力觉赋予型操作装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及力觉赋予型操作装置，在对起重机等工程机械进行操作时，这种装置能够通过操作部件给予操作该操作部件的操作者等力觉提示。
【背景技术】
[0002]以往，专利文献I记载的力觉赋予型操作装置(以下也简称为“操作装置”)已为公众所知。
[0003]如图18及图19所示，操作装置100具备:受到支承而能够围绕中心点c旋转的旋转部101、对旋转部101进行旋转操作的操作杆103、以及以旋转部101能够旋转的状态来围住该旋转部101周围的固定部104。
[0004]旋转部101具有从中心点c向固定部104延伸的磁极部102。该磁极部102用永久磁铁来形成。固定部104具有:向着中心点c延伸且沿着旋转部101的旋转方向空开间隔排列的多个定子105、105、...、以及将导线分布卷绕在这多个定子105、105、…上形成的励磁线圈106。
[0005]该操作装置100通过控制向励磁线圈106供应的励磁电流，使各定子105构成固定部104—侧的磁极。结果是，磁吸引力作用于旋转部101的磁极(永久磁铁)102。因该磁吸引力而在旋转部101产生的中心点c周围的转矩作为操作者在操作操作杆103时能够感知的力觉来利用。
[0006]然而，上述操作装置100为了获得较大的力觉(转矩)，要采用钕磁铁等高价磁铁作为永久磁铁102。因此成本非常高。而且上述操作装置100中，短时间内额定地在励磁线圈106流过过电流而形成强磁场，因而可能会导致永久磁铁102减磁。另外，过电流流入励磁线圈106会引起发热，或操作装置100在高温环境下使用，导致永久磁铁102处于高温下，有时会导致永久磁铁102减磁或消磁。
[0007]专利文献1:美国专利公告US6664666
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种力觉赋予型操作装置，无须使用永久磁铁即能对操作部件施加力觉。
[0009]本发明一个方案的力觉赋予型操作装置利用由磁力产生的转矩产生力觉，利用由磁力产生的转矩来产生力觉，具备:固定部;能够相对于所述固定部旋转的旋转部；以及对所述旋转部执行旋转操作的操作部件，其中，所述固定部与所述旋转部中的其中一方具有励磁线圈以及在被所述励磁线圈励磁时磁感应线所集中的第一磁极部，所述固定部与所述旋转部中的另一方具有能够在特定的对置方向上与所述第一磁极部相对向的第二磁极部，所述励磁线圈具有与所述第二磁极部相对向的对置部位，所述第一磁极部具有如下形状:在与励磁电流在所述励磁线圈流动的方向垂直的断面留出所述对置部位地包围所述励磁线圈，所述第二磁极部具有如下形状:在所述第二磁极部与所述第一磁极部相对向时，在所述第二磁极部与所述励磁线圈以及所述第一磁极部之间形成所述对置方向上的间隔；在所述第二磁极部与所述第一磁极部相对向的状态下，通过让所述第二磁极部被所述励磁线圈励磁而与所述第一磁极部共同形成在所述断面包围所述励磁线圈的周围的磁路，所述第二磁极部被配置为随着所述旋转部的旋转而离开所述第一磁极部。
【附图说明】
[0010][图1]图1是本发明一实施方式的力觉赋予型操作装置的立体图。
[0011][图2]图2是所述实施方式的力觉赋予型操作装置的分解立体图。
[0012][图3]图3表示定子侧磁极部与转子侧磁极部相对向时磁感应线的分布。
[0013][图4]图4用于说明转子部。
[0014][图5]图5是图1的V-V位置剖视图。
[0015][图6A]图6A用于说明转子部与中立位置返回部的动作。
[0016][图6B]图6B用于说明转子部与中立位置返回部的动作。
[0017][图7]图7是本发明另一实施方式的力觉赋予型操作装置的立体图。
[0018][图8]图8是本发明另一实施方式的力觉赋予型操作装置的分解立体图。
[0019][图9A]图9A用于说明另一实施方式的力觉赋予型操作装置上限制转子部的旋转范围的机构。
[0020][图9B]图9B用于说明另一实施方式的力觉赋予型操作装置上限制转子部的旋转范围的机构。
[0021 ][图10]图10是又一实施方式的力觉赋予型操作装置的立体图。
[0022][图11]图11是图10的X1-XI位置断面的模式图。
[0023][图12]图12是作为变形例的力觉赋予型操作装置的立体图。
[0024][图13]图13是图12的XI1-XII位置剖视图。
[0025][图14]图14是作为变形例的力觉赋予型操作装置的定子部与转子部的分解立体图。
[0026][图15]图15是图13中XV部分的放大图。
[0027][图16]图16是作为又一变形例的力觉赋予型操作装置的与图14对应的图。
[0028][图17A]图17A是用于说明定子侧磁极部与转子侧磁极部之间的另一配置例的模式图。
[0029][图17B]图17B是用于说明定子侧磁极部与转子侧磁极部之间的另一配置例的模式图。
[0030][图18]图18是过去的力觉赋予型操作装置的纵向剖视图。
[0031][图19]图19是用于说明分布卷绕在上述过去的力觉赋予型操作装置的固定部的励磁线圈的局部放大立体图。
【具体实施方式】
[0032]以下结合【附图说明】本发明一实施方式。
[0033]力觉赋予型操作装置(以下也简称为“操作装置”)是用于工程机械等的操作的装置。在进行操作杆等操作部件的操作时，操作装置通过操作部件对操作者等执行力觉提示。即，使操作者等感知到力觉信息。本实施方式的操作装置用于起重机的卷扬操作等。
[0034]该操作装置通过利用开关磁阻电动机(Switch Reluctance Motor)的驱动原理产生的转矩来执行力觉提示。如图1所示，操作装置10具备:定子部(固定部)20、能够围绕旋转轴C旋转的转子部(旋转部)30、操作杆(操作部件)12、支架部40、旋转角检测部14、负荷检测部16、以及控制部18。在以下的说明中，将转子部30的旋转轴C简称为“旋转轴C”，将转子30的旋转方向简称为“旋转方向”或“圆周方向”。另外，将如图1那样以操作杆12向垂直上方延伸的状态配置时的转子部30以及操作杆12和能够与它们一同旋转的各构成部件的位置作为中立位置。
[0035]定子部20具有励磁线圈21和定子(固定部主体)22。定子部20固定在支架部40上。
[0036]励磁线圈21是将铜线等导线单纯卷绕后形成的线圈。励磁线圈21通过励磁电流的流过(供应)来将定子22加以磁化。不过，励磁线圈21也可以是将带状的导线卷绕在扁平件上形成的所谓扁形线圈等。
[0037]定子22具有轴部23和一对大直径部24、24。这些轴部23与一对大直径部24、24形成一体，并且用例如软钢等导磁率高的材料(软磁性材料)来形成。
[0038]轴部23具有以旋转轴C为中心轴的圆柱形状。该轴部23的外径与励磁线圈21的内径相同。大直径部24是从轴部23的在旋转轴C方向上的两端部向径向外侧扩展的部位。而旋转轴C方向就是旋转轴C的延伸方向。另外，径向就是轴部23的径向或转子部30的径向。在各大直径部24上分别形成沿圆周方向等间隔排列的多个缺口 25。换言之，在各大直径部24上沿圆周方向等间隔地排列着向径向外侧突出的多个突出部26。而各突出部26则相当于相邻的缺口 25、25之间的部位。从旋转轴C方向看，各突出部26的前端面27位于以旋转轴C为中心的共同的圆上。各大直径部24上突出部26的数量相同。一对大直径部24上对应的突出部26彼此在旋转轴C方向上相对向(并排)。在本实施方式的各大直径部24上，例如各设置八个突出部26。
[0039]在如此构成的定子22上，励磁线圈21以围住轴部23的方式配置在一对大直径部
24、24之间。该励磁线圈21在径向具有与转子部30相对向的部位。在如上述那样配置励磁线圈21的状态下，若向励磁线圈21供应励磁电流，由软磁性材料形成的定子22就被磁化。这时，磁感应线就会集中在定子22的特定区域。如图3所示，该定子22的特定区域是包含隔着轴部23相对向的一对突出部26、26且留出励磁线圈21的所述对置部位、将该励磁线圈21的三方围住的区域。这个特定区域构成作为定子22的磁极部的定子侧磁极部28。而且，各突出部26的前端面构成定子侧磁极部28的磁极面、亦即定子侧磁极面。
[0040]转子部30具有转子31和一对侧面板32、32。该转子部30被安装成能够相对于支架部40而围绕旋转轴C旋转。即，转子部30能够相对于固定在支架部40上的定子部20而旋转。
[0041]如图4及图5所示，转子31具有转子主体33和多个转子侧磁极部(第二磁极部)34、34、...。转子31例如用软钢等导磁率高的材料(软磁性材料)来形成。
[0042]转子主体33以在轴部23的径向与定子部20空开间隔的状态沿圆周方向从外侧围住该定子部20。本实施方式的转子主体33具有圆筒形状。另外，本实施方式的转子主体33在旋转轴C方向的长度尺寸与定子部20在旋转轴C方向的长度尺寸大致相同。
[0043]各转子侧磁极部34具有从转子主体部33向着定子22(旋转轴C)突出、同时沿着旋转轴C方向延伸的突条形状。各转子侧磁极部34在其前端(旋转轴C 一侧的端部)具有转子侧磁极面35，在与定子侧磁极部28相对向时，该转子侧磁极面35与定子侧磁极面27之间空开一定间隔而与该定子侧磁极面27平行。从而，当转子31旋转且转子侧磁极面35处于定子侧磁极面27的正面位置时，转子侧磁极部34在穿过旋转轴C、定子侧磁极部28、以及转子侧磁极部34的平面上与定子侧磁极部28及励磁线圈21在径向上空开间隔，且在此状态下与定子侧磁极部28共同围住励磁线圈21的四方。穿过旋转轴C、定子侧磁极部28以及转子侧磁极部34的平面相当于这样一个平面:该平面包含与励磁电流流向励磁线圈21的方向垂直的断面。由此，在用励磁线圈21使定子侧磁极部28及转子侧磁极部34被励磁时，在所述平面上形成围住励磁线圈21的磁路。
[0044]如此构成的转子侧磁极部34与定子侧磁极部28(定子部20的突出部26)设置相同数量，并沿着圆周方向等间隔设置。通过将转子侧磁极部34这样配置，在一个转子侧磁极面35与对应