最適化された通電容量：電気の未来への架け橋

製造業は、より大きなスペースを確保することなく、性能要件の向上にシステムを適応させるという課題に直面しています。ハーティングがどのように設計の最適化と先進の最先端技術を駆使して電気接続の効率と性能を向上させているか、こちらでご覧ください。

オール電化社会は電気エネルギーを必要とします。多くの場合、電化システムへの移行は、より高い性能レベルを伴うか、よりパワーのある新しいシステムを作らなければなりません。

自動車に搭載される電力の増加は、日常生活における実例です。この措置により、いわゆる「ブレーク・バイ・ワイヤー」や「ステア・バイ・ワイヤー」アプリケーションの実装が簡素化されます。前者は、制動力が機械的ではなく電子的に、つまりブレーキラインを介して伝達される電気ブレーキシステムを指します。もうひとつは、ステアリングホイールと車輪の間の接続が、ステアリングロッドのように機械的ではなく、電気信号によって行われる電子ステアリングシステムを指します。これらの性能向上は、電気自動車の充電プロセスも最適化します。ここでは、「給油」時に電気自動車が内燃エンジンと同等のパワーを発揮できるように、短時間で大量のエネルギーをコネクター経由で車両に伝達する必要があります。同様の例は他の分野でも見られます。

必要なエネルギーが増えるにもかかわらず、利用可能なスペースは変わりません。同時に、効率的な設置、保守、運用のためには、同じサイズを保ちながらより高い通電容量を提供できるコネクタの使用が必要です。

そこで登場するのが通電容量です。特定のケーブル径でコネクタが伝送できる最大電流を示します。この容量は、電気抵抗による発熱と放熱のバランスから生まれます。後者は放射とケーブル経由の両方で放散されます。より大きなコネクタやケーブルを使用すれば、より高い通電容量を簡単に実現できますが、多くの用途ではそのような選択肢はありません。場合によっては、コネクタを積極的に冷却 するか、より高い温度を可能にする代替プラスチック材料を使用することで解決できます。

電気抵抗を小さくすることも、熱の発生を防ぐ別の方法です。また、エネルギー効率も向上します。結局のところ、通電能力を向上させるには、ケーブルの接続、接点材料、接点そのものという3つの重要な出発点があります。

ケーブル接続にはさまざまなソリューションがあります。いわゆる「圧着」、つまり電気的接触と機械的強度の両方を提供する機械的接続を行うことは、エネルギー分野では一般的な技術です。

うまく圧着されると、ケーブルと接触部の塑性変形により、接触抵抗が大幅に減少します。ここでは、適切な圧着工具と正しいパラメータが重要な要素となります。接点材料に関しては、導電率を大幅に向上させることができる合金の選択も特に重要です。銅合金は一般的に母材として使用されます。

嵌合部の抵抗は様々な要因に影響されます。 接点の数と大きさは、具体的な設計によって最適化できます：接触面が大きいほど抵抗は小さくなります。法線力、言い換えれば、相手部品同士が押し付けられる力も、この文脈で大きな役割を果たします。法線力が高いほど有効接触面が大きくなり、接触点あたりにより多くの電流が流れることになります。 しかし、法線力が大きいと、挿入力も大きくなり、摩耗が進みます。

結局のところ、多くのパラメーターを最適設計することで、全体的な通電容量が向上することは 明らかです。 最先端のシミュレーション・ツールにより、設計段階の早い段階で現在の輸送能力を最適化できるため、さまざまな設計や材料を適宜選択し、適合させることができます。