JP2012199124A - 接点装置及び電磁開閉器 - Google Patents

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文宏 笠野
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Abstract

【課題】可動接触子の揺動に起因した異音の発生を抑制する。
【解決手段】接点装置3は、一対の固定接点32と、固定接点32に接離する可動接触子35と、可動接触子35を固定接点32側へ付勢する複数の接圧ばね36と、複数の接圧ばね36を支持する支持面391を有する支持部39とを備える。複数の接圧ばね36は、支持面391上において、一対の固定接点32を結ぶ線L1及び可動接触子35の接離方向で規定される平面Pと支持面391とが交差する線L2を境界とした一方側391Aと他方側391Bとに、分けて配置されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、接点装置、及びこの接点装置を用いた電磁開閉器に関する。
従来、例えば特許文献1に開示されたような、一対の固定端子及びこれら固定端子の先端(以下、固定接点と呼ぶ)に接離する可動接触子を有する接点装置と、電磁力を利用して上記可動接触子を変位させる電磁石装置とを備えた、電磁開閉器がある。
この電磁開閉器の接点装置は、例えば図4に示すように、各々が固定接点32を有する一対の固定端子33,33と可動接触子35とを備える。可動接触子35は、導電性材料から長尺の矩形平板状に形成され、一対の固定接点32,32間に跨る形で設けられている。可動接触子35の長手方向中央部には、図4における下方から、コイルばねからなる接圧ばね36が当接している。可動接触子35は、接圧ばね36によって固定接点32,32に近づく向きに弾性付勢されている。この可動接触子35において、長手方向の中央部(接圧ばね36が当接する位置の中央)には、挿通孔35bが形成されている。そして、丸棒状に形成された可動軸5が、挿通孔35b及び接圧ばね36を貫通して配置されている。可動軸5の一方の端部(第1の端部)の先端には、挿通孔35bよりも径の大きな外鍔52が設けられており、この外鍔52によって、可動軸5に対して可動接触子35が抜け止めされる。
一方、この電磁開閉器の電磁石装置は、円筒状の円筒部を有するコイルボビンと、コイルボビンの円筒部に巻装された励磁用巻線と、コイルボビンの周囲を囲む継鉄と、コイルボビンの円筒部の内側に配置される固定鉄心と、コイルボビンの円筒部の内側において固定鉄心と並んで配置された可動鉄心とを備える。可動鉄心は、可動軸5の他方の端部(第2の端部)に連結されており、可動軸5は、可動鉄心の変位に連動して図4の上下方向に変位する。固定鉄心と可動鉄心との間には、コイルばねからなる復帰ばねが配置されている。
励磁用巻線に通電されずに電磁石装置が励磁されていないときには、可動鉄心に連結された可動軸5は、復帰ばねのばね力によって図4の下方に付勢されている。このとき、可動軸5の外鍔52は可動接触子35に当接している。可動接触子35は、接圧ばね36のばね力によって固定接点32,32に近づく向き(図4の上向き)に押しつけられながら、可動軸5の外鍔52で保持されている。このとき、可動接触子35は各固定接点32から所定距離だけ離れており、電磁開閉器はオフ状態にある。
励磁用巻線に通電されて電磁石装置が励磁されると、固定鉄心と可動鉄心との間に電磁力が作用して、可動鉄心が変位する。このとき、可動鉄心に連結された可動軸5は、固定接点32,32に近づく向きに変位して、外鍔52が可動接触子35から離れる。可動接触子35は、接圧ばね36のばね力によって固定接点32,32に近づく向きに変位して、一対の固定接点32,32に当接する(図4参照)。その結果、一対の固定接点32,32同士が可動接触子35を介して導通し、電磁開閉器はオン状態となる。励磁用巻線への通電が停止されて電磁石装置が非励磁になると、主として復帰ばねのばね力によって、可動軸5が固定接点32,32から離れる向き(図4の下向き)に変位する。可動接触子35は、可動軸5の外鍔52に押されて固定接点32,32から離れる。これにより、電磁開閉器がオフ状態となる。
特開2007−287525号公報
上記の電磁開閉器では、図4に示すように、一つの接圧ばね36によって可動接触子35を保持している。一般的に、接点間が導通すると、固定接点32の表面と当該固定接点32に対向する可動接触子35の表面とに互いに逆向きの電流が流れるため、可動接触子35と各固定接点32との間に電磁反発力が発生する。上記可動接触子35は、可動軸5に固定されているわけではなく、接圧ばね36のばね力によって固定接点32,32に当接しているに過ぎない。このため、接圧ばね36の端部から不均一な押圧力を受けることで可動接触子35が傾いてしまい、可動接触子35の短手方向における中心が、固定接点32の中心からずれて接触することがある。このような接触状態においては、上記電磁反発力が回転トルクとして可動接触子35に作用する。そして、一対の固定端子32,32間に過大な電流が流れた際、若しくは一対の固定端子32,32間に流れる電流の大きさが急激に変化した際、上記回転トルクの作用により、可動接触子35が可動軸5との連結部位を支点として揺動し、その揺動によって異音が発生するという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、可動接触子35の揺動に起因した異音の発生を抑制することを課題とする。
本発明の接点装置は、一対の固定接点と、固定接点に接離する可動接触子と、可動接触子を固定接点側へ付勢する複数の接圧ばねと、複数の接圧ばねを支持する支持面を有する支持部とを備え、複数の接圧ばねは、支持面上において、一対の固定接点を結ぶ線及び可動接触子の接離方向で規定される平面と当該支持面とが交差する線を境界とした一方側と他方側とに、分けて配置されることを特徴とする。
この接点装置において、複数の接圧ばねは複数対の接圧ばねを備え、対となる上記接圧ばねは、一対の固定接点を結ぶ線及び可動接触子の接離方向で規定される平面に対して、対称な位置に配置されることが好ましい。
本発明の電磁開閉器は、上記接点装置と、電磁力を利用して上記可動接触子を変位させる電磁石装置とを備えることを特徴とする。
本発明の接点装置及び電磁開閉器は、可動接触子の揺動に起因した異音の発生を抑制することができるという効果がある。
本発明に係る接点装置の実施形態の概略を示し、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は斜視図である。 本発明に係る電磁開閉器の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る電磁開閉器の実施形態を示し、(a)は背面図、(b)は側面図である。 従来の接点装置の概略を示し、(a)は正面図、(b)は側面図である。
以下、本発明に係る接点装置並びに電磁開閉器の実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。
まず、本実施形態の接点装置3の構成について、図1(a)〜図1(c)を参照して説明する。
接点装置3は、図1(a),図1(b)に示すように、一対の固定接点32,32と、固定接点32,32に接離する可動接触子35と、可動接触子35を固定接点32,32側へ付勢する一対の接圧ばね36A,36Bと、支持部材(支持部)39とを備える。
一対の固定接点32,32は、銅等の導電性材料により略円柱状に形成された一対の固定端子33,33の下端に、それぞれ設けられている。
可動接触子35は、銅や銅合金などの導電性材料から、長尺の矩形平板状に形成されている。可動接触子35の長手方向の中央部には、挿通孔35bが可動接触子35の厚さ方向(図1の上下方向)に貫通している。可動接触子35の下面には、コイルばねからなる接圧ばね36Aの一端(第1の端部)及び、コイルばねからなる接圧ばね36Bの一端(第1の端部)が、それぞれ当接している。接圧ばね36Aの他端(第2の端部)及び、接圧ばね36Bの他端(第2の端部)は、それぞれ支持部材39の支持面391に支持されている。接圧ばね36A,36Bは、それぞれ、支持部材39と可動接触子35との間において圧縮状態で設けられている。つまり、接圧ばね36A,36Bは、可動接触子35を固定接点32,32側へ弾性付勢している。
一対の接圧ばね36A,36Bは、図1(c)に示すように、支持部材39の支持面391上において、一対の固定接点32,32を結ぶ線L1及び可動接触子35の接離方向で規定される平面Pと支持面391とが交差する線L2を境界とした一方側391Aと他方側391Bとに、分けて配置されている。詳しく説明すると、一対の固定接点32,32を結ぶ線L1と可動接触子35の接離方向(接圧ばね36A,36Bの伸縮方向)とによって、仮想的な平面Pが規定される。支持面391は、この仮想的な平面Pと支持面391とが交差する線L2を境界として、一方側391Aと他方側391Bとに分けることができる。そして、上記一対の接圧ばね36A,36Bは、支持面391上において、一方側391Aと他方側391Bとに分けて配置されている。なお、一対の接圧ばね36A,36Bは、支持面391上において、上記の仮想的な平面Pに対して対称な位置に配置されている。また、接圧ばね36Aのばね定数は、接圧ばね36Bのばね定数と略等しい。つまり、本実施形態の接点装置3では、支持面391の一方側391Aに配設された接圧ばねのばね定数と、支持面391の他方側391Bに配設された接圧ばねのばね定数が、略等しくなっている。
従来技術で説明したように、可動接触子35が一対の固定接点32,32に当接して接点間が導通すると、可動接触子35と各固定接点32との間に電磁反発力が発生する。ここで、一方の接圧ばね36Aは、可動接触子35のうちで、仮想的な平面Pを境界とした一方側35Aに当接している。つまり、接圧ばね36Aからのばね力は、可動接触子35を図1(b)の反時計回りに回転させる回転トルクとして、この可動接触子35に作用する。これに対し、他方の接圧ばね36Bは、可動接触子35のうちで、仮想的な平面Pを境界とした他方側35Bに当接している。つまり、接圧ばね36Bからのばね力は、可動接触子35を図1(b)の時計回りに回転させる回転トルクとして、可動接触子35に作用する。接圧ばね36A,36Bからのばね力は、可動接触子35における一方側35Aと他方側35Bの、両方に加えられている。このため、本実施形態の接点装置3では、接圧ばね36A,36Bから可動接触子35にかかる押圧力が不均一になりにくい。従って、接点間が導通することで可動接触子35と各固定接点32との間に電磁反発力が発生したとしても、上記接圧ばね36A,36Bからのばね力のために、可動接触子35が傾きにくくなっている。よって、本実施形態の接点装置3は、可動接触子35の揺動による異音の発生を抑制することができる。
上記実施形態の接点装置3は、例えば、図2、図3に示すような電磁開閉器に用いられる。
この電磁開閉器は、電磁石装置2と、上記接点装置3と、可動軸5と、電磁石装置2、接点装置3及び可動軸5を収納するケース4とを備える。以下、図2における上下左右をそれぞれ上下左右と定めて、説明する。
電磁石装置2は、コイルボビン21と、励磁用巻線22と、一対のコイル端子23,23と、固定鉄心24と、可動鉄心25と、継鉄26と、復帰ばね27と、円筒部材28とを備える。
コイルボビン21は、樹脂材料などの絶縁材料から中空筒状に形成された、円筒部21cを有する。円筒部21cの上端には上鍔部21aが、円筒部21cの下端には下鍔部21bが形成されている。円筒部21cの外周には、励磁用巻線(導線)22が巻回されている。コイルボビン21の円筒部21cの内部には、円筒部材28が配置される。円筒部材28は非磁性材料から形成され、有底円筒状の円筒部28bと、円筒部28bの上端に形成された鍔部28aとを有する。
一対のコイル端子23(図3参照)は銅等の導電性材料から形成され、励磁用巻線22の両端にそれぞれ接続されている。このコイル端子23に、外部電源が接続される。
固定鉄心24は、磁性材料から略円柱状に形成されており、固定鉄心24の軸方向には挿通孔24bが貫通している。また、固定鉄心24の上端には鍔部24aが形成されている。この固定鉄心24は、円筒部材28の円筒部28b内に固定される。固定鉄心24は、通電された励磁用巻線22によって磁化される。
可動鉄心25は、磁性材料から略円柱状に形成され、軸方向にねじ孔25aが形成される。可動鉄心25は、円筒部材28の円筒部28b内に配置され、円筒部28b内で固定鉄心24に対向している。可動鉄心25は、励磁用巻線22への通電の入切に応じて固定鉄心24に吸引され、円筒部28b内を軸方向に移動する。
継鉄26は磁性材料から形成され、コイルボビン21を包囲するように配置されている。つまり継鉄26は、図2に示すように、コイルボビン21の上端側に配設される略矩形板状の第一の継鉄板26Aと、コイルボビン21の下端側に配設される略矩形板状の第二の継鉄板26Bと、第二の継鉄板26Bの左右両端より上方へ向けて延設され、第一の継鉄板26Aに接続される一対の第三の継鉄26C,26Cとから構成される。
第一の継鉄板26Aの上面側略中央には凹部26aが形成されており、凹部26aの略中央には、挿通孔26cが形成されている。第1の継鉄板26Aの下面には、円筒部材28の鍔部28aが気密接合される。また、挿通孔26cには固定鉄心24が挿通され、第1の継鉄板26Aの凹部26aに、固定鉄心24の鍔部24aが嵌め込まれる。
コイルボビン21の下端側の内周面と円筒部材28の外周面との間に形成される隙間部分には、磁性材料からなる円筒状のブッシュ26Dが嵌合されている。固定鉄心24と可動鉄心25と継鉄26とブッシュ26Dとで、磁気回路を形成している。
また、第一の継鉄板26Aの上面には、金属製のキャップ部材45が設けられている。キャップ部材45の周縁部は、第一の継鉄板26Aに固定されている。また、キャップ部材45の略中央には上方へ突出する凸部45aが設けられ、この凸部45aに、固定鉄心24の鍔部24aが収納される。このキャップ部材45によって、固定鉄心24の抜け止めがなされる。
復帰ばね27は、固定鉄心24の挿通孔24b内に配置される。復帰ばね27の下端は可動鉄心25の上面に当接し、上端はキャップ部材45の下面に当接する。この復帰ばね27は、可動鉄心25とキャップ部材45との間に圧縮状態で設けられており、可動鉄心25を固定鉄心24から離れる向き(図2の下方)へ弾性付勢している。
この電磁石装置2は、励磁用巻線22に通電されていないときには、復帰ばね27のばね力によって、可動鉄心25は固定鉄心24から離れている(図2参照)。一方、コイル端子23に接続された外部電源によって励磁用巻線22が通電されると、固定鉄心24と可動鉄心25との間に電磁力が作用して、可動鉄心25は固定鉄心24に近づく向き(図2の上向き)に変位する。
接点装置3は、上述のように、各々が固定接点32を有する一対の固定端子33,33と、固定接点32,32に接離する可動接触子35と、可動接触子35を固定接点32,32側へ付勢する一対の接圧ばね36A,36Bと、支持部材(支持部)39とを備える。固定接点32,32及び可動接触子35は、下面が開口した矩形箱型の封止容器31内に収納されている。
封止容器31は、セラミックなどの耐熱性を有する絶縁材料から、一面が開口した矩形箱型に形成されている。封止容器31の上面には、一対の貫通孔31a,31aが並設されている。
各固定端子33は、銅等の導電性材料により略円柱状に形成され、上端には鍔部33aが形成され、下面には固定接点32が設けられている。各固定端子33には、その上面から軸方向へ端子部33bが凹設されている。この端子部33bには、外部負荷等の端子を接続することができる。各固定端子33は、鍔部33aを封止容器31の上面から突出させた状態で貫通穴31aに挿通され、ろう付けなどにより封止容器31に気密接合される。
可動接触子35は、銅や銅合金などの導電性材料から、長尺の矩形平板状に形成されている。可動接触子35に形成された挿通孔35bには、可動軸5が挿通される。この可動軸5は、可動接触子35の接離方向(図2の上下方向)に移動可能となっている。可動軸5の先端(図2における上端)には、挿通孔35bよりも径の大きな外鍔52が設けられ、この外鍔52によって、可動軸5に対して可動接触子35が抜け止めされている。
図2に示すように、封止容器31と第1の継鉄板26Aとは、金属材料によって略円筒状に形成された接合部材38に、それぞれ気密に接合される。つまり、接合部材38の一端部(図2における上端部)が封止容器31の開口端部に気密接合され、接合部材38の他端部(図2における下端部)が、第1の継鉄板26Aに気密接合される。第1の継鉄板26A、円筒部材28、封止容器31、一対の固定端子33,33、及び接合部材38によって、固定鉄心24、可動鉄心25、固定接点32,32、可動接触子35を収納するための気密空間が形成される。この気密空間には、水素を主体とするガスが気密封止される。
支持部材39は、セラミックや合成樹脂等の絶縁性材料から、上面が開口した略矩形箱型に形成される。支持部材39の下面略中央には、矩形枠39aが形成され、この矩形枠39aで構成された凹部に、キャップ部材45の凸部45aが嵌合される。また、支持部材39の周壁の上端側が封止容器31の周壁の内面に当接することで、固定接点32,32と可動接触子35とからなる接点部から、封止容器31と接合部材38とからなる接合部の絶縁を図っている。支持部材39の長手方向(図2の左右方向)の中央には、図2の前後方向に長い長穴状の枠部39cが形成されている。この枠部39cの内径は、接圧ばね36A,36Bの外径と略同サイズとなっている。この枠部39c内の凹部に接圧ばね36A,36Bの下端部がそれぞれ嵌め込まれることで、接圧ばね36A,36Bの位置ずれが防止される。また、支持部材39の中央部には、可動軸5が挿通される挿通孔39bが形成されている。
可動軸5は、非磁性材料から上下方向に長い長尺丸棒状に形成される軸部51と、軸部51と一体に形成された上記外鍔52とを有する。軸部51の下端には、ねじ部51aが形成されている。軸部51は、固定鉄心24の挿通孔24b、キャップ部材45の挿通孔45b、支持部材39の挿通孔39b、及び可動接触子35の挿通孔35bに、挿通されている。そして、ねじ部51aを可動鉄心25のねじ孔25aに螺合することで、可動軸5は可動鉄心25に連結されている。これにより、可動軸5は、可動鉄心25の変位に連動して変位するようになっている。
ケース4は、樹脂材料によって略矩形箱状に形成される。ケース4は、上面が開口した中空箱型のケース本体41と、下面が開口した中空箱型のカバー42とから構成される。カバー42は、ケース本体41の開口を覆うようにケース本体41に取り付けられる。
ケース本体41の左右の側壁には突部141,141が形成されている。各突部141には、挿通孔141aが形成されている。挿通孔141aにねじ(図示せず)を挿通し、このねじを任意の取り付け面(図示せず)にねじ止めすることにより、電磁開閉器を当該取り付け面に固定することができる。また、ケース本体41の上端側の開口周縁には段部41aが形成されており、ケース本体41の上端側は、下端側に比べて外周が小さくなっている。図3(a)に示すように、ケース本体41の後面には、一対の突部41c,41cが左右方向に並設されている。
カバー42は、下面が開口した中空箱型に形成され、後面には一対の穴42a,42aが形成されている。この穴42a,42aにケース本体41の突部41c,41cを嵌め込むことで、カバー42をケース本体41に取り付けることができる。カバー42の上面には、上面を左右に略2分割する仕切り部42cが形成されている。仕切り部42cによって2分割されたカバー42の上面には、それぞれ、固定端子33,33が挿通する一対の挿通孔42b,42bが形成されている。
図2に示すように、コイルボビン21の下端の鍔部21bとケース本体41の底面との間には、略矩形状の下側クッションゴム43が介装される。また、封止容器31とカバー42との間には、上側クッションゴム44が介装される。これらのクッションゴム43,44によって、固定接点32,32と可動接触子35の接触による衝撃や、可動鉄心25と固定鉄心24の接触による衝撃がケース4に伝わるのを、抑制することができる。
上記構成からなる電磁開閉器では、復帰ばね27として、接圧ばね36A,36Bのばね定数の合計よりも大きなばね定数を有するコイルばねを、使用している。このため、励磁用巻線22に通電せずに電磁石装置2が励磁されていないときには、可動鉄心25、可動軸5の外鍔52、及び可動接触子35は、主として復帰ばね27の付勢力によって下方に位置することになる。このとき、電磁開閉器は、可動接触子35が固定接点32,32と離間したオフ状態にある。
励磁用巻線22に通電されて電磁石装置2が励磁されると、固定鉄心24と可動鉄心25との間に電磁力が作用して、可動鉄心25は固定鉄心24に近づく向きに変位する。このとき、可動鉄心25に連結された可動軸5は固定接点32,32に近づく向き(図2の上向き)に変位し、外鍔52が可動接触子35から離れる。可動接触子35は、接圧ばね36A,36Bのばね力によって固定接点32,32に近づく向きに変位して、一対の固定接点32,32に当接する。その結果、一対の固定接点32,32同士が可動接触子35を介して導通し、電磁開閉器はオン状態となる。
この電磁開閉器では、一対の接圧ばね36A,36Bが、支持面391上において、仮想的な平面Pを境界とした一方側391Aと他方側391Bとに、分けて配置されている。従って、接点間が導通することで可動接触子35と各固定接点32との間に電磁反発力が発生しても、可動接触子35が傾きにくくなっている。よって、可動接触子35の揺動による異音の発生を抑制することができる。
なお、接点装置3の接圧ばねの数は、2個には限られない。例えば、4個(2対)の接圧ばねを、支持面391の一方側391Aに2個、他方側391Bに2個のように、分けて配置してもよい。この場合、対となる接圧ばね同士は、上記の仮想的な平面Pに対して対称な位置に配置されることが好ましい。対となる接圧ばねを、仮想的な平面Pに対して対称な位置に配置すれば、接圧ばねが可動接触子35に作用するばね力が均一化されて好ましい。
さらに、接圧ばねは、必ずしも対になっている必要はない。例えば、支持面391の一方側391Aに3個、他方側391Bに2個のように、支持面391の一方側391Aと他方側391Bとで異なる数の接圧ばねを配置してもよい。なお、複数の接圧ばねを配置するにあたっては、各接圧ばねのばね定数と仮想的な線L2までの距離との積を求めたときに、この積の合計が支持面391の一方側391Aと他方側391Bとで略等しくなるように、各接圧ばねを配置することが好ましい。例えば、複数の接圧ばねを、支持面391上において仮想的な線L2からの距離が等しい位置に並べて配置する場合には、支持面391の一方側391Aに配置された接圧ばねのばね定数の合計と、他方側391Bに配置された接圧ばねのばね定数の合計とが、略等しくなっていることが好ましい。これらの場合でも、可動接触子35は、接圧ばねからのばね力によって、可動接触子35の傾きを抑制することができる。従って、この場合でも、可動接触子35の傾きに起因した異音の発生を抑制することができる。
2 電磁石装置
3 接点装置
32 固定接点
35 可動接触子
36A,36B 接圧ばね
39 支持部材(支持部)

Claims (3)

  1. 一対の固定接点と、上記固定接点に接離する可動接触子と、上記可動接触子を上記固定接点側へ付勢する複数の接圧ばねと、上記複数の接圧ばねを支持する支持面を有する支持部とを備え、上記複数の接圧ばねは、上記支持面上において、上記一対の固定接点を結ぶ線及び上記可動接触子の接離方向で規定される平面と当該支持面とが交差する線を境界とした一方側と他方側とに、分けて配置されることを特徴とする接点装置。
  2. 上記複数の接圧ばねは、複数対の接圧ばねを備え、対となる上記接圧ばねは、上記一対の固定接点を結ぶ線及び上記可動接触子の接離方向で規定される平面に対して、対称な位置に配置されることを特徴とする請求項1記載の接点装置。
  3. 請求項1または2の接点装置と、電磁力を利用して上記可動接触子を変位させる電磁石装置とを備えることを特徴とする電磁開閉器。
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