WO2005076441A1 - 回転電機及び電動車両 - Google Patents

Abstract

　運転中でも出力特性を容易に自由に調節変更することができる回転電機。この回転電機は、電動二輪車（１００）のハウジング（１２３）内に収納される。回転軸（２３０）は車軸（２１０）を構成するようにして、ロータ（２２０）に接続する。ロータ（２２０）に対向してステータ（２４０）を配置する。可動部材（２６０）は、調整用モータ（２８０）により回転軸（２３０）まわりに回転する回転部材（２７０）に接続する。また、可動部材（２６０）は、回転部材（２７０）の回転により回転軸（２３０）の軸方向に移動する。この移動によりロータ（２２０）は回転軸（２３０）の軸方向に回転自在に移動して、ステータ（２４０）との相対位置が変化する。

Description

明 細 書

回転電機及び電動車両

技術分野

[0001] 本発明は、出力特性を自由に調整できる回転電機及び電動車両に関する。

背景技術

[0002] 従来、車両用発電機の制御装置に関するものとして特許文献 1がある。この発明で は、ラジアルギャップモータにおいて、ステータとロータの間のギャップを調整する軸 方向変位機構を備えている。この軸方向変位機構は、ソレノイドを備え、ソレノイドが 励磁されると、ロータな ヽしステータを軸方向に変位させてギャップを調整することで 発電特性を変えている。

[0003] しかし、特許文献 1では、ソレノイドによってロータを変位させているため精密な制御 ができない。このため、駆動力や車両速度によって精密な制御を必要とする電動車 両のモータに応用することは難しい。また、特許文献 1の実施例として、ステータをモ ータと螺子によって動かす例が示されている力 この構成では回転しているロータを 動かすことはできない。

[0004] よって、車両用発電機としては、特許文献 1で用いたラジアルギャップモータに対し て、より安価で、薄くすることができ、且つ、ギャップ調整の点で、ラジアルギャップモ ータより発電特性の変化が顕著なアキシャルギャップモータを用いることが望ま 、。

[0005] アキシャルギャップモータにおいて、ステータのティースとロータのマグネットの間隙

(ギャップ)を調整する技術としては、例えば、特許文献 2に開示の技術が知られてい る。

[0006] 図 1は、特許文献 2に開示のギャップ調整可能な従来のモータを示す要部断面図 である。

[0007] 図 1に示すモータ 1では、回転ドラム 2を内蔵するドラム固定部 3上面の中央部に開 口部 4が形成され、この開口部 4の周囲にコイルを有するモータ固定子 5が配置され ている。

[0008] このモータ固定子 5に対向して、マグネット 6が配置され、このマグネット 6は、ドラム 固定部 3上方に配置されたモータ回転子 7に設けられている。

[0009] モータ回転子 7は、ドラム固定部 3の開口部 4に配置された締結及び調整部材 8を 介して、回転ドラム 2に接続されている。

[0010] 締結及び調整部材 8は、先端部 9に雄ねじ部が形成されたネジ状のものであり、上 方力もモータ回転子 7に挿入され、頭部 10が、モータ回転子 7の上面に係止されて いる。また、軸部 11はモータ回転子 7および圧縮コイルパネ 12に挿通されて、先端 部 9を、回転ドラム 2上面の雌ねじ溝に螺合している。圧縮コイルパネ 12は、モータ回 転子 7と回転ドラム 2との間に配置され、回転ドラム 2上面と、モータ回転子 7とを離間 させる方向に付勢している。

[0011] この構成により、締結及び調整部材 8の頭部 10に対する操作により締結及び調節 部材 8が解ける場合、圧縮コイルパネ 12の復元力によりモータ回転子 7と回転ドラム 2 が相対的に遠ざかる。その結果、モータ回転子 7のマグネット 6とモータ固定子 5との 間隙 Gは大きくなる。また、締結及び調節部材 8が締められる場合、ブッシュ 13と回 転ドラム 2が相対的に近くなり、よって間隙 Gは小さくなる。

特許文献 1：特開平 9— 37598号公報

特許文献 2：特許第 2749560号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0012] しかしながら、上記従来のギャップ調整可能なアキシャルギャップモータの構成は、 製品の仕様変更に対応するために考えられた構成である。つまり、アキシアルギヤッ プモータに関するロータとステータのギャップを調整する手段は、手動で行うため、特 許文献 2では、製品へ取り付け前のみギャップ調整が可能な実施形態が開示されて いる。

[0013] つまり、製品を電動車両に適用して、最適な条件で運転するためにギャップ調整を 運転中に行う形態は開示されていない。また、この特許文献 2において、電磁的操作 と手動操作のことが記述されているが、具体的な実施形態を開示していない。これは 、電動車両の駆動源のように製品運転中にアクティブにモータ特性を変更する課題 の解決、たとえばギャップ調整変更を自由に行う手段を検討する必然性が存在しな 力つたことに起因する。

[0014] また、特許文献 1の構成をアキシアルギャップモータに適用することが考えられるが

、アキシアルギャップモータは、わずかなギャップ変位で特性が大きく変化するため、 上記特許文献 1の構成では実現できな ヽ。

[0015] このため、車両用発電機としては、車両の運転中にでも出力特性を容易に自由に 調節変更できるものが必要である。

[0016] 本発明の目的は、運転中でも出力特性を容易に自由に調節変更できる回転電機 及び電動車両を提供することである。

課題を解決するための手段

[0017] 本発明の回転電機は、回転軸と、前記回転軸に接続されたロータと、前記ロータに 対向して配置されたステータと、前記ロータと前記ステータの前記回転軸方向の相対 位置を調整する調整手段とを備え、前記調整手段は、調整用モータと、前記調整用 モータに接続され、前記調整用モータの回転により前記回転軸まわりに回転する回 転部材と、前記回転部材の回転により前記回転軸方向に移動して、前記ロータを前 記回転軸方向に移動させる可動部材とを有する構成を採る。

[0018] 上記構成によれば、調整用モータの回転によって回転部材が回転軸まわりに回転 し、この回転部材の回転により可動部材が、回転軸方向に移動し、ロータを移動させ て、ステータとの相対位置 (ギャップ)を変化させる。このため、ロータが回転した状態 でも、ロータとステータ間のギャップを調整して、別言すれば、これらロータとステータ 間の相対位置をアクティブに調整して、高トルクが必要なときには両者の間に生じる 吸引力、反発力を大きくし、高回転が必要なときには両者の間に生じる吸引力、反発 力を小さくして、出力特性を自由に変えることができる。

[0019] また、上記構成の回転電機が、例えば、アキシャルギャップ型回転電機であれば口 一タとステータ間のギャップ間隔を調整することができる。さらに、上記構成の回転電 機力 アキシャルギャップ型以外の回転電機、例えば、ロータとステータの対向面積 を、円錐型のギャップをもつ回転電機であるラジアルギャップ型の回転電機等であれ ばロータとステータのギャップおよび対向面積をそれぞれ調整して同様の効果を有 することができる。 [0020] また、上記構成の回転電機は、調整用モータの回転によって回転部材を回転させ るだけでょ 、ため、ロータとステータ間のギャップ間隔を調整する調整用モータとして 、その種類、形状、配置に制限がないためコストの安いモータを選択できる。よって、 上記構成の回転電機では、調整用モータのレイアウトもプーリ等を用いて離して配置 することも可能であり、全体の構成をコンパクトにできる。

[0021] さらに、上記構成の回転電機は、可動部材によりステータに対してロータを移動す るため、鉄芯と銅線力もなる重いステータを動かすより、トルクの小さな調整用モータ を用いることができる。

[0022] ところで、一般的に回転電機を電動車両等に用いる場合、回転電機自体には大き な振動や衝撃荷重が力かるため、回転電機が重いステータを有する場合、重いステ ータは大きな荷重に耐える構成にする必要が生じる。この構成において、ステータを 動かす場合、ケース等にボルトでしつ力りと固定しにくい。カロえて、ステータの回転を 防止するとともに軸方向に移動できる機構が必要となり、さらに大きな荷重に耐える 構造としなければならず、構造的に、大きく重いものになってしまう。

[0023] これに対し、上記本発明に係る回転電機の構成によれば、ロータを移動させるため 、これら重量のある大きな構造を必要としない。

[0024] 本発明の回転電機は、回転軸と、前記回転軸に接続されたロータと、前記ロータに 対向して配置されたステータと、前記回転軸の軸方向に移動することにより、前記口 ータを前記軸方向に移動して、前記ステータとの相対位置を変化させる可動部材と、 前記回転軸まわりに回転する回転部材と、前記回転部材に接続され、前記回転部材 を回転する調整用モータとを有し、前記回転部材の回転を前記軸方向の変位に変 換して、前記可動部材を移動する構成を採る。

[0025] 上記構成によれば、調整用モータの回転によって回転部材が回転軸まわりに回転 し、この回転部材の回転を回転軸の軸方向の変位に変換して、可動部材を軸方向に 移動させて、ロータを移動して、ステータと相対位置 (ギャップ)を変化させる。このた め、ロータが回転した状態でも、ロータとステータ間のギャップを調整して、これらロー タとステータ間の相対位置をアクティブに調整して、高トルクが必要なときには両者の 間に生じる吸引力、反発力を大きくし、高回転が必要なときには両者の間に生じる吸 引力、反発力を小さくして、出力特性を自由に変えることができる。

発明の効果

[0026] 以上説明したように、本発明によれば、ロータ及びステータ間のギャップを容易に且 つ確実に調整できるため、ロータ及びステータ間の相対位置をアクティブに調整でき 、高トルクが必要なときには両者の間に発生する吸引力、反発力を大きくし、高回転 が必要なときには両者の間に発生する吸引力、反発力を小さくして、出力特性を自 由に変えることができる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]ギャップ調整可能な従来のモータを示す要部断面図

[図 2]本発明に係る実施の形態 1の回転電動機を適用した一例としての電動二輪車 の側面図

[図 3]図 2の電動二輪車における回転電機の要部を示す A— A線部分断面図

[図 4]同電動二輪車の回転電機の要部を示す分解斜視図

[図 5A]可動部材と回り止め部材との関係を示す断面図

[図 5B]可動部材と回り止め部材との関係を示す断面図

[図 6]本発明に係る実施の形態 2としての回転電機の要部を示す部分断面図

[図 7]本発明に係る実施の形態 3としての回転電機の要部構成を示す部分断面図 [図 8A]本発明に係る実施の形態 3の可動部材と回転部材の一例を示す斜視図 [図 8B]本発明に係る実施の形態 3の可動部材と回転部材の一例を示す斜視図 発明を実施するための最良の形態

[0028] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

[0029] (実施の形態 1)

図 2は、本発明に係る実施の形態 1の回転電機を適用した電動二輪車の側面図で ある。図 2に示す電動二輪車 100は、その車体前方上部にヘッドパイプ 102を備え、 このヘッドパイプ 102内には不図示のステアリング軸が回動自在に揷通されている。 このステアリング軸の上端にはハンドル 103が取り付けられ、下端には、左右一対の フロントフォーク 104の上部が接続されて!、る。これらフロントフォーク 104の下端に は前輪 105が前側車軸 106によって回転自在に軸支されて 、る。 [0030] ヘッドパイプ 102には、車体後方に向かって延びる左右一対の車体フレーム 107 が接合されている。

[0031] 車体フレーム 107は、丸パイプ状をなし、ヘッドパイプ 102から車体後方に向かって 斜め下方に延びた後、後方に向力つて円弧状に曲げられて車体後方に略水平に延 びてなる。この略水平な部分は、ステップフロア 107aを形成している。

[0032] また、各車体フレーム 107の後端部には、斜め上方に向けて、左右一対のシートピ ラー 108が設けられ、上端部でシート 109を支持している。これら左右一対のシートピ ラー 108間にはバッテリ 110が配置されている。さらに、車体フレーム 107の後端部 には、左右一対のリャアームブラケット 111 (一方のみ図示）がそれぞれ溶着されてい る。これらリャアームブラケット 111には、スウィングアームユニット 120の前端がピボッ ト軸 112にて上下揺動自在に支持されて 、る。

[0033] スウィングアームユニット 120は、後端部で、駆動輪である後輪 113が回転自在に 軸支し、リャクッション 114を介してシートピラー 108に懸架されている。

[0034] スウィングアームユニット 120は、前端がピボット軸 112に軸支され、後方に延びるリ ァアーム部 121と、リアアーム部 121の後端に設けられ、後輪 113を側方で支持する 略円形の円形部 122とを有する。

[0035] 円形部 122には、車幅方向に扁平な薄型のアキシアルギャップ式の回転電機 (電 動モータ） 200が収容されて!、る。

[0036] 図 3は、回転電機 200の要部を示す図 2の A— A線断面図であり、図 4はスウィング アームユニット 120に取り付けられる回転電機 200の要部を示す分解斜視図である。 なお、図 3では、図面上が車体の右側、図面左が前側に対応する。

[0037] リアアーム部 121の左側面を構成するアーム筐体 (ケース）の後端部にカバー 124 を設けることによって、回転電機 200を収容するハウジング 123が形成されている。

[0038] このハウジング 123は、スウィングアームユニット 120の後端部、つまり、リアアーム 部 121の後端部及び円形部 122を形成する。

[0039] ハウジング 123底部の中央部内側には、軸受 125が設けられ、カバー 124の中央 部内側には各軸受 126が設けられている。なおハウジング 123の底部は、スウィング アームユニット 120において後輪 113から車幅方向に最も離間した位置に配置され ている。

[0040] この軸受 125、 126は、後輪を回転する車軸（出力軸） 210とロータ軸 221と力もな る回転軸 230をそれぞれ回転可能に軸支する。

[0041] ホ ノレ 113aiま、車軸 210に挿通され、外佃】力らナツ卜 113bに り車軸 210に対して 一体的に固定されている。

[0042] これによりホイル 113aは、車軸 210とともに、ハウジング 123及びカバー 124に対し て回転可能に支持されている。また、ホイル 113aの外周部には、タイヤ 113cが取り 付けられている。

[0043] 図 4に示すように、回転電機 200 (電動モータ）は、ステータ 240とロータ 220とで主 に構成されている。

[0044] ステータ 240は、ハウジング 123に収納されてボルトなどで固定されている。ステー タ 240は、円板状 (略リング状)をしたステータヨーク 241と、コイル 242とを有する。

[0045] コイル 242は、ステータヨーク 241に車軸 210周りに略円形に施された複数の嵌合 孔に、それぞれ、挿入固定された複数のティース 243の各々にボビン (インシュレータ ) 244を介して卷回されている。これらコイル 242とティース 243とステータヨーク 241 は、榭脂等でモールドされている。

[0046] ロータ 220は、ステータ 240に対して車軸 210周りに回転可能な状態で取り付けら れている。

[0047] ロータ 220は、回転中心に配されたロータ軸 221を中心に回転し、このロータ軸 22

1の一方の端部（図 3下方）は、ハウジング 123に固定された軸受 204により回転自在 にかつ軸方向には不動に軸支されて 、る。

[0048] ロータ軸 221の他方の端部は、図 3の中央部分で示す軸受 208を介して車軸 210 の下部に、回転自在にかつ軸方向には不動に支持されて 、る。

[0049] ロータ軸 221における車軸 210側の端部は、減速機 250に挿入され、ロータ軸 221 は、この減速機 250を介して、車軸 210に接続される。

[0050] 減速機 250は、ロータ軸 221の回転数を減速して力を車軸 210に伝える。

[0051] この減速機 250は、カバー 124に収納されるとともに、ロータ軸 221の車軸側端部 の周囲を覆う筐体 250a内側に設けたリングギア 250b、ロータ軸 221の外周部に形 成されたサンギア 221a、遊星ギア 250c、支持板 250dを有する。

[0052] 遊星ギア 250cは、サンギア 221aとリングギア 250bとの間に配置され、それぞれに 嚙み合って自転および公転する。

[0053] 支持板 250dは、遊星ギア 250cを支持し、車軸 210の下部に一体的に形成されて なる。なお、遊星ギア 250cの公転の中心とロータ軸 221の回転中心とは同軸上に存 在する。

[0054] また、ロータ 220は、円盤状のヨーク 222を備えている。ヨーク 222は、パンチ加工 でリング状にした金属板を 2段階絞り加工した部材である。

[0055] ヨーク 222の片方の面の外周部には、マグネット 223がステータ 240に対向する位 置に固定されている。マグネット 223は、ヨーク 222の片方の面に交互に異なる極性 が形成されるように着磁されて 、る。

[0056] マグネット 223は、ステータ 240に対してロータ軸 221の軸方向（以下、単に軸方向 t 、う）に間隙 (ギャップ) Gを有して配されて 、る。

[0057] ヨーク 222の中心部分には、ロータ軸 221が揷通される貫通孔が形成されている。

この貫通孔には、下部で、可動部材 (スライダ） 260に軸受 227を介して回動自在に 接続されるブラケット 226の上部が嵌合されて 、る。

[0058] ブラケット 226は、筒状に形成され、ステータ 240に対して略直交する方向に、ロー タ軸 221が揷通され、上部で、ヨーク 222にボルトを介して固定されている。

[0059] ブラケット 226の下部の内周側には、軸方向に伸びた溝 (スリット） 226aが形成され

、このスリットは、ロータ軸 221の外周部に形成された突出部 221bに係合されている

[0060] すなわち、ブラケット 226とロータ軸 221とはいわゆるセレーシヨンで結合され、ロー タ軸 221は、スリット 226aを案内溝としてブラケット 226に対して軸方向に移動可能 に接続されている。

[0061] したがって、ブラケット 226に接続されたヨーク 222は、ロータ軸 221とともに回転可 能でかつロータ軸 221に対して軸方向に摺動可能になって 、る。

[0062] このブラケット 226の下部、つまり、ブラケット 226に対して後輪 113と逆側の部分に 、内部にロータ軸 221を挿通した円筒状の可動部材 260が配置されている。 [0063] 可動部材 260は、ハウジング 123内に、ロータ軸 221回りに回転自在に取り付けら れ、下部で、回転部材 270に螺合により接続されている。

[0064] 可動部材 260は、図 3に示すように、上部（先端部）、つまり、後輪 113側部分に設 けられ、ブラケット 226の下端部が軸受 227を介して接続される接続部 261と、接続 部 261から下方に延びる本体部 262とを有する。

[0065] 接続部 261は、本体部 262の先端縁から径方向に伸延されるフランジ部の外周か ら上方に立ち上がる周壁部を有する。接続部 261では、フランジ部の上面から隙間 を空け、周壁部内に内嵌された軸受 227及びブラケット 226下部を介してロータ軸 2

21が揷通されている。

[0066] 本体部 262は、ハウジング 123に固定された回り止め部材 127に揷通され、この回 り止め部材 127により、本体部 262自体の回転が防止されているとともに軸方向にの み移動可能となっている。

[0067] ここで、回り止め部材 127の構成について説明する。回り止め部材 127には、可動 部材 260が揷通される揷通孔 128が形成されている。一方、可動部材 260の本体部 262の先端部（図 3上では上部）の外周には、揷通孔 128に内嵌し、揷通孔 128の内 面に沿って軸方向にのみ摺動する摺動部 262aが設けられて 、る。

[0068] 摺動部 262aは断面円筒状をなし、その一部の外周部を切り欠くことで平面部が形 成されている。これに外嵌する揷通孔 128の内周面は、一部に摺動部 262aの平面 に当接する平面が形成されている。

[0069] つまり、これら平面どうしが当接することにより、回り止め部材 127と可動部材 260の 摺動部 262aは相対的な回転を抑止している。

[0070] 図 5A及び図 5Bは、可動部材と回り止め部材との関係を示す断面図である。可動 部材の摺動部 262aと回り止め部材 127の係合部の軸方向断面形状は、例えば、図 5Aに示すように、円形状の少なくとも一箇所を直線としたものでもよいし、図 5Bに示 すように、多角形でもよい。

[0071] さらに摺動部 262aと回り止め部材 127の形状が略相似形である必要はなく相互に 嚙み合 、相対的に回転しなければょ 、。

[0072] また本体部 262の基端部（図 3上では下端部）、つまり、可動部材 260の下端部の 外周には、雄ねじ部 262bが形成され、この雄ねじ部 262b力 回転部材 270の雌ね じ部 271aに螺合されている。

[0073] 回転部材 270は、ロータ軸 221が挿通されるとともに可動部材 260の基端部が挿入 される筒状の円筒部 271と、円筒部 271の外周の中央力も放射方向に張り出して設 けられたウォームホイル部 272とを有する。

[0074] 円筒部 271内には、円筒部 271内に挿入された可動部材 260の本体部 262が位 置する。また、この円筒部 271の内周面には、雌ねじ部 271aが形成され、この雌ねじ 部 271aは、本体部 262の下端部の外周の雄ねじ部 262bが螺合されている。

[0075] なお、雄ねじ部 262b及び雌ねじ部 271aによる可動部材 260と回転部材 270との 接続は、雄ねじ部 262b及び雌ねじ部 271aに代えて、螺旋状の凹凸部として、これら 凹凸部同士を係合することで構成してもよい。

[0076] また、円筒部 271及び本体部 262の下端部の一方に螺旋状の長孔を設け他方に は長孔に係合するピンを配置してもよ 、。

[0077] つまり、これら本体部 262及び円筒部 271との接続構造、ここでは、回り止め部材 1

27により回転が防止された雄ねじ部 262bと雌ねじ部 271aとの螺合構造により、回 転部材 270の回転を、軸方向に変換する。これにより、可動部材 260は軸方向に移 動する。

[0078] また、円筒部 271は、その上下において、ハウジング 123及び回り止め部材 127に 嵌合された各軸受 273に回転可能に軸支されている。

[0079] この円筒部 271は、ロータ軸 221上で、ロータ軸 221の一方の端部が挿入される軸 受 125に隣接配置されている。

[0080] また、ウォームホイル部 272は、円筒部 271下部に外嵌する軸受 273、つまり、軸受

125側の軸受 273を介して軸受 125に隣接配置されて 、る。このウォームホイル部 2

72の外周のギアには、回転軸 230に対して直交配置された調整用モータ 280のゥォ ーム 281が歯合されて!/、る。

[0081] 調整用モータ 280は、ロータ 220とステータ 240の回転軸方向の相対位置（ギヤッ プ G)を調整するモータであり、例えば、 ACモータやステッピングモータ等により構成 される。 [0082] 調整用モータ 280は、ハウジング 123内にボルト等により固定され、出力軸 282をリ ァアーム部 121の長手方向と略平行に配置して設けられている。つまり、調整用モー タ 280の軸方向は、スウィングアームユニット 120の長手方向に向いており、調整用 モータ 280の出力軸 282は、車体の前後方向を向いている。

[0083] 調整用モータ 280の出力軸 282の端部は、含油軸受 284でハウジング 123に軸支 されており、この出力軸 282の外周部にウォーム 281が形成されている。なお、調整 用モータ 280は、図示しない駆動回路に電気的に接続され、その駆動を自在に制御 される。

[0084] なお、回転電機 200が取り付けられたノ、ウジング 123では、円周状に配置されたス テータ 240の一部のティース 243及びコイル 242が取り除かれている。この取り除か れた部分に図示しない電気回路が配置される。よって、その部分においては、マグネ ット 223を引きつける力が弱まる。

[0085] これに起因して、ロータ軸 221に対してロータ 220が傾き、軸受 227を介して可動 部材 260をロータ軸 221に対して傾けようとする力が働く。

[0086] この場合、ブラケット 226とロータ軸 221のセレーシヨン係合部や可動部材 260の本 体部 262と回り止め部材 127の摺動部での摩擦 (損失）が増加する。

[0087] さらに、本体部 262と回転部材 270の円筒部 271の螺合部での摺動部や回転部で の摩擦 (損失）が増加する。これら部品同士の摩擦の増加によって、調整用モータ 28 0のトルクを大きくする必要や、部材の摩耗などの問題が発生する。

[0088] 本実施の形態にあっては、これらの不都合を以下の構成により防止している。

[0089] すなわち、ロータ軸 221を回転部材 270に貫通させて、ハウジング 123の軸受 125 と車軸 210の軸受 208によって安定的に軸支するとともに、本体部 262の内周面と口 ータ軸 221の外周面との間には円筒状の含油軸受 129を挟む。

[0090] 具体的には、含油軸受 129は本体部の先端部、すなわち軸受 227の近傍に固定さ れている。また図示しないが、下部側の軸受 273の内方で、可動部材 260の基端部 、つまり、本体部 262の下端部内周面に含油軸受が固定されている。

[0091] この含油軸受 129の内周面とロータ軸 221の外周面とが摺動するため、ロータ軸 2 21に対する可動部材 260およびロータ 220の傾きは抑制される。よって、ロータ軸 2 21、ブラケット 226、本体部 262、回り止め部材 127、回転部材 270の円筒部 271の 係合部における摩擦力の増加や摩耗、さらには騒音、振動を防ぐことができる。

[0092] 次に、このように構成されたスウィングアームユニット 120における回転電機 200の 作用について説明する。

[0093] 図示しない駆動回路が調整用モータ 280を駆動すると、出力軸 282、つまりウォー ム 281力回転する。すると、ウォーム 281とウォームホイル部 272の外周のギアとの嚙 み合いにより回転部材 270がロータ軸 221回りに回転する。

[0094] この回転により円筒部 271は回転し、一方可動部材 260は、回り止め部材 127によ り自転を阻止されているため、円筒部 271に下端部で螺合されている可動部材 260 は、後輪 113方向（図 3では図面上方向）に移動する。この構成により、調整用モータ 280の駆動力力 可動部材 260の軸方向の変位に変換される。

[0095] この可動部材 260の後輪 113側への移動により、可動部材 260の接続部 261は、 ブラケット 226を介してヨーク 222をステータ 240から離間する方向（図 3では図面上 方向）に押圧する。これにより、ヨーク 222は、ステータ 240から離間する方向に移動 する。

[0096] よって、ヨーク 222のマグネット 223と、ステータ 240との間の間隔、つまり、ギャップ

Gは広くなる。このとき、可動部材 260とヨーク 222とは軸受 227を介して接続されて いるため、ヨーク 222を回転させたまま移動させることができる。

[0097] つまり、車軸 (駆動軸） 210を回転させた状態で、調整用モータ 280によりギャップ G を調節して、車軸 210の回転トルク、回転数を調節することができる。

[0098] 逆に図示しない駆動回路が調整用モータ 280を前記回転の方向とは逆方向に回 転すると、回転部材 270の回転により可動部材 260は、回転部材 270に近づく方向（ 図 3では、図面下方向）に移動する。

[0099] そして、可動部材 260の動作〖こ伴いヨーク 222は、ステータ 240に近づく方向（図 3 では図面下方向）に移動する。この動作により、ヨーク 222のマグネット 223と、ステー タ 240との間の間隔であるギャップ Gは狭くなる。

[0100] このときも、可動部材 260とヨーク 222は軸受 227を介して接続されているため、ョ ーク 222を回転させたまま移動させることができる。 [0101] このように、回転電機 200では、車軸 210の回転トルク、回転数を調整用モータ 28

0の制御により容易に調節することができる。

[0102] また、スウィングアームユニット 120のハウジング 123は、後輪 113に対して、車幅方 向に近接配置されている。

[0103] 詳細には、ハウジング 123は、後輪 113のホイル 113aの側方に配置され、このハウ ジング 123内に回転電機 200が取り付けられている。

[0104] さらに、スウィングアームユニット 120は、図 2に示すように、リアアーム部 121と、リア アーム部 121の後端に接続された円形部 122とを有する形状をなしている。

[0105] そして、このリアアーム部 121の後端部は、円形部 122に対し、後輪 113と逆側の 外面、つまり車両左側の中央部分にまで延びている。このリアアーム部 121の後端部 は、ハウジング 123の底部により構成されている。

[0106] このため、ハウジング 123の底部に配置された調整用モータ 280は、スウィングァー ムユニット 120において側方に膨出するアーム部内に車両の前後方向に配置されて いる。

[0107] これにより、スウィングアームユニット 120は、車両の左側から見て、調整用モータ 2

80分突出することがなく、スッキリとした外観を有して！/、る。

[0108] また、回転電機 200は、相対位置（ギャップ G)が変更できるロータ 220とステータ 2

40とを有し、これらを備えるギャップ調整機構によって、車両運転中でも、走行状態 に応じて出力特性を容易に変更できる。

つまり、本実施の形態の電動二輪車 100によれば、駆動中でも常に変化する走行 状態に合わせ、所望のトルクと回転数を得るのに最適な吸引力と反発力が発生する ように、ロータ 220とステータ 240の相対位置（ギャップ G)を制御できる。

[0109] 具体的には、発進のために必要な大きなトルクを必要とする場合、調整用モータ 28

0を駆動制御することにより、ロータ 220とステータ 240との間のギャップ Gを小さくす る。ギャップ Gが小さくなることから、ロータ 220とステータ 240間においては大きな吸 引力，反発力が発生する。

[0110] 一方、高速運転のために、高い回転軸 230の回転速度を必要とする場合、調整用 モータ 280を駆動制御することにより、ロータ 220とステータ 240との間のギャップ Gを 大きくする。ギャップ Gが大きくなることから、ロータ 220とステータ 240間においては 小さな吸引力，反発力が発生するとなり、それに反比例する回転速度を高くすること ができる。

[0111] また、本実施の形態では、ロータ 220を動かすことにより、ロータ 220及びステータ 2 40間のギャップ Gを調整する。このため、調整用モータ 280は、鉄芯と銅線からなる 重 、ステータ 240を動かすより、小さなものを用いることができる。

[0112] さらに、自動二輪車 100に設けられた回転電機 200には大きな振動や衝撃荷重が 力かるため、重いステータ 240は大きな荷重に耐える必要がある。

[0113] ステータ 240を動かす場合、ハウジング 123等にボルトでしつ力りと固定することが できない。さらに、ステータ 240の回転を防止するとともに軸方向に移動できる機構と 大きな荷重に耐える構造を両立させなければならない。よって、ステータ 240を移動 自在に支持する機構は大きく重いものになってしまうが、本電動二輪車 100では、こ れらが不要になる。

[0114] 調整用モータ 280によって回転する回転部材 270の回転により軸方向に移動する 可動部材 260とともにロータ 220が軸方向に移動する。これにより、調整用モータ 28 0の制御により、ロータ 220及びステータ 240間のギャップ Gを容易に且つ正確に調 整することができる。

[0115] このロータ 220及びステータ 240間のギャップ Gを調整することにより、両者間の相 対位置 (ギャップ G)をアクティブに調整できる。このため、高トルクが必要なときには 大きな吸引力，反発力を発生させ、高回転が必要なときには小さな吸引力，反発力を 発生させて、出力特性を自由に変えることができる。

[0116] また、可動部材 260、回転部材 270及び調整用モータ 280の構成により、アキシァ ルギャップ型回転電機であればロータとステータ間のギャップ間隔 Gを調整できる。

[0117] さらに、アキシアルギャップ型に代えて、ラジアルギャップ型とすれば、ロータとステ ータの対向面積を同様の構成で調整することできる。

[0118] また、アキシアルギャップ型に代えて、円錐型のギャップをもつものとすれば、ロータ とステータのギャップおよび対向面積を調整することができる。

[0119] また、調整用モータ 280の回転によって回転部材 270を回転させるだけでよいため 、モータの種類、形状、配置に制限がないためコストの安いモータを選択でき、レイァ ゥトもプーリ等を用いて離して配置することも可能であり、全体の構成をコンパクトにで きる。

[0120] さらに、本実施の形態によれば、調整用モータ 280と回転部材 270とが、ウォーム 2 81とウォームホイル 272を介して接続されて 、るため、調整用モータ 280の回転によ り回転部材 270を回転軸 230まわりに自在に回転させることができる。また、ウォーム 281の回転速度を減速することで調整用モータ 280を小型化、高効率ィ匕できる。

[0121] また、可動部材 260は、本体部 262を介して回転部材 270の回転を回転軸 230方 向に変位し、接続部 261を介してロータ 220を回転軸 230方向に移動させる。

[0122] このため、回転部材 270と可動部材 260の相対的な回転によって可動部材 260の 移動量を確実に制御して、ロータ 220とステータ 240とのギャップ Gを調整することが できる。なお、螺旋状に相対移動可能な状態の例としては、スキューのかかった、例 えば、はす歯のセレーシヨン係合や螺旋状の長穴にピンを係合したものなどがある。

[0123] また、回転部材 270及び可動部材 260の接続部分を安価な加工で作製できる。さ らに、回転部材 270の回転数あたりの可動部材 260の移動量を小さくすることができ 、より精密な制御を行うことができる。

[0124] また、回転軸 230とロータ 220とが回転軸 230方向には相対的に移動し回転方向 には一体となって回転するため、回転力を伝達するとともに可動部材 260の軸方向 移動に伴いロータ 220のみが移動する。これにより、回転軸 230に接続された後輪 1 13を動かす場合に比べて、動かす対象物の重量ゃ摺動損失を低減することができ、 減り効率を向上できる。また、ロータ 220移動の不安定化を防止できる。

[0125] また、回転軸 230ίま軸受 125、 126、 208を介してノヽウジング 123内【こ安定して軸 支されている。これにより、回転軸 230は安定しており、振動や騒音が低減されてい る。力！]えて、可動部材 260及び回転部材 270のそれぞれを動作可能に安定して支持 して、動作時における摺動部分の摩擦を低減して 、る。

[0126] 本実施の形態の電動二輪車 100によれば、回転電機 200を駆動源として用いるた め、駆動特性を自由に調整可能な電動二輪車 100となる。

[0127] さらに、調整用モータ 280を回転軸 230に直交して配置できるため、回転電機自体 の回転軸 230方向に長くなることを防止できる。つまり、回転電機 200全体を車幅方 向に小さく構成できる。

[0128] さらに、回転軸 230を車軸として回転電機 200がハウジング 123内に収容され、調 整用モータ 280が、その出力軸を車両前後方向にして配置されているため、ハウジ ング 123力 S薄い。つまり、スウィングアームユニット 120自体がハブイン型となっており 、コンパクトで薄く形成されている。

[0129] (実施の形態 2)

図 6は、本発明に係る実施の形態 2としての回転電機の要部を示す断面図である。 なお、図 6に示す回転電機 300は、図 2に示す電動車両において、回転電機 200に 代えて、スウィングアームユニットのハウジング内に取り付けたものである。

[0130] 図 6は、図 3で示した部分と同様に図 2を参照すると図 2の A— A線断面図に相当す る。また、実施の形態 1における各構成要素または同等の機能を有する構成要素に は同一符号を付し、異なる事項のみを説明する。

[0131] 図 6に示す回転電機 300は、回転電機 200と同様〖こ、ロータ 220とステータ 240と の相対位置 (ギャップ G)を調整する調整機構によって、車両運転中でも、走行状態 に応じて出力特性を容易に変更できるものである。回転電機 300は、回転電機 200 と比べて、回転部材の構成及び調整用モータの位置、パネを除いて、その他の構成 は同一の構成を有する。

[0132] つまり、図 6に示す回転電機 300は、調整用モータ 380、回転部材 370とともに、回 転電機 200と同様に構成され、且つ、同様に配置された回転軸 230、減速機 250、 ロータ 220、ステータ 240、可動部材 260等を有する。なお、回転軸 230は車軸 210 及びロータ軸 221からなる。

[0133] 回転電機 300では、ハウジング 123内に配置される調整用モータ 380の向きを回 転軸 230と平行にし、この調整用モータ 380の駆動力は、回転部材 370を介して可 動部材 260に伝動される。

[0134] 詳細には、回転電機 300の回転部材 370は、ロータ軸 221が挿通されるとともに可 動部材 260の基端部が挿入される筒状の円筒部 271と、円筒部 271の外周の中央 から放射方向に張り出して設けられた平ギア部 372とを有する。 [0135] なお、円筒部 271は実施の形態 1の円筒部 271と同様の構成であり、可動部材 26

0の本体部 262とは実施の形態 1と同様に、螺合構造により接続されている。よって、 回転部材 370の回転は、回り止め部材 127によって自身の回転が防止された可動部 材 260により、軸方向に変換される。

[0136] この可動部材 260自身の軸方向への移動により、ヨーク 222は移動し、ロータ 220 のマグネット 223とステータ 240との間のギャップ Gを調整する。

[0137] 回転部材 370の円筒部 271は、ロータ軸 221上で、ロータ軸 221の一方の端部が 挿入される軸受 125に隣接配置されて ヽる。

[0138] そして、平ギア部 372は、円筒部 271下部に外嵌する軸受 273、つまり、軸受 125 側の軸受 273を介して軸受 125に隣接している。この平ギア部 372は、調整用モー タ 380の平ギア 381【こ歯合されて!/ヽる。

[0139] 調整用モータ 380は、実施の形態 1と同様に、ロータ 220とステータ 240の回転軸 方向の相対位置 (ギャップ G)を調整する調整用モータである。

[0140] この調整用モータ 380はハウジング 123に、出力軸 382を回転軸 230と平行にして

、ボルト等で固定されている。

[0141] また、回転電機 300は、ロータ 220とステータ 240の間に生じるマグネット吸引力に より可動部材 260にかかる回転軸 230方向の力を打ち消す方向に可動部材 260を 付勢する圧縮コイルパネ (付勢手段） 290を有する。

[0142] 圧縮コイルパネ 290は、ロータ軸 221に外嵌された可動部材 260と、ロータ軸 221 及び可動部材 260が揷通され、ハウジング 123内に固定された回り止め部材 127と の間に配設されている。

[0143] 詳細には、圧縮コイルパネ 290は、可動部材 260の本体部 262の周囲に配置され ている。この圧縮コイルパネの一端部（図 6では上端部）は、接続部 261のフランジ部 裏面に当接され、他端部（図 6では下端部）は、フランジ部と所定間隔空けて対向配 置された回り止め部材 127の平面部 127aに当接されている。

[0144] これにより、可動部材 260を回転部材 370から離間する方向に押圧し、この押圧す る可動部材 260を介して、ロータ 220をステータ 240から離間する方向に付勢して ヽ る。 [0145] この構成によれば、圧縮コイルパネ 290は、ロータ 220とステータ 240の間に生じる マグネット吸引力による可動部材 260にかかる力を打ち消すため、調整用モータ 380 及び回転部材 370等によりマグネット吸引力に杭して可動部材 260を動かすのに必 要な力を低減することができる。

[0146] さらに、可動部材 260と回転部材 370との接触部、つまり、雄ねじ部 262bと、雌ね じ部 271aとの螺合部分での摩擦力も低減でき、小さな調整用モータ 380により駆動 することが可能となる。したがって、調整用モータの小型化や消費電力の削減が可能 となる。これによりコンパクトで高効率な回転電機となっている。

[0147] また、本実施の形態では、圧縮コイルパネ 290を、可動部材 260と回り止め部材 12 7との間に設けた構成とした力 これに限らず、ロータ 220とステータ 240との間に生 じるマグネット吸引力を打ち消す位置であれば、どのような位置に設けても良い。

[0148] また、本実施の形態の回転電機 300では、圧縮コイルパネ 290を用いた力 これに 限らず、ロータ 220とステータ 240の間に生じるマグネット吸引力により可動部材 260 にかかる回転軸 230方向の力を打ち消す方向に可動部材 260を付勢するものであ れば、ゴム、スポンジ等の弾性部材等、どのような部材を付勢部材として用いても良 い。

[0149] なお、この回転電機 300における圧縮コイルパネ 290は、回転電機 200に設けれ ば、回転電機 200においても回転電機 300における圧縮コイルパネ 290による作用 効果と同様の作用効果を得ることができる。

[0150] この実施の形態 2の回転電機 300及び、回転電機 300を備えた電動二輪車のその 他の作用効果は、実施の形態 1と略同様であるため説明は省略する。

[0151] 本実施の形態によれば、回転部材 370と調整用モータ 380とが、平ギア 381及び 平ギア部 372を介して接続されているため、調整用モータ 380の回転により回転部 材 370を回転軸まわりに自在に回転させることができる。また、互いの歯数によって減 速することでロータ 220を動かすのに必要な調整用モータ 380のトルクを小さくするこ とができ、調整用モータ 380の小型化、高効率ィ匕を図ることができる。

[0152] (実施の形態 3)

図 7は、本発明に係る実施の形態 3としての回転電機の要部構成を示す部分断面 図である。図 7に示す実施の形態 3の回転電機 400は、図 3の回転電機 200や図 6の 回転電機 300と同様に、ロータ 220とステータ 240とのギャップ Gを調整する機構によ つて、車両運転中でも、走行状態に応じて出力特性を容易に変更できる。

また、回転電機 400は、図 3に示す回転電機 200と比べて、可動部材及び回転部 材の構成のみ異なり、その他の構成は同様である。したがって、第 1の実施の形態に おける各構成要素または同等の機能を有する構成要素には同一符号を付し、異なる 事項のみを説明する。

[0153] 回転電機 400は、回転電機 200の構成要素と同様に、電動二輪車のスウィングァ ームユニットを構成するハウジング 123内に収容されている。なお、図 7は、スウィング アームユニットの後端部である円形部の縦断面を車両後方から見た図である。

[0154] また、回転電機 400は、可動部材 460、回転部材 470とともに、回転電機 200と同 様に構成され、且つ、配置された回転軸 230、ロータ軸 221、減速機 250、ロータ 22 0、ステータ 240、調整用モータ 280等を有する。なお、回転軸 230は車軸 210及び ロータ軸 221からなる。

[0155] 特に、調整用モータ 280は、回転電機 200 (図 3参照）の調整用モータ 280と同様 に、ロータ 220とステータ 240の回転軸方向の相対位置（ギャップ G)を調整するモー タであり、例えば、 ACモータやステッピングモータ等により構成される。

[0156] この調整用モータ 280は、ハウジング 123内にボルト等により固定され、出力軸 282 をリアアーム部 121の長手方向と略平行に配置して設けられている。つまり、調整用 モータ 280の軸方向は、スウィングアームユニット 120の長手方向に向いており、調 整用モータ 280の出力軸 282は、車体の前後方向を向いている。

[0157] そして、その出力軸 282の端部は、回転電機 200のものと同様に、図示しない含油 軸受でハウジング 123に軸支されており、この出力軸 282の外周部にウォーム 281が 形成されている。また、調整用モータ 280は、図示しない駆動回路に電気的に接続さ れ、その駆動を自在に制御される。

[0158] 図 7に示す回転電機 400の可動部材 460は、実施の形態 1の可動部材 260と同様 に配置されるとともに、同様の機能を有する。すなわち、可動部材 460は、後輪 113 側部分に設けられ、ブラケット 226の下端部が軸受 227を介して接続される接続部 2 61と、接続部 261から下方に延びる筒状の本体部 462を有する。

[0159] 接続部 261は、実施の形態 1の可動部材 260の接続部 261と同様の構成であるた め説明は省略する。

[0160] 本体部 462は、ハウジング 123に固定された回り止め部材 131に揷通され、この回 り止め部材 131により、本体部 262自体の回転が防止され、軸方向にのみ移動可能 となっている。

[0161] なお、回り止め部材 131は、実施の形態 1における回り止め部材 127の貫通孔の大 きさのみが異なり、その他の構成は同様である。

[0162] 本体部 462は、内部に含油軸受 132を介してロータ軸 221が回転自在に挿通され ている。

[0163] また、本体部 462の下面、つまり、回転部材 470に対向する端面 465は、回転部材 470に当接され、回転部材 470の回転により、本体部 462は軸方向に移動可能に形 成されている。

[0164] 図 8A及び図 8Bは、実施の形態 3の可動部材と回転部材の構成の一例を示す斜 視図である。

[0165] 図 8Aに示すように、本体部 462の端面 465は、ロータ軸 221に垂直な面から傾!ヽ た傾斜面 465aを有する。

[0166] この傾斜面 465aは、接続されたロータ軸 221に揷通される中央孔の周縁部から下 方に突出する突出壁部の上面に形成され、周方向に勾配が付けられている。

[0167] この傾斜面 465aには、回転部材 470の上面、つまり、可動部材 460側の端部に設 けられた当接部 (以下、「摺動面」という) 474aが当接されている。

[0168] 図 7及び図 8Aに示すように、回転部材 470は、ロータ軸 221が隙間を空けて揷通 される筒状の円筒部 471と、円筒部 471の外周の中央力も放射方向に張り出して設 けられたウォームホイル部 472とを有する。

[0169] なお、ウォームホイル部 472は、実施の形態 1のウォームホイル部 272と同様に、外 周面にギアが形成されている。このギアは、回転軸 230に対して直交配置された調 整用モータ 280のウォーム 281が歯合され、調整用モータ 280の駆動により、回転部 材 470を回転させる。 [0170] そして、図 8Aに示すように、円筒部 471の上部、つまり、可動部材 460に対向する 端部には、傾斜面 465aに当接しながら摺動する摺動面（当接部) 474aが形成され ている。

[0171] この摺動面（当接部) 474aは、ここでは、円筒部 471における可動部材 460に対向 する端面 474の一部を形成しており、ロータ軸 221に垂直な面力も傾いた傾斜面とな つている。

[0172] つまり、この実施の形態では、可動部材 460の端面 465 (詳細には端面 465の傾斜 面 465a)及び回転部材 470の端面 474は、互いに同一形状に形成され、互いに口 ータ軸 221方向で合致する形状となしている。

[0173] これにより、回転部材 470がロータ軸 221回りに一方向に回転すると、端面 474の 摺動面（当接部) 474aは、傾斜面 465aに沿って摺動し、可動部材 460自体を回転 部材 470から離間する方向に移動させる。この動作は、可動部材 460が回り止め部 材 131により、ロータ軸 221回りに固定されて 、るために生じる。

[0174] また、回転部材 470がロータ軸 221回りに逆方向に回転すると、傾斜する摺動面 4 74aは、傾斜面 465aに沿って摺動する。この際、摺動面 474aは傾斜面 465aから離 間する方向に移動する力 傾斜面 465aはマグネット 223と一体的に形成されている

[0175] このため、マグネット 223とステータ 240とによって発生する吸引力（引き合う磁力） により、傾斜面 465aは摺動面 474aに当接した状態が維持される。よって可動部材 4

60自体を回転部材 470から接近する方向に移動させる。

[0176] このように、これら傾斜面 465a、摺動面 474aが互いに当接した係合部を形成して いるため、調整用モータ 280の駆動力は、ウォームホイル部 472の回転力を軸方向 に変換され、可動部材 460を軸方向に移動させる。

[0177] よって、傾斜面 465a、摺動面 474aは、回転部材 470の回転方向を変位させて可 動部材 460自体をロータ軸 221方向に移動させる。この可動部材 460自体の移動に より、ロータ 220をステータ 240と対向した状態で、ステータ 240とのギャップ Gを調整 できる。

[0178] なお、可動部材 460及び回転部材 470との係合関係は、摺動面同士の係合によら ず、回転部材 470の回転方向を変位させて可動部材 460を軸方向に移動させる構 成であれば、どのように構成されてもよい。

[0179] 例えば、図 8Bに示すように、可動部材 460下面（詳細には端面 465)にのみ、傾斜 する傾斜面 465aを形成し、回転部材 470の円筒部 471の上面である端面 474に傾 斜面 465aを摺動する凸部 475を形成してもよい。

[0180] このように構成された実施の形態 3では、図示しない駆動回路がモータ 280を駆動 すると、出力軸 282、つまりウォーム 281が回転する。すると、ウォーム 281とウォーム ホイル部 472の嚙み合いにより回転部材 470が回転する。

[0181] 次いで、円筒部 471が回転軸 230 (詳細にはロータ軸 221)回りに回転する。この 円筒部 471の回転に伴い、端面 474が、摺動面となる端面 465に沿って摺動する。

[0182] この動作により可動部材 460には後輪 113側（図 7では図面上方向）に押圧する力 が働く。そして、可動部材 460が後輪 113側（図 7では図面上方向）に移動し、これに 伴いヨーク 222も後輪 113側に移動する。

[0183] したがって、ステータ 240と、ロータ 220とのギャップ Gは広くなる。このとき、可動部 材 260とヨーク 222は軸受 227を介して接続されている。このため、ロータ 220を回転 させたまま、詳細には、ロータ軸 221とともにヨーク 222を回転させたまま移動させるこ とがでさる。

[0184] 逆に図示しない駆動回路が調整用モータ（図示省略)を前記回転の方向とは逆方 向に回転すると、回転部材 470の端面 474と本体部 462の下端部の端面 (摺動面) 4 65とが摺動しながら回転軸 230 (詳細にはロータ軸 221)回りに相対的に回転する。

[0185] すると、ロータ 220とステータ 240の間に働くマグネット吸引力により、可動部材 460 が図面下方向に移動し、これに伴いヨーク 222も下方向に移動する。したがって、ス テータ 240とロータ 220のマグネット 223との間のギャップ Gは狭くなる。

[0186] このときも、可動部材 460とヨーク 222は軸受 227を介して接続されているので、口 ータ 220を回転させたまま、詳細には、ロータ軸 221とともにヨーク 222を回転させた まま移動させることができる。

[0187] 本実施の形態によれば、可動部材 460と回転部材 470とは、端面 465、詳細には 傾斜面 465aと、この傾斜面 465aに回転軸方向で当接する摺動面 474aとで当接さ れ、可動部材 460が、回り止め部材 131により可動部自体の回転を防止している。こ のため、回転部材 470の回転により、回転部材 470と可動部材 460とが相対的に回 転するとともに傾斜面 465a及び摺動面 474aを介して回転部材 470により押圧され て可動部材 460が回転軸 230方向に移動する。これによりロータ 220とステータ 240 の相対位置を容易に且つ正確に制御できる。

[0188] また、調整用モータ 280は、その出力軸を回転軸 230と略直交させて設けられてい るため、回転電機 400自体において、調整用モータ 280が回転電機 400の軸方向に 突出しない。これにより、回転電機 400自体の回転軸方向の長さを短くできる。つまり 、回転電機 400を、回転軸 230が電動車両の駆動輪を回転させる車軸 210として設 けたスウィングアームユニットでは、調整用モータ 280は回転軸 230に直交している ため、コンパクトで薄く構成されている。このスウィングアームユニットを備える車両の 車幅も小さ 、ものとなって 、る。

[0189] なお、回転部材 470の回転によりロータ 220を押圧する方向と反対側にロータ 220 または可動部材 460を付勢するようにパネを配置してもよい。これにより、確実に回転 部材と可動部材を当接させることができる。

[0190] また、回転部材 470の回転による押圧する力を、ロータ 220とステータ 240間の磁 気吸引力に抗するように設定することでパネを省くこともできる。また、傾斜面 465aは 1つでもよいし、複数でもよい。

[0191] なお、可動部材 460と回り止め部材 131の断面形状は、円形の一部が直線となつ た嵌合でもよいし、多角形の嵌合としてもよい、円形ではない異形の嵌合ならばよぐ 全周が接していなくてもよい。

[0192] また、上記各実施の形態における可動部材とブラケットを介したロータとの接続関 係は、両者が完全に固定されていてもよいし、すきま嵌め程度でもよいし、当接して いるだけでもよい。

[0193] また、可動部材はロータに完全に接続されていてもよぐ完全に接続されていなくて もマグネット吸引力によるロータのステータ側への移動を防止できればよい。例えば、 マグネット吸引力に反する方向には可動部材を当接してロータを押す構成としてもよ い。 [0194] なお、マグネット吸引力に反してロータを引っ張る側に可動部材を配置した場合で も同様に、可動部材を当接してロータを引っ張り、マグネット吸引力によって所定の 位置までロータを動かすことができる。

[0195] なお、各実施の形態では、回転電機を駆動用モータとして説明したが、これに限ら ず、回転電機は、発電機でも良いし、電動車両における回生ブレーキのように、モー タと発電機の双方に使われるものとしてもょ 、。

[0196] また、本実施の形態では、ロータ 220側にマグネット 223を配置した構成としたが、 これに限らず、ステータ 240側にマグネットを配置し、ロータ 220側にコイルを配置し た構成としてもよい。

[0197] 本発明の第 1の態様に係る回転電機は、回転軸と、前記回転軸に接続されたロー タと、前記ロータに対向して配置されたステータと、前記ロータと前記ステータの前記 回転軸方向の相対位置を調整する調整手段とを備え、前記調整手段は、調整用モ ータと、前記調整用モータに接続され、前記調整用モータの回転により前記回転軸 まわりに回転する回転部材と、前記回転部材の回転により前記回転軸方向に移動し て、前記ロータを前記回転軸方向に移動させる可動部材とを有する構成を採る。

[0198] 上記構成によれば、調整用モータの回転によって回転部材が回転軸まわりに回転 し、この回転部材の回転により可動部材が、回転軸方向に移動し、ロータを移動させ て、ステータとの相対位置 (ギャップ)を変化させる。このため、ロータが回転した状態 でも、ロータとステータ間のギャップを調整、別言すれば、これらロータとステータ間の 相対位置をアクティブに調整して、高トルクが必要なときには両者の間に生じる吸引 力、反発力を大きくし、高回転が必要なときには両者の間に生じる吸引力、反発力を 小さくして、出力特性を自由に変えることができる。

[0199] また、上記構成の回転電機が、例えば、アキシャルギャップ型回転電機であれば口 一タとステータ間のギャップ間隔を調整することができる。さらに、上記構成の回転電 機力 アキシャルギャップ型以外の回転電機、例えば、ロータとステータの対向面積 を、円錐型のギャップをもつ回転電機であるラジアルギャップ型回転電機等であれば 、ロータとステータのギャップおよび対向面積をそれぞれ調整して同様の効果を有す ることがでさる。 [0200] また、上記構成の回転電機によれば、調整用モータの回転によって回転部材を回 転させるだけでょ 、ため、ロータとステータ間のギャップ間隔を調整する調整用モー タとして、その種類、形状、配置に制限がない。よって、回転電機では、調整用モータ として、コストの安いモータを選択することができ、更に、そのレイアウトもプーリ等を用 いて離して配置することも可能であり、全体の構成のコンパクトィ匕を図ることができる。

[0201] さらに、上記構成の回転電機では、可動部材によりステータに対してロータを移動 するため、鉄芯と銅線力もなる重いステータを動かすより、トルクの小さな調整用モー タを用いることができる。

[0202] ところで、一般的に、回転電機を電動車両等に用いる場合、回転電機自体には大 きな振動や衝撃荷重が力かるため、重いステータは大きな荷重に耐える構成にする 必要が生じる。この構成において、ステータを動かす場合、ケース等にボルトでしつ 力りと固定しにくい。カロえて、ステータの回転を防止するとともに軸方向に移動できる 機構が必要となり、さらに大きな荷重に耐える構造としなければならず、構造的に、大 きく重いものになってしまう。

[0203] これに対し、上記本発明の回転電機の構成によれば、ロータを移動させるため、こ れら重量のある大きな構造を必要としな 、。

[0204] 本発明の第 2の態様に係る回転電機は、上記構成において、前記回転部材は、前 記調整用モータの駆動力を、前記調整用モータの出力軸に設けられた出力ギア部と 、前記回転部材の外周部に設けられ、前記出力ギア部と歯合するギア部とにより伝 達される構成を採る。

[0205] この構成によれば、回転部材と調整用モータとが、主ギア及びギアを介して接続さ れて 、るため、調整用モータの回転により回転部材を回転軸まわりに自在に回転さ せることができる。また、歯数によって減速することでロータを動かすのに必要な調整 用モータのトルクを小さくすることができ、調整用モータの小型化、高効率ィ匕を図るこ とがでさる。

[0206] 本発明の第 3の態様に係る回転電機は、上記構成において、前記回転部材は、前 記調整用モータの出力軸に設けられたウォームと、前記回転部材の外周部に設けら れ、前記ウォームと歯合するウォームホイールとにより前記調整用モータに接続され ている構成を採る。

[0207] この構成によれば、調整用モータと回転部材と力 ウォームとウォームホイールを介 して接続されて 、るため、調整用モータの回転により回転部材を回転軸まわりに自在 に回転させることができる。また、ウォームの回転速度を減速することで調整用モータ を小型化、高効率化できる。

[0208] さらに、調整用モータを回転軸に直交して配置できるため、回転電機自体の回転 軸方向に長くなることを防止でき、例えば電動二輪車等のホイールインモータとして 用いる場合などコンパクトで薄いパワーユニットを実現することができる。

[0209] 本発明の第 4の態様に係る回転電機は、上記構成において、前記可動部材及び 前記回転部材は、前記回転軸に挿通されるとともに互いに隣接配置され、前記回転 部材及び前記可動部材の一方に前記回転軸に垂直な面に対して傾 、た摺動面が 設けられ、他方に、前記摺動面に前記回転軸方向で当接する当接部が設けられ、前 記可動部材の外周には、前記回転部材の回転に伴う前記可動部材の回転を防止す る回り止め部が設けられている構成を採る。

[0210] この構成によれば、可動部材と回転部材とは、摺動面とこの摺動面に回転軸方向 で当接する当接部とで当接され、可動部材が、回り止め部により可動部自体の回転 を防止している。このため、回転部材の回転により、回転部材と可動部材とが相対的 に回転するとともに摺動面及び当接部を介して回転部材により押圧されて可動部材 が回転軸方向に移動する。これによりロータとステータの相対位置を容易に且つ正 確に制御できる。

[0211] なお、回転部材の回転によりロータを押圧する方向と反対側にロータまたは可動部 材を付勢するようにパネを配置することで確実に回転部材と可動部材を当接させるこ とができる。また、回転部材の回転による押圧する力を、ロータとステータ間の磁気吸 引力に抗するように設定することでパネを省くこともできる。また、摺動面は 1つでもよ いし、複数でもよい。なお、可動部材と回り止め部材の断面形状は、円形の一部が直 線となった嵌合でもよいし、多角形の嵌合としてもよい、円形ではない異形の嵌合な らばよく、全周が接していなくてもよい。

[0212] 本発明の第 5の態様に係る回転電機は、上記構成において、前記可動部材は、前 記ロータを回転自在に接続する接続部と、前記接続部と一体的に設けられ、前記回 転部材に対し、前記回転軸方向に相対移動可能に螺旋状に係合する係合部とを有 し、前記回転部材及び前記係合部を介して前記回転部材の回転を前記回転軸方向 に変位し、前記接続部を介して前記ロータを前記回転軸方向に移動させる構成を採 る。

[0213] この構成によれば、可動部材は、回転部材及び係合部を介して回転部材の回転を 回転軸方向に変位し、接続部を介してロータを回転軸方向に移動させる。このため、 回転部材と可動部材の相対的な回転によって可動部材の移動量を確実に制御して 、ロータとステータとのギャップを調整することができる。なお、螺旋状に相対移動可 能な状態の例としては、スキューの力かった、例えば、はす歯のセレーシヨン係合や 螺旋状の長穴にピンを係合したものなどがある。

[0214] 本発明の第 6の態様に係る回転電機は、上記構成において、前記回転部材と前記 係合部とは螺合により接続されている構成を採る。

[0215] この構成によれば、回転部材と可動部材とは螺合により接続されているため、これら 回転部材及び可動部材の接続部分を安価な加工で作製できる。また、回転部材の 回転数あたりの可動部材移動量を小さくすることができ、より精密な制御を行うことが できる。

[0216] 本発明の第 7の態様に係る回転電機は、上記構成において、前記可動部材の外 周には、前記回転部材の回転に伴う前記可動部材の回転を防止する回り止め部材 が設けられて 、る構成を採る。

[0217] この構成によれば、可動部材は、回り止め部材により、回転部材の回転に伴う回転 が防止されるため、可動部材の回転を確実に防止することで可動部材を回転軸方向 に移動させ、これによりロータとステータの相対位置を容易に且つ正確に制御できる 。なお、可動部材と回り止め部材の断面形状は、円形の一部が直線となった嵌合で もよいし、多角形の嵌合としてもよい、円形ではない異形の嵌合ならばよぐ全周が接 していなくてもよい。

[0218] 本発明の第 8の態様に係る回転電機は、上記構成において、前記回転軸と前記口 ータは前記回転軸方向に相対的に移動可能で回転方向に一体となって回転する構 成を採る。

[0219] この構成によれば、回転軸とロータとが回転軸方向には相対的に移動し回転方向 には一体となって回転するため、回転力を伝達するとともに可動部材の軸方向移動 に伴いロータのみが移動する。これにより、回転軸や電動車両に応用した場合に接 続されるタイヤ等を動かす場合に比べて、動かす対象物の重量ゃ摺動損失を低減 することができ、効率を上げることができる。また、ロータ移動の不安定化を防止でき る。

[0220] 本発明の第 9の態様に係る回転電機は、上記構成において、前記回転軸は、前記 可動部材及び前記回転部材を貫通して ヽる構成を採る。

[0221] この構成によれば、回転軸は、可動部材及び回転部材を貫通しているため、回転 軸がアーム等の安定した部材に軸支されることで、回転軸が安定する。これにより、 振動や騒音を低減できるだけでなぐ可動部材及び回転部材のそれぞれを動作可 能に安定して支持して、動作時における摺動部分の摩擦を低減できる。さらに、可動 部材と回転軸との間に含油軸受等を配置すれば、可動部材が回転軸により、傾きな どを抑制され、振動、騒音、両者の摺動部の損失を更に低減できる。また、可動部材 が、回転軸を貫通する構成により配置に必要なスペースを小さくできる。

[0222] 本発明の第 10の態様に係る回転電機は、上記構成において、前記ロータと前記ス テータの間に生じるマグネット吸引力により前記可動部材に力かる前記回転軸方向 の力を打ち消す方向に前記可動部材を付勢する付勢手段を更に有する構成を採る

[0223] この構成によれば、付勢手段は、ロータとステータの間に生じるマグネット吸引力に よる可動部材に力かる力を打ち消すため、調整用モータ及び回転部材等によりマグ ネット吸引力に杭して可動部材を動かすのに必要な力を低減することができる。さら に、可動部材と回転部材との接触部での摩擦力も低減することができるため、調整用 モータに要求されるトルクも小さくなる。したがって、調整用モータの小型化や消費電 力の削減が可能となりコンパクトで高効率な回転電機を実現できる。

[0224] 本発明の第 11の態様に係る回転電機は、上記構成において、前記調整用モータ は、その出力軸を前記回転軸と略直交させて設けられて!/、る構成を採る。 [0225] この構成によれば、調整用モータは、その出力軸を前記回転軸と略直交させて設 けられているため、回転電機自体において、調整用モータが回転電機の軸方向に突 出せず、回転電機自体の回転軸方向の長さを短くできる。つまり、回転電機を電動 車両に用い、回転軸を電動車両の駆動輪を回転させる車軸とした場合等にぉ 、て、 調整用モータは回転軸に直交しているため、回転電機を備える車両の車幅を小さく することができる。また、電動二輪車等のホイールインモータとして用いる場合などで は、コンパクトで薄いパワーユニットとなる。

[0226] 本発明の第 12の態様に係る回転電機は、回転軸と、前記回転軸に接続されたロー タと、前記ロータに対向して配置されたステータと、前記回転軸の軸方向に移動する ことにより、前記ロータを前記軸方向に移動して、前記ステータとの相対位置を変化 させる可動部材と、前記回転軸まわりに回転する回転部材と、前記回転部材に接続 され、前記回転部材を回転する調整用モータとを有し、前記回転部材の回転を前記 軸方向の変位に変換して、前記可動部材を移動する構成を採る。

[0227] 上記構成によれば、調整用モータの回転によって回転部材が回転軸まわりに回転 し、この回転部材の回転を回転軸の軸方向の変位に変換して、可動部材を軸方向に 移動させて、ロータを移動して、ステータと相対位置 (ギャップ)を変化させる。このた め、ロータが回転した状態でも、ロータとステータ間のギャップを調整して、これらロー タとステータ間の相対位置をアクティブに調整して、高トルクが必要なときには両者の 間に生じる吸引力、反発力を大きくし、高回転が必要なときには両者の間に生じる吸 引力、反発力を小さくして、出力特性を自由に変えることができる。

[0228] 本発明の第 13の態様に係る電動車両は、上記構成の回転電機を駆動源として用 いた構成を採る。

[0229] この構成によれば、上記構成の回転電機を駆動源として用いるため、駆動特性を 自由に調整可能な電動車両となる。

[0230] 本発明の第 14の態様に係る電動車両は、上記構成において、前記回転電機は、 車両本体に接続されるとともに、駆動輪の車軸方向に配置されたハウジング内に収 容され、前記回転電機の前記回転軸は、前記駆動輪を駆動する車軸であり、前記回 転電機の前記調整用モータは、その出力軸を車両前後方向にして配置されて 、る 構成を採る。

[0231] この構成によれば、回転軸を車軸として回転電機がハウジング内に収容され、調整 用モータが、その出力軸を車両前後方向にして配置されているため、ハウジングを薄 くすることができる。つまり、回転電機がハブイン型のパワーユニットとして用いること ができ、ホイールインモータとして用いる場合などコンパクトで薄いパワーユニットに することができる。

本明細書は、 2004年 2月 6日出願の特願 2004— 31379に基づく。この内容はす ベてここに含めておく。

産業上の利用可能性

[0232] 本発明に係る回転電機及び電動車両は、ロータ及びステータ間のギャップを容易 に且つ確実に調整できるため、運転中でも出力特性を容易に自由に調節変更できる 効果を有し、電動車両として有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 回転軸と、

前記回転軸に接続されたロータと、

前記ロータに対向して配置されたステータと、

前記ロータと前記ステータの前記回転軸方向の相対位置を調整する調整手段とを 備え、

前記調整手段は、

調整用モータと、

前記調整用モータに接続され、前記調整用モータの回転により前記回転軸まわり に回転する回転部材と、

前記回転部材の回転により前記回転軸方向に移動して、前記ロータを前記回転軸 方向に移動させる可動部材とを有する回転電機。

[2] 前記回転部材は、前記調整用モータの駆動力を、前記調整用モータの出力軸に 設けられた出力ギア部と、前記回転部材の外周部に設けられ、前記出力ギア部と歯 合するギア部とにより伝達される請求項 1記載の回転電機。

[3] 前記回転部材は、前記調整用モータの出力軸に設けられたウォームと、前記回転 部材の外周部に設けられ、前記ウォームと歯合するウォームホイールとにより前記調 整用モータに接続されている請求項 1記載の回転電機。

[4] 前記可動部材及び前記回転部材は、前記回転軸に挿通されるとともに互いに隣接 配置され、

前記回転部材及び前記可動部材の一方に前記回転軸に垂直な面に対して傾いた 摺動面が設けられ、他方に、前記摺動面に前記回転軸方向で当接する当接部が設 けられ、

前記可動部材の外周には、前記回転部材の回転に伴う前記可動部材の回転を防 止する回り止め部材が設けられている請求項 1記載の回転電機。

[5] 前記可動部材は、

前記ロータを回転自在に接続する接続部と、

前記接続部と一体的に設けられ、前記回転部材に対し、前記回転軸方向に相対 移動可能に螺旋状に係合する係合部とを有し、

前記回転部材及び前記係合部を介して前記回転部材の回転を前記回転軸方向に 変位し、前記接続部を介して前記ロータを前記回転軸方向に移動させる請求項 1記 載の回転電機。

[6] 前記回転部材と前記係合部とは螺合により接続されている請求項 5記載の回転電 機。

[7] 前記可動部材の外周には、前記回転部材の回転に伴う前記可動部材の回転を防 止する回り止め部材が設けられている請求項 5記載の回転電機。

[8] 前記回転軸と前記ロータは前記回転軸方向に相対的に移動可能で回転方向に一 体となって回転する請求項 1記載の回転電機。

[9] 前記回転軸は、前記可動部材及び前記回転部材を貫通して!/、る請求項 1記載の 回転電機。

[10] 前記ロータと前記ステータの間に生じるマグネット吸引力により前記可動部材にか かる前記回転軸方向の力を打ち消す方向に前記可動部材を付勢する付勢手段を更 に有する請求項 1記載の回転電機。

[11] 前記調整用モータは、その出力軸を前記回転軸と略直交させて設けられている請 求項 1記載の回転電機。

[12] 回転軸と、

前記回転軸に接続されたロータと、

前記ロータに対向して配置されたステータと、

前記回転軸の軸方向に移動することにより、前記ロータを前記軸方向に移動して、 前記ステータとの相対位置を変化させる可動部材と、

前記回転軸まわりに回転する回転部材と、

前記回転部材に接続され、前記回転部材を回転する調整用モータとを有し、 前記回転部材の回転を前記軸方向の変位に変換して、前記可動部材を移動する 回転電機。

[13] 請求項 1記載の回転電機を駆動源として用いた電動車両。

[14] 前記回転電機は、車両本体に接続されるとともに、駆動輪の車軸方向に配置され たハウジング内に収容され、

前記回転電機の前記回転軸は、前記駆動輪を駆動する車軸であり、

前記回転電機の前記調整用モータは、その出力軸を車両前後方向にして配置さ れている請求項 13記載の電動車両。