通过小型电子元件“继电器”解决重大“碳中和”社会课题！
挑战走在行业前沿的*0.2mΩ低接触电阻

事业统辖本部 产品开发统括部
精密机械开发1部 高容量RY开发小组
三宅 彩加

我们一直在思考“电子元件事业方面到底能做些什么”，在拜访众多用户的过程中，意识到了发电设备的“发热”问题是普及清洁能源中存在的严重障碍。“继电器的作用”就是通过功率调节器的开/关状态切换，为确保发电设备可放心、安全使用提供帮助。但是，我们专业领域的继电器在设备中也可谓一个巨大的发热源。

容量越高，设备的发热量也越高。高容量化使电流增至2倍，发热量也由此增至4倍。发热将会导致设备寿命缩短，所以需要采用风机或散热片等冷却机构实现。而装载冷却机构将会导致设备的大型化或成本增加，结果会与社会需求背道而驰。此外，基于“想要进一步提高发电效率”的考量，还需实现与低发热相反的“进一步高容量化”。对于高容量化中所生“发热”课题，通过低发热继电器的开发，可实现设备自身的节能化和能源效率的提高。我们坚信，通过继电器这款小元件挑战“发热”这个课题将是解决社会课题、实现碳中和的重要一步，于是启动了全新继电器产品的开发项目。

作为兼具“低接触电阻”和“高容量”这两种相反性能的产品而诞生的便是G9KA型。这两种性能实现了走在行业前沿的“0.2mΩ以下低接触电阻”，这就是开发的G9KA型产品的最大价值。
欧姆龙的G9KA型继电器将200A的高容量和低发热、以及小型性能实体化，实现了前所未有的结构和规格。

*截至2022年10月

令人哑口无言的0.2mΩ数值

“0.2mΩ接触电阻”这个数值是在听取众多用户的意见后而得出的数值。基于沙漠地带使用时的考量，设备内部温度最高达到85度，由此确定电路板耐热温度需确保在100度以下。要想在无冷却机构的状态下实现此目标，作为设备主要发热源的继电器所生热量必须确保在“25度以下”甚至更低。因此，需要将其接触电阻降低至“0.2mΩ以下”。“0.2mΩ以下”这个数值出现的瞬间，我们这些继电器开发专业领域的所有人都哑口无言。本公司的普通继电器接触电阻为100mΩ。0.2mΩ是其1/500，这个数值可谓难以置信的挑战。

*注释：测量条件、容量范围不同。
     表示本公司一般记载于产品目录的数值。

未被零技术的全新结构和几近崩溃的精神状态所击败
因为我们没有“放弃”这个选项

除了实现“0.2mΩ低接触电阻”以外，“200A高容量的开闭”对于继电器而言可谓矛盾的要求。想要同时兼具这两种性能，从结论上来说必须具备突破传统常识的独特结构。我们甚至在建立桌面理论之前，就在前期实验等方面花费了以往10倍以上的精力和时间。总算完成了“桌面理论”，但将其提交相关部门后，却因前所未有的崭新结构而陷入了“不可能实现吧・・・？”的消极气氛中。

传统的高容量继电器结构
(100V级)

G9KA型 开发初期的构思模型
高容量(200A)&低接触电阻

继电器一般都有一个大致的“模型”。即使是新产品，也是在此“模型”的基础上加以改造。但是，本次却需要实现与此“模型”毫不相关的崭新结构。
为了实现200A大电流和0.2mΩ低接触电阻这两种相反性能的价值，G9KA型采用了名为双断路的接点结构。换句话来说，就是共有4个接点。继电器在很难想象继电器的4个动作点在开、关时的状态。而且，由于民用继电器的开/关电流较大，又必须确保车载继电器等不需要的较大绝缘距离。而这些要求，必须通过一颗安装在电路板上的小型继电器来实现。于是，我们开始摸索DC功率继电器或工业设备专用继电器、车载专用继电器等各种继电器的结构能否使用的所有可能性。日复一日地专注于模型绘制设计图。因为史无前例，所以反复进行了数十次甚至数百次的专业分析及实验验证，并将技术体现于方案构建和设计中。
不知道多少次碰壁且烦恼于找不到解决对策、多少次想要停止主题项目、多少次“想要放弃”。尽管如此，我们依然担负着“无论如何都要想方设法解决社会课题”这个强烈的使命感成功生产出G9KA型产品，因为我们没有“放弃”这个选项。欧姆龙拥有创立以来所积累的丰富技术、以及众多继电器专家和德高望重的老一辈技术人员。
我们坚定“一定能做到！”的信念，继续不断地号召众多成员共同参与，最终以超过以往4倍的人数从开发初期阶段一起迈入了“并行开发”阶段。

通过“并行开发”共同攻破0.2mΩ的难关

开发体制改革让我们实现了“史无前例的开发挑战”。一直以来，欧姆龙的产品设计始终以产品开发部为中心，在完成基本接近成形的试制品阶段才开始审查。我们拥有长期以来积累的业绩和技术，因为继电器“模型”已基本定型，所以我们才有能力应对。但是，传统方式终究无法实现全新结构的产品，也曾多次导致我们回到开发原点。最终未能尽早向用户提供期待已久的G9KA型产品。因此，我们进行并完成了从传统“审查型方式”向开发初期就协同相关部门共同参与的“合作开发型方式”的改革。
建立这种“并行开发”的体制加速了未来欧姆龙的产品开发步伐，为构筑可应对更高难度的高端社会需求的强大组织体制迈出了第一步。

关键在于“对话”和“团队精神”

可是，虽然聚集了众多的人力、财力，但开发进程并不顺利。
因人员过多而产生的分歧、各领域高手云集而产生的各种技术理念的碰撞频频发生。
我们确定“不能再这样了！”，于是在实验室设置项目区域，打造了一个成员可以快速聚集的环境。我们建立了一个可以全面探讨各部门理念的组织结构，希望让超出以往4倍人数的成员确定统一的目标和意见。之后，每天安排1小时、甚至半天以上的时间以小组方式不断进行“对话”，反复探讨“用户最佳方案”，一步一个脚印地解决高难度课题，全力致力于设计工作。

将设计完成的结构正式投入生产时，又连续遭遇了难以想象的屏障。因为是全新结构，所以使用的元件、以及组装方式都是史无前例。一旦投入批量生产，在试制阶段就几乎每天都会频繁出现问题。真的是每天都处于斟酌&试制的循环状态。

在不断的挑战中获得丰硕成果

最终完成的分析和实验高达约660件，超出以往10倍。
经过这一番努力后，我们终于成功生产出G9KA型产品。同时也诞生了众多欧姆龙继电器史上首创的结构、工法，其中的16件申请了专利*。

*截至2022年10月

2021年荣获制造业元件大奖的“环境/资源/能源相关元件奖”。
这种来自社会的评价让我们深切感受到对我们这次挑战的认可，享受到快乐的瞬间。

期待我们开发的“孩子”创造的碳中和社会

自进公司以来，我一直从事继电器的新产品开发工作，而本次项目对于我而言可谓难度最高、参与成员最多的一次。说实话，G9KA型的开发并不顺利，曾经多次想要放弃。但是，我们始终凭借“无论如何都要想方设法解决社会课题”、“满足用户需求”这个强烈的使命感和信念，终于将这款G9KA产品推向市场。
对于我而言，G9KA型可谓一款最辛苦的产品，犹如我们费尽心血的孩子。我们希望将充满自信、具有价值的我们的孩子推荐给全球用户。

我们以更高容量化和温度控制为目标，基于“低发热”兼具“高散热”的考量开始了产品设计。
未来的社会需求将会更加复杂化，对继电器的难度要求也将越来越高。世界各地未来投入实现碳中和的力量势必不断得到强化。
我们将运用G9KA型所积累的经验，灵活且迅速应对新的社会需求，除了作为本次目标的太阳能发电以外，还将继续致力于EV挑战等所有清洁能源领域。因此，我们不但要提升自身的技术能力，同时还需加强组织能力。
本次我们成功完成了相当高难度的项目，从开发初期阶段就融入了各大领域的成员，由此实现了“并行开发”流程。要想继续应对日益复杂化的需求，我们需要进一步推广和落实“并行开发”方式，通过突破继电器单体框架的“设备&模块”为用户提供解决方案。
我们正在运用G9KA型所积累的各种技术和智慧，着手于新款高容量专用继电器的开发。请继续期待欧姆龙的继电器产品。

文章来源：https://components.omron.com.cn/technology/interview/g9ka_engineer