JP7116284B2 - 電動二輪車両 - Google Patents

Description

本発明は、電動機および電動車両に関する。

従来、各種機械の駆動源として電動機が広く利用されている。近年、電動機は車両を駆動するためにも利用されている。

車両を駆動するための電動機では、電動機の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、従来技術では、ロータの回転数が上昇したら、ロータの回転数の上昇に応じてロータを回転シャフトの軸方向に移動させることによってロータとステータとの対向面積を小さくし、これによって逆起電力を低減することが知られている。

特開２００８－１３１７９０号公報 特表２００５－５２０４７１号公報 特開平４－２５１５３４号公報 特開２０１０－１６６７４３号公報 特開２００８－９２７４３号公報

しかしながら、従来技術は、電動機の運転モードをユーザの意思に応じて切り替えることは考慮されていない。

すなわち、従来技術は、単に、ロータの回転数が上昇したら逆起電力を低減する運転モードに切り替えるだけである。これに対して、電動機の使用状況は、例えば電動車両が走行する道路の状況などに応じて様々に変化するので、電動機の使用状況に応じてユーザが任意に運転モードを切り替えたいという需要がある。

そこで本願発明の一実施形態は、ユーザの意思に応じて運転モードを切り替えることができる電動機および電動車両を実現することを課題とする。

また、従来技術は、油圧ポンプおよび油圧シリンダなどを用いてロータを回転シャフトの軸方向に移動させるので、運転モードを切り替えるための構成が複雑である。

そこで本願発明の一実施形態は、簡素な構造で運転モードを切り替えることを課題の一つとする。

本願発明の一実施形態は、上記の課題のうちの少なくとも一つを解決するものである。

本願発明の電動機の一実施形態は、軸と、前記軸の周りに設けられたステータと、前記軸の周りに設けられ前記ステータに対して回転するロータと、運転モードの切り替えに関するユーザからの入力に応じて前記ステータを前記軸に沿って移動させる駆動機構と、を備える。

上記の電動機において、前記ステータは、コイルを含み、前記ロータは、磁石を含み、前記駆動機構は、前記コイルと前記磁石との対向面積が変化するように前記入力に応じて前記ステータを前記軸に沿って移動させるようになっていてもよい。

上記の電動機において、前記ステータは、前記電動機が始動する初期状態における初期位置が前記入力に応じて可変になっていてもよい。

上記の電動機において、前記ステータは、前記初期位置が前記コイルと前記磁石との対向面積が最大となる第１の位置である場合には、前記初期状態から運転モードが切り換えられたら前記第１の位置から前記対向面積が最小となる第２の位置へ向けて前記軸に沿って移動するようになっていてもよい。

上記の電動機において、前記ステータは、前記初期位置が前記コイルと前記磁石との対向面積が最小となる第２の位置である場合には、前記初期状態から運転モードが切り換えられたら前記第２の位置から前記対向面積が最大となる第１の位置へ向けて前記軸に沿って移動するようになっていてもよい。

上記の電動機において、前記駆動機構は、前記入力に応じて前記ステータを前記軸に沿って前記第１の位置と前記第２の位置との間の任意の位置へ移動させるようになっていてもよい。

上記の電動機において、前記駆動機構は、前記軸の周りに取り付けられたスプライン軸と、前記スプライン軸の周りに取り付けられ前記スプライン軸に沿って摺動可能なスプライン軸受と、前記スプライン軸受を前記スプライン軸に沿って摺動させる摺動機構と、を備え、前記ステータは、前記スプライン軸受の周りに取り付けられており、前記スプライン軸受の摺動に伴って前記軸に沿って移動するようになっていてもよい。

上記の電動機において、前記摺動機構は、前記スプライン軸受を押圧して前記スプライン軸に沿って第１の方向へ摺動させる第１のカムと、前記スプライン軸受を前記スプライン軸に沿って前記第１の方向の反対側の第２の方向へ付勢するスプリングと、前記入力に応じて前記第１のカムの回転角度を調整可能になっている、前記第１のカムに接続されたワイヤと、を備えていてもよい。

上記の電動機において、前記摺動機構は、前記スプライン軸受を押圧して前記スプライン軸に沿って第１の方向へ摺動させる第１のカムと、前記スプライン軸受を押圧して前記スプライン軸に沿って前記第１の方向の反対側の第２の方向へ摺動させる第２のカムと、前記入力に応じて前記第１のカムおよび前記第２のカムの回転角度を調整可能になっている、前記第１のカムおよび前記第２のカムに接続されたワイヤと、を備えていてもよい。

上記の電動機において、前記電動機は、前記ロータが前記ステータの外側に設けられるアウターロータ型の電動機であってもよい。

本願発明の電動車両の一実施形態は、運転モードの切り替えに関するドライバからの入力を受け付けるモード切り替えスイッチと、前記モード切り替えスイッチに接続された上記のいずれかの電動機と、前記電動機によって駆動される車輪と、を備える。

上記の電動車両において、前記電動車両は、電動二輪車両であり、前記モード切り替えスイッチは、前記電動二輪車両のアクセルレバーまたはフットレバーに設けられていてもよい。

上記の電動車両において、前記モード切り替えスイッチは、前記アクセルレバーを最大開度まで回転させた後にさらに同じ方向に回転させることによって前記運転モードが切り換えられるように、前記アクセルレバーに設けられていてもよい。

本願発明の一実施形態によれば、ユーザの意思に応じて運転モードを切り替えることができる電動機および電動車両を実現することができる。

また、本願発明の一実施形態によれば、簡素な構造で運転モードを切り替えることができる電動機および電動車両を実現することができる。

本願発明の一実施形態は、上記の効果の少なくとも一つを奏するものである。

図１は、一実施形態の電動二輪車両の概略を示すブロック図である。 図２は、一実施形態の電動機の概略側面図である。 図３は、一実施形態の電動機の概略縦断面図である。 図４は、一実施形態の電動機の概略縦断面図である。 図５は、カムおよびスプリングの配置態様の一例を示す図である。 図６は、一実施形態の電動機の概略縦断面図である。 図７は、一実施形態の電動機の概略縦断面図である。

以下、図面を参照して、本願発明の電動機および電動車両の実施形態について説明する。本実施形態では、電動機の一例として電動二輪車両のハブモータを説明するが、本願発明の電動機は、これに限定されず、電動車両を駆動するモータとして利用することができる。

＜電動二輪車両の構成＞
図１は、一実施形態の電動二輪車両の概略を示すブロック図である。図１に示すように、電動二輪車両１０００は、車体１００と、フロントフォーク１１０を介して車体１００に接続された前車輪２００と、スイングアーム１２０を介して車体１００に接続された後車輪３００と、を備える。

また、電動二輪車両１０００は、車体１００に取り付けられたアクセルレバー４００と、車体１００に組み込まれたコントローラ５００および電池６００と、後車輪３００に組み込まれた電動機７００と、を備える。コントローラ５００は、アクセルレバー４００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６００から電動機７００に供給することによって、電動機７００の回転数を制御するようになっている。

また、電動二輪車両１０００は、電動二輪車両１０００の運転モードの切り替えに関するドライバからの入力を受け付けるモード切り替えスイッチ４１０を備える。モード切り替えスイッチ４１０は、アクセルレバー４００に設けられる。モード切り替えスイッチ４１０は、アクセルレバー４００を最大開度まで回転させた後にさらに同じ方向に回転させることによって電動二輪車両１０００の運転モードが切り換えられるように、アクセルレバー４００に設けられる。なお、モード切り替えスイッチ４１０は、アクセルレバー４００に設けることに限定されず、例えば電動二輪車両１０００のフットレバーなど、電動二輪車両１０００の任意の場所にドライバが操作することができるように設けることができる。モード切り替えスイッチ４１０は、ステータシフトワイヤ７５６を介して電動機７００に接続される。

＜電動機の構成＞
図２は、一実施形態の電動機の概略側面図である。図３，４は、一実施形態の電動機の概略縦断面図である。図２～４に示すように、電動機７００は、センター軸７１０と、センター軸７１０の周りに設けられたステータ７２０と、センター軸７１０の周りに設けられステータ７２０に対して回転するロータ７３０と、を備える。

ロータ７３０は、円筒状に形成されており、後車輪３００のリムとして機能する。ロータ７３０は、センター軸７１０に取り付けられた軸受７１２を介してセンター軸７１０の周りに回転可能になっている。ロータ７３０の環状の外周面にはタイヤ３１０が取り付けられる。したがって、電動機７００を駆動すると、ロータ７３０の回転に伴ってタイヤ３１０も回転する。ロータ７３０は、後車輪３００の周方向に沿って環状に形成された磁石７３２を有する。

ステータ７２０は、ロータ７３０の内部空間に収容されている。ステータ７２０は、後車輪３００の周方向に沿って配置された複数のコイル７２２を有する。電動機７００は、ロータ７３０がステータ７２０の外側に設けられるアウターロータ型の電動機である。

電動機７００は、電動二輪車両１０００の運転モードの切り替えに関するユーザからの入力に応じてステータ７２０をセンター軸７１０に沿って移動させる駆動機構７４０を備える。駆動機構７４０は、コイル７２２と磁石７３２との対向面積が変化するように、モード切り替えスイッチ４１０を介したドライバからの入力に応じてステータ７２０をセンター軸７１０に沿って移動させるようになっている。

駆動機構７４０は、具体的には、センター軸７１０の周りに取り付けられたスプライン軸７４２と、スプライン軸７４２の周りに取り付けられたスプライン軸受７４４と、を備える。スプライン軸受７４４は、スプライン軸７４２の外周面に形成された突部に対応する形状の穴を有し、この穴にスプライン軸７４２が挿入される。これにより、スプライン軸受７４４は、スプライン軸７４２に沿って摺動可能になっている。

ステータ７２０は、スプライン軸受７４４の外周に取り付けられている。したがって、ステータ７２０は、スプライン軸受７４４がスプライン軸７４２に沿って摺動すると、スプライン軸受７４４と共にスプライン軸７４２に沿って移動する。その結果、ステータ７２０は、スプライン軸受７４４の摺動に伴ってセンター軸７１０に沿って移動する。

また、駆動機構７４０は、スプライン軸受７４４をスプライン軸７４２に沿って摺動させる摺動機構７５０を備える。摺動機構７５０は、スプライン軸受７４４を押圧してスプライン軸７４２に沿って第１の方向ＡＡへ摺動させる楕円形状の第１のカム７５２と、スプライン軸受７４４をスプライン軸７４２に沿って第１の方向ＡＡの反対側の第２の方向ＢＢへ付勢するスプリング７５４と、を備える。第１のカム７５２およびスプリング７５４は、スプライン軸７４２の第１の端部７４２Ａに形成された第１のフランジ７４３に設けられる。スプリング７５４の第１の端部７５４Ａは第１のフランジ７４３に接続されており、スプリング７５４の第２の端部７５４Ｂはスプライン軸受７４４に接続されている。

図５は、カムおよびスプリングの配置態様の一例を示す図である。図５に示すように、第１のカム７５２およびスプリング７５４は、第１のフランジ７４３に複数個（実施形態では３個）設けられている。具体的には、それぞれの第１のカム７５２は、第１のフランジ７４３の周方向に沿って等間隔をあけて配置されている。それぞれのスプリング７５４は、第１のフランジ７４３の周方向に沿って等間隔をあけて第１のカム７５２の間に配置されている。なお、第１のカム７５２およびスプリング７５４は、スプライン軸受７４４をスプライン軸７４２に沿って滑らかに摺動させるものであれば、任意の配置態様であってもよい。

図３，４の説明に戻ると、摺動機構７５０は、モード切り替えスイッチ４１０を介したドライバからの入力に応じて第１のカム７５２の回転角度を調整するためのステータシフトワイヤ７５６を備える。ステータシフトワイヤ７５６の第１の端部７５６Ａはモード切り替えスイッチ４１０に接続され、ステータシフトワイヤ７５６の第２の端部７５６Ｂは第１のカム７５２に接続される。

ドライバは、モード切り替えスイッチ４１０を操作することによって、図３に示した第１の運転モードと図４に示した第２の運転モードとを切り替えることができる。例えば、第１の運転モードになっている状態では、ステータ７２０は、コイル７２２と磁石７３２との対向面積が最大となる第１の位置にある。

この状態において、ドライバがモード切り替えスイッチ４１０を操作して第２の運転モードに切り替えると、ステータシフトワイヤ７５６がモード切り替えスイッチ４１０の方向に引っ張られる。これにより、第１のカム７５２は、図３に示した状態から図４に示した状態へと反時計回りに回転する。第１のカム７５２の回転に伴って、スプライン軸受７４４は第１のカム７５２に押圧されてスプライン軸７４２に沿って第１の方向ＡＡへ摺動する。これによって、ステータ７２０は、コイル７２２と磁石７３２との対向面積が最小となる第２の位置へ向けて移動するので、電動機７００は、第１の運転モードから第２の運転モードに切り替えられる。第１の運転モードから第２の運転モードへ切り替えられるにつれて、ステータ７２０のコイル７２２とロータ７３０の磁石７３２との対向面積は徐々に小さくなる。なお、スプリング７５４の第２の端部７５４Ｂはスプライン軸受７４４に接続されているので、スプライン軸受７４４が第１の方向ＡＡへ摺動すると、図４に示すように、スプリング７５４は伸長する。

一方、第２の運転モードになっている状態において、ドライバがモード切り替えスイッチ４１０を操作して第１の運転モードに切り替えると、ステータシフトワイヤ７５６が第１のカム７５２の方向に押し込まれる。これにより、第１のカム７５２は時計回りに回転するので、第１のカム７５２によるスプライン軸受７４４の押圧力が解除される。ここで、伸長したスプリング７５４が収縮することによって、スプリング７５４は、スプライン軸受７４４をスプライン軸７４２に沿って第２の方向ＢＢに付勢する。これにより、スプライン軸受７４４は、第１のカム７５２を押圧しながらスプライン軸７４２に沿って第２の方向ＢＢに摺動する。その結果、ステータ７２０は、第１の位置へ向けて移動するので、電動機７００は、第２の運転モードから第１の運転モードに切り替えられる。第２の運転モードから第１の運転モードへ切り替えられるにつれて、ステータ７２０のコイル７２２とロータ７３０の磁石７３２との対向面積は徐々に大きくなる。

以上のように、ドライバは、モード切り替えスイッチ４１０を操作することによって、電動機７００の運転モードを任意に切り替えることができる。運転モードの切り替えは、機械的に行われるので、電動機７００が停止している際に行うこともできるし、電動機７００が運転されている際に行うこともできる。すなわち、ステータ７２０は、電動機７００が始動する初期状態における初期位置がモード切り替えスイッチ４１０を介したドライバからの入力に応じて可変になっている。

したがって、本実施形態の電動機７００は、電動二輪車両１０００が走行する道路の状況などの様々な電動機７００の使用状況に応じてユーザが任意に運転モードを切り替えることができる。また、本実施形態の電動機７００は、第１のカム７５２、スプリング７５４、およびステータシフトワイヤ７５６によってステータ７２０を摺動させるので、油圧ポンプや油圧シリンダなどの複雑かつ高価な構成が不要となる。したがって、本実施形態によれば、簡素かつ安価な構造で運転モードを切り替えることができる。

なお、上記では、ステータ７２０を第１の位置と第２の位置の２つの位置の間で移動させることによって運転モードを切り替える例を説明したが、これに限定されない。本実施形態の駆動機構７４０は、モード切り替えスイッチ４１０を介したドライバからの入力に応じてステータ７２０をセンター軸７１０に沿って第１の位置と第２の位置との間の任意の位置へ移動させることができる。具体的には、駆動機構７４０は、モード切り替えスイッチ４１０を介したドライバからの入力に応じて、ステータシフトワイヤ７５６をモード切り替えスイッチ４１０の方向へ引っ張る際の引っ張り量、または、ステータシフトワイヤ７５６を第１のカム７５２の方向へ押し込む際の押し込み量を調整することができる。ステータシフトワイヤ７５６の引っ張り量または押し込み量を調整することによって、駆動機構７４０は、ステータ７２０をセンター軸７１０に沿って第１の位置と第２の位置との間の任意の位置へ移動させることができる。したがって、本実施形態の電動機７００は、モード切り替えスイッチ４１０を介したドライバからの入力に応じて、ステータ７２０のコイル７２２とロータ７３０の磁石７３２との対向面積を任意に調整することができる。

＜摺動機構の変形例＞
上記の実施形態では、摺動機構７５０が、第１のカム７５２、スプリング７５４、およびステータシフトワイヤ７５６を備える例を示したが、本願発明はこれに限定されない。図６，７は、一実施形態の電動機の概略縦断面図である。図６，７に示すように、スプライン軸７４２の第２の端部７４２Ｂには、第２のフランジ７４５が形成される。変形例の摺動機構７５０は、スプリング７５４を備えておらず、その代わりに第２のフランジ７４５に設けられた第２のカム７５８を備える。

具体的には、摺動機構７５０は、スプライン軸受７４４を押圧してスプライン軸７４２に沿って第１の方向ＡＡへ摺動させる楕円形状の第１のカム７５２と、スプライン軸受７４４を押圧してスプライン軸７４２に沿って第２の方向ＢＢへ摺動させる楕円形状の第２のカム７５８と、を備える。第１のカム７５２は、第１のフランジ７４３に設けられる。第１のカム７５２は、第１のフランジ７４３の周方向に沿って複数個設けられていてもよい。第２のカム７５８は、第２のフランジ７４５に設けられる。第２のカム７５８は、第２のフランジ７４５の周方向に沿って複数個設けられていてもよい。

また、摺動機構７５０は、モード切り替えスイッチ４１０を介したドライバからの入力に応じて第１のカム７５２および第２のカム７５８の回転角度を調整するためのステータシフトワイヤ７５６を備える。ステータシフトワイヤ７５６の第１の端部７５６Ａはモード切り替えスイッチ４１０に接続され、ステータシフトワイヤ７５６の第２の端部７５６Ｂは第１のカム７５２に接続され、ステータシフトワイヤ７５６の第３の端部７５６Ｃは第２のカム７５８に接続される。

ドライバは、モード切り替えスイッチ４１０を操作することによって、図６に示した第１の運転モードと図７に示した第２の運転モードとを切り替えることができる。例えば、第１の運転モードになっている状態では、ステータ７２０は、コイル７２２と磁石７３２との対向面積が最大となる第１の位置にある。

この状態において、ドライバがモード切り替えスイッチ４１０を操作して第２の運転モードに切り替えると、ステータシフトワイヤ７５６がモード切り替えスイッチ４１０の方向に引っ張られる。これにより、第１のカム７５２は、図６に示した状態から図７に示した状態へと反時計回りに回転し、第２のカム７５８は、図６に示した状態から図７に示した状態へと時計回りに回転する。第１のカム７５２の回転に伴って、スプライン軸受７４４は第１のカム７５２に押圧されてスプライン軸７４２に沿って第１の方向ＡＡへ摺動する。これによって、ステータ７２０は、コイル７２２と磁石７３２との対向面積が最小となる第２の位置へ向けて移動するので、電動機７００は、第１の運転モードから第２の運転モードに切り替えられる。第１の運転モードから第２の運転モードへ切り替えられるにつれて、ステータ７２０のコイル７２２とロータ７３０の磁石７３２との対向面積は徐々に小さくなる。

一方、第２の運転モードになっている状態において、ドライバがモード切り替えスイッチ４１０を操作して第１の運転モードに切り替えると、ステータシフトワイヤ７５６が第１のカム７５２および第２のカム７５８の方向に押し込まれる。これにより、第１のカム７５２は、図７に示した状態から図６に示した状態へと時計回りに回転し、第２のカム７５８は、図７に示した状態から図６に示した状態へと反時計回りに回転する。第２のカム７５８の回転に伴って、スプライン軸受７４４は第２のカム７５８に押圧されてスプライン軸７４２に沿って第２の方向ＢＢへ摺動する。これによって、ステータ７２０は、第１の位置へ向けて移動するので、電動機７００は、第２の運転モードから第１の運転モードに切り替えられる。第２の運転モードから第１の運転モードへ切り替えられるにつれて、ステータ７２０のコイル７２２とロータ７３０の磁石７３２との対向面積は徐々に大きくなる。

本変形例によれば、摺動機構７５０は、スプリング７５４を備えなくてもよく、第１のカム７５２、第２のカム７５８、および、ステータシフトワイヤ７５６で構成することができるので、簡素かつ安価な構造で運転モードを切り替えることができる。

＜運転モードの切り替えの第１の例＞
例えば、電動二輪車両１０００の運転を開始するときには電動機７００を高トルクで駆動し、かつ、電動機７００の回転数が上昇したときには逆起電力の発生を抑制して最高回転数を向上させるように運転モードを切り替えたい場合には、以下のような操作を行うことができる。

まず、電動機７００が始動する初期状態においてモード切り替えスイッチ４１０を介して電動機７００を第１の運転モードに設定する。第１の運転モードでは、図３，６に示すように、ステータ７２０は、初期位置がコイル７２２と磁石７３２との対向面積が最大となる第１の位置である。したがって、第１の運転モードで電動機７００を始動すると電動機７００は高トルクで駆動される。

第１の運転モードの状態でアクセルレバー４００の開度を徐々に大きくしながら電動二輪車両１０００を運転すると、電動機７００の回転数が上昇して電動機７００に逆起電力が発生する。ここで、ドライバは、モード切り替えスイッチ４１０を介して運転モードを第１の運転モードから第２の運転モードに切り替えることができる。すなわち、ドライバは、アクセルレバー４００を最大開度まで回転させた後にさらに同じ方向に回転させてモード切り替えスイッチ４１０を操作することによって、運転モードを第１の運転モードから第２の運転モードに切り替えることができる。

運転モードが第１の運転モードから第２の運転モードに切り替えられると、図４，７に示すように、ステータ７２０は、第１の位置からコイル７２２と磁石７３２との対向面積が最小となる第２の位置へ向けてセンター軸７１０に沿って移動する。コイル７２２と磁石７３２との対向面積が最小となることによって、コイル７２２に鎖交する磁束の変化率が小さくなるので、コイル７２２に生じる逆起電力を低減することができる。したがって、電動機７００の回転数が上昇したときには逆起電力の発生を抑制して最高回転数を向上させることができる。

以上のように、本実施形態の電動機７００および電動二輪車両１０００によれば、電動二輪車両１０００の運転を開始するときには電動機７００を高トルクで駆動し、かつ、電動機７００の回転数が上昇したときには逆起電力の発生を抑制して最高回転数を向上させるような運転モードの切り替えをドライバの意思によって行うことができる。なお、最高回転数を向上させるにはコイルの巻き方を変更して高回転型電動機に最適化することが可能であるが、この場合にはトレードオフで最大トルクが減少する。これに対して本実施形態の電動機７００および電動二輪車両１０００によれば、コイルの巻き方を低速時高トルク型に設定し、高回転時に第１の運転モードから第２の運転モードへ切り替えることにより、高トルクかつ高回転の両立が可能となる。

＜運転モードの切り替えの第２の例＞
例えば、電動二輪車両１０００の運転を開始するときには道路状況が平坦または下り坂であるために高トルクは要せず、かつ、電動機７００の回転数が上昇したときには逆起電力の発生を抑制して最高回転数を向上させるように運転モードを切り替えたい場合には、以下のような操作を行うことができる。

まず、電動機７００が始動する初期状態においてモード切り替えスイッチ４１０を介して電動機７００を第２の運転モードに設定する。第２の運転モードでは、図４，７に示すように、ステータ７２０は、初期位置がコイル７２２と磁石７３２との対向面積が最小となる第２の位置である。したがって、第２の運転モードで電動機７００を始動すると電動機７００はトルクを抑えた状態で駆動されるので、平坦または下り坂の道路状況であっても急発進などを防止して滑らかに発進することができる。

第２の運転モードの状態でアクセルレバー４００の開度を徐々に大きくしながら電動二輪車両１０００を運転すると、電動機７００の回転数が上昇する。ここで、運転モードは第２の運転モードになっているので、ステータ７２０は、コイル７２２と磁石７３２との対向面積が最小となる第２の位置にある。したがって、コイル７２２に鎖交する磁束の変化率は小さいので、コイル７２２に生じる逆起電力を低減することができる。その結果、電動機７００の回転数が上昇したときには逆起電力の発生を抑制して最高回転数を向上させることができる。

以上のように、本実施形態の電動機７００および電動二輪車両１０００によれば、電動二輪車両１０００の運転を開始するときには高トルクは要せず、かつ、電動機７００の回転数が上昇したときには逆起電力の発生を抑制して最高回転数を向上させるような運転モードの切り替えをドライバの意思によって行うことができる。

＜運転モードの切り替えの第３の例＞
例えば、電動二輪車両１０００の運転を開始するときには道路状況が平坦または下り坂であるために高トルクは要せず、かつ、運転の途中で道路状況が上り坂になったために電動機７００を高トルクで駆動したい場合には、以下のような操作を行うことができる。

まず、電動機７００が始動する初期状態においてモード切り替えスイッチ４１０を介して電動機７００を第２の運転モードに設定する。第２の運転モードでは、図４，７に示すように、ステータ７２０は、初期位置がコイル７２２と磁石７３２との対向面積が最小となる第２の位置である。したがって、第２の運転モードで電動機７００を始動すると電動機７００はトルクを抑えた状態で駆動されるので、平坦または下り坂の道路状況であっても急発進などを防止して滑らかに発進することができる。

第２の運転モードの状態でアクセルレバー４００の開度を徐々に大きくしながら電動二輪車両１０００を運転している途中に道路状況が上り坂になった場合には、電動機７００を高トルクで駆動することが求められる。ここで、ドライバは、モード切り替えスイッチ４１０を介して運転モードを第２の運転モードから第１の運転モードに切り替えることができる。すなわち、ドライバは、アクセルレバー４００を最大開度まで回転させた後にさらに同じ方向に回転させてモード切り替えスイッチ４１０を操作することによって、運転モードを第２の運転モードから第１の運転モードに切り替えることができる。

運転モードが第２の運転モードから第１の運転モードに切り替えられると、図３，６に示すように、ステータ７２０は、第２の位置からコイル７２２と磁石７３２との対向面積が最大となる第１の位置へ向けてセンター軸７１０に沿って移動する。コイル７２２と磁石７３２との対向面積が最大となることによって、コイル７２２に鎖交する磁束の変化率が大きくなるので、電動機７００を高トルクで駆動することができる。

以上のように、本実施形態の電動機７００および電動二輪車両１０００によれば、電動二輪車両１０００の運転を開始するときには高トルクは要せず、かつ、運転の途中で電動機７００を高トルクで駆動するような運転モードの切り替えをドライバの意思によって行うことができる。

ＡＡ 第１の方向
ＢＢ 第２の方向
４００ アクセルレバー
４１０ モード切り替えスイッチ
７００ 電動機
７１０ センター軸
７２０ ステータ
７２２ コイル
７３０ ロータ
７３２ 磁石
７４０ 駆動機構
７４２ スプライン軸
７４４ スプライン軸受
７５０ 摺動機構
７５２ 第１のカム
７５４ スプリング
７５６ ステータシフトワイヤ
７５８ 第２のカム
１０００ 電動二輪車両

Claims (9)

1. 運転モードの切り替えに関するドライバからの入力を受け付けるモード切り替えスイッチと、
   軸と、前記軸の周りに設けられたステータと、前記軸の周りに設けられ前記ステータに対して回転するロータと、前記運転モードの切り替えに関する前記ドライバからの前記入力に応じて前記ステータを前記軸に沿って移動させる駆動機構と、 を備え、前記モード切り替えスイッチに接続された電動機と、
   アクセル開度に関する前記ドライバからの入力を受け付けるアクセルレバーと、
   前記アクセル開度に応じた回転数で前記電動機を回転させるコントローラーと、
   前記電動機によって駆動される車輪と、
   を備え 、
   前記モード切り替えスイッチは、前記アクセルレバーに設けられ、
   前記ドライバが前記アクセルレバーを前記アクセル開度が最大開度になるまで回転させた後にさらに同じ方向に回転させることによって、前記運転モードが切り替えられる、
   電動二輪車両 。
2. 請求項１の電動二輪車両において、
   前記ステータは、コイルを含み、
   前記ロータは、磁石を含み、
   前記駆動機構は、前記コイルと前記磁石との対向面積が変化するように、前記運転モードの切り替えに関する前記ドライバからの前記入力に応じて前記ステータを前記軸に沿って移動させる、
   電動二輪車両 。
3. 請求項２の電動二輪車両において、
   前記ステータは、前記電動機が始動する初期状態における位置である初期位置が前記コイルと前記磁石との前記対向面積が最大となる第１の位置である場合には、前記運転モードの切り替えに関する前記ドライバからの前記入力に応じて、前記第１の位置から前記対向面積が最小となる第２の位置へ向けて前記軸に沿って移動する、
   電動二輪車 両。
4. 請求項２の電動二輪車両において、
   前記ステータは、前記電動機が始動する初期状態における位置である初期位置が前記コイルと前記磁石との前記対向面積が最小となる第２の位置である場合には、前記運転モードの切り替えに関する前記ドライバからの前記入力に応じて、前記第２の位置から前記対向面積が最大となる第１の位置へ向けて前記軸に沿って移動する、
   電動二輪車両 。
5. 請求項３または４の電動二輪車両において、
   前記駆動機構は、前記運転モードの切り替えに関する前記ドライバからの前記入力に応じて前記ステータを前記軸に沿って前記第１の位置と前記第２の位置との間の任意の位置へ移動させる、
   電動二輪車両 。
6. 請求項１から５のいずれか１項の電動二輪車両において、
   前記駆動機構は、
   前記軸の周りに取り付けられたスプライン軸と、
   前記スプライン軸の周りに取り付けられ、前記スプライン軸に沿って摺動可能なスプライン軸受と、
   前記スプライン軸受を前記スプライン軸に沿って摺動させる摺動機構と、
   を備え、
   前記ステータは、前記スプライン軸受の周りに取り付けられており、前記スプライン軸受の摺動に伴って前記軸に沿って移動する、
   電動二輪車両 。
7. 請求項６の電動二輪車両において、
   前記摺動機構は、
   前記スプライン軸受を押圧して前記スプライン軸に沿って第１の方向へ摺動させる第１のカムと、
   前記スプライン軸受を前記スプライン軸に沿って前記第１の方向と反対の第２の方向へ付勢するスプリングと、
   前記運転モードの切り替えに関する前記ドライバからの前記入力に応じて前記第１のカムの回転角度を調整可能になっている、前記第１のカムに接続されたワイヤと、
   を備える、
   電動二輪車両 。
8. 請求項６の電動二輪車両において、
   前記摺動機構は、
   前記スプライン軸受を押圧して前記スプライン軸に沿って第１の方向へ摺動させる第１のカムと、
   前記スプライン軸受を押圧して前記スプライン軸に沿って前記第１の方向と反対の第２の方向へ摺動させる第２のカムと、
   前記運転モードの切り替えに関する前記ドライバからの前記入力に応じて前記第１のカムおよび前記第２のカムの回転角度を調整可能になっている、前記第１のカムおよび前記第２のカムに接続されたワイヤと、
   を備える、
   電動二輪車両 。
9. 請求項１から８のいずれか１項の電動二輪車両において、
   前記電動機は、前記ロータが前記ステータの外側に設けられるアウターロータ型の電動機である、
   電動二輪車両 。

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