JP2013089493A - 電磁リレー - Google Patents

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Abstract

【課題】カードの回転を防止して安定した接点動作を実現すると共に、オーバートラベル量を正確に測定することができる電磁リレーを提供する。
【解決手段】電磁石ブロック5と、電磁石ブロック5の励磁および消磁により回動する接極子ブロック6と、接極子ブロック6の回動に応じて直線往復移動する一対のカード81、82と、カード81、82の直線往復移動によって切換え操作される複数の接点機構2、3と、を備える。一対のカード81、82は、互いに独立して形成されており、第1および第2カード81、82を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、電磁リレーに関する。
電磁リレーは、開閉状態が相互に反対の接点、すなわちノーマリーオープン(NO)接点(a接点)と、ノーマリークローズ(NC)接点(b接点)とを、共通の電磁石、接極子ブロックおよびカードで駆動するものである。そして、一方の接点が溶着すると、カードが動かず、したがって他方の接点が開閉しなくなり、一方の接点の溶着を他方の接点で検知できるようになっている。したがって、このような電磁リレーは、安全性が高く、工作機械などを制御する制御装置では、複数段組み合わせて用いられることが多い(例えば、特許文献1参照)。
図7は、特許文献1に開示されている電磁リレー(接点構成)の構造を示す平面図である。電磁リレー100においては、電磁石102による接極子ブロック103の揺動変位が、接極子ブロック103に係合するカード104によってスライド変位(図中左右方向)に変換される。このように揺動変位をスライド変位に変換することで、カード104に係合している可動接点106,107が固定接点108,109と接触または離反することで接点状態の切換えがなされる。具体的には、可動接点106,固定接点108側がNO接点、可動接点107,固定接点109側がNC接点である。そして、電磁石102の非励磁状態では、カード104が復帰ばね110の弾性力によって、図7に示すように左側方向に後退した位置にあり、可動接点107,固定接点109が閉成(ON)し、可動接点106,固定接点108が開成(OFF)している。電磁石102が励磁されると、復帰ばね110の弾性力に抗して、カード104が図中右方向に移動し、可動接点107,固定接点109が開成すると共に、可動接点106,固定接点108が閉成して、接点の切換えが行われる。
特開2010‐198863号公報
このような電磁リレー100では、非励磁時におけるカード104に対して、NC接点である可動接点107,固定接点109側では、可動接点107と固定接点109との弾性力が共に作用している。これに対して、NO接点である可動接点106,固定接点108側では、可動接点106の弾性力のみが作用している。このカード104に作用する力のアンバランスにより、カード104の係合孔104aに係合している接極子ブロック103の舌片103aを中心として、カード104を矢印R方向に回転させる力が発生する。これによって、カード104は図中実線で示す位置から破線で示す位置に回転変位して、可動接点106のオーバートラベル量が減少し、安定した接点動作を行えなくなる可能性があった。一方、電磁リレー100の励磁時には、矢印R方向と反対方向の力がカード104に作用する。また、カード104の回転を抑えるため、舌片103aに対して係合孔104aを小さ目に形成すると、カード104のガタは少なくなるが、接触部分での摩擦が増大して摩擦粉が発生する虞があった。
また、従来、オーバートラベル量の測定は、図8に示すように、測定装置の測定子120をカード104の端面に当接させて行っている。しかし、この測定方法によると、測定子120の測定力は、カード104を介して舌片103a(接極子ブロック103)に伝達される。そして、電磁リレー100が実際に作動したときの伝達経路、即ち、舌片103a(接極子ブロック103)を介してカード104に伝達される力の伝達経路と異なった状態で測定することになる。このため、測定値には、カード104と舌片103aとのガタなどの不確定要因が含まれ、正確なオーバートラベル量の測定が困難であった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、カードの回転を防止して安定した接点動作を実現すると共に、オーバートラベル量を正確に測定することができる電磁リレーを提供することを目的とする。
本発明は、コイルが巻回された鉄心を有する電磁石ブロックと、前記電磁石ブロックの励磁および消磁により吸引、離反されて回動する接極子ブロックと、前記接極子ブロックに係合されて前記接極子ブロックの回動に応じて直線往復移動すると共に、復帰ばねに係合されて一方向に付勢されるカードと、前記カードの直線往復移動によって切換え操作される複数の接点機構と、を備える電磁リレーであって、
前記カードは、互いに独立して形成され、前記電磁石ブロックの励磁および消磁により前記接点機構の一方の接点を閉成および開成する第1カードと、他方の接点を開成および閉成する第2カードと、を有する。
また、本発明は、上記の電磁リレーにおいて、
前記接極子ブロックは、前記第1カードと係合する第1突部と、前記第2カードと係合する第2突部と、前記第1突部と前記第2突部との間に配設され、前記電磁リレーのオーバートラベル量を測定する測定装置の測定子が当接する測定突起部と、を備えるものを含む。
更に、本発明は、上記の電磁リレーにおいて、
前記測定突起部は、前記測定装置の測定子との当接面が、曲面に形成されるものを含む。
また、本発明は、上記の電磁リレーにおいて、
前記第1および第2カードと、前記接極子ブロック、前記復帰ばね、および前記接点機構との接触位置は、それぞれ前記第1および第2カードの直線移動方向に沿う一直線上に配置されている。
本発明によれば、第1カードと第2カードとが互いに独立して形成されている。このため、第1カードおよび第2カードに作用する回転力の発生を防止して、安定した接点動作を行うことが可能な電磁リレーを提供することができる。
本発明の実施の一形態に係る電磁リレーの外観を示す斜視図 図1に示す電磁リレーの分解斜視図 (a)は図1に示す電磁リレーの側面図、(b)は(a)の要部説明図 図1に示す電磁リレーのカードと接極子ブロックとの接触部を拡大して示す断面図 図1に示す電磁リレーのオーバートラベル量を測定装置により測定する状態を示す要部拡大図 測定装置の測定子が当接する他の接極子ブロックの形状を示す要部拡大図 従来の電磁リレーの平面図 従来の電磁リレーのオーバートラベル量を測定する状態を示す要部拡大図
以下、本発明の実施の形態に係る電磁リレーについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は本発明の実施の一形態に係る電磁リレーの外観を示す斜視図、図2は分解斜視図である。図1および図2に示すように、本実施の形態の電磁リレー1は、ノーマリーオープン(NO)接点(a接点)2と、ノーマリークローズ(NC)接点(b接点)3と、を1つずつ備えた最少限の接点構成からなる。
電磁リレー1は、ボディ4と、電磁石ブロック5と、接極子ブロック6と、復帰ばね7と、カード8と、カバー9と、接点機構であるNO接点2およびNC接点(b接点)3とを備えて構成される。なお、以下の説明において、NO,NC接点2,3の配列方向を左右方向、電磁リレー1側を前側、反対側を後側として説明する。
ボディ4は、絶縁性および難燃性を有するPBT(ポリブチレンテレフタレート)等で形成された成形品である。そしてこのボディ4は、一端に電磁石ブロック5を搭載する長手状のベース41と、一対の側壁42,43と、連結部材44と、絶縁隔壁45と、絶縁隔壁46と、端子台47と、を備える。そして、一対の側壁42,43は、ベース41の略中央部に立設される。連結部材44は、側壁42,43の電磁石ブロック5側を連結して補強する。絶縁隔壁45は、側壁42,43の接点2,3側を連結する。絶縁隔壁46は、絶縁隔壁45の中央部から延設され、接点2,3を区画する。端子台47は、ベース41の他端側で接点2,3を保持する。そして、側壁42,43および絶縁隔壁45で区画された領域内に、接極子ブロック6および復帰ばね7が収容され、端子台47に各接点2,3の端子21,22,31,32が植設され、カード8が絶縁隔壁45上をスライド変位する。
図3(a)は電磁リレーの側面図であり、電磁石ブロック5は、コイル51と、コイル51が巻回されたスプール52と、略L字形のヨーク54,55を有する鉄心53と、コイル51の各端部が接続される一対のコイル端子56と、を備える。
接極子ブロック6は、プラスチックの射出成形により形成されたサブカード61と、軟鉄などの矩形平板から成り、サブカード61に接着される可動板62と、可動板62に固定される永久磁石63と、を備えている。サブカード61の左右両側面に延設された一対のピン64は、ベース41の側壁42,43に形成された孔48に嵌合する。これにより、接極子ブロック6は、可動板62の上部がヨーク54と対向すると共に、下部がヨーク55と対向して、回動自在にベース41に保持される。
図3(a)及び(b)に示すように、一対のピン64を中心とする接極子ブロック6の回動範囲は、ピン64の中心を通る垂線に対して対称となっている。図3(b)は図3(a)の、接極子ブロック6の回動範囲とサブカード61の移動範囲とを示す要部説明図である。接極子ブロック6は回転運動をし、サブカード61は水平移動をする。従って図3(b)に実線で示すように、接極子ブロック6を垂線Nに対して対称となるように配置し角度αずつ回動させた場合、サブカード61の移動距離L1は図に示す通りである。これに対し、図3(b)に破線で示すように、接極子ブロック6を垂線Nに対して非対称となるように配置し、角度αずつ回動させた場合、サブカード61の移動距離L2は、L1に比べて大きくなっていることがわかる。これにより、接極子ブロック6が回動したとき、後述するサブカード61の第1および第2突部65、66と、第1および第2カード81、82の係合孔83、84との上下方向相対移動が少なくなり、摩擦や摩耗が抑制される。
サブカード61の上端部には、その左右両端部から第1突部65、および第2突部66が立設され、更に、第1および第2突部65、66の間には、測定突起部67が立設されている。第1突部65は、後述する第1カード81の係合孔83に係合して第1カード81を矢印AB方向に直線移動(スライド変位)させる。また、第2突部66は、後述する第2カード82の係合孔84に係合して第2カード82を矢印AB方向に直線移動させる。なお、第1カード81と第2カード82とは、独立して形成されている。
第1突部65および第2突部66は、図4に示すように、第1および第2カード81、82の係合孔83、84と当接する接触部の形状が、側面視で円形となる形状すなわち、円筒状に形成されている。これにより、接極子ブロック6が回動したとき、第1突部65および第2突部66は、係合孔83、84の側面と直線で接触する。このため、係合孔83、84との接触面積が小さくなり、第1および第2カード81、82を滑らかに水平移動させることができる。なお、接触部の形状は、必ずしも円筒状でなくてもよい。曲面を形成するようにすることで、あたりが滑らかとなり、より正確な計測が可能となる。
また、図1に示すように、サブカード61に第1および第2カード81、82が組み付けられたとき、測定突起部67は、第1および第2カード81、82の間に露出している。従って、電磁リレー1のオーバートラベル量を測定する測定装置の測定子120を、測定突起部67に直接当接させて測定することが可能である(図5参照)。
復帰ばね7は、弾性を有する金属薄板を略Y字形に打抜き加工することにより形成される。復帰ばね7は、下端部71がベース41に圧入固定され、二又状に形成された一対の腕部73,74の先端部が、それぞれ第1カード81の復帰ばね孔85、及び第2カード82の復帰ばね孔86に挿入されている。これにより、第1および第2カード81、82は、復帰ばね7の弾性力によって矢印B方向に付勢される。
NO接点2は、固定接点端子21と可動接点端子22とが対となって構成され、NC接点3は、固定接点端子31と可動接点端子32とが対となって構成される。即ち、固定接点端子21と可動接点端子22、及び固定接点端子31と可動接点端子32は、接点機構を構成する。
これらの各端子21,22および31,32は、弾性を有する金属薄板を打抜き加工、および曲げ加工することで、側面視において略クランク状に形成されている。各端子21,22および31,32は、根元部21a,22aおよび31a,32aがベース41の後側両側面に形成された取付け溝49に圧入・接着され、互いに平行に対向して植設されている。また、弾性を有する上腕部21b,22bおよび31b,32bの先端付近には、接点部材21c,22cおよび31c,32cがそれぞれかしめ固定されている。
NO接点2では、可動接点端子22が前方(電磁石ブロック5側)に、固定接点端子21が後方に配置されている。また、NC接点3では、NO接点2とは逆に、可動接点端子32が後方に、固定接点端子31が前方に配置されている。
絶縁隔壁46で左右に区画されて接点2,3を収納する空間には、端子21、22の間、および端子31、32の間に、絶縁隔壁40がベース41から立設されている。絶縁隔壁40は、接点部材21c,22cおよび31c,32cの開放作用を補助するとともに、接点部材21c,22cおよび31c,32cの溶着時に、0.5mm以上の接点ギャップを確保する。また、復帰ばね7が折れた際の短絡を防止する機能を有する。
カード8は、互いに独立して形成された第1カード81および第2カード82からなる。第1カード81には、電磁石ブロック5側から順に(前側から後側に向かって)、係合孔83、復帰ばね孔85、および係止孔87が形成されている。係合孔83にはサブカード61の第1突部65が係合される。また、復帰ばね孔85には、復帰ばね7の腕部73の先端部が挿入される。そして、係止孔87にはNO接点2の可動接点端子22の上腕部22b先端が係止される。係合孔83、復帰ばね孔85、および係止孔87は、第1カード81の移動方向(矢印AB方向)に沿う一直線上に配置されている。
また、第2カード82には、電磁石ブロック5側から順に、係合孔84、復帰ばね孔86、および係止孔88が形成されている。ここで係合孔84にはサブカード61の第2突部66が係合される。復帰ばね孔86には、復帰ばね7の腕部74の先端部が挿入される。そして、係止孔88にはNC接点3の可動接点端子32の上腕部32b先端が係止される。係合孔84、復帰ばね孔86、および係止孔88は、第2カード82の移動方向(矢印AB方向)に沿う一直線上に配置されている。
組み付けが完了した電磁リレー1において、係合孔83、84および復帰ばね孔85、86は、第1および第2カード81、82の移動方向と直交する一線上に配置されている。また、可動接点端子22の先端が係止する係止孔87は、可動接点端子32の先端が係止する係止孔88より前方に配置されている。
これにより、第1カード81は、サブカード61の第1突部65、復帰ばね7の腕部73の先端部、および可動接点端子22の上腕部22bの先端に搭載されて支持される。また、第2カード82は、サブカード61の第2突部66、復帰ばね7の腕部74の先端部、および可動接点端子32の上腕部32bの先端に搭載されて支持される。
そして、第1および第2カード81、82は、コイル51の非通電時には、復帰ばね7の弾性力によって、電磁石ブロック5側(矢印B方向)に変位しており、コイル51への通電時に、接極子ブロック6を介して駆動されて矢印A方向に変位する。
カバー9は、接点部材21c,22cおよび31c,32cの開閉状態を確認可能なように、透明なポリカーボネートなどの樹脂成形品から成り、底面が開放された箱状に形成されている。カバー9は、図1に示すように、各部品が組み付けられたボディ4に上方から被せられ、下端の内周面がベース41に接着されて固定される。
本実施の形態の電磁リレー1の作用を説明する。本実施の形態の電磁リレー1は、コイル51の非通電状態では、第1および第2カード81、82が、復帰ばね7の弾性力により矢印B方向、即ち、電磁石ブロック5側に変位しており、接極子ブロック6は、図3において反時計方向に回動した状態となっている。
これにより、第1および第2カード81、82に先端が係合する可動接点端子22,32も矢印B方向に湾曲変形させられる。そして、可動接点端子32の接点部材32cが固定接点端子31の接点部材31cと接触してNC接点3が導通し、可動接点端子22の接点部材22cが固定接点端子21の接点部材21cから離間してNO接点2が遮断している。
この非通電状態では、第1カード81には可動接点端子22の弾性力が作用しているのに対して、第2カード82には固定接点端子31と可動接点端子32の両端子の弾性力が作用している。即ち、第2カード82には、第1カード81より大きな弾性力が作用している。
コイル51に通電された通電状態では、復帰ばね7の弾性力に抗して接極子ブロック6が時計方向に回動し、第1および第2カード81、82が矢印A方向に直線移動する。これにより、第1および第2カード81、82に先端が係合する可動接点端子22,32も矢印A方向に湾曲変形して、それまで接触していた可動接点端子32および固定接点端子31の接点部材32c、31cが離間してNC接点3が遮断する。そして、それまで離間していた可動接点端子22および固定接点端子21の接点部材22c、21cが接触してNO接点2が導通する。
コイル51の通電状態では、第1カード81には固定接点端子21と可動接点端子22との両端の弾性力が作用しているのに対して、第2カード82には可動接点端子32の弾性力が作用している。即ち、第1カード81には、第2カード82より大きな弾性力が作用する。即ち、第1および第2カード81、82に作用する端子の弾性力の大きさは、非通電時と逆になる。
このように、第1および第2カード81、82に作用する端子21,22および31,32の弾性力の大きさは、非通電時には第1カード81の方が小さく、通電時には第2カード82の方が小さくなる。このようにして、弾性力の大きさは、コイル51への非通電および通電に応じて交互に変化する。
しかし、第1および第2カード81、82は、互いに独立して形成されているので、第1および第2カード81、82に大きさの異なる力が作用しても、第1および第2カード81、82を回転させる力は発生しない。更に、係合孔83、84、復帰ばね孔85、86、および係止孔87、88は、それぞれ第1および第2カード81、82の移動方向に沿う一直線上に配置されている。従って、第1および第2カード81、82に作用する力は、この直線上で作用して、第1および第2カード81、82が滑らかに直線移動して、安定した接点動作が行われる。仮に、第1および第2カードの3つの孔が、一直線上にない、換言すれば、横方向にずれていると、第1および第2カードに回転モーメントが作用することになる。このため、カード回転防止効果がなくなる。正確には、孔と、孔に嵌合する部材である、接極子ブロック、復帰ばね、接点機構との接触位置が一直線上にあるのが望ましい。
また、図5に示すように、電磁リレー1のオーバートラベル量の測定は、測定装置の測定子120を、第1および第2カード81、82の間に露出している測定突起部67(図1参照)に直接当接させることで測定される。これにより、測定子120の測定力は、測定突起部67を介して第1および第2カード81、82に伝達される。この力の伝達経路は、電磁リレー1が実際に作動したときの伝達経路と一致しており、正確なオーバートラベル量を測定することができる。
上記したように、本実施の形態の電磁リレー1は、コイル51が巻回された鉄心53を有する電磁石ブロック5と、接極子ブロック6と、一対のカード81、82と、複数の接点機構2、3と、を備える。接極子ブロック6は、電磁石ブロック5の励磁および消磁により吸引、離反されて回動する。また、一対のカード81、82は、接極子ブロック6に係合されて接極子ブロック6の回動に応じて直線往復移動すると共に、復帰ばね7に係合されて一方向(矢印B)に付勢される。複数の接点機構2、3は、カード81、82の直線往復移動によって切換え操作される。一対のカード81、82は、互いに独立して形成されており、第1カード81は電磁石ブロック5の励磁および消磁によりNO接点2を閉成および開成し、第2カード82はNC接点3を開成および閉成する。第1および第2カード81、82と、接極子ブロック6(第1および第2突部65、66)、復帰ばね7、および接点2、3との接触位置は、それぞれ第1および第2カード81、82の直線移動方向に沿う一直線上に配置される。
図6は他の接極子ブロックの測定突起部の形状を示す要部拡大図であり、図6(a)に示す測定突起部67aは、側面視において略円形に形成されている。また、図6(b)に示す測定突起部67bは、測定子120との接触面が円弧状に形成され、図6(c)に示す測定突起部67cは、角部に大きなアール面取りが施された略5角形に形成されている。
このように測定装置の測定子120と当接する各測定突起部67a、67b、67cの当接面を曲面で形成することにより、測定子120の接触面(平面)との接触面積を低減することができる。従って、摩擦を更に低減させ、正確なオーバートラベル量を測定することができる。
本発明の実施の形態に係る電磁リレー1によれば、第1カード81と第2カード82とが互いに独立して形成されている。そして、更に、第1および第2カード81、82と、接極子ブロック6、復帰ばね7、および接点2、3との接触位置が、それぞれ第1および第2カード81、82の直線移動方向(矢印AB方向)に沿う一直線上に配置されている。このため、第1カード81および第2カード82に作用する回転力の発生が防止されて、安定した接点動作を行うことができる。
以上説明してきたように、本発明によれば、第1カードと第2カードとが互いに独立して形成されていることで、第1および第2カードに作用する回転力の発生を防止することができる。更に、第1および第2カードと、接極子ブロック、復帰ばね、および接点機構との接触位置が、それぞれ第1および第2カードの直線移動方向に沿う一直線上に配置されていることで、第1カードおよび第2カードにかかる力が同一直線上で作用する。従って、第1カードおよび第2カードの作動が安定する。このようにして、第1カードおよび第2カードの回転を防止することができ、安定した接点動作を行うことが可能となる。
また、本発明は、上記の電磁リレーにおいて、接極子ブロックが、第1カードと係合する第1突部と、第2カードと係合する第2突部と、第1突部と第2突部との間に配設されてオーバートラベル量を測定する測定装置の測定子を当接させる測定突起部と、を備える。従って、電磁リレーの実際の動きと一致した状態でオーバートラベル量を測定することができる。これにより、オーバートラベル量を正確に測定することが可能となる。
更に、本発明は、測定突起部は、測定装置の測定子との当接面が曲面に形成されるので、測定子と滑らかに当接し、より正確にオーバートラベル量を測定することが可能となる。
尚、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記の説明では、それぞれ1つのa接点およびb接点を有する2接点の電磁リレーについて説明したが、2接点の電磁リレーに限定されることはなく、2接点以上の接点を有する電磁リレーでも同様に適用可能である。特に、可動接点および固定接点の組が電磁リレーの中心線に対して左右両側に配設され、一方の側と他方の側との間で、同じ接点状態の接点機構の組数が異なる電磁リレーにおいては、効果的に作用する。
1 電磁リレー
2 NO接点(接点機構)
3 NC接点(接点機構)
5 電磁石ブロック
6 接極子ブロック
7 復帰ばね
8 カード
51 コイル
53 鉄心
65 第1突部
66 第2突部
67、67a、67b、67c 測定突起部
81 第1カード
82 第2カード
120 測定装置の測定子

Claims (4)

  1. コイルが巻回された鉄心を有する電磁石ブロックと、前記電磁石ブロックの励磁および消磁により吸引、離反されて回動する接極子ブロックと、前記接極子ブロックに係合されて前記接極子ブロックの回動に応じて直線往復移動すると共に、復帰ばねに係合されて一方向に付勢されるカードと、前記カードの直線往復移動によって切換え操作される複数の接点機構と、を備える電磁リレーであって、
    前記カードは、互いに独立して形成され、前記電磁石ブロックの励磁および消磁により前記接点機構の一方の接点を閉成および開成する第1カードと、他方の接点を開成および閉成する第2カードと、
    を有する電磁リレー。
  2. 請求項1に記載の電磁リレーであって、
    前記接極子ブロックは、前記第1カードと係合する第1突部と、前記第2カードと係合する第2突部と、前記第1突部と前記第2突部との間に配設され、前記電磁リレーのオーバートラベル量を測定する測定装置の測定子が当接する測定突起部と、
    を備える電磁リレー。
  3. 請求項2に記載の電磁リレーであって、
    前記測定突起部は、前記測定装置の測定子との当接面が、曲面に形成される電磁リレー。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電磁リレーであって、
    前記第1および第2カードと、前記接極子ブロック、前記復帰ばね、および前記接点機構との接触位置は、それぞれ前記第1および第2カードの直線移動方向に沿う一直線上に配置される電磁リレー。
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