(57)【要約】【課題】慣性モーメントを変更可能な、簡易な構造のフライホイール装置を提供する。【解決手段】クランクシャフト１６に、これ一体に回転する主ホイール１８を設け、主ホイールに隣接配置され、クランクシャフト１６に対して回転可能に副ホイール２２を支持させる。主、副ホイールのそれぞれに、互いに対向するようにティース３６，３８を設ける。主、副ホイールのティースに隣接して電磁石２４を配置し、この電磁石によりティースを磁化可能とする。電磁石によりティースを磁化することにより、副ホイールが主ホイールに吸引されて回転して、高慣性モーメント状態となる。ティースを磁化しないときは、主ホイールのみが回転して、低慣性モーメント状態となる。【選択図】図１
2011247377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一体となって回転する主回転要素と、
前記回転軸に対して回転可能であり、主回転要素に隣接配置される副回転要素と、
を有し、
主回転要素と副回転要素の互いに対向する部分のそれぞれに、前記回転軸と同軸の円環形状の相互作用領域が設けられ、
主回転要素および副回転要素のそれぞれの相互作用領域には、周方向に、間隔を開けて配列されたティースが設けられ、主回転要素に属するティースと副回転要素に属するティースは互いに対向し、
さらに、
回転しないように静止配置され、かつ主回転要素と副回転要素の少なくとも一方の相互作用領域に全周に亘って隣接して配置され、その隣接した相互作用領域に属するティースに磁束を形成する電磁石と、
前記電磁石に供給する電力を制御する電力制御部と、
を有し、
電力制御部の制御により前記電磁石に電力を供給して、前記電磁石に隣接した相互作用領域に属するティースで磁束を集中させ、この磁力により主回転要素と副回転要素を共に回転させる、
フライホイール装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフライホイール装置であって、
前記電磁石の対をなす磁極が各々主および副回転要素の相互作用領域に全周に亘って隣接して配置され、
前記電磁石の磁極が隣接する相互作用領域において、前記磁極に隣接する部分に円環形状のヨーク部が設けられ、前記ティースは、前記ヨーク部から突出して設けられている、
フライホイール装置。
【請求項３】
請求項１に記載のフライホイール装置であって、
主回転要素と副回転要素の一方が、二つの前記相互作用領域を有し、この二つの相互作用領域に、前記電磁石の対をなす磁極が各々全周に亘って隣接して配置され、前記電磁石により形成される磁力線に沿って、前記一方の回転要素の前記二つの相互作用領域の間に他方の回転要素の相互作用領域が位置し、
前記電磁石の磁極が隣接する二つの相互作用領域において、前記磁極に隣接する部分に円環形状のヨーク部が設けられ、前記ティースは、前記ヨーク部から突出して設けられている、
フライホイール装置。
【請求項４】
請求項２に記載のフライホイール装置であって、
主回転要素と副回転要素の一方は円板形状であり、前記ヨーク部は円板形状の外周に沿って延び、前記ティースは前記ヨーク部から径方向外側に向けて突出して設けられており、
主回転要素と副回転要素の他方は、前記一方の回転要素の円板形状の外周面を囲むように設けられた円環形状部分を有し、前記ヨーク部は円環形状部分の内周に沿って延び、前記ティースは前記ヨーク部から径方向内側に向けて突出して設けられている、
フライホイール装置。
【請求項５】
請求項４に記載のフライホイール装置であって、
前記電磁石の二つの極は、各々主および副回転要素のヨーク部に、前記回転軸の軸線方向において対向する、
フライホール装置。
【請求項６】
請求項２に記載のフライホイール装置であって、
主回転要素と副回転要素の双方は円板形状であって、前記回転軸の軸線方向に隣接して配置され、前記ヨーク部は主および副回転要素の対向する側と反対側の面において周方向に延び、前記ティースは前記ヨーク部から対向する相手側の回転要素に向けて突出する、
フライホイール装置。
【請求項７】
請求項６に記載のフライホイール装置であって、
前記電磁石の二つの極は、各々主および副回転要素のヨーク部に、前記回転軸の軸線方向において対向する、
フライホイール装置。
【請求項８】
請求項３に記載のフライホイール装置であって、
前記一方の回転要素が、内部に円板または円環形状の空間が形成された円板形状を有し、前記空間に前記他方の回転要素が配置され、
前記一方の回転要素において、二つの相互作用領域のそれぞれのヨーク部は、当該一方の回転要素が前記回転軸の軸線方向において前記他方の回転要素を挟む部分の、外部に露出した外側部分に周方向に沿って延び、ティースは、前記他方の回転要素を挟む部分の、前記空間に面した内側部分にヨーク部から突出して設けられ、
前記他方の回転要素において、そのティースは、前記一方の回転要素のティースに挟まれる位置に配置される、
フライホイール装置。
【請求項９】
請求項３に記載のフライホイール装置であって、
前記一方の回転要素が、内部に円板または円環形状の空間が形成された円板または円環形状を有し、前記空間に前記他方の回転要素が配置され、
前記一方の回転要素において、二つの相互作用領域のそれぞれのヨーク部は、当該一方の回転要素の円板または円環形状の外周に沿って延び、前記回転軸の軸線方向に互いに間隔をあけて配置され、ティースは、前記他方の回転要素を収容する前記空間に面した内周部分にヨーク部から突出して設けられ、
前記他方の回転要素において、そのティースは、当該他方の回転要素の外周部分に、前記一方の回転要素の二つの相互作用領域に属するそれぞれティースに対向するよう配置される
フライホイール装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のフライホイール装置であって、前記一方の回転要素の内部に形成された前記空間が液体で満たされている、フライホイール装置。
【請求項１１】
請求項４に記載のフライホイール装置であって、
前記他方の回転要素は、前記一方の回転要素を前記回転軸の軸線方向に挟む二つの円板形状部分を有し、これらの円板形状部分と前記円環形状部分とで前記一方の回転要素を収容する空間が形成され、
前記空間に液体が入れられている、
フライホイール装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載のフライホイール装置であって、前記空間に入れられている液体は、磁界により粘性が変化する液体である、フライホイール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転要素の回転変動を慣性モーメントによって抑制するフライホイール装置に関し、特に慣性モーメントを変更可能とするフライホイール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転変動の大きな回転要素に対し、比較的大きな慣性モーメントを与えることにより、回転変動を抑制し、滑らかな回転運動を得るフライホイール装置が知られている。例えば、往復型内燃機関の出力軸であるクランク軸には、フライホイールが装着されており、間欠的な爆発による回転変動を抑制している。
【０００３】
下記特許文献１には、クランク軸に結合された第１回転板と、第１回転板に装着された電磁石の制御により、第１回転板に対して接続および切断ができる第２回転板とを有するフライホイール装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１１７４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フライホイール装置のホイールの慣性モーメントを状況に応じて変更したいという要求がある。例えば、前述の内燃機関のクランク軸に装着されたフライホイールにおいては、低回転時には回転変動を抑制するために慣性モーメントを大きくし、高回転時には機関の回転速度の応答を速くするため、あるいは回転速度の変更に要するエネルギを少なくするために慣性モーメントを小さくしたいという要求がある。
【０００６】
上記特許文献１に記載されるように、第１回転板に電磁石を装着し、この電磁石の磁力により、第１回転板に対して第２回転板を接続および切断するようにすれば、フライホイール全体の慣性モーメントを変更できる。しかし、電磁石は回転する第１回転板に装着されており、これに電力を供給するためには、摺動接触型の接点を介する必要がある。摺動接触型の接点を用いることによりコストが上昇する可能性があり、また耐久性が低下し、維持作業を頻繁に行う必要が生じる。
【０００７】
本発明は、簡易な構成により、フライホイール装置の慣性モーメントを変更可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明のフライホイール装置は、回転軸と一体となって回転する主回転要素と、前記回転軸に対して回転可能であり、主回転要素に隣接配置される副回転要素と、を有し、主および副回転要素を結合して回転させることにより、大きな慣性モーメントを得、また結合を解除することにより小さな慣性モーメントを得るものである。主回転要素と副回転要素は、磁力を介して結合される。主回転要素と副回転要素の互いに対向する部分のそれぞれに、回転軸と同軸の円環形状の相互作用領域が設けられ、これらの相互作用領域には、周方向に間隔を開けて配列されたティースが設けられている。主回転要素に属するティースと副回転要素に属するティースは互いに対向している。さらに、本発明のフライホイール装置は、回転しないように静止配置され、かつ主回転要素と副回転要素の少なくとも一方の相互作用領域に全周に亘って隣接して配置され、その隣接した相互作用領域に属するティースに磁束を形成する電磁石と、この電磁石に供給する電力を制御する電力制御部とを有する。電力制御部の制御により前記電磁石に電力を供給して、電磁石に隣接した相互作用領域に属するティースで磁束を集中させ、この磁力により主回転要素と副回転要素を共に回転させる。
【０００９】
（２）上記（１）に記載の装置において、前述の電磁石の対をなす磁極を、各々主および副回転要素の相互作用領域に全周に亘って隣接して配置するようにでき、この電磁石の磁極が隣接する相互作用領域において、磁極に隣接する部分に円環形状のヨーク部を設けるようにできる。ティースは、ヨーク部から突出して設けられるようにできる。
【００１０】
（３）上記（１）に記載の装置において、主回転要素と副回転要素の一方が、二つの相互作用領域を有するようにでき、この二つの相互作用領域に、前述の電磁石の対をなす磁極を、各々全周に亘って隣接して配置するようにできる。電磁石により形成される磁力線に沿って、前記一方の回転要素の二つの相互作用領域の間に他方の回転要素の相互作用領域が位置するようにできる。さらに、電磁石の磁極が隣接する二つの相互作用領域において、磁極に隣接する部分に円環形状のヨーク部が設けられ、ティースは、ヨーク部から突出して設けられるようにできる。
【００１１】
（４）上記（２）に記載の装置において、主回転要素と副回転要素の一方は円板形状とすることができ、ヨーク部は円板形状の外周に沿って延び、ティースはヨーク部から径方向外側に向けて突出して設けられようにできる。主回転要素の副回転要素の他方は、前記一方の回転要素の円板形状の外周面を囲むように設けられた円環形状部分を有するようにでき、ヨーク部は円環形状部分の内周に沿って延び、ティースはヨーク部から径方向内側に向けて突出して設けられるようにできる。
【００１２】
（５）上記（４）に記載の装置において、前記電磁石の二つの極を、各々主および副回転要素のヨーク部に、回転軸の軸線方向において対向するようにできる。
【００１３】
（６）上記（２）に記載の装置において、主回転要素と副回転要素の双方は円板形状であって、回転軸の軸線方向に隣接して配置されるようにできる。ヨーク部は主および副回転要素の対向する側と反対側の面において周方向に延びるようにでき、ティースは前記ヨーク部から対向する相手側の回転要素に向けて突出するようにできる。
【００１４】
（７）上記（６）に記載の装置において、前記電磁石の二つの極を、各々主および副回転要素のヨーク部に、前記回転軸の軸線方向において対向するようにできる。
【００１５】
（８）上記（３）に記載の装置において、前記一方の回転要素を、内部に円板または円環形状の空間が形成された円板形状とすることができ、この空間に前記他方の回転要素を配置するようにできる。前記一方の回転要素において、二つの相互作用領域のそれぞれのヨーク部は、当該一方の回転要素が前記回転軸の軸線方向において前記他方の回転要素を挟む部分であって、外部に露出した外側部分に設けられ、かつ周方向に沿って延びるようにできる。ティースは、前記他方の回転要素を挟む部分の、内部の前記空間に面した内側部分にヨーク部から突出して設けられるようにできる。前記他方の回転要素において、そのティースは、前記一方の回転要素のティースに挟まれる位置に配置されるようにできる。
【００１６】
（９）上記（３）に記載の装置において、前記一方の回転要素を、内部に円板または円環形状の空間が形成された円板形状とすることができ、この空間に前記他方の回転要素を配置するようにできる。前記一方の回転要素において、二つの相互作用領域のそれぞれのヨーク部は、当該一方の回転要素の円板形状の外周に沿って延び、回転軸の軸線方向に互いに間隔をあけて配置されるようにでき、ティースは、前記他方の回転要素を収容する空間に面した内周部分にヨーク部から突出して設られるようにできる。前記他方の回転要素において、そのティースは、当該他方の回転要素の外周部分に、前記一方の回転要素の二つの相互作用領域に属するそれぞれティースに対向するよう配置されるようにできる。
【００１７】
（１０）上記（８）または（９）に記載の装置において、前記一方の回転要素の内部に形成された前記空間が液体で満たされるようにできる。
【００１８】
（１１）上記（４）に記載の装置において、前記他方の回転要素を、前記一方の回転要素を回転軸の軸線方向に挟む二つの円板形状部分を有するものとでき、これらの円板形状部分と前記円環形状部分とで前記一方の回転要素を収容する空間が形成されるようにでき、この空間に液体が入れられているようにできる。
【００１９】
（１２）上記（１０）または（１１）に記載の装置において、空間に満たされる液体は、磁界により粘性が変化する液体とすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
慣性モーメントを変更することが可能なフライホイール装置を提供することができる。電磁石は慣性モーメントの変更のために用いられる電磁石を、回転しないように静止配置されたものとすることにより、電磁石に電力を供給するための摺動接触型接点が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】フライホイール装置の一態様を示す模式図である。
【図２】図１のフライホイール装置を回転軸線の方向から視た図である。
【図３】図１の電磁石により生じる磁束線を示す図である。
【図４】フライホイール装置の一態様を示す模式図である。
【図５】フライホイール装置の一態様を示す模式図である。
【図６】フライホイール装置の一態様を示す模式図である。
【図７】フライホイール装置の一態様を示す模式図である。
【図８】図７のフライホイール装置の副ホイール外周部分の形状を示す斜視図である。
【図９】図７の電磁石により生じる磁束線を示す図である。
【図１０】副ホイール外周部分の形状の他の例を示す斜視図である。
【図１１】フライホイール装置の一態様を示す模式図である。
【図１２】図１１のフライホイール装置の主、副ホイール外周部分の形状を示す斜視図である。
【図１３】図１１のフライホイルー装置の副ホイールの外周部分の形状を示す斜視図である。
【図１４】フライホイール装置の一態様を示す模式図である。
【図１５】フライホイール装置の一態様を示す模式図である。
【図１６】フライホイール装置の一態様を示す模式図である。
【図１７】図１５のフライホイール装置のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１８】図１８の電磁石により生じる磁束線を示す図である。
【図１９】フライホイール装置の一態様を示す模式図である。
【図２０】フライホイール装置の一態様を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、内燃機関１０の一部としてのフライホイール装置１２を模式的に示す図である。このフライホイール装置１２は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフト１６に固定される主ホイール１８と、クランクシャフト１６上にベアリング２０を介して支持される副ホイール２２と、これら二つのホイール１８，２２の所定の部分に対向する電磁石２４と、電磁石に供給する電力の制御を行う制御部２６とを有している。
【００２３】
主ホイール１８は、クランクシャフト１６に結合される略円板形状の円板部分２８、およびこの円板部分２８の外周端縁部分に設けられる略円環形状の円環部分３０を含む。円板部分２８の厚さは一様である必要はなく、クランクシャフト１６等の他の部品との結合構造、強度、剛性、重量、慣性モーメント等に係る要求に基づき適宜決定することができる。円環部分３０は、円板部分２８からクランクシャフトの軸線方向、すなわち主、副ホイール１８，２２の回転軸線の方向に延び、副ホイール２２の外周に被さるように設けられている。
【００２４】
副ホイール２２は略円板形状であるが、その厚さは一様である必要はなく、ベアリング２０との結合構造、強度、剛性、重量、慣性モーメント等に係る要求に基づき適宜決定することができる。副ホイール２２の略円板形状の外周面３２と、主ホイール１８の円環部分３０の内周面３４とが径方向に対向する。この対向する部分にそれぞれ相手側のホイールに向けて複数のティースが突出して設けられている。主ホイール１８のティースを符号３６で示し、副ホイール２２のティースを符号３８で示す。図２に示すように、主、副ホイールのティース３６，３８は、それぞれ周方向に配列されている。また、このフライホイール装置１２においては、主ホイールのティース３６と副ホイールのティース３８は一対一で互いに対向している。また、主ホイール１８において、ティース３６が立脚する部分、すなわち円環部分３０のティース３６外側の部分をヨーク部４０と記して以下説明する。同様に、副ホイール２２のティース３８が立脚する部分をヨーク部４２と記して以下説明する。これらのヨーク部４０，４２は、周方向に連続して、円環形状となっている。
【００２５】
電磁石２４は、略コの字形の断面形状を有する円環形状のコア４４と、このコアのコの字形により囲まれた内側部分に配置されたコイル４６を有する。コア４４およびコイル４６は、二つのホイール１８，２２と同軸に配置され、回転しないように、例えば内燃機関本体１４のシリンダブロック等に固定されている。コイル４６に電流が流れると、磁束が発生する。図３に、発生する磁束の分布を磁束線５２として示す。コア４４の「コ」の字の二つの横画に相当する部分が磁極４８，５０となる。磁極４８，５０は、各々ヨーク部４０，４２と回転軸線方向において対向し、磁束線５２は、磁極４８，５０からヨーク部４０，４２を介してティース３６，３８に延びる。これにより、ティース３６，３８に磁束が集中し、互いに引き合う。主ホイールのヨーク部４０およびティース３６と、副ホイールのヨーク部４２およびティース３８とは、電磁石による磁束が通り磁力による相互作用が生じる領域であり、以下、これらを相互作用領域５４，５６と記す。
【００２６】
主、副ホイール１８，２２の材質は、相互作用領域５４，５６については上記のように磁束線５２が通る磁気回路を形成するため磁性材料とする。一方、その他の部分については、他の材料を使うことも可能である。
【００２７】
磁極４８と主ホイールのヨーク部４０は共に周方向に連続して延びて互いに全周に亘って対向しており、磁極４８から出た磁束線５２は、ほぼ全てがヨーク部４０に入る。磁束線５２は、ヨーク部４０からティース３６に向かうとき、ティースは周方向に間隔をあけて配列されているので、ティース先端に集中する。副ホイール側でも同様である。したがって、二つの相互作用領域５４，５６の境界面では、磁束線５２の密度は、周方向に沿って粗密が反復される。ティースの先端に相当する部分で磁束線５２が密になる。主ホイールの相互作用領域５４の磁束線５２の分布は、主ホイール１８と共に回転し、この回転する磁場により副ホイール２２が吸引されて回転する。このとき、主ホイール１８と副ホイール２２の機械的な接触は生じない。
【００２８】
コイル４６に通電すると、ティース３６，３８同士が引き合って磁気結合が生じ、主、副ホイール１８，２２が一体となって回転するようになる（機械的には分離されている。）。これにより、フライホイール装置１２の慣性モーメントは、主、副ホイール１８，２２の合計されたものとなる。通電をやめれば、慣性モーメントは主ホイール１８だけの値となり、減少する。
【００２９】
制御部２６は、コイル４６に供給される電力の制御を行う。制御部２６は、内燃機関１０の回転速度、その運転状態に基づきコイル４６への電力供給を制御する。例えば、内燃機関の回転速度が予め定められた値未満の場合、コイル４６に通電し、慣性モーメントを大きくする。これにより、低回転時のクランクシャフト１６の回転変動を抑制することができる。一方で、回転速度が前記の値以上となった場合、コイル４６の通電を停止し、慣性モーメントを小さくする。これにより、内燃機関の回転速度の応答性が高まり、また燃料消費の削減が図られる。また、内燃機関の始動時においては、スタータモータの負荷を低減するため、コイル４６への通電は行わずに、慣性モーメントを小さい状態とする。
【００３０】
上記の主ホイール１８の円板部分２８は、円環部分３０または相互作用領域５４を形成する部分を支持する径方向に延びる複数本の棒状部材（スポーク）としてもよい。副ホイール２２についても、相互作用領域５６を形成する円環形状の部分をスポークにより支持するように構成してもよい。
【００３１】
図４は、フライホイール装置６０を模式的に示す図である。フライホイール装置１２と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。フライホイール装置６０は、内燃機関のクランクシャフト１６に装着される。このフライホイール装置６０は、クランクシャフト１６に固定される主ホイール６２と、クランクシャフト１６上にベアリング６４を介して支持される副ホイール６６と、これら二つのホイール６２，６６の所定の部分に対向する電磁石２４と、電磁石に供給する電力の制御を行う制御部２６とを有している。
【００３２】
主ホイール６２は略円板形状であるが、その厚さは一様である必要はなく、クランクシャフト１６等の他の部品との結合構造、強度、剛性、重量、慣性モーメント等に係る要求に基づき適宜決定することができる。
【００３３】
副ホイール６６は、クランクシャフト１６にベアリング６４を介して支持される略円板形状の円板部分６８、およびこの円板部分６８の外周端縁部分に設けられる略円環形状の円環部分７０を含む。円板部分６８の厚さは一様である必要はなく、ベアリング６４等との結合構造、強度、剛性、重量、慣性モーメント等に係る要求に基づき適宜決定することができる。円環部分７０は、円板部分６８からクランクシャフトの軸線方向、すなわち主、副ホイール６２，６６の回転軸線の方向に延び、主ホイール６２の外周に被さるように設けられている。
【００３４】
略円板形状の主ホイール６２の外周面７２と、副ホイール６６の円環部分７０の内周面７４とが径方向に対向する。この対向する部分にそれぞれ相手側のホイールに向けて複数のティースが突出して設けられている。主ホイール６２のティースを符号７６で示し、副ホイール６６のティースを符号７８で示す。前述のフライホイール装置１２と同様、主、副ホイールのティース７６，７８は、周方向に配列されている。また、このフライホイール装置６０においても、主、副ホイールのティース７６，７８同士は一対一で互いに対向している。また、主ホイール６２のティース７６が立脚する部分がヨーク部８０であり、同様に、副ホイール６６において、ティース７８が立脚する部分、すなわち円環部分７０のティース７８外側の部分がヨーク部８２である。これらのヨーク部８０，８２は、周方向に連続している。
【００３５】
ヨーク部８０とティース７６で主ホイールの相互作用領域８４が構成され、ヨーク部８２とティース７８で副ホイールの相互作用領域８６が構成される。この相互作用領域に対して電磁石２４が作用し、ティース７６，７８に磁束が集中することで、ティース間に吸引力が発生する。磁束の発生は、図３と同様であり、コイル４６の回りを取り囲むように、電磁石のコア４４と相互作用領域８４，８６を通り１周する磁束線が形成される。コイル４６に通電しない状態では、主ホイール６２のみがクランクシャフト１６と一体となって回転し、フライホイール装置６０が低慣性モーメントの状態となる。コイル４６に通電すると、副ホイール６６が主ホイール６２に吸引されて磁気結合し、共に回転する高慣性モーメントの状態となる。
【００３６】
主、副ホイール６２，６６の材質は、相互作用領域８４，８８については磁気回路を形成するため磁性材料とする。一方、その他の部分については、他の材料を使うことも可能である。また、副ホイール６６の円板部分６８は、円環部分７０または相互作用領域８６を形成する部分を支持するスポークとしてもよい。主ホイール６２についても、相互作用領域８４を形成する円環形状の部分をスポークにより支持する構成してもよい。
【００３７】
図５は、フライホイール装置９０を模式的に示す図である。フライホイール装置９０は、図１および図２に示すフライホイール装置１２と類似の構成を有し、これと同一の構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。フライホイール装置９０の主ホイール９２は、フライホイール装置１２の主ホイール１８と同様の形状を有する主ホイール本体部９４と、この主ホイール本体部９４と共に内部に閉鎖した空間を形成する主ホイール蓋部９６を有する。主ホイール本体部９４の円板部分２８と主ホイール蓋部９６とが、副ホイール２２を軸線方向に挟むように位置し、また主ホイール本体部９４の円環部分３０が副ホイール２２の外側を囲むように位置する。これにより、主ホイール９２の内部に副ホイール２２を収容する主ホイール内部空間９８が形成される。主ホイール蓋部９６は、フライホイール装置１２と同様の磁気回路を形成するために、少なくとも電磁石２４に対向する部分は、非磁性材料により形成されている。
【００３８】
主ホイール内部空間９８には、オイル等の液体を入れるようにしてもよい。液体を入れた場合、主ホイール９２と副ホイール２２を磁気により結合する際、および結合が切断される際、この流体の粘性により、副ホイール２２の速度が急に変動することを防止して、ショックの低減が図られる。また、主ホイール内部空間９８に入れられる液体として、磁界により粘性が変化する液体（磁性流体、ＭＲ流体等）を用いることで、磁気による結合力を強化することもできる。
【００３９】
図６は、フライホイール装置１００を模式的に示す図である。フライホイール装置１００は、図４に示すフライホイール装置６０と類似の構成を有し、これと同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。フライホイール装置１００の副ホイール１０２は、フライホイール装置６０の副ホイール６６と同様の形状を有する副ホイール本体部１０４と、この副ホイール本体部１０４と共に内部に閉鎖した空間を形成する副ホイール蓋部１０６を有する。副ホイール蓋部１０６は、ベアリング１０８を介してクランクシャフト１６上に支持される。副ホイール本体部１０４の円板部分６８と副ホイール蓋部１０６とが、主ホイール６２を軸線方向に挟むように位置し、また副ホイール本体部１０４の円環部分７０が主ホイール６２の外側を囲むように位置する。これにより、副ホイール１０２の内部に主ホイール６２を収容する副ホイール内部空間１１０が形成される。副ホイール蓋部１０６は、フライホイール装置１２と同様の磁気回路を形成するために、少なくとも電磁石２４に対向する部分は、非磁性材料により形成されている。
【００４０】
副ホイール内部空間１１０には、オイル等の液体を入れるようにしてもよい。液体を入れた場合には、副ホイール１０２をクランクシャフト１６上に支持する二つのベアリング６４，１０８は、液体が漏れ出さないためのシール構造を有する。また、ベアリング６４，１０８とは別にシール構造を設けてもよい。さらにまた、副ホイール蓋部１０６を支持するベアリング１０８をシールリングとし、副ホイール１０６はベアリング６４で支持するようにしてもよい。副ホイール６２と副ホイール１０２を磁気により結合する際、および結合が切断される際、この流体の粘性により、副ホイール２２の速度が急に変動すること防止して、ショックの低減が図られる。また、副ホイール内部空間１１０に入れられる液体として、磁界により粘性が変化する液体（磁性流体、ＭＲ流体等）を用いることで、磁気による結合力を強化することもできる。
【００４１】
図７は、内燃機関の一部としてのフライホイール装置１２０を模式的に示す図である。このフライホイール装置１２０は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフト１２２に固定される主ホイール１２４と、クランクシャフト１２２上にベアリング１２６を介して支持される副ホイール１２８と、これら二つのホイール１２４，１２８の所定の部分に対向する電磁石１３０と、電磁石に供給する電力の制御を行う制御部１３２とを有している。
【００４２】
主ホイール１２４は、クランクシャフト１２２に結合される略円板形状を有する。この円板の厚さは一様である必要はなく、クランクシャフト１２２等の他の部品との結合構造、強度、剛性、重量、慣性モーメント等に係る要求に基づき適宜決定することができる。副ホイール１２８は略円板形状であるが、その厚さは一様である必要はなく、ベアリング１２６との結合構造、強度、剛性、重量、慣性モーメント等に要求に基づき適宜決定することができる。主ホイール１２４と副ホイール１２８の円板は、ほぼ等しい直径を有し、回転軸線の方向に隣接して配置されている。主、副ホイール１２４，１２８の外周部分の互いに対向する側にはティース１３４，１３６が設けられ、反対の側にはヨーク部１３８，１４０が設けられている。
【００４３】
図８には、副ホイール１２８の外周部分の形状が示されている。主ホイール１２４の形状は、これと対称に表れる。ヨーク部１４０は、周方向に連続する円環形状を有し、ティース１３６は、ヨーク部１４０から主ホイールに向けて回転軸線の方向に突出している。また、ティース１３６は、周方向に沿って所定の間隔をあけて配列されている。また、フライホイール装置１２０において、主、副ホイールのティース１３４，１３６同士は一対一で互いに対向している。
【００４４】
電磁石１３０は、角張ったＣの字形の断面形状を有する円環形状のコア１４２と、このコアのＣ字形により囲まれた内側部分に配置されたコイル１４４を有する。コア１４２およびコイル１４４は、二つのホイール１２４．１２８と同軸に配置され、回転しないように例えば内燃機関本体のシリンダブロック等に固定されている。コイル１４４に電流が流れると、図９に示すように磁束線１４６が発生する。コア１４２の略Ｃ字形の両端が磁極１４８，１５０となる。磁極１４８，１５０は、各々ヨーク部１３８，１４０と回転軸線方向において対向し、磁束線１４６は、磁極１４８，１５０からヨーク部１３８，１４０を介してティース１３４，１３６に延びる。これにより、ティース１３４，１３６に磁束が集中し、互いに引き合う。主ホイールのヨーク部１３８およびティース１３４と、副ホイールのヨーク部１４０およびティース１３６とは、電磁石による磁束線が通り磁力による相互作用が生じる領域であり、以下、各々相互作用領域１５２，１５４と記す。
【００４５】
主、副ホイール１２４，１２８の材質は、相互作用領域１５２，１５４については、上記のように磁束線１４６が通る磁気回路を形成するため磁性材料とする。一方、その他の部分については、他の材料を使うことも可能である。
【００４６】
磁極１４８と主ホイールのヨーク部１３８は共に周方向に連続して延びて全周に亘って対向しており、磁極１４８から出た磁束線１４６は、ほぼ全てがヨーク部１３８に入る。磁束線１４６は、ヨーク部１３８からティース１３４に向かうとき、ティースは周方向に間隔をあけて配列されているので、ティース先端に集中する。副ホイール側でも同様である。したがって、二つの相互作用領域１５２，１５４の境界面では、磁束線１４６の密度は、周方向に沿って粗密が反復される。ティースの先端に相当する部分で磁束線１４６が密になる。主ホイールの相互作用領域１５２の磁束線１４６の分布は、主ホイール１２４と共に回転し、この回転する磁場に吸引されて副ホイール１２８が回転する。このとき、主ホイール１２４と副ホイール１２８の機械的な接触は生じない。
【００４７】
コイル１４４に通電すると、ティース１３４，１３６同士が引き合って磁気結合が生じ、主、副ホイール１２４，１２８が一体となって回転するようになる（機械的には分離されている。）。これにより、フライホイール装置１２０の慣性モーメントは、主、副ホイール１２４，１２８の合計されたものとなる。通電をやめれば、慣性モーメントは主ホイール１２４だけの値となり、減少する。
【００４８】
制御部１３２は、コイル１４４に供給される電力の制御を行う。この制御については、前述のフライホイール装置１２の制御部２６と同様であるので、説明は省略する。
【００４９】
上記の主、副ホイール１２４．１２８は、相互作用領域１５２，１５４の部分を含む外周部分を円環形状に形成し、その内側部分は、前記の円環形状の部分を支持する複数の半径方向に延びる棒状部材（スポーク）を含むようにしてもよい。
【００５０】
図１０には、副ホイールの形状の他の例が示されている。副ホイール１５６の外周の近傍側面に外周からは距離をあけて穴１５８があけられている。穴１５８は、副ホイール１５６の軸線方向に関し貫通しておらず、周方向に配列されている。隣接する穴１５８の間の部分がティース１６０となる。結果として、図８に示した副ホイール１２８の外周に円環形状の部分を追加した形状となる。主ホイールも同様に構成することができる。
【００５１】
図１１は、内燃機関の一部としてのフライホイール装置１７０を模式的に示す図である。このフライホイール装置１７０は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフト１７２に固定される主ホイール１７４と、クランクシャフト１７２上にベアリング１７６を介して支持される副ホイール１７８と、これら二つのホイール１７４，１７８の所定の部分に対向する電磁石１３０と、電磁石に供給する電力の制御を行う制御部１３２とを有している。電磁石１３０と制御部１３２は、前述のフライホイール装置１２０と同様のものであるので、同じ符号を付してその説明は省略する。
【００５２】
主ホイール１７４は、クランクシャフト１７２に結合される略円板形状を有し、内部に円板形状の内部空間１８０が形成されている。言い換えれば、主ホイール１７４は、軸線方向に間をあけて配置された二つの円板部分１８２，１８４と、これらの円板部分の外周縁に橋渡されるように配置される円筒部分１８６から構成される。円板部分１８２，１８４の肉厚は一様である必要はなく、クランクシャフト１７２等の他の部品との結合構造、強度、剛性、重量、慣性モーメント等に係る要求基づき適宜決定することができる。副ホイール１７８は、主ホイールの内部空間１８０内に配置される。また、副ホイール１７８は略円板形状であるが、その厚さは一様である必要はなく、ベアリング１７６との結合構造、強度、剛性、重量、慣性モーメント等に係る要求に基づき適宜決定することができる。副ホイール１７８の直径は、主ホイールの内部空間１８０の直径よりやや小さく、また回転軸線方向の寸法（厚さ）も内部空間１８０の厚さよりやや小さい。
【００５３】
図１２は、主ホイールの円筒部分１８６を取り去った状態で、主、副ホイール１７４，１７８の外周部分の形状を示す図である。主ホイールの円板部分１８２，１８４の副ホイール１７８に対向側にティース１８８，１９０が設けられ、反対側には、周方向に連続する円環形状のヨーク部１９２，１９４が配置される。副ホイール１７８の外周にはティース１９６が設けられている。主ホイールのティース１８８，１９０は、ヨーク部１９２，１９４から副ホイール１７８に向けて回転軸線方向に突出している。また、これらのティース１８８，１９０は、周方向に沿って所定の間隔をあけて配列されている。副ホイールのティース１９６も、周方向に沿って所定の間隔をあけて配列されている。副ホイール１７８には、ヨーク部に相当する部分はない。また、フライホイール装置１７０において、主ホイールのティース１８８，１９０と副ホイールのティース１９６とは一対一で互いに対向している。
【００５４】
電磁石１３０のコイル１４４に電流が流れると、磁束線は、磁極１５０，１４８から主ホイールのヨーク部１９２，１９４を介してティース１８８，１９０に延び、さらに副ホイールのティース１９６に延びる。これにより、ティース１８８，１９０，１９６に磁束が集中し、互いに引き合う。主ホイールのヨーク部１９２，１９４およびティース１８８，１９０と、副ホイールのティース１９６とは、電磁石による磁束線が通り磁力による相互作用が生じる領域である。主ホイールのヨーク部１９２とティース１８８を含む領域を相互作用領域１９８、主ホイールのもう一方のヨーク部１９４とティース１９０を含む領域を相互作用領域２００、副ホイールのティース１９６を含む領域を相互作用領域２０２として示す。
【００５５】
主、副ホイール１７４，１７８の材質は、相互作用領域１９８，２００，２０２については、上記のように磁束線が通る磁気回路を形成するため磁性材料とする。一方、その他の部分については、他の材料を使うことも可能である。また、磁束線が相互作用領域から漏れないように、相互作用領域に隣接する部分に非磁性材料を配置することもできる。
【００５６】
主ホイールの一方の円板部分１８４において、磁極１４８とヨーク部１９４は共に周方向に連続して延びて全周に亘って対向しており、磁極１４８から出た磁束線は、ほぼ全てがヨーク部１９４に入る。磁束線は、ヨーク部１９４からティース１９０に向かうとき、ティースは周方向に間隔をあけて配列されているので、ティース先端に集中する。主ホイールの他方の円板部分１８６においても同様に磁束線はティース１８８先端に集中する。したがって、相互作用領域１９８と領域２０２および領域２００と領域２０２の境界面では、磁束線の密度は、周方向に沿って粗密が反復される。ティースの先端に相当する部分で磁束線が密になる。主ホイールの相互作用領域１９８，２００の磁束線の分布は、主ホイール１７４と共に回転し、この回転する磁場により副ホイール１７８が吸引されて回転する。なお、このとき、主ホイール１７４と副ホイール１７８の機械的な接触は生じない。
【００５７】
コイル１４４に通電すると、ティース１８８，１９０とティース１９６が引き合って磁気結合が生じ、主、副ホイール１７４，１７８が一体となって回転するようになる（機械的には分離されている。）。これにより、フライホイール装置１７０の慣性モーメントは、主、副ホイール１７４，１７８の合計されたものとなる。通電をやめれば、慣性モーメントは主ホイール１７４だけの値となり、減少する。
【００５８】
上記の主ホイールの円板部分１８２，１８４は、相互作用領域１９８，２００を含む外周部分を円環形状に形成し、それより内側の部分は、前記の円環形状の部分を支持する半径方向に延びる複数の棒状部材（スポーク）を含むようにしてよい。副ホイール１７８についても、相互作用領域２０２を含む外周部分を円環形状に形成し、それより内側の部分は、前記円環形状の部分を支持する半径方向に延びる複数の棒状部材（スポーク）を含むようにしてよい。
【００５９】
主ホイール１７４の内部空間１８０が密閉された空間である場合、この内部空間１８０にオイル等の液体を入れるようにしてもよい。液体を入れた場合、主ホイール１７４と副ホイール１７８を磁気により結合する際、および結合が切断される際、この流体の粘性により、副ホイール１７８の速度が急に変動することを防止して、ショックの低減が図られる。また、主ホイール内部空間１８０に入れられる液体として、磁界により粘性が変化する液体（磁性流体、ＭＲ流体等）を用いることで、磁気結合による結合力を強化することもできる。
【００６０】
図１３には、副ホイールの形状の他の例が示されている。副ホイール２０４の外周の近傍側面に外周からは距離をあけて穴２０６があけられている。穴２０６は、副ホイール２０４の軸線方向に関し貫通しており、周方向に配列されている。隣接する穴２０６の間の部分がティース２０８となる。結果として、図１２に示した副ホイール１７８の外周に円環形状の部分を追加した形状となる。
【００６１】
図１４は、内燃機関の一部としてのフライホイール装置２１０を模式的に示す図である。このフライホイール装置２１０は、図１１に示すフライホイール装置１７０と類似の構成を有し、これと同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。主ホイール２１２は、概略的に円板形状を呈し、クランクシャフト１７２に固定されており、その内部に円環形状の空間（内部空間）２１４を有している。この内部空間２１４の半径方向内側の側面は、主ホイール２１２に属する面であり、この点で、前述のフライホイール装置１７０の内部空間１８０とは相違する。前出の内部空間１８０の内側側面は、クランクシャフト１７２に属している。円環状の内側空間２１４内に、円環形状の副ホイール２１６が収容されており、また、副ホイール２１６は、ベアリング２１８を介して主ホイール２１２に支持されている。また、副ホイール２１６と主ホイール２１２の間に、スラストベアリングを配置してもよい。主、副ホイール２１２，２１６に形成されるティース１８８，１９０，１９６、ヨーク部１９２，１９４および電磁石１３０の磁気回路を構成する部分は、前述のフライホイール装置１７０の同様の構成を有する。
【００６２】
主、副ホイール２１２，２１６の厚さ等の各部の寸法は、他の部品との結合構造、強度、剛性、重量、慣性モーメント等に係る要求に基づき、適宜決定することができる。また、副ホイールは、図１３に示されるような、ティースの外側に、円環部分がある形状を採用することもできる。
【００６３】
主ホイール２１２の内部空間２１４が密閉された空間である場合、この内部空間２１４にオイル等の液体を入れるようにしてもよい。液体を入れた場合、主ホイール２１２と副ホイール２１６を磁気により結合する際、および結合が切断される際、この流体の粘性により、副ホイール２１６の速度が急に変動することを防止して、ショックの低減が図られる。また、主ホイール内部空間に入れられる液体として、磁界により粘性が変化する液体（磁性流体、ＭＲ流体等）を用いることで、磁気による結合力を強化することもできる。
【００６４】
図１５は、内燃機関の一部としてのフライホイール装置２２０を模式的に示す図である。前述のフライホイール装置１７０と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。フライホイール装置２２０は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフト１７２に直接固定される主ホイール２２２と、クランクシャフト１７２上にベアリング２２４を介して支持される副ホイール２２６と、これら二つのホイール２２２，２２６の所定の部分に対向する電磁石１３０と、電磁石に供給する電力の制御を行う制御部１３２とを有している。電磁石１３０と制御部１３２は、前述のフライホイール装置１２０と同様のものであるので、同じ符号を付してその説明は省略する。
【００６５】
副ホイール２２４は、クランクシャフト１７２に支持される略円板形状を有し、内部に円板形状の内部空間２２８が形成されている。言い換えれば、副ホイール２２６は、軸線方向に間をあけて配置された二つの円板部分２３０，２３２と、これらの円板部分の外周縁に橋渡されるように配置される円筒部分２３４から構成される。円板部分２３０，２３２の肉厚は一様である必要はなく、ベアリング２２４等の他の部品との結合構造、強度、剛性、重量、慣性モーメント等から、適宜決定することができる。主ホイール２２２は、副ホイールの内部空間２２８内に配置される。また、主ホイール２２２は略円板形状であるが、その厚さは一様である必要はなく、クランクシャフト１７２との結合構造、強度、剛性、重量、慣性モーメント等に係る要求に基づき、適宜決定することができる。主ホイール２２２の直径は、副ホイールの内部空間２２８の直径よりやや小さく、また回転軸線方向の寸法（厚さ）も内部空間２２８の厚さよりやや小さい。
【００６６】
副ホイールの円板部分２３０，２３２の外周近傍であって、主ホイール２２２の対向側にティース２３６，２３８が設けられ、反対側には、周方向に連続する円環形状のヨーク部２４０，２４２が配置される。主ホイール２２２の外周にはティース２４４が設けられている。副ホイールのティース２３６，２３８は、ヨーク部２４０，２４２から主ホイール２２２に向けて回転軸線方向に突出している。また、これらのティース２３６，２３８は、周方向に沿って所定の間隔をあけて配列されている。主ホイールのティース２４４も、周方向に沿って所定の間隔をあけて配列されている。主ホイール２２２には、ヨーク部に相当する部分はない。また、フライホイール装置２２０において、副ホイールのティース２３６，２３８と主ホイールのティース２４４とは一対一で互いに対向している。以上の主ホイール２２２および副ホイール２２６の外周部分の形状は、前述のフライホイール装置１７０の主ホイールと副ホイールを入れ替えたものと同様になる。その形状のみに着目すれば（つまり、符号を除外すれば）、図１２に示す形状と同一の形状となる。
【００６７】
電磁石１３０のコイル１４４に電流が流れると、磁束は、磁極１５０，１４８から副ホイールのヨーク部２４０，２４２を介してティース２３６，２３８に延び、さらに主ホイールのティース２４４に延びる。これにより、ティース２３６，２３８，２４４に磁束が集中し、互いに引き合う。副ホイールのヨーク部２４０，２４２およびティース２３６，２３８と、主ホイールのティース２４４とは、電磁石による磁束線が通り磁力による相互作用が生じる領域である。副ホイールのヨーク部２４０とティース２３６を含む領域を相互作用領域２４６、副ホイールのもう一方のヨーク部２４２とティース２３８を含む領域を相互作用領域２４８、主ホイールのティース２４４を含む領域を相互作用領域２５０として示す。
【００６８】
主、副ホイール２２２，２２６の材質は、相互作用領域２４６，２４８，２５０については、上記のように磁束線が通る磁気回路を形成するため磁性材料とする。一方、その他の部分については、他の材料を使うことも可能である。また、磁束線が相互作用領域から漏れないように、相互作用領域に隣接する部分に非磁性材料を配置することもできる。
【００６９】
副ホイールの一方の円板部分２３２において、磁極１４８とヨーク部２４２は共に周方向に連続して延びて全周に亘って対向しており、磁極１４８から出た磁束線は、ほぼ全てがヨーク部２４２に入る。磁束線は、ヨーク部２４２からティース２３８に向かうとき、ティースは周方向に間隔をあけて配列されているので、ティース先端に集中する。主ホイールの他方の円板部分２３０においても同様に磁束線はティース２３６の先端に集中する。したがって、相互作用領域２４６，２５０および２４８，２５０の境界面では、磁束線の密度は、周方向に沿って粗密が反復される。ティースの先端に相当する部分で磁束線が密になる。主ホイールのティース２４４の回転により、磁束が集中した副ホイールのティース２３６，２３８が回転方向に吸引されて回転する。なお、この吸引力によって主ホイール２２２と副ホイール２２６が機械的に結合することはない。
【００７０】
コイル１４４に通電すると、ティース２３６，２３８とティース２４４が引き合って磁気結合が生じ、主、副ホイール２２２，２２６が一体となって回転するようになる（機械的には分離されている。）。これにより、フライホイール装置２２０の慣性モーメントは、主、副ホイール２２２，２２６の合計されたものとなる。通電をやめれば、慣性モーメントは主ホイール２２２だけの値となり、減少する。
【００７１】
上記の副ホイールの円板部分２３０，２３２は、相互作用領域２４６，２４８を含む外周部分を円環形状に形成し、それより内側の部分は、前記の円環形状の部分を支持する半径方向に延びる複数の棒状部材（スポーク）を含むようにしてよい。主ホイール２２２についても、相互作用領域２５０を含む外周部分を円環形状に形成し、それより内側の部分は、前記円環形状の部分を支持する半径方向に延びる複数の棒状部材（スポーク）を含むようにしてよい。
【００７２】
副ホイール２２６の内部空間２２８が密閉された空間である場合、この内部空間２２８にオイル等の液体を入れるようにしてもよい。液体を入れた場合、主ホイール２２２と副ホイール２２６を磁気により結合する際、および結合が切断される際、この流体の粘性により、副ホイール２２６の速度が急に変動することを防止して、ショックの低減が図られる。また、副ホイール内部空間２２８に入れられる液体として、磁界により粘性が変化する液体（磁性流体、ＭＲ流体等）を用いることで、磁気による結合力を強化することもできる。
【００７３】
主ホイールの形状を図１３に示すような、外周縁部に円環形状の部分が形成されているものとすることもできる。
【００７４】
図１６は、内燃機関の一部としてのフライホイール装置２６０を模式的に示す図である。このフライホイール装置２６０は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフト２６２に固定される主ホイール２６４と、主ホイール２６４内に、主ホイールに対して回転可能に収容される副ホイール２６６と、主ホイール２６４の所定の部分に対向する電磁石２６８と、電磁石に供給する電力の制御を行う制御部１３２とを有している。制御部１３２は、前述のフライホイール装置１２０と同様のものであるので、説明は省略する。
【００７５】
主ホイール２６４は、大略的に円板形状を有し、その内部には円環形状の内部空間２７０が形成されている。より詳細に記せば、薄い厚さ（回転軸線方向の寸法）の円板部分２７２の外周に、より厚く、内部に空間２７０が形成された円環部分２７４が結合されている。円板部分２７２および円環部分２７４を構成する部材の肉厚は一様である必要はなく、クランクシャフト２６２との結合構造、強度、剛性、重量、慣性モーメント等に係る要求に基づき適宜決定することができる。副ホイール２６６は、主ホイールの内部空間２７０に配置される。主ホイールの内部空間２７０の内周面とこれに対向する副ホイール２６６の内周面の間には、ニードルベアリング等のベアリング２７６が配置されている。また、主ホイール２６４と副ホイール２６６の間にスラストベアリングを配置することもできる。また、フライホイール装置２６０において、内部空間２７０および副ホイール２６６の断面形状は略方形となっているが、この形状は互いの、および他の部品との関係、強度、剛性、重量、慣性モーメント等に係る要求に基づき適宜決定することができる。
【００７６】
主ホイール２６４の内部空間２７０の内周面２７８と、これに対向する副ホイール２６６の外周面２８０には、それぞれティースが設けられている。主ホイール２６４において、ティースは、回転軸線方向に間をあけて２列に配置される。一方の列に属するティースに符号２８２を付し、他方の列に属するティースに符号２８４を付す。Ｂ−Ｂ線（図１６参照）断面図である図１７に示すように、ティース２８２は周方向に間隔をあけて配列されている。ティース２８４についても同様である。副ホイール２６６の外周面にもティース２８６が配置されており、これも図１７に示すように周方向に配置されている。ティース２８６は、主ホイールの２列のティース２８２，２８４の両方に対向するよう、軸線方向に長い寸法を有している。副ホイールのティース２８６は、２列に配列された一方の主ホイールのティース２８２と一対一に対向し、またもう一方の列のティース２８４とも一対一に対向する。また、主ホイール２６４において、ティース２８２，２８４が立脚する部分、すなわち円環部分２７４のティース２８２，２８４の外側の部分をそれぞれヨーク部２８８，２９０と記す。これらのヨーク部２８８，２９０は、周方向に連続して、円環形状となっている。
【００７７】
電磁石２６８は、略コの字形の断面形状を有する円環形状のコア２９４と、このコアのコの字形に囲まれた内側部分に配置されたコイル２９６を含む。コア２９４およびコイル２９６は、主、副ホイール２６４，２６６と同軸に配置され、回転しないように例えば内燃機関のシリンダブロック等に固定されている。また、電磁石２６８は、主ホイールの円環部分２７４の外周を囲むように配置される。また、コの字の横画に相当する二つの部分が、主ホイール２８８，２９０に対向し、回転軸線方向に並ぶように配置される。コイル２９６に電流が流れると、図１８に示すように磁束線２９８が発生する。コア２９４の「コ」の字の二つの横画に相当する部分が磁極３００，３０２となる。磁極３００，３０２は、各々ヨーク部２８８，２９０と回転軸線方向において対向し、磁束線２９８は、磁極３００，３０２からヨーク部２８８，２９０を介してティース２８２，２８４に延びる。これにより、ティース２８２，２８４に磁束が集中し、副ホイールのティース２８６を吸引する。主ホイールのヨーク部２８８およびティース２８２を含む領域と、ヨーク部２９０とティース２８４を含む領域と、副ホイールのティース２８６を含む領域とは、電磁石による磁束線が通り磁力による相互作用が生じる領域であり、これらを相互作用領域３０４，３０６，３０８として示す。また、これらの相互作用領域３０４，３０６，３０８は磁性材料で構成される。一方、図１８のように磁気回路を形成するため、つまり磁束線が副ホイールの相互作用領域３０８を通るようにするため、主ホイール２６４の二つの相互作用領域３０４，３０６の間には、非磁性体で構成された磁束遮断部３１０が設けられている。また、円環部分２７４の二つの底面に相当する円環板部３１２，３１４も磁束漏れを低減するために非磁性体とすることができる。
【００７８】
主ホイールの一方の相互作用領域３０４において、磁極３００とヨーク部２８８は共に周方向に連続して延びて全周に亘って対向しており、磁極３００から出た磁束線は、ほぼ全てがヨーク部２８８に入る。磁束線は、ヨーク部２８８からティース２８２に向かうとき、ティースは周方向に間隔をあけて配列されているので、ティース先端に集中する。主ホイールの他方の相互作用領域３０６においても同様に磁束線はティース２８４先端に集中する。したがって、相互作用領域３０４，３０８および３０６，３０８の境界面では、磁束線の密度は、周方向に沿って粗密が反復される。ティースの先端に相当する部分で磁束線が密になる。主ホイールの相互作用領域３０４，３０６の磁束線の分布は、主ホイール１７４と共に回転し、この回転する磁場により副ホイール２６６が回転方向に吸引されて回転する。なお、この吸引力によって、主ホイール２６４と副ホイール２６６が機械的に結合することはない。
【００７９】
コイル２９６に通電すると、ティース２８２，２８４とティース２８６が引き合って磁気結合が生じ、主、副ホイール２６４，２６６が一体となって回転するようになる（機械的には分離されている。）。これにより、フライホイール装置２６０の慣性モーメントは、主、副ホイール２６４，２６６の合計されたものとなる。通電をやめれば、慣性モーメントは主ホイール２６４だけの値となり、減少する。
【００８０】
主ホイール２６４の内部空間２７０が密閉された空間である場合、この内部空間２７０にオイル等の液体を入れるようにしてもよい。液体を入れた場合、主ホイール２６４と副ホイール２６６を磁気により結合する際、および結合が切断される際、この流体の粘性により、副ホイール２６６の速度が急に変動すること防止して、ショックの低減が図られる。また、主ホイール内部空間２７０に入れられる液体として、磁界により粘性が変化する液体（磁性流体、ＭＲ流体等）を用いることで、磁気による結合力を強化することもできる。
【００８１】
図１９は、内燃機関の一部としてのフライホイール装置３２０を模式的に示す図である。前述のフライホイール装置２６０と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。フライホイール装置３２０は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフト２６２に固定される主ホイール３２２と、クランクシャフト２６２にベアリング３２４を介して支持される副ホイール３２６と、これら二つのホイール３２２，３２６の所定の部分に対向する電磁石２６８と、電磁石に供給する電力の制御を行う制御部１３２とを有している。電磁石２６８は、前述のフライホイール装置１６０と同様のものであるので、同じ符号を付し、説明は省略する。制御部１３２は、前述のフライホイール装置１２０と同様のものであるので、説明は省略する。
【００８２】
副ホイール３２６は、クランクシャフト２６２に支持される略円板形状を有し、内部に円板形状の内部空間３２８が形成されている。言い換えれば、副ホイール３２６は、軸線方向に間をあけて配置された二つの円板部分３３０，３３２と、これらの円板部分の外周縁に橋渡されるように配置される円筒部分３３４から構成される。円板部分３３０，３３２の肉厚は一様である必要はなく、ベアリング３２４等の他の部品との結合構造、強度、剛性、重量、慣性モーメント等に係る要求に基づき適宜決定することができる。主ホイール３２２は、副ホイールの内部空間３２８内に配置される。また、主ホイール３２２は略円板形状であるが、その厚さは一様である必要はなく、クランクシャフト２６２との結合構造、強度、剛性、重量、慣性モーメント等に係る要求に基づき適宜決定することができる。主ホイール３２２の直径は、副ホイールの内部空間３２８の直径よりやや小さく、また回転軸線方向の寸法（厚さ）も内部空間３２８の厚さよりやや小さい。
【００８３】
副ホイール３２６の内部空間３２８の内周面３３６と、これに対向する主ホイール３２２の外周面３３８には、それぞれティースが設けられている。副ホイール３２６において、ティースは、回転軸線方向に間をあけて２列に配置される。一方の列に属するティースに符号３４０を付し、他方の列に属するティースに符号３４２を付す。ティース３４０，３４２は周方向に間隔をあけて配列されている。主ホイール３２２の外周面３３８にもティース３４４が配置されており、これも周方向に配列されている。副ホイールのティース３４０，３４２と主ホイールのティース３４４は、回転軸線方向から視た場合、図１７と類似する配置となる。図１７においては、外側が主ホイール、内側が副ホイールであるが、フライホイール装置３２０ではこれが逆である。主ホイールのティース３４４は、主ホイールの２列のティース３４０，３４２の両方に対向するよう、軸線方向に長い寸法を有している。主ホイールのティース３４４は、２列に配列された一方の列の副ホイールのティース３４０と一対一に対向し、またもう一方の列のティース３４２とも一対一に対向する。また、副ホイール３２６において、ティース３４０，３４２が立脚する部分、すなわち円筒部分３３４のティース３４０，３４２の外側の部分をそれぞれヨーク部３４６，３４８と記す。これらのヨーク部３４６，３４８は、周方向に連続し、円環形状となっている。
【００８４】
電磁石２６８は、副ホイール３２６の外周を囲むように配置される。また、磁極３００，３０２が、副ホイールのヨーク部３４６，３４８に対向する。コイル２９６に電流が流れると、磁束線は、磁極３００，３０２からヨーク部３４６，３４８を介してティース３４０，３４２に延びる。これにより、ティース３４０，３４２に磁束が集中し、主ホイールのティース３４４を吸引する。副ホイールのヨーク部３４６およびティース３４０を含む領域と、ヨーク部３４８とティース３４２を含む領域と、主ホイールのティース３４４を含む領域とは、電磁石による磁束線が通り磁力による相互作用が生じる領域であり、これらを相互作用領域３５０，３５２，３５４として示す。
【００８５】
また、これらの相互作用領域３５０，３５２，３５４は磁性材料で構成される。一方、図１８のような磁気回路を形成するため、つまり磁束線が主ホイールの相互作用領域３５４を通るようにするため、副ホイール３２６の二つの相互作用領域３５０，３５２の間には、非磁性体で構成された磁束遮断部３５６が設けられている。また、円板部分３３０、３３２も磁束漏れを低減するために非磁性体とすることができる。
【００８６】
副ホイールの一方の相互作用領域３５０において、磁極３００とヨーク部３４６は共に周方向に連続して延びて全周に亘って対向しており、磁極３００から出た磁束線は、ほぼ全てがヨーク部３４６に入る。磁束線は、ヨーク部３４６からティース３４０に向かうとき、ティースは周方向に間隔をあけて配列されているので、ティース先端に集中する。主ホイールの他方の相互作用領域３５２においても同様に磁束線はティース３４２先端に集中する。したがって、相互作用領域３５０，３５４および３５２，３５４の境界面では、磁束線の密度は、周方向に沿って粗密が反復される。ティースの先端に相当する部分で磁束線が密になる。主ホイールのティース３４４の回転により、磁束が集中する副ホイールのティース３４０，３４２が回転方向に吸引されて回転する。なお、この吸引力によって主ホイール３２２と副ホイール３２６が機械的に結合することはない。
【００８７】
コイル２９６に通電すると、ティース３４０，３４２とティース３４４が引き合って磁気結合が生じ、主、副ホイール３２２，３２６が一体となって回転するようになる（機械的には分離されている。）。これにより、フライホイール装置３２０の慣性モーメントは、主、副ホイール３２２，３２６の合計されたものとなる。通電をやめれば、慣性モーメントは主ホイール３２２だけの値となり、減少する。
【００８８】
上記の副ホイールの円板部分３３０，３３２は、円筒部分３３４を支持する半径方向に延びる複数の棒状部材（スポーク）を含むようにしてよい。主ホイール３２２についても、相互作用領域３５４を含む外周部分を円環形状に形成し、それより内側の部分は、前記円環形状の部分を支持する半径方向に延びる複数の棒状部材（スポーク）を含むようにしてよい。
【００８９】
副ホイール３２６の内部空間３２８が密閉された空間である場合、この内部空間３２８にオイル等の液体を入れるようにしてもよい。液体を入れた場合、主ホイール３２２と副ホイール３２６を磁気により結合する際、および結合が切断される際、この流体の粘性により、副ホイール３２６の速度が急に変動すること防止して、ショックの低減が図られる。また、副ホイール内部空間３２８に入れられる液体として、磁界により粘性が変化する液体（磁性流体、ＭＲ流体等）を用いることで、磁気による結合力を強化することもできる。
【００９０】
図２０は、内燃機関の一部としてのフライホイール装置３６０を模式的に示す図である。このフライホイール装置３６０は、前述のフライホイール装置３２０の主ホイール３２２の円筒または円板部分をなくして、クランクシャフト２６２に直接ティース３４４を設けたものである。これに伴い、副ホイール３６２のティース３４０，３４２等もクランクシャフト２６２に寄せて配置されている。この半径方向の短縮により減少する慣性モーメントを補うために、副ホイール３６２は、円筒部分３３４より半径方向外側に延びる慣性円板３６４を有している。他の構成、作用については、前述のフライホイール装置３２０と同様であるので、説明を省略する。
【００９１】
以上、内燃機関に備えられるフライホイール装置について説明したが、上記フライホイール装置は、内燃機関以外の、回転変動を有する他の装置の回転軸に適用することもできる。例えば、内燃機関を有さない電動車両の駆動系の回転軸に適用することができる。
【００９２】
本発明の望ましい態様について以下に示す。
【００９３】
［Ａ１］
回転軸と一体となって回転する主ホイールと、
前記回転軸に対し回転可能に支持される副ホイールと、
を有し、
主ホイールと副ホイールは、互いに径方向に対向し、かつ周方向に延びる対向部を有し、対向部には周方向に連続したヨーク部と、ヨーク部から相手側のホイールに向けて突出し、周方向に配列された複数のティースと、が設けられ、
さらに、
回転しないように配置され、主および副ホイールのヨーク部に、各々の極が対向する電磁石と、
前記電磁石に選択的に電力を供給する電力制御部と、
を有し、
電力制御部の制御により電磁石に電力を供給して、主および副ホイールのティースで磁束を集中させ、この磁力により副ホイールを主ホイールと共に回転させ、一方、電力を供給しないで主ホイールのみ前記回転軸と共に回転させる、
フライホイール装置。
【００９４】
［Ａ２］
前記［Ａ１］に記載のフライホイール装置であって、副ホイールが円板形状であり、主ホイールが副ホイールの円板外周面に対向する内周面を有する円環形状部分を有する、フライホイール装置。
【００９５】
［Ａ３］
前記［Ａ１］に記載のフライホイール装置であって、主ホイールが円板形状であり、副ホイールが主ホイールの円板外周面に対向する内周面を有する円環形状部分を有する、フライホイール装置。
【００９６】
［Ａ４］
前記［Ａ２］に記載のフライホイール装置であって、主ホイールは、副ホイールの軸方向両側にそれぞれ配置される二つの円板底板であって前記円環形状部分と共に副ホイールを収容する空間を形成する二つの円形底板を有し、前記空間は、液体により満たされている、フライホイール装置。
【００９７】
［Ａ５］
前記［Ａ３］に記載のフライホイール装置であって、副ホイールは、主ホイールの軸方向両側にそれぞれ配置される円板底板であって前記円環形状部分と共に主ホイールを収容する空間を形成する二つの円形底板を有し、前記空間は、液体により満たされている、フライホイール装置。
【００９８】
［Ｂ１］
回転軸と一体となって回転する主ホイールと、
前記回転軸に対し回転可能に支持される副ホイールと、
を有し、
主ホイールと副ホイールは、互いに回転軸線方向に対向し、かつ周方向に延びる対向部を有し、対向部には、周方向に連続したヨーク部と、ヨーク部から相手側のホイールに向けて突出し、周方向に配列された複数のティースと、とが設けられ、
さらに、
回転しないように配置され、主および副ホイールのヨーク部に、各々の極が対向する電磁石と、
前記電磁石に選択的に電力を供給する電力制御部と、
を有し、
電力制御部の制御により電磁石に電力を供給して、主および副ホイールのティースで磁束を集中させ、この磁力により副ホイールを主ホイールと共に回転させ、一方、電力を供給しないで主ホイールのみ前記回転軸と共に回転させる、
フライホイール装置。
【００９９】
［Ｂ２］
前記［Ｂ１］に記載のフライホイール装置であって、
前記主ホイールおよび前記副ホイールは円板形状であり、軸線方向において近接配置される、フライホイール装置。
【０１００】
［Ｃ１］
回転軸と一体となって回転する主ホイールと、
前記回転軸に対し回転可能に支持される副ホイールと、
を有し、
主ホイールは、副ホイールに対し軸線方向において対向し、かつ副ホイールを挟むように位置する二つの対向部を有し、
副ホイールは、主ホイールの二つの対向部に挟まれるように位置する対向部を有し、
主ホイールの二つの対向部には、周方向に連続したヨーク部と、ヨーク部から副ホイールの対向部に向けて突出し、周方向に配列された複数のティースとが設けられ、
副ホイールの対向部には、主ホイールの複数のティースと対向するように周方向に配列された複数のティースとが設けられ、
さらに、
回転しないように配置され、主ホイールの二つのヨーク部に、各々の極が対向する電磁石と、
前記電磁石に選択的に電力を供給する電力制御部と、
を有し、
電力制御部の制御により電磁石に電力を供給して、主ホイールのティースで磁束を集中させ、この磁力により副ホイールを主ホイールと共に回転させ、一方、電力を供給しないで主ホイールのみ前記回転軸と共に回転させる、
フライホイール装置。
【０１０１】
［Ｃ２］
前記［Ｃ１］に記載されるフライホイール装置において、
主ホイールは副ホイールを収容する空間を内部に有し、この空間は、流体により満たされている、
フライホイール装置。
【０１０２】
［Ｃ３］
回転軸と一体となって回転する主ホイールと、
前記回転軸に対し回転可能に支持される副ホイールと、
を有し、
副ホイールは、主ホイールに対し軸線方向において対向し、かつ主ホイールを挟むように位置する二つの対向部を有し、
主ホイールは、副ホイールの二つの対向部に挟まれるように位置する対向部を有し、
副ホイールの二つの対向部には、周方向に連続したヨーク部と、ヨーク部から主ホイールの対向部に向けて突出し、周方向に配列された複数のティースとが設けられ、
主ホイールの対向部には、副ホイールの複数のティースと対向するように周方向に配列された複数のティースとが設けられ、
さらに、
回転しないように配置され、副ホイールの二つのヨーク部に、各々の極が対向する電磁石と、
前記電磁石に選択的に電力を供給する電力制御部と、
を有し、
電力制御部の制御により電磁石に電力を供給して、副ホイールのティースで磁束を集中させ、この磁力により副ホイールを主ホイールと共に回転させ、一方、電力を供給しないで主ホイールのみ前記回転軸と共に回転させる、
フライホイール装置。
【０１０３】
［Ｃ４］
前記［Ｃ３］に記載されるフライホイール装置において、
副ホイールは主ホイールを収容する空間を内部に有し、この空間は、流体により満たされている、
フライホイール装置。
【０１０４】
［Ｄ１］
回転軸と一体となって回転する主ホイールと、
前記回転軸に対し回転可能に支持される副ホイールと、
を有し、
主ホイールは、副ホイールに対し径方向において対向し、かつ軸線方向において互いに離れて配置される二つの対向部を有し、
副ホイールは、主ホイールの二つの対向部に対向する共通の対向部を有し、
主ホイールの二つの対向部には、周方向に連続したヨーク部と、ヨーク部から副ホイールの対向部に向けて突出し、周方向に配列された複数のティースとが設けられ、
副ホイールの対向部には、主ホイールの複数のティースと対向するように周方向に配列された複数のティースとが設けられ、
さらに、
回転しないように配置され、主ホイールの二つのヨーク部に、各々の極が対向する電磁石と、
前記電磁石に選択的に電力を供給する電力制御部と、
を有し、
電力制御部の制御により電磁石に電力を供給して、主ホイールのティースで磁束を集中させ、この磁力により副ホイールを主ホイールと共に回転させ、一方、電力を供給しないで主ホイールのみ前記回転軸と共に回転させる、
フライホイール装置。
【０１０５】
［Ｄ２］
前記［Ｄ１］に記載されるフライホイール装置において、
主ホイールは副ホイールを収容する空間を内部に有し、この空間は、流体により満たされている、
フライホイール装置。
【０１０６】
［Ｄ３］
回転軸と一体となって回転する主ホイールと、
前記回転軸に対し回転可能に支持される副ホイールと、
を有し、
副ホイールは、主ホイールに対し径方向において対向し、かつ軸線方向において互いに離れて配置される二つの対向部を有し、
主ホイールは、副ホイールの二つの対向部に対向する共通の対向部を有し、
副ホイールの二つの対向部には、周方向に連続したヨーク部と、ヨーク部から主ホイールの対向部に向けて突出し、周方向に配列された複数のティースとが設けられ、
主ホイールの対向部には、副ホイールの複数のティースと対向するように周方向に配列された複数のティースとが設けられ、
さらに、
回転しないように配置され、副ホイールの二つのヨーク部に、各々の極が対向する電磁石と、
前記電磁石に選択的に電力を供給する電力制御部と、
を有し、
電力制御部の制御により電磁石に電力を供給して、副ホイールのティースで磁束を集中させ、この磁力により副ホイールを主ホイールと共に回転させ、一方、電力を供給しないで主ホイールのみ前記回転軸と共に回転させる、
フライホイール装置。
【０１０７】
［Ｄ４］
前記［Ｄ３］に記載されるフライホイール装置において、
副ホイールは主ホイールを収容する空間を内部に有し、この空間は、流体により満たされている、
フライホイール装置。
【符号の説明】
【０１０８】
１２  フライホイール装置、１６  クランクシャフト、１８  主ホイール、２２  副ホイール、２４  電磁石、３６  主ホイールのティース、３８  副ホイールのティース、４０  主ホイールのヨーク部、４２  副ホイールのヨーク部、５４  主ホイールの相互作用領域、５６  副ホイールの相互作用領域、６０  フライホイール装置、６２  主ホイール、６６  副ホイール、７６  主ホイールのティース、７８  副ホイールのティース、８０  主ホイールのヨーク部、８２  副ホイールのヨーク部、８４  主ホイールの相互作用領域、８６  副ホイールの相互作用領域、９０  フライホイール装置、９２  主ホイール、９６  主ホイール蓋部、９８  主ホイール内部空間、１００  フライホイール装置、１０２  副ホイール、１０６  副ホイール蓋部、１１０  副ホイール内部空間、１２０  フライホイール装置、１２２  クランクシャフト、１２４  主ホイール、１２８  副ホイール、１３０  電磁石、１３４  主ホイールのティース、１３６  副ホイールのティース、１３８  主ホイールのヨーク部、１４０  副ホイールのヨーク部、１５２  主ホイールの相互作用領域、１５４  副ホイールの相互作用領域、１７０  フライホイール装置、１７２  クランクシャフト、１７４  主ホイール、１７８  副ホイール、１８８，１９０  主ホイールのティース、１９２，１９４  主ホイールのヨーク部、１９６  副ホイールのティース、１９８，２００  主ホイールの相互作用領域、２０２  副ホイールの相互作用領域、２１０  フライホイール装置、２１２  主ホイール、２１４  内部空間、２１６  副ホイール、２２０  フライホイール装置、２２２  主ホイール、２２６  副ホイール、２２８  内部空間、２３６，２３８  副ホイールのティース、２４０，２４２  副ホイールのヨーク部、２４４  主ホイールのティース、２４６，２４８  副ホイールの相互作用領域、２５０  主ホイールの相互作用領域、２６０  フライホイール装置、２６２  クランクシャフト、２６４  主ホイール、２６６  副ホイール、２６８  電磁石、２７０  内部空間、２８２，２８４  主ホイールのティース、２８６  副ホイールのティース、２８８，２９０  主ホイールのヨーク部、３０４，３０６  主ホイールの相互作用領域、３０８  副ホイールの相互作用領域、３１０  磁束遮断部、３２０  フライホイール装置、３２２  主ホイール、３２６  副ホイール、３２８  内部空間、３４０，３４２  副ホイールのティース、３４４  主ホイールのティース、３４６，３４８  副ホイールのヨーク部、３５０，３５２  副ホイールの相互作用領域、３５４  主ホイールの相互作用領域、３５６  磁束遮断部。
【図１】
2011247377.tif 000003
【図２】
2011247377.tif 000004
【図３】
2011247377.tif 000005
【図４】
2011247377.tif 000006
【図５】
2011247377.tif 000007
【図６】
2011247377.tif 000008
【図７】
2011247377.tif 000009
【図８】
2011247377.tif 000010
【図９】
2011247377.tif 000011
【図１０】
2011247377.tif 000012
【図１１】
2011247377.tif 000013
【図１２】
2011247377.tif 000014
【図１３】
2011247377.tif 000015
【図１４】
2011247377.tif 000016
【図１５】
2011247377.tif 000017
【図１６】
2011247377.tif 000018
【図１７】
2011247377.tif 000019
【図１８】
2011247377.tif 000020
【図１９】
2011247377.tif 000021
【図２０】
2011247377.tif 000022