JP4518903B2 - 可変ギャップ電気機及び電気動力車両 - Google Patents

Description

この発明は、磁束量を調整することができる可変ギャップ電気機及び電気動力車両に関するものである。

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、この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。

その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１５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。

この図１５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。

このモータ回転子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が回転ドラム２上面の雌ねじ溝に螺合されている。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を緩める方向に回動させることにより、圧縮コイルバネ１２の復元力にてモータ回転子７と回転ドラム２が相対的に遠ざかるり、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が大きくなる。また、締結及び調節部材８を締める方向に回動させることにより、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が小さくなる。
特開平９−３７５９８号公報 特許第２７４９５６０号公報

しかしながら、このような従来のものにあっては、ギャップを可変することにより磁束量を変えることができるが、ギャップ変化量に対して磁束の変化量が少なく、ギャップ調整量を多く取らないと磁束を制御できない。従って、ギャップ変動量が大きく、装置全体が大型になってしまうと共に、磁束量を変化させるために必要なギャップ動作幅が大きく、作動時間が掛かってしまう。しかも、高速化を考えると動作に要する電力が必要となり、システム全体の効率が下がる。

そこで、この発明は、作動電力が小さく、作動時間が短く、磁束の変化量を大きくできると共に、装置の小型化を図ることができる可変ギャップ電気機及び電気動力車両を提供することを課題としている。

かかる課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、回転軸と、該回転軸に接続されたロータと、該ロータに対向して配置されたステータと、前記ロータの近傍に配置された磁性部材とを有し、前記ロータは前記回転軸の軸方向に移動可能に構成されて、前記ロータと前記磁性部材とでバイパス磁路が形成され、前記ロータを一方向に移動させることにより、前記ロータと前記ステータとの間隔が広くなると、前記ロータと前記磁性部材との間隔が狭くなり、前記ロータを他方向に移動させることにより、前記ロータと前記ステータとの間隔が狭くなると、前記ロータと前記磁性部材との間隔が広くなるように構成されたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記磁性部材は略環状を呈し、略円形を呈する前記ステータの外側に配置されたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記磁性部材は略環状を呈し、略円形を呈する前記ステータの外側に配置されたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記磁性部材は鉄製の板材から断面が略Ｌ字状に形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の可変ギャップ電気機を、車輪を駆動する電動モータとして装備した電気動力車両としたことを特徴とする。

上記請求項１に記載の発明によれば、ロータの近傍に磁性部材を設け、ロータと磁性部材とでバイパス磁路を形成し、ロータと磁性部材との間隔を可変可能に構成することにより、正規磁路の有効鎖交磁束を大きく変化させることができるため、作動電力が小さく、作動時間が短く、磁束の変化量を大きくでき、装置の小型化を図ることができると共に、より大きなトルクを得ることができ、又、回転速度を速くすることができる。

請求項１に記載の発明によれば、ロータが移動可能に配設され、ロータを移動させることにより、ロータとステータとの間隔、ロータと磁性部材との間隔を可変可能としたため、ロータを移動させる簡単な構成で、両方の間隔を可変できる。

請求項２に記載の発明によれば、磁性部材は環状を呈する形状とすることにより、重量をそれ程増加させることなく、容易に成形できる。

請求項３に記載の発明によれば、磁性部材は鉄製の板材から断面が略Ｌ字状に形成されているため、プレス等により安価に成形できる。

請求項４に記載の発明は、磁性部材は渦電流を断絶するように分断されているため、高速回転時の損失を低減することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れか一つに記載の可変ギャップ電気機を、車輪を駆動する電動モータとして装備した電気動力車両としたため、上述のような効果を有する電気動力車両を提供できる。

以下、この発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
［発明の実施の形態１］

図１乃至図１１は、この発明の実施の形態１に係る図である。この実施の形態１は、「電気動力車両」としての電動二輪車に可変ギャップ電気機を搭載したものである。

まず構成を説明すると、図１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が前車軸１０６によって回動自在に軸支されている。

また、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。この車体フレーム１０７は、丸パイプ状で、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長されている。この略水平な部分が、ステップフロア１０７ａとなっている。

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、このスウィングアームユニット１２０は、後端部に、駆動輪である後輪１１３が回転自在に軸支され、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。

この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、このリアアーム部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とを有している。

この円形部１２２には、車幅方向に扁平な薄型の電動モータである可変ギャップ電気機２００が収容されている。

この可変ギャップ電気機２００は、この実施の形態では、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である図２及び分解斜視図である図３等に示すように構成されている。

すなわち、リアアーム部１２１の後端部にカバー１２４が設けられて、可変ギャップ電気機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。このリヤアーム部１２１には軸受１２５が設けられ、カバー１２４には各軸受１２６が設けられ、これら軸受１２５，１２６により、後輪１１３を回転させる車軸（出力軸）２１０とロータ軸２２１とからなる回転軸２３０がそれぞれ回転可能に軸支されている。そして、その車軸２１０に、後輪１１３のホイル１１３ａがスプライン結合され、外側からナット１１３ｂが螺合されることにより、車軸２１０に対してホイル１１３ａが一体的に固定されている。

これにより、ホイル１１３ａは、車軸２１０と共に、カバー１２４に対して回転可能に支持されている。また、このホイル１１３ａの外周部には、タイヤ１１３ｃが取り付けられている。

一方、可変ギャップ電気機２００は、図３に示すように、ステータ２４０とロータ２２０とで主に構成されており、そのステータ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。

そのステータ２４０は、円板状（略リング状）を呈したステータヨーク２４１とコイル２４２等を有している。

そのステータヨーク２４１には、車軸２１０周りに略円形に施された複数の嵌合孔に、それぞれ複数のティース２４３が挿入固定され、これら各ティース２４３の各々にボビン（インシュレータ）２４４を介してコイル２４２が巻回されている。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。

また、ロータ２２０は、ロータ軸２２１と一体となって回転するように取り付けられている。このロータ軸２２１は、一方の端部（図２中下方部位）が、ハウジング１２３に固定された軸受１２５により回転自在に、且つ、軸方向には不動状態に軸支され、又、ロータ軸２２１の他方の端部（図２中上方部位）が、軸受２０８を介して車軸２１０の下部に、回転自在で、且つ、軸方向に不動状態で支持されている。

そのロータ軸２２１の駆動力が減速機２５０を介して車軸２１０に伝達されるように、ロータ軸２２１が、この減速機２５０を介して、車軸２１０に接続されている。

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を有している。

その遊星ギア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。

また、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いる。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。

一方、ロータ２２０は、円盤状のヨーク２２２を備えており、このヨーク２２２は、パンチ加工でリング状にした金属板を２段階絞り加工することにより形成されている。

さらにまた、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おり、このマグネット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。

また、このマグネット２２３は、ロータ軸２２１の軸方向（以下、単に軸方向という）において、ステータ２４０との間に間隙（ギャップ）Ｇを有している。

さらに、このヨーク２２２の中心部分には、開口が形成され、この開口には、ブラケット２２６の上部がボルトにより固定され、このブラケット２２６には、下部の内周側に、軸方向に伸びた溝（スリット）２２６ａが形成され、このスリット２２６ａが、ロータ軸２２１の外周部に形成された突出部２２１ｂにスプライン結合され、ブラケット２２６がロータ軸２２１に対して軸方向に移動可能に接続されている。

従って、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、且つ、ロータ軸２２１に対して軸方向に摺動可能になっている。

そして、このブラケット２２６の後輪１１３と逆側の部分に、軸受２２７を介して可動部材（スライダ）２６０が回転自在に配設されている。

この可動部材２６０は、図３において、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、この接続部２６１から下方に延びる本体部２６２とを有する。

この接続部２６１は、本体部２６２の上端縁から径方向に伸延されたフランジ部と、このフランジ部の外周から上方に立ち上げられた周壁部とを有しており、この周壁部内に軸受２２７及びブラケット２２６の下部が配設されると共に、このブラケット２２６の下部に、ロータ軸２２１が挿通されている。

また、本体部２６２は、ハウジング１２３に固定された回止め部材１２７に挿通され、この回止め部材１２７により、本体部２６２の回転が阻止され、軸方向にのみ移動可能となっている。

この回止め部材１２７には、可動部材２６０が挿通される挿通孔１２８が形成される一方、前記可動部材２６０の本体部２６２の外周には、その挿通孔１２８内に嵌合し、この挿通孔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。

また、その摺動部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、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。これら平面同士が当接することにより、回止め部材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４は、可動部材２６０と回止め部材１２７との関係を示す断面図である。可動部材２６０の摺動部２６２ａと回止め部材１２７の係合部の軸方向断面形状は、例えば、図４（ａ）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４（ｂ）に示すように、多角形でもよい。

さらに、摺動部２６２ａと回止め部材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２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。

この回転部材２７０は、ロータ軸２２１が挿通されると共に、可動部材２６０の基端部が挿入される筒状の円筒部２７１と、この円筒部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とを有している。

この円筒部２７１内には、上述のように、可動部材２６０の本体部２６２が挿入され、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、可動部材２６０の軸方向の移動に変換する。

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と共に、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。

さらに、ウォームホイル部２７２は、軸受１２５の図２中上側近傍に配置され、このウォームホイル部２７２の外周のギアに、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。

この調整用モータ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。

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がリアアーム部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。

その調整用モータ２８０の出力軸２８２の端部は、図２に示すように、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。その調整用モータ２８０は、図示しない制御装置に電気的に接続され、その制御装置により駆動が制御されるように構成されている。

一方、その可動するロータ２２０の近傍には、鉄製の板材から円環状に形成された磁性部材２９０が配設されている。この磁性部材２９０は、略円筒形に形成された円筒部２９０ａと、この円筒部２９０ａと連続するリング形状のリング状部２９０ｂとから構成され、断面が略Ｌ字形状を呈している。そして、このリング状部２９０ｂは、カバー１２４に固定されてマグネット２２３と略平行に配設されていると共に、円筒部２９０ａがロータ２２０の外周縁の周囲を囲むように配置されている。

これで、図１１に示す概略図のように、マグネット２２３と磁性部材２９０とでバイパス磁路Ｂが形成され、このバイパス磁路Ｂは、ステータ２４０とロータ２２０とで形成される正規磁路Ａに隣接して形成されている。なお、図１１中（イ）は磁束が紙面の垂直下方に向けて流れ、（ロ）は磁束が紙面の垂直上方に向けて流れることを表している。

そして、上記のようにロータ２２０を移動させることにより、このロータ２２０とステータ２４０との間隔、又、ロータ２２０と磁性部材２９０との間隔を可変可能としている。

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における可変ギャップ電気機２００の作用について説明する。

図示しない制御装置により、調整用モータ２８０が駆動されることにより、出力軸２８２、つまりウォーム２８１が回転すると、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が回転する一方、可動部材２６０は、回止め部材１２７により自転が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２では図面上方向）に移動する。このように、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２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。

従って、ヨーク２２２のマグネット２２３と、ステータ２４０との間の間隔（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を回転させた状態で、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。

ギャップＧが広がる方向にヨーク２２２を移動させると、マグネット２２３は、ステータ２４０から離間すると同時に、磁性部材２９０に接近する。これにより、図１１に示すように、マグネット２２３と磁性部材２９０とで形成されるバイパス磁路Ｂに磁束が流れ込み、正規磁路Ａ側の電気機２００としての有効鎖交磁束が急峻に減少する。してみれば、ギャップＧを大きくすると、正規磁路Ａの鎖交磁束を大幅に減少させることができる。これに対して、図１２に示すように、磁性部材２９０が配設されていないものにおいては、ギャップＧを広げたとしても、正規磁路Ａの磁束は急峻には減少しないものである。

一方、逆に図示しない制御装置により、調整用モータ２８０が前記回転の方向とは逆方向に回転させられると、回転部材２７０の回転により可動部材２６０は、図２中下方向に移動する。

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２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。

ギャップＧが狭まる方向にヨーク２２２を移動させると、マグネット２２３は、ステータ２４０に接近すると同時に、磁性部材２９０から離間する。これにより、ギャップＧを狭めて行くと、バイパス磁路Ｂに対して、正規磁路Ａの磁気抵抗が小となるため、ギャップＧが小さいときには、バイパス磁路Ｂが設けられていないのと等しくなり、大きな有効鎖交磁束が得られる。

このように、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。

また、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・反発力が発生することとなり、それに反比例する回転速度を高くすることができる。

しかも、磁性部材２９０を設けることにより、ギャップＧが小さい時と大きい時とで、正規磁路Ａの有効鎖交磁束を大きく変化させることができるため、ギャップＧ代を従来より小さくすることができる。従って、ロータ２２０を移動させる作動電力が小さく、作動時間が短く、又、可変ギャップ電気機２００の小型化を図ることができると共に、より大きなトルクを得ることができ、又、回転速度を速くすることができる。

また、バイパス磁路Ｂにおいて渦電流路を形成し、その損失でブレーキ力を発生させることで、回生電流を多く流さずに発電ブレーキを実現できる。すなわち、ギャップＧを変えることで、エンジンブレーキ効果が得られ、且つ、その時のエネルギーをバッテリ１１０へ回生することが無いため、電流過充電防止、電気機駆動用の電子素子への渦電流防止が可能で、電動二輪車１００に好適である。

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、電動二輪車１００に設けられた可変ギャップ電気機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。

そして、可変ギャップ電気機２００を駆動源として用いることにより、電動二輪車１００の駆動特性を自由に調整が可能となる。
［発明の実施の形態２］

図１３には、この発明の実施の形態２を示す。

この発明の実施の形態２は、磁性部材２９０の構成が実施の形態１と異なっている。すなわち、この磁性部材２９０は筒形状を呈し、カバー１２４に固定されている。このようにすれば、極めて単純な構造の磁性部材２９０で、バイパス磁路Ｂを形成することができる。

他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
［発明の実施の形態３］

図１４には、この発明の実施の形態３を示す。

この発明の実施の形態３は、磁性部材２９０の構成が実施の形態１と異なっている。すなわち、この磁性部材２９０は、複数枚の薄い鋼板２９０ｃが重ね合わされて形成されることにより、渦電流を断絶するように分断されている。このようにすれば、バイパス磁路Ｂに渦電流が流れ難いため、高速回転時における損失を低減することができる。

他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

なお、上記各実施の形態では、ロータ２２０を動かすようにしているが、これに限らず、ロータ２２０が固定で、磁性部材２９０を動かすことができ、又、ロータ２２０及び磁性部材２９０の両方を動かすこともできる。

また、磁性部材２９０は、上記各実施の形態では、鉄製であるが、これに限らず、磁気抵抗の低い物であれば、他の材料の物でも良く、複数の材質のものを組み合わせてもよい。例えば、銅を用いても良いし、環状の鉄板に、所定間隔で銅を設けることもできる。

さらに、磁性部材２９０の配設位置は、上記各実施の形態のものに限らず、ステータ２４０とロータ２２０との間に挿脱自在に配設して、正規磁路Ａ又はバイパス磁路Ｂの磁束を変化させることもできる。

さらにまた、各実施の形態では、可変ギャップ電気機２００を駆動用モータとして説明したが、これに限らず、可変ギャップ電気機２００は、発電機として用いることもできるし、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。

従来、エンジンの発電機は、エンジンが高速回転となった場合、発電量が大きくなり過ぎるため、そのままバッテリの充電に充当すると、荷重電になって荷重伝に熱に変換して廃棄するようにしている。これに対して、この発明のように、高速回転となったときには、ギャップＧを広げ、且つ、磁性部材２９０を設けてバイパス磁路Ｂを形成するようにすれば、発電量が小さくなるため、熱に変換して廃棄する必要がない。

また、各実施の形態では、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。

さらに、実施の形態３では、渦電流を断絶するため、複数枚の薄い鋼板２９０ｃが重ね合わされることで磁性部材２９０が分断されているが、これに限らず、環状の磁性部材２９０の放射方向にスリットを一定間隔で設ける等、他の形態でも良いことは勿論である。

この発明の実施の形態１に係る可変ギャップ電気機を適用した一例としての電動二輪車の側面図である。 同実施の形態１に係る図１の電動二輪車における可変ギャップ電気機の要部を示す図１のＡ−Ａ線に沿う部分断面図である。 同実施の形態１に係る電動二輪車の可変ギャップ電気機の要部を示す分解斜視図である。 同実施の形態１に係る可動部材と回止め部材との関係を示す断面図である。 同実施の形態１に係る磁性部材を示す斜視図である。 同実施の形態１に係るステータとロータとを示す斜視図である。 同実施の形態１に係るステータとロータとを示す平面図である。 同実施の形態１に係るステータとロータとを示す正面図である。 同実施の形態１に係る図７のＢ−Ｂ線に沿う概略断面図で、ステータとロータとの間のギャップが小さい場合の図である。 同実施の形態１に係る図７のＢ−Ｂ線に沿う概略断面図で、ステータとロータとの間のギャップが大きい場合の図である。 同実施の形態１に係る図７のＣ−Ｃ線に沿う概略断面図で、ステータとロータとの間のギャップが大きい場合の図である。 磁性部材が設けられていない場合の、図１１に相当する概略断面図である。 この発明の実施の形態２に係る図１１に相当する概略断面図である。 この発明の実施の形態３に係る図１１に相当する概略断面図である。 従来例を示す、ギャップ調整可能なモータの要部断面図である。

符号の説明

１００ 電動二輪車（電気動力車両）
１１２ ピボット軸
１１３ 後輪（駆動輪）
１２０ スウィングアームユニット
１２１ リアアーム部
１２３ ハウジング
１２７ 回止め部材
２００ 可変ギャップ電気機
２１０ 車軸
２２０ ロータ
２２１ ロータ軸
２３０ 回転軸
２４０ ステータ
２６０ 可動部材
２６１ 接続部
２６２ 本体部
２６２ａ 摺動部
２６２ｂ 雄ねじ部
２７０ 回転部材
２７１ 円筒部
２７１ａ 雌ねじ部
２７２ ウォームホイル部
２８０ 調整用モータ
２８１ ウォーム
２８２ 出力軸
２９０ 磁性部材
２９０ａ 円筒部
２９０ｂ リング状部
２９０ｃ 鋼板
Ａ 正規磁路
Ｂ バイパス磁路

Claims (5)

1. 回転軸と、該回転軸に接続されたロータと、該ロータに対向して配置されたステータと、前記ロータの近傍に配置された磁性部材とを有し、
   前記ロータは前記回転軸の軸方向に移動可能に構成されて、
   前記ロータと前記磁性部材とでバイパス磁路が形成され、
   前記ロータを一方向に移動させることにより、前記ロータと前記ステータとの間隔が広くなると、前記ロータと前記磁性部材との間隔が狭くなり、
   前記ロータを他方向に移動させることにより、前記ロータと前記ステータとの間隔が狭くなると、前記ロータと前記磁性部材との間隔が広くなるように構成されたことを特徴とする可変ギャップ電気機。
2. 前記磁性部材は略環状を呈し、略円形を呈する前記ステータの外側に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の可変ギャップ電気機。
3. 前記磁性部材は鉄製の板材から断面が略Ｌ字状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２の何れか一つに記載の可変ギャップ電気機。
4. 前記磁性部材は渦電流を断絶するように分断されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の可変ギャップ電気機。
5. 請求項１乃至４の何れか一つに記載の可変ギャップ電気機を、車輪を駆動する電動モータとして装備したことを特徴とする電気動力車両。

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