JP4632955B2 - 回転電機及び電動車両 - Google Patents

Description

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。

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、ロータない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。

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。

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しい。

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。

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。

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。

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。

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。

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、上方からモータ回転子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および圧縮コイルバネ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。圧縮コイルバネ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。

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、圧縮コイルバネ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。
特開平９−３７５９８号公報 特許第２７４９５６０号公報

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、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。

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かったことに起因する。

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い。

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。

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。

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、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とを有し、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、且つ、前記回転部材に対して、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備え、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し、前記付勢手段は、前記可動部材を付勢することによって前記接続部を介して、前記ロータを前記ステータから離間する方向に付勢する構成を採る。

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。

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ロー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が、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。

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よいため、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。

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、鉄芯と銅線から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。

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かかるため、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っかりと固定しにくい。加えて、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。

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。

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、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とを有し、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、且つ、前記回転部材に対して、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備え、前記係合部を介して前記回転部材の回転を前記軸方向の変位に変換して、前記接続部を介して前記ロータを前記回転軸方向に移動し、前記付勢手段は、前記可動部材を付勢することにより前記接続部を介して、前記ロータを前記ステータから離間する方向に付勢する構成を採る。

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。

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。

ギャップ調整可能な従来のモータを示す要部断面図 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 同電動二輪車の回転電機の要部を示す分解斜視図 可動部材と回り止め部材との関係を示す断面図 可動部材と回り止め部材との関係を示す断面図 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 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 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 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

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。

（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挿通されている。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いる。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いる。

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。

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、後方に向かっ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。

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、左右一対のリヤアームブラケット１１１（一方のみ図示）がそれぞれ溶着されている。これらリヤアームブラケット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いる。

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、リヤクッション１１４を介してシートピラー１０８に懸架されている。

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、後方に延びるリアアーム部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。

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が収容されている。

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。

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。

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。

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。

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とからなる回転軸２３０をそれぞれ回転可能に軸支する。

ホイル１１３ａは、車軸２１０に挿通され、外側からナット１１３ｂにより車軸２１０に対して一体的に固定されている。

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。

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。

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。

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を介して巻回されている。これらコイル２４２とティース２４３とステータヨーク２４１は、樹脂等でモールドされている。

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。

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２２１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いる。

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いる。

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。

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。

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。

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、それぞれに噛み合って自転および公転する。

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。

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。

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いる。

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、単に軸方向という）に間隙（ギャップ）Ｇを有して配されている。

ヨーク２２２の中心部分には、ロータ軸２２１が挿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いる。

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が挿通され、上部で、ヨーク２２２にボルトを介して固定されている。

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。

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ョンで結合され、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。

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いる。

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。

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。

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。

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２２１が挿通されている。

本体部２６２は、ハウジング１２３に固定された回り止め部材１２７に挿通され、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。

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が挿通される挿通孔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、挿通孔１２８に内嵌し、挿通孔１２８の内面に沿って軸方向にのみ摺動する摺動部２６２ａが設けられている。

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。これに外嵌する挿通孔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。

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。

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。

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噛み合い相対的に回転しなければよい。

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が、回転部材２７０の雌ねじ部２７１ａに螺合されている。

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の外周の中央から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。

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。

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。

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い。

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１２７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。

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。

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。

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に隣接配置されている。このウォームホイル部２７２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のウォーム２８１が歯合されている。

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。

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。

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。

なお、回転電機２００が取り付けられたハウジング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。

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。

この場合、ブラケット２２６とロータ軸２２１のセレーショ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。

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２８０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。

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、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の内周面とロータ軸２２１の外周面との間には円筒状の含油軸受１２９を挟む。

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。

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２２１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２２１、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。

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。

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が回転する。すると、ウォーム２８１とウォームホイル部２７２の外周のギアとの噛み合いにより回転部材２７０がロータ軸２２１回りに回転する。

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の駆動力が、可動部材２６０の軸方向の変位に変換される。

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。

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。

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。

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。

そして、可動部材２６０の動作に伴いヨーク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。

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、ヨーク２２２を回転させたまま移動させることができる。

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２８０の制御により容易に調節することができる。

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。

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。

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。

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。

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、スウィングアームユニット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。

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２８０分突出することがなく、スッキリとした外観を有している。

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２４０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。

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。

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。

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２４０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いステータ２４０を動かすより、小さなものを用いることができる。

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かかるため、重いステータ２４０は大きな荷重に耐える必要がある。

ステータ２４０を動かす場合、ハウジング１２３等にボルトでしっか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。

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２８０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。

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。

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、アキシア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。

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。

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。

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。

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２８１とウォームホイル２７２を介して接続されているため、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、高効率化できる。

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。

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。

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。

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１１３を動かす場合に比べて、動かす対象物の重量や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。

また、回転軸２３０は軸受１２５、１２６、２０８を介してハウジング１２３内に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。加えて、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いる。

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。

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。

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が薄い。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。

（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。

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。

図６に示す回転電機３００は、回転電機２００と同様に、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、バネを除いて、その他の構成は同一の構成を有する。

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。

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。

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。

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２６０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。

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。

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に隣接配置されている。

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に歯合されている。

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。

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。

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バネ（付勢手段）２９０を有する。

圧縮コイルバネ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が挿通され、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。

詳細には、圧縮コイルバネ２９０は、可動部材２６０の本体部２６２の周囲に配置されている。この圧縮コイルバネの一端部（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。

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いる。

この構成によれば、圧縮コイルバネ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抗して可動部材２６０を動かすのに必要な力を低減することができる。

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。

また、本実施の形態では、圧縮コイルバネ２９０を、可動部材２６０と回り止め部材１２７との間に設けた構成としたが、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。

また、本実施の形態の回転電機３００では、圧縮コイルバネ２９０を用いたが、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。

なお、この回転電機３００における圧縮コイルバネ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バネ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。

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。

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、高効率化を図ることができる。

（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。
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。

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ア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。

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２２０、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。

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。

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。

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。

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２６１と、接続部２６１から下方に延びる筒状の本体部４６２を有する。

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。

本体部４６２は、ハウジング１２３に固定された回り止め部材１３１に挿通され、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。

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。

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。

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。

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。

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

この傾斜面４６５ａは、接続されたロータ軸２２１に挿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。

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。

図７及び図８Ａに示すように、回転部材４７０は、ロータ軸２２１が隙間を空けて挿通される筒状の円筒部４７１と、円筒部４７１の外周の中央から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。

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。

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。

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に垂直な面から傾いた傾斜面となっている。

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、互いにロータ軸２２１方向で合致する形状となしている。

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回りに固定されているために生じる。

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４７４ａ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が、傾斜面４６５ａはマグネット２２３と一体的に形成されている。

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４６０自体を回転部材４７０から接近する方向に移動させる。

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。

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。

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。

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。

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の噛み合いにより回転部材４７０が回転する。

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。

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。

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きる。

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）４６５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。

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。

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、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きる。

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。

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いものとなっている。

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を付勢するようにバ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。

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バ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。

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。

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。

また、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。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。

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。

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よい。

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。

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。

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。

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ロー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が、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きる。

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よいため、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化を図ることができる。

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、鉄芯と銅線から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。

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かかるため、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っかりと固定しにくい。加えて、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。

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い。

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。

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いるため、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、高効率化を図ることができる。

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。

この構成によれば、調整用モータと回転部材とが、ウォームとウォームホイールを介して接続されているため、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。

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。

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が設けられている構成を採る。

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。

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バ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バ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。

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。

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。

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。

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。

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いる構成を採る。

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く、全周が接していなくてもよい。

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構成を採る。

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や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。

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いる構成を採る。

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く、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。

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構成を採る。

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か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抗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。

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いる構成を採る。

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おいて、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。

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。

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。

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。

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。

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いる構成を採る。

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。この内容はすべてここに含めておく。

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 (12)

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、
   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と、
   を有し、
   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、且つ、前記回転部材に対して、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備え、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し、
   前記付勢手段は、前記可動部材を付勢することによって前記接続部を介して、前記ロータを前記ステータから離間する方向に付勢する、
   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１記載の回転電機。
6. 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。
7. 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。
8. 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いる請求項１記載の回転電機。
9. 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。
10. 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、
    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と、
    を有し、
    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、且つ、前記回転部材に対して、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備え、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の変位に変換して、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し、
    前記付勢手段は、前記可動部材を付勢することにより前記接続部を介して、前記ロータを前記ステータから離間する方向に付勢する、
    回転電機。
11. 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。
12. 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１１記載の電動車両。

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