JP2021152401A - Magnetic viscous fluid device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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付与する磁場の強さを変えることにより、上記部材間で伝達されるトルクを可変とする磁気粘性流体装置に関する。 In the present invention, a magnetic viscous fluid is interposed between members provided so as to be relatively rotatable, and the strength of the magnetic field applied to the ferrofluid fluid is changed to change the magnetism transmitted between the members. Regarding viscous fluid equipment.
この種の磁気粘性流体装置は、例えば特許文献1,2に開示されている。特許文献1,2に開示されている磁気粘性流体装置は、ディスクと、ディスクの両面にそれぞれ対向配置されたヨークとを備える。ディスクとヨークとの間には、微小寸法の隙間が形成され、当該隙間に磁気粘性流体が充填されている。そして、ヨークの間に、ディスクおよび磁気粘性流体を貫通する磁場が形成されることで、磁気粘性流体が磁場の強さに応じた粘度を発現し、ディスクとヨークとの間で磁場の強さに応じたトルクが伝達される。
This type of ferrofluid fluid device is disclosed in, for example,
上記磁気粘性流体装置では、磁気粘性流体が充填されるディスクとヨークとの間の隙間の大きさによって、ディスクとヨークとの間で伝達されるトルクが異なる。したがって、ディスクとヨークとの間で設計通りのトルクを伝達させるために(つまり、磁気粘性流体装置に設計通りの性能を発揮させるために)、ディスクとヨークとの間の隙間の寸法精度を高めることが重要である。 In the above-mentioned ferrofluid apparatus, the torque transmitted between the disc and the yoke differs depending on the size of the gap between the disc and the yoke filled with the ferrofluid. Therefore, in order to transfer the torque as designed between the disc and the yoke (that is, to make the ferrofluid fluid perform as designed), the dimensional accuracy of the gap between the disc and the yoke is improved. This is very important.
しかしながら、従来の磁気粘性流体装置では、複数の部材の組み合わせによってディスクとヨークとの隙間が形成されることから、ディスクとヨークとの隙間の公差が、複数の部材の寸法公差の累積値となり、当該隙間の寸法精度を高めることが容易ではなかった。 However, in the conventional ferrofluid apparatus, since the gap between the disc and the yoke is formed by the combination of a plurality of members, the tolerance of the gap between the disc and the yoke becomes the cumulative value of the dimensional tolerance of the plurality of members. It was not easy to improve the dimensional accuracy of the gap.
本発明は、かかる課題に鑑みて創案されたものであり、簡易な構造にて、磁気粘性流体が充填されるディスクとヨークとの隙間の寸法精度を高めることができる磁気粘性流体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of the above problems, and provides a magnetically viscous fluid device capable of improving the dimensional accuracy of the gap between the disk and the yoke filled with the magnetically viscous fluid with a simple structure. The purpose is.
本発明の第1態様に係る磁気粘性流体装置は、ディスクと、前記ディスクを貫通する磁場を形成するように配設されたヨークと、前記ディスクと前記ヨークとの間に形成された隙間と、前記隙間に充填された磁気粘性流体と、を備え、前記ディスクが前記ヨークに対して軸線回りに回転可能に設けられたものを前提とし、前記ディスクと前記ヨークとの間に薄板材が設けられ、前記ディスクと前記ヨークとの隙間寸法が、前記薄板材の厚さ寸法と一致するように、前記薄板材が前記ディスクと前記ヨークとの間に挟み込まれている、ことを特徴とする。 The ferrofluid fluid device according to the first aspect of the present invention includes a disk, a yoke arranged so as to form a magnetic field penetrating the disk, and a gap formed between the disk and the yoke. A thin plate material is provided between the disk and the yoke on the premise that the magnetic viscous fluid filled in the gap is provided and the disk is provided so as to be rotatable about the axis with respect to the yoke. The thin plate material is sandwiched between the disc and the yoke so that the clearance dimension between the disc and the yoke matches the thickness dimension of the thin plate material.
本発明の第2態様に係る磁気粘性流体装置は、ディスクと、前記ディスクを貫通する磁場を形成するように前記ディスクの両側にそれぞれ配設された第1ヨークおよび第2ヨークと、前記ディスクの一側面と前記第1ヨークとの間に形成された第1隙間と、前記ディスクの他側面と前記第2ヨークとの間に形成された第2隙間と、前記第1隙間および前記第2隙間に充填された磁気粘性流体と、を備え、前記ディスクが前記第1ヨークおよび前記第2ヨークに対して軸線回りに回転可能に設けられたものを前提とし、前記ディスクの一側面と前記第1ヨークとの間に第1薄板材が設けられ、前記ディスクの他側面と前記第2ヨークとの間に第2薄板材が設けられ、前記ディスクの一側面と前記第1ヨークとの隙間寸法が、前記第1薄板材の厚さ寸法と一致するように、前記第1薄板材が前記ディスクと前記第1ヨークとの間に挟み込まれ、前記ディスクの他側面と前記第2ヨークとの隙間寸法が、前記第2薄板材の厚さ寸法と一致するように、前記第2薄板材が前記ディスクと前記第2ヨークとの間に挟み込まれている、ことを特徴とする。 The magnetic viscous fluid device according to the second aspect of the present invention includes a disk, a first yoke and a second yoke arranged on both sides of the disk so as to form a magnetic field penetrating the disk, and the disk. A first gap formed between one side surface and the first yoke, a second gap formed between the other side surface of the disk and the second yoke, the first gap and the second gap. One side surface of the disk and the first A first thin plate material is provided between the yoke and a second thin plate material is provided between the other side surface of the disk and the second yoke, and the clearance dimension between one side surface of the disk and the first yoke is set. The first thin plate material is sandwiched between the disc and the first yoke so as to match the thickness dimension of the first thin plate material, and the gap dimension between the other side surface of the disc and the second yoke. However, the second thin plate material is sandwiched between the disc and the second yoke so as to match the thickness dimension of the second thin plate material.
本発明の第3態様に係る磁気粘性流体装置は、第1態様又は第2態様に係る磁気粘性流体装置において、前記ディスクと同軸上に前記ディスクと一体回転するシャフトが設けられており、前記薄板材は、環状の薄板材であって、前記シャフトに外嵌されていてもよい。 The ferrofluid fluid device according to the third aspect of the present invention is the ferrofluid fluid device according to the first or second aspect, in which a shaft that rotates coaxially with the disk is provided and is thin. The plate material is an annular thin plate material, and may be fitted onto the shaft.
本発明によれば、簡易な構造にて、磁気粘性流体が充填されるディスクとヨークとの隙間の寸法精度を高めることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the dimensional accuracy of the gap between the disk filled with the ferrofluid and the yoke with a simple structure.
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ながら説明する。図1に示すように、本発明の実施形態に係る磁気粘性流体装置100は、シャフト1、ディスク2、第1ヨーク3A、第2ヨーク3B、コイル4、ケーシング5、磁気粘性流体6等で構成されている。
Hereinafter, the ferrofluid fluid device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the magnetic
シャフト1は、その端部がディスク2の中心部に垂直に接続されている。シャフト1には、基端側に形成された一般部11と比較して大径とされた第1大径部13A、第2大径部13Bおよび第3大径部13Cが形成されている。各大径部13A〜13Cは互いに軸線N方向に間隔をおいて形成されている。各大径部13A〜13Cの間には、一般部11より小径とされた第1小径部14Aおよび第2小径部14Bが形成されている。また、第3大径部13Cより先端側には、一般部11より小径とされた第3小径部14Cが形成され、更に、その先端側に、第3小径部14Cより小径とされた第4小径部14Dが形成されている。なお、シャフト1の材料は、ステンレス鋼などの非磁性体であることが望ましい。
The end of the
第1小径部14Aおよび第2小径部14Bには、それぞれ環状のシール部材71が嵌め込まれている。このシール部材71は、シャフト1と軸穴31との隙間をシールする。シャフト1はベアリング72を介して第2ヨーク3Bの軸穴31に回転自在に支持されている。このベアリング72は、シャフト1の一般部11に外嵌されており、その一側が第1大径部13Aの側面に係合され、その他側が軸穴31内に形成されたつば32に係合されている。
An
ディスク2は、既述したようにシャフト1の端部に接続され、当該シャフト1と一体に軸線N回りに回転する。ディスク2は、第1ヨーク3A、第2ヨーク3B、ケーシング5等に対して相対回転可能となっている。本実施形態では、ディスク2は、一定の厚さの円板形状とされている。なお、ディスク2の材料は、鉄等の磁性体であることが望ましい。
The
第1ヨーク3Aは、磁性体からなり、ディスク2の一側面2aに対して微小隙間61を介して設けられている。第1ヨーク3Aは、ディスク2の一側面2aに対して平行に対向する平坦な対向面33を有する。微小隙間61の隙間寸法は、後述する第1薄板材81の厚さによって規定されている。微小隙間61の隙間寸法は、特に数値的に限定されるものではないが、例えば0.1mm以下とされる。
The
第1ヨーク3Aは、円筒状のケーシング5の内側に嵌め込まれ、そのケーシング5に複数の取付ボルト57により締結された円環状の押さえ板55によって軸線N方向の移動が規制されている。なお、図1に示す例では、第1ヨーク3Aの中心に貫通穴35が形成され、当該貫通穴35にシャフト1の先端部(第4小径部14D)を支持する軸受材15が嵌め込まれている。貫通穴35と軸受材15との隙間は、Oリング16によってシールされている。
The
第2ヨーク3Bは、磁性体からなり、ディスク2の他側面2bに対して微小隙間62を介して設けられている。第2ヨーク3Bは、ディスク2の他側面2bに対して平行に対向する対向面37A,37Bを有する。微小隙間62の隙間寸法は、後述する第2薄板材82の厚さによって規定されている。微小隙間62の隙間寸法は、特に数値的に限定されるものではないが、例えば0.1mm以下とされる。
The
第2ヨーク3Bは、シャフト1を通すための軸穴31を中心部に有し、コイル4を配設するための軸線Nを中心とした環状の溝34をも有する。この溝34によって、前記対向面は、内径側の対向面37Aと、外径側の対向面37Bとに分かれている。すなわち、第2ヨーク3Bは、コイル4の内周側、外周側および反ディスク2側を包囲した断面形状を有し、コイル4の内側と外側にそれぞれディスク2の他側面2bに対向する対向面37A,37Bを有する。そして、第2ヨーク3Bは、コイル4に電流が印加されたとき、当該2つの対向面37A,37Bが磁極となるヨークとして機能する。なお、第2ヨーク3Bは、円筒状のケーシング5の内側に嵌め込まれ、そのケーシング5に複数の取付ボルト57により締結された円環状の押さえ板56によって軸線N方向の移動が規制されている。本実施形態では、押さえ板56は、複数の取付ボルト58にて第2ヨーク3Bにも締結されている。
The
コイル4は、第2ヨーク3Bに形成された溝34に沿って配設されている。このコイル4には、図示しない電流供給装置により任意の電流が供給可能となっている。
The
ケーシング5は、既述したように円筒状部材からなり、非磁性体で構成されている。
As described above, the
磁気粘性流体6は、ディスク2の他側面2bと、第2ヨーク3Bの対向面37A,37Bとの微小隙間62、並びに、ディスク2の一側面2aと、第1ヨーク3Aの対向面33との微小隙間61に充填されている。この磁気粘性流体6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。
The
上記構成を備える磁気粘性流体装置100において、電流供給装置により、コイル4に電流を印加すると、矢印Pに示す方向に沿ってディスク2、第1ヨーク3A、第2ヨーク3B内に磁路が形成される。この磁路は、ディスク2の一側面2aと第1ヨーク3Aの対向面33との微小隙間61や、ディスク2の他側面2bと第2ヨーク3Bの対向面37A,37Bとの微小隙間62に充填されている磁気粘性流体6を貫通する。これにより、磁気粘性流体6に、磁場の強さに応じた粘度(ずり応力)が発現し、ディスク2と2つのヨーク3A,3Bとの間での伝達トルクが磁場の強さに応じて大きくなる。
In the magnetic
上記構成を備える磁気粘性流体装置100においては、ディスク2の一側面2aと第1ヨーク3Aの対向面33との間に第1薄板材81が設けられ、ディスク2の他側面2bと第2ヨーク3Bの対向面37Aとの間に第2薄板材82が設けられている。第1薄板材81および第2薄板材82には、環状の薄板材が用いられている。第1薄板材81は、シャフト1の先端部(第4小径部14D)に外嵌され、第2薄板材82は、シャフト1の先端部に近い部分(第3大径部13C)に外嵌されている。また、第1薄板材81および第2薄板材82の外径は、当然に、磁気回路の形成を阻害しない値とされる。図1に示す例では、第1薄板材81の外径は、第2薄板材82の外径より小さくなっているが、これに限定される訳ではない。なお、第1薄板材81および第2薄板材82は、ステンレス鋼などの非磁性体で構成されている。
In the
また、第1薄板材81は、ディスク2と第1ヨーク3Aとの間に挟み込まれ、第2薄板材82は、ディスク2と第2ヨーク3Bとの間に挟み込まれている。挟み込む手段は特に限定されないが、本実施形態では、押さえ板55,56をケーシング5、ヨーク3A,3B等に対して取り付けている取付ボルト57,58を締め付けることで、第1薄板材81は、ディスク2と第1ヨーク3Aとの間に微小な圧力で挟み込まれ、第2薄板材82は、ディスク2と第2ヨーク3Bとの間に微小な圧力で挟み込まれる。これにより、微小隙間61の隙間寸法は、第1薄板材81の厚さ寸法と一致し、微小隙間62の隙間寸法は、第2薄板材82の厚さと一致する。
Further, the first
以上の説明から明らかなように、磁気粘性流体装置100によれば、微小隙間61の隙間寸法は、第1薄板材81の厚さと一致し、微小隙間62の隙間寸法は、第2薄板材82の厚さと一致することから、第1薄板材81および第2薄板材82に、高精度の厚さ寸法の薄板材を使用するだけで、微小隙間61,62の寸法精度を高めることができる。また、各微小隙間61,62の公差は、専ら第1薄板材81、第2薄板材82寸法公差と一致するため、従来例に係る磁気粘性流体装置のように寸法公差の累積に悩まされることもない。
As is clear from the above description, according to the
本発明は、例えば、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付与する磁場の強さを変えることにより、上記部材間で伝達されるトルクを可変とする磁気粘性流体装置に適用可能である。 In the present invention, for example, the torque transmitted between the members is variable by interposing a ferrofluid between members provided so as to be relatively rotatable and changing the strength of the magnetic field applied to the ferrofluid. It is applicable to ferrofluid fluid devices.
1 シャフト
2 ディスク
2a 一側面
2b 他側面
3A 第1ヨーク
3B 第2ヨーク
6 磁気粘性流体
61 微小隙間(第1隙間)
62 微小隙間(第2隙間)
81 第1薄板材
82 第2薄板材
1
62 Micro gap (second gap)
81 1st
Claims (3)
前記ディスクを貫通する磁場を形成するように配設されたヨークと、
前記ディスクと前記ヨークとの間に形成された隙間と、
前記隙間に充填された磁気粘性流体と、
を備え、
前記ディスクが前記ヨークに対して軸線回りに回転可能に設けられた磁気粘性流体装置において、
前記ディスクと前記ヨークとの間に薄板材が設けられ、前記ディスクと前記ヨークとの隙間寸法が、前記薄板材の厚さ寸法と一致するように、前記薄板材が前記ディスクと前記ヨークとの間に挟み込まれている、ことを特徴とする磁気粘性流体装置。 With a disc
A yoke arranged to form a magnetic field penetrating the disc,
A gap formed between the disc and the yoke,
The ferrofluid filled in the gap and
With
In a ferrofluid device in which the disc is rotatably provided about the axis with respect to the yoke.
A thin plate material is provided between the disc and the yoke, and the thin plate material is formed between the disc and the yoke so that the gap dimension between the disc and the yoke matches the thickness dimension of the thin plate material. A ferrofluid fluid device characterized by being sandwiched between them.
前記ディスクを貫通する磁場を形成するように前記ディスクの両側にそれぞれ配設された第1ヨークおよび第2ヨークと、
前記ディスクの一側面と前記第1ヨークとの間に形成された第1隙間と、
前記ディスクの他側面と前記第2ヨークとの間に形成された第2隙間と、
前記第1隙間および前記第2隙間に充填された磁気粘性流体と、
を備え、
前記ディスクが前記第1ヨークおよび前記第2ヨークに対して軸線回りに回転可能に設けられた磁気粘性流体装置において、
前記ディスクの一側面と前記第1ヨークとの間に第1薄板材が設けられ、
前記ディスクの他側面と前記第2ヨークとの間に第2薄板材が設けられ、
前記ディスクの一側面と前記第1ヨークとの隙間寸法が、前記第1薄板材の厚さ寸法と一致するように、前記第1薄板材が前記ディスクと前記第1ヨークとの間に挟み込まれ、
前記ディスクの他側面と前記第2ヨークとの隙間寸法が、前記第2薄板材の厚さ寸法と一致するように、前記第2薄板材が前記ディスクと前記第2ヨークとの間に挟み込まれている、ことを特徴とする磁気粘性流体装置。 With a disc
The first yoke and the second yoke arranged on both sides of the disk so as to form a magnetic field penetrating the disk, respectively.
A first gap formed between one side surface of the disc and the first yoke,
A second gap formed between the other side surface of the disc and the second yoke,
With the ferrofluid filled in the first gap and the second gap,
With
In a ferrofluid apparatus in which the disc is rotatably provided around the axis with respect to the first yoke and the second yoke.
A first thin plate material is provided between one side surface of the disc and the first yoke.
A second thin plate material is provided between the other side surface of the disc and the second yoke.
The first thin plate material is sandwiched between the disc and the first yoke so that the gap dimension between one side surface of the disk and the first yoke matches the thickness dimension of the first thin plate material. ,
The second thin plate material is sandwiched between the disc and the second yoke so that the gap dimension between the other side surface of the disk and the second yoke matches the thickness dimension of the second thin plate material. A ferrofluid fluid device characterized by being.
前記ディスクと同軸上に前記ディスクと一体回転するシャフトが設けられており、
前記薄板材は、環状の薄板材であって、前記シャフトに外嵌されている、ことを特徴とする磁気粘性流体装置。 In the ferrofluid apparatus according to claim 1 or 2.
A shaft that rotates integrally with the disc is provided coaxially with the disc.
The ferrofluid fluid device is an annular thin plate material, which is externally fitted to the shaft.
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