JP2020005441A - 駆動用電動機及び電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータの回転軸方向におけるロータとステータとの相対的位置を変更でき、製造コストを抑制することができる駆動用電動機、及び該駆動用電動機を備えた電動車両を得る。【解決手段】本発明に係る駆動用電動機は、電動車両の車輪を回転させる駆動力を発生させる駆動用電動機であって、回転軸を中心に回転するロータと、ステータと、前記ロータ及び前記ステータのうちで内周側に配置された方である内周側部品を前記回転軸方向に移動させる移動装置と、を備え、前記移動装置は、少なくとも一部の部材が前記ロータと共に回転し、該回転によって慣性力が作用する慣性力作用部を含み、前記内周側部品は、前記慣性力によって、前記回転軸方向に移動する構成となっている。【選択図】図２

Description

本発明は、電動車両の車輪を回転させる駆動力を発生させる駆動用電動機、及び、該駆動用電動機を備えた電動車両に関する。

近年の車両には、車輪を回転させる駆動源として電動機を備えた電動車両が提案されている。そして、電動車両の車輪を回転させる駆動力を発生させる駆動用電動機では、ロータが高速回転した際に生じる逆起電力を低減するために様々な提案がなされている。例えば、特許文献１に記載の駆動用電動機は、ステータをロータの回転軸方向に移動させることにより、ロータとステータとの相対的位置を変更でき、ロータの磁石とステータのコイルとの対向面積を変更できる構成となっている。このように駆動用電動機を構成することにより、ロータを高速回転させる際にロータの磁石とステータのコイルとの対向面積を小さくすることで、逆起電力を低減することができる。

特開２００２−３００７６０号公報

特許文献１に記載の駆動用電動機は、ステータをロータの回転軸方向に移動させるアクチュエータが必要である。アクチュエータとは、油圧又は電動機を用いた駆動装置である。このため、特許文献１に記載の駆動用電動機は、ステータをロータの回転軸方向に移動させる専用のアクチュエータが必要となり、製造コストが上昇してしまうという課題があった。

本発明は、上述の課題を背景としてなされたものであり、ロータの回転軸方向においてロータとステータとの相対的位置を変更でき、製造コストを抑制することができる駆動用電動機、及び該駆動用電動機を備えた電動車両を得ることを目的とする。

本発明に係る駆動用電動機は、電動車両の車輪を回転させる駆動力を発生させる駆動用電動機であって、回転軸を中心に回転するロータと、ステータと、前記ロータ及び前記ステータのうちで内周側に配置された方である内周側部品を前記回転軸方向に移動させる移動装置と、を備え、前記移動装置は、少なくとも一部の部材が前記ロータと共に回転し、該回転によって慣性力が作用する慣性力作用部を含み、前記内周側部品は、前記慣性力によって、前記回転軸方向に移動する構成となっている。

また、本発明に係る電動車両は、本発明に係る駆動用電動機と、前記駆動用電動機の駆動力によって回転する車輪と、を備えている。

本発明に係る駆動用電動機は、ロータの回転によって発生する慣性力を用いて、ロータの回転軸方向においてロータとステータとの相対的位置を変更する。このため、本発明に係る駆動用電動機は、ロータ又はステータをロータの回転軸方向に移動させるための専用のアクチュエータを必要としない。したがって、本発明に係る駆動用電動機は、ロータの回転軸方向においてロータとステータとの相対的位置を変更でき、且つ、製造コストの上昇を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る電動二輪車の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る電動二輪車の後車輪の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る電動二輪車の後車輪の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る駆動用電動機の移動装置の第１部材及び移動体を、図２に示すＺ方向から観察した図である。 本発明の実施の形態１に係る電動二輪車の別の一例における後車輪の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る電動二輪車の別の一例における後車輪の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る駆動用電動機の別の一例における移動装置の第１部材及び移動体を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る電動二輪車の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る駆動用電動機の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る駆動用電動機の概略構成を示す断面図である。

以下、図面を適宜参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

なお、以下では、本発明が電動二輪車に採用される場合を説明するが、本発明は、電動二輪車以外の電動車両（例えば、電動三輪車、電動四輪車等）に採用されてもよい。また、電動車両には、電動自転車も含まれる。電動自転車とは、車輪を駆動する駆動モータを備え、ペダルに付与される踏力によっても路上を推進することができる車両のことである。

また、以下で説明する構成及び動作等は本発明の一例であり、本発明は、そのような構成及び動作等である場合に限定されない。

また、各図において、同一又は相当関係にある部材又は部分には、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。また、各図において、詳細部分の図示が適宜簡略化または省略されている。

実施の形態１．
＜電動二輪車の構成＞
本実施の形態１に係る電動二輪車２００について説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る電動二輪車の概略構成を示す図である。
電動二輪車２００は、車体２０１と、フロントフォーク２０２を介して車体２０１に回転自在に接続された前車輪２１０と、スイングアーム２０３を介して車体２０１に回転自在に接続された後車輪２２０とを備える。

また、電動二輪車２００は、車体２０１に取り付けられたアクセルレバー２０４と、車体２０１に組み込まれた制御装置２３０と、車体２０１に組み込まれた電池２４０と、後車輪２２０を回転させる駆動力を発生させる駆動用電動機１とを備える。

制御装置２３０は、例えば、マイコン、マイクロプロセッサユニット等を含んで構成されてもよく、また、ファームウェア等の更新可能なものを含んで構成されてもよく、また、ＣＰＵ等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等を含んで構成されてもよい。制御装置２３０は、アクセルレバー２０４を介してドライバから入力されるアクセル開度に応じた電流を電池２４０から駆動用電動機１に供給することによって、駆動用電動機１の回転数を制御するようになっている。

＜駆動用電動機の構成＞
続いて、本実施の形態１に係る駆動用電動機１の構成について説明する。

図２及び図３は、本発明の実施の形態１に係る電動二輪車の後車輪の概略構成を示す断面図である。また、図４は、本発明の実施の形態１に係る駆動用電動機の移動装置の第１部材及び移動体を、図２に示すＺ方向から観察した図である。図２及び図３は、ロータ１０の回転軸１１を通り、該回転軸１１と平行な仮想平面で後車輪２２０を切断した図面となっている。ここで、図３は、図２の状態からステータ２０がロータ１０の回転軸１１方向に移動し、ロータ１０の磁石１２とステータ２０のコイル２１との対向面積が図２の状態よりも小さくなっている状態を示している。なお、ロータ１０の回転軸１１方向とは、回転軸１１が延びる方向であり、図２及び図３では紙面左右方向となっている。また、ロータ１０の磁石１２とステータ２０のコイル２１との対向面積とは、ロータ１０の磁石１２とステータ２０のコイル２１とが対向している範囲の面積である。

駆動用電動機１は、ステータ２０と、回転軸１１を中心としてステータ２０に対して回転するロータ１０とを備えている。また、本実施の形態１では、駆動用電動機１は、回転軸１１と同軸状に配置されたシャフト３０を備えている。このシャフト３０は、スイングアーム２０３に固定されている。

ロータ１０は、例えば両端が塞がった、中空の円筒形状をしている。ロータ１０は、後車輪２２０のリムとしても機能する。このロータ１０は、回転軸１１を中心として回転自在に、シャフト３０に取り付けられている。本実施の形態１では、ロータ１０は、シャフト３０に設けられたラジアル軸受４１及びラジアル軸受４２を介して、シャフト３０に回転自在に取り付けられている。また、ロータ１０の環状の外周面には、タイヤ２２１が接続されている。換言すると、ロータ１０は、タイヤ２２１と接続されている。したがって、駆動用電動機１を駆動すると、ロータ１０と共にタイヤ２２１も回転する。また、ロータ１０は、内周面に、後車輪２２０の周方向に沿って環状に配置された複数の磁石１２を有する。なお、ロータ１０は、タイヤ２２１と直接接続されている必要はなく、タイヤ２２１と共に回転できれば、他の部品を介してタイヤ２２１と接続されていてもよい。

ステータ２０は、シャフト３０の周りに設けられ、ロータ１０の内部空間に収容されている。ステータ２０は、外周面に、後車輪２２０の周方向に沿って環状に配置された複数のコイル２１を有する。これら複数のコイル２１は、環状に配置された複数の磁石１２の内周側に配置され、これら複数の磁石１２と対向している。すなわち、駆動用電動機１は、ロータ１０がステータ２０の外側に設けられるアウターロータ型の電動機である。

また、上述のように、ロータ１０は、後車輪２２０のタイヤ２２１の内周側に配置されて、タイヤ２２１と接続されている。そして、ロータ１０とタイヤ２２１とが共に回転する。すなわち、駆動用電動機１は、インホイール電動機となっている。なお、以下では、ロータ１０及びステータ２０のうちで内周側に配置された方を、内周側部品２と称する場合がある。すなわち、本実施の形態１では、ステータ２０が内周側部品２となる。

また、内周側部品２であるステータ２０は、シャフト３０に対して回転せず、回転軸１１方向に移動自在となるように、シャフト３０に接続されている。本実施の形態１では、ステータ２０は、スプライン軸受４３を介して、シャフト３０に接続されている。

ここで、本実施の形態１に係る駆動用電動機１は、ステータ２０を回転軸１１方向に移動させる機構として、移動装置１００を備えている。この移動装置１００は、慣性力作用部１１０及びバネ１０１を備えている。

慣性力作用部１１０には、少なくとも一部の部材がロータ１０と共に回転し、該回転によって慣性力が作用する。詳しくは、慣性力作用部１１０は、第１部材１１１、第２部材１１２及び移動体１１３を備えている。第１部材１１１は、略円板形状をしており、中心部にシャフト３０が貫通している。また、第１部材１１１は、ロータ１０に直接接続されている。すなわち、第１部材１１１は、ロータ１０と共に回転する。なお、ロータ１０と共に回転することができれば、第１部材１１１は、他の部品を介してロータ１０に接続されていてもよい。例えば、第１部材１１１をラジアル軸受４１に取り付け、該ラジアル軸受４１を介して、第１部材１１１とロータ１０とを接続してもよい。

第２部材１１２は、略円板形状をしており、中心部にシャフト３０が貫通している。また、第２部材１１２は、回転軸１１方向に第１部材１１１と対向して配置されている。本実施の形態１では、第２部材１１２は、第１部材１１１を基準として、ステータ２０側に配置されている。第２部材１１２は、ステータ２０と共に回転軸１１方向に移動するものであり、ステータ２０と接続されている。具体的には、第２部材１１２は、後述するスラスト軸受１１５を介して、スプライン軸受４３に接続されている。すなわち、第２部材１１２は、スラスト軸受１１５及びスプライン軸受４３を介して、ステータ２０と接続されている。なお、スラスト軸受１１５をステータ２０に直接接続し、スラスト軸受１１５を介して第２部材１１２とステータ２０とを接続してもよい。上述のように、第２部材１１２は、スラスト軸受１１５を介して、スプライン軸受４３に接続されている。すなわち、第２部材１１２は、ロータ１０及び第１部材１１１と共に回転自在となるように、スプライン軸受４３に接続されている。

移動体１１３は、第１部材１１１と第２部材１１２との間に配置されている。移動体１１３は、円筒状のローラである。図４に示すように、第１部材１１１には、円筒状のローラである移動体１１３の中心軸方向の両端部と対向する位置に、側壁１１１ｃが設けられている。これにより、第１部材１１１には、側壁１１１ｃ間に、該第１部材１１１の中心部から径方向に延びる溝１１１ｂが形成されている。移動体１１３は、当該溝１１１ｂに、回転して前記径方向に移動自在に配置されている。すなわち、側壁１１１ｃ間に、移動体１１３の収容空間が形成される。このため、ロータ１０と共に第１部材１１１が回転すると、移動体１１３は、溝１１１ｂを形成する側壁１１１ｃに押されて、第１部材１１１と共に回転することとなる。そして、移動体１１３は、当該回転時に移動体１１３に作用する慣性力によって、第１部材１１１の外周側へ移動することとなる。上述のように、第１部材１１１の中心部には、回転軸１１と同軸状に配置されたシャフト３０が貫通している。このため、移動体１１３は、回転時に移動体１１３に作用する慣性力によって、回転軸１１から離れる方向へ移動することとなる。

なお、溝１１１ｂ及び移動体１１３の数は任意であるが、本実施の形態１では、複数の溝１１１ｂが第１部材１１１に形成され、溝１１１ｂのそれぞれに移動体１１３が配置されている。そして、これらの溝１１１ｂは、等角度間隔で配置されている。各移動体１１３が回転し、各移動体１１３に慣性力が作用した際、該慣性力は、シャフト３０を介して、ラジアル軸受４１及びラジアル軸受４２で支持される。この際、移動体１１３が配置された複数の溝１１１ｂを等角度間隔で配置することにより、各移動体１１３が回転した際にシャフト３０にかかるラジアル方向の荷重の不均衡を抑制でき、各移動体１１３が回転した際にラジアル軸受４１及びラジアル軸受４２にかかる荷重を低減することができる。すなわち、例えば、ラジアル軸受４１及びラジアル軸受４２の損傷を抑制できるという効果を得ることができる。あるいは、ラジアル軸受４１及びラジアル軸受４２を小型化及び軽量化でき、駆動用電動機１を小型化及び軽量化できるという効果を得ることができる。

また、本実施の形態１では第１部材１１１に移動体１１３の収容空間である溝１１１ｂを形成したが、本実施の形態１のように第２部材１１２がロータ１０と共に回転する構成の場合、第２部材１１２に移動体１１３の収容空間を形成してもよい。また、移動体１１３は、回転時に移動体１１３に作用する慣性力によって回転軸１１から離れる方向へ移動できれば、円筒状のローラ以外であってもよい。例えば、移動体１１３として、球を用いることもできる。また例えば、第１部材１１１と第２部材１１２との間の気密性が保たれていれば、移動体１１３としてオイルを用いてもよい。

バネ１０１は、第１部材１１１と第２部材１１２とが近づく方向に、内周側部品２に力を付与するものである。上述のように、本実施の形態１では、ステータ２０が内周側部品２となっている。このため、本実施の形態１では、バネ１０１は、第１部材１１１と第２部材１１２とが近づく方向に、ステータ２０に力を付与する。詳しくは、本実施の形態１では、バネ１０１として圧縮バネを用いている。そして、バネ１０１の一方の端部は、シャフト３０に設けられた鍔部３１に当接している。また、バネ１０１の他方の端部は、スプライン軸受４３に当接している。これにより、ステータ２０及びスプライン軸受４３は、第１部材１１１と第２部材１１２とが近づく方向に押圧される。なお、バネ１０１は、圧縮バネに限定されない。例えば皿バネ、引張バネ等、第１部材１１１と第２部材１１２とが近づく方向にステータ２０に力を付与できれば、バネ１０１として種々のバネを用いることができる。

バネ１０１によってステータ２０が押圧されると、ステータ２０及び該ステータ２０に接続されている第２部材１１２は、回転軸１１方向に、第１部材１１１へ近づこうとする。そして、図２に示すように、ロータ１０が回転していない状態においては、第１部材１１１と第２部材１１２との間に移動体１１３が挟み込まれた状態になると、ステータ２０の回転軸１１方向の移動が停止する。なお、図２に示すステータ２０の位置は、第１部材１１１と第２部材１１２とが最も近づく状態であり、ロータ１０の磁石１２とステータ２０のコイル２１との対向面積が最も大きい状態となる。なお、この状態から第１部材１１１と第２部材１１２とがさらに近づかないように、図示せぬストッパーを設けてもよい。このようなストッパー設ける場合、図２に示す状態において、第１部材１１１と第２部材１１２との間に移動体１１３が挟み込まれていなくてもよい。

ここで、図２及び図３に示すように、第１部材１１１は、回転軸１１から離れるにしたがって第２部材１１２に近づく傾斜部１１１ａを備えている。また、第２部材１１２は、回転軸１１から離れるにしたがって第１部材１１１に近づく傾斜部１１２ａを備えている。このため、図２及び図３からわかるように、第１部材１１１と第２部材１１２との間に移動体１１３が挟み込まれた状態となっている際、移動体１１３が回転軸１１から離れるほど、第１部材１１１と第２部材１１２とが離れる。すなわち、移動体１１３が回転軸１１から離れるほど、第２部材１１２と接続されているステータ２０の位置が図２の状態から回転軸１１方向にずれ、ロータ１０の磁石１２とステータ２０のコイル２１との対向面積が小さくなる。

したがって、ロータ１０が回転すると、ロータ１０の磁石１２とステータ２０のコイル２１との対向面積は、次のように変化することとなる。詳しくは、ロータ１０と共に移動体１１３が回転すると、移動体１１３は、慣性力によって、回転軸１１から離れる方向へ移動しようとする。すなわち、移動体１１３は、第１部材１１１と第２部材１１２との間を押し広げ、第２部材１１２及びステータ２０を、回転軸１１方向であってバネ１０１を縮める方向へ移動させようとする。この際、移動体１１３が第２部材１１２及びステータ２０を回転軸１１方向（図２及び図３において左側から右側へ向かう方向）へ押す力と、バネ１０１が第２部材１１２及びステータ２０を回転軸１１方向（図２及び図３において右側から左側へ向かう方向）へ押す力とが釣り合った位置で、第２部材１１２及びステータ２０は停止する。

すなわち、ロータ１０及び移動体１１３の回転数が高くなるほど、移動体１１３に作用する慣性力は大きくなる。このため、ロータ１０及び移動体１１３の回転数が高くなるほど、移動体１１３が第１部材１１１と第２部材１１２との間を押し広げようとする力が強くなる。したがって、ロータ１０及び移動体１１３の回転数が高くなるほど、ステータ２０は図２の状態からの回転軸１１方向のずれ量が大きくなり、ロータ１０の磁石１２とステータ２０のコイル２１との対向面積が小さくなる。

＜駆動用電動機の動作＞
続いて、本実施の形態１に係る駆動用電動機１の動作について説明する。
ドライバがアクセルレバー２０４を操作すると、制御装置２３０は、アクセル開度に応じた電流を電池２４０から駆動用電動機１に供給する。これにより、駆動用電動機１のロータ１０が回転する。

ロータ１０が回転すると、該ロータ１０と共に、第１部材１１１、第２部材１１２及び移動体１１３も回転する。これにより、移動体１１３に慣性力が作用し、移動体１１３は、慣性力によって、第１部材１１１と第２部材１１２との間を押し広げ、回転軸１１から離れる方向へ移動しようとする。そして、移動体１１３が第２部材１１２及びステータ２０を回転軸１１方向（図２及び図３において左側から右側へ向かう方向）へ押す力と、バネ１０１が第２部材１１２及びステータ２０を回転軸１１方向（図２及び図３において右側から左側へ向かう方向）へ押す力とが釣り合った位置で、第２部材１１２及びステータ２０は停止する。この際、ロータ１０及び移動体１１３の回転数が高くなるほど、移動体１１３に作用する慣性力は大きくなる。このため、ロータ１０及び移動体１１３の回転数が高くなるほど、ステータ２０は図２の状態からの回転軸１１方向のずれ量が大きくなり、ロータ１０の磁石１２とステータ２０のコイル２１との対向面積が小さくなる。

＜効果＞
本実施の形態１に係る駆動用電動機１は、回転軸１１を中心に回転するロータ１０と、ステータ２０と、内周側部品２であるステータ２０を回転軸１１方向に移動させる移動装置１００と、を備えている。移動装置１００は、少なくとも一部の部材がロータ１０と共に回転し、該回転によって慣性力が作用する慣性力作用部１１０を含む。そして、内周側部品２であるステータ２０は、慣性力作用部１１０に作用する慣性力によって、回転軸１１方向に移動する。

本実施の形態１に係る駆動用電動機１は、ロータ１０の回転によって発生する慣性力を用いて、回転軸１１方向においてロータ１０とステータ２０との相対的位置を変更する。このため、本実施の形態１に係る駆動用電動機１は、ロータ１０又はステータ２０を回転軸１１方向に移動させるための専用のアクチュエータを必要としない。したがって、本実施の形態１に係る駆動用電動機１は、回転軸１１方向においてロータ１０とステータ２０との相対的位置を変更でき、且つ、製造コストを抑制することができる。

また、本実施の形態１に係る駆動用電動機１は、ロータ１０又はステータ２０を回転軸１１方向に移動させるための専用のアクチュエータを必要としないので、駆動用電動機１を小型化できるという効果も得られる。小型化することにより、駆動用電動機１をタイヤ２２１の内周側に配置することが容易となる。また、小さな車体の電動車両に駆動用電動機１を配置することも容易となる。

＜変形例＞
図５及び図６は、本発明の実施の形態１に係る電動二輪車の別の一例における後車輪の概略構成を示す断面図である。図５及び図６は、回転軸１１を通り、回転軸１１と平行な仮想平面で後車輪２２０を切断した図面となっている。ここで、図６は、図５の状態からステータ２０がロータ１０の回転軸１１方向に移動し、ロータ１０の磁石１２とステータ２０のコイル２１との対向面積が図５の状態よりも小さくなっている状態を示している。

図５及び図６に示す駆動用電動機１は、移動装置１００の慣性力作用部１１０の移動体１１３として球を用いている。そして、図５及び図６に示す駆動用電動機１には、スラスト軸受１１５が設けられていない。すなわち、第２部材１１２は、ステータ２０に対して回転しない構成となっている。

図２〜図４では、移動体１１３の一例として円筒状のローラを示した。円筒状のローラは、回転軸１１から離れる方向及び回転軸１１に近づく方向に、第１部材１１１及び第２部材１１２に対して相対的に移動する場合、第１部材１１１及び第２部材１１２の表面を転がることができる。一方、円筒状のローラは、回転軸１１を中心として回転する方向に、第１部材１１１及び第２部材１１２に対して相対的に移動する場合、第１部材１１１及び第２部材１１２の表面を摺動することとなる。このため、回転軸１１を中心として回転する方向に円筒状のローラが第１部材１１１及び第２部材１１２に対して相対的に移動する場合、円筒状のローラと第１部材１１１及び第２部材１１２との間の摩擦抵抗が、ロータ１０が回転する際の抵抗となる。このため、回転軸１１を中心として回転する方向に円筒状のローラが第１部材１１１及び第２部材１１２に対して相対的に移動する場合、駆動用電動機１の効率が低下してしまう。

したがって、図２〜図４で示した駆動用電動機１では、回転軸１１を中心として回転する方向に円筒状のローラが第１部材１１１及び第２部材１１２に対して相対的に移動しない構成とし、円筒状のローラと第１部材１１１及び第２部材１１２との間の摩擦抵抗を抑制し、駆動用電動機１の効率の低減を抑制していた。詳しくは、第１部材１１１及び第２部材１１２がロータ１０と共に回転できる構成としていた。また、図４に示すように、溝１１１ｂを形成する側壁１１１ｃの間隔を、すなわち溝１１１ｂの幅を、円筒状のローラの中心軸方向の長さよりもわずかに大きくしていた。すなわち、円筒状のローラは、回転軸１１を中心として回転する方向に溝１１１ｂ内を移動することが抑制されていた。これにより、円筒状のローラは、回転軸１１を中心として回転する方向に第１部材１１１及び第２部材１１２に対して相対的に移動しない構成となる。

これに対して、球は、回転軸１１を中心として回転する方向に、第１部材１１１及び第２部材１１２に対して相対的に移動する場合、第１部材１１１及び第２部材１１２の表面を転がることができる。このため、回転軸１１を中心として回転する方向に球が第１部材１１１及び第２部材１１２に対して相対的に移動する場合、球と第１部材１１１及び第２部材１１２との間の摩擦抵抗は小さい。このため、回転軸１１を中心として回転する方向に球が第１部材１１１及び第２部材１１２に対して相対的に移動しても、駆動用電動機１の効率の低下は小さい。したがって、移動体１１３として球を用いている図５及び図６に示す駆動用電動機１は、スラスト軸受１１５が設けられていない。図５及び図６で示すように駆動用電動機１を構成することにより、スラスト軸受１１５を設ける必要がなくなり、駆動用電動機１の製造コストをさらに抑制することができる。

また、移動体１１３として球を用いる場合、図７に示すように、移動体１１３の収容空間を形成する側壁１１１ｃ間の距離も制限されず、回転軸１１を中心として回転する方向に球が側壁１１１ｃ間を移動できるように、側壁１１１ｃを設けることもできる。換言すると、図７に示すように、移動体１１３の収容空間において回転軸１１を中心として回転する方向に球が移動できるように、移動体１１３の収容空間を形成することができる。このため、移動体１１３として球を用いることにより、駆動用電動機１の設計の自由度が向上する。なお、図７は、本発明の実施の形態１に係る駆動用電動機の別の一例における移動装置の第１部材及び移動体を示す図である。この図７は、移動体１１３として球を用いた場合の第１部材１１１の別の一例を示しており、図４と同じ観察方向となっている。また、この図７は、第１部材１１１及び移動体１１３である球がロータ１０と共に回転し、球が回転軸１１から離れる方向へ移動している状態を示している。

本実施の形態１では、回転軸１１を通り、回転軸１１と平行な仮想平面において、第１部材１１１の傾斜部１１１ａは、回転軸１１から離れるにしたがって直線的に第２部材１１２に近づく構成となっていた。同様に、回転軸１１を通り、回転軸１１と平行な仮想平面において、第２部材１１２の傾斜部１１２ａは、回転軸１１から離れるにしたがって直線的に第１部材１１１に近づく構成となっていた。しかしながら、傾斜部１１１ａ及び傾斜部１１２ａの形状は、このような形状に限定されない。

第１部材１１１と第２部材１１２との間に移動体１１３を挟み込んだ際の、第２部材１１２の位置に応じて、ステータ２０の位置が変化する。すなわち、第１部材１１１と第２部材１１２との間に移動体１１３を挟み込んだ際の、第２部材１１２の位置に応じて、ロータ１０の磁石１２とステータ２０のコイル２１との対向面積が変化する。また、移動体１１３の回転軸１１からの距離は、ロータ１０の回転数に応じた距離となる。このため、ロータ１０の回転数と、その際に要求されるロータ１０の磁石１２とステータ２０のコイル２１との対向面積とに応じて、傾斜部１１１ａ及び傾斜部１１２ａの形状を適宜決定すればよい。

本実施の形態１では、駆動用電動機１の駆動力により、後車輪２２０を回転させた。これに限らず、駆動用電動機１の駆動力により、後車輪２２０以外の車輪を回転させてもよい。換言すると、本実施の形態１に係る駆動用電動機１はインホイール電動機であるため、後車輪２２０以外の車輪に駆動用電動機１を組み込んでもよい。

駆動用電動機１が搭載される電動車両は、電動二輪車２００に限定されない。電動二輪車２００以外の他の電動車両に駆動用電動機１を搭載し、駆動用電動機１の駆動力によって車輪を回転させてもよい。電動二輪車２００以外の他の電動車両とは、例えば、電動三輪車、電動四輪車等である。また、電動車両には、電動自転車も含まれる。

実施の形態２．
インナーロータ型の電動機においても、以下のように、移動装置１００を用いて、ロータ１０の磁石１２とステータ２０のコイル２１との対向面積を変化させることが可能である。なお、本実施の形態２において記述していない項目については、実施の形態１と同様とする。

＜電動二輪車の構成＞
本実施の形態２に係る電動二輪車２００について説明する。

図８は、本発明の実施の形態２に係る電動二輪車の概略構成を示す図である。
本実施の形態２に係る駆動用電動機１は、ステータ２０の内周側にロータ１０が配置されたインナーロータ型の電動機である。この駆動用電動機１は、後車輪２２０の外部に配置されている。そして、駆動用電動機１と後車輪２２０とが、駆動用電動機１の駆動力を後車輪２２０へ伝達する伝達部品２５０を介して接続されている。

詳しくは、本実施の形態２に係る駆動用電動機１は、伝達部品２５０として、チェーン２５１、ギヤ２５２及びギヤ２５３を備えている。ギヤ２５２は、チェーン２５１とかみ合うものである。後述のように、本実施の形態２に係る駆動用電動機１においては、シャフト３０は、ロータ１０と共に回転し、駆動用電動機１の駆動力を出力する出力シャフトとなっている。ギヤ２５２は、出力シャフトであるシャフト３０に固定されている。ギヤ２５３もまた、ギヤ２５２と同様に、チェーン２５１とかみ合うものである。ギヤ２５３は、後車輪２２０に固定されている。これにより、駆動用電動機１の駆動力はギヤ２５２、チェーン２５１及びギヤ２５３を介して後車輪２２０に伝達され、後車輪２２０が回転することとなる。

なお、チェーン２５１、ギヤ２５２及びギヤ２５３は、伝達部品２５０の一例である。駆動用電動機１の駆動力を後車輪２２０に伝達することができれば、伝達部品２５０は任意である。例えば、出力シャフトであるシャフト３０に固定されたプーリ、後車輪２２０に固定されたプーリ、及びこれらのプーリに引っ掛かるベルトを、伝達部品２５０としてもよい。

＜駆動用電動機の構成＞
続いて、本実施の形態２に係る駆動用電動機１の構成について説明する。

図９及び図１０は、本発明の実施の形態２に係る駆動用電動機の概略構成を示す断面図である。図９及び図１０は、ロータ１０の回転軸１１を通り、該回転軸１１と平行な仮想平面で駆動用電動機１を切断した図面となっている。ここで、図１０は、図９の状態からロータ１０が回転軸１１方向に移動し、ロータ１０の磁石１２とステータ２０のコイル２１との対向面積が図９の状態よりも小さくなっている状態を示している。

駆動用電動機１は、ステータ２０と、回転軸１１を中心としてステータ２０に対して回転するロータ１０と、移動装置１００とを備えている。また、駆動用電動機１は、回転軸１１と同軸状に配置されたシャフト３０を備えている。また、本実施の形態２に係る駆動用電動機１は、ロータ１０、ステータ２０及び移動装置１００を収容するケース３を備えている。

内周側部品２であるロータ１０は、シャフト３０に対して回転せず、回転軸１１方向に移動自在となるように、シャフト３０に接続されている。本実施の形態１では、ロータ１０は、スプライン軸受４３を介して、シャフト３０に接続されている。また、ロータ１０は、外周面に、環状に配置された複数の磁石１２を有する。また、シャフト３０は、ケース３に設けられたラジアル軸受４１及びラジアル軸受４２により、回転自在に支持されている。すなわち、本実施の形態２では、シャフト３０は、ロータ１０と共に回転し、駆動用電動機１の駆動力を出力する出力シャフトとなっている。

ステータ２０は、ロータ１０の外周側を囲うように、ケース３の内面に固定されている。ステータ２０は、内周面に、環状に配置された複数のコイル２１を有する。これら複数のコイル２１は、環状に配置された複数の磁石１２の外周側に配置され、これら複数の磁石１２と対向している。

本実施の形態２に係る移動装置１００の慣性力作用部１１０においては、ロータ１０と共に回転する第１部材１１１は、スプライン軸受４３に接続されている。換言すると、第１部材１１１は、スプライン軸受４３を介して、ロータ１０と接続されている。すなわち、第１部材１１１は、内周側部品２であるロータ１０と共に、回転軸１１方向に移動する。なお、第１部材１１１を直接、ロータ１０と接続してもよい。

また、第２部材１１２は、第１部材１１１を基準として、ロータ１０とは反対側に配置されている。また、第２部材１１２は、該第２部材１１２の中心部を貫通するシャフト３０に固定されている。

＜駆動用電動機の動作＞
続いて、本実施の形態２に係る駆動用電動機１の動作について説明する。

ロータ１０が回転すると、該ロータ１０と共に、第１部材１１１、第２部材１１２及び移動体１１３も回転する。これにより、移動体１１３に慣性力が作用し、移動体１１３は、慣性力によって、第１部材１１１と第２部材１１２との間を押し広げ、回転軸１１から離れる方向へ移動しようとする。そして、移動体１１３が第１部材１１１及びロータ１０を回転軸１１方向（図９及び図１０において左側から右側へ向かう方向）へ押す力と、バネ１０１が第１部材１１１及びロータ１０を回転軸１１方向（図９及び図１０において右側から左側へ向かう方向）へ押す力とが釣り合った位置で、第１部材１１１及びロータ１０は停止する。この際、ロータ１０及び移動体１１３の回転数が高くなるほど、移動体１１３に作用する慣性力は大きくなるので、ロータ１０は図９の状態からの回転軸１１方向のずれ量が大きくなり、ロータ１０の磁石１２とステータ２０のコイル２１との対向面積が小さくなる。

＜効果＞
本実施の形態２に係る駆動用電動機１においては、移動装置１００は、慣性力作用部１１０に作用する慣性力によって、内周側部品２であるロータ１０を回転軸１１方向に移動させる。

本実施の形態２に係る駆動用電動機１は、実施の形態１で示した駆動用電動機１と同様に、ロータ１０の回転によって発生する慣性力を用いて、回転軸１１方向においてロータ１０とステータ２０との相対的位置を変更する。このため、本実施の形態２に係る駆動用電動機１も、実施の形態１で示した駆動用電動機１と同様に、ロータ１０又はステータ２０を回転軸１１方向に移動させるための専用のアクチュエータを必要としない。したがって、本実施の形態２に係る駆動用電動機１も、実施の形態１で示した駆動用電動機１と同様に、回転軸１１方向においてロータ１０とステータ２０との相対的位置を変更でき、且つ、製造コストを抑制することができる。

また、本実施の形態２に係る駆動用電動機１も、実施の形態１で示した駆動用電動機１と同様に、ロータ１０又はステータ２０を回転軸１１方向に移動させるための専用のアクチュエータを必要としないので、駆動用電動機１を小型化できるという効果が得られる。小型化することにより、小さな車体の電動車両に駆動用電動機１を配置することが容易となる。

１ 駆動用電動機、２ 内周側部品、３ ケース、１０ ロータ、１１ 回転軸、１２ 磁石、２０ ステータ、２１ コイル、３０ シャフト、３１ 鍔部、４１ ラジアル軸受、４２ ラジアル軸受、４３ スプライン軸受、１００ 移動装置、１０１ バネ、１１０ 慣性力作用部、１１１ 第１部材、１１１ａ 傾斜部、１１１ｂ 溝、１１１ｃ 側壁、１１２ 第２部材、１１２ａ 傾斜部、１１３ 移動体、１１５ スラスト軸受、２００ 電動二輪車、２０１ 車体、２０２ フロントフォーク、２０３ スイングアーム、２０４ アクセルレバー、２１０ 前車輪、２２０ 後車輪、２２１ タイヤ、２３０ 制御装置、２４０ 電池、２５０ 伝達部品、２５１ チェーン、２５２ ギヤ、２５３ ギヤ。

Claims (9)

1. 電動車両（２００）の車輪（２２０）を回転させる駆動力を発生させる駆動用電動機（１）であって、
   回転軸（１１）を中心に回転するロータ（１０）と、
   ステータ（２０）と、
   前記ロータ（１０）及び前記ステータ（２０）のうちで内周側に配置された方である内周側部品（２）を前記回転軸（１１）方向に移動させる移動装置（１００）と、
   を備え、
   前記移動装置（１００）は、少なくとも一部の部材が前記ロータ（１０）と共に回転し、該回転によって慣性力が作用する慣性力作用部（１１０）を含み、
   前記内周側部品（２）は、前記慣性力によって、前記回転軸（１１）方向に移動する構成である
   駆動用電動機（１）。
2. 前記慣性力作用部（１１０）は、
   前記ロータ（１０）と共に回転する第１部材（１１１）と、
   前記回転軸（１１）方向に前記第１部材（１１１）と対向して配置されている第２部材（１１２）と、
   前記第１部材（１１１）と前記第２部材（１１２）との間に配置され、前記慣性力によって前記回転軸（１１）から離れる方向へ移動する移動体（１１３）と、
   を備え、
   前記第１部材（１１１）及び前記第２部材（１１２）のうちの一方が前記内周側部品（２）と接続され、
   前記ロータ（１０）が回転した際、前記移動体（１１３）が前記回転軸（１１）から離れる方向に移動して前記第１部材（１１１）と前記第２部材（１１２）との間を押し広げ、前記内周側部品（２）が前記回転軸（１１）方向に移動する構成である
   請求項１に記載の駆動用電動機（１）。
3. 前記内周側部品（２）は前記ステータ（２０）であり、
   前記第２部材（１１２）が前記ステータ（２０）と接続されている
   請求項２に記載の駆動用電動機（１）。
4. 前記移動体（１１３）は球であり、
   前記第２部材（１１２）は、前記ステータ（２０）に対して回転しない
   請求項３に記載の駆動用電動機（１）。
5. 前記内周側部品（２）は前記ロータ（１０）であり、
   前記第１部材（１１１）が前記ロータ（１０）と接続されている
   請求項２に記載の駆動用電動機（１）。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の駆動用電動機（１）と、
   前記駆動用電動機（１）の駆動力によって回転する車輪（２２０）と、
   を備えた電動車両（２００）。
7. 前記駆動用電動機（１）は、請求項３又は請求項４に記載の駆動用電動機（１）であり、
   前記ロータ（１０）は、前記車輪（２２０）のタイヤ（２２１）の内周側に配置されて、前記タイヤ（２２１）と接続され、
   前記ロータ（１０）と前記タイヤ（２２１）とが共に回転する構成である
   請求項６に記載の電動車両（２００）。
8. 前記駆動用電動機（１）は、請求項５に記載の駆動用電動機（１）であり、
   前記駆動用電動機（１）は、前記車輪（２２０）の外部に配置され、
   前記駆動用電動機（１）と前記車輪（２２０）とが、前記駆動用電動機（１）の駆動力を前記車輪（２２０）へ伝達する伝達部品（２５０）を介して接続されている
   請求項６に記載の電動車両（２００）。
9. 前記電動車両（２００）は電動二輪車である
   請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の電動車両（２００）。
   

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