(57)【要約】  回転体の回転軸の方向における小型化に適した入力装置は、回転体にブレーキ力を付与するブレーキ付与部と、回転体に対して、回転軸を中心とした回転の駆動トルクを付与するトルク付与部とが設けられており、ブレーキ付与部は、回転体とともに回転可能に設けられた回転板と、固定部と回転板との隙間に介在する磁気粘性流体と、磁気粘性流体に磁界を与えるブレーキ付与コイルとを有し、トルク付与部は、ステータと、ステータに対して回転可能となるように支持されるロータとを有し、トルク付与部では、ステータとロータのいずれか一方に磁石が、他方に少なくとも２相のトルク付与コイルが設けられ、トルク付与コイルで誘導される磁界で、回転体に駆動トルクが付与され、ブレーキ付与コイルとトルク付与コイルに与える電流を制御する制御部が設けられ、トルク付与部は、ブレーキ付与部の外囲を囲むように配置されている。
2019146371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、
回転軸を中心として回転自在となるように支持された回転体と、
前記回転体の回転を検出する回転検出部とが設けられた入力装置であって、
前記回転体にブレーキ力を付与するブレーキ付与部と、
前記回転体に対して、前記回転軸を中心とした回転の駆動トルクを付与するトルク付与部とが設けられており、
前記ブレーキ付与部は、前記回転体とともに回転可能に設けられた回転板と、前記固定部と前記回転板との隙間に介在する磁気粘性流体と、前記磁気粘性流体に磁界を与えるブレーキ付与コイルとを有し、
前記トルク付与部は、ステータと、前記ステータに対して回転可能となるように支持されるロータとを有し、
前記トルク付与部では、前記ステータと前記ロータのいずれか一方に磁石が、他方に少なくとも２相のトルク付与コイルが設けられ、前記トルク付与コイルで誘導される磁界で、前記回転体に前記駆動トルクが付与され、
前記ブレーキ付与コイルと前記トルク付与コイルに与える電流を制御する制御部が設けられ、
前記トルク付与部は、前記ブレーキ付与部の外囲を囲むように配置されていることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ブレーキ付与コイルに与える電流と、前記トルク付与コイルに与える電流と、を別々に制御可能であって、前記ブレーキ力と前記駆動トルクを同時に生成可能である請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記ロータは、前記回転体とともに回転可能に支持され、円環状のバックヨークと、前記バックヨークの外周に配置され、その円周方向に交互に極性が異なるように配置された複数の永久磁石とを有し、
前記ステータは、前記ロータの径方向外周を囲むように配置され、前記トルク付与コイルとしての、非磁性体の巻線からなるコイルと、このコイルを固定する固定部材とを有し、前記永久磁石と対向するように配置される請求項１又は請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記トルク付与コイルは８個配置され、隣り合う前記トルク付与コイルは互いに反対の方向の磁界を発生するように電流が印加され、
前記トルク付与コイルは、Ａ相として、隣り合う２つのコイルと、前記回転軸に関して対称な位置にある２つのコイルとに対して同時に電流が印加され、Ｂ相として、残りの４つのコイルに対して同時に電流が印加される請求項３に記載の入力装置。
【請求項５】
前記ブレーキ付与部は、前記回転板とともに回転する軸部を備え、この軸部は、バネ性を有する接続部材を介して、前記回転体に連結されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項６】
前記トルク付与コイルと前記ブレーキ付与コイルは、中心線が互いに直交するように配置されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の操作感触付与型入力装置は、回転式の操作部と、この操作部の回転状態を検出するエンコーダと、操作部とともに回転するアーマチュアロータと、このアーマチュアロータを介して操作部に回転抵抗を付与する電磁ブレーキと、回転軸を通じて操作部に自立回転力を付与する電動モータと、電磁ブレーキ及び電動モータを駆動する制御部とを備える。制御部は、回転抵抗を付与する場合は電磁ブレーキを駆動して電力の消費を抑えるとともに、電動モータを駆動して操作部を自立回転させることができる。また、電磁ブレーキにおける巻線を電動モータの外側に配置することにより、装置全体として、回転軸に沿った方向において短胴化することを目指している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１１２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の操作感触付与型入力装置では、アーマチュアロータを電動モータと操作部との間に配置する構成をとっているため、これらの構成部材のサイズによって、回転軸に沿った方向における短胴化に制約が生じていた。【０００５】
そこで本発明は、回転体の回転軸の方向における小型化に適した入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の入力装置は、固定部と、回転軸を中心として回転自在となるように支持された回転体と、回転体の回転を検出する回転検出部とが設けられた入力装置であって、回転体にブレーキ力を付与するブレーキ付与部と、回転体に対して、回転軸を中心とした回転の駆動トルクを付与するトルク付与部とが設けられており、ブレーキ付与部は、回転体とともに回転可能に設けられた回転板と、固定部と回転板との隙間に介在する磁気粘性流体と、磁気粘性流体に磁界を与えるブレーキ付与コイルとを有し、トルク付与部は、ステータと、ステータに対して回転可能となるように支持されるロータとを有し、トルク付与部では、ステータとロータのいずれか一方に磁石が、他方に少なくとも２相のトルク付与コイルが設けられ、トルク付与コイルで誘導される磁界で、回転体に駆動トルクが付与され、ブレーキ付与コイルとトルク付与コイルに与える電流を制御する制御部が設けられ、トルク付与部は、ブレーキ付与部の外囲を囲むように配置されていることを特徴としている。【０００７】
これにより、回転体の回転軸の方向において小型化を図ることができる。また、トルク付与部とブレーキ付与部を近接配置できるため、回転軸に直交する方向におけるサイズも小さく抑えることができる。【０００８】
本発明の入力装置において、制御部は、ブレーキ付与コイルに与える電流と、トルク付与コイルに与える電流と、を別々に制御可能であって、ブレーキ力と駆動トルクを同時に生成可能であることが好ましい。
これにより、操作者に対して多彩な操作感触を与えることが可能となる。【０００９】
本発明の入力装置において、ロータは、回転体とともに回転可能に支持され、円環状のバックヨークと、バックヨークの外周に配置され、その円周方向に交互に極性が異なるように配置された複数の永久磁石とを有し、ステータは、ロータの径方向外周を囲むように配置され、トルク付与コイルとしての、非磁性体の巻線からなるコイルと、このコイルを固定する固定部材とを有し、永久磁石と対向するように配置されることが好ましい。
これにより、磁性体のコアに凸極がなく、また、凸極のないコイルを用いているため、コイルに通電していない状態での回転操作時にもコギングトルクが生じることがない。よって、コギングトルクによって操作感触が悪化することを防ぐことができる。さらに、ステータの固定部材を非磁性体で構成すれば、磁気吸引力の強弱によるコギングだけでなく、永久磁石の磁気吸引力による回転抵抗を生じない。【００１０】
本発明の入力装置において、トルク付与コイルは８個配置され、隣り合うトルク付与コイルは互いに反対の方向の磁界を発生するように電流が印加され、トルク付与コイルは、Ａ相として、隣り合う２つのコイルと、回転軸に関して対称な位置にある２つのコイルとに対して同時に電流が印加され、Ｂ相として、残りの４つのコイルに対して同時に電流が印加されることが好ましい。
これにより、トルク付与部の湾曲率を小さく抑えることができるため、製造が容易となる。また、回転軸の方向の全長を抑えつつ、磁石が発生する磁束がトルク付与コイルを横切る面積を増やし、駆動トルクを増加させることができる。【００１１】
本発明の入力装置において、ブレーキ付与部は、回転板とともに回転する軸部を備え、この軸部は、バネ性を有する接続部材を介して、回転体に連結されていることが好ましい。
これにより、ブレーキ付与部の軸部の回転動作と、回転体の回転動作との間で位相のずれを生じさせることが可能となる。このため、エンドストップ状態でブレーキ付与部の軸部が停止しているときであっても、回転体に対して低トルクをかけると、回転体の回転にともなって軸部がねじれることから、回転検出部が回転体の回転を検出することが可能となり、この検出結果に基づいてエンドストップ状態を解除すれば、そのときに操作者に対して引っかかり感の少ない操作感触を与えることができる。【００１２】
本発明の入力装置において、トルク付与コイルとブレーキ付与コイルは、中心線が互いに直交するように配置されていることが好ましい。
これにより、トルク付与コイルとブレーキ付与コイルを近接しても、それぞれで生成される磁界同士の干渉を抑えることができ、トルク付与コイルが発生する磁界がブレーキ付与部の磁気粘性流体に与える影響を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、回転体の回転軸の方向において小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る入力装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１（ａ）、（ｂ）に示す入力装置の分解斜視図である。
【図３】回転体の回転軸を含む、本発明の実施形態に係る入力装置の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る入力装置の機能ブロック図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態における、コイル部の空心コイルと、磁石部の磁石との関係を示す平面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の実施形態における、ブレーキ付与部を上側から見た斜視図、（ｂ）はブレーキ付与部を下側から見た斜視図である。
【図７】本発明の実施形態におけるブレーキ付与部を上側から見た分解斜視図である。
【図８】本発明の実施形態におけるブレーキ付与部を上側から見た分解斜視図である。
【図９】図１０（ａ）のＩＸ−ＩＸ’線に沿った断面図である。
【図１０】図９の一部拡大図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の実施形態における、回転体、接続部材、及び軸部が互いに連結された状態を示す斜視図、（ｂ）は接続部材と連結軸部及び軸部とを分離した状態を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態における、回転体と接続部材の分解斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る入力装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る入力装置１１０の構成を示す斜視図である。図２は、図１（ａ）、（ｂ）に示す入力装置１１０の分解斜視図である。図３は、回転体１３０の回転軸ＡＸを含む入力装置１１０の断面図である。図４は入力装置１１０の機能ブロック図である。以下の説明において、回転体１３０の回転中心となる回転軸ＡＸに沿った方向を上下方向とし、回転軸ＡＸに直交する方向を径方向と称する。なお、上下方向は、入力装置の姿勢等に応じて任意に設定できる。また、回転軸ＡＸの方向に沿って見た状態を平面視と呼び、平面視において回転軸ＡＸを中心とする円の円周に沿った方向を周方向と称する。【００１６】
図２に示すように、本実施形態の入力装置１１０は、固定部１２０と、回転体１３０と、接続部材１３５と、回転検出部１４０と、トルク付与部１５０と、ブレーキ付与部２１０とを備え、図１（ａ）、（ｂ）に示すように組み上げて使用される。入力装置１１０はさらに、図４に示す制御部１６０を備える。【００１７】
＜固定部＞
図２に示すように、固定部１２０は非磁性体からなる板材である。固定部１２０においては、平面視で中央部分に、上下に貫通する開口１２１が設けられている。この開口１２１を通じて、ブレーキ付与部２１０の軸部３１１が、外側へ延出する（図１（ｂ）参照）。【００１８】
＜トルク付与部＞
図２に示すように、トルク付与部１５０は、ベース板１５１、固定部材１５２、コイル部１５３と、磁石部１５４と、バックヨーク１５５と、コイルホルダ１５６とを備え、回転軸ＡＸに関して略対称に構成されている。非磁性材料からなる固定部材１５２と、固定部材１５２の内周面に固定されるコイル部１５３とはステータを構成する。コイル部１５３の内周面に沿って対向配置される磁石部１５４と、磁石部１５４の内周面に固定されるバックヨーク１５５とはロータを構成する。ロータは、ステータに対して回転可能となるように支持されている。【００１９】
ベース板１５１は、略円板状をなしており、その中心軸が回転軸ＡＸ上に位置するように、固定部１２０上に固定される。図２と図３に示すように、ベース板１５１の中央には、円筒状のプリテンショナー１５１ａが同心状に配置されている。図３に示すように、プリテンショナー１５１ａは、固定部１２０とベース板１５１を上下に貫通して固定され、その内部に挿通されたシャフト部３１０を径方向から支持する。【００２０】
図２と図３に示すように、ベース板１５１には、その外周に沿って、空心コイル１５３ａ〜１５３ｈ（後述）の下部を位置決め・保持するコイルホルダとしての位置決め凹部１５１ｂが設けられ、さらに、位置決め凹部１５１ｂの外側において位置決め凹部１５１ｂよりも下方に凹んだ外縁凹部１５１ｃが設けられている。これにより、ベース板１５１は、回転軸ＡＸに関して略対称に構成される。図３に示すように、位置決め凹部１５１ｂ内には、コイル部１５３の下部が挿入され、これによってコイル部１５３が位置決めされる。【００２１】
図１（ｂ）と図３に示すように、ベース板１５１を上下に貫くように導電性のピン１２２が複数設けられている。このピン１２２は、固定部１２０の開口１２１を介して、入力装置１１０の下部から外側へ露出しており、制御部１６０から、コイル部１５３や、ブレーキ付与部２１０内の第１コイル２５０及び第２コイル４５０に対して、所定の電流が供給される。【００２２】
図３に示すように、ベース板１５１の外縁凹部１５１ｃには、円筒状の固定部材１５２の下部が嵌合され、これにより固定部材１５２は、ベース板１５１の外周に沿って位置決めされ、ベース板１５１及び固定部１２０に対して固定される。これにより、固定部材１５２は、回転軸ＡＸに関して略対称に構成される。図３と図５に示すように、固定部材１５２の内周面には、トルク付与コイルとしての８枚の空心コイル１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｄ、１５３ｅ、１５３ｆ、１５３ｇ、１５３ｈが設けられている。これら８枚の空心コイル１５３ａ〜１５３ｈはコイル部１５３を構成する。【００２３】
上記８枚の空心コイル１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｄ、１５３ｅ、１５３ｆ、１５３ｇ、１５３ｈは、固定部材１５２の内周面１５２ａ（図２参照）に対して、その周方向に沿って配置される。これら８枚の空心コイル１５３ａ〜１５３ｈは、回転軸ＡＸを中心とした円上に等角度間隔で配置されており、それぞれが、回転軸ＡＸから円周へ向かう径方向の線を中心線として巻かれている。これにより、コイル部１５３は、回転軸ＡＸに関して略対称に構成される。これらの空心コイル１５３ａ〜１５３ｈのそれぞれには制御部１６０が制御した電流が印加される（図４参照）。【００２４】
図２及び図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、磁石部１５４は、６枚の磁石１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄ、１５４ｅ、１５４ｆを備える。これらの磁石１５４ａ〜１５４ｆは、コイル部１５３の空心コイル１５３ａ〜１５３ｈに対して径方向に所定の間隙を有して対向配置するように、これらの空心コイル１５３ａ〜１５３ｈの内側に配置されている。また、図２と図３に示すように、磁石１５４ａ〜１５４ｆは、円筒状のバックヨーク１５５の外周面１５５ａに対して、その周方向に沿って配置される。これらの磁石１５４ａ〜１５４ｆは、回転軸ＡＸを中心とした円上に等角度間隔で配置されており、それぞれが、回転軸ＡＸから円周へ向かう径方向に沿って磁極が配置されている。この磁極の配置は、隣り合う磁極が互いに逆向きとなるように設定されている。これにより、磁石部１５４及びバックヨーク１５５はそれぞれ、回転軸ＡＸに関して略対称に構成される。図５（ａ）〜（ｄ）においては、簡略化のために外側の磁極のみを示しており、例えば磁石１５４ａにおいては、外側がＳ極であり、回転軸ＡＸに近い内側がＮ極となる。【００２５】
図５（ａ）〜（ｄ）は、コイル部１５３の空心コイル１５３ａ〜１５３ｈと、磁石部１５４の磁石１５４ａ〜１５４ｆとの関係を示す平面図である。図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、空心コイル１５３ａ〜１５３ｈに対する通電を切り替えた際に磁石１５４ａ〜１５４ｆが安定する位置、すなわち最大トルクが発生している位置を示している。また、空心コイル１５３ａ〜１５３ｈに対して電流を印加したときの電流の上下方向（回転軸ＡＸに沿った方向）の向きを示しており、「×」は紙面下向き、「●」（黒丸）は紙面上向きを意味している。【００２６】
図３に示すように、８枚の空心コイル１５３ａ〜１５３ｈは、コイルホルダ１５６とベース板１５１によって上下位置がそれぞれ定められ、かつ、保持される。図２に示すようにコイルホルダ１５６はリング状をなしており、中心軸が回転軸ＡＸ上に載るように、固定部材１５２の外周面の上端に沿って固定される。これにより、コイルホルダ１５６は、回転軸ＡＸに関して略対称に構成される。以上述べたように、ベース板１５１、固定部材１５２、コイル部１５３と、磁石部１５４と、バックヨーク１５５と、コイルホルダ１５６とがそれぞれ回転軸ＡＸに関して略対称に構成されているため、トルク付与部１５０は、全体として回転軸ＡＸに関して略対称に構成される。【００２７】
図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、空心コイル１５３ａ〜１５３ｈに対する電流の印加は、隣り合う２つの空心コイルと、これら２つの空心コイルに対して回転軸ＡＸに関して対称となる位置で隣り合う２つのコイルとの合計４つのコイル（１組のコイル）に対して行われる。【００２８】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、隣り合う２つの空心コイル１５３ｂ、１５３ｃと、これらに対して回転軸ＡＸに関して対称となる２つの空心コイル１５３ｆ、１５３ｇとの１組のコイルに電流が印加される状態をＡ相とし、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、Ａ相では電流が印加されなかった、別の１組のコイル、すなわち、隣り合う２つの空心コイル１５３ｈ、１５３ａと、これらに対して回転軸ＡＸに関して対称となる２つの空心コイル１５３ｄ、１５３ｅとに電流が印加される状態をＢ相とする。ここで、組をなす４つのコイルは直列に接続されている。すなわち、Ａ相に対応する４つの空心コイル１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｆ、１５３ｇが直列に接続され、Ｂ相に対応する４つの空心コイル１５３ｈ、１５３ａ、１５３ｄ、１５３ｅも直列に接続されている。【００２９】
空心コイル１５３ａ〜１５３ｈへの通電は、回転体１３０が１２０度回転するごとに、上記Ａ相とＢ相の２相を切り替えるように制御されており、回転体１３０が１回転する間に、図５（ａ）〜（ｄ）に示す状態が１２０度ごとに３回切り替わる。【００３０】
図５（ａ）に示す状態においては、隣り合う２つの空心コイル１５３ｂ、１５３ｃには互いに逆向きの電流が印加される。さらに、回転軸ＡＸに関して空心コイル１５３ｂと対称な位置にある空心コイル１５３ｆには空心コイル１５３ｂと逆向きの電流が印加され、空心コイル１５３ｃと対称な位置にある空心コイル１５３ｇには空心コイル１５３ｃと逆向きの電流が印加される。これらにより、図５（ａ）において矢印で示すように、隣り合うコイルには逆向きの磁界が発生し、かつ、回転軸ＡＸに関して互いに対称な関係にある２つのコイルには同じ向きの磁界が発生する。
このような、空心コイルへの電流の印加及び磁界の発生の関係は、図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）も同様である。【００３１】
図５（ａ）〜（ｄ）に示す４つのパターンで空心コイル１５３ａ〜１５３ｈのそれぞれに電流を印加することによって、ベース板１５１、固定部材１５２、及び、固定部１２０に固定されたコイル部１５３に対して、磁石部１５４を、回転軸ＡＸを中心として相対的に回転又は回動させることができ、磁石部１５４が固定されたバックヨーク１５５も回転又は回動する。さらに、バックヨーク１５５には、以下に述べる回転体１３０が同心状に固定されており、磁石部１５４の回転又は回動にともなって回転体１３０に回転又は回動の駆動トルクが伝達される。【００３２】
＜ブレーキ付与部＞
図６（ａ）はブレーキ付与部２１０を上側から見た斜視図、（ｂ）はブレーキ付与部２１０を下側から見た斜視図である。図７と図８は、ブレーキ付与部２１０を上側から見た分解斜視図である。図７はＡ部までの上側の上部２１０Ａの斜視図、図８はＡ部から下側の下部２１０Ｂの斜視図である。図９は図６（ａ）のＩＸ−ＩＸ’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１０は図９の一部拡大図である。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６、図９）とし、中心軸２１１に直交する径方向を、第２の方向Ｄ２（図６、図９）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７と図８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。【００３３】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ブレーキ付与部２１０は、保持部２２０と、回転動作部３００とを備え、中心軸２１１に関して略対称に構成されている。回転動作部３００は、シャフト部３１０と、２枚の磁性ディスク３２０、５２０（回転板）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。【００３４】
図３に示すように、ブレーキ付与部２１０は、後述する外側ヨーク２３２、環状部材２７０、及び、外側ヨーク４３２のそれぞれの外周面が、バックヨーク１５５の内周面に対して隙間を介して対向するように、バックヨーク１５５内に配置される。すなわち、ブレーキ付与部２１０の外囲を囲むようにトルク付与部１５０が配置されている。ここで、ブレーキ付与部２１０の中心軸２１１は、回転体１３０の回転軸ＡＸ上に載るように配置され、ブレーキ付与部２１０の第３ヨーク４９０の底面がベース板１５１に固定される。このように配置された状態においては、第１の方向Ｄ１は回転軸ＡＸの方向に沿っており、第２の方向Ｄ２は回転軸ＡＸの方向に直交する。【００３５】
回転動作部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７、図８参照）。さらに、図１０に示すように、ブレーキ付与部２１０内に設けた２つの隙間２８０、４８０には、磁気粘性流体３６０、５６０がそれぞれ介在して満たされている。【００３６】
（１）保持部２２０の構成
保持部２２０は、図７に示す上部２１０Ａにおいては、第１ヨーク２３０、第２ヨーク２４０、ブレーキ付与コイルとしての第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７に示すように、第１の方向Ｄ１において、磁性ディスク３２０を挟む一方に第１ヨーク２３０が位置し、磁性ディスク３２０を挟む他方に第２ヨーク２４０が位置するように組み合わせられている。以下に述べるように、第１ヨーク２３０、第２ヨーク２４０、第１コイル２５０、封止部材２６０、及び、第３ヨーク２９０がそれぞれ中心軸２１１（回転軸）に関して略対称に構成されているため、保持部２２０の上部２１０Ａは、全体として中心軸２１１（回転軸）に関して略対称に構成される。【００３７】
また、図８に示す下部２１０Ｂにおいては、第１ヨーク４３０、第２ヨーク４４０、ブレーキ付与コイルとしての第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。図８に示すように、第１の方向Ｄ１において、磁性ディスク５２０を挟む一方に第１ヨーク４３０が位置し、磁性ディスク５２０を挟む他方に第２ヨーク４４０が位置するように組み合わされている。以下に述べるように、第１ヨーク４３０、第２ヨーク４４０、第２コイル４５０、封止部材４６０、及び、第３ヨーク４９０がそれぞれ中心軸２１１（回転軸）に関して略対称に構成されているため、保持部２２０の下部２１０Ｂは、全体として中心軸２１１（回転軸）に関して略対称に構成される。【００３８】
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２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１ヨーク４３０、第２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。【００３９】
上部２１０Ａの第１コイル２５０は、図７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、図８に示すように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。これにより、第１コイル２５０及び第２コイル４５０はそれぞれ、中心軸２１１（回転軸）に関して略対称に構成される。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、図示しない経路で制御部１６０から電流が供給される。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。【００４０】
図７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８に示すように、下部２１０Ｂの第１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。これにより、２つの第１ヨーク２３０、４３０はそれぞれ、中心軸２１１（回転軸）に関して略対称に構成される。【００４１】
図７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１０）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８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１０）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。【００４２】
図７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９又は図１０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内にはブレーキ付与コイルとしての第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。第３ヨーク２９０は、その中心が中心軸２１１上に位置するように配置され、これにより、中心軸２１１（回転軸）に関して略対称に構成される。【００４３】
一方、図８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９又は図１０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内にはブレーキ付与コイルとしての第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。第３ヨーク４９０は、その中心が中心軸２１１上に位置するように配置され、これにより、中心軸２１１（回転軸）に関して略対称に構成される。【００４４】
図９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。【００４５】
ここで、図１０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９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１０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磁気ギャップを構成する。別言すると、この磁気ギャップは、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。【００４６】
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による磁気ギャップが形成される。【００４７】
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内に充填し、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。第３空間２３５に配置された封止部材２６０は、中心軸２１１（回転軸）に関して略対称に構成される。【００４８】
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、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。【００４９】
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とで互いに略同一にしている。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。【００５０】
一方、図９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。【００５１】
ここで、図１０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磁気ギャップを構成する。別言すると、この磁気ギャップは、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。【００５２】
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と同様の構成・材料からなる。したがって、第３空間４３５に配置された封止部材４６０は、中心軸２１１（回転軸）に関して略対称に構成される。【００５３】
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、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。【００５４】
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とで互いに略同一としている。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。【００５５】
図９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。【００５６】
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。すなわち、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。【００５７】
図９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。【００５８】
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１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が磁性ディスク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。【００５９】
図７に示すように、上部２１０Ａの第２ヨーク２４０は、円板状をなしており、第１ヨーク２３０の下方において、円板の中心が中心軸２１１上に位置するように配設される。第２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２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８に示すように、下部２１０Ｂの第２ヨーク４４０は、円板状をなしており、第１ヨーク４３０の上方において、円板の中心が中心軸２１１上に位置するように配設される。第２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。２つの第２ヨーク２４０、４４０は、中心軸２１１（回転軸）に関して略対称に構成される。【００６０】
図９に示すように、第２ヨーク２４０と第２ヨーク４４０は、第１の方向Ｄ１に沿って、第２ヨーク２４０が上側となるように重ねて配置され、第２ヨーク２４０の孔部２４２、及び、第２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２ヨーク２４０と第２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２ヨーク２４０と磁性ディスク３２０との間隔、及び、第２ヨーク４４０と磁性ディスク５２０との間隔に対応する。【００６１】
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。【００６２】
図１０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２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との間に磁性ディスク３２０が配置される。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１ヨーク４３０の上面４３６及び封止部材４６０の上面４６１と、第２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との間に磁性ディスク５２０が配置される。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。【００６３】
径方向において、上部２１０Ａの第１ヨーク２３０及び第２ヨーク２４０と、下部２１０Ｂの第１ヨーク４３０及び第２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２ヨーク２４０、並びに、下部２１０Ｂの第１ヨーク４３０及び第２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２ヨーク２４０、下部２１０Ｂの第２ヨーク４４０、第１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。【００６４】
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２ヨーク２４０、及び、下部２１０Ｂの第２ヨーク４４０と第１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ていなくてもよく、上部２１０Ａの第１ヨーク２３０及び第２ヨーク２４０、並びに、下部２１０Ｂの第１ヨーク４３０及び第２ヨーク４４０を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４８０が非磁性体部によって閉じられることが好ましい。【００６５】
図９と図１０に示すように、上部２１０Ａにおいて、磁性ディスク３２０は、第１ヨーク２３０と第２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、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、磁性ディスク５２０は、第１ヨーク４３０と第２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、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、磁性ディスク３２０の外周面との間に間隙２８１を有し、また、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。【００６６】
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、磁性ディスク３２０を挟んで第２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、上述のように、第１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、磁性ディスク５２０を挟んで第２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。【００６７】
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１０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。また、コイル２５０、４５０に対して逆向きに電流を印加すると、図１０とは逆向きの流れの磁界が形成される。【００６８】
図１０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２ヨーク２４０側へ、磁束が、隙間２８０内の磁性ディスク３２０を通り、この磁束は第２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２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２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、再び磁性ディスク３２０を通って第２ヨーク２４０に至る。【００６９】
一方、下部２１０Ｂにおいては、図１０に示すように、中心軸２１１の方向に沿って第１ヨーク４３０の内側ヨーク４３１から第２ヨーク４４０側へ、磁束が、隙間４８０内の磁性ディスク５２０を通り、この磁束は第２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１ヨーク４３０の内側ヨーク４３１内を進み、再び磁性ディスク５２０を通って第２ヨーク４４０に至る。【００７０】
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、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と磁性ディスク３２０との間の一部に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及び外側ヨーク２３２の第１面２３２ｃの２つの傾斜面に沿って磁性ディスク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２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２ヨーク２４０側から第３ヨーク２９０側へ進行する。【００７１】
一方、下部２１０Ｂの第１ヨーク４３０の所にも、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は磁性ディスク５２０と離間して第１ヨーク４３０側に配置され、第２コイル４５０と磁性ディスク５２０との間の一部に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１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及び外側ヨーク４３２の第１面４３２ｃの２つの傾斜面に沿って磁性ディスク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ヨーク４４０側から第３ヨーク４９０側へ進行する。【００７２】
ブレーキ付与部２１０の上部２１０Ａ及び下部２１０Ｂにおいて発生する磁界は、回転軸ＡＸ上に位置する中心軸２１１を中心として巻かれたコイル２５０、４５０によって発生している。これに対して、トルク付与部１５０において発生する磁界は、回転軸ＡＸに直交する径方向の線を中心として巻かれた空心コイル１５３ａ〜１５３ｈによって発生している。したがって、ブレーキ付与部２１０における２つのコイル２５０、４５０と、トルク付与部１５０における空心コイル１５３ａ〜１５３ｈとでは中心線が互いに直交しているため、それぞれが発生する磁界の干渉を小さく抑えることができる。【００７３】
（２）回転動作部３００の構成
図７と図９に示すように、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。これにより、回転動作部３００は、中心軸２１１（回転軸）に関して略対称に構成される。上述のとおり、保持部２２０の上部２１０Ａと下部２１０Ｂはともに中心軸２１１（回転軸）に関して略対称に構成されていることから、ブレーキ付与部は全体として中心軸２１１（回転軸）に関して略対称に構成される。【００７４】
図７と図８に示すように、上部２１０Ａの磁性ディスク３２０と下部２１０Ｂの磁性ディスク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。【００７５】
上部２１０Ａの磁性ディスク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、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。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。【００７６】
また、下部２１０Ｂの磁性ディスク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、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。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。【００７７】
図１０に示すように、上部２１０Ａの磁性ディスク３２０の中央孔部３２１の内径と、下部２１０Ｂの磁性ディスク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２ヨーク２４０と第２ヨーク４４０の厚みよりも所定量だけ厚くなっている。【００７８】
これにより、第２ヨーク２４０と第２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２ヨーク２４０の上面２４１から上側に突出して磁性ディスク３２０の下面に当接し、かつ、第２ヨーク４４０の底面４４１から下側に突出して磁性ディスク５２０の上面に当接する。このとき、フランジ部３１２の第２ヨーク２４０からの突出量に応じて、磁性ディスク３２０と第２ヨーク２４０との間の隙間２８０の高さが定まり、第２ヨーク４４０からの突出量に応じて、磁性ディスク５２０と第２ヨーク４４０との間の隙間４８０の高さが定まる。【００７９】
図９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９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、連結軸部１３４の接合凸部１３４ａが嵌合される接合凹部３１３が設けられている。【００８０】
また、下部２１０Ｂにおいては、図９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１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。【００８１】
図７に示すように、上部２１０Ａの磁性ディスク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。第１コイル２５０に図１０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。【００８２】
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２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２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。そして、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。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。【００８３】
図８に示すように、下部２１０Ｂの磁性ディスク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、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１０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。【００８４】
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１ヨーク４３０の内側ヨーク４３１から第２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ヨーク４４０から第１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１ヨーク４３０や磁性ディスク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。【００８５】
シャフト部３１０を回転操作すると、磁性ディスク３２０が第１ヨーク２３０及び第２ヨーク２４０に対して相対的に回転し、かつ、磁性ディスク５２０が第１ヨーク４３０及び第２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、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、磁性ディスク３２０の下面と第２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、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、磁性ディスク５２０の下面と第１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、磁性ディスク５２０の下面と第２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、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。【００８６】
図９と図１０に示すように、磁性ディスク３２０の周囲の隙間２８０には磁気粘性流体３６０が介在して満たされており、また、磁性ディスク５２０の周囲の隙間４８０には磁気粘性流体５６０が介在して満たされている。したがって、上部２１０Ａにおいては、隙間２８０のうち、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、磁性ディスク３２０の下面と第２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、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。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２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。【００８７】
下部２１０Ｂにおいては、隙間４８０のうち、磁性ディスク５２０の底面と第１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、磁性ディスク５２０の下面と第２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、径方向において、磁性ディスク５２０の外周面と環状部材２７０とに挟まれた上記間隙４８１にも磁気粘性流体５６０が存在する。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１ヨーク４３０、第２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。【００８８】
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澱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、磁性粒子の沈澱を防ぐカップリング材を含むことが望ましい。【００８９】
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１０に示すような磁界が発生し、磁性ディスク３２０においては第１の方向Ｄ１のみの磁束が通り、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２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の磁力線が生じる。第３ヨーク２９０においては、第２ヨーク２４０における磁力線とは逆方向であって径方向の磁力線が生じる。【００９０】
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１０に示すような磁界が発生し、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、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の磁力線が生じる。第３ヨーク４９０においては、第２ヨーク４４０における磁力線とは逆方向であって径方向の磁力線が生じる。【００９１】
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、操作者が回転体１３０を回転操作し、その操作力が連結軸部１３４から軸部３１１へ伝達されたとき、回転動作部３００は、大きな抵抗力を受けずに、保持部２２０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。【００９２】
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、回転体１３０の回転操作によって中心軸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が与えられると、ブレーキ力として、連結された磁性粒子による抵抗力（制動トルク）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。【００９３】
シャフト部３１０から径方向外側に円板状に広がった磁性ディスク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、磁気粘性流体３６０、５６０の抵抗力の大きさは、上下方向に沿った方向の磁界が印加されている、第１ヨーク２３０の底面２３６又は第２ヨーク２４０の上面２４１に上下方向を挟まれた磁気粘性流体３６０の配置範囲の広さ、又は、上下方向に沿った方向の磁界が印加されている、第１ヨーク４３０の上面４３６又は第２ヨーク４４０の底面４４１に上下方向を挟まれた磁気粘性流体５６０の配置範囲の広さにそれぞれ関係する。特に、シャフト部３１０の操作によって磁性ディスク３２０、５２０を回転させたときの磁気粘性流体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（制動トルク）の制御幅を広くすることができる。【００９４】
上部２１０Ａにおいて、第１コイル２５０と磁性ディスク３２０との間の一部に磁気ギャップを形成するように第１ヨーク２３０を内側ヨーク２３１と外側ヨーク２３２で構成し、外径を大きくすることなく、磁束の通過する内側ヨーク２３１の下面２３１ｅの面積と外側ヨーク２３２の下面２３２ｅの面積を大きくしている。また、下部２１０Ｂにおいて、第２コイル４５０と磁性ディスク５２０との間の一部に磁気ギャップを形成するように第１ヨーク４３０を内側ヨーク４３１と外側ヨーク４３２で構成し、外径を大きくすることなく、磁束の通過する内側ヨーク４３１の上面４３１ｅの面積と外側ヨーク４３２の上面４３２ｅの面積を大きくしている。さらにまた、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（制動トルク）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。【００９５】
＜回転体、接続部材＞
図１１（ａ）は、回転体１３０、接続部材１３５、及び軸部３１１が互いに連結された状態を示す斜視図、（ｂ）は接続部材１３５と連結軸部１３４及び軸部３１１とを分離した状態を示す斜視図である。図１２は、回転体１３０と接続部材１３５の分解斜視図である。【００９６】
図２、図１１（ａ）、（ｂ）、及び図１２に示すように、回転体１３０は、中空の円筒状の基部１３１と、基部１３１の下端から外側へ広がるつば部１３２とを備える。回転体１３０は、その中心軸である回転軸ＡＸを中心として回転可能である。回転体１３０には内部空間１３３が設けられ、この内部空間１３３はつば部１３２側が外へ開いている（図３参照）。内部空間１３３には、回転軸ＡＸに沿って延びる連結軸部１３４が設けられている。【００９７】
図３と図１２に示すように、連結軸部１３４の下端には、下側へ突出する接合凸部１３４ａが設けられている。この接合凸部１３４ａは、図３に示すように、ブレーキ付与部２１０の軸部３１１の上端に設けられた接合凹部３１３内に挿入される。これによって、連結軸部１３４と軸部３１１が互いに連結され、回転軸ＡＸに沿って延びる。この連結により、ブレーキ付与部２１０で発生した抵抗力（制動トルク）が軸部３１１から連結軸部１３４を通じて回転体１３０に伝達される。【００９８】
互いに連結された、連結軸部１３４と軸部３１１には、外側から覆うように接続部材１３５が固定される（図３）。接続部材１３５は、回転軸ＡＸに沿って延びる中空の棒状の中央バネ部１３５ａと、その上部に設けられた第１固定部１３５ｂと、下部に設けられた第２固定部１３５ｃとからなる。中央バネ部１３５ａは、その中心軸方向に関してバネ性を有する材料で構成される。第１固定部１３５ｂは連結軸部１３４に固定され、第２固定部１３５ｃは軸部３１１に固定され、中央バネ部１３５ａは連結軸部１３４と軸部３１１を覆うように配置される。【００９９】
＜回転検出部＞
図３に示すように、回転体１３０のつば部１３２の底面には、その周方向に沿って円環状のエンコーダディスク１４１が設けられている。さらに、つば部１３２の底面において、エンコーダディスク１４１の外側には、つば部１３２の周方向に沿った外縁部１３２ａが設けられている。回転体１３０は、つば部１３２の外縁部１３２ａをバックヨーク１５５の上面に固定することによって、トルク付与部１５０のロータを一体とするように組み付けられる。【０１００】
エンコーダディスク１４１は、検出基板１４２及び検出素子１４３とともに回転検出部１４０を構成する。エンコーダディスク１４１には、その周方向に沿って、反射部と非反射部が交互に形成されている。エンコーダディスク１４１は、回転体１３０が回転軸ＡＸを中心にして回転すると、回転体１３０とともに回転軸ＡＸを中心にして回転する。【０１０１】
図３に示すように、検出基板１４２は、ブレーキ付与部２１０の第３ヨーク２９０の上面に固定されている。検出素子１４３は、検出基板１４２上に設けられ、回転軸ＡＸに直交する方向において、エンコーダディスク１４１に対応する位置に設けられている。【０１０２】
検出素子１４３は発光素子と受光素子を有しており、発光素子は、エンコーダディスク１４１上の所定範囲に対して検出光を出射する。受光素子は、エンコーダディスク１４１の反射部からの反射光を受光し、この受光結果に基づいて、エンコーダディスク１４１、及び、エンコーダディスク１４１が設けられた回転体１３０の回転角度が検出される。この検出結果は制御部１６０へ出力される（図４）。【０１０３】
＜制御部＞
制御部１６０は、検出素子１４３による検出結果に応じて制御した電流を、コイル部１５３の空心コイル１５３ａ〜１５３ｈ（トルク付与コイル）、及び、ブレーキ付与部２１０の２つのコイル２５０、４５０（ブレーキ付与コイル）のそれぞれに与える。制御部１６０による電流の印加は、トルク付与コイルとブレーキ付与コイルとで別々に制御可能である。さらに、空心コイル１５３ａ〜１５３ｈのそれぞれ、及び、ブレーキ付与部２１０の２つのコイル２５０、４５０のそれぞれに与える電流も別々に制御可能である。また、制御部１６０は、トルク付与部１５０における駆動トルクの発生と、ブレーキ付与部２１０におけるブレーキ力の発生と、を同時に生成させることも、別個のタイミングで生成させることも可能である。このような電流制御により、トルク付与コイルによる駆動トルクと、ブレーキ付与部によるブレーキ力とを、任意のタイミングで生成することができるため、操作者に対して多彩な操作感触を与えることが可能となる。【０１０４】
＜入力装置１１０の動作＞
以上の構成において、トルク付与部１５０を駆動すると、トルク付与コイルとしての空心コイル１５３ａ〜１５３ｈで誘導される磁界によって、一体となった、磁石部１５４とバックヨーク１５５が回転軸ＡＸを中心として回転又は回動し、バックヨーク１５５に固定された回転体１３０に対して、回転軸ＡＸを中心とした駆動トルクが付与される。【０１０５】
より具体的には、図５（ａ）〜（ｄ）に示す４つのパターンで空心コイル１５３ａ〜１５３ｈのそれぞれに電流を印加すると、ベース板１５１、固定部材１５２、及び、固定部１２０に固定されたコイル部１５３に対して、磁石部１５４を、回転軸ＡＸを中心として相対的に回転又は回動させることができる。これによって、磁石部１５４が固定されたバックヨーク１５５も回転又は回動し、さらに、バックヨーク１５５に固定された回転体１３０に回転又は回動の駆動トルクが伝達される。【０１０６】
駆動トルクの方向は、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示す４つのパターンで印加する電流の向きで制御される。４つのパターンで印加する電流の向きを全て逆向きにすれば、逆方向の駆動トルクが発生し、回転体１３０は逆方向に回転又は回動する。さらに、空心コイル１５３ａ〜１５３ｈのそれぞれに与える電流の大きさを制御部１６０で制御することにより、回転体１３０に任意の大きさの駆動トルクを付与することができる。また、空心コイル１５３ａ〜１５３ｈと磁石の相対位置によって駆動トルクが変化することを抑えることができる。これによって、回転体１３０を操作する操作者に対して、所定の操作感触を与えることができる。【０１０７】
ここで、通常のモータのように磁性体のコアや磁石に対向する磁性体の凸極が配置されている場合には、磁石と磁性体との間に磁気吸引力が作用し、コイルに通電していない回転操作時であっても、磁気回路的なトルク変動であるコギングトルクを生じる。
これに対し、本実施形態の入力装置１１０では、磁性体のコアに凸極がなく、また、凸極のない空心コイルを用いているため、コイルに通電していない状態での回転操作時にもコギングトルクは生じない。【０１０８】
さらに、本実施形態においては、空心コイル１５３ａ〜１５３ｈを非磁性体の固定部材１５２が保持する構成であるため、磁石と磁性体との間に生じる磁気吸引力を０にすることができる。このため、空心コイル１５３ａ〜１５３ｈに通電していない回転操作時に要求される理想状態、いわゆるトルクフリーに近づけることが可能である。【０１０９】
なお、コイル部１５３の複数の空心コイルの数と磁石部１５４の磁石の数の組み合わせは、本実施形態に示す組み合わせに限定されない。また、複数の空心コイルは、例えば非磁性体のコアを設け、そこに巻線を巻いたものであっても、磁気回路的に同じ状態であればよい。【０１１０】
一方、回転体１３０には、連結軸部１３４を通じてブレーキ付与部２１０からブレーキ力が付与される。以下に、ブレーキ付与部２１０について説明する。
図４に示すように、第１コイル２５０と第２コイル４５０は制御部１６０に接続されており、制御部１６０は、２つのコイル２５０、４５０のそれぞれに与える電流を制御し、かつ、印加する。図９と図１０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、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は同一であってもよいし、異なってもよい。【０１１１】
ここで、ブレーキ付与コイルとしての２つのコイル２５０、４５０に対して制御部１６０から電流が印加されると、上述したような磁界が発生し、磁性ディスク３２０、５２０においては上下方向に沿った方向の磁束が通る。磁性ディスク３２０、５２０の内部では、径方向に沿った磁束密度はわずかである。【０１１２】
磁気粘性流体３６０、５６０においては、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、軸部３１１に連結された連結軸部１３４に対してブレーキ力はほとんど与えられない。よって、操作者は、ブレーキ付与部２１０から大きなブレーキ力を受けずに、回転体１３０を回転操作することができる。【０１１３】
一方、ブレーキ付与コイルとしてのコイル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には上下方向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、上下方向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、回転体１３０を回転操作すると、連結された磁性粒子による抵抗力（制動トルク）がはたらくため、軸部３１１から、これに連結された連結軸部１３４を介して回転体１３０にブレーキ力が与えられる。よって、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。磁界の強度を変化させるように第１コイル２５０、４５０に印加する電流を制御すると、操作者の感じる抵抗力を増減させることができ、操作感触を変化させることができる。これにより、トルク付与部１５０の与える駆動トルクの可変制御に加えて、所望の大きさのブレーキ力を自在に可変制御することが可能となるため、回転体１３０を操作する操作者に対して多様な操作感触を与えることができる。【０１１４】
制御部１６０においては、検出素子１４３によって検出された回転角度が、予め設定した所定角度に至ったときにブレーキ付与コイルとしての２つのコイル２５０、４５０に対して所定の電流を印加する。これによって、軸部３１１から連結軸部１３４を介して回転体１３０に対して強いブレーキ力が与えられ、回転体１３０の操作者には仮想的な壁に当たって停まったような操作感触を与えられる（エンドストップ状態）。【０１１５】
エンドストップ状態においてブレーキ付与部２１０の軸部３１１が回転を停止しているときに、回転体１３０に対して回転を戻す方向の操作がなされると、連結軸部１３４と軸部３１１に固定された接続部材１３５において、中央バネ部１３５ａがねじられる。この中央バネ部１３５ａの弾性力により、軸部３１１がねじられると、回転検出部１４０が回転体１３０の回転を検出することが可能となり、この検出結果に基づいてエンドストップ状態が解除されるので、操作者に対して引っかかり感の少ない操作感触を与えることができる。【０１１６】
以上述べた入力装置１１０によれば次のような効果を得ることができる。
（１）トルク付与部１５０が、ブレーキ付与部２１０の外囲を囲むように配置されているため、回転体１３０の回転軸ＡＸの方向において小型化を図ることができる。また、トルク付与部１５０とブレーキ付与部２１０を近接配置できるため、回転軸ＡＸに直交する方向におけるサイズも小さく抑えることができる。【０１１７】
（２）制御部１６０が、ブレーキ付与コイルとしての２つのコイル２５０、４５０に与える電流と、トルク付与コイルとしての空心コイル１５３ａ〜１５３ｈに与える電流と、を別々に制御可能であって、ブレーキ力と駆動トルクを同時に生成可能であるため、操作者に対して多彩な操作感触を与えることが可能となる。【０１１８】
（３）トルク付与部１５０は、回転体１３０とともに回転可能に支持されるロータと、ロータの径方向外周を囲むように配置されるステータとを備える。ロータは、円環状のバックヨーク１５５と、バックヨーク１５５の外周に配置され、その円周方向に交互に極性が異なるように配置された磁石１５４ａ〜１５４ｆとを有している。ステータは、トルク付与コイルとしての、非磁性体の巻線からなる空心コイル１５３ａ〜１５３ｈと、これらの空心コイル１５３ａ〜１５３ｈを固定する固定部材１５２とを有しており、磁石１５４ａ〜１５４ｆと対向するように配置されている。よって、磁性体のコアに凸極がなく、また、凸極のない空心コイル１５３ａ〜１５３ｈを用いているため、空心コイル１５３ａ〜１５３ｈに通電していない状態での回転操作時にもコギングトルクが生じることがない。よって、コギングトルクによって操作感触が悪化すること防ぐことができる。さらに、ステータの固定部材１５２を非磁性体で構成しているため、磁気吸引力の強弱によるコギングだけでなく、永久磁石の磁気吸引力による回転抵抗を生じない。【０１１９】
（４）トルク付与コイルとして空心コイル１５３ａ〜１５３ｈを配置し、隣り合う空心コイルには互いに反対の方向の磁界を発生するように電流が印加される。空心コイル１５３ａ〜１５３ｈは、Ａ相として、隣り合う２つのコイルと、回転軸ＡＸに関して対称な位置にある２つのコイルとに対して同時に電流が印加され、Ｂ相として、残りの４つのコイルに対して同時に電流が印加される。これにより、トルク付与部１５０の湾曲率を小さく抑えることができるため、製造が容易となる。また、回転軸ＡＸの方向の全長を抑えつつ、磁石１５４ａ〜１５４ｆが発生する磁束が空心コイル１５３ａ〜１５３ｈを横切る面積を増やし、駆動トルクを増加させることができる。【０１２０】
（５）回転体１３０から延びる連結軸部１３４と、ブレーキ付与部２１０から延びる軸部３１１とが、バネ性を有する接続部材１３５を介して、互いに連結されている。これにより、ブレーキ付与部２１０の軸部３１１の回転動作と、回転体１３０の回転動作との間で位相のずれを生じさせることが可能となるため、エンドストップ状態でブレーキ付与部２１０の軸部３１１が停止しているときであっても、回転体１３０に対して低トルクをかけると、回転体１３０の回転にともなって軸部３１１がねじれることから、回転検出部１４０が回転体１３０の回転を検出することが可能となり、この検出結果に基づいてエンドストップ状態を解除すれば、そのときに操作者に対して引っかかり感の少ない操作感触を与えることができる。【０１２１】
（６）トルク付与コイルとしてのコイル部１５３とブレーキ付与コイルとしての２つのコイル２５０、４５０とは、中心線が互いに直交するように配置されている。このため、トルク付与コイルとブレーキ付与コイルを近接させても、それぞれで生成される磁界同士の干渉を抑えることができ、トルク付与コイルが発生する磁界がブレーキ付与部２１０の磁気粘性流体３６０、５６０に与える影響を小さくすることができる。
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、改良の目的又は本発明の思想の範囲内において改良又は変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
以上のように、本発明に係る入力装置は、回転軸の方向において低背化を図ることができる点で有用である。
【符号の説明】
【０１２３】
１１０    入力装置
１２０    固定部
１２１    開口
１３０    回転体
１３１    基部
１３２    つば部
１３３    内部空間
１３４    連結軸部
１３５    接続部材
１３５ａ  中央バネ部
１３５ｂ  第１固定部
１３５ｃ  第２固定部
１４０    回転検出部
１４１    エンコーダディスク
１４２    検出基板
１４３    検出素子
１５０    トルク付与部
１５１    ベース板
１５２    固定部材
１５３    コイル部（トルク付与コイル）
１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｄ、１５３ｅ、１５３ｆ、１５３ｇ、１５３ｈ
空心コイル（トルク付与コイル）
１５４    磁石部
１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄ、１５４ｅ、１５４ｆ  磁石
１５５    バックヨーク
１５６    コイルホルダ
１６０    制御部
２１０    ブレーキ付与部
２１０Ａ  上部
２１０Ｂ  下部
２１１    中心軸
２２０    保持部
２３０、４３０  第１ヨーク
２３１、４３１  内側ヨーク
２３２、４３２  外側ヨーク
２３３、４３３  第１空間
２３３ｘ  中心位置
２３４、４３４  第２空間
２３５ｘ  中心位置
２３５、４３５  第３空間
２４０、４４０  第２ヨーク
２４２、４４２  孔部
２５０    第１コイル（ブレーキ付与コイル）
２６０、４６０  封止部材
２７０    環状部材
２８０、４８０  隙間
２８１、４８１  間隙
２９０、４９０  第３ヨーク
３００    回転動作部
３１０    シャフト部
３１１    軸部
３１２    フランジ部
３１３    接合凹部
３２０、５２０  磁性ディスク
３６０、５６０  磁気粘性流体
４３６    上面
４４１    底面
４５０    第２コイル（ブレーキ付与コイル）
ＡＸ      回転軸
Ｄ１      第１の方向
Ｄ２      第２の方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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