JP6275543B2 - 制動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、磁気粘性流体を用いた制動装置に関する。
従来、磁場を発生させるために設けられるコイルと、該コイルの周囲に設けられ、磁場発生時に磁路となる非可動部と、前記非可動部との間に磁気粘性流体を介在させて設けられる可動部を含む可動体とを備えた制動装置が知られている。
例えば、特許第４６９５８３５号公報の図１に記載された制動装置は、コイル３１と、非可動部に相当する極片３３と、可動部に相当するロータ２１を含む可動体とを備えており、また、可動体は、ロータ２１を支持するシャフト２３を備えている。
しかしながら、この装置では、可動体を構成するシャフトが軸方向に移動しない構成であるため、可動体の自由度は１である。したがって、この装置は、可動体の動きとして回転のみが要求される物品にしか適用できず、その応用分野が限定的であった。
特許第４６９５８３５号公報
本発明が解決しようとする課題は、可動体の自由度が３である制動装置を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明は、磁場を発生させるために設けられるコイルと、該コイルの周囲に設けられ、磁場発生時に磁路となる非可動部と、軟磁性材料で形成され、前記非可動部との間に磁気粘性流体を介在させて設けられる可動部を含む可動体と、非磁性材料で形成され、磁場発生時に磁路を遮断し、かつ前記可動部が前記非可動部に接触しないように前記可動部を支持する支持部とを備え、前記支持部が前記可動部に球対偶で接触している制動装置を提供する。
本発明は、支持部が可動部に球対偶で接触しているため、可動体が自由度３である制動装置を提供することができる。
図１は、本発明の実施例に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。
以下、本発明の実施例に基づいて本発明の実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明の技術的範囲は以下の説明の内容に限定されるものではない。
本発明の制動装置は、図１に示したように、コイル１０、非可動部２０、磁気粘性流体３０、可動体４０及び支持部５０を備えて構成される。
コイル１０は、磁場を発生させるために設けられている。コイル１０には、コイル１０に電流を流すためのリード線６０が接続される。コイル１０は、漏電防止のために樹脂被膜で覆われていても良い。
非可動部２０は、コイル１０の周囲に設けられ、磁場発生時には磁路（磁束の通り路）となる構成要素である。本実施例では、ハウジング２１０及びプラグ２２０が非可動部２０として機能している。ハウジング２１０及びプラグ２２０は、軟磁性材料で形成されている。
ハウジング２１０は、周壁２１１、端壁２１２、内壁２１３及びフランジ２１４を有して構成されている。周壁２１１は、円筒形である。端壁２１２は、周壁２１１の一端側を閉塞している。内壁２１３は、周壁２１１の内側に設けられている。上記したコイル１０は、周壁２１１と内壁２１３との間に形成される空間に填め込まれている。フランジ２１４は、ハウジング２１０を固定するボルトが挿通される穴２１４ａを有する。
プラグ２２０は、周壁２１１の他端側をかしめることにより、ハウジング２１０に取り付けられている。プラグ２２０の中央には、プラグ２２０を貫通する穴２２０ａが形成されている。この穴２２０ａの内径は、後述する軸部４２０を任意の方向に傾けることができる大きさに設定されている。プラグ２２０は、プラグ２２０の内面２２０ｂから突出する突出部２２１をさらに有する。
磁気粘性流体３０は、強磁性微粒子が液体の中に分散されているもの又は強磁性微粒子が半固体の中に分散されているもの（磁気粘性グリース）を用いることができる。
可動体４０は、可動部４１０及び軸部４２０を有して構成されている。可動部４１０は、球体である。可動部４１０は、軟磁性材料で形成され、非可動部２０（内壁２１３及び突出部２２１）との間に磁気粘性流体３０を介在させて設けられている。磁気粘性流体３０の漏出を防止するため、非磁性材料からなるシール７０がプラグ２２０と可動部４１０との間に設けられている。可動部４１０から突出する軸部４２０は、プラグ２２０に形成された穴２２０ａを通って外部に露出している。
支持部５０は、非磁性材料で形成されている。支持部５０は、磁場発生時に磁路を遮断し、かつ可動部４１０が非可動部２０に接触しないように可動部４１０を支持する構成要素である。本実施例では、支持部５０が複数の要素で構成されている。ここにいう「複数の要素」には、第１支持部５１０及び第２支持部５２０が含まれる。
第１支持部５１０は、突出部２２１と内壁２１３との間に設けられている。第１支持部５１０の外面５１０ａはコイル１０と接しており、第１支持部５１０の内面５１０ｂは可動部４１０と接している。第１支持部５１０の内面５１０ｂは、内面５１０ｂの全部又は大部分が可動部４１０に接触するような曲面である。可動部４１０は、第１支持部５１０によって、軸部４２０の軸方向に対して垂直な方向への移動、及びプラグ２２０側への移動がそれぞれ阻止されている。
第２支持部５２０は、端壁２１２と可動部４１０との間に設けられている。第２支持部５２０の内面５２０ａは、内面５２０ａの全部又は大部分が可動部４１０に接触するような曲面である。可動部４１０は、第２支持部５２０によって、端壁２１２側への移動が阻止されている。
支持部５０を構成する複数の要素の中の１つの要素である第１支持部５１０は、非可動部２０内での磁束の短絡を抑制する。すなわち、第１支持部５１０は、突出部２２１と内壁２１３との間に磁路が形成されることを抑制している。それにより、十分な磁束が可動部４１０を経由する磁路が形成されることになるので、高効率で制動力を発生させることが可能になる。
上記のように構成される制動装置によれば、コイル１０に電流を流すことによって磁場が発生する。この磁場は磁気粘性流体３０に印加され、それにより、磁気粘性流体３０の剪断応力が増大する。この制動装置は、磁気粘性流体３０のそのような性質を利用して、磁気粘性流体３０に隣接する可動部４１０の運動を停止又は減速させることができる。
さらに、この制動装置は、支持部５０が可動部４１０に球対偶で接触しているため、可動体４０の自由度が３である。したがって、この制動装置によれば、軸部４２０を回転させるだけでなく、軸部４２０を任意の方向に傾けることが可能である。そして、この制動装置は、コイル１０に流す電流の大きさを制御することによって、そのような可動体４０の運動を停止又は減速させることができるので、従来よりも多種多様な物品に適用することが可能である。
１０ コイル
２０ 非可動部
２１０ ハウジング
２１１ 周壁
２１２ 端壁
２１３ 内壁
２１４ フランジ
２１４ａ 穴
２２０ プラグ
２２０ａ 穴
２２０ｂ プラグの内面
２２１ 突出部
３０ 磁気粘性流体
４０ 可動体
４１０ 可動部
４２０ 軸部
５０ 支持部
５１０ 第１支持部
５１０ａ 第１支持部の外面
５１０ｂ 第１支持部の内面
５２０ 第２支持部
５２０ａ 第２支持部の内面
６０ リード線
７０ シール

Claims (2)

  1. 磁場を発生させるために設けられるコイルと、
    該コイルの周囲に設けられ、磁場発生時に磁路となる非可動部と、
    軟磁性材料で形成され、前記非可動部との間に磁気粘性流体を介在させて設けられる可動部を含む可動体と、
    非磁性材料で形成され、磁場発生時に磁路を遮断し、かつ前記可動部が前記非可動部に接触しないように前記可動部を支持する支持部とを備え、
    前記支持部が前記可動部に球対偶で接触している制動装置。
  2. 前記支持部が複数の要素で構成され、前記要素中の少なくとも１つの要素が前記非可動部内での磁束の短絡を抑制し得る請求項１に記載の制動装置。
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