JP2017160921A - 磁気粘性流体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気粘性流体と永久磁石との相対位置の変化が小さくても、磁気粘性流体に付与する磁場の強さのＯＮ／ＯＦＦ比を大きく確保できるようにする。【解決手段】磁極部８Ｎ，８Ｓが同じ方向に設けられた磁石部４と、その一部が磁極部８Ｎと対向して配置された第１の磁路形成部１９と、その一部が磁極部８Ｓと対向して配置された第２の磁路形成部２０と、第１の磁路形成部の他の一部１９ｂと第２の磁路形成部の他の一部２０ｂとの間に、相対回転可能に設けられたディスク部２４ａと、ディスク部２４ａと磁路形成部１９ｂ，２０ｂの間に介在する磁気粘性流体２６と、磁石部４を第１位置２１と第２位置２２との間で移動させる磁石部移動手段２３と、磁石部が第１位置にあるときに、両磁極部８Ｎ，８Ｓの間に配され、磁石部が第２位置にあるときに、両磁極部８Ｎ，８Ｓの間から離脱する位置に配される磁性体からなるショートカット部材１３とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、互いに相対変位可能に設けられた部材間に磁気粘性流体を介在させ、当該磁気粘性流体に永久磁石による磁場を付与するようにした磁気粘性流体装置に関する。

例えば特許文献１に開示された磁気粘性流体装置は、円板（１１）とケーシング（２０）との間に磁気粘性流体を介在させ、当該磁気粘性流体に永久磁石（４０）による磁場を付与するようにしている。この装置では、磁性体のケーシング（２０）に対する永久磁石（４０）の距離を調整することにより、磁気粘性流体に付与する磁場の強さを調整できるようにしている。

例えば特許文献２には、魚釣用リール内に備わった磁気粘性流体装置が開示されている。この装置は、磁気粘性流体が入り込んだ複数の孔（３６ｂ）を有する円筒状の固定部材（３６）と、軸方向位置に強磁場と弱磁場とが交互形成されるように配設された３つの永久磁石（３９ａ）〜（３９ｃ）とを備えている。固定部材（３６）の軸方向位置は、ねじ機構およびスプリング（Ｓ）により任意の位置に調整可能となっており、それを調整することで、固定部材（３６）の孔（３６ｂ）内に存在する磁気粘性流体に付与する磁場の強さを可変としている。この魚釣用リールは、釣り糸が一定の張力以上で引かれたときに回転制動しているスプールを従動回転させて糸キレを防止するドラグ機構を備えており、固定部材（３６）の孔（３６ｂ）内の磁気粘性流体に付与される磁場の強さに応じて、そのドラグ機構が作動する糸の張力を調整するようにしている。

特開２０１３−１６７３１８号公報 特開２０１４−１９８０１７号公報

ところで、上記従来例に係る磁気粘性流体装置のように、磁気粘性流体に付与する永久磁石の磁場の強さを調整するものでは、その調整は、磁気粘性流体と永久磁石との相対位置を変えることによって行われる。そのため、磁気粘性流体に付与する磁場の強さのＯＮ／ＯＦＦ比（最大磁束密度と最小磁束密度の比）を大きくするには、磁気粘性流体と永久磁石との相対位置を大きく変化させることが必要となり、その結果として、装置が大型化してしまうという問題があった。

本発明は、かかる課題に鑑みて創案されたものであり、磁気粘性流体に付与する永久磁石の磁場の強さを調整可能とした磁気粘性流体装置において、磁気粘性流体と永久磁石との相対位置の変化が小さくても、磁気粘性流体に付与する磁場の強さのＯＮ／ＯＦＦ比を大きくすることが可能となる磁気粘性流体装置を提供することを目的とする。

本発明に係る磁気粘性流体装置は、磁極部が同じ方向に設けられた磁石部と、その一部が前記磁石部の一方の磁極部と対向して配置された磁性体からなる第１の磁路形成部と、その一部が前記磁石部の他方の磁極部と対向して配置された磁性体からなる第２の磁路形成部と、前記第１の磁路形成部の他の一部と前記第２の磁路形成部の他の一部との間にこれらの磁路形成部に対して相対変位可能に設けられた相対変位部と、前記相対変位部と前記第１の磁路形成部の前記他の一部および前記第２の磁路形成部の前記他の一部との間に介在する磁気粘性流体と、前記磁極部が前記第１および第２の磁路形成部の前記一部からそれぞれ所定距離離れる第１位置と、前記磁極部が前記第１および第２の磁路形成部の前記一部にそれぞれ接続される第２位置との間で前記磁石部を前記第１および第２の磁路形成部に対して移動させる磁石部移動手段と、前記磁石部が前記第１および第２の磁路形成部に対して第１位置にあるときに、前記磁石部の両磁極部の間に配され、前記磁石部が前記第１および第２の磁路形成部に対して第２位置にあるときに、前記磁石部の両磁極部の間から離脱する位置に配される磁性体からなるショートカット部材と、を備えることを特徴としている。

かかる構成を備える磁気粘性流体装置によれば、磁石部の磁路形成部に対する位置を第１位置にした場合、磁気粘性流体を迂回する磁気回路が形成されることから、磁極部と磁路形成部との離間距離を少し確保するだけで、当該形成された磁気回路から磁路形成部側へ磁束が漏れないようにすることができる。よって、磁石部の磁路形成部に対する位置の変化量が小さくても、磁気粘性流体に付与する磁場の強さのＯＮ／ＯＦＦ比を大きくすることが可能となる。

前記相対変位部は、例えば、前記第１の磁路形成部の前記他の一部と前記第２の磁路形成部の前記他の一部との間に、これら磁路形成部に対して相対回転可能に設けられたディスク部とすることができる。

前記磁気粘性流体装置は、前記磁石部が前記第１および第２の磁路形成部に対して第２位置にあるときに、前記磁石部の両磁極部の間に配され、前記磁石部が前記第１および第２の磁路形成部に対して第１位置にあるときに、前記磁石部の両磁極部の間から離脱する位置に配される非磁性体からなる規制部材を備えるもの、とすることが望ましい。

かかる構成を備える磁気粘性流体装置によれば、第２位置にあるときに、非磁性体からなる規制部材が前記磁石部の両磁極部の間に配されるので、磁気粘性流体に付与する磁場の強さを大きくすることができ、これにより、この装置における磁気粘性流体に付与する磁場の強さのＯＮ／ＯＦＦ比も大きくすることができる。

前記磁気粘性流体装置は、前記第１の磁路形成部の前記一部と前記第２の磁路形成部の前記一部との間に配置された非磁性体からなる規制部材を備えるもの、とすることが望ましい。

かかる構成を備える磁気粘性流体装置によれば、第１の磁路形成部の前記一部と第２の磁路形成部の前記一部との間に非磁性体からなる規制部材が配置されているので、第２位置にあるときに、磁気粘性流体に付与する磁場の強さを大きくすることができ、これにより、この装置における磁気粘性流体に付与する磁場の強さのＯＮ／ＯＦＦ比も大きくすることができる。

前記磁石部移動手段は、例えば、前記磁石部と一体に設けられた雄雌何れか一方のねじ部と、前記第１および第２の磁路形成部と一体に設けられ、前記ねじ部に螺合した雄雌何れか他方のねじ部と、を含んで構成されたものとすることができる。

かかる構成を備える磁気粘性流体装置によれば、簡易な構造にて、第１位置と第２位置との間の移動を容易かつ確実に行わせることができる。

本発明に係る磁気粘性流体装置によれば、磁気粘性流体と永久磁石との相対位置の変化が小さくても、磁気粘性流体に付与する磁場の強さのＯＮ／ＯＦＦ比を大きくすることができる。

本発明の実施の形態に係る磁気粘性流体装置を軸線を含む平面で切断して表した断面図であって、磁石ユニット（磁石部）が本体ユニット（磁路形成部）に対して「第１位置」にある状態を示す図でもある。 図１に対応する図であって、磁性体部材の断面を網目状のハッチングで表した図である。なお、ボルト、ねじ等の図示は省略している。 本発明の実施の形態に係る磁気粘性流体装置を軸線を含む平面で切断して表した断面図であって、磁性体部材の断面を網目状のハッチングで表した図である。磁石ユニット（磁石部）が本体ユニット（磁路形成部）に対して「第２位置」にある状態を示す図でもある。なお、ボルト、ねじ等の図示は省略している。

以下、本発明の実施形態に係る磁気粘性流体装置について図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施形態に係る磁気粘性流体装置１は、ねじ部１６，１８を介して軸線Ｎ方向に接近離反可能に組み合わされた磁石ユニット２と本体ユニット３とで主に構成されている。

磁石ユニット２は、磁石部４、雌ねじ筒６等で構成されている。

磁石部４は、永久磁石７と磁性体９，１１とで構成され、同じ方向にＮ極の磁極部８ＮとＳ極の磁極部８Ｓとが形成されている。図１に例示する磁石部４は、断面矩形の円環状の永久磁石７、断面略Ｌ字の円環状の磁性体からなる第１ヨーク９、断面矩形の円環状の磁性体からなる第２ヨーク１１等で構成されている。第１ヨーク９、第２ヨーク１１および永久磁石７は、略同じ内径とされ、外径については、第１ヨーク９が第２ヨーク１１および永久磁石７よりも大きくなっている。第１ヨーク９、永久磁石７、第２ヨーク１１は、この順に、軸線Ｎ方向に重ね合わせた状態で接合され、それらの接合には例えば工業用接着剤が用いられている。第１ヨーク９、永久磁石７および第２ヨーク１１は、後述する雌ねじ筒６の外周に外嵌され、例えば工業用接着剤により当該雌ねじ筒６に固定されている。

第１ヨーク９の外径部には、軸線Ｎ方向一方に突出した円筒部９ａが形成されている。この円筒部９ａの内周面と永久磁石７および第２ヨーク１１の外周面との間には、円環状のスペース１２が形成されている。このスペース１２には、後述するショートカット部材１３、規制部材１４等が介入する。

雌ねじ筒６は、後述する雄ねじ筒１７の雄ねじ部１８と螺合した雌ねじ部１６を有する。雌ねじ部１６および雄ねじ部１８は、磁石ユニット２を本体ユニット３に対して第１位置２１（図１、図２参照）と第２位置２２（図３参照）との間で移動させる磁石部移動手段２３として機能する。なお、雌ねじ筒６および雄ねじ筒１７は、非磁性体で構成されている。

本体ユニット３は、第１の磁路形成部１９、第２の磁路形成部２０、ディスクシャフト２４、規制部材１４、ショートカット部材１３、磁気粘性流体２６等で構成されている。

第１の磁路形成部１９は、一部に磁石部４の磁極部８Ｎと対向して配置された接続部１９ａを有し、他の一部に後述するディスク部２４ａの片面と対向するディスク対向面１９ｂを有する。接続部１９ａは、磁石ユニット２が本体ユニット３に対して第１位置２１にあるとき（図１、図２参照）、磁極部８Ｎと所定距離離れる一方、磁石ユニット２が本体ユニット３に対して第２位置２２にあるとき（図３参照）、磁極部８Ｎと面接触により接続される。なお、図１に例示する第１の磁路形成部１９は、断面Ｌ字の円環状のものとされており、磁性体からなる円筒状部材２７と、磁性体からなる円板状部材２８とをボルト締結したものからなる。

第２の磁路形成部２０は、一部に磁石部４の磁極部８Ｓと対向して配置された接続部２０ａを有し、他の一部に後述するディスク部２４ａの片面と対向するディスク対向面２０ｂを有する。接続部２０ａは、磁石ユニット２が本体ユニット３に対して第１位置２１にあるとき（図１、図２参照）、磁極部８Ｓと所定距離離れる一方、磁石ユニット２が本体ユニット３に対して第２位置２２にあるとき（図３参照）、磁極部８Ｓと面接触により接続される。なお、図１に例示する第２の磁路形成部２０は、磁性体からなる断面凸字の円環状部材で構成されている。

第２の磁路形成部２０には、内周面と、磁石ユニット２側の端面とが交わる部分に、雄ねじ筒１７の基部１７ａが嵌め込まれて例えば工業用接着剤により固定されている。なお、上記雄ねじ筒６の基部１７ａは、フランジ状のものとされている。

ディスクシャフト２４は、磁性体からなり、互いに一体に設けられたシャフト部２４ｂおよびディスク部２４ａで構成されている。

図１に例示するシャフト部２４ｂは、中空状のものからなり、先端側に小径部２４ｂａが、基端側に大径部２４ｂｂが形成されている。小径部２４ｂａは、雄ねじ筒１７の内周面に相対回転自在に嵌め込まれ、大径部２４ｂｂは、第２の磁路形成部２０の内周面に相対回転自在に嵌め込まれている。また、大径部２４ｂｂは、第１の磁路形成部１９の内周面に固設された軟金属製（例えば銅製）の軸受け２９に相対回転自在に支持されている。

規制部材１４は、非磁性体からなり、その一側部１４ａは、磁石ユニット２が本体ユニット３に対して第２位置２２にあるとき（図３参照）、磁石部４の両磁極部８Ｎ，８Ｓの間に配される一方、磁石ユニット２が本体ユニット３に対して第１位置２１にあるとき（図１、図２参照）、磁石部４の両磁極部８Ｎ，８Ｓの間から離脱する位置に配される。

また、規制部材１４の他側部１４ｂは、第１の磁路形成部１９の接続部１９ａと第２の磁路形成部２０の接続部２０ａとの間に嵌め込まれて、例えば工業用接着剤によりこれら磁路形成部１９，２０に対して固定されている。

ショートカット部材１３は、磁性体からなり、磁石ユニット２が本体ユニット３に対して第１位置２１にあるとき（図１、図２参照）、磁石部４の両磁極部８Ｎ，８Ｓの間に配され、磁石ユニット２が本体ユニット３に対して第２位置２２にあるとき（図３参照）、磁石部４の両磁極部８Ｎ，８Ｓの間から離脱する位置に配される。図１に例示するショートカット部材１３は、断面矩形の円環状部材からなり、前記規制部材１４の片面にボルト締結されている。

磁気粘性流体２６は、図１に示すように、ディスク部２４ａと第１の磁路形成部１９のディスク対向面１９ｂおよび第２の磁路形成部２０のディスク対向面２０ｂとの隙間に介在している。図１では、磁気粘性流体２６は、第１の磁路形成部１９、第２の磁路形成部２０、規制部材１４、ディスクシャフト２４および各部Ｏリング３１〜３３で囲まれた領域に封入されている。

なお、磁気粘性流体２６は、磁性粒子を分散媒に分散させてなる液体であり、特にその磁性粒子がナノサイズの金属粒子（金属ナノ粒子）からなるものが使用できる。磁性粒子は磁化可能な金属材料からなり、金属材料に特に制限はないが軟磁性材料が好ましい。軟磁性材料としては、例えば鉄、コバルト、ニッケル及びパーマロイ等の合金が挙げられる。分散媒は、特に限定されるものではないが、一例として疎水性のシリコーンオイルを挙げることができる。磁気粘性流体における磁性粒子の配合量は、例えば３〜４０ｖｏｌ％とすればよい。磁気粘性流体にはまた、所望の各種特性を得るために、各種の添加剤を添加することも可能である。

上記構成を備える磁気粘性流体装置１において、図２に示すように、磁石ユニット２の本体ユニット３に対する位置を第１位置２１とした場合、磁性体からなるショートカット部材１３が両磁極部８Ｎ，８Ｓの間に介在し、同図の矢印Ｐが示す方向に沿って磁気回路が形成される。この状態では、形成されている磁気回路から、第１および第２の磁路形成部１９，２０側へ磁束が漏れることはなく、第１および第２の磁路形成部１９，２０とディスク部２４ａとの隙間に介在する磁気粘性流体２６に付与される磁場の磁束密度は殆どゼロとなる。このため、この状態では、ディスクシャフト２４は、磁路形成部１９，２０等に対して極低トルクで回転可能である。

次に、磁石ユニット２を本体ユニット３に対して回転させて、図３に示すように、磁石ユニット２の本体ユニット３に対する位置を第２位置２２とした場合、磁性体からなるショートカット部材１３が両磁極部８Ｎ，８Ｓの間から離脱し、非磁性体からなる規制部材１４が両磁極部８Ｎ，８Ｓの間に介在する。このため、両磁極部８Ｎ，８Ｓの間で形成されていた磁気回路は消滅する。そして、磁極部８Ｎが第１の磁路形成部１９の接続部１９ａに接続されるとともに、磁極部８Ｓが第２の磁路形成部２０の接続部２０ａに接続されることにより、図３の矢印Ｐが示す方向に沿った新たな磁気回路が形成される。その結果、第１および第２の磁路形成部１９，２０とディスク部２４ａとの隙間に介在する磁気粘性流体２６に磁場が付与され、磁気粘性流体２６に磁場の強さに応じた粘度（ずり応力）が発現する。これにより、ディスクシャフト２４を磁路形成部１９，２０等に対して相対回転させるために必要なトルクが増大する。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態に係る磁気粘性流体装置１によれば、磁石ユニット２の本体ユニット３に対する位置を第１位置２１にすれば、磁気粘性流体２６を迂回する磁気回路（ショートカット磁路）が形成されるので、磁極部８Ｎ，８Ｓと磁路形成部１９，２０との空気を介した隙間が小さくても、形成されたショートカット磁路から磁路形成部１９，２０側へ磁束が漏れないようにすることができる。すなわち、磁気粘性流体装置１によれば、第１位置２１から第２位置２２までの磁石ユニット２の位置変化量が小さくても、磁気粘性流体２６に付与される磁場の強さを殆どゼロにすることができ、その結果、磁気粘性流体２６に付与する磁場の強さのＯＮ／ＯＦＦ比を大きくすることが容易に実現可能となる。

また、本発明の実施形態に係る磁気粘性流体装置１によれば、磁石ユニット２の本体ユニット３に対する位置が第２位置２２にあるとき、非磁性体からなる規制部材１４が、第１の磁路形成部１９の接続部１９ａと第２の磁路形成部２０の接続部２０ａとの間、および、両磁極部８Ｎ，８Ｓの間に介在するため、磁気粘性流体２６に付与する磁場の強さを大きくすることができ、これにより、この装置における磁気粘性流体２６に付与する磁場の強さのＯＮ／ＯＦＦ比を更に大きくすることができる。

＜他の実施形態＞
既述した実施形態では、磁石部移動手段２３は、ねじ部１６，１８により構成されていたが、磁石部４を第１および第２の磁路形成部１９，２０に対して第１位置２１と第２位置２２との間で移動可能な手段であれば、磁石部移動手段は、ねじ部によるものに限定されない。

既述した実施形態では、ディスクシャフト２４は全体が磁性体からなるものであったが、ディスクシャフト２４のディスク部２４ａのみが磁性体からなり、その他の部分は非磁性体からなるものとすることが望ましい。この場合、図３の矢印Ｐで示す磁気回路をより効率的に形成することができ、磁気粘性流体２６に付与する磁場の強さのＯＮ／ＯＦＦ比を更に大きくすることができる。

本発明は、例えば、互いに相対回転可能に設けられた部材間に磁気粘性流体を介在させ、当該磁気粘性流体に永久磁石による磁場を付与するようにした磁気粘性流体装置に適用可能である。

１ 磁気粘性流体装置
４ 磁石部
８Ｎ，８Ｓ 磁極部
１３ ショートカット部材
１４ 規制部材
１６ 雌ねじ部
１７ 雄ねじ部
１９ 第１の磁路形成部
１９ａ 接続部（第１の磁路形成部の一部）
１９ｂ ディスク対向面（第１の磁路形成部の他の一部）
２０ 第２の磁路形成部
２０ａ 接続部（第２の磁路形成部の一部）
２０ｂ ディスク対向面（第２の磁路形成部の他の一部）
２１ 第１位置
２２ 第２位置
２３ 磁石部移動手段
２４ｂ ディスク部（相対変位部）
２６ 磁気粘性流体

Claims (5)

1. 磁極部が同じ方向に設けられた磁石部と、
   その一部が、前記磁石部の一方の磁極部と対向して配置された磁性体からなる第１の磁路形成部と、
   その一部が、前記磁石部の他方の磁極部と対向して配置された磁性体からなる第２の磁路形成部と、
   前記第１の磁路形成部の他の一部と前記第２の磁路形成部の他の一部との間に、これらの磁路形成部に対して相対変位可能に設けられた相対変位部と、
   前記相対変位部と前記第１の磁路形成部の前記他の一部および前記第２の磁路形成部の前記他の一部との間に介在する磁気粘性流体と、
   前記磁極部が前記第１および第２の磁路形成部の前記一部からそれぞれ所定距離離れる第１位置と、前記磁極部が前記第１および第２の磁路形成部の前記一部にそれぞれ接続される第２位置との間で、前記磁石部を前記第１および第２の磁路形成部に対して移動させる磁石部移動手段と、
   前記磁石部が前記第１および第２の磁路形成部に対して第１位置にあるときに、前記磁石部の両磁極部の間に配され、前記磁石部が前記第１および第２の磁路形成部に対して第２位置にあるときに、前記磁石部の両磁極部の間から離脱する位置に配される磁性体からなるショートカット部材と、
   を備えることを特徴とする磁気粘性流体装置。
2. 請求項１に記載の磁気粘性流体装置において、
   前記相対変位部は、前記第１の磁路形成部の前記他の一部と前記第２の磁路形成部の前記他の一部との間に、これら磁路形成部に対して相対回転可能に設けられたディスク部であることを特徴とする磁気粘性流体装置。
3. 請求項１又は２に記載の磁気粘性流体装置において、
   前記磁石部が前記第１および第２の磁路形成部に対して第２位置にあるときに、前記磁石部の両磁極部の間に配され、前記磁石部が前記第１および第２の磁路形成部に対して第１位置にあるときに、前記磁石部の両磁極部の間から離脱する位置に配される非磁性体からなる規制部材を備えることを特徴とする磁気粘性流体装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の磁気粘性流体装置において、
   前記第１の磁路形成部の前記一部と前記第２の磁路形成部の前記一部との間に配置された非磁性体からなる規制部材を備えることを特徴とする磁気粘性流体装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の磁気粘性流体装置において、
   前記磁石部移動手段は、前記磁石部と一体に設けられた雄雌何れか一方のねじ部と、前記第１および第２の磁路形成部と一体に設けられ、前記ねじ部に螺合した雄雌何れか他方のねじ部と、を含んで構成されたものである、
   ことを特徴とする磁気粘性流体装置。

Images