JP7024350B2 - 接点装置及びそれを備えた電磁接触器、並びに接点装置の製造方法 - Google Patents
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また、本発明の一態様に係る接点装置の製造方法は、主接点機構、補助接点機構及び該補助接点機構と接続される外部端子リードを収納する接点収納ケースを形成するケース形成工程と、ケース形成工程の後、接点収納ケースに設けられた窓部を通して補助接点機構の補助固定接触子と外部端子リードとを個々に接合する接合工程と、を備える。
図1から図17を参照して、本発明の第1実施形態に係る接点装置2及びそれを備えた電磁接触器1、並びに接点装置2の製造方法について説明する。
<電磁接触器の構成>
図1及び図2に示すように、本発明の第1実施形態に係る電磁接触器1は、接点装置2と、この接点装置2を駆動する電磁石ユニット7と、これらの接点装置2及び電磁石ユニット7を収納する外装ケース9と、を備えている。
図2に示すように、外装ケース9は、上下方向(Z方向)に2分割された上部フレーム91及び下部フレーム92を組み合わせることで形成されるキャビティの内部に接点装置2及び電磁石ユニット7を収納している。上部フレーム91及び下部フレーム92は、例えば絶縁性樹脂材で形成されている。
図2及び図4に示すように、電磁石ユニット7は、側面側から観てU字形状の下部磁気ヨーク71と、下部磁気ヨーク71の開放端となる上端に固定され、かつ中央部に貫通孔72aが設けられた平板状の上部磁気ヨーク72と、を備えている。
また、電磁石ユニット7は、上部磁気ヨーク72の互いに反対側に位置する主面及び裏面(外側面及び内側面)のうちの裏面に貫通孔72aを囲むようにしてシール接合で固定された有底円筒状のキャップ73と、このキャップ73の内部に配置され、かつ貫通孔72aに差し込まれて上部磁気ヨーク72に固定された固定鉄心74とを備えている。
また、電磁石ユニット7は、キャップ73の外周に配設されたスプール76と、このスプール76に巻装され、かつ可動鉄心75を駆動する励磁コイル77とを備えている。
図3から図6に示すように、接点装置2は、主可動接触子21が一対の主固定接触子23,24に対して接離可能に配置された主接点機構(主接点部)20を備えている。
また、接点装置2は、補助接点機構として、主可動接触子21と連動する補助可動接触子31Aが一対の補助固定接触子33A,33Bに対して接離可能に配置された第1補助接点機構30A(図3及び図5A参照)と、主可動接触子21と連動する補助可動接触子31Bが一対の補助固定接触子33C,33Dに対して接離可能に配置された第2補助接点機構30B(図3及び図5B参照)と、を備えている。
また、接点装置2は、接点収納ケース50の内外に亘って延長する連結軸46を備えている。
図3及び図4に示すように、連結軸46は、主可動接触子21が固定された第1連結軸46aと、可動鉄心75が固定された第2連結軸46bと、第1連結軸46a及び第2連結軸46bを同軸で連結する軸連結部材46cとを備えている。
図3及び図5に示すように、軸連結部材46cの前後方向(Y方向)の一端側には補助可動接触子31Aを支持する第1可動支持部材81が設けられている。また、図3及び図6に示すように、軸連結部材46cの前後方向の他端側には補助可動接触子31Bを支持する第2可動支持部材82が設けられている。これらの軸連結部材46c、第1及び第2可動支持部材81,82は例えば絶縁性の合成樹脂材料を用いて一体に成形され、補助接点ホルダ80を構成している。
図6に示すように、第2可動支持部材82には、第2補助接点機構30Bの補助可動接触子31Bに対して付勢力を付与する付勢スプリング84が設けられている。この付勢スプリング84は、補助可動接触子31Bの下面と第2可動支持部材82の下部との間に配置されている。
図3及び図4に示すように、接点収納ケース50は、少なくとも一対の補助固定接触子33A,33B及び一対の補助固定接触子33C,33Dが設けられた第1ケース部材として、一端側が開放された第1有底筒体51と、一対の外部端子リード43A,43Bの各々の他端側及び一対の外部端子リード43C,43Dの各々の他端側が貫通して外部に突出した第2ケース部材として、一端側が開放された第2有底筒体61と、を備えている。そして、第2有底筒体61は、第1有底筒体51の開放端を閉塞し、かつ第1有底筒体51の底部側を露出するようにして第1有底筒体51を収納している。
第2有底筒体61は、開放端側の端部が電磁石ユニット7の上部磁気ヨーク72の上面にシール接合で固定されている。そして、第2有底筒体61、上部磁気ヨーク72及びキャップ73で気密封止されたキャビティの中に、主接点機構20、第1及び第2補助接点機構30A,30B、外部端子リード43A~43D、連結軸46などが収納されていると共に、アーク消弧用のガスが封入されている。
図3及び図4に示すように、第1有底筒体51は、有底筒状の主接点収納部材52と、この主接点収納部材52の一端側である開放端側とは反対側の他端側に装着された補助接点収納部材56と、を備えている。
主接点収納部材52は、角筒部53と、この角筒部53の一端側である開放端側とは反対側の他端側に設けられた底板部54とを備えている。そして、角筒部53の外側面にはそれぞれアーク消弧用永久磁石55が装着されている。角筒部53及び底板部54は、例えば絶縁性の合成樹脂材からなり、一体成形で形成されている。
また、底板部54の中央部には、主可動接触子21を案内する一対の離壁54c,54dが互いに離間及び対向して設けられている。これらの離壁54c及び離壁54dの各々の対向面は、上下方向から視て波状の凹凸面になっている。
補助接点収納部材56は、底板部57と、この底板部57の四方の縁部から上方に延長して角筒部53の他端側に外方から係止される4つの係止板部58とを備えている。これら4つの係止板部58で囲まれた内部空間に第1及び第2補助接点機構30A,30Bが収納されている。
図3及び図4に示すように、主接点機構20は、蓋部材63の互いに反対側に位置する主面及び裏面(外側面及び内側面)に亘って貫通し、かつ左右方向に互いに離間して蓋部材63に固定された一対の主固定接触子23,24を備えている。また、主接点機構20は、一対の主固定接触子23,24の下方に、この一対の主固定接触子23,24に対して接離可能に配置された主可動接触子21を備えている。一対の主固定接触子23,24の各々は、一端側とは反対側の他端側である下側端面に接点部23a,24aが設けられている。一対の主固定接触子23,24の各々は、例えば導電性金属材料で形成されている。
図3及び図4に示すように、主可動接触子21は、左右方向に延長する金属製の導電板である。主可動接触子21は、連結軸46の一端側(第1連結軸46a)が挿通した円筒状のブッシュ部材85を介して連結軸46の一端側に上下移動可能に支持されている。主可動接触子21の左端側の上面には、主固定接触子23の接点部23aに接触する接点部21aが設けられ、主可動接触子21の右端側の上面には、主固定接触子24の接点部24aに接触する接点部21bが設けられている。
図3及び図5に示すように、第1補助接点機構30Aは、一対の補助固定接触子33A,33Bと、この一対の補助固定接触子33A,33Bに対して接離可能に配置された補助可動接触子31Aと、を備えている。
一対の補助固定接触子33A,33Bは、第1有底筒体51の補助接点収納部材56に主可動接触子21の長手方向に離間して設けられた一対の補助固定接触子支持部56a,56aに支持されている。
図3及び図6に示すように、第2補助接点機構30Bは、一対の補助固定接触子33C,33Dと、この一対の補助固定接触子33C,33Dに対して接離可能に配置された補助可動接触子31Bと、を備えている。
一対の補助固定接触子33C,33Dは、第1有底筒体51の補助接点収納部材56に補助可動接触子31Bの長手方向に離間して設けられた一対の補助固定接触子支持部56b,56bに支持されている。
図7及び図8に示すように、一対の外部端子リード43A,43Bは、各々の一端側が一対の補助固定接触子33A,33Bの接続部位37に接合によって個々に接続され、各々の他端側が接点収納ケース50の蓋部材63を貫通して外部に突出している。また、詳細に図示していないが、一対の外部端子リード43C,43Dにおいても、各々の一端側が一対の補助固定接触子33C,33Dの接続部位37に接合によって個々に接続され、各々の他端側が接点収納ケース50の蓋部材63を貫通して外部に突出している。これらの外部端子リード43A,43B,43C,43Dは、連結軸46の長手方向に沿って延長し、各々の他端側が蓋部材63に接合又は接着により固着されている。外部端子リード43A,43B,43C,43Dは、導電性金属材料で形成され、かつ円柱形状で形成されている。
なお、図示していないが、一対の外部端子リード43A,43Bの他端側は、第1補助接点外部端子部94A,94Bと個々に電気的及び機械的に接続されている。また、一対の外部端子リード43C,43Dの他端側は、第2補助接点外部端子部94C,94Cと個々に電気的及び機械的に接続されている。
図7から図10に示すように、補助固定接触子33A,33B,33C,33Dの接続部位37と外部端子リード43A,43B,43C,43Dの一端側とが接合された接合部45は、接点収納ケース50の窓部50aを通して接点収納ケース50の外部に露出している。換言すれば、接点収納ケース50の窓部50aは、補助固定接触子33A,33B,33C,33Dと外部端子リード43A,43B,43C,43Dとを接続する接続箇所に対応して設けられている。窓部50aは、第1有底筒体51を構成する補助接点収納部材56の底板部57に形成されている。補助接点収納部材56の底板部57は、第2有底筒体61を構成する蓋部材63と対向して配置されている。
次に、第1実施形態に係る電磁接触器1の動作について、図4から図6を参照して説明する。
主接点機構20の主接点外部端子部93aは、例えば大電流を供給する電力供給源に接続され、主接点外部端子部93bが負荷装置に接続されているものとする。
さらに、電磁石ユニット外部端子部95A,95Bには、励磁コイル77に対して通電制御を行う電磁石ユニット制御装置(不図示)が接続されているものとする。
この釈放状態では、可動鉄心75が復帰スプリング78によって、下方向に付勢される。このため、可動鉄心75に連結軸46を介して連結されている主接点機構20の主可動接触子21が、一対の主固定接触子23,24に対して下方に所定距離だけ離間している。このため、一対の主固定接触子22,23の間の電流路が遮断状態にあり、主接点機構20が開いた状態となっている。
可動鉄心75が上昇すると、可動鉄心75に連結軸46を介して連結されている主可動接触子21も上昇し、主可動接触子21の両方の接点部21a,21bが、一対の主固定接触子23,24の両方の接点部23a,24aに対して接触スプリング86の接触圧で接触する。
また、主接点機構20が開いた状態から閉じた状態になると、可動鉄心75に連結した連結軸46も上方に移動しているので、補助可動接触子31Aが補助固定接触子33A,33Bから離間した状態となり、第1動作検知装置は、第1補助接点外部端子部94A,94B間の非通電を確認する。また、補助可動接触子31Bが補助固定接触子33C,33D4Bに接触するので、第2動作検知装置は、第2補助接点外部端子部94C,94D間の通電を確認する。
励磁コイル77への通電を停止すると、電磁石ユニット7で可動鉄心75を上方に移動させる励磁力がなくなることにより、可動鉄心75が復帰スプリング78の付勢力によって下方に移動し、連結軸46も下方に移動する。
このため、第1補助接点機構30Aでは、連結軸46が下方に移動しないことで、補助可動接触子31Aが補助固定接触子33A,33Bに対して離間したままとなり、第1補助接点外部端子部94A,94B間が非導通であることを第1動作検知装置が確認し、主接点機構20に溶着が発生したことを確実に検知することができる。
次に、接点装置2の製造方法について、図14から図17を用いて説明する。
まず、第1ケース部材としての第1有底筒体51と、第2ケース部材としての第2有底筒体61とを準備する。第1有底筒体51には、主接点機構20の主可動接触子21や、第1及び第2補助接点機構30A,30Bなどが収納されている。そして、第1有底筒体51の補助接点収納部材56に設けられた貫通孔を通して第1有底筒体51の外部に突出する連結軸46も収納されている。
この工程により、接点装置2がほぼ完成する。この後、接点装置2と電磁石ユニット7とを組み合わせることにより電磁接触器1がほぼ完成する。
次に、この第1実施形態の効果について、従来の問題点と比較しながら説明する。
従来の接点装置では、第1実施形態の接点装置2と同様に、補助固定接触子と外部端子リードとの接続箇所が接点収納ケースの内部に配置されていることから、補助固定接触子と外部端子リードとの接続を圧接によって行っていた。この補助固定接触子と外部端子リードとの圧接による接続は、電磁接触器の開閉時などで起こる衝撃や振動時の微摺動により金属摩耗粉が発生する。そして、この金属摩耗粉の腐食で酸化皮膜が生成され、補助固定接触子と外部端子リードとで接触不良が起こる可能性があり、接続信頼性を低下させる一要因となる。また、従来の補助固定接触子と外部端子リードとの圧接による接続では、補助固定接触子のばね力による反力で外部端子リードが接点収納ケースの蓋部材から抜ける方向に付勢される。このため、セラミックス材からなる蓋部材と外部端子リードとを接合や接着によって固着している固着部に割れや剥離などの気密性を低下させる不具合が起こる可能性があり、接点装置及び電磁接触器の信頼性を低下させる一要因となる。
また、上述の第1実施形態では、接点収納ケース50の窓部50aを外部端子リード毎に設けた場合について説明した。しかしながら、接点収納ケース50の窓部50aは一対の外部端子リード毎に設けてもよく、また、複数本の外部端子リードに対応して設けるようにしてもよい。
次に、本発明の第2実施形態について、図18~図23を用いて説明する。
この第2実施形態は、補助接点機構の補助固定接触子及び外部端子リードの形状を変えたものである。
すなわち、図22に示すように、補助固定接触子33A,33B,33C,33Dの接続部位37に円筒状の筒体37bが設けられている。この筒体37bは、少なくとも内周縁が面取り加工されている。そして、図23に示すように、外部端子リード43A,43B,43C,43Dの一端側の先端がテーパー形状になっている。
補助固定接触子33A,33B,33C,33Dは、接続部位37が接点部位36に対して垂直方向に折り曲げられ、そして、接続部位37の先端を筒状に折り成形して筒体37bを形成している。
また、補助固定接触子33A,33B,33C,33Dと外部端子リード43A,43B,43C,43Dとの接続箇所が接点収納ケース50内に収納されていても、補助固定接触子33A,33B,33C,33Dと外部端子リード43A,43B,43C,43Dとの接続箇所に接点収納ケース50の窓部50aを通して半田99を供給することで、互いに交差する方向に延長する補助固定接触子33A,33B,33C,33Dと外部端子リード43A,43B,43C,43Dとを容易に溶融接合することができる。これにより、この第2実施形態においても、接点装置2及びこの接点装置を備えた電磁接触器1の生産性向上を図ることができる。
また、筒体37bの内周縁が面取り加工されていることにより、図19に示すように、半田99が筒体37bの内面まで流れやすくなるので、筒体37bと外部端子リード43A、43B、43C、43Dの当接面に均一に半田が流れこんで接合面積が広がり、接合強度が増大する。
なお、上述の第2実施形態においても、補助固定接触子33A,33B,33C,33Dの接続部位37と外部端子リード43A,43B,43C,43Dの先端との接合をレーザ照射による接合で行ってもよい。
以上、本発明を上記一実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記一実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
2…接点装置
7…電磁石ユニット
9…外装ケース
20…主接点機構
21…主可動接触子
21a,21b…接点部
23,24…一対の主固定接触子
23a,24a…接点部
23b,24b…雌ねじ
30A,30B…第1及び第2補助接点機構
31A,31B…補助可動接触子
32a,32b…接点部
33A,33B…一対の補助固定接触子
33C,33D…一対の補助固定接触子
35…接点部
36…接点部位
37…接続部位
38…連結部位
43A,43B…一対の外部端子リード
43C,43D…一対の外部端子リード
44…挿入部
44a…段部
44b…突起片
45…接合部
46…連結軸
46a…第1連結軸
46b…第2連結軸
46c…軸連結部材
47…連結部材
48…接合部
49…半田
50…収納ケース
50a…窓部
51…第1有底筒体(第1ケース部材)
52…主接点収納部材
53…角筒部
53a,53b…リードケース部
54…底板部
54a…凹部
54b…貫通孔
54c,54d…一対の離壁
55…アーク消弧用永久磁石
56…補助接点収納部材
56a,56b…補助固定接触子支持部
57…底板部
58…係止板部
61…第2有底筒体(第2ケース部材)
62…筒部材
63…蓋部材(天板,頂板)
71…下部磁気ヨーク
72…上部磁気ヨーク
72a…貫通孔
73…キャップ
74…固定鉄心
74a…復帰スプリング収納凹部
75…可動鉄心(可動プランジャ)
75a…復帰スプリング収納凹部
76…スプール
77…励磁コイル
78…復帰スプリング
80…補助接点ホルダ
81…第1可動支持部材
82…第2可動支持部材
83,84…付勢スプリング
85…ブッシュ部材
86…接触スプリング
87…フランジ付ナット
91…上部フレーム
92…下部フレーム
93a,93b…主接点外部端子部
94…補助接点外部端子部
94A,94B…一対の第1補助接点外部端子部
94C,94D…一対の第2補助接点外部端子部
95A,95B…電磁石ユニット外部端子部
96…固定ねじ
98…レーザ光
99…半田
Claims (14)
- 主可動接触子が一対の主固定接触子に対して接離可能に配置された主接点機構と、
前記主可動接触子と連動する補助可動接触子が一対の補助固定接触子に対して接離可能に配置された補助接点機構と、
前記一対の補助固定接触子と個々に接合された一対の外部端子リードと、
前記主接点機構、前記補助接点機構及び前記外部端子リードを収納する接点収納ケースと、
を備え、
前記接点収納ケースは、前記補助固定接触子と前記外部端子リードの接合部を外部に露出させる窓部を備えていることを特徴とする接点装置。 - 前記窓部は、前記接点収納ケースの底部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の接点装置。
- 前記接点収納ケースは、前記主接点機構及び前記補助接点機構を収納する第1有底筒体と、前記第1有底筒体の開放端を閉塞し、かつ底部が露出するように収納する第2有底筒体と、を少なくとも有し、
前記外部端子リードは、前記第2有底筒体の底部を貫通して外部に露出し、
前記窓部は、前記第1有底筒体の底部に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の接点装置。 - 前記外部端子リードは、前記補助固定接触子のリード接続部位に設けられた貫通孔に挿入されて接合されていることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の接点装置。
- 前記外部端子リードの先端に段部が設けられていることを特徴とする請求項4に記載の接点装置。
- 前記外部端子リードは、前記補助固定接触子のリード接続部位に設けられた筒状部に挿入されて接合されていることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の接点装置。
- 前記筒状部は内周縁が面取り加工されており、
前記外部端子リードの先端はテーパー形状となっていることを特徴とする請求項6に記載の接点装置。 - 請求項1から請求項7の何れか一項に記載の接点装置と、前記主接点機構及び前記補助接点機構を駆動する電磁石ユニットとを備えていることを特徴とする電磁接触器。
- 主接点機構、補助接点機構及び該補助接点機構と接続される外部端子リードを収納する接点収納ケースを形成するケース形成工程と、
前記ケース形成工程の後、前記接点収納ケースに設けられた窓部を通して前記補助接点機構の補助固定接触子と前記外部端子リードとを個々に接合する接合工程と、
を備えたことを特徴とする接点装置の製造方法。 - 前記窓部は、前記接点収納ケースの底面部に設けられていることを特徴とする請求項9に記載の接点装置の製造方法。
- 前記接点収納ケースは、前記主接点機構及び前記補助接点機構を収納する第1有底筒体と、前記第1有底筒体を収納する第2有底筒体からなり、
前記窓部は、前記第1有底筒体の底部に設けられ、
前記ケース形成工程は、前記第1有底筒体の開放端を閉塞し、かつ前記窓部が露出するように組み付けることを特徴とする請求項10に記載の接点装置の製造方法。 - 前記接合工程は、前記補助固定接触子及び前記外部端子リードの各々の接続部が前記窓部から露出した状態で行うことを特徴とする請求項9から請求項11の何れか一項に記載の接点装置の製造方法。
- 前記接合工程は、前記補助固定接触子及び前記外部端子リードの各々の接続部をレーザ溶接によって溶着することを特徴とする請求項9から請求項12の何れか一項に記載の接点装置の製造方法。
- 前記接合工程は、前記補助固定接触子及び前記外部端子リードの各々の接続部を半田付で接着することを特徴とする請求項請求項9から請求項12の何れか一項に記載の接点装置の製造方法。
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