CN110998124A - 转矩产生装置 - Google Patents

Abstract

提供一种使用了磁粘滞性流体的转矩产生装置，其适于小型化，并且能够获得较大的剪切应力。具备：磁盘，以旋转轴为中心旋转；第一磁轭和第二磁轭，该第一磁轭位于夹着磁盘的一侧，该第二磁轭位于夹着磁盘的另一侧；线圈，配置为在沿旋转轴所延伸的方向观察时与磁盘重叠；第三磁轭，至少与磁盘接近的区域位于磁盘以及线圈的外侧，并与第一磁轭以及第二磁轭一起构成线圈产生的磁场的磁路；以及磁粘滞性流体，填充于磁盘与第一磁轭以及第二磁轭之间，第三磁轭在与第一磁轭之间具有磁间隙，磁间隙在向沿着旋转轴所延伸的方向的方向观察时，形成于比磁盘的外周缘靠外侧的位置、或与磁盘的外周缘重叠的位置。

Description

转矩产生装置

技术领域

本发明涉及能够使用磁粘滞性流体使旋转阻力变化的转矩产生装置。

背景技术

专利文献1所记载的制动器具备壳体、与能够旋转的轴体连接的转子、置于壳体的第一壳体室的磁化场产生单元(磁场产生器)、磁场响应材料(磁粘滞性流体)、以及控制或监视制动器的动作的单元。另外，磁场产生器具备线圈与极片，线圈使与转子对置配置的极片产生磁场。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利4695835号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，专利文献1所记载的制动器仅在转子的外周边部的附近被施加了磁场，因此所产生的制动力不充分。因此，难以在实现进一步小型化的同时得到较大的剪切应力。

因此，本发明的目的在于提供一种使用了磁粘滞性流体的转矩产生装置，其适于小型化，并且能够获得较大的剪切应力。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的转矩产生装置，其特征在于，具备：磁盘，能够以旋转轴为中心进行旋转动作；第一磁轭和第二磁轭，该第一磁轭位于夹着磁盘的一侧，该第二磁轭位于夹着磁盘的另一侧；线圈，配置为在向沿着旋转轴所延伸的方向的方向观察时与磁盘重叠；第三磁轭，至少接近磁盘的区域位于磁盘以及线圈的外侧，并与第一磁轭以及第二磁轭一起构成线圈产生的磁场的磁路；以及磁粘滞性流体，填充于磁盘与第一磁轭以及第二磁轭之间，

第三磁轭在与第一磁轭之间具有磁间隙，磁间隙在向沿着旋转轴所延伸的方向的方向观察时，形成于比磁盘的外周缘靠外侧的位置、或与磁盘的外周缘重叠的位置。

由此，在除了磁盘的外周缘以外的较广的范围内，能够使以横穿第一磁轭与第二磁轭之间的磁场成分为主方向的磁通通过，能够在基于该磁通的方向的方向上产生阻力(转矩)，因此能够在不使装置大型化的情况下获得较大的剪切应力。

在本发明的转矩产生装置中，优选的是，在磁盘仅通过横穿第一磁轭与第二磁轭之间的磁通。另外，优选的是，磁盘在磁通横穿的区域不存在磁间隙。

由此，对磁盘施加相同方向的磁场，因此能够产生较大的阻力。

在本发明的转矩产生装置中，优选的是，在与所述旋转轴正交的面内，所述磁盘的外周缘与所述第三磁轭的外侧面的距离并不恒定。例如，第三磁轭在俯视时大致为四边形。

由此，能够在磁盘的外侧确保磁路，因此能够对磁盘施加相同方向的磁场，由此，能够对磁盘可靠地产生较大的阻力。另外，通过使第三磁轭的平面形状为四边形(矩形)，成为易于组装的形状，因此从小型化的观点出发是优选的。

在本发明的转矩产生装置中，优选的是，在线圈产生的磁场的磁路上设有永久磁铁，该永久磁铁施加与由线圈产生的磁场的方向为相同朝向或相反朝向的初始磁场。

由此，即使在未对线圈施加电流的状态下，也能够产生阻力(转矩)。另外，通过对线圈的电流的控制，能够进行使横穿磁盘的磁通接近零或消除的控制。另外，在未对线圈施加电流的状态下，能够防止磁粘滞性流体中的磁性粒子因重力而沉淀，能够维持所希望的分散状态。

在本发明的转矩产生装置中，优选的是，第一磁轭、第二磁轭以及第三磁轭是互相独立的。由此，能够进行自由度较高的设计。但是，在本发明中，第一磁轭、第二磁轭以及第三磁轭中的任一组合也可以由相互一体的磁轭形成。

在本发明的转矩产生装置中，优选的是，具备磁测定部，该磁测定部测定基于线圈产生的磁场的磁化场的强度。由此，能够准确地测定基于线圈产生的磁场的磁，并且也能够准确地测定停止向线圈施加电流后的残余磁化场。

发明效果

根据本发明，能够提供一种在使用了磁粘滞性流体的转矩产生装置中，适于小型化，并且能够获得较大的剪切应力的转矩产生装置。

附图说明

图1(A)是从上侧观察第一实施方式的转矩产生装置的立体图，(B)是从下侧观察图1(A)的转矩产生装置的立体图。

图2是从上侧观察第一实施方式的转矩产生装置的分解立体图。

图3是从下侧观察第一实施方式的转矩产生装置的分解立体图。

图4(A)、(B)是沿着图1(A)的IV－IV’线的剖面图，(B)是概念地示出励磁线圈所产生的磁场的图。

图5(A)、(B)是沿着图1(A)的V－V’线的剖面图，(B)是概念地示出励磁线圈所产生的磁场的图。

图6是图4(A)的局部放大图。

图7是第一实施方式的转矩产生装置的控制系统的框图。

图8(A)是表示第一实施方式中的磁盘的构成的立体图，(B)是表示比较例中的磁盘的构成的立体图。

图9是表示图8(A)所示的第一实施方式的磁盘与图8(B)所示的比较例的磁盘中的磁通密度的分布的图表。

图10(A)是从上侧观察第二实施方式的转矩产生装置的概略构成的立体图，(B)是从下侧观察图10(A)的转矩产生装置的立体图。

图11是从上侧观察第二实施方式的转矩产生装置的概略构成的分解立体图。

图12是从下侧观察第二实施方式的转矩产生装置的概略构成的分解立体图。

图13是表示第二实施方式的转矩产生装置的概略构成的剖面图、且是沿着图10的X－X’线的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的转矩产生装置进行详细说明。

＜第一实施方式＞

图1(A)是从上侧观察第一实施方式的转矩产生装置10的立体图，(B)是从下侧观察转矩产生装置10的立体图。图2与图3是转矩产生装置10的分解立体图。图2是从上侧观察的分解立体图，图3是从下侧观察的分解立体图。图4(A)、(B)是沿着图1(A)的IV－IV’线的剖面图，(B)是概念地示出励磁线圈50所产生的磁场的说明图。图5(A)、(B)是沿着图1(A)的V－V’线的剖面图，(B)是概念地示出励磁线圈所产生的磁场的图。图6是图4(A)的局部放大图。在图1(A)至图6中，为了方便说明，沿中心轴11规定了上下方向，但并非限制实际使用时的方向。将从中心轴11到与中心轴11正交的方向称为径向。在以下的说明中，有时将沿中心轴11从上侧观察下侧的状态称为俯视。另外，在图2与图3中，省略了一部分的螺钉、磁粘滞性流体的显示。

如图1(A)、图1(B)所示，转矩产生装置10具备保持部20、作为磁测定部的霍尔元件52、以及操作部100。操作部100包括轴体部110与磁盘120，轴体部110与磁盘120成为一体，并被保持部20支承为以中心轴11(旋转轴)为中心向两个方向旋转。操作部100经由支承部件140与径向轴承150以能够旋转的状态支承于保持部20(图2)。而且，如图4～图6所示，在设于转矩产生装置10内的间隙80中充满有磁粘滞性流体160。

保持部20包括第一磁轭30、第二磁轭40、作为磁场产生部的励磁线圈50、环状部件60、以及作为上部外壳的第三磁轭70。如图2所示，以第一磁轭30位于夹着磁盘120的一侧、第二磁轭40位于夹着磁盘120的另一侧的方式组合。第一磁轭30、第二磁轭40、第三磁轭70分别独立地加工形成。但是，也可以将第一磁轭30、第二磁轭40、第三磁轭70中的任一个组合而形成为一体。

如图2所示，第一磁轭30具备圆环部31、以及以从圆环部31的上表面与圆环部31同心状地向上侧延伸的的方式一体地设置的圆筒部32。圆环部31与圆筒部32在俯视时，呈以中心轴11为中心的圆形状，其外径形成为圆筒部32比圆环部31小。由于圆环部31与圆筒部32的外径的不同，在圆筒部32的外周面32a的外侧形成台阶部33。另外，第一磁轭30具有以中心轴11为中心的俯视圆形状的内周面34。内周面34沿中心轴11贯穿圆环部31与圆筒部32，其内径被设定为根据上下方向的位置而变化。

如图4(A)所示，在第一磁轭30的台阶部33配设作为磁场产生部的励磁线圈50。励磁线圈50的内周50a呈沿着圆筒部32的外周面32a那样的圆环状，外周50b在径向上位于比圆环部31的外周面31a靠外侧的位置。励磁线圈50是包括以绕中心轴11环绕的方式卷绕的导线的线圈。在励磁线圈50电连接有连接部件51，通过未图示的路径对从第三磁轭70的上部露出的连接部件51的输入部51a供给电流。当对励磁线圈50供给电流时，产生磁场。

在第一磁轭30的圆环部31，沿其外周面31a固定有环状部件60。该环状部件60呈圆环状，由合成树脂等非磁性材料构成。固定于第一磁轭30的状态的环状部件60在俯视时具有与配设于台阶部33的励磁线圈50大致相同的外径的圆形状。如图6所示，环状部件60的下表面61形成与第一磁轭30的底面35大致相同的面，该面沿与中心轴11正交的方向延伸。环状部件60的径向的厚度成为能够阻碍励磁线圈50所产生的磁场通过环状部件60而在径向上通过的厚度。另外，环状部件60的径向的厚度也可以上下变化。

如图2所示，第二磁轭40呈圆板状，配设于第一磁轭30的下方。第二磁轭40具有与沿着中心轴11的上下方向正交的上表面41。在该上表面41设有包围中心轴11且在上方开口的环状的槽42。在槽42的中央形成有在上下方向上贯通第二磁轭40的孔部43。如图6所示，在孔部43内插入有沿上下方向延伸的支承部件(枢轴支承部件)140，该支承部件140通过固定于第二磁轭40的下表面44的保持具141而固定于第二磁轭40。支承部件140具有作为向上侧开口的凹部的承受部140a，利用该承受部140a将轴体部110的前端部旋转自如地收容。

另外，磁轭30、40的平面形状也可以不必为圆形。另外，磁轭的分割也可以不是第一实施方式那样的第一磁轭30与第二磁轭40那样的组合，也能够根据分割位置形成为矩形状的平面形状。

如图6所示，第一磁轭30的底面35以及环状部件60的下表面61和第二磁轭40的上表面41相互大致平行，在底面35与上表面41之间形成有间隙80。

如图3所示，第三磁轭70具有空间72，该空间72在内部收容：(1)励磁线圈50、第一磁轭30、以及环状部件60；(2)连接部件51以及霍尔元件52；以及(3)径向轴承150、轴体部110、以及磁盘120。该空间72通过内周面71形成为俯视圆形状，通过配置第二磁轭40将下部封闭。空间72被第三磁轭70的上壁部74与侧壁部75包围。如图1(A)、(B)所示，第三磁轭70为俯视大致四边形，另一方面，空间72如上述那样为俯视圆形状。因此，侧壁部75的俯视形状为第三磁轭70的角部厚且边部薄。

第二磁轭40通过在径向上贯通第三磁轭70的侧壁部75的螺钉(未图示)而固定于第三磁轭70。由此，第二磁轭40的外周面45在与第三磁轭70的侧壁部75接触的状态下被固定，第二磁轭40与第三磁轭70相互磁连接。

通过使用第一磁轭30、第二磁轭40、第三磁轭70，能够形成使励磁线圈50产生的磁场为闭环的磁路(磁回路)。

如图4(A)、(B)所示，第三磁轭70与第一磁轭30通过上下贯通第三磁轭70的上壁部74的多个螺钉90而相互固定。由此，第一磁轭30的上部与第三磁轭70的上壁部74在接触的状态下被固定，在该区域中，第一磁轭30与第三磁轭70磁连接。

另一方面，在第一磁轭30的圆环部31的外周面31a固定有由非磁性材料构成的环状部件60，该环状部件60的外周面与第三磁轭70的内周面71相接。第三磁轭70的侧壁部75在接近磁盘120的区域位于磁盘120以及励磁线圈50的外侧。因而，第一磁轭30的圆环部31与第三磁轭70的侧壁部75在与中心轴11正交的方向上被环状部件60分离而形成磁间隙G。该磁间隙G在沿着中心轴11的方向上，从励磁线圈50的底面延伸至第二磁轭40的上表面41。另外，在径向上，与配置于第一磁轭30与第二磁轭40的间隙80内的磁盘120的外周面126与第三磁轭70的内周面71的间隙对应。通过设置磁间隙G，能够限制励磁线圈50所产生的磁场的磁通从第一磁轭30的圆环部31向第三磁轭70的侧壁部75、并且从磁盘120向第三磁轭70的侧壁部75沿与中心轴11正交的方向通过。

在以上的构成中，当对励磁线圈50施加电流时，形成具有由图4(B)的箭头概略地表示的方向的流动的磁场。另外，当对励磁线圈50向相反朝向施加电流时，形成与图4(B)为相反朝向的流动的磁场。在图4(B)所示的例子中，磁通沿着中心轴11的方向从第一磁轭30向第二磁轭40侧横穿磁盘120，该磁通在第二磁轭40中向远离中心轴11的方向前进，在第三磁轭70的侧壁部75中沿着中心轴11的方向从下向上前进。进而，在第三磁轭70的上壁部74中向靠近中心轴11的方向前进，在与励磁线圈50的内侧对应的区域中从上向下、即向第一磁轭30的圆筒部32侧前进，在励磁线圈50的内侧向下行进，再次横穿磁盘120而到达至第二磁轭40。在这样的磁路的磁场中，由于形成了磁间隙G，因此限制磁通从圆环部31以及磁盘120在第三磁轭70的侧壁部75通过。另外，由于第二磁轭40与第三磁轭70的侧壁部75磁连接，因此可确保从第二磁轭40通过侧壁部75的磁路。而且，如上述那样，由于侧壁部75的俯视形状为第三磁轭70的角部厚且边部薄，因此特别是在与角部对应的侧壁部75中能够确保较宽的磁路，可沿着该磁路可靠地生成磁场(参照图5(B))。

第三磁轭70在包含中心轴11的区域具有大致圆柱形的贯通孔73。贯通孔73在上下方向上贯通第三磁轭70。该贯通孔73内的空间与被第一磁轭30的内周面34包围的空间在上下方向上连通。

接下来，对操作部100的构造进行说明。

如图2和图3所示，作为操作轴的轴体部110为沿中心轴11上下延伸的棒状材，具有上侧的轴部111、以及与轴部111相比设于靠下侧的位置的槽部112。槽部112在外周面设有以中心轴11为中心的螺旋状的槽。设于槽部112的下表面中央的前端部113具有越向下越细的形状。

如图3所示，磁盘120是由磁性材料构成、并具有以与上下方向正交的方式配置的圆形平面的圆板状的部件。在磁盘120的圆形平面的中心设有沿上下方向贯通的中央孔部121，在包围该中央孔部121的位置设有上下贯通磁盘120的多个贯通孔部122。磁盘120通过将从下方插通于贯通孔部122内的螺钉91的轴部嵌入轴体部110的槽部112内而相对于轴体部110固定。

如图4所示，轴体部110的轴部111被径向轴承150支承为旋转自如，槽部112的下端的前端部113通过磁盘120的中央孔部121而被支承部件(枢轴支承部件)140枢轴支承。径向轴承150被第三磁轭70以及第一磁轭30支承在上下方向的规定位置。在槽部112的槽中安装有O型环116。由此，轴体部110在维持与第一磁轭30的紧贴性的同时，被支承为能够相对于第一磁轭30、第二磁轭40、以及第三磁轭70以中心轴11为中心旋转。轴部111的上部在第三磁轭70的上方露出，在轴部111的露出部分设有用于将输入操作所需的部件与轴体部110结合的结合孔部114、115。

如图4～图6所示，磁盘120在第一磁轭30与第二磁轭40之间的间隙80中，以沿与中心轴11正交的方向延伸的方式配设。由此，磁盘120在沿着中心轴11的方向上，位于与励磁线圈50相互重叠的位置。在该情况下，只要磁盘120与励磁线圈50在沿着中心轴11的方向上位于至少一部分重叠的位置即可。如图6所示，在磁盘120的上表面124与第一磁轭30的底面35之间存在间隙81，并且在磁盘120的下表面125与第二磁轭40的上表面41之间存在间隙82。而且，磁盘120的外周面126与第三磁轭70的侧壁部75通过磁间隙G而分离。

在通过旋转操作轴体部110而使磁盘120相对于第一磁轭30以及第二磁轭40相对地旋转时，磁盘120的上表面124与第一磁轭30的底面35之间的上下方向的距离被保持为大致恒定，磁盘120的下表面125与第二磁轭40的上表面41之间的上下方向的距离被保持为大致恒定，进而，磁盘120的外周面126与侧壁部75的内周面71的径向的距离也被维持为大致恒定。

如图4～图6所示，在磁盘120的周围的间隙80充满有磁粘滞性流体160。因而，在被磁盘120的上表面124与第一磁轭30的底面35沿上下方向夹着的间隙81中存在磁粘滞性流体160，并且在被磁盘120的下表面125与第二磁轭40的上表面41沿上下方向夹着的间隙82中也存在磁粘滞性流体160。而且，在被磁盘120的外周面126与第三磁轭70的侧壁部75沿径向夹着的空间(磁间隙G)中也存在磁粘滞性流体160。磁盘120的周围的间隙80被轴体部110、O型环116、支承部件140、第一磁轭30、第二磁轭40、第三磁轭70、以及环状部件60等密封。因此，磁粘滞性流体160被可靠地保持在间隙80内。

在此，也可以不是间隙80的全部被磁粘滞性流体160填埋。例如，磁粘滞性流体160也可以仅存在于上表面124侧与下表面125侧中的任一方。另外，磁粘滞性流体160除了注入并填充于间隙80内之外，也可以通过涂覆于磁盘120的上表面124或下表面125、圆环部31的底面35、第二磁轭40的上表面41、环状部件60的下表面61、第三磁轭70的内周面71等而配置于间隙80内。

磁粘滞性流体160是若被施加磁场则粘度发生变化的物质，例如是在非磁性的液体(溶剂)中分散有由磁性材料构成的粒子(磁性粒子)的流体。作为磁粘滞性流体160中所含的磁性粒子，例如优选含有碳的铁系的粒子、铁素体粒子。作为含有碳的铁系的粒子，例如优选碳含量为0.15％以上。磁性粒子的直径例如优选为0.5μm以上，进一步优选为1μm以上。磁粘滞性流体160优选以磁性粒子不易因重力而沉淀的方式选定溶剂与磁性粒子。而且，磁粘滞性流体160优选含有防止磁性粒子的沉淀的偶联剂。

当对励磁线圈50施加电流时，如上述那样，产生图4(B)所示那样的磁场，在磁盘120中仅沿着上下方向的方向的磁通横穿，在磁盘120的内部，不产生沿着径向的磁通，即使产生其磁通密度也很小。通过该磁场，在第二磁轭40中产生沿着径向的磁力线，在第三磁轭70的侧壁部75中在与磁盘120中的磁力线相反的方向上产生沿着上下方向的方向的磁力线。而且，在第三磁轭70的上壁部74中，产生与第二磁轭40中的磁力线为相反方向且沿着径向的方向的磁力线。

在磁粘滞性流体160中，在未产生由励磁线圈50产生的磁场时，磁性粒子分散在溶剂内。因而，当操作者操作轴体部110时，保持部20不会受到较大的阻力而相对于操作部100相对地旋转。或者，在未对励磁线圈50通电的状态下，在磁轭内存在残余磁通时，对应于该残余磁通的密度，在轴体部110残余阻力转矩。

另一方面，当对励磁线圈50施加电流而产生磁场时，对磁粘滞性流体160施加沿着上下方向的磁场。通过该磁场，在磁粘滞性流体160中分散的磁性粒子沿着磁力线而集聚，沿着上下方向排列的磁性粒子相互磁连结。在该状态下，若施加欲使轴体部110向以中心轴11为中心的方向旋转的力，则由所连结的磁性粒子产生的阻力(转矩)起作用，因此与未产生磁场的状态相比，能够使操作者感受到阻力。

在本实施方式中，由于使用了从轴体部110向径向外侧呈圆板状扩展的磁盘120，因此与仅有轴体部110的情况相比，能够在更广的范围配置磁粘滞性流体160。而且，磁粘滞性流体160的阻力的大小与被第一磁轭30的底面35或第二磁轭40的上表面41沿上下方向夹着的磁粘滞性流体160的配置范围的广度相关。特别是，通过轴体部110的操作而使磁盘120旋转时的磁粘滞性流体160所产生的阻力的大小和与其旋转方向正交的面的磁粘滞性流体160的面积相关。由此，磁粘滞性流体160的配置范围越广，越能够扩大阻力(转矩)的控制幅度。

图7是转矩产生装置10的控制系统的框图。转矩产生装置10除了上述的励磁线圈50与霍尔元件52之外还具备控制部170。

如图4(B)所示，作为磁测定部的霍尔元件52配置于通过对励磁线圈50施加电流而产生的磁场的磁路。更具体而言，霍尔元件52配置于第三磁轭70的上壁部74的内部的励磁线圈50的上方。向该位置的配置通过将霍尔元件52向设于上壁部74的凹部内插入而进行，并通过粘合而固定。这样，通过在励磁线圈50产生的磁场的磁路配置霍尔元件52，能够准确地测定基于该磁场的磁化场，并且也能够准确地测定在停止向励磁线圈50施加电流之后的残余磁化场。

另外，只要是励磁线圈50产生的磁场的磁路上，则霍尔元件52也能够配置于其他的位置。另外，作为磁测定部，并不限定于霍尔元件，例如也能够使用磁阻效应元件。

控制部170根据由霍尔元件52测定的磁化场的大小(磁通密度)，控制对励磁线圈50施加的电流的大小，由此，控制励磁线圈50产生的磁场。控制部170例如包括中央运算处理装置与存储装置，通过由中央运算处理装置执行存储于存储装置的程序来执行控制。由霍尔元件52测定出的磁化场与对励磁线圈50施加的电流的关系可以通过计算而依次算出，也可以基于预先制作出的对应表来指定，另外，也可以通过除此之外的方法来指定。通过这样的控制，能够使磁化场大致为零，能够对操作者赋予稳定的操作触感。

另外，也能够以使残余磁化场成为大致恒定值的方式进行控制。由此，也能够对操作者赋予稳定的操作触感。在该控制中，当将残余磁化场的磁通密度保持为一定值、例如3mT以上时，在长时间未进行向励磁线圈50的电流施加时，磁粘滞性流体160中的磁性粒子因重力而沉淀，能够防止操作者受到的触感发生变化。

在此，除了霍尔元件52以外，也可以通过机械、电磁、光学或其他方法来设置检测保持部20与操作部100的相对位置的检测部。该检测部例如是旋转编码器。

图8(A)是表示第一实施方式中的磁盘120的构成的立体图，(B)是表示比较例中的磁盘180的构成的立体图。图9是将图8(A)所示的第一实施方式的磁盘120中的磁通密度的分布与图8(B)所示的比较例的磁盘180中的磁通密度的分布进行比较而示出的图表。在图9中，用实线L1表示比较例的磁盘180的磁通密度分布，用虚线L2表示第一实施方式的磁盘120的磁通密度分布。另外，在范围P1中，两条线L1、L2相互重叠。

比较例中的磁盘180与第一实施方式中的磁盘120相同，由磁性材料构成，具有以与上下方向正交的的方式配置的圆形平面，在该圆形平面的中心设有沿上下方向贯通的中央孔部181，在包围该中央孔部121的位置设有上下贯通的多个贯通孔部182。磁盘180与第一实施方式中的磁盘120相同，通过将插通于贯通孔部182内的螺钉91的轴部嵌入轴体部110的槽部112内而相对于轴体部110固定。

在比较例中的磁盘180还设有沿上下方向(厚度方向)贯通的四个狭缝183a、183b、183c、183d。这些狭缝沿周向以等角度间隔设于距圆形平面的中心相同的距离处。在比较例中，当使励磁线圈50产生如图4(B)所示的磁场时，四个狭缝183a、183b、183c、183d作为磁间隙而发挥功能，在比四个狭缝183a、183b、183c、183d靠中心轴11侧(内侧)的位置，磁通从第一磁轭30朝向第二磁轭40而向下横穿，在比四个狭缝183a、183b、183c、183d靠外侧的位置，磁通从第二磁轭40朝向第一磁轭30而向上横穿。

图9的横轴是距磁盘180的圆形平面的中心的距离(单位mm)，纵轴是各位置处的磁通密度(单位mT)。如图9所示，在设有中央孔部121、贯通孔部182的中心附近、即距离小于4mm的范围P1中磁通密度较小，但在距离为4mm以上的范围P2中示出了一定以上的磁通密度。

在图9中，距离约为9～9.5mm的范围S与设有狭缝183a、183b、183c、183d的范围对应。如图9所示，在该范围S中，由励磁线圈50产生的磁场的磁通的通过被限制，因此磁通密度大幅降低。而且，在从范围S向中心侧大约2mm的范围P3与向外周侧大约2mm的范围P4的周边范围，也观察到磁通密度的降低。

而且，在所述周边范围P4的外侧的范围P5中，相对于范围P2观察到磁通密度的上升。这是因为，通过了中心侧的范围P2的磁通在比范围P2窄的范围P5中向上横穿。

与此相对，在第一实施方式的磁盘120未设置限制励磁线圈50产生的磁场的磁通的通过的狭缝(磁间隙)，在磁盘120的半径方向的整个区域中，磁通从第一磁轭30朝向第二磁轭40而向下均匀地通过。因此，如图9中虚线L2所示，能够在比中心附近靠外侧的较广的范围内获得大致恒定的磁通密度。即，如比较例的磁盘180那样，在与狭缝对应的范围S与其周边的范围P3、P4中磁通密度不会降低，并且在最外侧的范围P5中磁通密度也不会上升。

与比较例的磁盘180相比，在第一实施方式的磁盘120中未设置狭缝，并且条沿着上下方向的同一方向的磁场，因此阻力的控制变得容易。另外，由于对磁盘120施加同一方向的磁场，因此能够以较小的半径提供充分的阻力。

以下对变形例进行说明。

在上述第一实施方式中，将独立的三个磁轭30、40、70组合而构成，但也可以以三个磁轭中的两个或三个磁轭为一体而构成。在该构成的情况下，也在夹着磁盘120的两侧配置两个磁轭，并以在励磁线圈50的外侧构成磁路的方式配置第三磁轭。

磁间隙G以使第一磁轭30与第三磁轭70在径向上相互分离的方式设于它们之间，在第一实施方式中，形成于磁盘120的外周缘即与外周面126重叠的位置。换言之，在与中心轴11正交的方向上，磁盘120的外周面126位于与形成磁间隙G的一面的圆环部31的外周面31a大致一致的位置。与此相对，磁盘120的外周面126也可以位于比圆环部31的外周面31a靠中心轴11侧的位置。即，磁间隙G也可以处于比磁盘120的外周缘更靠外侧的位置。

＜第二实施方式＞

图10(A)是从上侧观察第二实施方式的转矩产生装置200的概略构成的立体图，(B)是从下侧观察的立体图。图11是从上侧观察转矩产生装置200的概略构成的分解立体图。图12是从下侧观察转矩产生装置200的概略构成的分解立体图。图13是表示第二实施方式的转矩产生装置200的概略构成的剖面图。图13是与图4(A)、(B)对应的剖面图，由于为左右对称而省略了右侧的图示。另外，省略轴承、螺钉等细节而示出了概要。在第二实施方式的转矩产生装置200中，在励磁线圈251、252产生的磁场的磁路上、且第三磁轭270的中途配置有永久磁铁260这一点与第一实施方式的转矩产生装置10不同。

图10～图13所示的转矩产生装置200具备轴体部210、磁盘220、第一磁轭230、第二磁轭240、两个励磁线圈251、252、永久磁铁260、作为磁测定部的霍尔元件261、环状部件262、以及第三磁轭270。磁盘220与第一实施方式相同，在充满了磁粘滞性流体的第一磁轭230与第二磁轭240的间隙内，能够以中心轴201为中心旋转地配置。在将轴体部210以及磁盘220设为操作部、将第一磁轭230、第二磁轭240、两个励磁线圈251、252、永久磁铁260、以及第三磁轭270设为保持部时，与第一实施方式相同，操作部被保持部支承为，以中心轴201为中心向两个方向旋转。

在图13中，用箭头表示两个励磁线圈251、252所产生的磁场。该磁场是将与图4(B)所示的例子为相反朝向的电流施加于两个励磁线圈251、252的情况下的磁场，且产生与图4(B)所示的方向为相反朝向的磁场。另外，通过流过与图4(B)所示的例子为相同朝向的电流，也能够获得与图4(B)所示的方向为相同朝向的磁场。轴体部210的构成及其支承构成与第一实施方式的轴体部110相同，并且磁盘220的构成及其支承构成也与第一实施方式的磁盘120相同，因此省略它们的详细的说明。

第一磁轭230以及第二磁轭240与第一实施方式的第一磁轭30以及第二磁轭40相同，夹着磁盘220分别配置于上下的位置。第一磁轭230与第一实施方式的第一磁轭30相同，具备圆环部231、以及以从圆环部231的上表面与圆环部231同心状地向上侧延伸的方式一体地设置的圆筒部232。在俯视时，圆环部231与圆筒部232呈以中心轴201为中心的圆形状，其外径形成为圆筒部232比圆环部231小。由于圆环部231与圆筒部232的外径的不同，在圆筒部232的外侧形成台阶部233。

在第一磁轭230的台阶部233配设作为磁场产生部的两个励磁线圈251、252。这些励磁线圈251、252具有彼此相同的形状，其内周呈沿着第一磁轭230的圆筒部232的外周面的圆环状，外周在径向上配置于与圆环部231大致相同的位置。励磁线圈251、252是包括以绕中心轴201环绕的方式卷绕的导线的线圈，与第一实施方式的励磁线圈50同样地被供给电流，并由此产生磁场。这些励磁线圈251、252以产生相同朝向的磁场的方式上下重叠地配置。当希望减小所产生的磁场时，也可以以仅对励磁线圈251、252中的一方供给电流的方式进行控制。另外，也可以代替配设两个励磁线圈251、252，而与第一实施方式的励磁线圈50同样地采用配设一个线圈的构成。

在第二实施方式中，也设有与第一实施方式的环状部件60相同的材料和形状的环状部件262。该环状部件262沿第一磁轭230的圆环部231的外周面而固定，在俯视时，具有比配设于台阶部233的励磁线圈251、252大的外径的圆形状。如图13所示，环状部件262的下表面形成与第一磁轭230的底面大致相同的面，该面沿与中心轴201正交的方向延伸。环状部件262的径向的厚度成为能够阻碍励磁线圈251、252所产生的磁场通过环状部件262而在径向上通过的厚度。

如图10(A)、(B)所示，第三磁轭270具备圆筒状的外形形状。

如图13所示，第三磁轭270具备覆盖两个励磁线圈251、252的上侧的上壁部271、从上壁部271在励磁线圈251、252的内侧向下方延伸的内壁部272、以及从上壁部271在励磁线圈251、252的外侧向下方延伸的外壁部273。如图11所示，内壁部272与外壁部273对于中心轴201呈同心状地配置。

第三磁轭270的上壁部271以及内壁部272在与第一磁轭230的圆筒部232接触的状态下被固定，由此，第一磁轭230与第三磁轭270磁连接。另外，在沿与中心轴201平行的方向观察时，第三磁轭270的外壁部273为圆形，其下部与第二磁轭240接触固定，由此，第二磁轭240与第三磁轭270磁连接。由此，形成如图13的箭头所示的磁场的磁路。即，磁通沿中心轴201的方向从第二磁轭240向第一磁轭230侧横穿磁盘220，该磁通在第一磁轭230中沿中心轴201向上方向前进，并到达至第三磁轭270。在第三磁轭270的上壁部271中，向远离中心轴201的方向前进并到达至外壁部273，在外壁部273中向沿着中心轴201的下方向前进，并到达至第二磁轭240。在第二磁轭240中向靠近中心轴201的方向行进，再次横穿磁盘220而到达至第一磁轭230。

在两个励磁线圈251、252产生磁场的磁路上、且第三磁轭270的外壁部273配置有永久磁铁260。永久磁铁260配置于与下侧的励磁线圈252对应的位置，以在沿着两个励磁线圈251、252产生的磁场的方向的方向产生磁场的方式配置有磁极。另外，永久磁铁260接触并支承于环状部件262。另外，若能够在沿着两个励磁线圈251、252产生的磁场的方向的方向产生磁场，则永久磁铁能够设于图13所示以外的位置，并且其数量也可以是两个以上。另外，永久磁铁260并不限定于与由两个励磁线圈251、252产生的磁场的方向为相同朝向的配置，也能够以施加与由两个励磁线圈251、252产生的磁场的方向为相反朝向的磁场的方式配置磁极。

磁盘220的周围的间隙被轴体部210、第一磁轭230、第二磁轭240、第三磁轭270、以及环状部件262等密封，因此充满该间隙的磁粘滞性流体与永久磁铁260可靠地分离。

通过设置永久磁铁260，即使在未对两个励磁线圈251、252施加电流的状态下，也能够产生初始磁场。因此，正因为能够对磁粘滞性流体施加包含由永久磁铁260产生的初始磁场的残余磁化场，因此能够对欲使轴体部210旋转的力施加阻力(转矩)。通过施加包含由永久磁铁260产生的初始磁场的残余磁化场，能够防止磁粘滞性流体的内部的磁性粒子的沉淀，之后，能够加速对励磁线圈251、252通电时的阻力转矩的上升。另外，与上述的构成相反，在以施加与由两个励磁线圈251、252产生的磁场的方向为相反朝向的初始磁场的方式配置了永久磁铁260的磁极的情况下，通过对两个励磁线圈251、252的电流的控制，能够使横穿磁盘220的磁通接近零，因此能够将轴体部210的操作阻力控制为零。与此相对，在图8(B)所示的比较例中追加了永久磁铁的构成中，在狭缝183a、183b、183c、183d的内侧与外侧磁场为反向，磁通密度也不同，因此难以使残余磁化场为零，难以将操作阻力控制为零。

通过设置永久磁铁260，能够在未对两个励磁线圈251、252施加电流的状态下，对磁粘滞性流体施加包含初始磁场的残余磁化场，因此能够防止磁粘滞性流体中的磁性粒子因重力而沉淀，能够维持所希望的分散状态。由此，能够与未对两个励磁线圈251、252施加电流的时间的长短无关地将操作者受到的阻力控制在规定的范围。

作为磁测定部的霍尔元件261配置于通过对励磁线圈251、252施加电流而产生的磁场的磁路。更具体而言，霍尔元件261配置于第三磁轭270的上壁部271的内部的励磁线圈251、252的上方。向该位置的配置通过将霍尔元件261向设于上壁部271的凹部内插入而进行，并通过粘合而固定。这样，通过在励磁线圈251、252产生的磁场的磁路配置霍尔元件261，能够准确地测定基于该磁场的磁化场，并且也能够准确地测定停止向励磁线圈251、252施加电流后的残余磁化场。另外，由于将霍尔元件261配置于远离产生磁场的励磁线圈251、252、两个磁轭230、240、以及磁盘220的位置，因此能够使配置有磁盘220的间隙中的磁场稳定。

另外，其他构成、作用、效果与第一实施方式相同。

参照上述实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够出于改进的目的或在本发明的思想的范围内进行改进或变更。

工业上的可利用性

如以上那样，本发明的转矩产生装置在容易小型化、并且能够获得较大的剪切应力这方面是有用的。

附图标记说明

10 转矩产生装置

11 中心轴

20 保持部

30 第一磁轭

31 圆环部

32 圆筒部

33 台阶部

34 内周面

35 底面

40 第二磁轭

41 上表面

42 槽

43 孔部

50 励磁线圈(磁场产生部)

52 霍尔元件(磁测定部)

60 环状部件

70 第三磁轭

71 内周面

72 空间

73 贯通孔

74 上壁部

75 侧壁部

80、81、82 间隙

100 操作部

110 轴体部(操作轴)

111 轴部(操作轴)

112 槽部

113 前端部

114、115 结合孔部

120 磁盘

121 中央孔部

122 贯通孔部

140 支承部件

150 径向轴承

160 磁粘滞性流体

170 控制部

200 转矩产生装置

201 中心轴

210 轴体部

220 磁盘

230 第一磁轭

231 圆环部

232 圆筒部

233 台阶部

240 第二磁轭

251、252 励磁线圈

260 永久磁铁

261 霍尔元件(磁测定部)

262 环状部件

270 第三磁轭

271 上壁部

272 内壁部

273 外壁部

G 磁间隙

Claims (8)

1.一种转矩产生装置，其特征在于，具备：

磁盘，能够以旋转轴为中心进行旋转动作；

第一磁轭和第二磁轭，该第一磁轭位于夹着所述磁盘的一侧，该第二磁轭位于夹着所述磁盘的另一侧；

线圈，配置为在向沿着所述旋转轴所延伸的方向的方向观察时与所述磁盘重叠；

第三磁轭，至少接近所述磁盘的区域位于所述磁盘以及所述线圈的外侧，与所述第一磁轭以及所述第二磁轭一起构成由所述线圈产生的磁场的磁路；以及

磁粘滞性流体，填充于所述磁盘与所述第一磁轭之间以及所述磁盘与所述第二磁轭之间，

所述第三磁轭在与所述第一磁轭之间具有磁间隙，

在向沿着所述旋转轴所延伸的方向的方向观察时，所述磁间隙形成于比所述磁盘的外周缘更靠外侧的位置、或与所述磁盘的外周缘重叠的位置。

2.如权利要求1所述的转矩产生装置，其中，

在所述磁盘仅通过在所述第一磁轭与所述第二磁轭之间横穿的磁通。

3.如权利要求2所述的转矩产生装置，其中，

所述磁盘在所述磁通横穿的区域不存在磁间隙。

4.如权利要求1至3中任一项所述的转矩产生装置，其中，

在与所述旋转轴正交的面内，所述磁盘的外周缘与所述第三磁轭的外侧面的距离并不恒定。

5.如权利要求4所述的转矩产生装置，其中，

所述第三磁轭在俯视时为大致四边形。

6.如权利要求1至3中任一项所述的转矩产生装置，其中，

在所述线圈所产生的磁场的磁路上设有永久磁铁，该永久磁铁施加与所述线圈所产生的磁场的方向为相同朝向或相反朝向的初始磁场。

7.如权利要求1至6中任一项所述的转矩产生装置，其中，

所述第一磁轭、所述第二磁轭以及所述第三磁轭是互相独立的。

8.如权利要求1至7中任一项所述的转矩产生装置，其中，

所述转矩产生装置具备磁测定部，该磁测定部测定基于所述线圈所产生的磁场的磁化场。

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