JP2020205291A - トルク発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化に適し、かつ、大きなせん断応力を得ることができるトルク発生装置を提供する。【解決手段】第１ヨークは、第１コイルと第１磁性ディスクとの間に第１磁気ギャップを形成するように、第１コイルと第１磁性ディスクとの間において、径方向に延在して設けられており、第２ヨークは、第２コイルと第２磁性ディスクとの間に第２磁気ギャップを形成するように、第２コイルと第２磁性ディスクとの間において、径方向に延在して設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、磁気粘性流体を用いて回転抵抗を変化させることができるトルク発生装置に関する。

特許文献１に記載のブレーキは、ハウジングと、回転可能なシャフトに接続されたロータと、ハウジングの第１のハウジング室に置かれた磁場発生手段（磁界発生器）と、磁界応答材料（磁気粘性流体）と、ブレーキの動作を制御または監視する手段とを備えている。また、磁界発生器はコイルと極片を備え、コイルは、ロータに対向配置された極片に磁界を発生させる。

特許第４６９５８３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のブレーキは、ロータの外周辺部の近くでしか磁界が印加されていないため、発生するブレーキ力が充分でなかった。そのため、より小型化を図りつつ大きなせん断応力を得ることは困難であった。

そこで本発明は、磁気粘性流体を用いたトルク発生装置であって、小型化に適し、かつ、大きなせん断応力を得ることができるトルク発生装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のトルク発生装置は、互いに対向して配置され、回転軸を中心にそれぞれ回転可能な、第１磁性ディスク及び第２磁性ディスクと、第１磁性ディスクと第２磁性ディスクの間に位置する中間ヨークと、回転軸と平行な第１の方向において第１磁性ディスクを挟んで中間ヨークとは反対側に位置する第１ヨークと、第１の方向において第２磁性ディスクを挟んで中間ヨークとは反対側に位置する第２ヨークと、第１の方向において、第１磁性ディスクと離間して第１ヨーク側に配置され通電により磁界を発生させる第１コイルと、第１の方向において、第２磁性ディスクと離間して第２ヨーク側に配置され通電により磁界を発生させる第２コイルと、第１磁性ディスクと第１ヨーク及び中間ヨークとの間、並びに、第２磁性ディスクと中間ヨーク及び第２ヨークとの間に、それぞれ充填された磁気粘性流体とを備え、第１ヨークは、第１コイルと第１磁性ディスクとの間に第１磁気ギャップを形成するように、第１コイルと第１磁性ディスクとの間において、径方向に延在して設けられており第２ヨークは、第２コイルと第２磁性ディスクとの間に第２磁気ギャップを形成するように、第２コイルと第２磁性ディスクとの間において、径方向に延在して設けられていることを特徴としている。
これにより、第１コイルで発生した磁界の磁束のほとんど又は全てが第１磁性ディスクを通過し、かつ、第２コイルで発生した磁界の磁束のほとんど又は全てが第２磁性ディスクを通過し、さらに、それぞれの磁性ディスクのほぼ全面に対応する範囲で磁気粘性流体のせん断応力が発生するため、装置を大型化させることなく大きなせん断応力を得ることができる。

本発明のトルク発生装置において、第１コイル及び第２コイルに印加する電流を制御する通電制御部を備え、通電制御部は、第１コイルに電流を印加する第１通電部と、第２コイルに電流を印加する第２通電部と、を有し、第１コイル及び第２コイルに同時に電流を印加するときには、中間ヨークにおける磁界の向きが同一の向きとなるように制御されることが好ましい。
これにより、抵抗力（トルク）の最大値を大きくすることができ、また、抵抗力の制御範囲を広くすることが可能となる。

本発明のトルク発生装置において、第１磁気ギャップは、第１コイルに近づくほど径方向における幅が大きくなる形状を有し、第２磁気ギャップは、第２コイルに近づくほど径方向における幅が大きくなる形状を有することが好ましい。
これにより、それぞれのコイルに近接する位置、特に、コイルと、それに対応する磁性ディスクとの間において、コイルが発生する磁界の磁束の向きが乱れることを抑制することができる。このため、それぞれの磁性ディスクへ磁束を集中させることが可能となるため、第１の方向の磁界が磁気粘性流体により多く与えられる。これにより、磁性ディスクを大型化することなく大きなせん断応力を得ることができる。

本発明のトルク発生装置において、第１磁気ギャップにより、第１磁性ディスクと対向する第１ヨークの対向面が径方向において第１磁気ギャップの内側と外側に分割され、第１磁気ギャップは、第１ヨークの対向面において、第１磁気ギャップの内側の面積と外側の面積とが互いに略同一となる位置に設けられており、第２磁気ギャップにより、第２磁性ディスクと対向する第２ヨークの対向面が径方向において第２磁気ギャップの内側と外側に分割され、第２磁気ギャップは、第２ヨークの対向面において、第２磁気ギャップの内側の面積と外側の面積とが互いに略同一となる位置に設けられていることが好ましい。
これにより、第１ヨークおよび第２ヨークにおいて、それぞれ、磁気ギャップの内側と外側とで対向面における磁束密度を均一にすることができるため、磁気粘性流体によるせん断応力を制御できる範囲を広くすることが可能となる。

本発明のトルク発生装置において、第１ヨーク、中間ヨーク、及び、第２ヨークを、第１の方向において互いに接続する環状部材を備え、環状部材は、第１磁性ディスク及び第２磁性ディスクの外周面との間に間隙を有して囲むように全周に亘って配置されている非磁性体部を有することが好ましい。
これにより、それぞれの磁性ディスクの外周面の外側にヨーク材が配置されない構成となるため、それぞれのコイルが発生する磁界の磁束は、それぞれの磁性ディスクを挟んだ２つのヨークの一方から他方へ短絡することなく磁性ディスクを通るようになる。

本発明によると、磁気粘性流体を用いたトルク発生装置において、小型化に適し、かつ、大きなせん断応力を得ることができる構成を実現できる。

（ａ）は本発明の実施形態に係るトルク発生装置を上側から見た斜視図、（ｂ）は（ａ）のトルク発生装置を下側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係るトルク発生装置の上側部分を上側から見た分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るトルク発生装置の下側部分を上側から見た分解斜視図である。 図１（ａ）のＩＶ−ＩＶ’線に沿った断面図である。 図４の一部拡大図である。 本発明の実施形態に係るトルク発生装置の制御系統のブロック図である。 （ａ）は本発明の実施形態のトルク発生装置における磁束の流れを示すコンター図、（ｂ）は比較例のトルク発生装置におけるコンター図である。 （ａ）は磁性ディスクの上側における磁束密度の変化を示すグラフ、（ｂ）は磁性ディスクの下側における磁束密度の変化を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態に係るトルク発生装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１（ａ）は本実施形態に係るトルク発生装置２１０を上側から見た斜視図、（ｂ）はトルク発生装置２１０を下側から見た斜視図である。図２と図３は、トルク発生装置２１０を上側から見た分解斜視図である。図２はＡ部までの上側の上部２１０Ａの斜視図、図３はＡ部から下側の下部２１０Ｂの斜視図である。図４は図１（ａ）のＩＶ−ＩＶ’線に沿った断面図であり、２つのコイル２５０、４５０が発生した磁界を概念的に示している。図５は図４の一部拡大図である。図１（ａ）から図５において、説明の便宜上、中心軸２１１に沿って上下方向を規定しているが、実際の使用時における方向を制限するものではない。以下の説明において、中心軸２１１と平行な方向を第１の方向Ｄ１（図１、図４）とし、中心軸２１１に直交する径方向を、第２の方向Ｄ２（図１、図４）と称する。また、中心軸２１１に沿って、上側から下側を見た状態を平面視ということがある。さらにまた、図２と図３においては、一部のネジや磁気粘性流体の表示を省略している。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、トルク発生装置２１０は、保持部２２０と、操作部３００とを備える。操作部３００は、シャフト部３１０と、２枚の磁性ディスク３２０、５２０とを含み、一体となって中心軸２１１（回転軸）を中心として両方向に回転するように連結される。操作部３００は、２つのラジアル軸受３５１、５５１、及び、２つのプッシャ３５２、５５２を介して、回転可能な状態で保持部２２０に支持されている（図２、図３参照）。さらに、図５に示すように、トルク発生装置２１０内に設けた２つの隙間２８０、４８０には、磁気粘性流体３６０、５６０がそれぞれ満たされている。

保持部２２０は、図２に示す上部２１０Ａにおいては、第１ヨーク２３０、第１中間ヨーク２４０、磁界発生部としての第１コイル２５０、封止部材２６０、及び、上部ケースとしての第３ヨーク２９０を含む。図２に示すように、第１ヨーク２３０は第１磁性ディスク３２０を挟んで第１中間ヨーク２４０とは反対側に位置するように組み合わされている。また、図３に示す下部２１０Ｂにおいては、第２ヨーク４３０、第２中間ヨーク４４０、磁界発生部としての第２コイル４５０、封止部材４６０、及び、下部ケースとしての第３ヨーク４９０を含む。第２ヨーク４３０は第２磁性ディスク５２０を挟んで第２中間ヨーク４４０とは反対側に位置するように組み合わされている。さらに、保持部２２０は、上部２１０Ａと下部２１０Ｂにまたがる環状部材２７０を含む。上部２１０Ａにおいて、第１ヨーク２３０、第１中間ヨーク２４０、及び、第３ヨーク２９０は、それぞれ別々に加工されて形成されており、下部２１０Ｂにおいて、第２ヨーク４３０、第２中間ヨーク４４０、及び、第３ヨーク４９０は、それぞれ別々に加工されて形成されている。ただし、これらのヨークのいずれかが組み合わされて一体に形成されていてもよい。また、第１中間ヨーク２４０と第２中間ヨーク４４０は、一体の中間ヨークとして構成してもよい。中間ヨークを一体とする構成にすれば、付随する部品点数や工数を少なくすることができる。

上部２１０Ａの第１コイル２５０は、図２に示すように円環状をなしている。第１コイル２５０は、中心軸２１１の周りを回るように巻き付けられた導線を含むコイルである。下部２１０Ｂの第２コイル４５０は円環状をなしている。第２コイル４５０も、中心軸２１１の周りを回るように巻き付けられた導線を含むコイルである。２つのコイル２５０、４５０には、接続部材（不図示）が電気的にそれぞれ接続され、図示しない経路で電流がそれぞれ供給される。電流が供給されることにより、コイル２５０、４５０のそれぞれに磁界が発生する。

図２に示すように、上部２１０Ａの第１ヨーク２３０は、内周側部材としての内側ヨーク２３１と、外周側部材としての外側ヨーク２３２とを備える。内側ヨーク２３１と外側ヨーク２３２は、中心軸２１１を中心として同心状に配置される。図３に示すように、下部２１０Ｂの第２ヨーク４３０は、内周側部材としての内側ヨーク４３１と、外周側部材としての外側ヨーク４３２とを備える。内側ヨーク４３１と外側ヨーク４３２は、中心軸２１１を中心として同心状に配置される。

図２に示すように、上部２１０Ａの内側ヨーク２３１は、円筒部２３１ａと、円筒部２３１ａの下面から外側へ広がるように、径方向に沿って延在するように設けられた、平面視円環状の鍔状部２３１ｂ（図５）とを備える。また、円筒部２３１ａの上部の外周面の外径と、円筒部２３１ａの内周面の内径とは、それぞれ、上下方向の位置に応じて変化するように設定されている。一方、下部２１０Ｂの内側ヨーク４３１は、図３に示すように、円筒部４３１ａと、円筒部４３１ａの上面から外側へ広がるように、径方向に沿って延在するように設けられた、平面視円環状の鍔状部４３１ｂ（図５）とを備える。円筒部４３１ａの下部の外周面の外径と、円筒部４３１ａの内周面の内径とは、それぞれ、上下方向の位置に応じて変化するように設定されている。

図２に示すように、上部２１０Ａの外側ヨーク２３２は、円筒部２３２ａと、円筒部２３２ａの下面から内側へ向かうように、径方向に沿って延在するように設けられた、平面視円環状の縁部２３２ｂとを備える。図４又は図５に示すように、外側ヨーク２３２の円筒部２３２ａの内周面は、内側ヨーク２３１の円筒部２３１ａの外周面と対向し、両者の間には環状の第１空間２３３が形成されている。この第１空間２３３内には磁界発生部としての第１コイル２５０が収納される。内側ヨーク２３１の上側から、略円板状の第３ヨーク２９０をのせ、ねじ２９１を用いて第３ヨーク２９０を内側ヨーク２３１と外側ヨーク２３２に固定することによって、第１空間２３３が閉じられ、内側ヨーク２３１、外側ヨーク２３２、及び、第３ヨーク２９０によって第１コイル２５０を囲む磁路が形成される。

一方、図３に示すように、下部２１０Ｂの外側ヨーク４３２は、円筒部４３２ａと、円筒部４３２ａの上面から内側へ向かうように、径方向に沿って延在するように設けられた、平面視円環状の縁部４３２ｂとを備える。図４又は図５に示すように、外側ヨーク４３２の円筒部４３２ａの内周面は、内側ヨーク４３１の円筒部４３１ａの外周面と対向し、両者の間には環状の第１空間４３３が形成されている。この第１空間４３３内には磁界発生部としての第２コイル４５０が収納される。内側ヨーク４３１の下側に、略円板状の第３ヨーク４９０を配置し、ねじ４９１を用いて第３ヨーク４９０を内側ヨーク４３１と外側ヨーク４３２に固定することによって、第１空間４３３が閉じられ、内側ヨーク４３１、外側ヨーク４３２、及び、第３ヨーク４９０によって第２コイル４５０を囲む磁路が形成される。

図４に示すように、上部２１０Ａの外側ヨーク２３２の縁部２３２ｂの内周面と、内側ヨーク２３１の鍔状部２３１ｂの外周面との間にも、環状の空間２３４、２３５が形成されている。第２空間２３４は上記第１空間２３３に連なり、第３空間２３５は上記第２空間２３４に連なっている。

ここで、図５に示すように、鍔状部２３１ｂの内周面は、下側に行くほど径方向（図４に示す第２の方向Ｄ２）の外側へ向かうように傾斜した第１面２３１ｃと、第１面２３１ｃの下端から第１の方向（図５の方向Ｄ１）に沿って延びる第２面２３１ｄとを備える。一方、縁部２３２ｂの内周面は、下側に行くほど径方向の内側へ向かうように傾斜した第１面２３２ｃと、第１面２３２ｃの下端から第１の方向Ｄ１に沿って延びる第２面２３２ｄとを備える。そして、第１の方向Ｄ１において、内側ヨーク２３１の第１面２３１ｃと外側ヨーク２３２の第１面２３２ｃは互いに対応する位置に設けられ、両者に挟まれた第２空間２３４を形成する。この第２空間２３４は、物体を配置していない部分であり、下側へ行くほど径方向の幅が小さくなる第１磁気ギャップを構成する。別言すると、この第１磁気ギャップは、第１コイル２５０に近づくほど、すなわち、上へ行くほど径方向における幅が大きくなるテーパ形状を有している。

また、第２面２３１ｄと第２面２３２ｄは、第１の方向Ｄ１において互いに対応する位置に設けられ、かつ、径方向において互いに平行に対向し合うように設けられ、両者に挟まれた第３空間２３５を形成する。この第３空間２３５には、非磁性体からなる封止部材２６０が配置され、これによって、第２空間２３４と第３空間２３５による第１磁気ギャップが形成される。封止部材２６０は、円環状をなしており、合成樹脂などの非磁性材料で構成される。封止部材２６０は、例えば、流動状態の材料を第３空間２３５内に充填され、これを固化させることにより配置される。または、あらかじめ円環状に形成され、弾性を有する材料を第３空間２３５内に圧入することによって配置される。または、非弾性材料を円環状に加工して接着材で固定して構成してもよい。

ここで、内側ヨーク２３１の下面２３１ｅと、外側ヨーク２３２の下面２３２ｅは、第１磁性ディスク３２０と対向する対向面を構成する（図９、図１０）。この対向面は、第２空間２３４と第３空間２３５で構成される磁気ギャップによって、内側と外側に分割され、内側は内側ヨーク２３１の下面２３１ｅに対応し、外側は外側ヨーク２３２の下面２３２ｅに対応する。磁気ギャップは、この対向面において、磁気ギャップの内側の面積と外側の面積とが互いに略同一となる位置に設けられている。

第１コイル２５０が配置される位置において、中心軸２１１に直交する断面の面積は、内側ヨーク２３１と外側ヨーク２３２とで互いに同じとしている。これにより、飽和磁束密度に至るまでの磁界が最適な構造を実現することができる。

一方、図４に示すように、下部２１０Ｂの外側ヨーク４３２の縁部４３２ｂの内周面と、内側ヨーク４３１の鍔状部４３１ｂの外周面との間にも、環状の空間４３４、４３５が形成されている。第２空間４３４は上記第１空間４３３に連なり、第３空間４３５は上記第２空間４３４に連なっている。

ここで、図５に示すように、鍔状部４３１ｂの内周面は、上側に行くほど径方向の外側へ向かうように傾斜した第１面４３１ｃと、第１面４３１ｃの上端から第１の方向Ｄ１に沿って延びる第２面４３１ｄとを備える。一方、縁部４３２ｂの内周面は、上側に行くほど径方向の内側へ向かうように傾斜した第１面４３２ｃと、第１面４３２ｃの上端から第１の方向Ｄ１に沿って延びる第２面４３２ｄとを備える。そして、第１の方向Ｄ１において、内側ヨーク４３１の第１面４３１ｃと外側ヨーク４３２の第１面４３２ｃは互いに対応する位置に設けられ、両者に挟まれた第２空間４３４を形成する。この第２空間４３４は、物体を配置していない部分であり、上側へ行くほど径方向の幅が小さくなる第２磁気ギャップを構成する。別言すると、この第２磁気ギャップは、第２コイル４５０に近づくほど、すなわち、下へ行くほど径方向における幅が大きくなるテーパ形状を有している。

また、第２面４３１ｄと第２面４３２ｄは、第１の方向Ｄ１において互いに対応する位置に設けられ、かつ、径方向において互いに平行に対向し合うように設けられ、両者に挟まれた第３空間４３５を形成する。この第３空間４３５には、非磁性体からなる封止部材４６０が配置され、これによって、第２空間４３４と第３空間４３５による第２磁気ギャップが形成される。封止部材４６０は、上記封止部材２６０と同様に円環状をなしており、合成樹脂などの非磁性材料で構成される。封止部材４６０は、例えば、流動状態の材料を第３空間４３５内に充填され、これを固化させることにより配置される。または、あらかじめ円環状に形成され、弾性を有する材料を第３空間４３５内に圧入することによって配置される。または、非弾性材料を円環状に加工して接着材で固定して構成してもよい。

ここで、内側ヨーク４３１の上面４３１ｅと、外側ヨーク４３２の上面４３２ｅは、第２磁性ディスク５２０と対向する対向面を構成する（図９、図１０）。この対向面は、第２空間４３４と第３空間４３５で構成される磁気ギャップによって、内側と外側に分割され、内側は内側ヨーク４３１の上面４３１ｅに対応し、外側は外側ヨーク４３２の上面４３２ｅに対応する。磁気ギャップは、この対向面において、磁気ギャップの内側の面積と外側の面積とが互いに略同一となる位置に設けられている。

第２コイル４５０が配置される位置において、中心軸２１１に直交する断面の面積は、内側ヨーク４３１と外側ヨーク４３２とで互いに同じとしている。これにより、飽和磁束密度に至るまでの磁界が最適な構造を実現することができる。

図４に示すように、径方向（第２の方向Ｄ２）において、上部２１０Ａの第１空間２３３の幅は第２空間２３４の最小幅よりも大きく設定されている。さらに、第３空間２３５の径方向における中心位置２３５ｘは、第１空間２３３の径方向における中心位置２３３ｘよりも外側に設定されている。同様に、下部２１０Ｂの第１空間４３３の幅は第２空間４３４の最小幅よりも大きく設定されている。さらに、第３空間４３５の径方向における中心位置は上記中心位置２３５ｘと一致しており、第１空間４３３の径方向における中心位置と一致する上記中心位置２３３ｘよりも外側に設定されている。

したがって、上部２１０Ａにおいては、内側ヨーク２３１の第１面２３１ｃと外側ヨーク２３２の第１面２３２ｃは、第１の方向Ｄ１に対する傾斜角度が異なっており、内側ヨーク２３１の第１面２３１ｃの傾斜角度の方が大きくなっている。別言すると、径方向に対しては、内側ヨーク２３１の第１面２３１ｃの方が傾斜角度は緩くなっている。また、下部２１０Ｂにおいても同様に、内側ヨーク４３１の第１面４３１ｃと外側ヨーク４３２の第１面４３２ｃは、第１の方向Ｄ１に対する傾斜角度が異なっており、内側ヨーク４３１の第１面４３１ｃの傾斜角度の方が大きくなっている。したがって、径方向に対しては、内側ヨーク４３１の第１面４３１ｃの方が傾斜角度は緩くなっている。

図４に示すように、上部２１０Ａの内側ヨーク２３１と外側ヨーク２３２は、第３空間２３５の径方向における中心位置２３５ｘが第１ヨーク２３０全体の径方向における中心よりも外側に位置するように、形状が設定されている。これにより、平面視において、内側ヨーク２３１が第１磁性ディスク３２０と対向する対向面としての下面２３１ｅの面積と、外側ヨーク２３２が第１磁性ディスク３２０と対向する対向面としての下面２３２ｅの面積と、が互いに略同一となる。このため、磁気ギャップより内側と外側とで磁束密度が互いに略同一となる。下部２１０Ｂにおいても、内側ヨーク４３１と外側ヨーク４３２は、第３空間４３５の径方向における中心位置と一致する上記中心位置２３５ｘが第２ヨーク４３０全体の径方向における中心よりも外側に位置するように、形状が設定されている。これにより、平面視において、内側ヨーク４３１の第２磁性ディスク５２０と対向する対向面としての上面４３１ｅの面積と、外側ヨーク４３２が第２磁性ディスク５２０と対向する対向面としての上面４３２ｅの面積と、が互いに略同一となる。このため、磁気ギャップより内側と外側とで磁束密度が互いに略同一となる。

図２に示すように、上部２１０Ａの第１中間ヨーク２４０は、円板状をなしており、第１ヨーク２３０の下方に配設される。第１中間ヨーク２４０は、中心軸２１１に沿った上下方向に直交する上面２４１を有する。第１中間ヨーク２４０には、中心軸２１１を囲んで上下に貫通する環状の孔部２４２が設けられている。図３に示すように、下部２１０Ｂの第２中間ヨーク４４０は、円板状をなしており、第２ヨーク４３０の上方に配設される。第２中間ヨーク４４０は、中心軸２１１に沿った上下方向に直交する底面４４１を有する。第２中間ヨーク４４０には、中心軸２１１を囲んで上下に貫通する環状の孔部４４２が設けられている。図４に示すように、第１中間ヨーク２４０と第２中間ヨーク４４０は、中間ヨークとして、第１の方向Ｄ１に沿って、第１中間ヨーク２４０が上側となるように重ねて配置され、第１中間ヨーク２４０の孔部２４２、及び、第２中間ヨーク４４０の孔部４４２にはシャフト部３１０の軸部３１１が挿通される。軸部３１１は第１の方向Ｄ１に沿って延びるように配置され、その延伸方向の略中央にフランジ部３１２を有する。フランジ部３１２は、軸部３１１の外周面より外側に拡がる鍔状の形状を備え、第１の方向Ｄ１における厚みは、第１中間ヨーク２４０と第２中間ヨーク４４０の厚みよりも所定量だけ厚くなっている。この所定量は、第１中間ヨーク２４０と第１磁性ディスク３２０との間隔、及び、第２中間ヨーク４４０と第２磁性ディスク５２０との間隔に対応する。

なお、ヨーク２３０、２４０、２９０、４３０、４４０、４９０の平面形状は必ずしも円形でなくてもよい。また、ヨークの分割は、本実施形態のような組み合わせでなくても良く、分割位置によっては矩形状の平面形状とすることもできる。

図５に示すように、上部２１０Ａにおいては、第１ヨーク２３０の底面２３６及び封止部材２６０の下面２６１と、第１中間ヨーク２４０の上面２４１とは、互いに略平行とされており、底面２３６と上面２４１との間に第１磁性ディスク３２０が配置される。第１磁性ディスク３２０と底面２３６と上面２４１との間に隙間２８０が形成されている。下部２１０Ｂにおいては、第２ヨーク４３０の上面４３６及び封止部材４６０の上面４６１と、第２中間ヨーク４４０の底面４４１とは、互いに略平行とされており、上面４３６と底面４４１との間に第２磁性ディスク５２０が配置される。第２磁性ディスク５２０と上面４３６と底面４４１との間に隙間４８０が形成されている。

径方向において、上部２１０Ａの第１ヨーク２３０及び第１中間ヨーク２４０と、下部２１０Ｂの第２ヨーク４３０及び第２中間ヨーク４４０との外側には環状部材２７０が配置されている。この環状部材２７０は、中心軸２１１を軸とする円環状をなしており、合成樹脂などの非磁性材料で構成されている。環状部材２７０の内周面は、上部２１０Ａの第１ヨーク２３０及び第１中間ヨーク２４０、並びに、下部２１０Ｂの第２ヨーク４３０及び第２中間ヨーク４４０に沿った形状とされており、各ヨークの外周面にそれぞれ固定されている。これにより、第１の方向Ｄ１に沿って延びる環状部材２７０によって、第１の方向Ｄ１において、上部２１０Ａの第１ヨーク２３０、第１中間ヨーク２４０、下部２１０Ｂの第２中間ヨーク４４０、第２ヨーク４３０の順に並んで、互いに接続される。そして、径方向において、上部２１０Ａの隙間２８０と下部２１０Ｂの隙間４８０のそれぞれが環状部材２７０によって閉じられる。このように、環状部材２７０によって、上部２１０Ａの第１ヨーク２３０と第１中間ヨーク２４０、及び、下部２１０Ｂの第２中間ヨーク４４０と第２ヨーク４３０が順に互いに接続され、保持部２２０が一体に固定されている。なお、環状部材２７０は、全体が非磁性体材料で形成されなくてもよく、上部２１０Ａの第１ヨーク２３０と第１中間ヨーク２４０、及び、下部２１０Ｂの第２中間ヨーク４４０と第２ヨーク４３０を、それぞれ磁気的に短絡させない非磁性体部を有する複合材料であってもよい。この場合でも、径方向において、隙間２８０、４８０が非磁性体部によって閉じられることが好ましい。

図４と図５に示すように、上部２１０Ａにおいて、第１磁性ディスク３２０は、第１ヨーク２３０と第１中間ヨーク２４０との間の隙間２８０において、中心軸２１１に直交する方向に延びるように配設されている。よって、第１磁性ディスク３２０は、中心軸２１１に沿った方向において、第１コイル２５０と互いに重複するように位置する。下部２１０Ｂにおいて、第２磁性ディスク５２０は、第２ヨーク４３０と第２中間ヨーク４４０との間の隙間４８０において、中心軸２１１に直交する方向に延びるように配設されている。よって、第２磁性ディスク５２０は、中心軸２１１に沿った方向において、第２コイル４５０と互いに重複するように位置する。また、環状部材２７０は、第１磁性ディスク３２０の外周面との間に間隙２８１を有し、また、第２磁性ディスク５２０の外周面との間に間隙４８１を有して囲むように全周に亘って配置されている。
上述のように、第１ヨーク２３０の内側ヨーク２３１及び外側ヨーク２３２と第３ヨーク２９０とがそれぞれ接続され、第１磁性ディスク３２０を挟んで第１中間ヨーク２４０が接続されることによって、上部２１０Ａにおいて、第１コイル２５０が発生する磁界を閉ループにする磁路（磁気回路）が形成される。同様に、第２ヨーク４３０の内側ヨーク４３１及び外側ヨーク４３２と第３ヨーク４９０とがそれぞれ接続され、第２磁性ディスク５２０を挟んで第２中間ヨーク４４０が接続されることによって、下部２１０Ｂにおいて、第２コイル４５０が発生する磁界を閉ループにする磁路（磁気回路）が形成される。

以上の構成において、２つのコイル２５０、４５０に電流をそれぞれ印加すると図５の矢印で概略的に示す方向の流れを有する磁界が形成される。この磁界によれば、第１中間ヨーク２４０及び第２中間ヨーク４４０において、径方向内側から外側へ向かう同一の向きに磁束が通っている。なお、コイル２５０、４５０に対して逆向きに電流を印加すると、図５とは逆向きの流れの磁界が形成される。

図５に示す例では、上部２１０Ａにおいては、中心軸２１１の方向に沿って第１ヨーク２３０の内側ヨーク２３１から第１中間ヨーク２４０側へ、磁束が、隙間２８０内の第１磁性ディスク３２０を通り、この磁束は第１中間ヨーク２４０では中心軸２１１から遠ざかる方向へ進み、さらに、第１中間ヨーク２４０の径方向外側においては、中心軸２１１の方向に沿って下から上へ、すなわち第１中間ヨーク２４０から外側ヨーク２３２側へ進む。この磁束は、第１コイル２５０よりも上側の第３ヨーク２９０においては、外側ヨーク２３２側から内側ヨーク２３１側へ向けて、中心軸２１１へ近づく方向ヘ進み、第１コイル２５０の内側に対応する領域で、上から下へ、第１ヨーク２３０の内側ヨーク２３１内を進み、再び第１磁性ディスク３２０を通って第１中間ヨーク２４０に至る。

一方、下部２１０Ｂにおいては、図５に示すように、中心軸２１１の方向に沿って第２ヨーク４３０の内側ヨーク４３１から第２中間ヨーク４４０側へ、磁束が、隙間４８０内の第２磁性ディスク５２０を通り、この磁束は第２中間ヨーク４４０では中心軸２１１から遠ざかる方向へ進み、さらに、第２中間ヨーク４４０の径方向外側においては、中心軸２１１の方向に沿って上から下へ、すなわち第２中間ヨーク４４０から外側ヨーク４３２側へ進む。この磁束は、第２コイル４５０よりも下側の第３ヨーク４９０においては、外側ヨーク４３２側から内側ヨーク４３１側へ向けて、中心軸２１１へ近づく方向ヘ進み、第２コイル４５０の内側に対応する領域で、下から上へ、第２ヨーク４３０の内側ヨーク４３１内を進み、再び第２磁性ディスク５２０を通って第２中間ヨーク４４０に至る。

このような磁路の磁界において、上部２１０Ａの第１ヨーク２３０の所には、第１磁気ギャップとして、第２空間２３４と第３空間２３５が設けられている。この第１磁気ギャップは、第１コイル２５０の下方であって、第１コイル２５０と、隙間２８０及び第１磁性ディスク３２０との間に設けられている。第１コイル２５０は第１磁性ディスク３２０と離間して第１ヨーク２３０側に配置され、第１コイル２５０と第１磁性ディスク３２０との間の一部に第１磁気ギャップが形成されているために、磁気ギャップの近傍では、第１コイル２５０が発生する磁界の磁束が第１ヨーク２３０内において、中心軸２１１に直交する径方向に沿って進行することが規制される。すなわち、第１コイル２５０と第１磁性ディスク３２０との間において、第１コイル２５０が発生する磁界の磁束を、内側ヨーク２３１の第１面２３１ｃおよび外側ヨーク２３２の第１面２３２ｃの２つの傾斜面に沿って第１磁性ディスク３２０へ向かわせることができる。これによって、内側ヨーク２３１内を通る磁束は、確実に下向きに第１中間ヨーク２４０側へ進行し、また、外側ヨーク２３２内を通る磁束は、確実に上向きに、第１中間ヨーク２４０側から第３ヨーク２９０側へ進行する。

一方、下部２１０Ｂの第２ヨーク４３０の所にも、第２磁気ギャップとして、第２空間４３４と第３空間４３５が設けられている。この第２磁気ギャップは、第２コイル４５０の上方であって、第２コイル４５０と、隙間４８０及び第２磁性ディスク５２０との間に設けられている。第２コイル４５０は第２磁性ディスク５２０と離間して第２ヨーク４３０側に配置され、第２コイル４５０と第２磁性ディスク５２０との間の一部に第２磁気ギャップが形成されているために、磁気ギャップの近傍では、第２コイル４５０が発生する磁界の磁束が第２ヨーク４３０内において、中心軸２１１に直交する径方向に沿って進行することが規制される。すなわち、第２コイル４５０と第２磁性ディスク５２０との間において、第２コイル４５０が発生する磁界の磁束を、内側ヨーク４３１の第１面４３１ｃおよび外側ヨーク４３２の第１面４３２ｃの２つの傾斜面に沿って第２磁性ディスク５２０へ向かわせることができる。これによって、内側ヨーク４３１内を通る磁束は、確実に上向きに第２中間ヨーク４４０側へ進行し、また、外側ヨーク４３２内を通る磁束は、確実に下向きに、第２中間ヨーク４４０側から第３ヨーク４９０側へ進行する。

次に、操作部３００の構造について説明する。
図２と図４に示すように、操作軸としてのシャフト部３１０は、中心軸２１１に沿って上下に延びる棒状材であり、第１の方向Ｄ１の略中央のフランジ部３１２と、フランジ部３１２から上下に延びる軸部３１１とを有する。

図２と図３に示すように、上部２１０Ａの第１磁性ディスク３２０と下部２１０Ｂの第２磁性ディスク５２０は、第１の方向Ｄ１に直交するように配置される円形平面を有する円板状をなし、磁性材料で構成される。これらの磁性ディスク３２０、５２０の形状は互いに同一である。

上部２１０Ａの第１磁性ディスク３２０の円形平面の中心には、第１の方向Ｄ１に貫通する中央孔部３２１が設けられ、この中央孔部３２１を囲む位置には、第１磁性ディスク３２０を上下に貫通する複数の貫通孔部３２２が設けられている。第１磁性ディスク３２０は、貫通孔部３２２内に第１の方向Ｄ１に沿って挿通させたネジ（一部のみ図示）の軸部をシャフト部３１０のフランジ部３１２内に嵌め込むことによって、シャフト部３１０に対して固定される。

また、下部２１０Ｂの第２磁性ディスク５２０の円形平面の中心には、第１の方向Ｄ１に貫通する中央孔部５２１が設けられ、この中央孔部５２１を囲む位置には、第２磁性ディスク５２０を上下に貫通する複数の貫通孔部５２２が設けられている。第２磁性ディスク５２０は、貫通孔部５２２内に第１の方向Ｄ１に沿って挿通させたネジ（一部のみ図示）の軸部をシャフト部３１０のフランジ部３１２内に嵌め込むことによって、シャフト部３１０に対して固定される。

図５に示すように、上部２１０Ａの第１磁性ディスク３２０の中央孔部３２１の内径と、下部２１０Ｂの第２磁性ディスク５２０の中央孔部５２１の内径は、それぞれ、シャフト部３１０の軸部３１１の外径と略同一であって、フランジ部３１２の外径よりも小さい。また、上述のように、フランジ部３１２の第１の方向Ｄ１における厚みは、第１中間ヨーク２４０と第２中間ヨーク４４０の厚みよりも所定量だけ厚くなっている。これにより、第１中間ヨーク２４０と第２中間ヨーク４４０を第１の方向Ｄ１に沿って重ねた状態で、孔部２４２と孔部４４２にフランジ部３１２を挿通させると、フランジ部３１２は、第１中間ヨーク２４０の上面２４１から上側に突出して第１磁性ディスク３２０の下面に当接し、かつ、第２中間ヨーク４４０の底面４４１から下側に突出して第２磁性ディスク５２０の上面に当接する。このとき、フランジ部３１２の第１中間ヨーク２４０からの突出量に応じて、第１磁性ディスク３２０と第１中間ヨーク２４０との間の隙間２８０の高さが定まり、第２中間ヨーク４４０からの突出量に応じて、第２磁性ディスク５２０と第２中間ヨーク４４０との間の隙間４８０の高さが定まる。

図４に示すように、シャフト部３１０は、上部２１０Ａにおいては、軸部３１１がラジアル軸受３５１によって回転自在に支持され、ラジアル軸受３５１は、プッシャ３５２によって第１の方向Ｄ１の上側（図４の上側）に付勢されるように支持される。プッシャ３５２は、軸部３１１の外周面と内側ヨーク２３１の内周面との間において上下位置が維持されるように配置されたオーリング３５３によって支持されている。これによってラジアル軸受３５１は、第１ヨーク２３０に対して、密着性を維持しつつ、第１の方向Ｄ１の所定位置で支持される。軸部３１１の上部は第３ヨーク２９０の上方に露出されており、軸部３１１の露出部分には、入力操作に必要な部材をシャフト部３１０に結合するための結合部３１４が設けられている。

また、下部２１０Ｂにおいては、図４に示すように、シャフト部３１０は、軸部３１１がラジアル軸受５５１によって回転自在に支持され、ラジアル軸受５５１は、プッシャ５５２によって第１の方向Ｄ１の下側に付勢されるように支持される。プッシャ５５２は、軸部３１１の外周面と内側ヨーク４３１の内周面との間において上下位置が維持されるように配置されたオーリング５５３によって支持されている。これによってラジアル軸受５５１は、第２ヨーク４３０に対して、密着性を維持しつつ、第１の方向Ｄ１の所定位置で支持される。軸部３１１の下部は第３ヨーク４９０の下方に所定量露出されている。この所定量は、軸部３１１がラジアル軸受５５１によって確実に支持されるような量である。

図２に示すように、上部２１０Ａの第１磁性ディスク３２０には、第１の方向Ｄ１（厚み方向）に貫通する４つのスリット３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄが設けられている。これらのスリットは、円形平面の中心から同一の距離に、周方向に沿って、等角度間隔に設けられている。また、径方向において、第３空間２３５に対応する位置に設けられている。そして、第１磁性ディスク３２０において、磁束が４つのスリットを径方向に通ることを規制することができる。第１コイル２５０に図５に示す磁界を発生させると、４つのスリット３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄが磁気ギャップとして機能するため、磁界の磁束が４つのスリット３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄを径方向に通ることが規制される。これに対して、４つのスリット３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄよりも中心軸２１１側（内側）では、第１ヨーク２３０の内側ヨーク２３１から第１中間ヨーク２４０に向けて、磁束が下向きに通り、４つのスリット３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄよりも外側では、第１中間ヨーク２４０から第１ヨーク２３０の外側ヨーク２３２に向けて、磁束が上向きに通る。さらに、４つのスリットを第３空間２３５に対応する位置に設けたことによって、第２空間２３４、第３空間２３５、及び、４つのスリット３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄが第１の方向Ｄ１に並ぶため、第１コイル２５０で発生した磁界が、第１ヨーク２３０や第１磁性ディスク３２０内で径方向に沿って進行することを確実に規制することができ、安定した磁気回路が確保される。

図３に示すように、下部２１０Ｂの第２磁性ディスク５２０にも、第１の方向Ｄ１（厚み方向）に貫通する４つのスリット５２３ａ、５２３ｂ、５２３ｃ、５２３ｄが設けられている。これらのスリットは、円形平面の中心から同一の距離に、周方向に沿って、等角度間隔に設けられている。また、径方向において、第３空間４３５に対応する位置に設けられている。そして、第２磁性ディスク５２０において、磁束が４つのスリットを径方向に通ることを規制することができる。第２コイル４５０に図５に示す磁界を発生させると、４つのスリット５２３ａ、５２３ｂ、５２３ｃ、５２３ｄが磁気ギャップとして機能するため、磁界の磁束が４つのスリット５２３ａ、５２３ｂ、５２３ｃ、５２３ｄを径方向に通ることが規制される。これに対して、４つのスリット５２３ａ、５２３ｂ、５２３ｃ、５２３ｄよりも中心軸２１１側（内側）では、第２ヨーク４３０の内側ヨーク４３１から第２中間ヨーク４４０に向けて、磁束が主に上向きに通り、４つのスリット５２３ａ、５２３ｂ、５２３ｃ、５２３ｄよりも外側では、第２中間ヨーク４４０から第２ヨーク４３０の外側ヨーク２３２に向けて、磁束が主に下向きに通る。さらに、４つのスリットを第３空間４３５に対応する位置に設けたことによって、第２空間４３４、第３空間４３５、及び、４つのスリット５２３ａ、５２３ｂ、５２３ｃ、５２３ｄが第１の方向Ｄ１に並ぶため、第２コイル４５０で発生した磁界が、第２ヨーク４３０や第２磁性ディスク５２０内で径方向に沿って進行することを確実に規制することができ、安定した磁気回路が確保される。

シャフト部３１０を回転操作すると、第１磁性ディスク３２０が第１ヨーク２３０及び第１中間ヨーク２４０に対して相対的に回転し、かつ、第２磁性ディスク５２０が第２ヨーク４３０及び第２中間ヨーク４４０に対して相対的に回転する。このとき、上部２１０Ａにおいては、第１磁性ディスク３２０の上面と第１ヨーク２３０の底面２３６との間の第１の方向Ｄ１の距離は、略一定に保たれ、第１磁性ディスク３２０の下面と第１中間ヨーク２４０の上面２４１との間の第１の方向Ｄ１の距離は略一定に保たれ、さらに、第１磁性ディスク３２０の外周面と環状部材２７０の内周面との第２の方向Ｄ２の距離も略一定に維持される。また、下部２１０Ｂにおいても、第２磁性ディスク５２０の下面と第２ヨーク４３０の上面４３６との間の第１の方向Ｄ１の距離は、略一定に保たれ、第２磁性ディスク５２０の上面と第２中間ヨーク４４０の上面２４１との間の第１の方向Ｄ１の距離は略一定に保たれ、さらに、第２磁性ディスク５２０の外周面と環状部材２７０の内周面との第２の方向Ｄ２の距離も略一定に維持される。

図４と図５に示すように、第１磁性ディスク３２０の周囲の隙間２８０には磁気粘性流体３６０が満たされ、また、第２磁性ディスク５２０の周囲の隙間４８０には磁気粘性流体５６０が満たされている。したがって、上部２１０Ａにおいては、隙間２８０のうち、第１磁性ディスク３２０の上面と第１ヨーク２３０の底面２３６とに第１の方向Ｄ１を挟まれた隙間に磁気粘性流体３６０が存在し、かつ、第１磁性ディスク３２０の下面と第１中間ヨーク２４０の上面２４１とに第１の方向Ｄ１を挟まれた隙間にも磁気粘性流体３６０が存在する。さらに、第１磁性ディスク３２０の外周面と環状部材２７０とに径方向に挟まれた、上記間隙２８１にも磁気粘性流体３６０が存在する。第１磁性ディスク３２０の周囲の隙間２８０は、封止部材２６０、環状部材２７０、シャフト部３１０、フランジ部３１２、第１ヨーク２３０、第１中間ヨーク２４０等で封止されている。このため、磁気粘性流体３６０は隙間２８０内に確実に保持される。下部２１０Ｂにおいては、隙間４８０のうち、第２磁性ディスク５２０の底面と第２ヨーク４３０の上面４３６とに第１の方向Ｄ１を挟まれた隙間に磁気粘性流体５６０が存在し、かつ、第２磁性ディスク５２０の上面と第２中間ヨーク４４０の底面４４１とに第１の方向Ｄ１を挟まれた隙間にも磁気粘性流体５６０が存在する。さらに、第２磁性ディスク５２０の外周面と環状部材２７０とに径方向に挟まれた、上記間隙４８１にも磁気粘性流体５６０が存在する。第２磁性ディスク５２０の周囲の隙間４８０は、封止部材４６０、環状部材２７０、シャフト部３１０、フランジ部３１２、第２ヨーク４３０、第２中間ヨーク４４０等で封止されている。このため、磁気粘性流体５６０は隙間４８０内に確実に保持される。

ここで、磁気粘性流体３６０、５６０は、磁界が印加されると粘度が変化する物質であり、例えば、非磁性の液体（溶媒）中に磁性材料からなる粒子（磁性粒子）が分散された流体である。磁気粘性流体３６０、５６０に含まれる磁性粒子としては、例えば、カーボンを含有した鉄系の粒子やフェライト粒子が好ましい。カーボンを含有した鉄系の粒子としては、例えば、カーボン含有量が０．１５％以上であることが好ましい。磁性粒子の直径は、例えば０．５μｍ以上が好ましく、さらには１μｍ以上が好ましい。磁気粘性流体３６０、５６０は、磁性粒子が重力で沈殿しにくくなるように、溶媒と磁性粒子を選定することが望ましい。さらに、磁気粘性流体３６０、５６０は、磁性粒子の沈殿を防ぐカップリング材を含むことが望ましい。

第１コイル２５０に対して電流が印加されると、上述したように図５に示すような磁界が発生し、第１磁性ディスク３２０においては第１の方向Ｄ１に沿った方向のみの磁束が通り、第１磁性ディスク３２０の内部では、径方向に沿った磁束は生じないか生じてもその磁束密度はわずかである。この磁界により、第１中間ヨーク２４０においては径方向に沿った磁力線が生じ、第１コイル２５０の外側においては、第１の方向Ｄ１に沿った方向の磁力線が生じる。第３ヨーク２９０においては、第１中間ヨーク２４０における磁力線とは逆方向であって径方向に沿った方向の磁力線が生じる。一方、下部２１０Ｂにおいては、第２コイル４５０に対して電流が印加されると図５に示すような磁界が発生し、第２磁性ディスク５２０においては、主に、第１の方向Ｄ１に沿った方向のみの磁束が通り、第２磁性ディスク５２０の内部では、径方向に沿った磁束は生じないか生じてもその磁束密度はわずかである。この磁界により、第２中間ヨーク４４０においては径方向に沿った磁力線が生じ、第２コイル４５０の外側においては、第１の方向Ｄ１に沿った方向の磁力線が生じる。第３ヨーク４９０においては、第２中間ヨーク４４０における磁力線とは逆方向であって径方向に沿った方向の磁力線が生じる。

磁気粘性流体３６０、５６０のいずれにおいても、コイル２５０、４５０による磁界が生じていないときには、磁性粒子は溶媒内で分散されている。したがって、操作者がシャフト部３１０を操作すると、保持部２２０は、大きな抵抗力を受けずに、操作部３００に対して相対的に回転する。あるいは、コイル２５０、４５０に通電されていない状態で、ヨーク内に残留磁束があるときは、その残留磁束の密度に応じてシャフト部３１０に抵抗トルクが残留する。

一方、コイル２５０、４５０に電流を印加して磁界を発生させると、磁気粘性流体３６０、５６０には第１の方向Ｄ１に沿った磁界が与えられる。この磁界により、磁気粘性流体３６０、５６０中で分散していた磁性粒子は磁力線に沿って集まり、第１の方向Ｄ１に沿って並んだ磁性粒子が磁気的に互いに連結される。この状態において、中心軸２１１を中心とする方向にシャフト部３１０を回転させようとする力を与えると、連結された磁性粒子による抵抗力（トルク）がはたらくため、磁界を発生させていない状態と比べて操作者に抵抗力を感じさせることができる。

本実施形態においては、シャフト部３１０から径方向外側に円板状に広がった２つの磁性ディスク３２０、５２０を使用しているため、シャフト部３１０だけの場合に比べると広い範囲に磁気粘性流体３６０、５６０を配置できる。さらに、磁界が印加された磁気粘性流体３６０、５６０の抵抗力の大きさは、その配置範囲の広さに関係する。特に、シャフト部３１０の操作によって２つの磁性ディスク３２０、５２０を回転させたときの磁界が印加された磁気粘性流体３６０、５６０による抵抗力の大きさは、その回転方向に直交する面の磁気粘性流体３６０、５６０の磁界が印加された面積に関係する。よって、磁界を印加可能な磁気粘性流体３６０、５６０の配置範囲が広くなるほど、抵抗力（トルク）の制御幅を広くすることができる。本実施形態では、２つの磁性ディスク３２０、５２０の広い範囲において、第１の方向Ｄ１に沿った磁界成分を主方向とする磁束を通過させることができ、この磁束の方向に基づいた方向に抵抗力（トルク）を発生させることができるため、装置を大型化することなく大きなせん断応力を得ることが可能となる。

図６は、トルク発生装置２１０の制御系統のブロック図である。トルク発生装置２１０は、上述のコイル２５０、４５０のほかに、通電制御部３７１、第１通電部３７２、及び、第２通電部３７３を更に備える。通電制御部３７１は、２つのコイル２５０、４５０のそれぞれに印加する電流を制御する。第１通電部３７２は、通電制御部３７１からの制御信号にしたがって、第１コイル２５０に対して所定の電流を印加し、第２通電部３７３は、通電制御部３７１からの制御信号にしたがって、第２コイル４５０に対して所定の電流を印加する。図４と図５に示す例では、２つの磁性ディスク３２０、５２０のいずれにおいても、第１中間ヨーク２４０及び第２中間ヨーク４４０で中心軸２１１から遠ざかる方向に磁束が通るように、２つのコイル２５０、４５０のそれぞれに同時に電流を印加しているが、互いに異なる方向に磁束が通るように、又は、一方のコイルのみに電流を印加するように制御することもできる。また、２つのコイル２５０、４５０のそれぞれに印加する電流の大きさは同一であってもよいし、異なってもよい。

図７（ａ）は、本実施形態のトルク発生装置２１０における磁束の流れを示すコンター図、（ｂ）は比較例のトルク発生装置におけるコンター図である。図８（ａ）は、磁性ディスクの上側における磁束密度の変化を示すグラフ、（ｂ）は磁性ディスクの下側における磁束密度の変化を示すグラフである。図７（ｂ）に示す比較例では、テーパ形状の第２空間が設けられておらず、本実施形態の第３空間２３５、４３５と同様に第１の方向Ｄ１に沿って互いに平行な空間がコイルまで延びている。ただし、比較例においても、磁性ディスク側からコイルまで延びる空間は、磁気ギャップとして、径方向において、コイルを収容する第１空間よりも狭くなるように設定されている。図８（ａ）、（ｂ）では、磁性ディスクの中心から外周までの磁束強度の分布を示しており、黒丸（「テーパ有」）は本実施形態に対応しており、テーパ形状の第２空間を有する場合であり、白丸（「テーパ無」）は図７（ｂ）の比較例に対応しており、テーパ形状の第２空間を有していない場合である。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態と比較例のいずれにおいても、コイルと磁性ディスクとの間で、特に磁気ギャップの近傍において、磁束が径方向に沿って進行することが規制されており、磁気ギャップを設けていない構成と比べて面積を有効に活用できていることが分かる。さらに、図７（ａ）、（ｂ）を比較すると、本実施形態のトルク発生装置２１０（図７（ａ））では、比較例よりさらに、磁束が効率的に磁性ディスク側へ導かれていることが分かる。

図８（ａ）、（ｂ）を見ると、磁性ディスクの上下両面の何れにおいても、本実施形態のトルク発生装置２１０のようなテーパ形状を設けることによって磁束密度が大きくなっていることが分かる。これは、テーパ形状の第２空間を設けることによって、ヨーク内において磁性ディスクの手前で磁束が左右に流れることを規制することができ、この領域における磁束の短絡を減少させることができ、磁性ディスクに対して効率的に磁束が誘導されやすくなったことに起因すると考えられる。このような構成によれば、磁気粘性流体に対して、操作軸と平行な方向の磁束を効率よく与えることができ、これによって、磁気粘性流体を硬化させやすくなり、せん断応力を増加させることが可能となることから、大型化することなくトルク性能を向上させることができる。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

以上のように、本発明に係るトルク発生装置は、小型でありながら、大きなせん断応力を得ることができる点で有用である。

２１０ トルク発生装置
２１０Ａ 上部
２１０Ｂ 下部
２１１ 中心軸
２２０ 保持部
２３０ 第１ヨーク
２３１、４３１ 内側ヨーク
２３１ａ、４３１ａ 円筒部
２３１ｂ、４３１ｂ 鍔状部
２３１ｃ、４３１ｃ 第１面
２３１ｄ、４３１ｄ 第２面
２３２、４３２ 外側ヨーク
２３２ａ、４３２ａ 円筒部
２３２ｂ、４３２ｂ 縁部
２３２ｃ、４３２ｃ 第１面
２３２ｄ、４３２ｄ 第２面
２３３、４３３ 第１空間
２３３ｘ 中心位置
２３４ 第２空間（第１磁気ギャップ）
２３５ｘ 中心位置
２３５ 第３空間（第１磁気ギャップ）
２３６ 底面
２４０ 第１中間ヨーク（中間ヨーク）
２４１ 上面
２４２、４４２ 孔部
２５０ 第１コイル（磁界発生部）
２６０、４６０ 封止部材
２６１ 下面
２７０ 環状部材
２８０、４８０ 隙間
２８１、４８１ 間隙
２９０、４９０ 第３ヨーク
３００ 操作部
３１０ シャフト部（操作軸）
３１１ 軸部（操作軸）
３１２ フランジ部
３１４ 結合部
３２０ 第１磁性ディスク
３２１、５２１ 中央孔部
３２２、５２２ 貫通孔部
３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄ スリット
３５１、５５１ ラジアル軸受
３５２、５５２ プッシャ
３５３、５５３ オーリング
３６０、５６０ 磁気粘性流体
３７１ 通電制御部
３７２ 第１通電部
３７３ 第２通電部
４３０ 第２ヨーク
４３４ 第２空間（第２磁気ギャップ）
４３５ 第３空間（第２磁気ギャップ）
４３６ 上面
４４０ 第２中間ヨーク（中間ヨーク）
４４１ 底面
４５０ 第２コイル（磁界発生部）
４６１ 上面
５２０ 第２磁性ディスク
５２３ａ、５２３ｂ、５２３ｃ、５２３ｄ スリット
Ｄ１ 第１の方向
Ｄ２ 第２の方向

Claims (5)

1. 互いに対向して配置され、回転軸を中心にそれぞれ回転可能な、第１磁性ディスク及び第２磁性ディスクと、
   前記第１磁性ディスクと前記第２磁性ディスクの間に位置する中間ヨークと、
   前記回転軸と平行な第１の方向において前記第１磁性ディスクを挟んで前記中間ヨークとは反対側に位置する第１ヨークと、
   前記第１の方向において前記第２磁性ディスクを挟んで前記中間ヨークとは反対側に位置する第２ヨークと、
   前記第１の方向において、前記第１磁性ディスクと離間して前記第１ヨーク側に配置され、通電により磁界を発生させる第１コイルと、
   前記第１の方向において、前記第２磁性ディスクと離間して前記第２ヨーク側に配置され、通電により磁界を発生させる第２コイルと、
   前記第１磁性ディスクと前記第１ヨーク及び前記中間ヨークとの間、並びに、前記第２磁性ディスクと前記中間ヨーク及び前記第２ヨークとの間に、それぞれ充填された磁気粘性流体とを備え、
   前記第１ヨークは、前記第１コイルと前記第１磁性ディスクとの間に第１磁気ギャップを形成するように、前記第１コイルと前記第１磁性ディスクとの間において、径方向に延在して設けられており、
   前記第２ヨークは、前記第２コイルと前記第２磁性ディスクとの間に第２磁気ギャップを形成するように、前記第２コイルと前記第２磁性ディスクとの間において、前記径方向に延在して設けられていることを特徴とするトルク発生装置。
2. 前記第１コイル及び前記第２コイルに印加する電流を制御する通電制御部を備え、
   前記通電制御部は、前記第１コイルに電流を印加する第１通電部と、前記第２コイルに電流を印加する第２通電部と、を有し、
   前記第１コイル及び前記第２コイルに同時に電流を印加するときには、前記中間ヨークにおける磁界の向きが同一の向きとなるように制御される請求項１に記載のトルク発生装置。
3. 前記第１磁気ギャップは、前記第１コイルに近づくほど前記径方向における幅が大きくなる形状を有し、
   前記第２磁気ギャップは、前記第２コイルに近づくほど前記径方向における幅が大きくなる形状を有する請求項１又は請求項２に記載のトルク発生装置。
4. 前記第１磁気ギャップにより、前記第１磁性ディスクと対向する前記第１ヨークの対向面が前記径方向において前記第１磁気ギャップの内側と外側に分割され、前記第１磁気ギャップは、前記第１ヨークの対向面において、前記第１磁気ギャップの内側の面積と外側の面積とが互いに略同一となる位置に設けられており、
   前記第２磁気ギャップにより、前記第２磁性ディスクと対向する前記第２ヨークの対向面が前記径方向において前記第２磁気ギャップの内側と外側に分割され、前記第２磁気ギャップは、前記第２ヨークの対向面において、前記第２磁気ギャップの内側の面積と外側の面積とが互いに略同一となる位置に設けられている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のトルク発生装置。
5. 前記第１ヨーク、前記中間ヨーク、及び、前記第２ヨークを、前記第１の方向において互いに接続する環状部材を備え、
   前記環状部材は、前記第１磁性ディスク及び前記第２磁性ディスクの外周面との間に間隙を有して囲むように全周に亘って配置されている非磁性体部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のトルク発生装置。