JP2003502214A - 自動車用熱発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 自動車からのエミッションを減少させるための熱発生装置であって、永久磁化されたディスク形のロータ（９、１２、１３）と、前記ロータから軸線方向に分離されるとともに前記ロータが回転するとその内部に熱を生じさせる電流が誘導されるステータ（２０、２２、２３）と、前記ステータ内に生じた熱を放散させるために流れる冷却液のために意図された、前記ステータに隣接する冷却ダクト（２１）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は全般的に自動車用熱発生装置に関し、主として自動車用内燃エンジン
からのエミッションを減少させる熱発生装置に関する。

【０００２】 米国特許第４，４８４，０４９号は、自動車の客室用の水冷熱発生装置を開示
している。この熱発生装置は自動車のエンジンによって駆動される軸を備えてい
るが、この軸は発電機のロータとこの熱発生装置自身のロータとにおいて共通と
なっている。発電機のステータ巻線から取り出された交流は整流されるとともに
励磁電流として熱発電装置の回転子に供給される。後者はまた２つの短絡リング
間に接続された電機子棒を有する積層された固定子を備えているが、前記棒は短
絡リングと同様に中空である。電機子棒は、熱発生装置の回転子が回転すると誘
導電流を発生させるので、短絡リングと同様に、それらの間を循環する水によっ
て冷却される。このようにして加熱された水は、翻って車両の客室を暖房するた
めに用いられる。

【０００３】 前述した熱発生装置は大きく、複雑であり、さらには低い効率を有している。

【０００４】 米国特許第５，５７３，１８４号は、摩擦による発熱に基づいた熱発生装置を
開示している。この熱発生装置はまた、高い容積／出力比によって大きく、さら
には比較的高粘度の作動液を必要とする。

【０００５】 ＰＣＴ／ＳＥ９９／００２８３は、永久磁化された円板形のロータと、このロ
ータから軸線方向に分離されるとともにロータが回転するとその内部に熱を生じ
させる電流が誘導されるステータと、ステータ内に生じた熱を放散させるために
流れる液体のためのステータに隣接する冷却ダクトとを備えた熱発生装置を記載
している。

【０００６】 この熱発生装置はコンパクトでありかつ非常に効率の良い冷却液の加熱をもた
らすので、内燃エンジンを始動した後の最初の段階における内燃エンジン用冷却
液の加熱に用いることが意図される。

【０００７】 熱発生装置を駆動する機械仕事から冷却液内に発生する熱への非常に効率のよ
い転換のため、多くの用途においては変化する需要に応じて発生する熱出力を制
御する必要がある。このことは明らかに、熱発生装置の回転子の回転速度を調整
し、熱発生装置を駆動する機械動力供給の変動に対応することによってなし得る
。しかしながら、例えば車両を推進するために必要な動力出力の大きさに対する
その他の必要条件が厳しいので、そのような速度の変動が全ての用途において可
能ではない。そのような場合には、発生する熱出力の平均値が所望の熱出力に対
応するように熱発生装置を断続的に接続することにより、所望の熱出力を生み出
すことができる。しかしながら、このような断続的な接続は接続のための機構を
前提とし、それはスペースを必要とするとともに熱発生装置が複雑でおよび／ま
たは望まれずに費用が嵩むものとなることを意味する。

【０００８】 本発明の目的は、コンパクトであるが発生する熱の容易な調整が可能な、自動
車用の熱発生装置を提供することにある。

【０００９】 本発明によれば、この目的は請求項１に記載の熱発生装置によって達成される
。熱発生装置の好適な実施例は、従属クレームに開示されている。

【００１０】 本発明に記載の熱発生装置は、永久磁化された円板形のロータと、前記ロータ
から軸線方向に分離されるとともに前記ロータが回転するとその内部に熱を生じ
させる電流が誘導されるステータと、前記ステータ内に発生した熱を放散させる
ために流れる冷却液用のための前記ステータに隣接する冷却ダクトとを備える。
前記ロータおよび前記ステータは、それらの間の距離を調整することによってス
テータ内に発生する熱若しくは熱出力を調整するために、互いに軸線方向に移動
可能である。このことは、ロータとステータとの間の距離の調整がロータがステ
ータ内に誘導する電流の大きさ、したがってこの電流によって生み出される熱の
大きさに影響を与えるという事実を利用している。最終的に、ステータ内に誘導
された電流によって発生する反発力の作用に抗して軸線方向に作用する可変力を
ステータに向かってロータ上に作用させることにより、ステータ内に発生した熱
出力を決定するための手段が配置される。ロータは、ステータ内に発生すべき熱
出力に対応するステータに対する軸線方向位置に位置決めされることができる。

【００１１】 ステータは好ましくは２つの金属層を有するが、これらは狭くて実質的に半径
方向の隙間を画成し、かつこの隙間は半径方向流れのために設計された冷却ダク
トの一部を構成する。このようにして冷却ダクト内の液体が加熱される距離は比
較的短くなるが、このことは高い出力を利用する急速な加熱の必要条件である。

【００１２】 加えて、冷却ダクトは適切に２つの環状空間を備えるが、それらはロータから
離れた側において半径方向隙間に隣接するとともに冷却液の円周方向の流れのた
めに設計される。この設計は、ロータから最も離れた層によって代表される、２
つの金属層のうちの１つの両側面上の相交わる経路に冷却液が従うことを意味す
る。冷却液のこれらの相交わる流れにより、急速な加熱の結果として生じるとと
もにキャビテーションおよび過熱に至り得る蒸発および膜沸騰のような現象が防
止できる。

【００１３】 ロータに対してステータに向かって軸線方向に力を作用させるための手段、す
なわちロータとステータとの間の距離を調整するための手段は、例えば流れる液
体の所望する加熱によって左右されるが、多様に設計することができる。しかし
ながら、それらは適切には、ロータの磁界が閉じるとともに永久磁化されたロー
タとステータとの間に磁気吸引力が作用するように、ステータの一部を構成する
軟質磁性材料から構成される。

【００１４】 ２つの金属層のうち、ロータに最も近い層は導電性の好ましくは非磁性材料か
ら構成され、ロータから最も離れた層は軟質磁性材料から構成される。

【００１５】 ロータに対して反発する作用を有してステータ内に生じる力は、予め定められ
た回転速度において、永久磁化されたロータとステータとの間の磁気吸引力の作
用に抗してロータをステータから離れる側に動かせるように、必要な大きさに決
めることができる。このことは、例えばステータの磁性材料の選択、その容積お
よびロータからの距離の選択を通じて達成される。

【００１６】 ロータに対して軸線方向に力を作用させるための手段は、ばね手段、空気若し
くは液圧ピストンとシリンダユニットおよび／または電気的作動するユニットか
ら構成することができる。前記手段は、予め定められた出力／速度特性の達成を
もたらすように、磁気吸引力若しくは反発力強めおよび／または弱めることがで
きる。

【００１７】 ロータに対して軸線方向に力を作用させるための手段は、所望の出力位置にロ
ータを積極的に変位させ、若しくは例えば加速のために車両エンジンの全出力が
必要であるときにロータを低出力位置に固定するための補助装置手段をさらに備
えることができる。

【００１８】 ロータに対して軸線方向に力を作用させる手段はさらに、ステータに対してロ
ータを積極的に変位させることによってステータに発生する熱出力を制限すると
ともに、制限された出力に対する位置を達成するために、内燃エンジンを制御す
る電子制御装置からの補助装置信号によって制御される。そのような補助装置信
号は、例えば静止若しくは予め定められた限界を越えた位置からロータを変位さ
せて低出力位置にロックするために、加速に関連して電子制御装置によって生み
出すことができる。

【００１９】 ロータに対してステータ方向に力を作用させるための手段に適切な力／距離特
性を与えることにより、ステータ内に生じる熱は予め定められた出力／速度特性
を取ることができる。

【００２０】 ロータがステータ内に誘導する電流は、速度の増加と共に通常は増加する。増
加する電流を考慮に入れるために、ロータの速度が増加するにつれてステータか
らのロータの距離もまた適切に増加することができる。この増加は、例えば、調
整されたロータ速度に対する所望の熱出力／速度特性を達成するために用いるこ
とができる。特にロータとステータとの間の距離の増加は、それによって最大出
力を制限するために、予め定められた速度を越えたときにのみ開始することがで
きる。

【００２１】 他の実施例においては、ロータに対してステータ方向に力を作用させるための
手段が空気ピストンを備え、その力は負圧若しくは過剰圧力によって生じる。そ
の力が負圧によって生じる場合、空気ピストンは有利に、同様にロータ上に力を
及ぼすとともにより詳しくはロータとステータとの間の距離が増加すると力を減
少させるばね手段と組み合わされる。一定のロータ速度において、空気ピストン
内で増加する負圧がロータをステータにより接近させるように前記ばね手段の力
の特性を設計することは、特に有利である。

【００２２】 冷却液の過剰な加熱に対する予防手段として、冷却ダクトのそばに調節手段を
設けることができる。この調節手段は冷却液の温度に対して感受性を有するとと
もに、予め定められた温度に達すると同時に即座にロータに作用して、ステータ
に生じる熱がごくわずかとなる値にまでステータからの距離を増加させる能力を
有する。このようにして、冷却ダクト内に流れている液体の予め定められた温度
値を上回る加熱を防止し得る。例えば冷却媒体として水を用いると１００℃を超
える加熱が防止され、それによって標準圧力下における蒸発を防止できる。

【００２３】 冷却ダクトの設計は、本発明の熱発生装置が生じさせる（数十キロワットのオ
ーダーの）高い出力においては重要である。本発明によれば、ディスク形のロー
タに沿って半径方向に延びる第１ディスク、およびロータとは反対側で第１ディ
スクに沿って位置する第２ディスクを有するようにステータを設計し、それらの
間に半径方向隙間を形成することにより、ロータに最も近い最も有効な加熱領域
に短い流路が生じる。冷却液は、その外周および内周周りの開口に接続されてい
る前記隙間を介して半径方向に流れるようにすることができる。

【００２４】 熱発生装置の更なる実施例においては、ロータは軸線方向に分離された２つの
ロータディスクを有するとともにステータは２つのステータディスクを備えるが
、これらのステータディスクは２つのロータディスクの間でこれらのうちの１つ
に隣接して配置される。この場合、ロータディスクが互いにかつ軸線方向の動き
が固定されている各ステータディスクから離れるように移動可能な、距離調整が
生じる。

【００２５】 各ロータディスクにおいては、永久磁化されたディスク形ロータが複数の永久
磁石を有することができる他に、軟質磁性材料から構成することもできる。各ス
テータディスクは導電性材料から構成することができる。ロータが回転すると、
永久磁石によって生じる磁界がステータディスク内に電流を生じさせるが、この
電流は加えてステータディスク内に熱を生じさせるとともにロータ磁石によって
生じる磁界に対抗して作用する磁界をも生じさせる。互いに反作用する磁界は、
ステータとロータ、特に各ステータディスクの対と各ロータディスクの対との間
で軸線方向に作用する反発力を生じさせる。これらの反発力は、ロータ速度が増
加するにつれて増加するとともにロータとステータとの間の距離が増加するに連
れて減少する。

【００２６】 ２つのステータディスクおよび２つのロータディスクを有する場合に、冷却ダ
クトは、各ステータディスクとその横に固定される磁性材料ディスクとの間に形
成される２つの半径方向隙間を有する。磁性材料の固定ディスクは環状であり、
ロータからステータを通る磁界のための磁束通路を閉じる。それによって各ロー
タディスクと関連する固定ディスクとの間に吸引力が生じるが、この吸引力はロ
ータディスクを各ステータディスクの方へ動かすように付勢する。この吸引力は
、主に距離にのみ依存する。

【００２７】 本発明の熱発生装置のいくつかの実施例について、添付の図面を参照しつつ以
下にさらに詳述する。

【００２８】 図１〜図５に示される熱発生装置の実施例はケーシング１を備えているが、こ
のケーシング１が有する２つの皿状シールド２，３および中間の外周リング４は
、６つのねじ継手５によって一体に保持されている。軸６は、各シールド２，３
内の軸受７、８によってケーシング１の中央に支持されている。ケーシング１の
外側にはベルトプーリが軸６に固定されているが、この軸６はケーシング１の内
側にロータ９を支持している。

【００２９】 ロータ９は半径方向に位置合わせされた６つのスポーク１１を有する中心ハブ
１０を備えているが、その２つの平面の外側端部には、環状のロータディスク１
２，１３が互いに軸線方向に距離を開けて支持されている。ロータディスク１２
、１３は軸線方向に外側で図２および図３に示された位置から離れる動きのため
に６つのガイドピン１４によって案内されているが、これらのガイドピン１４は
ロータディスク１２およびロータディスク１３に交互に固定されている。６つの
温度感知用円筒状手段１５がロータディスク１２，１３間に軸線方向に配置され
ているが、図２および図３から分かるように、それらはそこに固定された外側リ
ングおよび内側リングを有している。円筒状手段１５は公知の種類のものである
が、周囲の温度が所定値を超えるとほぼ同時にそれらの長さは予め定められた値
だけ増加する。

【００３０】 ロータディスク１２，１３は、各ロータディスク毎に６つのバイメタルばね１
６によって、スポーク１１の外側端部に対する当接によって定まる、図２および
図３に示された位置に向かって押圧されている。ばね１６はそれぞれ、ロータデ
ィスク１２、１３のひとつと、これらの軸線方向外側に位置するとともに軸６に
固定されている２つの裏当て若しくは対向するディスク１７，１８との間に配置
されている。

【００３１】 磁極が軸線方向に位置合わせされるとともに磁石から磁石への極性がロータデ
ィスクの円周方向に交互になっている複数の永久磁石１９が、ロータディスク１
２、１３の互いに対向する側面上に取り付けられている。

【００３２】 ステータ２０および冷却ダクト２１は、ロータディスク１２、１３間に位置す
るとともにケーシング１に対して固定的に接続されている。ステータ２０は、よ
り詳しくは電導性で平坦なリング形の２つのディスク２２、２３を有しているが
、それらは好ましくは非磁性体材料、例えば銅製である。それらはその外周縁部
においてケーシング１に対し、例えば各シールド２、３および外周リング４との
間に締付けられて固定されるとともに、それらの内周縁部においてケーシング２
４に接続されている。そして、ステータディスク２２、２３、外周リング４およ
びケーシング２４が、ロータディスク１２、１３の永久磁石１９間に環状空間を
形成し、この空間が冷却ダクト２１を構成している。この環状空間は、ケーシン
グ２４に取り付けられるとともにステータと一体の部分を形成すると言い得る２
つの平面リング２７，２８と、平面リング２７，２８の間でそれらの周りに延び
るとともに周辺リング４の第１の開口３０に接続されることによって内側ダクト
２６に接続されている実質的にスリーブ形のリング２９とによって、外側ダクト
２５および内側ダクト２６に分割されている。外周リング４内の第２の開口３１
は、外側ダクト２５に接続されている。

【００３３】 図２および図３からわかるように、好ましくは軟質磁性材料から構成される平
面リング２７、２８は、各ステータディスク２２、２３から軸線方向に短い距離
を開けて配置されており、それによって外側ダクト２５と内側ダクト２６とを接
続する２つの半径方向隙間３２、３３がそれらの間に形成されている。

【００３４】 上述した構造により冷却媒体、例えば水は、開口３０を介して内側に、円周方
向に内側ダクト２６内へ、隙間３２，３３を介して半径方向外側に、外側ダクト
２５を介して円周方向に第２の開口にポンプ送りされ、そこから外に流れ出る。
反対方向の流れ、すなわち開口３１から開口３０への流れもまた当然可能である
。この流れ過程に関して、ダクト２６の断面積、すなわちその半径方向の範囲は
開口３０から離れると流れ方向に適切に減少するとともに、ダクト２５の断面積
は開口３１に向かって相当する度合いで流れ方向に増加する。したがって各ダク
ト２５、２６の長手方向の流量は、主に一定とすることができる。

【００３５】 ロータ９が静止しており、ロータディスク１２、１３が互いに最も近くに位置
するときには、ロータ９の永久磁石１９と隣接するステータディスク２２、２３
との間には隙間がある。次いでロータディスク１２、１３は、圧縮ばね１６と永
久磁石１９および平面リング２７、２８によって構成される固定ディスク間の引
力との両方によって、各ステータディスク２２、２３に最も近い位置に押圧され
る。

【００３６】 ロータ９を回転させると、永久磁石１９が発生する磁界はステータディスク２
２、２３内に電流を生じさせ、それによって後者を強く加熱する。ステータディ
スク２２、２３内に発生する熱は、隙間３２、３３の中を流れている冷却液によ
って放散される。

【００３７】 ステータディスク２２、２３内の電流はまた磁界を生じさせ、永久磁石１９の
磁界に関連して反発力を発生させる。その結果、圧縮ばね１６の動作およびロー
タディスク１２、１３の永久磁石１９とリング２７、２８との間の引力に抗して
、ロータディスク１２、１３は各ステータディスク２２、２３から軸線方向に離
れる方向に強制的に動かされる。

【００３８】 反発し若しくは引き付ける磁界の特性に関連して圧縮ばね１６のばね特性を調
整することによって、所望の出力／距離特性を達成することができる。

【００３９】 図６に示される第２実施例は、２つのロータディスク１２、１３の内側部品内
の孔を通って延びるピン３６によって互いに固定的に接続されている２つの平面
リング３４、３５が、圧縮ばね１６のための当接手段として用いられる点におい
て、上述した第１の実施例とは異なっている。このことは、自立しかつ自動的に
バランスを取る当接手段を圧縮ばねに提供する。

【００４０】 図７に示されている第３実施例においては、その半径方向に内側部分が各ロー
タディスク１２、１３のステータ２０から離れた一つの側面に固定されている２
つの星形リーフスプリング３７、３８によって、螺旋形のばね１６が置き換えら
れている。リーフスプリング３７、３８は、有利にはバイメタルから構成される
とともに、それに加えて図に示されている位置にあるロータに対して圧縮力を及
ぼすために予圧される。リーフスプリング３７、３８をバイメタルで作ることに
より、温度が上昇するにつれてそれらが及ぼす圧力を徐々に減少させることがで
きるから、ステータからのロータの距離が増加するとステータ内に生じる熱が減
少し、それによって冷却ダクト内の液体温度の自動制御がもたらされる。バイメ
タルばねはまた、予め定められた温度において１つの安定状態から他の安定状態
に即座に切り換わるように作ることができる。この作動方法を利用することによ
り、リーフスプリング３７、３８を冷却ダクト内の過度に高い液体温度に対する
保護機能を果たすように作ることができる。

【００４１】 図８〜図９に示される本発明の熱発生装置の実施例は、ロータ９が１つのロー
タディスク３９のみを有する点において前述した実施例と異なっている。この実
施例においては、ロータ９と共に軸線方向には移動可能であるが中間のボールベ
アリング４１によって後者とは共に回転しない空気ピストン４０が、他の実施例
における第２のロータディスクの代わりに配置されている。ピストン４０の内側
空間４２は、ピストン４０内の負圧を制御することができる負圧源（図示せず）
に接続されている。

【００４２】 変化する固さを有することができるばねのセット４３がピストン４０の内部に
さらに配置され、ピストン４０を図９において左側に、すなわちロータ９をステ
ータ２０から離れるように付勢している。ばねセット４３のばね特性は、ロータ
９上に作用しているロータ９をステータ２０から離れる方向に付勢する力と永久
磁石１９によるロータ９およびステータ２０間の引力との差が、ロータ９のステ
ータ２０に最も離れた位置からステータ２０に最も近い位置に単調に増加するよ
うに設計される。この設計の結果として、ピストン４０したがってロータ９がス
テータ２０に向かって若しくは離れるように作用する空気ピストン４０内の負圧
の大きさにより、ロータ９の位置を容易にかつ明白に制御することができる。

【００４３】 図１０は、本発明による熱発生装置４４が従来の内燃エンジン４５に対してい
かにコンパクトであるかを示している。そのステータ２０が内燃エンジン４５に
固定される熱発生装置４４は、より詳しくは、例えば制御サーボおよび発電機を
エンジンシャフトに接続する伝動ベルト４７のための通常のプーリ４６を介して
エンジンシャフトに直接接続することができる。熱発生装置の出入口すなわち開
口３０、３１は、ホース４８、４９を介して内燃エンジン４５の冷却装置に接続
される。

【００４４】 上述した熱発生装置の実施例は明らかに多くの点において変更することができ
、ロータに対してステータ方向に力を負荷するために、例えば電気的に動力が供
給される手段のような他の手段を用いることができる。そのような実施例が図１
１に分解図として示されている。この実施例の熱発生装置は図８および図９のそ
れに類似しているが、空気ピストン４０およびばねセット４３の代わりに、斜め
に切られたカム５２およびカム溝５３をそれぞれ有して噛み合う２つのはめば歯
車５０，５１を備えている。はめば歯車５０は軸線方向にのみ移動可能でありか
つロータ９の軸線方向位置に作用するように支持されている。これに対して、は
めば歯車５１は、詳しくはこのはめば歯車５１に固定的に接続されるとともにそ
の回転位置が制御可能なアーム５４によって、回転のみ可能であるように支持さ
れている。その回転位置は、ステータ内に発生する熱出力を制限するために、例
えば内燃エンジンを制御する電子制御装置からの補助装置信号に基づく電気モー
タ５５によって制御可能であり、はめば歯車５１を正方向に回転させることによ
り歯車５０およびロータをステータに関して軸線方向に移動させ、例えば制限さ
れた出力に関する位置を達成することができる。

【００４５】 はめば歯車５０、５１はまた当然に、所望の出力位置へのロータの積極的な動
きのための補助装置手段を形成することができる。

【００４６】 更なる選択肢として、はめば歯車５１を完全に据え付けに、すなわち軸線方向
に不動でありかつ回転不能とすることができる。そしてアーム５４を回転不能で
あるが軸線方向には可動にはめば歯車５０に接続することができる。図１１の実
施例においては、はめば歯車はこれとは反対にロータ９と共に軸線方向に移動可
能であり、かつそれに対して回転可能に支持される。この選択肢は実際に好まし
い選択肢の１つである。

【００４７】 図１２が示す線図は、本発明の熱発生器の電力出力Ｗ（ｋＷ）を、ステータと
ロータと間のさまざまな距離ｄ（ｄ１−ｄ４、例えば０．４／０．８／１．３／
１．９ｍｍ）における回転速度ｒ（回転数）の関数として模式的に表している。
ロータとステータとの間の距離が一定（例えばｄ１）のときに回転速度が増加す
ると電力出力Ｗが増大するとともに、ステータとロータとの間の距離ｄが小さい
ほど電力出力Ｗの増加率がより大きいということが判る。反対に、回転速度ｒが
一定の時に距離ｄが増加するに連れて電力出力Ｗは減少する。所望の出力／速度
特性は、このように回転速度ｒに対する距離ｄを変化させることによって達成す
ることができる。

【００４８】 磁界強度は実質的に、ロータとステータとの間の距離の二乗の逆数として変化
するので、かなりの出力変化をロータとステータとの間の軸線方向距離の比較的
小さい変化によって得ることができる。このことは反対に、本発明の熱発生器が
非常にコンパクトなものにできることを意味する。

【００４９】 図１３の線図は、本発明による熱発生器における反発力Ｆ（Ｎ）を、ステータ
とロータとの間のさまざまな距離ｄ（例えば上述したｄ１−ｄ４）における回転
速度ｒ（回転数）の関数として模式的に示している。上述したように、この反発
力は、永久磁石の磁界とステータ内に誘導される電流によって生じる磁界との間
の作用の結果である。ロータとステータとの間の距離が一定（例えばｄ１）のと
きに回転速度が増加すると反発力Ｆが増大し、かつステータとロータとの間の距
離ｄが小さいほど反発力Ｆの増加率がより大きいということが判る。反対に、反
発力は回転速度ｒが一定のときには距離ｄが増加するに連れて減少する。

【００５０】 所望の出力／速度特性を達成することを目的として回転速度ｒに応じて距離ｄ
変化させるために、反発力Ｆとは反対向きの可変力をステータに向かって軸線方
向にロータ上に作用させることによっり反発力を適切に釣り合わせる。

【００５１】 図１２においては、（回転速度にかかわりなく生じる）一定の電力出力１２．
５ｋＷのための線が描かれており、かつこの線とさまざまな距離ｄ１−ｄ４にお
ける電力出力特性曲線との交点が円によって示されている。円によって示される
速度／距離交点はまた、図１３にも挿入されている。電力出力が一定に保たれて
いるときには、反発力は回転速度の増加と共に減少するということが判る。この
ことは、反発力と釣合うために必要な力が、この場合においては回転速度の増加
に対応して減少することを意味している。

【００５２】 いうまでもなく、上述した熱発生装置の実施例の多数の更なる変更、例えばス
テータ方向にロータに力を負荷するための様々な手段の様々な組み合わせが、添
付の請求の範囲に詳述されるような発明の範囲内において可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の熱発生装置の第１実施例の側面図。

【図２】 図１中の破断線ＩＩ−ＩＩに沿った軸線方向断面図。

【図３】 図１中の破断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った軸線方向断面図。

【図４】 図２中の破断線ＩＶ−ＩＶに沿った半径方向断面図。

【図５】 図２中の破断線Ｖ−Ｖに沿った半径方向断面図。

【図６】 本発明の熱発生装置の第２実施例の軸線方向断面図。

【図７】 本発明の熱発生装置の第３実施例の軸線方向断面図。

【図８】 本発明の熱発生装置の第４実施例の軸線方向断面図。

【図９】 図８の実施例の一部を形成するステータの斜視図。

【図１０】 部分的に示された自動車用内燃エンジンのクランクシャフト上に取り付けられ
た本発明の熱発生装置の斜視図。

【図１１】 第５実施例の分解図。

【図１２】 本発明の熱発生装置の１実施例において速度および距離の関数として生じる出
力の線図。

【図１３】 本発明の熱発生装置の１実施例における速度および距離の関数としての反発力
を示す線図。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年９月７日（２００１．９．７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車のエミッションを減少させるための熱発生装置であって、 永久磁化されたディスク形のロータ（９、１２、１３）と、 前記ロータから軸線方向に分離されるとともに前記ロータが回転するとその内
   部に熱を生じさせる電流が誘導されるステータ（２０、２２、２３）と、 前記ステータ内に生じた熱を放散させるために流れる冷却液のための前記ステ
   ータに隣接する冷却ダクト（２１）と、 前記ステータ内に誘導された電流によって生じる反発力の作用に抗する可変力
   を前記ロータに対して前記ステータの方向に軸線方向に作用させることによって
   前記ステータ内に生じる熱を決定するための手段（１５、１６、１９、２７、２
   ８、３７、３８、４０）と、 を備え、 前記ロータ（９、１２、１３）および前記ステータ（２０、２２、２３）は前
   記ステータ内に生じる熱を調整するために軸線方向に相対的に移動可能である、
   熱発生装置。
2. 【請求項２】 前記ステータ（２０）は半径方向の狭い隙間（３２）を画成する２つの金属層
   （２２、２７）を有し、 前記隙間は前記冷却ダクト（２１）の一部を構成するとともに前記冷却液の半
   径方向流れのために設計されていることを特徴とする請求項１に記載の熱発生装
   置。
3. 【請求項３】 前記冷却ダクト（２１）は、前記冷却液の円周方向流れのために設計された、
   前記半径方向隙間に隣接する２つの環状空間（２５、２６）を有することを特徴
   とする請求項２に記載の熱発生装置。
4. 【請求項４】 前記ロータ（９）に対して前記ステータ（２０）に向かって軸線方向に力を作
   用させるための手段（１５、１６、１９、２７、２８、３７、３８、４０）は、
   永久磁化された前記ロータ（９）と前記ステータ（２９）との間に磁気吸引力が
   作用するように、前記ステータの一部を構成する軟質磁性材料（２７、２８）か
   ら構成されることを特徴とする請求項２または３に記載の熱発生装置。
5. 【請求項５】 前記２つの金属層（２２、２７）のうち、前記ロータ（９）に最も近い１つの
   層（２２）は電導性の好ましくは非磁性体材料から構成され、かつ前記ロータ（
   ９）から最も離れた１つの層（２７）は軟質磁性材料から構成されることを特徴
   とする請求項２乃至４のいずれかに記載の熱発生装置。
6. 【請求項６】 前記ステータ（２０）内に生じる反発力は、予め定められた回転速度において
   、それらの間の磁気吸引力の作用に抗して前記ロータ（９）を前記ステータ（２
   ０）から離れるように動かすために、前記ステータの磁性材料とその容積および
   前記ロータ（９）からの距離とによって必要な大きさとされることを特徴とする
   請求項４または５に記載の熱発生装置。
7. 【請求項７】 前記ロータ（９）に対して軸線方向に力を作用させるための手段（１５、１６
   、１９、２７、２８、３７、３８、４０）は、予め定められた出力／速度特性を
   達成するために、磁気吸引力を強めおよび／または弱めるための手段（１５、１
   ６、１９、２７、２８、３７、３８、４０）を有することを特徴とする請求項６
   に記載の熱発生装置。
8. 【請求項８】 前記ロータ（９）に対して軸線方向に力を作用させるための手段（１５、１６
   、１９、２７、２８、３７、３８、４０）は、所望の出力位置への前記ロータ（
   ９）の積極的な動きのための補助手段（５５）を有することを特徴とする請求項
   １乃至７のいずれかに記載の熱発生装置。
9. 【請求項９】 予め定められた温度に達すると、前記ロータ（９、１２、１３）および前記ス
   テータ（２０、２２、２３）間の距離を前記ステータ内に生じる熱が無視できる
   ようになる値に即座に増加させる能力を有した、冷却ダクト（２１）内の温度に
   対して感受性を有する調節手段（１５）を備えることを特徴とする請求項１乃至
   ８のいずれかに記載の熱発生装置。
10. 【請求項１０】 前記ロータ（９）に対して軸線方向に力を作用させるための手段（１５、１６
    、１９、２７、２８、３７、３８、４０）は、前記ステータに対して前記ロータ
    （９）を積極的に動かして制限された出力における位置を達成することにより前
    記ステータ（２０）内に生じる熱を制限するために、内燃エンジン（４５）を制
    御する電子制御装置からの補助装置信号によって制御されることを特徴とする請
    求項１乃至９のいずれかに記載の熱発生装置。
11. 【請求項１１】 前記ステータ（２０）は、前記ディスク形ロータ（９）に沿って半径方向に延
    びる第１ディスク（２２）と、前記ロータとは反対側において前記第１ステータ
    ディスクに沿って半径方向に位置して半径方向の隙間（３２）を形成する第２デ
    ィスク（２７）とを有し、 前記隙間（３２）は、そこに流れる液体の均一に分布した流れおよび前記ステ
    ータ（２０）内に生じた熱の消散をもたらすためにその外周およびその内周に形
    を整えた開口を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の熱
    発生装置。
12. 【請求項１２】 前記隙間（３２）の外周で前記開口に接続する外側環状空間（２５）および前
    記隙間（３２）の内周で前記開口に接続する内側環状空間（２６）を有し、前記
    環状空間が前記隙間（３２）に向かっておよび前記隙間（３２）から流れる液体
    のための収集管路を構成することを特徴とする請求項１１に記載の熱発生装置。
13. 【請求項１３】 前記開口が前記第２ディスク（２７）内に形成されることを特徴とする請求項
    １１または１２に記載の熱発生装置。
14. 【請求項１４】 前記ロータ（９、１２、１３）が軸線方向に分離された２つのロータディスク
    （１２、１３）を有するとともに、前記ステータ（２０、２２、２３）が２つの
    前記ロータディスク間でこれらのうち１つの近傍にそれぞれ配設されたステータ
    ディスク（２２、２３）を有していることを特徴とする請求項１乃至１０のいず
    れかに記載の熱発生装置。
15. 【請求項１５】 前記２つのロータディスク（１２、１３）は、相互にかつ前記ステータディス
    ク（２２、２３）から離れるように軸線方向に移動可能であることを特徴とする
    請求項１４に記載の熱発生装置。
16. 【請求項１６】 各ロータディスク（１２、１３）は複数の永久磁石（１９）を有し、各ステー
    タディスク（２２、２３）が導電性の好ましくは非磁性材料から構成され、かつ
    磁性材料からなる更なる２つのディスク（２７、２８）が、各ステータディスク
    （２２、２３）の近傍で各ロータディスク（１２、１３）とは反対側に配置され
    ていることを特徴とする請求項１５に記載の熱発生装置。
17. 【請求項１７】 前記冷却ダクト（２１）は、前記ロータ（９）を駆動するために接続されると
    ともにそのエミッション値がこの構成によって改善されることが意図される内燃
    エンジン（４５）の冷却装置に接続されるべく配置されていることを特徴とする
    請求項１乃至１６のいずれかに記載の熱発生装置。
18. 【請求項１８】 機械的、熱的および制御工学の点において、それが温度装置および内燃エンジ
    ンのエミッション制御と一体の部分を構成することを特徴とする請求項１乃至１
    ７のいずれかに記載の熱発生装置。
19. 【請求項１９】 自動車からのエミッションを減少させるための熱発生装置であって、 永久磁化されたディスク形のロータ（９、１２、１３）と、 前記ロータから軸線方向に分離されるとともに前記ロータが回転するとその内
    部に熱を生じさせる電流が誘導されるステータ（２０、２２、２３）と、 前記ステータ内に生じた熱を放散させるために流れる冷却液のために意図され
    た、前記ステータに隣接する冷却ダクト（２１）と、 を備え、 前記ロータおよび前記ステータは前記ステータ内に生じる熱を調整するために
    互いに軸線方向に移動可能であり、 前記冷却ダクトは前記ステータに隣接する狭い半径方向の隙間（３２）とこの
    半径方向隙間にそれぞれ接続された２つの環状空間（２５、２６）を有し、 前記空間は、前記冷却液が円周方向において互いに反対方向に流れるように設
    計されており、これにより前記冷却液は、一方の環状空間（２６）から前記隙間
    （３２）および他方の環状空間（２５）に流れる、 熱発生装置。