JP6464900B2 - 電磁接触器 - Google Patents

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Description

本発明は、一対の固定接触子とこれら一対の固定接触子に接触する可動接触子とを有する接点機構を消弧室に収納した電磁接触器に関する。
従来、接点機構を消弧室に収納した電磁接触器として、例えば、特許文献1に示すものが知られている。
特許文献1に示す電磁接触器は、一対の固定接触子とこれら一対の固定接触子に接触する可動接触子とを有する接点機構を消弧室内に収納している。
消弧室は、金属筒体と、この金属筒体の内側に配置された絶縁筒体と、金属筒体の上端にその下面が接合されて金属筒体の内部を外部に対して封止する、一対の貫通孔を有する平板状の固定接点支持絶縁基板とを備えている。
そして、一対の固定接触子の各々は、固定接点支持絶縁基板に固定される支持導体部と、可動接触子に接触する接点部とを備えている。ここで、支持導体部は、固定接点支持絶縁基板の貫通孔に挿通される小径部と、この小径部の上端に設けられ、小径部の外方に突出する大径部とを備えている。大径部は、支持導体部における最大外径部であり、その下面が固定接点支持絶縁基板の上面に接合されて、封止された消弧室の外部に露出している。
特開2012−243588号公報
ところで、電磁接触器においては、一対の固定接触子間にかかる電圧等により、一対の固定接触子間の必要な絶縁距離は、JIS規格、UL規格等の規格により定められている。この規格によれば、封止された消弧室の外部は、結露等による絶縁低下が懸念されるため、結露等による絶縁低下の懸念のない、封止された消弧室の内部に比べて絶縁距離が大きく決められている。
ここで、特許文献1に示した電磁接触器における一対の固定接触子においては、支持導体部における最大外径部である大径部が、封止された消弧室の外部に露出している。このため、一対の固定接触子の大径部間の絶縁距離を大きくする必要があるため、一対の固定接触子の中心間距離が必然的に大きくなり、電磁接触器の小型化の妨げとなっていた。
従って、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、一対の固定接触子間の中心間距離を小さくして小型化を達成できる電磁接触器を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電磁接触器は、一対の固定接触子と一対の固定接触子に接触する可動接触子とを有する接点機構を収納する消弧室を備え、消弧室は、金属筒体と、金属筒体の上端にその下面が接合されて金属筒体の内部を外部に対して封止する、一対の貫通孔を有する平板状の固定接点支持絶縁基板とを備え、一対の固定接触子の各々は、固定接点支持絶縁基板に固定される支持導体部と、可動接触子が接触する接点部とを備え、支持導体部は、固定接点支持絶縁基板の貫通孔に挿通される小径部と、小径部から外方に突出する大径部とを備え、大径部は、消弧室の内部に位置する固定接点支持絶縁基板の下面に接合されており、固定接点支持絶縁基板の下面であって貫通孔の周囲及び金属筒体が接触する部位にメタライズ処理が施されていることを要旨とする。
本発明に係る電磁接触器によれば、固定接点支持絶縁基板に固定される各固定接触子の支持導体部における大径部が、消弧室の内部に位置する固定接点支持絶縁基板の下面に接合されているので、一対の固定子接触子間の中心間距離を小さくして小型化を達成できる電磁接触を提供できる。
本発明の実施形態に係る電磁接触器を示す断面図である。 図1に示す電磁接触器において、固定接点支持絶縁基板、第1固定接触子、第2固定接触子、及び金属筒体を分解して示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本発明の実施形態に係る電磁接触器は、図1及び図2に示されており、電磁接触器1は、接点機構2と、接点機構2を駆動する電磁石ユニット3と、接点機構2を収納する密封された消弧室4とを備えている。
消弧室4は、平面から見て略方形状に形成された金属製の角筒体(金属筒体)5と、この角筒体5の内側に配置された絶縁筒体6と、角筒体5の上端にその下面が接合されて角筒体5の内部を外部に対して封止する平板状の固定接点支持絶縁基板7とを備えている。
この角筒体5は、図1及び図2に示すように、接点機構2の周囲を覆う平面から見て略方形状の側壁部5aと、側壁部5aの下端部から外方に突出するフランジ部5bとを備えている。固定接点支持絶縁基板7の下面であって角筒体5の側壁部5aが接触する部位には、図2に示すように、メタライズ処理7eが施されている。メタライズ処理7eは、固定接点支持絶縁基板7の下面であって側壁部5aが接触する部位に金属箔(例えば、銅箔、タングステン箔等)を形成する。角筒体5の側壁部5aは、固定接点支持絶縁基板7の下面であってメタライズ処理7eが施された部分にろう付けによって接合される。一方、角筒体5のフランジ部5bは、後述する磁気ヨーク8の上面にシール接合される。
また、固定接点支持絶縁基板7は、平面から見て略方形状のセラミック絶縁基板で形成され、左右方向(図1における左右方向)において所定間隔を開けて一対の貫通孔7a,7bが形成されている。そして、固定接点支持絶縁基板7の下面であって各貫通孔7a,7bの周囲には、図2に示すように、メタライズ処理7c,7dが施されている。メタライズ処理7c,7dは、固定接点支持絶縁基板7の下面であって各貫通孔7a,7bの周囲に金属箔(例えば、銅箔、タングステン箔等)を形成する。
また、接点機構2は、固定接点支持絶縁基板7に固定される一対の固定接触子21,24(以下、第1固定接触子21、第2固定接触子24と称する)と、これら第1固定接触子21及び第2固定接触子24に対して接離可能に配置されている可動接触子27とを備えている。
ここで、第1固定接触子21は、固定接点支持絶縁基板7に固定される第1支持導体部22と、可動接触子27が接触する第1接点部23とを備えている。
そして、第1支持導体部22は、導電性のある銅などからなる金属部材であり、固定接点支持絶縁基板7の貫通孔7aに挿通される小径部22aと、小径部22aの下端部に設けられ、小径部22aから外方に突出する大径部22bとを備えている。小径部22aは、貫通孔7aに対して所定の隙間を形成するような直径を有する円筒形状体で構成されている。大径部22bは、第1支持導体部22における最大外径部であり、小径部22aの下端から外方に突出するフランジ部22cと、フランジ部22cの外周縁から小径部22aと間隔を開けて上方に突出する環状の接合部22dとを備えている。小径部22a及び大径部22bは、それぞれの中心軸が同軸とされている。そして、大径部22bの接合部22dの上端が、消弧室4の内部における固定接点支持絶縁基板7の下面であってメタライズ処理7cを施したところにろう付けによって接合されている。
また、第1接点部23は、導電性のある銅などからなる金属部材であり、固定接点支持絶縁基板7の下面に沿って外側に延びる上板部23aと、上板部23aの外側端部から下方に延びる中間板部23bと、中間板部23bの下端部から上板部23aと平行に内側に延びる下板部23cとを備えて側面視C字状に形成されている。第1接点部23は、第1支持導体部22の下端面から突出するピン部22eにろう付け、螺号等によって固定される。
一方、第2固定接触子24も、第1固定接触子21と同様に、固定接点支持絶縁基板7に固定される第2支持導体部25と、可動接触子27が接触する第2接点部26とを備えている。
第2支持導体部25は、導電性のある銅などからなる金属部材であり、固定接点支持絶縁基板7の貫通孔7bに挿通される小径部25aと、小径部25aの下端部に設けられ、小径部25aから外方に突出する大径部25bとを備えている。小径部25aは、貫通孔7bに対して所定の隙間を形成するような直径を有する円筒形状体で構成されている。大径部25bは、第2支持導体部25における最大外径部であり、小径部25aの下端から外方に突出するフランジ部25cと、フランジ部25cの外周縁から小径部25aと間隔を開けて上方に突出する環状の接合部25dとを備えている。小径部25a及び大径部25bは、それぞれの中心軸が同軸とされている。そして、大径部25bの接合部25dの上端が、消弧室4の内部における固定接点支持絶縁基板7の下面であってメタライズ処理7dを施したところにろう付けによって接合されている。
また、第2接点部26は、導電性のある銅などからなる金属部材であり、固定接点支持絶縁基板7の下面に沿って外側に延びる上板部26aと、上板部26aの外側端部から下方に延びる中間板部26bと、中間板部26bの下端部から上板部26aと平行に内側に延びる下板部26cとを備えて側面視C字状に形成されている。第2接点部26は、第2支持導体部25の下端面から突出するピン部25eにろう付け、螺号等によって固定される。
ここで、第1固定接触子21の第1支持導体部22及び第2固定接触子24の第2支持導体部25を固定接点支持絶縁基板7に前述のように固定した場合、図1に示すように、それぞれの小径部22a,25aが固定接点支持絶縁基板7の外部(図1における上部)に突出する。そして、第1固定接触子21の小径部22aと第2固定接触子24の小径部25aとの間の距離は、JIS規格、UL規格等の規格により定められる最小の絶縁距離Xと同等にされる。この規格により定められる最小の絶縁距離Xは、一対の第1固定接触子21及び第2固定接触子24間にかかる電圧等によって定められ、消弧室4の外部の場合には、結露等を考慮し、消弧室4の内部よりも大きく設定される。ここで、第1固定接触子21の小径部22a及び第2固定接触子24の小径部25aは消弧室4の外部に露出していることから、消弧室4の内部の導体間の絶縁距離よりも大きくなるように定められている。
一方、第1固定接触子21の第1支持導体部22及び第2固定接触子24の第2支持導体部25を固定接点支持絶縁基板7に前述のように固定した場合、第1支持導体部22における最大外径部である大径部22bと、第2支持導体部25における最大外径部である大径部25bとの間の距離は、前述の絶縁距離Xよりも短いが、大径部22b,25bは、消弧室4の内部に位置する固定接点支持絶縁基板7の下面に接合されているから、結露等の心配はなく、それら大径部22b,25b間の距離は外部側の絶縁距離Xよりも短くても問題はない。
また、第1固定接触子21の中心(第1支持導体部22の中心)と第2固定接触子24の中心(第2支持導体部25の中心)との間の距離は、前述の第1固定接触子21の小径部22aと第2固定接触子24の小径部25aとの間の距離(最小の絶縁距離X)よりも大きな距離Aに設定される。
ここで、特許文献1に記載のように、大径部22b,25bを消弧室4の外部であって固定接点支持絶縁基板7の上面に接合した場合には、それら大径部22b,25b間の距離を前述の絶縁距離Xと同等かあるいはそれよりも大きく設定する必要がある。そうすると、第1固定接触子21の中心(第1支持導体部22の中心)と第2固定接触子24の中心(第2支持導体部25の中心)との間の距離は、必然的に前述の距離Aよりも大きくなってしまい、電磁接触器1の小型化の妨げとなる。
一方、本実施形態のように、固定接点支持絶縁基板7に固定される大径部22b,25bが、消弧室4の内部に位置する固定接点支持絶縁基板7の下面に接合されていると、第1固定接触子21の中心(第1支持導体部22の中心)と第2固定接触子24の中心(第2支持導体部25の中心)との間の距離は距離Aとなるから、一対の第1固定接触子21及び第2固定接触子24間の中心間距離を小さくして電磁接触器1の小型化を達成できる。
また、大径部22b,25bが固定接点支持絶縁基板7の下面に接合され、角筒体5の上端も固定接点支持絶縁基板7の下面に接合されるから、第1固定接触子21及び第2固定接触子24と角筒体5とが固定接点支持絶縁基板7の下側同一面に接合されることになる。これにより、固定接点支持絶縁基板7の同一面側に接合面が集中するため、平面度を出すための研磨加工を固定接点支持絶縁基板7の片側面(下側面)だけ実施すればよく、加工費を低減させることができる。
また、第1接点部23の中間板部23bの内側面及び第2接点部26の中間板部26bの内側面を覆うように、平面から見てC字状の磁性体板41が装着されている。これにより、中間板部23b、26bを流れる電流によって発生する磁場をシールドすることができる。
更に、第1接点部23には、アークの発生を規制する合成樹脂製の絶縁カバー28が装着され、第2接点部26にも、アークの発生を規制する合成樹脂製の絶縁カバー29が装着されている。これにより、第1接点部23の内周面では、可動接触子27が接触する下板部23cの上面のみが露出される。また、第2接点部26の内周面では、可動接触子27が接触する下板部26cの上面のみが露出される。
そして、可動接触子27は、銅などを材料とした図1の左右方向に長尺な導電板であり、第1接点部23及び第2接点部26内に両端部を配置するように配設されている。この可動接触子27は、電磁石ユニット3の後述する可動プランジャ35に固定された連結軸37に支持されている。可動接触子27の中央部には、連結軸37を挿通する貫通孔が形成されている。
連結軸37の上下方向略中央部には、フランジ部37aが外方に向けて突出形成されている。可動接触子27は、その貫通孔を連結軸37の上方から挿通してフランジ部37a上に載置される。そして、連結軸37の上方から接触スプリング39を挿通し、固定部材38を連結軸37の上方から連結軸37に挿通し、接触スプリング39で所定の付勢力を得るように接触スプリング39の上端を固定部材38によって止める。
この可動接触子27は、釈放状態で、両端の接点部がそれぞれ第1接点部23の下板部23c及び第2接点部26の下板部26cのそれぞれと所定間隔を保って離間した状態となる。また、可動接触子27は、投入位置で、両端の接点部がそれぞれ第1接点部23の下板部23c及び第2接点部26の下板部26cのそれぞれに、接触スプリング39による所定の接触圧力で接触するように設定されている。
また、角筒体5の内側には、図1に示すように、有底角筒状に形成された絶縁筒体6が配設されている。この絶縁筒体6は、絶縁性の例えば合成樹脂を成形することによって形成される。この絶縁筒体6は、金属製の角筒体5に対するアークの影響を遮断する絶縁機能を有する。
また、電磁石ユニット3は、図1に示すように、側面から見てU字形状の下部磁気ヨーク31を有し、この下部磁気ヨーク31の底板部の中央部に固定プランジャ32が配置されている。そして、固定プランジャ32の外側にスプール33が配置されている。そして、スプール33の外周には、励磁コイル34が巻装されている。
また、下部磁気ヨーク31の開放端となる上端には、板状の磁気ヨーク8が固定されている。この磁気ヨーク8の中央部には、可動プランジャ貫通孔が形成されている。
また、固定プランジャ32の上部には、有底筒状に形成されたキャップ9が配置され、このキャップ9の開放端に設けられた半径方向外側に突出するフランジ部が、磁気ヨーク8の下面にシール接合されている。そして、このキャップ9の内部には、最下部に復帰スプリング36を配置した可動プランジャ35が上下方向に移動可能に収容されている。
また、磁気ヨーク8の上面には、図1に示すように、外形が方形で円形の中心開口を有して環状に形成された永久磁石10が可動プランジャ35の周鍔部を囲むように固定されている。永久磁石10は、上下方向即ち厚み方向に上端側を例えばN極、下端側をS極とするように着磁されている。
そして、永久磁石10の上面には、補助ヨーク11が固定され、更に、補助ヨーク11の上面には、弾性を有する板状の異物侵入防止部材12が固定されている。
そして、板状の磁気ヨーク8と、磁気ヨーク8の上面に接合され、内部に接点機構2を消弧室4と、磁気ヨーク8の下面に接合され、内部に可動プランジャ35を収容するキャップ9とにより、それらの内部が密封されている。この密封された内部には、水素ガス、窒素ガス、水素及び窒素の混合ガス、空気、SF等のガスが封入されている。
次に、電磁接触器1の動作を説明する。
今、第1固定接触子21の第1支持導体部22が例えば大電流を供給する電力供給源に接続され、第2固定接触子24の第2支持導体部25が負荷装置に接続されているものとする。
この状態で、電磁石ユニット3における励磁コイル34が非励磁状態にあって、電磁石ユニット3で可動プランジャ35を下降させる吸引力を発生していない釈放状態にあるものとする。
この釈放状態では、可動プランジャ35が復帰スプリング36によって、磁気ヨーク8から離れる上方向に付勢される。これと同時に、永久磁石10の磁力による吸引力が補助ヨーク11に作用し、可動プランジャ35が吸引される。
この釈放状態から、電磁石ユニット3の励磁コイル34に通電すると、この電磁石ユニット3で吸引力が発生し、可動プランジャ35を復帰スプリング36の付勢力及び永久磁石10の吸引力に抗して下方に押し下げる。
このように、可動プランジャ35が下降することにより、可動プランジャ35に連結軸37を介して連結されている可動接触子27も下降し、の可動接触子27の両接点部のそれぞれが、第1固定接触子21の第1接点部23及び第2固定接触子24の第2接点部26のそれぞれに対して接触スプリング39の接触圧で接触する。
このため、電力供給源の大電流が、第1固定接触子21、可動接触子27、第2固定接触子24を通じて負荷装置に供給される閉極状態となる。
そして、この接点機構2の閉極状態から、負荷装置への電流供給を遮断する場合には、電磁石ユニット3の励磁コイル34への通電を停止する。
励磁コイル34への通電を停止すると、電磁石ユニット3で可動プランジャ35を下方に移動させる吸引力がなくなることにより、可動プランジャ35が復帰スプリング36の付勢力によって上昇し、可動プランジャ35が補助ヨーク11に近づくに従って永久磁石10の吸引力が増加する。
この可動プランジャ35が上昇することにより、連結軸37を介して連結された可動接触子27が上昇する。これに応じて接触スプリング39で接触圧を与えているときは、可動接触子27の両接点部のそれぞれが、第1固定接触子21の第1接点部23及び第2固定接触子24の第2接点部26のそれぞれに接触している。その後、接触スプリング39の接触圧がなくなった時点で、可動接触子27が第1接点部23及び第2接点部26から上方に離間する開極開始状態となる。
このような開極開始状態となると、可動接触子27の両接点部と、第1固定接触子21の第1接点部23(下板部23c)及び第2固定接触子24の第2接点部26(下板部26c)との間にアークが発生し、アークによって電流の通電状態が継続されることになる。
そして、可動接触子27の両接点部と、第1固定接触子21の第1接点部23及び第2固定接触子24の第2接点部26との間に発生したアークは、これらアークの電流の流れと、図示しないアーク消弧用永久磁石で発生した磁束との関係からフレミング左手の法則により発生したローレンツ力によって引き延ばされて消弧される。
そして、可動プランジャ35の釈放動作が終了すると、接点機構2の開極終了となる。
以上のように、本実施形態に係る電磁接触器1においては、固定接点支持絶縁基板7に固定される第1固定接触子21の第1支持導体部22における大径部22b及び第2固定接触子24の第2支持導体部25における大径部25bが、消弧室4の内部に位置する固定接点支持絶縁基板7の下面に接合されている。このため、それら大径部22b,25b間の距離は、外部側の絶縁距離よりも短くても問題はなく、固定接点支持絶縁基板7の上面外部側に大径部22b,25bを接合する場合よりも小さく設定できる。これにより、一対の第1固定接触子21及び第2固定接触子24間の中心間距離を小さくして(距離Aにして)電磁接触器1の小型化を達成できる。
また、大径部22b,25bが固定接点支持絶縁基板7の下面に接合され、角筒体(金属筒体)5の上端も固定接点支持絶縁基板7の下面に接合されるから、第1固定接触子21及び第2固定接触子24と角筒体5とが固定接点支持絶縁基板7の下側同一面に接合されることになる。これにより、固定接点支持絶縁基板7の同一面側に接合面が集中するため、平面度を出すための研磨加工を固定接点支持絶縁基板7の片側面(下側面)だけ実施すればよく、加工費を低減させることができる。
また、固定接点支持絶縁基板7の下面であって貫通孔7a,7bの周囲にメタライズ処理7c,7dが施され、固定接点支持絶縁基板7の下面であって角筒体(金属筒体)5が接触する部位にメタライズ処理7eが施されているので、固定接点支持絶縁基板7の下面に、第1固定接触子21の大径部22b、第2固定接触子24の大径部25b、及び角筒体5の上端を適切かつ確実にろう付けにより接合することができる。
また、固定接点支持絶縁基板7は、セラミック絶縁基板で形成されるので、耐熱性の高い絶縁基板とすることができる。
更に、各大径部22b,25bは、小径部22a,25aの下端から外方に突出するフランジ部22c,25cと、フランジ部22c、25cの外周縁から小径部22a,25aと間隔を開けて上方に延出し、固定接点支持絶縁基板7の下面に接合される環状の接合部22d、25dとを備えている。このため、小径部22a,25aと間隔を開けて比較的細く変形が容易な環状の接合部22d、25dが固定接点支持絶縁基板7に接合される。これにより、固定接点支持絶縁基板7の線膨張係数と第1及び第2支持導体部22,25の線膨張係数との差に起因する接合部分に対する応力を、変形が容易な接合部22d、25dによって緩和することができる。
以上、本発明の第1実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、角筒体5は、金属製の筒体であればよく、平面から見て略方形状に形成されている必要は必ずしもない。
また、固定接点支持絶縁基板7は、絶縁性を有していればよく、セラミック絶縁基板で形成される必要は必ずしもない。
更に、大径部22b,25bは、小径部22a,25aから外方に突出し、固定接点支持絶縁基板7の下面に接合されるものであればよく、小径部22a,25aの下端から外方に突出するフランジ部22c、25cと、フランジ部22c、25cの外周縁から小径部22a,25aと間隔を開けて上方に延出する環状の接合部22d、25dとを備えている必要は必ずしもない。
1 電磁接触器
2 接点機構
4 消弧室
5 角筒体(金属筒体)
7 固定接点支持絶縁基板
7a,7b 貫通孔
7c,7d,7e メタライズ処理
21 第1固定接触子(固定接触子)
22 第1支持導体部(支持導体部)
22a 小径部
22b 大径部
22c フランジ部
22d 接合部
23 第1接点部(接点部)
23a 上板部
23b 中間板部
23c 下板部
24 第2固定接触子(固定接触子)
25 第2支持導体部(支持導体部)
25a 小径部
25b 大径部
25c フランジ部
25d 接合部
26 第2接点部(接点部)
26a 上板部
26b 中間板部
26c 下板部
27 可動接触子

Claims (4)

  1. 一対の固定接触子と該一対の固定接触子に接触する可動接触子とを有する接点機構を収納する消弧室を備え、
    該消弧室は、金属筒体と、該金属筒体の上端にその下面が接合されて前記金属筒体の内部を外部に対して封止する、一対の貫通孔を有する平板状の固定接点支持絶縁基板とを備え、
    前記一対の固定接触子の各々は、前記固定接点支持絶縁基板に固定される支持導体部と、前記可動接触子が接触する接点部とを備え、
    前記支持導体部は、前記固定接点支持絶縁基板の貫通孔に挿通される小径部と、該小径部から外方に突出する大径部とを備え、
    該大径部は、前記消弧室の内部に位置する前記固定接点支持絶縁基板の下面に接合されており、
    前記固定接点支持絶縁基板の下面であって前記貫通孔の周囲及び前記金属筒体が接触する部位にメタライズ処理が施されていることを特徴とする電磁接触器。
  2. 前記固定接点支持絶縁基板は、セラミック絶縁基板で形成されることを特徴とする請求項に記載の電磁接触器。
  3. 前記大径部は、前記小径部の下端から外方に突出するフランジ部と、該フランジ部の外周縁から前記小径部と間隔を開けて上方に延出し、前記固定接点支持絶縁基板の下面に接合される環状の接合部とを備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁接触器。
  4. 前記一対の固定接触子の各々の接点部は、前記固定接点支持絶縁基板の下面に沿って外側に延びる上板部と、該上板部の外側端部から下方に延びる中間板部と、該中間板部の下端側から前記上板部と平行に内方側に延びる下板部とを備えてC字状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載の電磁接触器。
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