(57)【要約】【課題】出力特性を自由に調整できる回転電機およびこの回転電機を用いた電動車両を提供する。【解決手段】回転軸２２０と、回転軸２２０に接続されたロータ４０と、ロータ４０に対向して配置されたステータ３１と、ロータ４０とステータ３１の回転軸方向の相対位置を調整する調整用モータであるステッピングモータ６０と、ロータ４０に係接され、調整用モータ（６０）の回転を回転軸２２０の軸方向変位に変換し、軸方向に移動する可動部材４７等を有する回転電機が構成される。【選択図】　　　図２
2004135486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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用モータと、
前記ロータに係接され、前記調整用モータの回転を前記回転軸の軸方向変位に変換し、前記軸方向に移動する可動部材を有することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記調整用モータのロータと前記可動部材は相対移動可能に螺旋状に係合されたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記可動部材は前記ロータに回転自在に係接されるとともに、前記調整用モータのロータの回転に伴う前記可動部材の回転を防止する手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の回転電機。
【請求項４】
前記可動部材は、前記調整用モータのロータ軸周りに固定された回り止め部材に対し、前記調整用モータのロータ軸周りに相対的に固定されかつ前記調整用モータのロータ軸方向に摺動可能に係合されていることを特徴とする請求項３記載の回転電機。
【請求項５】
前記回り止め部材の回り止め断面部は異形に形成されていることを特徴とする請求項３または４記載の回転電機。
【請求項６】
前記可動部材と前記調整用モータのロータ軸周りに固定された回り止め部材の対向する面の各々に、前記調整用モータのロータ軸方向の溝が一箇所以上設けられており、前記可動部材側の溝と前記回り止め部材側の溝の間に玉を挿入したことを特徴とする請求項３または４記載の回転電機。
【請求項７】
前記調整用モータのロータと前記可動部材は螺合していることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の回転電機。
【請求項８】
前記ロータと前記ステータの間に発生するマグネット吸引力により前記可動部材にかかる力を打ち消す方向に前記可動部材を付勢する反発部材を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の回転電機。
【請求項９】
前記調整用モータはステッピングモータであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の回転電機。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の回転電機を駆動源として用いたことを特徴とする電動車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力特性の調整が可能な回転電機及びこの回転電機を用いた電動車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータにおいて、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）を調整する技術が下記の特許文献１に開示されている。
【０００３】
図６に示すように、ヘッド１６２に対する操作により締結及び調節部材１６０が解ける場合、弾性部材１６１の復元力によりブッシュ１４６とドラム回転部１２５が相対的に遠ざかり、その結果、回転子のマグネット１４１とモータ固定子１３０との間隙Ｇは大きくなる。締結及び調節部材１６０が締められる場合、ブッシュ１４６とドラム回転部１２５が相対的に近くなり、よって間隙Ｇは小さくなる。
【０００４】
これは、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ャ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、製品へ取り付け前のみギャップ調整ができる実施形態を開示しており、製品が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。明細書の一部に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かったことによる。
【０００５】
また、テープレコーダのリールを回転駆動するリールモータに関するものとして特許文献２がある。この発明はアキシアルギャップモータに関するもので、ロータとステータのギャップ調整をモータに流れる電流に比例して電磁石に流れる電流を変化させ、電磁石の磁力と軸に取り付けられたバネで軸方向の変位をコントロールするやり方が開示されている。しかし、バネとモータに流れる電流に比例した電磁石の組み合わせでは、モータ回転数を考慮したギャップ調整はできない。電動車両のように刻々と変化する道路状態すなわち登坂路の傾斜や車両速度などの変化をに対応してギャップを調整する必要がある場合、すべてモータに流れる電流量に代表してギャップ制御する手段では対応できない。このため、よりアクティブでインテリジェントなギャップ調整手段が求められていた。
【０００６】
また、車両用発電機の制御装置に関するものとして特許文献３がある。この発明では、ラジアルギャップモータのギャップ調整をすることで発電特性を変えている。しかし、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ず、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く、特にわずかなギャップ変位で特性が大きく変化するアキシャルギャップ型では実現できない。また、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が、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。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２７４９５６０号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平３−２１２１５４号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平９−３７５９８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記に鑑み、出力特性を自由に変えることができる回転電機の構成として、マグネットの磁束量を変化させるためにロータとステータの軸方向における相対距離を変化させる手段が必要になる。特に電動車両駆動モータなどに応用する場合、アクティブで精密な制御を必要とする。つまり、発進のためには大きいトルクを必要とするため大きなマグネット磁束量を必要とし、一方高速運転のためには高い回転数を必要とするため小さなマグネット磁束量が求められる。また、電動車両では航続距離をのばすために高効率な回転電機を求められる。所望のトルクと回転数を得るのに最も効率の高いモータ電流と、ロータとステータの相対位置を変えることによるマグネット磁束量を選択するためには精密な制御が必要となる。さらに、電動二輪車特有の問題として押し歩き時、ステータとロータの吸引力により発生する抵抗力によって余分な力を使って押し歩かなければならないことがあった。
【００１１】
そこで本発明は、出力特性を自由に調整できる回転電機およびこの回転電機を用いた電動車両を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために、請求項１の本発明は、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用モータと、前記ロータに係接され、前記調整用モータの回転を前記回転軸の軸方向変位に変換し、前記軸方向に移動する可動部材を有することを特徴とする回転電機としている。
【００１３】
請求項１の回転電機にあっては、調整用モータの回転によって軸方向に移動する可動部材がロータに係接されているから、アキシャ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が、ラジアルギャップ型回転電機であればロータとステータの対向面積が、円錐型のギャップをもつ回転電機であればロータとステータのギャップおよび対向面積が調整可能であり、それに伴いマグネットの磁束量をアクティブに調整できるから、高トルクが必要なときには大きな磁束量、高回転が必要なときには小さな磁束量として、出力特性を自由に変えることが可能で、さらに、電動二輪車の駆動モータとして使う場合、押し歩き時に磁束量を小さくすることで、モータのマグネット吸引力による抵抗力を低減可能な回転電機を提供できる。
【００１４】
なお、ここでいう係接とは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。可動部材はロータに完全に接続されていてもよく、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。たとえば、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し、マグネット吸引力方向には可動部材で引っ張る必要は必ずしもなく、可動部材を動かすことでマグネット吸引力よって所定の位置までロータを動かすことができる。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、マグネット吸引力方向には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。
【００１５】
また、本発明ではロータを動かすから、鉄芯と銅線からなる重いステータを動かすより、小さな調整用モータで済む。さらに、電動車両等に応用する場合、回転電機には大きな振動や衝撃荷重がかかる。このため重いステータは大きな荷重に耐える必要がある。ステータを動かす場合、ケース等にボルトでしっかりと固定することができず、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ず、大きく重いものになってしまうが、本発明ではこれらが不要になる。
【００１６】
請求項２の本発明は、前記調整用モータのロータと前記可動部材は相対移動可能に螺旋状に係合されたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機としている。
【００１７】
請求項２の回転電機にあっては、調整用モータのロータと可動部材が相対移動可能な状態に螺旋状に係合しているから、調整用モータのロータと可動部材の相対的な回転によって可動部材の移動量が制御可能である回転電機を提供できる。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、はす歯のセレーショ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。
【００１８】
請求項３の本発明は、前記可動部材は前記ロータに回転自在に係接されるとともに、前記調整用モータのロータの回転に伴う前記可動部材の回転を防止する手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の回転電機としている。
【００１９】
請求項３の回転電機にあっては、可動部材はロータと軸受等を介して回転自在に係接されるとともに、調整用モータのロータの回転に伴う可動部材の回転を防止するから、調整用モータの回転によって可動部材は軸方向に確実に移動するため精密な制御が可能となるとともに、回転電機の回転や停止の状態によらず可動部材は回転しないから、移動させる回転電機のロータの回転や停止の状態によって調整用モータの回転数を制御したり、回転電機のロータを軸方向に動かさない場合に調整用モータのロータを回転電機のロータと同じ速度で回転させるなどの複雑な制御が必要なく、さらに調整用モータは軸方向移動量に必要なだけの回転をすればよいから低消費電力が可能となる回転電機を提供できる。
【００２０】
請求項４の本発明は、前記可動部材は、前記調整用モータのロータ軸周りに固定された回り止め部材に対し、前記調整用モータのロータ軸周りに相対的に固定されかつ前記調整用モータのロータ軸方向に摺動可能に係合されていることを特徴とする請求項３記載の回転電機としている。
【００２１】
請求項４の回転電機にあっては、可動部材が、調整用モータのロータ軸周りに固定された回り止め部材によって、調整用モータのロータ軸周りに相対的に固定されかつ調整用モータのロータ軸方向に摺動可能とされているから、可動部材の回転を確実に防止することが可能な回転電機を提供できる。
【００２２】
請求項５の本発明は、前記回り止め部材の回り止め断面部は異形に形成されていることを特徴とする請求項３または４記載の回転電機としている。
【００２３】
請求項５の回転電機にあっては、前記回り止め部材の回り止め断面部は異形に形成されているから、可動部材の回転を確実に防止することが可能な回転電機を提供できる。なお、ここでいう異形とは円形でないことをいう。
【００２４】
請求項６の本発明は、前記可動部材と前記調整用モータのロータ軸周りに固定された回り止め部材の対向する面の各々に、前記調整用モータのロータ軸方向の溝が一箇所以上設けられており、前記可動部材側の溝と前記回り止め部材側の溝の間に玉を挿入したことを特徴とする請求項３または４記載の回転電機としている。
【００２５】
請求項６の回転電機にあっては、可動部材と、調整用モータのロータ軸周りに固定された回り止め部材の対向する面の各々に、調整用モータのロータ軸方向の溝が一箇所以上設けられており、可動部材側の溝と回り止め部材側の溝の間に玉を挿入しているから溝と玉によって可動部材の回転を確実に防止するとともに軸方向の移動が滑らかになり損失が低減されるから、調整用モータのトルクが低減され小型化が可能となりコンパクトな回転電機を提供できる。
【００２６】
請求項７の本発明は、前記調整用モータのロータと前記可動部材は螺合していることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の回転電機としている。
【００２７】
請求項７の回転電機にあっては、調整用モータのロータと可動部材は螺合しているから調整用モータ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、より精密な制御が可能な回転電機を提供できる。
【００２８】
請求項８の本発明は、前記ロータと前記ステータの間に発生するマグネット吸引力により前記可動部材にかかる力を打ち消す方向に前記可動部材を付勢するバネを備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の回転電機としている。
【００２９】
請求項８の回転電機にあっては、回転電機のロータとステータの間に発生するマグネット吸引力により可動部材にかかる力を打ち消す方向に可動部材を付勢する反発部材を備えているから可動部材を動かすのに必要な力が低減され、さらに可動部材と調整用モータのロータとの係合部での摩擦力も低減されるため、調整用モータのトルクを小さくして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提供できる。
【００３０】
請求項９の本発明は、前記調整用モータはステッピングモータであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の回転電機としている。
【００３１】
請求項９の回転電機にあっては、調整用モータをステッピングモータとしたので駆動パルス数によって回転量を制御できるため、回転量（または移動量）を知るためのセンサー等が不要となり、調整用モータを低コストで制御も簡単とした回転電機を提供できる。
【００３２】
請求項１０の本発明は、請求項１から９のいずれかに記載の回転電機を駆動源として用いたことを特徴とする電動車両としている。
【００３３】
請求項１０の電動車両にあっては、請求項１から９のいずれかに記載の回転電機を駆動源として用いたから、駆動特性を自由に調整可能で、さらにマグネット吸引力による押し歩き時の抵抗力を低減可能な電動車両を提供できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本発明に係る電動モータを適用した電動二輪車の側面図である。
【００３６】
図１に示す電動二輪車１は、その車体前方上部にヘッドパイプ２を備え、該ヘッドパイプ２内には不図示のステアリング軸が回動自在に挿通している。そして、このステアリング軸の上端にはハンドル３が取り付けられている。そして、ハンドル３の両端にはグリップ４が取り付けられており、不図示の右側（図１の奥側）のグリップ４は回動可能なスロットルグリップを構成している。
【００３７】
ヘッドパイプ２の下部には左右一対のフロントフォーク５の上部が取り付けられており、各フロントフォーク５の下端には前輪６が前車軸７によって回転自在に軸支されている。尚、前記ハンドル３の中央上にはメータ８が配置され、該メータ８の下方には、ヘッドランプ９が配され、その両側にはフラッシャランプ１０（図１には一方のみ図示）がそれぞれ設けられている。
【００３８】
ヘッドパイプ２からは左右一対の車体フレーム１１が車体後方に向かって延設されている。即ち、車体フレーム１１は丸パイプ状であり、ヘッドパイプ２から車体後方に向かって斜め下方に延びた後、後方に向かって円弧状に曲げられて車体後方に略水平に延びたものである。各車体フレーム１１の後端部からは、斜め上方に向けて、左右一対の車体フレーム１２が延設され、シート１３の後方で互いに接続されている。左右一対の車体フレーム１２の間にはバッテリ１４が配置されている。
【００３９】
ところで、上記左右の車体フレーム１２には、逆Ｕ字状を成すシートステー（図示せず）が接続され、左右一対のステー１５（一方のみ図示）で支持されている。シートステーには前記シート１３が開閉可能に配置されている。
【００４０】
そして、車体フレーム１２の後端に取り付けられたリヤフェンダ１６の後面にはテイルランプ１７が取り付けられており、その左右にはフラッシャランプ１８（一方のみ図示）が配されている。
【００４１】
一方、左右の車体フレーム１１の後端部には左右一対のリヤアームブラケット１９（一方のみ図示）がそれぞれ溶着されており、リヤアームブラケット１９には、リヤアーム２０の前端がピボット軸２１にて上下揺動自在に支持されている。そして、このリヤアーム２０の後端には駆動輪である後輪２２が回転自在に軸支されており、リヤアーム２０と後輪２２はリヤクッション２３によって車体フレーム１２に懸架されている。
【００４２】
又、左右の車体フレーム１１の下方にはフートステップ２４（一方のみ図示）がそれぞれ取り付けられており、リヤアーム２０の下部にはサイドスタンド２５が軸２６によって回動可能に軸支されて設けられており、サイドスタンド２５はリターンスプリング２７によって閉じ側に付勢されている。
【００４３】
リヤアーム２０の後端の略円形の部分には車幅方向に扁平な薄型のアキシャルギャップ式の電動モータ２８が収容されている。
【００４４】
以下、電動モータ２８とその周辺の構成を第１ないし第３の実施の形態に分けて説明する。
【００４５】
図２は、第１の実施の形態を示す図である。
【００４６】
図２では、図面上が車体の右側、図面左が前側に対応する。
【００４７】
リヤアーム２０後端部における筐体であるケース２０１（モータケース）にはカバー２０２が取り付けられる。ケース２０１の中央部内側には軸受け２０４が設けられ、カバー２０２の中央部内側には各軸受２０３が設けられている。この軸受け２０３，２０４には後車軸（出力軸）２２１とロータ軸４４からなる回転軸２２０が回転可能に軸支されている。後車軸２２１にはホイル２２２が挿通され、外側からナット２２３によりに、後車軸２２１とともに回転可能に支持されている。ホイル２２２の外周部にはタイヤ２２４が取り付けられている。
【００４８】
電動モータ２８はステータ３１とロータ４０とで主に構成されている。ステータ３１は、円板状（略リング状）をしたステータヨーク３３とステータヨーク３３に後車軸２２１周りに略円形に施された複数の嵌合孔に挿入固定された複数のティース３２とティース３２の各々にボビン（インシュレータ）３４を介して巻回されたコイル３０とからなり、樹脂等でモールドされている。ロータ４０は、ステータ３１対して後車軸２２１周りに回転可能な状態で取り付けられている。
【００４９】
ロータ４０の回転中心に配されたロータ軸４４の一方の端部は、ケース２０１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いる。ロータ軸４４の他方の端部は、軸受２０５で後車軸２２１の下部に回転自在にかつ軸方向には不動に支持されている。
【００５０】
ロータ軸４４の上部周囲には遊星ギヤ減速機５１が設けられ、ロータ軸４４は、この遊星ギヤ減速機５１を介して、車軸２２１に接続される。遊星ギヤ減速機５１はロータ軸４４の回転数を減速して力を後車軸２２１に伝えている。
【００５１】
遊星ギヤ減速機５１は、カバー２０２に収納された筐体５１ａと、筐体５１ａの内側に設けたリングギヤ５１ｂと、ロータ軸４４の外周部に形成されたサンギヤ４４ａとリングギヤ５１ｂとに噛み合って自転および公転する遊星ギヤ５１ｃと、この遊星ギヤ５１ｃを支持する支持板５１ｄとで構成され、支持板５１ｄは後車軸２２１の下部と一体の構成になっている。遊星ギヤ５１ｃの公転の中心とロータ軸４４の回転中心とは同軸上に存在する。
【００５２】
ステータ３１はケース２０１に収納されてボルト等で固定されている。
【００５３】
ロータ４０は、円盤状のヨーク４１を備えている。ヨーク４１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り、その片方の面の外周部には、複数の磁極の極性を交互に施されたリング状のマグネット４２が固定されている。マグネット４２は、ステータ３１に対してロータ軸４４の軸方向（以下、単に軸方向という）に間隙（ギャップ）Ｇを有して配されている。
【００５４】
ヨーク４１の中心側には貫通孔が形成されている。当該貫通孔にはブラケット９８の上部が嵌合されている。ブラケット９８は、当該嵌合部の下で径方向に伸延され、この部分とヨーク４１とがボルト等で固定されている。
【００５５】
ブラケット９８の下部に対して外側から軸受４５が嵌合している。一方で内周側には軸方向に伸びた溝（スリット）が形成され、このスリットは、ロータ軸４４の外周部における突出部に係合されている。すなわち、ブラケット９８とロータ軸４４はいわゆるセレーションで結合されている。したがって、ブラケット９８に接続されたヨーク４１は、ロータ軸４４とともに回転可能でかつロータ軸４４に対して軸方向に摺動可能になっている。
【００５６】
可動部材４７は円筒状をなし、その上部において、径方向に伸延されてから、再び円筒状に立ち上がっている。当該上部は、軸受４５に外側から嵌合し、下部は隙間を介してロータ軸４４を内包している。
【００５７】
この可動部材４７の下部をスライダ４７ａという。スライダ４７ａの上部の外周には部分的に平面が形成されている。スライダ４７ａの上部の外周側には円筒状の回り止め部材９９が同心円上に配されている。回り止め部材９９の内周部には、スライダ４７ａの上部の外周部に係合し、回り止め部材９９とスライダ４７ａとは相互に噛み合い一体となって回転する。しかし、回り止め部材９９の下部はフランジ状に伸びており、該部分でケース２０１に固定されている。したがって、スライダ４７ａは軸方向に移動可能だが、軸回りには回転しないようになっている。なお、図３（ａ）に示すように、スライダ４７ａと回り止め部材９９の係合部の軸方向断面形状は、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３（ｂ）に示すように、多角形でもよい。さらにスライダ４７ａと回り止め部材９９の形状が略相似形である必要はなく相互に噛み合い相対的に回転しなければよい。また、図３（ｃ）に示すように、スライダ４７ａと回り止め部材９９の対向する面の各々に、軸方向の溝が一箇所以上設け、スライダ４７ａ側の溝と回り止め部材９９側の溝の間に金属球等の玉を挿入してもよい。
【００５８】
ここで、電動モータ２８にあっては、ステータ３１の一部のティース３２及びコイル３０が取り除かれていて、その部分に図示しない電気回路が配置されている。したがって、その部分においては、マグネット４２を引きつける力が弱まる。これに起因して、ロータ軸４４に対してロータ４０が傾き、軸受け４５を介して可動部材４７をロータ軸４４に対して傾けようとする力が働く。この場合、ブラケット９８とロータ軸４４のセレーション係合部やスライダ４７ａと回り止め部材９９の係合部やスライダ４７ａとロータ６２の円筒部６５の螺合部での摺動部や回転部での摩擦（損失）が増加し、ステッピングモータ６０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。
【００５９】
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。すなわち、スライダ４７ａの内周面とロータ軸４４の外周面との間には円筒状の含油軸受１０１，１０２が挟み込まれている。具体的には、含油軸受１０１はスライダ４７ａの先端部、すなわち軸受４５の近傍に、一方、含油軸受１０２はスライダ４７ａの基端部に固定されている。これにより含油軸受１０１，１０２の内周面とロータ軸４４の外周面とが摺動する。そのため、ロータ軸４４に対する可動部材４７およびロータ４０の傾きが抑制され、ロータ軸４４、ブラケット９８、スライダ４７ａ、回り止め部材９９、円筒部６５の係合部における摩擦力の増加や摩耗を防ぐことができる。
【００６０】
ステッピングモータ６０は、ロータ４０とステータ３１の回転軸方向の相対位置を調整する調整用モータで、外周側に円筒型のステータ６１を、内周側に円筒型のロータ６２をそれぞれ同心円上に配したものである。ステータ６１はケース２０１に固定されている。ケース２０１には、ステッピングモータ６０を駆動する駆動回路４８が設けられている。
【００６１】
ステータ６１はコイル６３を複数有し該コイル６３は電気的に駆動回路４８に接続されている。
【００６２】
ロータ６２は、ステータ６１に間隙を有して配設された複数の磁極を有するマグネット６４と内周側の円筒部６５を備える。円筒部６５はその上下において、ケース２０１及び回り止め部材９９に嵌合された各軸受６６に回転可能に軸支されている。円筒部６５の内周面にはネジ山が形成され、該部分は可動部材４７におけるスライダ４７ａの下部の外周面に設けられたネジ山に螺合している。なお、例えばスキューをつけたセレーションのように円筒部６５の内周面には螺旋状の凹凸部を形成するとともに、可動部材４７のスライダ４７ａの下部の外周面にも螺旋状の凹凸部を形成し、凹凸部同士を係合させてもよいし、円筒部６５とスライダ４７ａ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い。
【００６３】
可動部材４７は、ステッピングモータ６０の回転を軸方向に変換し可動部材４７自身が軸方向に移動するようになっている。当該動作はロータ６２の回転に伴う可動部材４７の回転を回り止め部材９９が防止することにより可能となっている。
【００６４】
さて、駆動回路４８がステータ６１のコイル６３を駆動すると、ロータ６２が回転する。すると、円筒部６５にスライダ４７ａで螺合している可動部材４７が図面の上方向に移動し、これに伴いヨーク４１も上方向に移動する。したがって、ギャップＧは広くなる。このとき、可動部材４７とヨーク４１は軸受４５を介して接続されているので、ヨーク４１を回転させたまま移動させることができる。
【００６５】
逆に駆動回路４８がステータ６１のコイル６３を駆動してロータ６２が前記回転の方向とは逆方向に回転すると、円筒部６５にスライダ４７ａで螺合している可動部材４７が図面下方向に移動し、これに伴いヨーク４１も下方向に移動する。したがって、ギャップＧは狭くなる。このときも、可動部材４７とヨーク４１は軸受４５を介して接続されているので、ヨーク４１を回転させたまま移動させることができる。
【００６６】
なお、駆動回路４８は、電動モータ２８が停止中の時でも、ステッピングモータ６０を駆動できる。したがって、ギャップＧが押し歩きの際に大きくなるように制御すれば、運転者の疲労を軽減できる。
【００６７】
図４は、第２の実施の形態を示す図である。
【００６８】
なお、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。
【００６９】
可動部材４７０は、可動部材４７の径方向に伸延された部分の下部に窪み４７０ａを形成してなるものであり、窪み４７０ａは、円をなすように複数形成されている。一方、回り止め部材９９０は、回り止め部材９９のフランジ部の上部に窪み９９０ａを形成してなるものであり、窪み９９０ａは窪み４７０ａと対向するように複数形成されている。そして、各窪み９９０ａと該窪み９９０ａに対向する窪み４７０ａとに両端を固定されて弦巻バネ（反発部材）７０がそれぞれ設けられている。各弦巻バネ７０は、ロータ４０とステータ６１の間に発生するマグネット吸引力により可動部材４７０にかかる力を打ち消す方向に可動部材４７０を付勢している。
【００７０】
図５は、第３の実施の形態を示す図である。
【００７１】
なお、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。
【００７２】
可動部材４７００は、可動部材４７とブラケット９８とを一体化してなるものである。また、部材９９００は、回り止め部材９９の内周部が可動部材４７００と離隔しており、可動部材４７００の回り止めに使用するのではなく、ステッピングモータ６０をケース２０１に固定する目的で使用されている。
【００７３】
さて、第３の実施の形態では、駆動回路４８がステータ６１のコイル６３を駆動すると、ロータ６２が回転する。ギャップＧを一定にすべき状況においては、駆動回路４８は、回転するロータ４０に対してロータ６２が同回転数で回転するように、すなわち相対的には回転しないように制御する。
【００７４】
一方、ギャップＧを広くすべき状況においては、駆動回路４８は、回転するロータ４０に対してロータ６２が相対的に所定の方向に回転するように制御する。すると、円筒部６５にスライダ４７ａで螺合している可動部材４７００が回転しながら図面の上方向に移動し、これに伴いヨーク４１も上方向に移動する。したがって、ギャップＧは広くなる。
【００７５】
逆に駆動回路４８がステータ６１のコイル６３を駆動してロータ６２が前記回転の方向とは逆方向に相対的に回転すると、円筒部６５にスライダ４７ａで螺合している可動部材４７００が図面下方向に移動し、これに伴いヨーク４１も下方向に移動する。したがって、ギャップＧは狭くなる。
【００７６】
以上のように、第３の実施の形態では、ロータ６２がロータ４０に対して相対的に回転するので、スライダ４７ａの外周部に係合する回り止め部材９９等を不要にできる。
【００７７】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、回転軸２２０と、回転軸２２０に接続されたロータ４０と、ロータ４０に対向して配置されたステータ３１と、ロータ４０とステータ３１の回転軸方向の相対位置を調整する調整用モータであるステッピングモータ６０と、ロータ４０に係接され、調整用モータ６０の回転を回転軸２２０の軸方向変位に変換し、軸方向に移動する可動部材４７等を有する回転電機が構成される。
【００７８】
すなわち、電動モータ２８を利用したアキシャルギャップ型回転電機にあっては、調整用モータの回転によって軸方向に移動する可動部材４７等がロータ４０に係接されているから、ロータ４０とステータ３１間のギャップ間隔が調整可能であり、それに伴いマグネット４２の磁束量をアクティブに調整できるから、高トルクが必要なときには大きな磁束量、高回転が必要なときには小さな磁束量として、出力特性を自由に変えることが可能で、さらに、押し歩き時に磁束量を小さくすることで、モータのマグネット吸引力による抵抗力を低減可能な回転電機を提供できる。なお、ラジアルギャップ型回転電機であればロータ４０とステータの対向面積が、円錐型のギャップをもつ回転電機であればロータ４０とステータのギャップおよび対向面積が調整可能であるから同様の作用効果が得られる。なお、ここでいう係接とは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。可動部材４７等はロータ４０に完全に接続されていてもよく、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４０のステータ側への移動を防止できればよい。
【００７９】
たとえば、マグネット吸引力に反する方向に可動部材４７等を当接してロータ４０を押し、マグネット吸引力方向には可動部材で引っ張る必要は必ずしもなく、可動部材を動かすことでマグネット吸引力よって所定の位置までロータ４０を動かすことができる。
【００８０】
なお、マグネット吸引力に反してロータ４０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４０を引っ張り、マグネット吸引力方向にはマグネット吸引力によって所定の位置までロータ４０を動かすことができる。
【００８１】
また、ロータ４０を動かすから、鉄芯と銅線からなる重いステータ３１を動かすより、小さな調整用モータで済む。
【００８２】
電動車両等に応用する場合、回転電機には大きな振動や衝撃荷重がかかる。このため重いステータは大きな荷重に耐える必要がある。ステータを動かす場合ケース等にボルトでしっかりと固定することができず、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ず、大きく重いものになってしまう。そこで、ロータ４０を動かすようにしているので、かかる問題が解決できる。
【００８３】
また、調整用モータ（６０）のロータ６２と可動部材４７等が相対移動可能な状態に螺旋状に係合しているから、ロータ６２と可動部材４７等の相対的な回転によって可動部材４７等の移動量が制御可能である。
【００８４】
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、はす歯のセレーショ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。
【００８５】
また、可動部材４７等はロータ４０と軸受等を介して回転自在に係接されるとともに、調整用モータ（６０）のロータの回転に伴う可動部材の回転を防止するから、調整用モータ（６０）の回転によって可動部材４７等は軸方向に確実に移動するため精密な制御が可能となるとともに、回転電機の回転や停止の状態によらず可動部材４７等は回転しないから、移動させる回転電機のロータ４０の回転や停止の状態によって調整用モータ（６０）の回転数を制御したり、回転電機のロータ４０を軸方向に動かさない場合に調整用モータ（６０）のロータを回転電機のロータ４０と同じ速度で回転させるなどの複雑な制御が必要なく、さらに調整用モータ（６０）は軸方向移動量に必要なだけの回転をすればよいから低消費電力が可能となる回転電機を提供できる。
【００８６】
また、可動部材４７等は、調整用モータのロータ軸周りに固定された回り止め部材９９等によって、調整用モータのロータ軸周りに相対的に固定されかつ調整用モータのロータ軸方向に摺動可能とされているから、可動部材４７等の回転を確実に防止することが可能な回転電機を提供できる。
【００８７】
また、回り止め部材９９等の回り止め断面部は異形に形成されているから、可動部材４７等の回転を確実に防止することが可能な回転電機を提供できる。なお、ここでいう異形とは円形でないことをいう。
【００８８】
さらに、図３（ｃ）に示す構成では、可動部材４７等と、調整用モータ（６０）のロータ軸周りに固定された回り止め部材９９等の対向する面の各々に、調整用モータのロータ軸方向の溝が一箇所以上設けられており、可動部材側の溝と回り止め部材側の溝の間に玉を挿入しているから溝と玉によって可動部材の回転を確実に防止するとともに軸方向の移動が滑らかになり損失が低減されるから、調整用モータのトルクが低減され小型化が可能となりコンパクトな回転電機を提供できる。
【００８９】
また、調整用モータ（６０）のロータ６２と可動部材４７等は螺合しているから調整用モータ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、より精密な制御が可能な回転電機を提供できる。
【００９０】
また、第２の実施の形態にあっては、回転電機のロータ４０とステータ３１の間に発生するマグネット吸引力により可動部材４７等にかかる力を打ち消す方向に可動部材４７等を付勢するバネ（７０）を備えているから可動部材を動かすのに必要な力が低減され、さらに可動部材と調整用モータのロータとの係合部での摩擦力も低減されるため、調整用モータのトルクを小さくして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提供できる。
【００９１】
また、調整用モータをステッピングモータとしたので、駆動パルス数によって回転量を制御できるため、回転量（または移動量）を知るためのセンサー等が不要となり、調整用モータを低コストで制御も簡単とした回転電機を提供できる。
また、本実施の形態の電動二輪車１にあっては、上記のような回転電機を駆動源として用いたから、駆動特性を自由に調整可能で、さらにマグネット吸引力による押し歩き時の抵抗力を低減可能な電動車両を提供できる。
【００９２】
なお、本実施の形態では回転電機をモータとしているが、本発明はモータに限定されるものではなく、発電機でもよいし電動車両における駆動モータによる回生ブレーキのようにモータと発電機の両方に使われる回転電機でもよい。
【００９３】
また、本実施の形態ではアキシャルギャップ型回転電機のギャップ間隔を変化させて出力特性を調整するとしているが、本発明において回転電機形状は限定されるものではなく、回転電機のロータとステータの軸方向相対位置の調整により磁束量が変化して出力特性が調整できればよく、例えば円筒状のギャップを有するラジアルギャップ型回転電機においてロータとステータの軸方向相対位置変位によってギャップ間隔は変化させずに対向面積を変化させることで磁束量を変化させてもよいし、円錐状のギャップを有する回転電機においてロータとステータの軸方向相対位置変位によってギャップ間隔と対向面積の両方を変化させることで磁束量を変化させてもよい。
【００９４】
また、本実施の形態ではロータ側にマグネットを配置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ステータ側にマグネットを配置し、ロータ側にコイルを配置してもよい。
【００９５】
なお、本発明は、上記実施の形態のような電動二輪車だけでなく、３輪以上の電動車両に適用できる。また、駆動輪は後輪でなくともよい。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、調整用モータの回転によって軸方向に移動する可動部材がロータに係接されているから、アキシャ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が、ラジアルギャップ型回転電機であればロータとステータの対向面積が、円錐型のギャップをもつ回転電機であればロータとステータのギャップおよび対向面積が調整可能であり、それに伴いマグネットの磁束量をアクティブに調整できるから、高トルクが必要なときには大きな磁束量、高回転が必要なときには小さな磁束量として、出力特性を自由に変えることが可能で、さらに、電動二輪車の駆動モータとして使う場合、押し歩き時に磁束量を小さくすることで、モータのマグネット吸引力による抵抗力を低減可能な回転電機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動二輪車の側面図である。
【図２】電動モータ２８とその周辺の構成についての第１の実施の形態を示す図である。
【図３】スライダ４７ａと回り止め部材９９の係合部の軸方向断面形状を示す図である。
【図４】電動モータ２８とその周辺の構成についての第２の実施の形態を示す図である。
【図５】電動モータ２８とその周辺の構成についての第３の実施の形態を示す図である。
【図６】従来のギャップ調整可能な電動モータの構成を示す図である。
【符号の説明】
１　電動二輪車
２８　電動モータ
３０　コイル
３１　ステータ
４０　ロータ
４１　ヨーク
４４、４４０　ロータ軸
４７、４７０、４７００　可動部材
４７ａ　スライダ
４８　駆動回路
６０　ステッピングモータ
６１　ステッピングモータのステータ
６２　ステッピングモータのロータ
７０　弦巻バネ（反発部材）
９８　ブラケット
９９、９９０　回り止め部材
１０１，１０２、２０４０、２０５０　含油軸受
２２０　回転軸
２２１　後車軸（出力軸）
Ｇ　ギャップ
【図１】
2004135486.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004135486.tif 000007
【図６】
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