JP4158653B2 - シーソー型接極子ブロック及びそれを用いた電磁リレー - Google Patents

シーソー型接極子ブロック及びそれを用いた電磁リレー Download PDF

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Description

本発明は、固定接点に対する可動接点の接触及び離反を電磁石への通電により制御する電磁リレー、特にそのシーソー型接極子ブロックの構造に関する。
例えば、特許文献1に示された従来の電磁リレーのシーソー型接極子ブロックの構成について、図10を参照しつつ説明する。図10において、(a)は従来のシーソー型接極子ブロック(組立体)の構成を示す斜視図であり、(b)は各構成部品の形状を示す分解斜視図である。
図1に示すように、シーソー型接極子ブロック140は、永久磁石141と、接極子142と、補助継鉄143と、ヒンジ部材144で構成されている。接極子142は、略長方形の板状であり、その中央部には永久磁石141側に突出するように形成された第1突部142b(図10(b)では反対側から見ているため凹部となる)が形成されている。また、第1突部142bに対して対称となるように、ヒンジ部材144の板ばね部144aに設けられた嵌合穴144dと嵌合される一対の第2突部142cが形成されている。さらに、略長方形を成す一方の短辺には、可動接点とリンクさせるためのリンク部材(図示せず)が係合される第3突部142aが形成されている。なお、突部142c及び嵌合穴144dは、それぞれ円形断面形状を有している。
補助継鉄143は、例えば略長方形の板状体であり、その両長辺の中央部には、ヒンジ部材144の腕部144bに設けられた係合穴144eと係合される一対の係合突部143aがそれぞれ外向きに突出するように形成されている。また、一方の長辺には、一対の係合突部143aに対して対称となるように、樹脂製の筐体(図示せず)に圧入固定される一対の圧入用突部143bが外向きに突出するように形成されている。さらに、係合突部143aに対して対称となるように一対の開口143cが形成されている。なお、係合突部143a及び係合穴144eは、それぞれ略矩形断面形状を有している。
ヒンジ部材144は、永久磁石141,接極子142及び補助継鉄143を一体的に固定するものであり、例えばりん青銅などのばね性を有する金属薄板で形成され、板ばね部144aと、板ばね部144aに対して直交し、かつ、永久磁石141側に突出するように形成された一対の腕部144bを有している。なお、各腕部144bには、永久磁石141の動きを阻止するための係止片144fが形成されている。
シーソー型接極子ブロック140の組み立てに際しては、まず、ヒンジ部材144の嵌合穴144dを接極子142の第2突部142cに嵌合させ、その状態で第2突部142cの頭部を加締めなどによって変形させるなどして、ヒンジ部材144と接極子142とを固定する。次に、ヒンジ部材144の各係止片144fを永久磁石141の各コーナーに係止させ、その状態のまま、補助継鉄143の係合突部143aとヒンジ部材144の腕部144bに設けられた係合穴144eとが対向するように配置する。そして、ヒンジ部材144の各腕部144bを変形させつつ、補助継鉄143の係合突部143aとヒンジ部材144の係合穴144eとを係合させる。これによって、永久磁石141、接極子142及び補助継鉄143がヒンジ部材144によって固定される。このとき、永久磁石141と接極子142の第1突部142bとが接触し、ヒンジ部材144の板ばね部144aの弾性変形により、第1突部142bを支点として接極子142が揺動(スイング)可能となる。
なお、特許文献2には、上記特許文献1の電磁リレーの改良として、ヒンジ部材144の腕部144bに設けられた係合穴144eと補助継鉄143の係合突部143aとの抜け止め構造が示されている。
しかしながら、上記従来のシーソー型接極子ブロック140では、ヒンジ部材144の腕部144bに設けられた係合穴144eと補助継鉄143の係合突部143aが、それぞれ略矩形断面形状を有しているので、ヒンジ部材144の腕部144bは、補助継鉄143に対して事実上固定される。そのため、接極子142が揺動する際、ヒンジ部材144の板ばね部144aを弾性変形させなければならず、接極子142の揺動動作がスムーズでないという問題を生じる。また、接極子142を変位させると同時にヒンジ部材144の板ばね部144aを弾性変形させるために、大きなエネルギーを必要とする。これらの点に関しては、特許文献2に記載された従来例も同様である。
また、上記従来のシーソー型接極子ブロック140では、ヒンジ部材144の腕部144bに設けられた係合穴144eの方が補助継鉄143の係合突部143aよりも若干大きいものの、両者はほぼ同じ矩形断面形状を有している。そのため、シーソー型接極子ブロック140を組み立てる際、ヒンジ部材144の腕部144bを変形させながら補助継鉄143の係合突部143aを乗り越えさせる際の寸法的な余裕が少なく、組み立て作業が困難であるという問題も有していた。
特開2001−126601号公報(図3) 特開2002−8504号公報(図1)
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、接極子の揺動動作がスムーズであり、かつ組み立てが容易なシーソー型接極子ブロック及びそれを用いた電磁リレーを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1の発明はシーソー型接極子ブロックに関し、永久磁石と、前記永久磁石が固着される補助継鉄と、前記補助継鉄に対して回転可能に軸支されたヒンジ部材と、前記ヒンジ部材に固定され、前記永久磁石に対して所定の隙間を隔てて揺動可能に保持された接極子とを備え、前記補助継鉄に、前記永久磁石に対して外向きに突出する略円筒状の一対の係合ボスを形成し、前記ヒンジ部材に、前記係合ボスに対して回転可能に当接される円弧状の軸受け部分及び前記係合ボスに対して所定の隙間が設けられるように、前記軸受け部分よりも幅の広い貫通部分を有する一対の軸受け穴を形成したことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1のシーソー型接極子ブロックにおいて、前記補助継鉄は、板状体であって、前記永久磁石に吸着される被吸着部と、前記被吸着部に対して略直交する方向で、かつ、前記永久磁石側に突出するように形成された一対の第1腕部を有し、前記係合ボスは、前記一対の第1腕部からそれぞれ前記被吸着部に対して略平行に突出するように形成されていることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2のシーソー型接極子ブロックにおいて、前記接極子は、略長方形の板状体であって、前記永久磁石に対向する面の略中央部において前記永久磁石側に突出するように形成された第1突部と、前記略長方形の長手方向において、前記第1突部に対して対称となるように、前記永久磁石とは反対側に突出するように形成された一対の第2突部と、前記略長方形の一方の短辺に形成され、リンク部材を介して可動接点とリンクされる第3突部とを有することを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかシーソー型接極子ブロックにおいて、前記ヒンジ部材は、ばね性を有する金属薄板で形成され、前記接極子の一対の第2突部にそれぞれ嵌合される一対の嵌合穴が形成された固定部と、前記固定部のうち前記一対の嵌合穴の略中央部分から、前記固定部に対して略直交する方向で、かつ、前記永久磁石側に突出するように形成された一対の第2腕部を有し、前記一対の軸受け穴はそれぞれ前記第2腕部に形成され、前記ヒンジ部材の弾性変形を利用して、前記係合ボスと前記軸受け穴を嵌合させることを特徴とする。
請求項5の発明は電磁リレーに関し、略コの字状断面を有する継鉄と、前記継鉄の中央部近傍に巻回されたコイルとを有する電磁石ブロックと、永久磁石と、前記永久磁石が固着される補助継鉄と、前記補助継鉄に対して回転可能に軸支されたヒンジ部材と、前記ヒンジ部材に固定され、前記永久磁石に対して所定の隙間を隔てて揺動可能に保持された接極子とを備え、前記補助継鉄が、前記略コの字状断面を有する継鉄の互いに平行に突出する両端部の間に位置するように、前記電磁石ブロックに隣接して設けられたシーソー型接極子ブロックと、リンク部材を介して前記接極子と連結され、前記接極子の動作にリンクして駆動される可動接点ブロックと、前記可動接点ブロックに対向するように固定された固定接点ユニットとを備え、前記シーソー型接極子ブロックは、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載した特徴を有する。
請求項1の発明によれば、ヒンジ部材全体が補助継鉄に対して回転するので、従来例のように、接極子が揺動する際、ヒンジ部材の板ばね部を弾性変形させる必要はなく、接極子をスムーズに揺動動作させることができる。また、接極子の揺動動作がスムーズに行われるため、接極子を揺動させるのに必要なエネルギーを少なくすることができる。さらに、補助継鉄に形成された係合ボスとヒンジ部材に形成された軸受け穴とを係合させる際、まず貫通部分に係合ボスを貫通させ、次に、係合ボスを軸受け穴の内部で摺動させ、軸受け部分に当接させるので、係合ボスと軸受け穴との間の寸法的な余裕を比較的大きくとることができ、組み立て作業を容易にすることができる。さらに、この構成によれば、ヒンジ部材を必ずしもばね性を有する金属薄板で形成する必要はなく、例えば樹脂成型品などを用いることも可能であるため、材料の選択や形状設計の自由度を高くすることができる。
また、請求項2の発明によれば、補助継鉄を金属板のプレス及び折り曲げ加工だけで形成することができ、製造コストの低減を図ることができる。
また、請求項3の発明によれば、接極子を金属板のプレス加工だけで形成することができ、製造コストの低減を図ることができる。
また、請求項4の発明によれば、ヒンジ部材を金属薄板のプレス及び折り曲げ加工だけで形成することができ、製造コストの低減を図ることができる。また、材料のばね性により、補助継鉄の係合ボスとヒンジ部材の軸受け穴とを係合させる際、ヒンジ部材の第2腕部を変形させても元の形状に復元するので、ヒンジ部材の変形を防止することができる。また、ヒンジ部材自体の弾性を利用して、第2腕部を補助継鉄の第1腕部側に付勢させることができ、係合ボスと軸受け穴の抜けを防止することができる。
また、請求項5の発明によれば、接極子の揺動動作がスムーズで、かつ、組み立ての容易なシーソー型接極子ブロックを用いて電磁リレーを構成することができるので、電磁リレー全体として、動作音の低減、消費電力の低減、製造コストの低減なども可能となる。
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。本発明の一実施の形態に係る電磁リレーの構成を図1に示す。図1に示すように、電磁リレー1は、電磁石ブロック10と、シーソー型接極子ブロック20と、可動接点ブロック30と、固定接点ブロック40などで構成されている。各ブロックは、それぞれあらかじめ組み立てられ、ブロック化されており、絶縁性樹脂で形成されたベース部材2上に配置されている。また、シーソー型接極子ブロック20と可動接点ブロック30は、リンク部材50によりリンクされている。
電磁リレー1の組み立て手順を図2から図5に示す。まず、図2に示すように、ベース部材2上に電磁石ブロック10を固定し、さらに、電磁石ブロック10に隣接するようにシーソー型接極子ブロック20を取り付ける。次に、図3に示すように、可動接点ブロック30及び固定接点ブロック40を取り付ける。さらに、図4に示すように、リンク部材50をシーソー型接極子ブロック20と可動接点ブロック30に連結し、カバー部材3をベース部材2に被せる。これにより、図5に示すように電磁リレー1が完成する。
図2に示すように、電磁石ブロック10は、略コの字状断面を有する継鉄11と、継鉄11と一体的にインサート成形されたボビン12と、ボビン12に巻回されたコイル13などで構成されている。なお、符号14はコイルの端子を示す。継鉄11の両端11a及び11bは、それぞれ略T字状に形成され、かつ、同じ方向に平行に突出している。
図1及び図3に示すように、可動接点ブロック30は、金属板を所定形状に折り曲げて形成された可動側端子31と、ばね性を有する金属薄板で形成された板ばね32と、金属製の可動接点33などで構成されている。さらに、板ばね32の先端には、リンク部材50と係合される突部32aが形成されている。また、固定接点ブロック40は、金属板を所定形状に折り曲げて形成された可動側端子41と、ばね性を有する金属薄板で形成された板ばね42と、金属製の可動接点43などで構成されている。
次に、本実施の形態におけるシーソー型接極子ブロック20の詳細について説明する。図6はシーソー型接極子ブロック20の構成を示す分解斜視図、図7はシーソー型接極子ブロック20を組み立てた状態を示す斜視図、図8はその側面図である。各図から分かるように、シーソー型接極子ブロック20は、略直方体状の永久磁石21と、永久磁石21が固着される補助継鉄22と、補助継鉄22に対して回転可能に軸支されたヒンジ部材23と、ヒンジ部材23に固定され、永久磁石21に対して揺動可能に保持された接極子24などで構成されている。
補助継鉄22は、例えば軟磁性鉄板などをプレス及び曲げ加工して形成された板状体であり、永久磁石21に吸着され、永久磁石21が固定される被吸着部22aと、被吸着部22aに対して略直交する方向で、かつ、永久磁石21側に突出するように形成された一対の第1腕部22bと、電磁石ブロック10の略コの字状の継鉄11上に載置される長手方向に突出した突部22eと、ベース部材2に圧入される一対の脚部22fを有する。各第1腕部22bには、それぞれ被吸着部22aに対して略平行で、かつ、永久磁石21とは反対側に突出するように一対の略円筒状の係合ボス22cが形成されている。さらに、被吸着部22aには、永久磁石21の位置決めをするための複数のボス位置決め22dが形成されている。図2では、永久磁石21と補助継鉄22を固定するために、位置決めボス22d付近に接着剤25を塗布した状態を示している。
接極子24は、例えば軟磁性鉄板などをプレス加工して形成された略長方形の板状体であり、永久磁石21に対向する面の略中央部において永久磁石21側に突出するように形成された第1突部24a(図6では反対側から見ているので凹部となる)と、略長方形の長手方向において、第1突部24aに対して対称となるように、永久磁石21とは反対側に突出するように形成された一対の第2突部24bと、略長方形の一方の短辺に形成され、リンク部材50を介して可動接点ブロック30の板ばね32とリンクされる第3突部24cを有する。
ヒンジ部材23は、例えばりん青銅などのばね性を有する金属薄板をプレス及び曲げ加工して形成されたものであり、接極子24の永久磁石21とは反対側の面に固定される固定部23aと、固定部23aの長手方向の中央部から長手方向に直交する方向に突出すると共に、永久磁石21側に突出するように折り曲げられた一対の第2腕部23bを有する。固定部23aには、接極子24の一対の第2突部24bにそれぞれ嵌合される一対の嵌合穴23cが形成されている。また、一対の第2腕部23bには、それぞれ補助継鉄22の第1腕部22bの形成された係合ボス22cと嵌合される軸受け穴23dが形成されている。さらに、第2腕部23bの先端23eは、後述する補助継鉄22の係合ボス22cと軸受け穴23dとを嵌合させる際に、第2腕部23bが係合ボス22cを乗り越えやすくするために、それぞれ外側に開くように折り曲げられている。なお、第2腕部23bは、所定の反発力又は付勢力を発生しうるように、図8に示すように、略M字状断面形状を有するように曲げ加工されている。図8中、第2腕部23bの復元量をG1で表す。
ヒンジ部材23の第2の腕部23bに形成された軸受け穴23dの詳細を図9に示す。図9に示すように、軸受け穴23dは、略円筒状の係合ボス22cに対して回転可能に当接される円弧状の軸受け部分231及び係合ボス22cに対して所定の隙間が設けられるように、軸受け部分231(その幅をD1とする)よりも幅の広い貫通部分232(その幅をD2とする)を有する(D2>D1)。軸受け部分231の幅は、係合ボス22cの直径とほぼ等しく、かつ、所定の寸法公差分だけ大きくなるように設定されている。また、貫通部分232の幅D2及び軸受け部分231と貫通部分232を合わせた長さL1は、係合ボス22cと軸受け穴23dとを嵌合させる際に、ヒンジ部材23の弾性変形を利用して、ヒンジ部材23の第2腕部23bを大きく変形させたとしても、係合ボス22cが貫通しうる十分な寸法に設定されている。
次に、シーソー型接極子ブロック20の組み立て手順について説明する。まず、接極子24の第2突部24bにヒンジ部材23嵌合穴23cを嵌合させるように、ヒンジ部材23の固定部23aを接極子24の永久磁石21とは反対側の面に装着する。その状態で、例えば加締めなどにより第2突部24bの頭部を変形させる。それにより、接極子24とヒンジ部材23とが一体的に固定される。これと並行して、永久磁石21を補助継鉄22の被吸着部22aに固定する。このとき、補助継鉄22の被吸着部22aに形成された位置決めボス22dをガイドとして永久磁石21と補助継鉄22の相対的な位置を決定し、接着剤25(図2参照)を塗布して、永久磁石21と補助継鉄22を固定する。
そして、それぞれ別々に仮組み立てされたヒンジ部材23と接極子24及び永久磁石21と補助継鉄22を、接極子24の第1突部24aが永久磁石21に対向し、かつ、補助継鉄22の第1腕22bとヒンジ部材23の第2腕部23bとが対向するように配置する。さらに、一体化されたヒンジ部材23と接極子24を永久磁石21と補助継鉄22に押しつけると、ヒンジ部材23の第2腕部23bの先端23eが補助継鉄22の係合ボス22cに乗り上げ、第2腕部23bが外側に開くように変形する。さらにヒンジ部材23と接極子24を永久磁石21と補助継鉄22に押しつけると、係合ボス22cが第2腕部23bに形成された軸受け穴23dの貫通部分に填り込み、第2腕部23bを貫通する。その結果、係合ボス22cと軸受け穴23dとが嵌合される。
前述のように、ヒンジ部材23の第2腕部23bは、所定の反発力又は付勢力を発生しうるように形成されているので、第2腕部23bの変形による付勢力により、一体化されたヒンジ部材23と接極子24が一体化された永久磁石21と補助継鉄22から離れる方向に付勢される。そのため、軸受け穴23dの内部で、係合ボス22bが貫通部分232から軸受け部分231に相対的に移動し、係合ボス22dの略円筒状の外周面(軸)が軸受け穴23dの軸受け部分231の円弧状部分により軸支される。その結果、ヒンジ部材23が補助継鉄22に対して回転可能に軸支され、さらに、ヒンジ部材23に固定された接極子24が補助継鉄22に固定された永久磁石21に対して、第1突部24aを支点として揺動(スイング)可能に保持される。
このように、本実施の形態によれば、図7において矢印Aで示すように、ヒンジ部材23全体が補助継鉄22に対して回転するので、従来例のように、接極子24が揺動する際、ヒンジ部材23の固定部23a(板ばね部)を弾性変形させる必要がなく、矢印Bで示すように接極子24の両端部をスムーズに揺動動作させることができる。その結果、電磁リレー1の動作が安定すると共に、開閉寿命が向上する。さらに、接極子24を揺動させるのに必要なエネルギーを小さくすることも可能である。さらに、補助継鉄22に形成された係合ボス22cとヒンジ部材23に形成された軸受け穴23dとを係合させる際、まず軸受け穴23dの貫通部分232に係合ボス22cを貫通させ、次に、係合ボス22cを軸受け穴23dの内部で摺動させ、軸受け部分231に当接させるので、係合ボス22cと軸受け穴23dとの間の寸法的な余裕を比較的大きくとることができ、組み立て作業を容易にすることができる。さらに、この構成によれば、ヒンジ部材23を必ずしもばね性を有する金属薄板で形成する必要はなく、例えば樹脂成型品などを用いることも可能である。
本発明の一実施の形態に係る電磁リレーの構成を示すカバー部材を外した状態の正面図。 上記電磁リレーの組み立て手順を示す斜視図。 上記電磁リレーの組み立て手順の続きを示す斜視図。 上記電磁リレーの組み立て手順の続きを示す斜視図。 上記電磁リレーの組み立て手順の続きを示す斜視図。 上記電磁リレーにおけるシーソー型接極子ブロックの構成を示す分解斜視図。 上記シーソー型接極子ブロックを組み立てた状態及びその接極子及びヒンジ部材の揺動を示す斜視図。 上記シーソー型接極子ブロックの構成を示す側面図。 上記シーソー型接極子ブロックにおけるヒンジ部材の第2腕部に形成された軸受け穴の詳細な形状を示す正面図。 (a)は従来のシーソー型接極子ブロックの構成を示す斜視図、(b)は各構成部品の形状を示す分解斜視図。
符号の説明
1 電磁リレー
10 電磁石ブロック
11 継鉄
13 コイル
20 シーソー型接極子ブロック
21 永久磁石
22 補助継鉄
22a 被吸着部
22b 第1腕部
22c 係合ボス
22d 位置決めボス
23 ヒンジ部材
23a 固定部
23b 第2腕部
23c 嵌合穴
23d 軸受け穴
23e (第2腕部の)先端
24 接極子
24a 第1突部
24b 第2突部
24c 第3突部
30 稼働接点ブロック
40 固定接点ブロック
1 リンク部材

Claims (5)

  1. 永久磁石と、
    前記永久磁石が固着される補助継鉄と、
    前記補助継鉄に対して回転可能に軸支されたヒンジ部材と、
    前記ヒンジ部材に固定され、前記永久磁石に対して所定の隙間を隔てて揺動可能に保持された接極子とを備え、
    前記補助継鉄に、前記永久磁石に対して外向きに突出する略円筒状の一対の係合ボスを形成し、
    前記ヒンジ部材に、前記係合ボスに対して回転可能に当接される円弧状の軸受け部分及び前記係合ボスに対して所定の隙間が設けられるように、前記軸受け部分よりも幅の広い貫通部分を有する一対の軸受け穴を形成したことを特徴とするシーソー型接極子ブロック。
  2. 前記補助継鉄は、板状体であって、前記永久磁石に吸着される被吸着部と、前記被吸着部に対して略直交する方向で、かつ、前記永久磁石側に突出するように形成された一対の第1腕部を有し、前記係合ボスは、前記一対の第1腕部からそれぞれ前記被吸着部に対して略平行に突出するように形成されていることを特徴とする請求項1に記載のシーソー型接極子ブロック。
  3. 前記接極子は、略長方形の板状体であって、前記永久磁石に対向する面の略中央部において前記永久磁石側に突出するように形成された第1突部と、前記略長方形の長手方向において、前記第1突部に対して対称となるように、前記永久磁石とは反対側に突出するように形成された一対の第2突部と、前記略長方形の一方の短辺に形成され、リンク部材を介して可動接点とリンクされる第3突部とを有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のシーソー型接極子ブロック。
  4. 前記ヒンジ部材は、ばね性を有する金属薄板で形成され、前記接極子の一対の第2突部にそれぞれ嵌合される一対の嵌合穴が形成された固定部と、前記固定部のうち前記一対の嵌合穴の略中央部分から、前記固定部に対して略直交する方向で、かつ、前記永久磁石側に突出するように形成された一対の第2腕部を有し、前記一対の軸受け穴はそれぞれ前記第2腕部に形成され、前記ヒンジ部材の弾性変形を利用して、前記係合ボスと前記軸受け穴を嵌合させることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のシーソー型接極子ブロック。
  5. 略コの字状断面を有する継鉄と、前記継鉄の中央部近傍に巻回されたコイルとを有する電磁石ブロックと、
    永久磁石と、前記永久磁石が固着される補助継鉄と、前記補助継鉄に対して回転可能に軸支されたヒンジ部材と、前記ヒンジ部材に固定され、前記永久磁石に対して所定の隙間を隔てて揺動可能に保持された接極子とを備え、前記補助継鉄が、前記略コの字状断面を有する継鉄の互いに平行に突出する両端部の間に位置するように、前記電磁石ブロックに隣接して設けられたシーソー型接極子ブロックと、
    リンク部材を介して前記接極子と連結され、前記接極子の動作にリンクして駆動される可動接点ブロックと、
    前記可動接点ブロックに対向するように固定された固定接点ユニットとを備え、
    前記シーソー型接極子ブロックは、請求項1乃至請求項4のいずれかであることを特徴とする電磁リレー。
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