JP4412041B2 - リレー - Google Patents

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Description

本発明は、リレーに関するものである。
従来、1巻線型のコイルを備えコイルへの通電方向に応じてプランジャが進退する有極電磁石と、定位置に設けた軸ピンを中心として回転自在に軸支され軸ピンとは異なる位置でプランジャに結合されていてプランジャの進退に応じて軸ピンの回りに回転する連動レバーと、連動レバーに保持され一端部に可動接点を備える可動接触子と、可動接点に離接する固定接点と、コイルへの給電路に挿入されプランジャの進退に連動してコイルへの給電路を2つの給電路から選択する切換接点と、切換接点により選択される各給電路を通過する電流の向きを互いに逆向きに規制する逆流阻止要素とをケース内に備えたリレーがある(特許文献1参照)。
そして、上記連動レバーには、可動接触子に当接する支点突起が突設され、この支点突起を支点にして可動接触子を付勢して固定接点に対する可動接点のばね荷重を得るための接圧ばねが設けられている。
特開平6−203721号公報
しかしながら、上記連動レバーの支点突起は半円状であったから、この半円状の支点突起を支点にして可動接触子を接圧ばねで付勢して可動接点を固定接点に接触させる際に、支点位置が変わらないので、可動接点のばね荷重が直線的に緩やかに上がるだけであったために、チャタリング時間が増えて、主接点(可動接点と固定接点)の寿命が短くなるという問題があった。
本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、簡単な工夫を加えるだけで、チャタリング時間を減らして、主接点の寿命が長くなるリレーを提供することを課題とするものである。
上記課題を解決するために、本発明は、1巻線型のコイル(25)を備えコイル(25)への通電方向に応じてプランジャ(27)が進退する有極電磁石(20)と、定位置に設けた軸ピン(33)を中心として回転自在に軸支され軸ピン(33)とは異なる位置でプランジャ(27)に結合されていてプランジャ(27)の進退に応じて軸ピン(33)の回りに回転する連動レバー(31)と、連動レバー(31)の突起(35)位置決め孔(46)が挿通されて進退可能に保持され、プランジャ(27)の結合位置よりも軸ピン(33)側と反対側に離れた一端部に可動接点(41)を備える可動接触子(40)と、可動接点(41)に離接する固定接点(51)と、コイル(25)への給電路に挿入されプランジャ(27)の進退に連動してコイル(25)への給電路を2つの給電路から選択する切換接点(62a,62b,63a,63b)と、切換接点(62a,62b,63a,63b)により選択される各給電路を通過する電流の向きを互いに逆向きに規制する逆流阻止要素とをケース(10)内に備えたリレーであって、上記連動レバー(31)には、上記プランジャ(27)の結合位置付近に、可動接触子(40)に当接する支点突起(36Aまたは36B)が突設され、上記プランジャ(27)の結合位置よりも軸ピン(33)側に離れた位置で、上記支点突起(36Aまたは36B)を支点にして可動接触子(40)を付勢して固定接点(51)に対する可動接点(41)のばね荷重を得るための接圧ばね(34)が設けられ、上記支点突起(36Aまたは36B)には、固定接点(51)に接触した可動接点(41)のばね荷重が上がる方向に可動接触子(40)の支点位置を変化させるために、プランジャ(27)の中心軸線(C)から可動接点(41)側に延在され、下端付近にアール縁状の第1支点(a)が設定されるとともに、上端との間の中間部分にフラット面状または円弧面状の第2支点(bまたはc)が設定されているとともに、上記接圧ばね(34)は、円錐コイルばねであることを特徴とするものである。
本発明によれば、連動レバーの支点突起に、固定接点に接触した可動接点のばね荷重が急激に上がる方向に可動接触子の支点位置を変化させる複数の支点を設定したから、可動接点のばね荷重が上がるために、チャタリング時間が減って、主接点の寿命が長くなる。また、連動レバーの支点突起に複数の支点を設定するだけであるので、構造が簡単である。
また、接圧ばねを円錐コイルばねとしたから、通常のコイルばねと比べて、円錐コイルばねは、連動レバーの揺動に伴って伸張するほどばね力が強くなるため、可動接点のばね荷重がより上がるようになる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、リレーの分解斜視図、図2は、カバーを外した状態の一部破断した側面図を示す。リレーのケース10は、分電盤協約寸法として規格化されている1個モジュール寸法(単位寸法)に設定されており、側面が開口した箱状のボディ11と、ボディ11の開口面を覆うカバー12とからなる。ボディ11とカバー12とは、ボディ11およびカバー12に形成した組立孔13,14にかしめピン15を挿通し、ボディ11におけるカバー12とは反対側の側面に突出するかしめピン15の先端部をかしめることによって一体に結合される。ケース10には高機能化のための部品を収納することができる補助スペース16が形成され、補助スペース16に対応するケース10の周面は開口している。したがって、高機能化のための部品を収納しないときには開口を閉塞するように閉塞板17が装着される。
ケース10の中には有極電磁石20が収納される。有極電磁石20は、略コ形に形成された2個のヨーク21を備え、ヨーク21は脚片の先端面間にギャップ22を介して対向するように配置される。ヨーク21の中央片には永久磁石23の一方の磁極が当接し、永久磁石23の他方の磁極には補助ヨーク24が結合される。補助ヨーク24はコイル25を巻装したコイル枠26を囲むように配設され、コイル枠26の中にはプランジャ27がコイル枠26の軸方向に進退自在に挿通される。またプランジャ27には進退時にヨーク21または補助ヨーク24に当接してプランジャ27の移動範囲を規制し、かつ磁気回路を形成する2枚の接極子28が固着されている。コイル25は1巻線型であって、コイル25への通電方向に応じてプランジャ27が進退し、かつプランジャ27は永久磁石23の磁力で停止位置に保持される。すなわち、停止位置では、永久磁石23−補助ヨーク24−接極子28−プランジャ27−接極子28−ヨーク21−永久磁石23という経路の閉磁路が形成され、プランジャ27がその位置に保持されるのである。接極子28においてヨーク21との接触面には非磁性体よりなるレシジュアルプレート28aが固着され、接極子28がヨーク21に吸引された状態から容易に離脱できるようにしてある。有極電磁石20は、ボディ11におけるカバー12との対向面に突設された仕切片11f,11gの間に配設され、板ばねよりなる緩衝ばね19が仕切片11gと有極電磁石20との間に挟装されることによって、有極電磁石20が仕切片11fに押し付けられた形で固定される。したがって、緩衝ばね19によって有極電磁石20が固定されるとともに、プランジャ27の進退に伴う振動が緩衝ばね19によって緩和されることになる。
プランジャ27の進退方向の一端部には、絶縁材料である合成樹脂よりなる連動レバー31が、軸ピン32によって回転自在に結合される。すなわち、プランジャ27の一部は連動レバー31に形成された凹溝31bに挿入され、凹溝31bの中に突設された軸受突片31cに挿通される軸ピン32によってプランジャ27が軸受突片31cに軸着される。また、連動レバー31は、有極電磁石20のコイル枠26の外周面に突設された一対の支持片26aを通して挿入される2本の軸ピン33により軸支される。各軸ピン33はそれぞれ支持片26aを通して連動レバー31に挿入され、両軸ピン33は一直線上に配列されるが、連動レバー31の内部では両軸ピン33が互いに接触しないように長さ寸法が設定されている。連動レバー31の内部では両軸ピン33の間に連動レバー31の構成材料である合成樹脂が存在していて両軸ピン33は絶縁されている。軸ピン32と軸ピン33とは互いに平行であって、プランジャ27が往復移動すれば、連動レバー31は軸ピン33を中心として揺動する。
連動レバー31は仕切板31aを有し、仕切板31aの左右両側面にそれぞれ接触子保持台31dが突設され、接触子保持台31dには上記凹溝31bが形成される。仕切板31aの両側面には、接触子保持台31dとの対向面が開口する略コ形に形成されたばね受け突部31eも突設される。ばね受け突部31eは、円錐コイルばねよりなる接圧ばね34の一端部を保持する。接圧ばね34の他端は、接触子保持台31dとばね受け突部31eとの間に挿入される可動接触子40に弾接する。
可動接触子40は短冊状であって、長手方向の一端部に可動接点41が固着され、他端部に編組銅線よりなる接続線42を介して端子板43が接続されている。この端子板43には、座金付きの端子ねじ44が螺合する。また、可動接触子40の長手方向の中間部には接圧ばね34の座となる突部45が形成され、突部45よりも下方には位置決め孔46が穿孔されている。位置決め孔46には連動レバー31に突設された位置決め突起35が挿通されることで、連動レバー31に進退可能に保持されるようになる
連動レバー31には位置決め突起35の側方に可動接触子40が当接する第1実施形態の支点突起36Aが突設されている。この支点突起36Aは、側面視で略台形状を呈している。
支点突起36Aは、図3に詳細に示すように、プランジャ27の中心軸線Cから下方(可動接点41側)に距離L1(次述する従来の支点突起36Cの約3〜4倍に相当する距離)で延在された上に、下端付近にアール縁状の第1支点aが設定されるとともに、上端との間の中間部分にフラット面状の第2支点bが設定されている。
また、図4に詳細に示すように、第2実施形態の支点突起36Bは、側面視で略L字形状を呈していて、プランジャ27の中心軸線Cから下方(可動接点41側)に距離L2(次述する従来の支点突起36Cの約4〜5倍に相当する距離)で延在された上に、下端付近にアール縁状の第1支点aが設定されるとともに、上端との間の中間部分に円弧面状の第2支点cが設定されている。
因みに、図5は、特許文献1に開示されたリレーのカバーを外した状態の一部破断した側面図であり、従来の支点突起36Cは、プランジャ27の中心軸線Cに位置する半円状であり、接圧ばね34´は、円錐コイルばねではなくて、通常のコイルばねである。また、後述するように、可動接点板63a,63bの間に挿入される連動レバー31の接点操作片37´は、上下高さがH´のように高くなっている。
可動接触子40において可動接点41よりも下方の端部には可動電磁鉄片47が固着される。連動レバー31の上端には、ケース10に開口する表示窓10aに臨む表示片38が一体に設けられ、表示片38には「ON」、「OFF」の文字が表記されている。さらに、表示片38において「ON」、「OFF」の文字の間であって、表示窓10aから常時露出している部位には、操作溝38aが形成され、ドライバの先端部などの工具を表示窓10aに挿入して操作溝38aに係合させることによって、連動レバー31をケース10の外部から手操作で操作できるようにしてある。
可動接点41に対向する固定接点51は、導電性の板金を折曲して形成されケース10に固定された固定端子板50の一端部に固着され、固定端子板50の他端部はケース10の外部に露出する。固定端子板50は固定接点51を設けた一端部から可動接触子40に沿って下方に向かう接点片52を備え、接点片52の下端部には可動電磁鉄片47に対向するように固定電磁鉄片53が固着されている。また、ケース10の外方に突出する端子片54には座金付きの端子ねじ55が螺合している。可動接触子40および固定端子板50は2個ずつケース10に収納されているのであって主接点は2極に構成されることになる。
ケース10において可動接触子40および固定端子板50を収納している部位には、ケース10の幅方向の略中央部に隔壁18が立設される。ボディ11の下壁における隔壁18に対応する部位にはカバー12側が下がった段部11aが形成され、段部11aに隔壁18の下端部を当接させるとともに、隔壁18の下端の一面側に突設された横片18aをボディ11の下壁に載置することによって隔壁18の位置決めがなされるようにしてある。ここに、ボディ11において隔壁18が載置される部位の下壁はボディ11の長手方向(図2の左右方向)において段を形成しており、隔壁18の横片18aがこの下壁に沿うように屈曲していることによって、ボディ11の長手方向においても隔壁18の位置決めがなされている。また、隔壁18は、かしめピン15が挿通される部位でボディ11に突設されたボス11eが挿通されることによっても位置決めされている。
ボディ11における隔壁18との対向面には2極のうちの一方の端子板43および端子片54がそれぞれ載置される2つの端子基台11b,11cが突設され、隔壁18におけるカバー12との対向面には2極のうちの他方の端子板43および端子片54がそれぞれ載置される2つの端子基台18b,18cが突設される。端子基台11b,18bと端子基台11c,18cとは、上下2段に配置されており、可動接点41に接続された端子板43と固定接点51に接続された端子片54とは異なる高さ位置に配置されるようにしてある。ボディ11における隔壁18との対向面には仕切片11dが突設され、隔壁18において仕切片11dに対応する部位にもカバー12に向かって仕切片18dが突設されている。さらに、ボディ11におけるカバー12との対向面には隔壁18の一部が当接する仕切片11fが突設されている。端子板43は、端子基台11b,18bと仕切片11d,18dの下面とによって固定され、端子片54は端子基台11b,18bと端子基台11c,18dとによって固定されることになる。また、仕切片11fは、可動接点41と固定接点51との開極時に発生するアークによる有極電磁石20への悪影響を軽減する。
ところで、リレーでは、コイル25が1巻線型であってプランジャ27を進退させるには、コイル25への通電方向を反転させることが必要である。したがって、図9に示すように、コイル25には2種類の給電経路を択一的に選択する切換接点が接続され、かつ切換接点により選択された各給電経路にはそれぞれ逆流阻止用のダイオードDが接続されている。ダイオードDにおける切換接点とは反対側の端子は共通に接続される。ダイオードDは各給電経路を通過する電流が互いに逆向きになる関係に接続されているのであって、一方の給電経路では切換接点→コイル25という向きの電流を通過させるとすれば、他方の給電経路ではコイル25→切換接点という向きの電流を通過させるようになっている。
上述のようにコイル25への通電方向が切換接点により選択されるものであるから、コイル25への通電時にプランジャ27の進退の位置が逆転するような通電方向が選択されるように切換接点をプランジャ27の進退に応じて切り換える必要がある。すなわち、プランジャ27の進退と切換接点とを連動させる必要がある。そこで、本実施例では、連動レバー31に接点操作片37が突設され、この接点操作片37によって切換接点の切換操作を行うようにしてある。
切換接点は、有極電磁石20の上面に載置される接点基板61を備え、接点基板61には2枚の固定接点板62a,62bと、各固定接点板62a,62bにそれぞれ対向する可動接点板63a,63bとが固定される。接点基板61は周部の要所に切欠61aを有し、有極電磁石20のコイル枠26の外周面から上方に突設された固定爪26bが切欠61aに係合することによって、有極電磁石20に対する位置決めがなされている。両可動接点板63a,63bは一端部が略コ形の接点支持板64の各脚片に固着されていて互いに電気的に接続され、各可動接点板63a,63bは対応する固定接点板62a,62bに対して接触する向きのばね力を有している。連動レバー31の接点操作片37は両可動接点板63a,63bの間に挿入されているのであって、連動レバー31がプランジャ27の進退に伴って揺動すると、連動レバー31の両端末位置ではいずれか一方の可動接点板63a,63bが固定接点板62a,62bから離れるようになっている。
可動接点板63a,63bの間に挿入される連動レバー31の接点操作片37の上下高さH(図3、図4参照)を図5の従来技術の接点操作片37´の上下高さH´よりも低くすれば、切り換えまでのタイムラグを少なくすることができる。
固定接点板62a,62bおよび可動接点板63a,63bは、接点基板61に取着した印刷配線基板よりなる回路基板65に電気的に接続される。回路基板65には上述したダイオードDやリセット用の微分回路が実装される。さらに、接点基板61には一対のコイル端子板66が固定され、各コイル端子板66には座金付きの端子ねじ67が螺合する。したがって、コイル端子板66を通して入力される外部信号を受けてコイル25に通電すると、通電方向に応じてプランジャ27が進退するのである。接点基板61の上面には、固定接点板62a,62bおよび可動接点板63a,63bと回路基板65とを仕切り、またコイル端子板66と他の部材との間を仕切るように仕切片61bが突設される。
次に動作を説明する。まず、プランジャ27が突出する向きにコイル25に通電したとすると、プランジャ27の突出に伴って連動レバー31は軸ピン33の回りに図2における右回りに回転し、可動接点41が固定接点51に接触する。ここで、可動接触子40は支点突起36Aに当接しており、接圧ばね34によって支点突起36Aを中心として右回りに付勢されているから、可動接点41の固定接点51に対する接触圧が接圧ばね34によって得られることになる。このとき、図2に示すように、可動接点板63bは固定接点板62bから離れ、コイル25への通電方向としてプランジャ27を引退させる向きのみが許可された状態になる。ここで、可動接点41が固定接点51に接触した状態では、コイル25への通電を停止しても永久磁石23の磁力によってその状態が保持される。
この場合、従来のような半円状の支点突起36Cであれば、図8(a)のように、支点突起36Cを支点にして可動接触子40を接圧ばね34´で付勢して可動接点41を固定接点51に接触させる際に、支点位置が変わらないので、図8(b)のように、可動接点41のばね荷重が直線的に緩やかに上がるだけであったために、ばね荷重が低くなり(約600g)、チャタリング時間が増えて、主接点(可動接点41と固定接点51)の寿命が短くなるという欠点があった。
これに対して、第1実施形態のような略台形状の支点突起36Aであれば、図6(a)(b)のように、支点突起36Aを支点にして可動接触子40を接圧ばね34で付勢して(矢印d参照)可動接点41を固定接点51に接触させる際に、図6(c)のように、支点b付近では従来と同様であるが、支点a付近からは、可動接点41のばね荷重が急激に上がって、ばね荷重が高くなる(約1000g)。
このように、支点突起36Aに可動接触子40の支点位置を変化させる複数の支点a,bを設定することにより、可動接点41のばね荷重を急激に上げることができるため、チャタリング時間が減って、主接点(可動接点41と固定接点51)の寿命が長くなる。また、連動レバー31の支点突起36Aに複数の支点a,bを設定するだけであるので、構造が簡単である。
可動接点41のばね荷重が急激に上がる要因として、支点突起36Aは、プランジャ27の中心軸線Cから下方(可動接点41側)に距離L1(従来の支点突起36Cの約3〜4倍に相当する距離)で延在させたことで、各支点a,bと可動接点41との間の間隔を狭めたこともある。
また、第2実施形態のような略L字形状の支点突起36Bであれば、図7(a)(b)のように、支点突起36Bを支点にして可動接触子40を接圧ばね34で付勢して(矢印d参照)可動接点41を固定接点51に接触させる際に、図7(c)のように、支点c付近では従来と同様であるが、支点a付近からは、可動接点41のばね荷重が急激に上がって、ばね荷重が高くなる(約1000g)。
このように、支点突起36Bに可動接触子40の支点位置を変化させる複数の支点a,cを設定することにより、可動接点41のばね荷重を急激に上げることができるため、チャタリング時間が減って、主接点(可動接点41と固定接点51)の寿命が長くなる。また、連動レバー31の支点突起36Aに複数の支点a,cを設定するだけであるので、構造が簡単である。
可動接点41のばね荷重が急激に上がる要因として、支点突起36Bは、プランジャ27の中心軸線Cから下方(可動接点41側)に距離L2(従来の支点突起36Cの約4〜5倍に相当する距離)で延在させたことで、各支点a,cと可動接点41との間の間隔を狭めたこともある。
特に第2実施形態の支点突起36Bであれば、支点突起36Bの複数の支点a,cが曲線状であるから、可動接点40のばね荷重が急激であるが、プランジャ27の吸引力に近似した曲線的に上がるために、可動接点40の接触動作がスムーズになる。
さらに、接圧ばね34を円錐コイルばねとしたから、通常のコイルばね34´(図5参照)と比べて、円錐コイルばねは、連動レバー31の揺動に伴って伸張するほどばね力が強くなるため、可動接点40のばね荷重がより上がるようになる。なお、図5の従来技術の構造においても、通常のコイルばねである接圧ばね34´を、円錐コイルばねである接圧ばね34に代えると、可動接点40のばね荷重を上げることができる。
そして、コイル25への通電への通電方向を反転させると、プランジャ27が引退して連動レバー31が軸ピン33の回りで図2の左回りに回転するから、可動接点41が固定接点51から離れて主接点が開極することになる。
リレーの分解斜視図である。 リレーのカバーを外した状態の一部破断した側面図である。 第1実施形態の支点突起を有する連動レバーであり、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は斜視図である。 第2実施形態の支点突起を有する連動レバーであり、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は斜視図である。 従来技術のリレーのカバーを外した状態の一部破断した側面図である。 第1実施形態の支点突起であり、(a)(b)は作動説明図、(c)は可動接点のばね荷重のグラフである。 第2実施形態の支点突起であり、(a)(b)は作動説明図、(c)は可動接点のばね荷重のグラフである。 従来技術の支点突起であり、(a)は作動説明図、(b)は可動接点のばね荷重のグラフである。 回路図である。
10 ケース
20 有極電磁石
25 コイル
27 プランジャ
31 連動レバー
33 軸ピン
34 接圧ばね
36A,36B 支点突起
40 可動接触子
41 可動接点
51 固定接点
62a,62b 固定接点板
63a,63b 可動接点板
a,b,c 支点

Claims (1)

  1. 1巻線型のコイル(25)を備えコイル(25)への通電方向に応じてプランジャ(27)が進退する有極電磁石(20)と、定位置に設けた軸ピン(33)を中心として回転自在に軸支され軸ピン(33)とは異なる位置でプランジャ(27)に結合されていてプランジャ(27)の進退に応じて軸ピン(33)の回りに回転する連動レバー(31)と、連動レバー(31)の突起(35)位置決め孔(46)が挿通されて進退可能に保持され、プランジャ(27)の結合位置よりも軸ピン(33)側と反対側に離れた一端部に可動接点(41)を備える可動接触子(40)と、可動接点(41)に離接する固定接点(51)と、コイル(25)への給電路に挿入されプランジャ(27)の進退に連動してコイル(25)への給電路を2つの給電路から選択する切換接点(62a,62b,63a,63b)と、切換接点(62a,62b,63a,63b)により選択される各給電路を通過する電流の向きを互いに逆向きに規制する逆流阻止要素とをケース(10)内に備えたリレーであって、
    上記連動レバー(31)には、上記プランジャ(27)の結合位置付近に、可動接触子(40)に当接する支点突起(36Aまたは36B)が突設され、
    上記プランジャ(27)の結合位置よりも軸ピン(33)側に離れた位置で、上記支点突起(36Aまたは36B)を支点にして可動接触子(40)を付勢して固定接点(51)に対する可動接点(41)のばね荷重を得るための接圧ばね(34)が設けられ、
    上記支点突起(36Aまたは36B)には、固定接点(51)に接触した可動接点(41)のばね荷重が上がる方向に可動接触子(40)の支点位置を変化させるために、プランジャ(27)の中心軸線(C)から可動接点(41)側に延在され、下端付近にアール縁状の第1支点(a)が設定されるとともに、上端との間の中間部分にフラット面状または円弧面状の第2支点(bまたはc)が設定されているとともに、上記接圧ばね(34)は、円錐コイルばねであることを特徴とするリレー。
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