JPWO2014157301A1 - 電磁クラッチ - Google Patents

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Abstract

【課題】磁気特性を損なわず電磁コイルと電源との接続作業が容易な電磁クラッチを提供する。【解決手段】ロータとアーマチュアを磁気吸着させて駆動源から圧縮機への動力の伝達を可能にする電磁コイルユニット4は、電磁コイル41が巻回されたボビン42と、ボビン42に形成されたコネクタ取付部424に装着されて外部電源を電磁コイル41に接続する電源供給用コネクタ43と、電源側コネクタが嵌め込まれる嵌合部43aを有する電源供給用コネクタ43を貫通孔443aを介して外部に露出させた状態で電源供給用コネクタ43及びボビン42を収容部内に収容するフィールドコア44と、を備え、電源供給用コネクタ43の嵌込部43aを、フィールドコア44の径方向外側に向けて取付けた。【選択図】図3

Description

本発明は、電磁クラッチに関し、特に、車両のエンジンやモータの動力を車両搭載機器(車両用空調装置の圧縮機等)に断続的に伝達するのに好適な電磁クラッチに関する。
この種の電磁クラッチとして、例えば特許文献1に開示された電磁クラッチが知られている。この特許文献1に開示された電磁クラッチは、ボビンと、このボビンに巻回した電磁コイルと、この電磁コイルの端部と電源側リード線とを接続する接続端子部と、を備えた電磁コイル部を有し、この電磁コイル部を、ヨークを兼ねる外装に収納固定している。そして、電磁コイル部の接続端子部と外部の電源側リード線とを接続するために、外装に端子導出孔となる切欠部を形成し、電磁コイル部の接続端子部をボビンの一方の鍔部からボビン径方向外側に向けて前記切欠部を介して外装の外側に突設している。
特開2006−349119号公報
しかしながら、特許文献1に開示された電磁クラッチでは、ヨークを兼ねる外装に切欠部が存在するために、電磁クラッチの磁気特性が低下するという問題がある。また、接続端子部に電磁コイルを接続するには電磁コイルの端部を巻き付ける作業が必要であり、その後、端子間の短絡やリード線の抜けを防止するために接続端子部に絶縁材料のキャップ部材を装着する作業が必要であり、電磁コイルと電源側リード線の接続作業性が悪いという問題がある。
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、磁気特性を損なわず電磁コイルと電源との接続作業が容易な電磁クラッチを提供することを目的とする。
このため、本発明は、駆動源の動力を従動機器に断続的に伝達する電磁クラッチであって、前記駆動源の動力によって回転駆動されるロータと、前記ロータに対向配置され、前記従動機器の回転軸に連結されたアーマチュアと、電磁コイルを有し、この電磁コイルに電源が供給されることによって前記ロータと前記アーマチュアを磁気吸着させて前記駆動源から前記従動機器への動力の伝達を可能とする電磁コイルユニットと、を含み、前記電磁コイルユニットは、コネクタ取付部を有すると共に前記電磁コイルが巻回されたボビンと、前記コネクタ取付部に装着され、外部の電源に接続された電源側コネクタの嵌込部を有し、前記電源側コネクタが前記嵌込部に嵌め込まれることにより前記電源を前記電磁コイルに供給する電源供給用コネクタと、貫通孔が形成された収容部を有し、前記電源供給用コネクタの先端側に形成された前記嵌込部を前記貫通孔を介して外部に露出させた状態で前記電源供給用コネクタの基端側及び前記ボビンを前記収容部内に収容するフィールドコアと、を備え、前記電源供給用コネクタの前記嵌込部を、前記フィールドコアの径方向外側に向けて取付けたことを特徴とする。
本発明の電磁クラッチによれば、電磁コイルを巻回したボビンに電源供給用コネクタを装着し、貫通孔を介して電源供給用コネクタ先端側の電源側コネクタ嵌込部を外部に露出させるようにボビンをフィールドコアの収容部内に収容するので、フィールドコアに切欠部を設ける必要がなく、電磁クラッチの磁気特性の低下を防止できる。また、電源供給用コネクタ先端側に形成した電源側コネクタの嵌込部を、フィールドコアの径方向外側に向けて形成したので、従動機器に電磁クラッチを装着した際に、電源供給用コネクタに対する電源側コネクタの嵌め込み作業が行い易く、電磁コイルと電源との接続作業が容易である。更に、フィールドコアの軸方向における電源供給用コネクタの寸法が縮小できるので、電磁クラッチを従動機器に装着する際の電源供給用コネクタと従動機器側との干渉を防止できる。従って、装着可能な従動機器が増大し、部品共通化による電磁クラッチ装着製品のコスト低減を図ることができる。
本発明の一実施形態による電磁クラッチの分解斜視図である。 上記電磁クラッチの断面図である。 電磁コイルユニットの分解斜視図である。 コネクタ取付部の拡大図である。 電源供給用コネクタの拡大断面図である。 電源供給用コネクタの接続端子の拡大斜視図である。 電磁コイルユニットの組立図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1、図2は、本発明の一実施形態による電磁クラッチ1の構成を示している。図1は電磁クラッチ1の分解斜視図であり、図2は電磁クラッチ1の断面図である。
本実施形態による電磁クラッチ1は、例えば車両用空調装置を構成する圧縮機に組み込まれ、駆動源としての車両用のエンジンやモータの動力を従動機器としての前記圧縮機に断続的に伝達する。即ち、電磁クラッチ1は、前記エンジンや前記モータから前記圧縮機への動力の伝達とその遮断とを切り換える。前記圧縮機は、前記エンジンや前記モータからの動力が伝達されることによって作動し、前記エンジンや前記モータからの動力の伝達が遮断されるとその作動を停止する。
図1、図2に示すように、電磁クラッチ1は、前記エンジンや前記モータの動力によって回転駆動されるロータ2と、ロータ2に対向配置されたアーマチュア3と、ロータ2とアーマチュア3を磁気吸着させる電磁コイルユニット4と、を含む。
ロータ2は、環状に形成されており、その内周面が軸受5を介して圧縮機のハウジング6(図2において破線で示す)の外周面に回転可能に支持されている。ロータ2の外周面にはベルト溝2aが形成されており、ロータ2の外周面はプーリとして機能する。より具体的に、ロータ2は、前記外周面を有する外側筒状部21と、前記内周面を有し外側筒状部21と同心配置された内側筒状部22と、外側筒状部21と内側筒状部22とを一端側で連結する円環板状の連結部23とを有し、これらが一体化されて構成されている(図2参照)。ロータ2の端面を形成する連結部23には、周方向に断続的に延びるスリット23aが磁束遮断部として形成されている。
ベルト溝2aが形成されたロータ2の外周面には、図示省略した駆動ベルトが取り付けられ、この駆動ベルトを介して伝達される前記エンジンや前記モータの動力によってロータ2が回転する。また、外側筒状部21、内側筒状部22及び連結部23で形成される空間には、後述する電磁コイルユニット4が配置される。
アーマチュア3は、フランジ部を有する筒状のハブ31と、磁性体によって形成された円板状のアーマチュア板32と、複数(ここでは三つ)のリーフスプリング33と、三角板状の制振板34と、を含む。
ハブ31は、ハウジング6外に突出する圧縮機の回転軸(駆動軸)7(図2において破線で示す)の端部に、例えばスプライン嵌合された状態で図示省略したナットによって前記回転軸7に固定(連結)されている。
アーマチュア板32は、ロータ2の端面(連結部23)に対向配置されている。
各リーフスプリング33は、一方の端部が制振板34と共にリベット35によってハブ31のフランジ部に固定され、他方の端部がリベット36によってアーマチュア板32に固定されている。各リーフスプリング33は、アーマチュア板32をロータ2の端面(連結部23)から離す方向に付勢しており、これにより、ロータ2の端面(連結部23)とアーマチュア板32との間には所定の隙間gが形成される。
制振板34の各頂点付近には防振ゴム37が装着されている。制振板34及び防振ゴム37は、リベット38によってアーマチュア板32に固定され、アーマチュア板32に生じた振動を減衰させる。
電磁コイルユニット4は、電磁コイル41と、電磁コイル41が巻回されたボビン42と、ボビン42に取り付けられた電源供給用コネクタ43と、フィールドコア44と、を含む。
フィールドコア44の端面には取付板45が取り付けられており、電磁コイルユニット4は、この取付板45を介して圧縮機のハウジング6に設置(固定)された状態で、ロータ2の前記空間(即ち、外側筒状部21、内側筒状部22及び連結部23で形成される空間)内に収容される(図2参照)。
電磁コイルユニット4は、外部の電源に接続する図示しない電源側コネクタを電源供給用コネクタ43に嵌合して電源が供給されると電磁コイル41が通電して電磁力を発生し、リーフスプリング33の付勢力に抗してアーマチュア板32をロータ2の端面(連結部23)に磁気吸着させる。これにより、ロータ2とアーマチュア3とが結合され、ロータ2の回転力(即ち、前記エンジンや前記モータの動力)がアーマチュア3へと伝達され、更には前記圧縮機の回転軸7へと伝達されて前記圧縮機が作動する。
一方、電磁コイルユニット4への電源の供給が停止されると、リーフスプリング33の付勢力によってアーマチュア板32はロータ2の端面(連結部23)から離脱する。これにより、ロータ2の回転力の伝達が遮断されて前記圧縮機は停止する。
図3は、図1の反対側から見た電磁コイルユニット4の分解斜視図である。
図3に示すように、ボビン42は、外周面に電磁コイル41が巻回される円筒部421と、円筒部421の両端部に設けられたフランジ部422と、を有する。一方のフランジ部422の外側面には、電源供給用コネクタ43が装着されるコネクタ取付部424が設けられている。コネクタ取付部424は、ボビン42(フランジ部422)と一体に形成されていてもよいし、別体で形成してボビン42(フランジ部422)に固定されていてもよい。
コネクタ取付部424は、フランジ部422の外側面に切欠部423を挟んで設けられている。即ち、コネクタ取付部424は、フランジ部422の外側から見て、切欠部423の右側に位置する右側部分と、切欠部423の左側に位置する左側部分とに分割されている。但し、これに限るものではなく、コネクタ取付部424は、切欠部423の近傍に設けられていればよい。
図4は、コネクタ取付部424の拡大図である。
図4に示すように、コネクタ取付部424の右側部分には、フランジ部422の外側面に沿って切欠部423から離れる方向に延びる第1溝部424aと、この第1溝部424aに平行に延びる第2溝部424bとが形成されている。同様に、コネクタ取付部424の左側部分には、フランジ部422の外側面に沿って切欠部423から離れる方向に延びる第3溝部424cと、この第3溝部424cに平行に延びる第4溝部424dとが形成されている。
第1溝部424a、第3溝部424cには、円筒部421の外周面に巻回された電磁コイル41の両端部がそれぞれ嵌合される。即ち、円筒部421の外周面に巻回された電磁コイル41の両端部は、切欠部423を介してフランジ部422の外側へと引き出され、その後互いに逆向きに曲げられて第1溝部424a又は第3溝部424cに嵌め込まれる。また、第2溝部424b、第4溝部424dには、図示省略したダイオード(バックサージ吸収素子)のリード線がそれぞれ嵌合される。尚、ここでは、コネクタ取付部424が、ダイオードのリード線が嵌合する第2溝部424b及び第4溝部424dを有しているが、電磁コイル41の端部が嵌合する第1溝部424a及び第3溝部424cのみを有するように形成されてもよい。
電源供給用コネクタ43は、ボビン42のコネクタ取付部424に装着(圧接)されており、外部の電源に接続された図示省略した電源側コネクタが嵌め込まれる後述する嵌込部43aを有し、この嵌込部43aに電源側コネクタが嵌め込まれることによって電磁コイル41に電源を供給する。また、電源供給用コネクタ43の前記嵌込部43aの長手方向の両外周面には、電源側コネクタを係止する係止部43bが形成されている。
電源供給用コネクタ43は、具体的には図5に示すように、絶縁材料で形成されたコネクタ壁43Aに導電材料で形成された2つの接続端子43B1,43B2をインサート成型によって組み込んで形成されている。それぞれの接続端子43B1,43B2は、図6に示す形状である。接続端子43B1,43B2は同一形状であり、図示省略の電源側コネクタが嵌め込まれたときに電源と接続する電源接続端子部431と、コネクタ取付部424に装着されたときに電磁コイル41と接続する電磁コイル接続端子部432とを有する。電源接続端子部431は、コネクタ取付部424に装着した状態でフィールドコア44の軸方向と略平行に伸びる基端部431aと、この基端部431aの一端側からフィールドコア44の径方向外側に向けて略L字状に折曲されてコネクタ壁43Aで囲まれた前述した嵌込部43a内に突設された先端部431bとを有する。また、電磁コイル接続端子部432は、電源接続端子部431の基端部431aの他端側からフィールドコア44の径方向外側に伸びるよう形成された基端部432aと、フィールドコア44の軸方向に沿って前記基端部432a側に向けてスリット状に形成された電磁コイル挟持部433とダイオード挟持部434を設けた先端部432bとを有する。
また、電磁コイル接続端子部432は、その基端部432aを挟んで先端部432bが互いに対面するよう略コ字状に形成してある。尚、本実施形態では、接続端子43Bの電磁コイル接続端子部432を略コ字状に形成して互いに対面する先端部432bを有する形状としたが、先端部432bはコ字状ではなく平板状に形成してもよい。
また、本実施形態の電源供給用コネクタ43は、図5に示すように、電源接続端子部431の基端部431aと電磁コイル接続端子部432の基端部432aを、コネクタ壁43A内に配置してある。更に、電磁コイル接続端子部432の先端部432bの両側縁部を、コネクタ壁43A内に埋め込んで配置してある。これにより、電源供給用コネクタ43におけるフィールドコア44の軸方向寸法及び径方向寸法を短くすることができる。尚、本実施形態の電源供給用コネクタ43は、電源接続端子部431の基端部431a、電磁コイル接続端子部432の基端部432a及び電磁コイル接続端子部432の先端部432bの両側縁部を、それぞれコネクタ壁43A内に配置する構成としたが、電源接続端子部431の基端部431a、電磁コイル接続端子部432の基端部432a及び電磁コイル接続端子部432の先端部432bの両側縁部の少なくとも1か所でも、コネクタ壁43A内に配置すれば、電源供給コネクタ43の小型化を図れる。
フィールドコア44は、図1〜図3に示すように、ロータ2と同様に環状に形成されている。即ち、フィールドコア44は、外側筒状部441と、外側筒状部441と同心配置された内側筒状部442と、外側筒状部441と内側筒状部442とを一端側で連結する円環板状の連結部443と、を有する。連結部443には、貫通孔443aが形成されている。この貫通孔443aは、電源供給用コネクタに対応する大きさを有している。尚、取付板45は、連結部443の外側面に取り付けられている。
フィールドコア44は、外側筒状部441、内側筒状部442及び連結部443で形成される空間内に、電源供給用コネクタ43が取り付けられたボビン42を収容する。より具体的には、図7(a)〜(d)に示すように、フィールドコア44は、電源供給用コネクタ43の先端側が貫通孔443aを介して外部に露出した状態で、電源供給用コネクタ43の基端側及びボビン42を前記空間内に収容する。その後、前記空間内に樹脂を充填して電磁コイル41を封止すると共に、電磁コイル41、ボビン42、電源供給用コネクタ43、及びフィールドコア44を一体化して電磁コイルユニット4が完成する。
従って、外側筒状部441、内側筒状部442及び連結部443で形成される前記空間が本発明の「貫通孔が形成された収容部」に相当する。
ここで、電磁コイルユニット4の組立手順の一例を簡単に説明する。
まず、電磁コイル41の一端側をボビン42のフランジ部422に形成された切欠部423からフランジ部422の外側に引き出した状態で、電磁コイル41をボビン42の円筒部421の外周面に巻き付け、巻き終わった電磁コイル41の他端側をボビン42のフランジ部422に形成された切欠部423からフランジ部422の外側に引き出す。
次に、電磁コイル41の一方の端部を、コネクタ取付部424の前記右側部分に形成された第1溝部424aに嵌め込み、電磁コイル41の他方の端部を、コネクタ取付部424の前記左側部分に形成された第3溝部424cに嵌め込む。このとき、電磁コイル41の両端部は、互いに逆向きに曲げられることになる。
次に、前記ダイオードの一方のリード線をコネクタ取付部424の右側部分に形成された第2溝部424bに嵌め込み、前記ダイオードの他方のリード線をコネクタ取付部424の前記左側部分に形成された第4溝部424dに嵌め込む。
次に、電源供給用コネクタ43の電磁コイル接続端子部432側の先端部43bにスリット状に形成された電磁コイル挟持部433及びダイオード挟持部434を、コネクタ取付部424の各溝部424a〜424dに嵌め込んだ電磁コイル41の両端部及びダイオードの両リード線に圧接させるように、電源供給用コネクタ43をコネクタ取付部424に装着してボビン42と電源供給用コネクタ43を一体化する。これにより、電源供給用コネクタ43の一方の接続端子43B1が電磁コイル41の一方の端部及びダイオードの一方のリード線と電気的に接続され、電源供給用コネクタ43の他方の接続端子43B2が電磁コイル41の他方の端部及びダイオードの他方のリード線と電気的に接続される。また、コネクタ取付部424に装着する電源供給用コネクタ43の向きを、電源供給用コネクタ43の嵌合部43aがボビン42の径方向外側に向くように、電源供給用コネクタ43をコネクタ取付部424に装着する。
次に、電源供給コネクタ43が取り付けられたボビン42を、フィールドコア44の外側筒状部441、内側筒状部442及び連結部443によって形成される空間(収容部)内に収容する。このとき、電源供給用コネクタ43の先端側の嵌合部43aは、フィールドコア44の連結部443に形成された貫通孔443aからフィールドコア44外に露出する。即ち、電源供給用コネクタ43は、フィールドコア44の軸線方向と略平行に貫通孔443aから突出し、電源供給用コネクタ43の嵌合部43aがフィールドコア44の径方向外側に向いた状態でフィールドコア44外に露出する。このため、フィールドコア44の外周囲に切欠部が存在しないので、電磁クラッチ1の磁気特性が損なわれることがない。また、電源供給用コネクタ43がフィールドコア44の径方向外方に突出することがなく、フィールドコア44の径方向外方のスペースを有効に利用できると共に電磁クラッチ1の設置スペースを抑制できる。
次に、フィールドコア44の外側筒状部441、内側筒状部442及び連結部443によって形成される空間(収容部)内に樹脂を充填し、電磁コイル41を樹脂封止すると共に、電源供給用コネクタ43の基端側及びボビン42をフィールドコア44に固定する。これにより、絶縁性が確保され、また、ボビン42のコネクタ取付部424と電源供給用コネクタ43との間も樹脂によって封止されるので、電気的な接続部分の防水性も確保される。
そして、フィールドコア44の連結部443の外側面に取付板45を取り付けて電磁コイルユニット4の組立を終了する。尚、上述したように、電磁コイルユニット4は、取付板45を介して圧縮機のハウジング6に固定された状態でロータ2内に収容される。
以上説明した電磁クラッチ1では、電源供給用コネクタ43は、フィールドコア44の連結部443に形成された貫通孔443aからフィールドコア44の外側に突出させているので、フィールドコア44に切欠部を設ける必要がなく、電磁クラッチ1の磁気特性が損なわれることがない。また、電源供給用コネクタ43は、電源側コネクタを嵌め込む嵌合部43aを、フィールドコア44の径方向外側に向けて取り付けてあるので、フィールドコア44の径方向外側方向から電源側コネクタを電源供給用コネクタ43に対して容易に嵌め込むことができ、電磁コイル41と外部電源との接続作業が容易である。更に、電源供給用コネクタ43をコネクタ取付部424に嵌め込むだけで、接続端子43B1,43B2に電磁コイル41を電気的に接続できるので、従来のような接続端子部への電磁コイルの巻き付け作業や接続端子部へのキャップ部材の装着作業が不要となる。
また、電源供給用コネクタ43の接続端子43B1,43B2形状を略コ字状に形成すると共に、電源接続端子部431の基端部431a及び電磁コイル接続端子部432の基端部432aをコネクタ壁43A内に埋め込んで配置したことで、電源供給用コネクタ43におけるフィールドコア44の軸方向寸法及び径方向寸法を縮小できる。これにより、電源供給用コネクタ43のフィールドコア44からの露出寸法を短くでき、電源供給用コネクタ43が圧縮機と干渉して電磁クラッチ1の装着ができないという事態を防止できる。このため、装着可能な圧縮機が増大し、部品共通化による電磁クラッチ装着製品のコスト低減を図ることができる。
また、電磁コイル41と外部電源との接続が容易であり、収容部内への樹脂の充填によって絶縁性能や防水性能等を確保することができるので、従来に比べて、電磁クラッチ1の製造が容易であり、製造工程数及び製造コストを大幅に低減することができる。更に、フィールドコア44の貫通孔443aから外部に突出する電源供給用コネクタ43の寸法が短いので、フィールドコア44の軸方向外方のスペースを有効に利用できると共に電磁クラッチ1の設置スペースを抑制できる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。
1…電磁クラッチ、2…プーリ、3…アーマチュア、4…電磁コイルユニット、5…軸受、6…圧縮機のハウジング、7…圧縮機の回転軸、41…電磁コイル、42…ボビン、43…電源供給用コネクタ、43A…コネクタ壁、43B1,43B2…接続端子、43a…嵌込部、44…フィールドコア、45…取付板、424…コネクタ取付部、431…電源接続端子部、431a…電源接続端子部の基端部、431b…電源接続端子部の先端部、432…電磁コイル接続端子部、432a…電磁コイル接続端子部の基端部、432b…電磁コイル接続端子部の先端部、443a…貫通孔

Claims (6)

  1. 駆動源の動力を従動機器に断続的に伝達する電磁クラッチであって、
    前記駆動源の動力によって回転駆動されるロータと、
    前記ロータに対向配置され、前記従動機器の回転軸に連結されたアーマチュアと、
    電磁コイルを有し、この電磁コイルに電源が供給されることによって前記ロータと前記アーマチュアを磁気吸着させて前記駆動源から前記従動機器への動力の伝達を可能とする電磁コイルユニットと、
    を含み、
    前記電磁コイルユニットは、
    コネクタ取付部を有すると共に前記電磁コイルが巻回されたボビンと、
    前記コネクタ取付部に装着され、外部の電源に接続された電源側コネクタの嵌込部を有し、前記電源側コネクタが前記嵌込部に嵌め込まれることにより前記電源を前記電磁コイルに供給する電源供給用コネクタと、
    貫通孔が形成された収容部を有し、前記電源供給用コネクタの先端側に形成された前記嵌込部を前記貫通孔を介して外部に露出させた状態で前記電源供給用コネクタの基端側及び前記ボビンを前記収容部内に収容するフィールドコアと、
    を備え、
    前記電源供給用コネクタの前記嵌込部を、前記フィールドコアの径方向外側に向けて取付けたことを特徴とする電磁クラッチ。
  2. 前記電源供給用コネクタは、前記電源側コネクタが前記嵌込部に嵌め込まれたときに前記電源と接続する一対の電源接続端子部と、前記コネクタ取付部に装着されたときに前記電磁コイルと接続する一対の電磁コイル接続端子部とを備え、
    各電源接続端子部は、前記フィールドコアの軸方向と略平行な基端部と、この基端部の一端側から前記フィールドコアの径方向外側に向けて略L字状に折曲されて絶縁材料のコネクタ壁で囲まれた前記嵌込部の空間内に突設された先端部とを有し、
    各電磁コイル接続端子部は、前記電源接続端子部の基端部の他端側から前記フィールドコアの径方向外側に伸びるよう形成された基端部と、前記フィールドコアの軸方向に沿って当該電磁コイル接続端子部の前記基端部側に向けてスリット状の電磁コイル挟持部が形成された先端部とを有する請求項1に記載の電磁クラッチ。
  3. 前記各電磁コイル接続端子部を、その基端部を挟んで先端部が互いに対面するよう略コ字状に形成した請求項2に記載の電磁クラッチ。
  4. 前記電源供給用コネクタは、前記電源接続端子部の基端部を前記コネクタ壁内に配置した請求項2又は3に記載の電磁クラッチ。
  5. 前記電源供給用コネクタは、前記電磁コイル接続端子部の基端部を前記コネクタ壁内に配置した請求項2〜4のいずれか1つに記載の電磁クラッチ。
  6. 前記電源供給用コネクタは、前記電磁コイル接続端子部の先端部両側縁部を前記コネクタ壁内に配置した請求項2〜5のいずれか1つに記載の電磁クラッチ。
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