JP7477267B2 - Magnetorheological Fluid Device - Google Patents
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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、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変えることができる磁気粘性流体装置に関する。 The present invention relates to a magnetorheological fluid device that can change the torque transmitted between components that are arranged to rotate relative to one another by interposing a magnetorheological fluid between the components and changing the strength of the magnetic field applied to the magnetorheological fluid.
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。同文献に開示された磁気粘性流体装置は、円板とケーシングとの間に磁気粘性流体を介在させ、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、円板とケーシングとの間で伝達されるトルクを変えることができる。 This type of magnetorheological fluid device is disclosed, for example, in Patent Documents 1 and 2. The magnetorheological fluid device disclosed in these documents has a magnetorheological fluid interposed between a disk and a casing, and can change the torque transmitted between the disk and the casing by changing the strength of the magnetic field applied to the magnetorheological fluid.
ところで、磁気粘性流体装置に封入される磁気粘性流体の分散媒（オイル）の粘度は温度に依存する。このため、磁気粘性流体は、磁場発生用のコイルの発熱や周囲の環境温度に影響されて粘度が変化してしまう。その結果、磁気粘性流体装置の特性値（例えば所定の電流をコイルに印加した場合に発生する回転抵抗など）にも影響が及ぶ。 The viscosity of the dispersion medium (oil) of the magnetorheological fluid sealed in the magnetorheological fluid device depends on temperature. For this reason, the viscosity of the magnetorheological fluid changes depending on the heat generated by the coil that generates the magnetic field and the surrounding environmental temperature. As a result, the characteristic values of the magnetorheological fluid device (such as the rotational resistance that occurs when a certain current is applied to the coil) are also affected.
広い温度範囲で粘度の変化が少ない分散媒を使用したり、分散媒に添加剤を添加することによって環境温度等の変化による磁気粘性流体装置の特性値の変化を抑制することは可能である。しかし、そのような分散媒や添加剤を使用することによって磁気粘性流体装置に悪影響（例えば磁気粘性流体装置の耐久性が低下するなど）が生じることがある。 It is possible to suppress changes in the characteristic values of a magnetorheological fluid device caused by changes in the environmental temperature, etc., by using a dispersion medium that has little change in viscosity over a wide temperature range, or by adding additives to the dispersion medium. However, the use of such dispersion mediums or additives may have adverse effects on the magnetorheological fluid device (for example, a decrease in the durability of the magnetorheological fluid device).
そこで、本発明は、磁気粘性流体装置に使用される磁気粘性流体の分散媒の種類にかかわらず、特性値が周囲の環境温度等による影響を受け難い磁気粘性流体装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a magnetorheological fluid device whose characteristic values are less susceptible to the effects of the surrounding environmental temperature, etc., regardless of the type of dispersion medium of the magnetorheological fluid used in the magnetorheological fluid device.
本発明の第１の態様に係る磁気粘性流体装置は、ロータと、前記ロータに対して微小隙間を介して対向する対向面を有するヨークと、前記微小隙間に介在する磁気粘性流体と、
前記微小隙間を貫通する磁路を形成する磁路形成手段と、を備え、さらに、前記ヨークに接触して設けられ、前記ヨークの加熱又は冷却を行う温調部を備える。
A magnetorheological fluid device according to a first aspect of the present invention includes a rotor, a yoke having an opposing surface that faces the rotor via a minute gap, and a magnetorheological fluid present in the minute gap;
The magnetic flux stator further includes a temperature adjusting unit that is provided in contact with the yoke and that heats or cools the yoke.
かかる構成を備える磁気粘性流体装置によれば、磁気粘性流体装置に使用される磁気粘性流体の分散媒の種類にかかわらず、特性値が周囲環境温度等による影響を受け難くなる。 With a magnetorheological fluid device having such a configuration, the characteristic values are less susceptible to the effects of the ambient temperature, etc., regardless of the type of dispersion medium of the magnetorheological fluid used in the magnetorheological fluid device.
本発明の第２の態様に係る磁気粘性流体装置は、第１の態様に係る磁気粘性流体装置において、前記ヨークの前記対向面は、前記ロータの一方の面に対して微小隙間を介して対向しており、前記温調部は、前記ヨークの前記対向面と反対側に接触して設けられ、前記ヨークの加熱又は冷却を行う、ものである。 The magnetorheological fluid device according to the second aspect of the present invention is the magnetorheological fluid device according to the first aspect, in which the opposing surface of the yoke faces one surface of the rotor via a small gap, and the temperature control unit is provided in contact with the side of the yoke opposite the opposing surface, and heats or cools the yoke.
本発明の第３の態様に係る磁気粘性流体装置は、第１又は第２の態様に係る磁気粘性流体装置において、前記温調部は、前記ロータの回転軸線方向から視て前記ロータを覆う形状および大きさを有する。 The magnetorheological fluid device according to the third aspect of the present invention is the magnetorheological fluid device according to the first or second aspect, in which the temperature control unit has a shape and size that covers the rotor when viewed from the direction of the rotation axis of the rotor.
本発明の第４の態様に係る磁気粘性流体装置は、第１～第３の態様に係る磁気粘性流体装置において、前記温調部は、ペルチェ素子である。 The magnetorheological fluid device according to the fourth aspect of the present invention is the magnetorheological fluid device according to the first to third aspects, in which the temperature control unit is a Peltier element.
本発明の第５の態様に係る磁気粘性流体装置は、第１～第４の態様に係る磁気粘性流体装置において、前記磁気粘性流体の温度または前記磁気粘性流体の温度変化に伴って温度変化する部分の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部が検出する温度に基づいて前記温調部を制御する制御部と、をさらに備える。 The magnetorheological fluid device according to the fifth aspect of the present invention is the magnetorheological fluid device according to the first to fourth aspects, further comprising a temperature detection unit that detects the temperature of the magnetorheological fluid or the temperature of a portion whose temperature changes with a change in temperature of the magnetorheological fluid, and a control unit that controls the temperature adjustment unit based on the temperature detected by the temperature detection unit.
本発明の第６の態様に係る磁気粘性流体装置は、第１～第４の態様に係る磁気粘性流体装置において、前記磁路形成手段は、コイルを含んでおり、前記コイルの電流抵抗値を検出する抵抗値検出部と、前記抵抗値検出部が検出する電流抵抗値に基づいて前記温調部を制御する制御部と、を備える。 The magnetorheological fluid device according to the sixth aspect of the present invention is a magnetorheological fluid device according to the first to fourth aspects, in which the magnetic path forming means includes a coil, and includes a resistance value detection unit that detects the current resistance value of the coil, and a control unit that controls the temperature adjustment unit based on the current resistance value detected by the resistance value detection unit.
本発明の第７の態様に係る磁気粘性流体装置は、第１～第６の態様に係る磁気粘性流体装置において、前記温調部は、前記ヨークの前記対向面と反対側に着脱可能に設けられている。 The seventh aspect of the present invention is a magnetorheological fluid device according to the first to sixth aspects, in which the temperature control unit is detachably provided on the side of the yoke opposite the opposing surface.
本発明に係る磁気粘性流体装置よれば、磁気粘性流体の分散媒の種類にかかわらず、特性値が周囲の環境温度等による影響を受け難くなる。 The magnetorheological fluid device according to the present invention makes the characteristic values less susceptible to the effects of factors such as the surrounding environmental temperature, regardless of the type of dispersion medium used in the magnetorheological fluid.
－第１実施形態－
以下、本発明の第１実施の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、回転軸２、ロータ３、磁路形成手段４、磁気粘性流体５、温調部６、温度検出部７、制御部８等を備えている。
-First embodiment-
A magnetorheological fluid device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in Fig. 1, the magnetorheological fluid device 1 according to this embodiment includes a rotating shaft 2, a rotor 3, a magnetic path forming means 4, a magnetorheological fluid 5, a temperature adjusting unit 6, a temperature detecting unit 7, a control unit 8, etc.
回転軸２は、軸受１０に回転自在に支持されており、回転軸２の一端部にロータ３の中心部が接続されている。 The rotating shaft 2 is rotatably supported by the bearing 10, and the center of the rotor 3 is connected to one end of the rotating shaft 2.
ロータ３は、回転軸２と一体に回転するよう設けられている。本実施形態では、ロータ３は円板状に形成されている。ロータ３は、磁性体で構成されていることが望ましい。 The rotor 3 is arranged to rotate integrally with the rotating shaft 2. In this embodiment, the rotor 3 is formed in a disk shape. It is preferable that the rotor 3 is made of a magnetic material.
磁路形成手段４は、第１ヨーク１１、第２ヨーク１２、コイル１３等を用いて構成されている。 The magnetic path forming means 4 is composed of a first yoke 11, a second yoke 12, a coil 13, etc.
第１ヨーク１１は、ロータ３の一方の面３ａに対向する対向面１１ａを有する。ロータ３の一方の面３ａと、第１ヨーク１１の対向面１１ａとの間には微小隙間１７が形成されている。本実施形態では、第１ヨーク１１は、軸線方向から視て円状の輪郭を有する。第１ヨーク１１の対向面１１ａと反対側の面１１ｂ（以下「外側面１１ｂ」ともいう。）は平坦に形成されている。第１ヨーク１１の外周側には、コイル１３の配置スペース１１ｃが形成されている。 The first yoke 11 has an opposing surface 11a that faces one surface 3a of the rotor 3. A minute gap 17 is formed between one surface 3a of the rotor 3 and the opposing surface 11a of the first yoke 11. In this embodiment, the first yoke 11 has a circular contour when viewed from the axial direction. The surface 11b (hereinafter also referred to as the "outer surface 11b") opposite the opposing surface 11a of the first yoke 11 is formed flat. An arrangement space 11c for the coil 13 is formed on the outer periphery of the first yoke 11.
第２ヨーク１２は、ロータ３の他方の面３ｂに対向する対向面１２ａを有する。ロータ３の他方の面３ｂと、第２ヨーク１２の対向面１２ａとの間にも微小隙間１８が形成されている。本実施形態では、第２ヨーク１２も、軸方向から視て円状の輪郭を有する。第２ヨーク１２の外周側には、コイル１３の配置スペース１２ｃが形成されている。図１に示すように、第２ヨーク１２の外周部１２ｄは第１ヨーク１１の外周部１１ｄと接続されている。また、第２ヨーク１２の内側には、軸穴１２ｅ、軸受ハウジング１２ｆおよび環状溝１２ｇが形成されている。軸穴１２ｅには、回転軸２が挿通されている。軸受ハウジング１２ｆには、回転軸２を支持する軸受１０が嵌合されている。環状溝１２ｇには、シール部材１９が嵌め付けられる。なお、シール部材１９は、磁気粘性流体５が外部に漏出しないように、回転軸２と第２ヨーク１２との隙間をシールしている。 The second yoke 12 has an opposing surface 12a that faces the other surface 3b of the rotor 3. A minute gap 18 is also formed between the other surface 3b of the rotor 3 and the opposing surface 12a of the second yoke 12. In this embodiment, the second yoke 12 also has a circular contour when viewed from the axial direction. A space 12c for arranging the coil 13 is formed on the outer periphery of the second yoke 12. As shown in FIG. 1, the outer periphery 12d of the second yoke 12 is connected to the outer periphery 11d of the first yoke 11. In addition, a shaft hole 12e, a bearing housing 12f, and an annular groove 12g are formed on the inside of the second yoke 12. The rotating shaft 2 is inserted into the shaft hole 12e. A bearing 10 that supports the rotating shaft 2 is fitted into the bearing housing 12f. A seal member 19 is fitted into the annular groove 12g. The seal member 19 seals the gap between the rotating shaft 2 and the second yoke 12 so that the magnetorheological fluid 5 does not leak to the outside.
コイル１３は、電流印加時に、上記微小隙間１７，１８を直交する磁路を形成するように設けられている。すなわち、コイル１３に電流が印加されると図１の矢印Ｐに沿った方向に磁路が形成される。本実施形態では、コイル１３は、ロータ３の外側において第１ヨーク１１と第２ヨーク１２との間に環状に配設されている。なお、コイル１３には、図示しない給電装置から所望の電流が供給されるようになっている。 The coil 13 is arranged so that when a current is applied, it forms a magnetic path that crosses the minute gaps 17, 18 at right angles. That is, when a current is applied to the coil 13, a magnetic path is formed in the direction along the arrow P in FIG. 1. In this embodiment, the coil 13 is disposed in a ring shape between the first yoke 11 and the second yoke 12 on the outside of the rotor 3. The coil 13 is supplied with the desired current from a power supply device (not shown).
磁気粘性流体５は、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の内側に形成された封入空間２１に封入されている。図１では、灰色に塗り潰した領域が磁気粘性流体５の封入空間２１を表す。この磁気粘性流体５は、ロータ３の一方の面３ａと対向面１１ａとの微小隙間１７、並びに、ロータ３の他方の面３ｂと対向面１２ａとの微小隙間１８に介在し、これらの間で粘度に応じたトルク伝達を行う。 The magnetorheological fluid 5 is enclosed in an enclosed space 21 formed inside the first yoke 11 and the second yoke 12. In FIG. 1, the area shaded in gray represents the enclosed space 21 for the magnetorheological fluid 5. This magnetorheological fluid 5 is present in a minute gap 17 between one surface 3a of the rotor 3 and the opposing surface 11a, and in a minute gap 18 between the other surface 3b of the rotor 3 and the opposing surface 12a, and transmits torque between them according to the viscosity.
磁気粘性流体５は、磁性粒子を分散媒に分散させてなる液体である。磁性粒子として、例えば、ナノサイズの金属粒子（金属ナノ粒子）を使用することができる。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く、一般的に磁気粘性流体に用いられる周知の分散媒を用いることができる。 The magnetorheological fluid 5 is a liquid in which magnetic particles are dispersed in a dispersion medium. For example, nano-sized metal particles (metal nanoparticles) can be used as the magnetic particles. The magnetic particles are made of a magnetizable metal material, and although there is no particular restriction on the metal material, a soft magnetic material is preferred. Examples of soft magnetic materials include iron, cobalt, nickel, and alloys such as permalloy. The dispersion medium is not particularly limited, and any well-known dispersion medium generally used in magnetorheological fluids can be used.
温調部６は、第１ヨーク１１の外側面１１ｂに接触して設けられ、第１ヨーク１１の加熱又は冷却を行う。本実施形態では、温調部６としてペルチェ素子が用いられる。また、本実施形態では、図１に示すように、温調部６の第１ヨーク１１側の面は、微小隙間１７に対して平行に配設されている。 The temperature adjustment unit 6 is provided in contact with the outer surface 11b of the first yoke 11, and heats or cools the first yoke 11. In this embodiment, a Peltier element is used as the temperature adjustment unit 6. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the surface of the temperature adjustment unit 6 facing the first yoke 11 is disposed parallel to the minute gap 17.
温度検出部７は、磁気粘性流体５の温度を検出するためのものであり、例えば温度センサを用いて構成される。図１に示すように、温度センサの感温部７ａは、磁気粘性流体５内に配置されることが望ましい。図１に示す例では、感温部７ａは、第１ヨーク１１の対向面１１ａに沿った面上で、ロータ３の外周より外側に配置されている。 The temperature detection unit 7 is for detecting the temperature of the magnetorheological fluid 5, and is configured using, for example, a temperature sensor. As shown in FIG. 1, it is desirable that the temperature-sensing part 7a of the temperature sensor is disposed within the magnetorheological fluid 5. In the example shown in FIG. 1, the temperature-sensing part 7a is disposed outside the outer periphery of the rotor 3, on a surface along the opposing surface 11a of the first yoke 11.
また、温調部６の磁気粘性流体５と反対側の面７ｂには、放熱・吸熱部材１４が設けられている。放熱・吸熱部材１４は、温調部６側が比較的高温になると、温調部６から伝導する熱を外部に放熱し、温調部６側が比較的低温になると、外部から吸熱した熱を温調部６側に伝導する。放熱・吸熱部材１４として、銅合金、アルミニウム合金等の熱伝導性に優れた材料を使用することができる。例えば、アルミニウム合金からなるヒートシンク等を使用することができる。本実施形態では、放熱・吸熱部材１４は、非磁性体からなる環状の部材２３の内側に固定され、環状の部材２３は、固定具２２（本実施形態ではボルト等）によって第１ヨーク１１および第２ヨーク１２に固定されている。温調部６は、放熱・吸熱部材１４と第１ヨーク１１に挟まれた状態で、環状の部材２３の内側に固定されている。なお、本実施形態では、温調部６、放熱・吸熱部材１４および部材２３は、互いに一体に設けられており、固定具２２によって第１ヨーク１１に対して着脱可能に取り付けられている。 In addition, a heat dissipation/absorption member 14 is provided on the surface 7b of the temperature adjustment unit 6 opposite to the magnetorheological fluid 5. When the temperature adjustment unit 6 side becomes relatively high temperature, the heat dissipation/absorption member 14 dissipates heat conducted from the temperature adjustment unit 6 to the outside, and when the temperature adjustment unit 6 side becomes relatively low temperature, the heat absorbed from the outside is conducted to the temperature adjustment unit 6 side. As the heat dissipation/absorption member 14, a material having excellent thermal conductivity such as a copper alloy or an aluminum alloy can be used. For example, a heat sink made of an aluminum alloy can be used. In this embodiment, the heat dissipation/absorption member 14 is fixed to the inside of an annular member 23 made of a non-magnetic material, and the annular member 23 is fixed to the first yoke 11 and the second yoke 12 by a fastener 22 (bolts, etc. in this embodiment). The temperature adjustment unit 6 is fixed to the inside of the annular member 23 while being sandwiched between the heat dissipation/absorption member 14 and the first yoke 11. In this embodiment, the temperature adjustment unit 6, the heat dissipation/absorption member 14, and the member 23 are integral with one another and are detachably attached to the first yoke 11 by the fastener 22.
また、温調部６は、ロータ３の回転軸線方向から視てロータ３を覆う形状（円形状）および大きさを有する。 The temperature control unit 6 has a shape (circular) and size that covers the rotor 3 when viewed from the direction of the rotor 3's rotation axis.
制御部８は、温度検出部７が検出する磁気粘性流体５の温度に基づいて温調部６に供給する電流を制御する。具体的には、温度検出部７が検出する磁気粘性流体５の温度が所定の温度に近づくように温調部６に供給する電流や電流の極性の切り替えを行う。制御部８は、例えば、磁気粘性流体５の温度が所定の目標温度（例えば２０℃）より所定温度（例えば１℃）以上高温（例えば４０℃）である場合、その温度が目標温度に対して所定範囲内（例えば目標温度±０．５℃）に下がるまで温調部６が第１ヨーク１１を冷却するように温調部６に電流を供給する。一方、磁気粘性流体５の温度が所定の目標温度（例えば２０℃）より所定温度（例えば１℃）以上低温（例えば－５℃）である場合、その温度が目標温度に対して所定範囲内（例えば目標温度±０．５℃）に上昇するまで温調部６が第１ヨーク１１を加熱するように、温調部６に電流を供給する。なお、制御部８は、マイコン等を用いて構成してもよいし、マイコンを含まない電子回路を用いて構成してもよい。 The control unit 8 controls the current supplied to the temperature adjustment unit 6 based on the temperature of the magnetorheological fluid 5 detected by the temperature detection unit 7. Specifically, the control unit 8 switches the current supplied to the temperature adjustment unit 6 and the polarity of the current so that the temperature of the magnetorheological fluid 5 detected by the temperature detection unit 7 approaches a predetermined temperature. For example, when the temperature of the magnetorheological fluid 5 is higher (for example, 40°C) than a predetermined target temperature (for example, 20°C) by a predetermined temperature (for example, 1°C) or more, the control unit 8 supplies a current to the temperature adjustment unit 6 so that the temperature adjustment unit 6 cools the first yoke 11 until the temperature falls within a predetermined range (for example, the target temperature ±0.5°C) relative to the target temperature. On the other hand, when the temperature of the magnetorheological fluid 5 is lower (for example, -5°C) than a predetermined target temperature (for example, 20°C) by a predetermined temperature (for example, 1°C) or more, the control unit 8 supplies a current to the temperature adjustment unit 6 so that the temperature adjustment unit 6 heats the first yoke 11 until the temperature rises within a predetermined range (for example, the target temperature ±0.5°C) relative to the target temperature. The control unit 8 may be configured using a microcomputer or an electronic circuit that does not include a microcomputer.
以上に説明した磁気粘性流体装置１によれば、磁気粘性流体５の温度を所定の好ましい温度に維持することができる。このため、磁気粘性流体装置１に使用される磁気粘性流体の分散媒の種類にかかわらず、特性値（例えば所定の電流をコイル１３に印加した場合に発生する回転軸２の回転抵抗）が周囲の環境温度、コイル１３の発熱等による影響を受け難いものとなる。 The magnetorheological fluid device 1 described above can maintain the temperature of the magnetorheological fluid 5 at a predetermined preferred temperature. Therefore, regardless of the type of dispersion medium of the magnetorheological fluid used in the magnetorheological fluid device 1, the characteristic values (e.g., the rotational resistance of the rotating shaft 2 generated when a predetermined current is applied to the coil 13) are less susceptible to the effects of the surrounding environmental temperature, heat generation by the coil 13, etc.
特に、温調部６は、ロータ３と第１ヨーク１１との微小隙間１７から比較的近い位置に設けられているため、第１ヨーク１１を介して微小隙間１７に介在する磁気粘性流体を効率的に加熱・冷却することができる。 In particular, the temperature control unit 6 is located relatively close to the minute gap 17 between the rotor 3 and the first yoke 11, so that the magnetorheological fluid present in the minute gap 17 can be efficiently heated and cooled via the first yoke 11.
また、温調部６は、ロータ３の回転軸線方向から視てロータ３を覆う形状および大きさを有するため、微小隙間１７に介在する磁気粘性流体を全体的に均一且つ迅速に加熱・冷却することができる。 In addition, the temperature control unit 6 has a shape and size that covers the rotor 3 when viewed from the direction of the rotor 3's rotation axis, so the magnetorheological fluid present in the minute gap 17 can be heated and cooled uniformly and quickly throughout.
＜温度検出部の変形例１＞
上記温度検出部７は、温度センサを用いて磁気粘性流体５の温度を検出するものであったが、磁気粘性流体５の温度と磁気粘性流体装置１における他の部分（磁気粘性流体５以外の部分）の温度（例えば、第１ヨーク１１、第２ヨーク１２等の温度）はある程度連動する。また、他の部分の温度から磁気粘性流体５の温度をある程度推定することもできる。よって、磁気粘性流体の温度を検出する代わりに、他の部分の温度を検出し、制御部８が温度検出部が検出する他の部分の温度に基づいて温調部６に供給する電流を制御するようにしても、磁気粘性流体５の温度をある程度所望の温度に維持することができる。なお、このことは、後述する第２実施形態でも同様のことがいえる。
<Temperature Detection Section Modification 1>
The temperature detection unit 7 detects the temperature of the magnetorheological fluid 5 using a temperature sensor, but the temperature of the magnetorheological fluid 5 and the temperature of other parts (parts other than the magnetorheological fluid 5) in the magnetorheological fluid device 1 (for example, the temperature of the first yoke 11, the second yoke 12, etc.) are linked to some extent. In addition, the temperature of the magnetorheological fluid 5 can be estimated to some extent from the temperature of the other parts. Therefore, instead of detecting the temperature of the magnetorheological fluid, the temperature of the other parts is detected, and the control unit 8 controls the current supplied to the temperature adjustment unit 6 based on the temperature of the other parts detected by the temperature detection unit, so that the temperature of the magnetorheological fluid 5 can be maintained at a desired temperature to some extent. The same is true for the second embodiment described later.
＜温度検出部の変形例２＞
上記温度検出部７は、温度センサを用いて磁気粘性流体５の温度を検出するものであったが、磁気粘性流体の温度を検出する代わりに、図２に示すように、コイル１３の電流抵抗値を検出する抵抗値検出部２６を設けて、制御部８が抵抗値検出部２６が検出する電流抵抗値に基づいて温調部６に供給する電流を制御するようにしても、磁気粘性流体５の温度をある程度所望の温度に維持することができる。すなわち、コイル１３の電流抵抗値（銅の電流抵抗値）はコイル１３の温度が高くなると高くなり、コイル１３の温度が低くなると低くなるため、コイル１３の電流抵抗値によって、コイル１３の温度を推定することができ、コイルの推定温度によって磁気粘性流体５の温度もある程度推定することができるからである。なお、このことは、後述する第２実施形態でも同様のことがいえる。
<Modification 2 of Temperature Detection Section>
The temperature detection unit 7 detects the temperature of the magnetorheological fluid 5 using a temperature sensor, but instead of detecting the temperature of the magnetorheological fluid, a resistance value detection unit 26 for detecting the current resistance value of the coil 13 may be provided as shown in Fig. 2, and the control unit 8 may control the current supplied to the temperature adjustment unit 6 based on the current resistance value detected by the resistance value detection unit 26, so that the temperature of the magnetorheological fluid 5 can be maintained at a desired temperature to some extent. That is, the current resistance value of the coil 13 (the current resistance value of copper) increases as the temperature of the coil 13 increases and decreases as the temperature of the coil 13 decreases. Therefore, the temperature of the coil 13 can be estimated from the current resistance value of the coil 13, and the temperature of the magnetorheological fluid 5 can be estimated to some extent from the estimated temperature of the coil. The same is true for the second embodiment described later.
＜温調部の取付場所＞
第１実施形態における温調部６の取り付け場所は、磁気粘性流体５の温度を所望の温度に維持し易い場所の一例である。上記以外の場所で、第１ヨーク１１又は第２ヨーク１２に温調部６を接触させて設置しても磁気粘性流体５の温度をある程度所望の範囲に維持することは可能である。なお、このことは、後述する第２実施形態でも同様のことがいえる。
<Temperature control unit installation location>
The location where the temperature adjustment unit 6 is attached in the first embodiment is one example of a location where the temperature of the magnetorheological fluid 5 can be easily maintained at a desired temperature. Even if the temperature adjustment unit 6 is installed in contact with the first yoke 11 or the second yoke 12 at a location other than the above, it is possible to maintain the temperature of the magnetorheological fluid 5 within a desired range to some extent. The same can be said about the second embodiment described later.
＜温調部の大きさ＞
既述した実施形態における温調部６は、ロータ３を覆う形状および大きさを有するため、微小隙間１７に介在する磁気粘性流体を全体的に均一且つ迅速に加熱・冷却することができるが、温調部６がロータ３を覆う大きさを有しないものであっても、磁気粘性流体５の温度をある程度所望の範囲に維持することは可能である。なお、このことは、後述する第２実施形態でも同様のことがいえる。
<Size of temperature control unit>
The temperature adjustment unit 6 in the embodiment described above has a shape and size sufficient to cover the rotor 3, and therefore can uniformly and quickly heat and cool the magnetorheological fluid present in the minute gap 17 as a whole, but even if the temperature adjustment unit 6 does not have a size sufficient to cover the rotor 3, it is possible to maintain the temperature of the magnetorheological fluid 5 within a desired range to some extent. The same can be said about the second embodiment described later.
－第２実施形態－
以下、本発明の第２実施形態に係る磁気粘性流体装置１Ｂについて説明する。なお、以下の説明では、各部を構成する部材の機能が第１実施形態で説明した磁気粘性流体装置１におけるものと同様の機能を果たす場合は、多少形状等が相違していても第１実施形態と同じ符号を付して説明を省略する。
-Second embodiment-
A magnetorheological fluid device 1B according to a second embodiment of the present invention will be described below. In the following description, when the functions of the components constituting each part are similar to those of the magnetorheological fluid device 1 described in the first embodiment, the same reference numerals as in the first embodiment will be used and the description will be omitted even if the shape is slightly different.
第２実施形態に係る磁気粘性流体装置１Ｂは、図３に示すように、回転軸２、ロータ３、磁路形成手段４、磁気粘性流体５、温調部６、温度検出部７、制御部８等を備えている。 As shown in FIG. 3, the magnetorheological fluid device 1B according to the second embodiment includes a rotating shaft 2, a rotor 3, a magnetic path forming means 4, a magnetorheological fluid 5, a temperature adjustment unit 6, a temperature detection unit 7, a control unit 8, etc.
磁路形成手段４は、第１ヨーク１１Ａ、第２ヨーク１２Ａ、コイル１３等を用いて構成されている。第２実施形態に係る磁気粘性流体装置１Ｂが第１実施形態に係る磁気粘性流体装置１と相違する主な点は、第１ヨーク１１Ａ、第２ヨーク１２Ａ、ロータ３、温調部６、放熱・吸熱部材１４の形状、大きさ等である。 The magnetic path forming means 4 is composed of a first yoke 11A, a second yoke 12A, a coil 13, etc. The main differences between the magnetorheological fluid device 1B according to the second embodiment and the magnetorheological fluid device 1 according to the first embodiment are the shapes and sizes of the first yoke 11A, the second yoke 12A, the rotor 3, the temperature control unit 6, and the heat dissipation/absorption member 14.
すなわち、図３に示すように、第１ヨーク１１Ａは、平板状に形成されており、ロータ３の直径と略同一とされている。第２ヨーク１２Ａは、ロータ３側に開口した断面コ字状に形成されており、ロータ３の他方の面３ｂに対向する対向面１２Ａａがコイル１３より内側とコイル１３より外側とに形成されている。温調部６は、第１ヨーク１１Ａと略同じ形状および大きさとされている。放熱・吸熱部材１４は、温調部６の全体に密着するように設けられている。なお、第１ヨーク１１Ａ、第２ヨーク１２Ａおよび温調部６は、非磁性体からなる円筒部材２７に嵌め込まれて固定されている。 That is, as shown in FIG. 3, the first yoke 11A is formed in a flat plate shape and has a diameter approximately equal to that of the rotor 3. The second yoke 12A is formed in a U-shaped cross section that opens toward the rotor 3, and the opposing surface 12Aa that faces the other surface 3b of the rotor 3 is formed inside and outside the coil 13. The temperature adjustment unit 6 has approximately the same shape and size as the first yoke 11A. The heat dissipation/absorption member 14 is provided so as to be in close contact with the entire temperature adjustment unit 6. The first yoke 11A, the second yoke 12A, and the temperature adjustment unit 6 are fitted and fixed in a cylindrical member 27 made of a non-magnetic material.
また、放熱・吸熱部材１４は、ボルト等の固定具２２にて円筒部材２７に対して着脱可能に固定されている。これに伴い温調部６も第１ヨーク１１Ａ等に対して着脱可能となっている。 The heat dissipation/absorption member 14 is removably fixed to the cylindrical member 27 by fasteners 22 such as bolts. Accordingly, the temperature adjustment unit 6 is also removably attached to the first yoke 11A, etc.
コイル１３は、電流印加時に、微小隙間１７，１８を直交する磁路を形成するように設けられている。すなわち、コイル１３に電流が印加されると図３の矢印Ｐに沿った方向に磁路が形成される。本実施形態では、コイル１３は、第２ヨーク１２Ａの環状溝に配設されている。なお、コイル１３には、図示しない給電装置から所望の電流が供給されるようになっている。 The coil 13 is arranged so that, when a current is applied, it forms a magnetic path that crosses the minute gaps 17, 18 at right angles. That is, when a current is applied to the coil 13, a magnetic path is formed in the direction along the arrow P in FIG. 3. In this embodiment, the coil 13 is disposed in an annular groove of the second yoke 12A. The coil 13 is supplied with the desired current from a power supply device (not shown).
＜温調部の後付け＞
以上に説明した第１および第２実施形態では、温調部６および放熱・吸熱部材１４は、第１ヨーク１１に対して着脱可能に取り付けられているが、温調部６および放熱・吸熱部材１４を持たない磁気粘性流体装置に対しても、第１ヨークおよび第２ヨークの形状・構造等が第１又は第２実施形態のものと同様であれば、簡単な施工（例えば固定具２２用のネジ穴の加工等）をすることにより、図１～図３に示したような温調部６付きの磁気粘性流体装置１，１Ａ，１Ｂを構築することができる。
<Retrofitting the temperature control unit>
In the first and second embodiments described above, the temperature adjustment unit 6 and the heat dissipation/absorption member 14 are detachably attached to the first yoke 11. However, even for magnetorheological fluid devices that do not have a temperature adjustment unit 6 and a heat dissipation/absorption member 14, as long as the shape and structure of the first yoke and the second yoke are similar to those of the first or second embodiment, it is possible to construct magnetorheological fluid devices 1, 1A, 1B with a temperature adjustment unit 6 as shown in Figures 1 to 3 by simple construction (for example, machining screw holes for the fixing device 22).
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、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変えることができる磁気粘性流体装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a magnetorheological fluid device in which, for example, a magnetorheological fluid is interposed between components that are arranged to be rotatable relative to one another, and the torque transmitted between the components can be changed by changing the strength of the magnetic field applied to the magnetorheological fluid.
１，１Ａ，１Ｂ 磁気粘性流体装置
２ 回転軸
３ ロータ
３ａ ロータの一方の面
３ｂ ロータの他方の面
４ 磁路形成手段
５ 磁気粘性流体
６ 温調部
７ 温度検出部
８ 制御部
１１ 第１ヨーク
１１ａ 対向面
１１ｂ 外側面
１２ 第２ヨーク
１２ａ 対向面
１３ コイル
１４ 放熱・吸熱部材
１７，１８ 微小隙間
１９ シール部材
２２ 固定具
２６ 抵抗検出部
REFERENCE SIGNS LIST 1, 1A, 1B Magnetorheological fluid device 2 Rotating shaft 3 Rotor 3a One surface of rotor 3b Other surface of rotor 4 Magnetic path forming means 5 Magnetorheological fluid 6 Temperature adjustment section 7 Temperature detection section 8 Control section 11 First yoke 11a Opposing surface 11b Outer surface 12 Second yoke 12a Opposing surface 13 Coil 14 Heat dissipation/absorption member 17, 18 Minute gap 19 Sealing member 22 Fixture 26 Resistance detection section
Claims (5)
前記ロータに対して微小隙間を介して対向する対向面を有するヨークと、
前記微小隙間に介在する磁気粘性流体と、
前記微小隙間を貫通する磁路を形成する磁路形成手段と、
を備える磁気粘性流体装置であって、
前記磁路形成手段は、コイルを含んでおり、
前記ヨークに接触して設けられ、前記ヨークの加熱又は冷却を行う、コイルを含まない温調部と、
前記コイルの電流抵抗値を検出する抵抗値検出部と、
前記抵抗値検出部が検出する電流抵抗値に基づいて前記温調部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする磁気粘性流体装置。 A rotor;
a yoke having a facing surface facing the rotor with a small gap therebetween;
A magnetorheological fluid present in the minute gap;
a magnetic path forming means for forming a magnetic path penetrating the minute gap;
A magnetorheological fluid device comprising:
The magnetic path forming means includes a coil,
a temperature control unit that is provided in contact with the yoke and that heats or cools the yoke and does not include a coil;
A resistance value detection unit that detects a current resistance value of the coil;
a control unit that controls the temperature adjustment unit based on the current resistance value detected by the resistance value detection unit;
A magnetorheological fluid device comprising:
前記ヨークの前記対向面は、前記ロータの一方の面に対して微小隙間を介して対向しており、
前記温調部は、前記ヨークの前記対向面と反対側に接触して設けられ、前記ヨークの加熱又は冷却を行う、ことを特徴とする磁気粘性流体装置。 2. The magnetorheological fluid device according to claim 1,
the opposing surface of the yoke faces one surface of the rotor via a minute gap,
The temperature adjustment unit is provided in contact with a side of the yoke opposite to the opposing surface, and heats or cools the yoke.
前記温調部は、前記ロータの回転軸線方向から視て前記ロータを覆う形状および大きさを有する、ことを特徴とする磁気粘性流体装置。 3. The magnetorheological fluid device according to claim 1 ,
The magnetorheological fluid device according to claim 1, wherein the temperature adjustment unit has a shape and size sufficient to cover the rotor when viewed from the direction of the rotor's rotation axis.
前記温調部は、ペルチェ素子であることを特徴とする磁気粘性流体装置。 The magnetorheological fluid device according to any one of claims 1 to 3 ,
The magnetorheological fluid device according to claim 1, wherein the temperature control unit is a Peltier element.
前記温調部は、前記ヨークの前記対向面と反対側に着脱可能に設けられている、ことを特徴とする磁気粘性流体装置。 The magnetorheological fluid device according to any one of claims 1 to 4 ,
The magnetorheological fluid device according to claim 1, wherein the temperature adjustment unit is detachably provided on a side of the yoke opposite the opposing surface.
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