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JP4586861B2 - 電磁継電器 - Google Patents

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JP4586861B2
JP4586861B2 JP2008040517A JP2008040517A JP4586861B2 JP 4586861 B2 JP4586861 B2 JP 4586861B2 JP 2008040517 A JP2008040517 A JP 2008040517A JP 2008040517 A JP2008040517 A JP 2008040517A JP 4586861 B2 JP4586861 B2 JP 4586861B2
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Description

本発明は、パワー負荷用リレーや電磁開閉器等に好適な電磁継電器に関するものである。
従来から、この種の電磁継電器としては、絶縁材料から形成され励磁巻線が巻装される中空筒状のコイルボビンと、励磁巻線の両端に各々接続されるコイル端子と、コイルボビンの筒内に固定され通電された励磁巻線によって磁化される固定鉄心と、固定鉄心とはコイルボビンの軸方向に対向してコイルボビンの筒内に配置され、励磁巻線の通電の入切に応じて固定鉄心に吸引されてコイルボビンの筒内を軸方向に移動する可動鉄心とを備えた電磁石ブロックと、可動鉄心の移動に連動して開閉する接点を有する接点ブロックとで構成されたものがある(例えば特許文献1参照)。
図7(a)はその構成を示し、コイルボビン61の軸方向の両端には鍔部61aが設けられており、また、両端の鍔部61aの間には励磁巻線3が巻装されている。両端の鍔部61aの間の励磁巻線3が巻回されている部分にはさらに鍔部61bが設けられている。
以下、図7における上下左右を基準とし、左右方向を両端方向として、上下方向と両端方向からなる面に対して垂直になる向きを両側方向とする。
上記のように構成されたコイルボビン61の一端側がコの字状の継鉄6内に収納されて電磁石ブロック60を形成し、コイルボビン61の他端側に接点ブロック2が接続することで内器ブロック80を形成する。また、接点ブロック2の先端には一対の固定端子台19が設けられている。
上記のような内器ブロック80は、コイルボビン61の筒内に固定され通電された励磁巻線3によって磁化される固定鉄心(図示せず)と、固定鉄心とはコイルボビン61の軸方向に対向してコイルボビン61の筒内に配置され励磁巻線3の通電の入切に応じて固定鉄心に吸引されてコイルボビン61の筒内を軸方向に移動する可動鉄心(図示せず)とを備えており、接点ブロック2は、可動鉄心の移動に連動して一対の固定端子台19間が導通又は遮断する接点を有している。また、接点ブロック2の先端部には、一対の主端子32がねじ留め等によって固定されている。
また、内器ブロック80は、絶縁材料から形成される下ケース34及び上ケース(図示せず)から構成されるケース(図示せず)に収納される。図7(b)に示すように下ケース34は、コイル端子5及び主端子32が挿通する挿通孔34a、34bを有し、内器ブロック80は、コイル端子5及び主端子32を上方より挿通孔34a、34bに挿通した状態で下ケース34に載置される。(なお、図7においてとコイル端子5と固定端子台19と主端子32とは片側のみを図示する)
特開2006−261056号公報
上記従来例では、内器ブロック80の有する一対のコイル端子5及び一対の主端子32をそれぞれ下ケース34の挿通孔34a、34bに挿通させる際、コイルボビン61が固定されているため、コイル端子5と主端子32との端子間隔は各部品の組み付け精度で決まり、下ケース34に設けられたコイル端子5が挿通する挿通孔34aと主端子32の挿通する挿通孔34bとの挿通孔間隔に、コイル端子5と主端子32との端子間隔が合わず、コイル端子5と主端子32とに無理な力が加わることがあった。
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものでありその目的は、コイル端子と主端子とに無理な力を加えることなくコイル端子と主端子とをケースに設けられた挿通孔にそれぞれ挿通させることができる電磁継電器を提供することにある。
請求項1の発明は、絶縁材料から形成され励磁巻線が巻回される中空筒状のコイルボビンと、励磁巻線の両端に各々接続される一対のコイル端子と、コイルボビンの筒内に固定され通電された励磁巻線によって磁化される固定鉄心と、固定鉄心とはコイルボビンの軸方向に対向してコイルボビンの筒内に配置され、励磁巻線の通電の入切に応じて固定鉄心に吸引されてコイルボビンの筒内を軸方向に移動する可動鉄心と、コイルボビンの軸方向の一端に対向して設けられる第一の継鉄板とコイルボビンの軸方向の他端に対向して設けられる第二の継鉄板と第一の継鉄板と第二の継鉄板を連結する第3の継鉄板とから構成され固定鉄心と共に磁気回路を形成する継鉄とを備えた電磁石ブロックと、可動鉄心の移動に連動して開閉する接点と、接点に接続される一対の主端子とを備える接点ブロックと、電磁石ブロックと接点ブロックとを一体に組み合わせて構成される内器ブロックを収納して絶縁材料から形成されるケースとで構成され、ケースは内器ブロックの有する一対のコイル端子と一対の主端子とがそれぞれ挿通する挿通孔を有し、第一の継鉄板と第二の継鉄板との軸方向の間隔がコイルボビンの軸方向の寸法よりも大きくコイルボビンが第一の継鉄板と第二の継鉄板との間で軸方向へ移動自在に構成されることを特徴とする。
この発明によれば、ケースに設けられたコイル端子と主端子とが挿通する挿通孔の挿通孔間隔に合わせてコイル端子と主端子との端子間隔を調整することで、コイル端子と主端子とに無理な力を加えることなくコイル端子と主端子とをケースに設けられた挿通孔にそれぞれ挿通させることができる。
以上説明したように、本発明では、コイル端子と主端子とに無理な力を加えることなくコイル端子と主端子とをケースに設けられた挿通孔にそれぞれ挿通させることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(実施形態)
本実施形態の電磁継電器は、初期状態において接点オフとなる所謂常開型のものであり(図2(a)参照)、励磁巻線3を有した電磁石ブロック1と、接点ブロック2を備えたものである(図1参照)。以下では図2の(a)上下左右を上下左右として、図2(b)の左右を前後として説明する。
電磁石ブロック1は、励磁巻線3が巻装される中空円筒状のコイルボビン4と、コイルボビン4に固定され励磁巻線3の両端がそれぞれ接続される一対のコイル端子5と、磁性材料からなりコイルボビン4を包囲する継鉄6と、コイルボビン4の円筒内部に固定され通電された励磁巻線3によって磁化される固定鉄心7と、固定鉄心7とはコイルボビン4の軸方向で対向しコイルボビン4の円筒内に配置される可動鉄心8とを有する、固定鉄心7は円柱状に形成され上端に鍔部7aが円周方向に突出して設けられている。
本実施形態の継鉄6は、コイルボビン4の上端面に当接する矩形状の継鉄上板9(第一の継鉄板)と、コイルボビン4の下端面に当接する矩形状の継鉄下板10(第二の継鉄版)と、継鉄上板9及び継鉄下板10の左右各端縁同士をそれぞれ連結する一対の継鉄側板11(第三の継鉄板)とで構成されており、前後方向(図1で紙面に直交する方向)に開放されている。継鉄下板10と一対の継鉄側板11は一枚の板を折曲することにより連続一体に形成されている。
さらに、電磁石ブロック1は、固定鉄心7及び可動鉄心8とコイルボビン4との間に、磁性材料からなり上面開口の有底円筒状に形成されたプランジャキャップ12を有する。言い換えると、コイルボビン4の円筒内部に設けられたプランジャキャップ12内に固定鉄心7と可動鉄心8とが収納されることになる。固定鉄心7はプランジャキャップ12の開口側に配置される。さらに、固定鉄心7及び可動鉄心8はそれぞれ外径がプランジャキャップ12の内径と略同径の円柱状に形成されており、可動鉄心7はプランジャキャップ12の円筒内部を摺動する。可動鉄心7の移動範囲は固定鉄心7から離れた初期位置と、固定鉄心に当接する当接位置との間に設定される。また、固定鉄心7と可動鉄心8の間には、コイルばねからなり可動鉄心8を初期位置に復帰させる向きに付勢する復帰ばね13が介在する。
また、継鉄上板9の中央部には固定鉄心7が挿通される挿通孔9aが貫設されており、固定鉄心7は円筒部7bを継鉄上板9の上面側から挿通し、固定鉄心7の鍔部7aを継鉄上板9の上面略中心に設けられた固定鉄心7の鍔部7aと略同径の凹部9bにはめ込むことで抜け止めがなされる。さらに継鉄上板9の上面側には金属製からなるストッパーキャップ14が設けられており、左右端部は継鉄上板の上面に固定され中央の凸部は継鉄上板9の上面より突出した固定鉄心7の鍔部7aを収納する空間を形成するように設けられている。ここで、固定鉄心7からの振動がストッパーキャップ14に直接伝播されないように固定鉄心7とストッパーキャップ14の間には、ゴム弾性を有する材料(例えば合成ゴム)からなる鉄心ゴム15が設けられている。鉄心ゴム15は円盤状に形成されており中央部には後述するシャフト24が挿通する挿通孔15aが貫設される。
プランジャキャップ12は開口部に円周方向に突出する鍔部12aを有し、鍔部12aは継鉄上板9の下面における挿通孔9aの周囲に固着されるとともに、下端底部が継鉄下板10の中央部に圧入等によって固定された磁性材料からなるブッシュ16に挿通される。ここで、プランジャキャップ12の下部に収納された可動鉄心8はブッシュ16の周部と磁気接合されることになる。
上述した構成によれば、励磁巻線3への通電時には固定鉄心7における可動鉄心8との対向面と継鉄下板10におけるブッシュ16との周部とは、一対の磁極部として互いに異極性になり、可動鉄心8は固定鉄心7に吸引されて当接位置に移動する。一方、励磁巻線3への通電を停止すると可動鉄心8は復帰ばね13により初期位置に復帰する。復帰ばね13は固定鉄心7の挿通孔7cを挿通し上端がストッパーキャップ14に当接し下端が可動鉄心8に当接している。可動鉄心8が固定鉄心7に当接する位置に来たときには、復帰ばね13は圧縮され固定鉄心7の挿通孔7c内に収納されるので復帰ばね13が固定鉄心7への可動鉄心8の当接を妨げることはない。さらに、本実施形態では、プランジャキャップ12内の底部にゴム弾性を有する材料から可動鉄心8の外径と略同径に形成されたダンパーゴム17が設けられている。
また電磁石ブロック1の上方には励磁巻線3の通電の入切に応じて接点を開閉する接点ブロック2が設けられている。接点ブロック2は、耐熱性材料により下面が開口する箱状に形成されたベース18を有する。ベース18の底部には2箇所の挿通孔18aが設けられており、挿通孔18aには一対の固定端子台19が下フランジ20を挟んで挿通される。固定端子台19は銅系材料等の導電性材料から円筒形に形成され、下端面には固定接点19aが固着され、上端部は円周方向に突出した鍔部19bが形成され、鍔部19bの中心には凸部19cが設けられている。下フランジ20の上面と固定端子台19の鍔部19は銀ろう21により密閉接合され、下フランジ20の下面とベース18の上面の間も銀ろう22により密閉接合される。
ベース18内には、一対の固定接点19a間に跨る形で可動接触子23が配置されており、可動接触子23の上面において固定接点19aに対向する各部位にはそれぞれ可動接点23aが設けられる。可動接触子23の中央部には可動接触子23を可動鉄心8に連結するシャフト24の一端部が挿通される挿通孔23bが貫設されている。
シャフト24は、可動鉄心8の移動方向(上下方向)に長い丸棒状に非磁性材料にて形成されたものであって、可動接触子23から上方に突出した部分に円周方向に突出した鍔部24aを有し鍔部24aによって可動接触子23の上方向への抜け止めがなされる。さらに、可動接触子23とストッパーキャップ14の間には、絶縁材料から形成されストッッパーキャップ14を覆う形に形成された絶縁板25と、シャフト24が挿通されてコイルばねからなる接圧ばね26が設けられる。絶縁板25の中央にはシャフト24が挿通する挿通孔25aが設けられており、絶縁板25上面側の挿通孔25aの周囲には接圧ばね26がはまり込む凹部25bが設けられている。接圧ばね26は一端を可動接触子23の下面に当接し他端は絶縁板25の凹部25bにはめ込まれている。可動接触子23は接圧ばね26によって上方向に付勢されシャフト24の鍔部24aに可動接触子23の上面が当接される。また、ストッパーキャップ14の面中央にはシャフト24が挿通される挿通孔14aが設けられ、シャフト24は上方より挿通孔23b、接圧ばね26、挿通孔25b、挿通孔14a、挿通孔15a、挿通孔7c、復帰ばね13の順に挿通し、シャフト24の先端部に設けられたねじ部(図示せず)を可動鉄心8に設けられたねじ穴8aに固定する。固定鉄心7に設けられた挿通孔7cについては、少なくともシャフト24が固定鉄心7に接触しないようにシャフト24の外径に比較して大きな内径に設定されている。以上の構成により可動接触子23が可動鉄心8の移動に連動して上下方向に移動する。
ここにおいて、可動鉄心8が初期位置にあるときは可動接点23bと固定接点19aとが互いに離間(つまり接点ブロック2が切)され、一方、可動鉄心8が当接位置にあるときは可動接点23bと固定接点19aとが接触(つまり接点ブロック2が入)するように、可動鉄心8と可動接触子23との位置関係が設定される、要するに、励磁巻線3に通電していない期間には接点装置2が開放されることにより両固定端子台19間は絶縁され、励磁巻線3に通電している期間には接点ブロック2が入されることにより両固定端子台19間が導通することになる。可動接点23aと固定接点19aとの間の接触圧は接圧ばね26によって確保される。
また、可動接点23bが固定接点19aから引き離された際には、可動接点23bと固定接点19a間にアークが発生する。このアークを抑制する為にベース18内にはガスが封入され、このようなガスとしてはアークが発生する温度領域で最も熱伝導に優れた水素ガスを主体とした混合ガスが用いられる。このガスを封止するために、ベース18と継鉄上板9との隙間を覆う上フランジ27を設け、ベース18下面の開口周縁部と上フランジ27の上面とを銀ろう28により気密接合し、上フランジ27の下面と継鉄上板9の上面とをアーク溶接等で気密接合し、継鉄上板9の下面とプランジャキャップ12の鍔部12aとをアーク溶接等で気密接合することでベース18内は封止される。
さらに、前記のガスを用いたアークの抑制方法と並行して本実施形態では、カプセルヨーク31を用いたアークの抑制も行っている。カプセルヨーク31は磁性部材29及び一対の永久磁石30から構成されており、磁性部材29は鉄等の磁性材料から略コの字上に形成され互いに対抗する一対の側片29aと両側片29aの基端部を連結する連結片29bを一体に備えている。永久磁石30は両側片29aにそれぞれ対向するように磁性部材29の両側片29a取り付けられ、ベース28に可動接点23aの固定接点29aへの接離方向に略直行する磁場を与えるためのものである。これによってアークは可動接触子23の移動方向に直交する方向へ引き伸ばされるとともに、ベース18内に封入されたガスによって冷却され、これによりアーク電圧が急激に上昇しこのアーク電圧が接点間の電圧を上回った時点でアークが遮断される。つまり、本実施形態の電磁継電器では、カプセルヨーク31による磁気ブローとベース18内に封入されたガスによる冷却とでアーク対策が講じられており、これによりアークを短時間で遮断することができるようになり、固定接点19a及び可動接点23aの消耗が小さくなるようにしている。
ところで、本実施形態の電磁継電器においては可動鉄心8はプランジャキャップ12によって移動方向(上下方向)に案内されているので移動方向に直行する平面での位置が規制されている。したがって、可動鉄心8と接続されたシャフト24においても可動鉄心8の移動方向に直行する平面内での位置が規制されることになる。さらに、本実施形態ではストッパーキャップ14においても挿通孔14aにシャフト24が挿通されることにより可動鉄心8の移動方向に直行する平面内でのシャフト24の位置を規制している。つまりストッパーキャップ14の挿通孔14aはシャフト24の外径と同程度に形成されており、シャフト24の前後左右への移動を規制しつつ、シャフトが24が上下方向へ移動する程度の径に設定されている。
この構成によれば、シャフト24はプランジャキャップ12とストッパーキャップ14の2箇所で可動鉄心8の移動方向に対する傾きが規制されることになる。つまり可動鉄心8の移動方向に対してシャフト24が傾きかけても、可動鉄心8の移動方向に直行する平面内でのシャフト24の位置が可動鉄心8の下端とストッパーキャップ14の上端の2箇所で規制されシャフト24の傾きが規制されることになる。よってシャフト24の直進性が確保されシャフト24はほとんど傾くことがなく、シャフト24が傾くことによって生じる不具合、つまり可動接点23aと固定接点19aとの間に位置ずれが生じて接点ブロック2が正常に開閉しなくなったり、シャフト24が他部材(ここでは固定鉄心7の挿通孔7cの内周面)に接触し所謂かじこみが発生して可動鉄心8の移動が妨げられたりする不具合を防止することができる。
本実施形態の電磁継電器では、一対のコイル端子5を介して励磁巻線3が通電することで電磁石ブロック1を駆動し、接点ブロック2の固定接点19aと可動接点23aとで構成される接点が開閉されて、一対の固定端子台19間の導通、非導通が切り替えられる。
そして、コイルボビン4は円筒部の上下両端に円周方向へ突出した略円形の鍔部4aを有し、上下の鍔部4aの間には励磁巻線3が巻回される巻胴部4bを有し、巻胴部4bの軸方向略中央には鍔部4cを有する(図3(a)参照)。鍔部4cは前後2辺が長辺、左右2辺が短辺の略矩形状に形成され、後辺の端面には凹部4dが左右両側に各々設けられている。
コイル端子5は銅などの導電性材料を用いて平板状に形成されており、板状の端子部5aの前端には、端子部5aの幅よりも狭い挿入部5bが一体に設けられており、端子部5aの前端から側方(右側のコイル端子5では右側、左側のコイル端子5では左側)には棒状の突片5cが一体に設けられている。各コイル端子5は、挿入部5bをコイルボビン4の凹部4dに挿入して、圧入または接着等で凹部4dに固定される。そして、励磁巻線3の両端部が、それぞれ各コイル端子5の突片5cに巻回された後に半田付けがなされ、半田36により固定される。その後、突片5cは下方に折り曲げられる(図3(a)参照)。(なお、本実施形態ではコイル端子5をコイルボビン4の鍔部4cに固定する際に圧入、または接着を用いたが、かしめ等の周知の方法を用いてコイル端子5を鍔部4cに固定しても同じものとする)。
このように、一対のコイル端子5がコイルボビン4の鍔部4cに直接固定され、励磁巻線3がコイル端子5に直接接続されることで励磁巻線3への通電経路は、一方のコイル端子5(プラス極)→半田36→励磁巻線3→半田36→他方のコイル端子5(マイナス極)となり、従来用いられているボビン端子が不要となって部品点数が削減されて、半田付け処理の工数低減が図られる。また、一対のコイル端子5の形状は互いに同形状となっているため部品の種類を削減することができる。
また、固定端子台19には、外部負荷等に接続される一対の主端子32が取り付けられる。主端子32は、導電性材料を用いて平板状に形成され、前後方向中間部が階段状に曲げられている(Z曲げ)。主端子32は、前端に固定端子台19の凸部19cが挿通する挿通穴32aを有し、この挿通穴32aを挿通した凸部19cがスピンカシメ加工されることで主端子32が固定端子台19に固定される。
そして、図4(a)(b)に示すように電磁石ブロック1と接点ブロック2とが組み付けられた内器ブロック40は、下ケース34に載置される。下ケース34は、絶縁性材料を用いて平板状に形成され、左右方向に並設された一対のコイル端子5の端子部5aが挿通する一対の挿通穴34aと、一対の主端子32が挿通する一対の挿通孔34bとが設けられている(図1参照)。なお、挿通孔34aはコイル端子5の端子部5aの断面形状と略同形状であり、挿通穴34bは主端子32の端子部32bの断面形状と略同形状となっている。
さらに、本実施形態では継鉄上板9の下面と継鉄下板10の上面との間隔が、コイルボビン4の軸方向の長さよりもL1だけ長く、コイルボビン4は、継鉄上板9と継鉄下板10の間で上下方向(コイルボビン4の軸方向)にクリアランスL1の範囲内で移動することができる(図5(a)参照)。そのため内器ブロック40を下ケース34に載置する際に、コイルボビン4を上下方向に移動させることで、コイルボビン4の鍔部4cに固定されたコイル端子5と主端子32の端子間隔L2が変化し、下ケース34に設けられた挿通孔34aと挿通孔34bの挿通孔間隔L3に、コイル端子5と主端子32の端子間隔L2を合わせることができる(図5(b)参照)。したがって、コイルボビン4を軸方向へ移動させてコイル端子5と主端子32の端子間隔L2を挿通孔間隔L3に合わせることで、無理な力をコイル端子5と主端子32とにかけることなく下ケース34の挿通孔34a、34bにコイル端子5、主端子32をそれぞれ挿入することができる。
そして、内器ブロック40が載置された下ケース34の縁部に設けられた段部34cに、絶縁材料から形成されて後面が開口した箱状の上ケース35の開口縁部が嵌合し接着剤で固定されることでケース33が構成され、図6(a)(b)に示すケース33に内器ブロック40が収納される。
以上のことから本実施形態では、コイルボビン4をその軸方向に移動させることによって、コイル端子5と主端子32との端子間隔を調整でき、コイル端子5と主端子32とに無理な力を加えることなくコイル端子5と主端子32とを下ケース34に設けられた挿通34a、34b孔にそれぞれ挿通させることができる。
本発明の実施形態における分解斜視図である。 (a)、(b)は同上における断面図を示し、(a)は前面図、(b)は側面図である。 (a)、(b)は同上におけるコイルボビンの周辺部を示し、(a)は上面図、(b)は側面図である。 (a)、(b)は同上における内器ブロックを下ケースに組み込む際の位置関係を示し、(a)は内器ブロック組付け前、(b)は内器ブロック組付け後である。 (a)、(b)は同上における電磁継電器の構成を示し、(a)は内器ブロック、(b)は下ケースを各々示す。 (a)、(b)は同上における外形図を示し、(a)は上面図、(b)は側面図である。 (a)、(b)は従来の電磁継電器の構成を示し、(a)は内器ブロック、(b)は下ケースを各々示す。
符号の説明
1 電磁石ブロック
2 接点ブロック
4 コイルボビン
4c 鍔部
5 コイル端子
32 主端子
34 下ケース
40 内器ブロック

Claims (1)

  1. 絶縁材料から形成され励磁巻線が巻回される中空筒状のコイルボビンと、励磁巻線の両端に各々接続される一対のコイル端子と、コイルボビンの筒内に固定され通電された励磁巻線によって磁化される固定鉄心と、固定鉄心とはコイルボビンの軸方向に対向してコイルボビンの筒内に配置され、励磁巻線の通電の入切に応じて固定鉄心に吸引されてコイルボビンの筒内を軸方向に移動する可動鉄心と、コイルボビンの軸方向の一端に対向して設けられる第一の継鉄板とコイルボビンの軸方向の他端に対向して設けられる第二の継鉄板と第一の継鉄板と第二の継鉄板を連結する第3の継鉄板とから構成され固定鉄心と共に磁気回路を形成する継鉄とを備えた電磁石ブロックと、
    可動鉄心の移動に連動して開閉する接点と、接点に接続される一対の主端子とを備える接点ブロックと、
    電磁石ブロックと接点ブロックとを一体に組み合わせて構成される内器ブロックを収納して絶縁材料から形成されるケースとで構成され、
    ケースは内器ブロックの有する一対のコイル端子と一対の主端子とがそれぞれ挿通する挿通孔を有し、第一の継鉄板と第二の継鉄板との軸方向の間隔がコイルボビンの軸方向の寸法よりも大きくコイルボビンが第一の継鉄板と第二の継鉄板との間で軸方向へ移動自在に構成されることを特徴とする電磁継電器。
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