大的竞争对手,所以我们的市场份额并不高。在日本,我们的强制导向继电器主要供应给机器人和电梯制造商。

推进小型化和低功耗

希望您介绍TE Connectivity公司的强制引导型继电器的系列产品。

图9: 产品组合

Marolf 由于接点数等的不同,本公司准备了多个产品。有2极产品“SR2M”、4极产品“SR4M”、6极产品“SR6”、7极产品“SRL7”等(图9)。线圈和接点有很多选择,有40多种产品。另外,所有产品均符合与强制引导型继电器相关的国际标准“IEC61810-3”。

与竞争对手的产品相比。贵公司的产品有哪些优势?

Marolf 外形尺寸和安装面积小。例如,4极杆产品宽度较窄,为13mm。而且,即使是6极品或7极品这样的极数多的产品,也实现了小型化。如果推进小型化,则可减少印刷基板上的安装面积。对用户来说有很大的优势。并且,7极产品实现了低背化,只有10.8mm,最适合于安装高度有限制的应用。

 其他特点包含接点的开关寿命超过10万次,最高工作温度高达+70°C,最大可承受20G(G为重力加速度)的加速度等。

希望您能解释接点数与极数的关系。

Marolf 极是指接点。因此,双极产品由一对A接点和B接点组成。但是,4极产品的A接点和B接点的个数并非唯一确定,用户可以选择。例如,由两个A接点和两个B接点组成(称为2A2B)、或由三个A接点和一个B接点组成(称为3A1B)。6极产品和7极产品同样也可由用户选择接点数的组合。但是,A接点或B接点的个数不能为零。因为如果其中一个接点未断开,强制引导型继电器就无法发挥功能。

贵公司计划未来会开发什么样的产品和技术?希望您在可能的范围内,告知我们相关信息。

Marolf 新产品的开发将集中在两点:一是小型化。因为很多用户正在寻找更多小型化的产品。例如现在为7极杆产品准备了低背型产品,但我们正在考虑将其扩展到4极产品或6极产品。另一个是低功耗。考虑进一步提高效率,即使施加到线圈的电力较少,也可实现与以往相同的功能。

 在技术开发方面,我们希望挑战降低生产成本。目前,强制引导型继电器的生产过程的自动化程度极高。未来,我们希望通过进一步扩大生产设施来进一步提高生产效率,最终实现降低成本的目的。

最后,新型冠状病毒(COVID-19)和美国与中国的贸易摩擦对TE Connectivity公司的业务有什么样的影响呢?

Marolf 新型冠状病毒确实对本公司的业务产生了影响。不过影响并不大。因为位于捷克和葡萄牙的生产过程的自动化程度很高,因此几乎不需要人力。另一方面对供应链有较大的影响。对此,本公司今后将通过推进材料和零部件供应的多源化来尽量减少这种风险。

 由于我们把工厂设在欧洲,因此美国与中国的贸易摩擦对我们的影响不大。不过,本公司仍然受到了关税的影响。

专卖店介绍

除了上述产品之外,专卖店还上线了很多TE的产品!
带您逛逛TE专卖店!

TE制造商访谈