JP7158921B2 - 駆動用電動機及び電動車両 - Google Patents

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外周側に配置された方である外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、前記外周側部品は、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２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に係る駆動用電動機の別の一例における移動装置の第２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。また、以下の図では、他の構成に隠れている構成を指し示す場合、破線の引き出し線を用いて指し示すこととする。

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２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。また、シャフト３０には、後車輪２２０のリム２２２が回転自在に取り付けられている。本実施の形態１では、リム２２２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、リム２２２の外周面には、タイヤ２２１が接続されている。駆動用電動機１は、リム２２２に収容されている。

ロータ１０は、例えば一端が塞がった、中空の円筒形状をしている。このロータ１０は、回転軸１１方向に移動自在で、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、ロータリースプライン軸受４３を介して、シャフト３０に取り付けられている。ロータリースプライン軸受４３とは、例えば、ラジアル軸受とスプライン軸受とが組み合わされた複合型軸受である。

また、ロータ１０は、リム２２２に対して回転せず、リム２２２に対して回転軸１１方向に移動自在に、リム２２２と接続されている。本実施の形態１では、ロータ１０は、スライドレール４４を介して、リム２２２と接続されている。すなわち、ロータ１０は、スライドレール４４及びリム２２２を介して、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と共にリム２２２及びタイヤ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。

ステータ２０は、シャフト３０に接続されている。換言すると、ステータ２０は、シャフト３０に固定されている。このステータ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のうちで外周側に配置された方を、外周側部品２と称する場合がある。すなわち、本実施の形態１では、ロータ１０が外周側部品２となる。

ここで、本実施の形態１に係る駆動用電動機１は、外周側部品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、ロータリースプライン軸受４３に接続されている。すなわち、第１部材１１１は、ロータリースプライン軸受４３を介して、ロータ１０に接続されている。このため、第１部材１１１は、ロータ１０と共に回転する。また、第１部材１１１は、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は、ロータ１０と直接接続されていてもよい。

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、ロータ１０とは反対側に配置されている。第２部材１１２は、ラジアル軸受４１に接続されている。換言すると、第２部材１１２は、ラジアル軸受４１を介して、リム２２２と接続されている。このため、第２部材１１２は、リム２２２及びロータ１０と共に回転する。なお、第２部材１１２とリム２２２とを直接接続してもよい。

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２部材１１２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１１２ｃが設けられている。これにより、第２部材１１２には、側壁１１２ｃ間に、該第２部材１１２の中心部から径方向に延びる溝１１２ｂが形成されている。移動体１１３は、当該溝１１２ｂ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１１２ｃ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２部材１１２が回転すると、移動体１１３は、溝１１２ｂを形成する側壁１１２ｃに押されて、第２部材１１２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２部材１１２の外周側へ移動することとなる。上述のように、第２部材１１２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１１２ｂ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１１２ｂが第２部材１１２に形成され、溝１１２ｂ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１１２ｂ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等で支持される。この際、移動体１１３が配置された複数の第２部材１１２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等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等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等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２部材１１２に移動体１１３の収容空間である溝１１２ｂを形成したが、移動体１１３の収容空間が形成される部材は第２部材１１２に限定されない。第１部材１１１及び第２部材１１２のうち、ロータ１０と共に回転する部材に移動体１１３の収容空間を形成すればよい。

バネ１０１は、第１部材１１１と第２部材１１２とが近づく方向に、外周側部品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、ロータ１０が外周側部品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、ロータ１０に力を付与する。詳しくは、本実施の形態１では、バネ１０１として引張バネを用いている。そして、バネ１０１の一方の端部は、ロータ１０に接続されている。また、バネ１０１の他方の端部は、リム２２２の側面のうち、ロータ１０を基準として慣性力作用部１１０側となる側面に接続されている。これにより、ロータ１０は、バネ１０１によって、第１部材１１１と第２部材１１２とが近づく方向に引っ張られる。なお、バネ１０１は、引張バネに限定されない。例えば皿バネ、圧縮バネ等、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によってロータ１０が引っ張られると、ロータ１０及び該ロータ１０に接続されている第１部材１１１は、回転軸１１方向に、第２部材１１２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、ロータ１０の回転軸１１方向の移動が停止する。なお、図２に示すロータ１０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１部材１１１と接続されているロータ１０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１部材１１１及びロータ１０を、回転軸１１方向であってバネ１０１を伸ばす方向へ移動させようとする。この際、移動体１１３が第１部材１１１及びロータ１０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１部材１１１及びロータ１０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）へ引っ張る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。

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、ロータ１０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１部材１１１及びロータ１０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１部材１１１及びロータ１０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）へ引っ張る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。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、ロータ１０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、外周側部品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、外周側部品２であるロータ１０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＞
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。この際、移動体１１３として球を用いることにより、以下のような効果を得ることができる。

移動体１１３が円筒状のローラの場合、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に近づく方向へ第１部材１１１及び第２部材１１２に対して相対的に移動する際、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１１２ｂを形成する側壁１１２ｃの間隔を、すなわち溝１１２ｂ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１１２ｂ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として球を用いる場合、第２部材１１２がロータ１０と共に回転する必要はない。

このため、移動体１１３として球を用いる場合、例えば、第２部材１１２をシャフト３０に取り付け、第２部材１１２が回転しない構成とすることも可能である。なお、上述のように、この場合、ロータ１０と共に回転する第１部材１１１等の部材に、側壁１１２ｃが形成され、移動体１１３の収容空間が形成されることとなる。また、図５に示すように、移動体１１３の収容空間を形成する側壁１１２ｃ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１１２ｃ間を移動できるように、側壁１１２ｃを設けることもできる。換言すると、図５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５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２部材及び移動体を示す図である。この図５は、移動体１１３として球を用いた場合の第２部材１１２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５は、第２部材１１２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１部材１１１の位置に応じて、ロータ１０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１部材１１１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６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７及び図８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７及び図８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８は、図７の状態からステータ２０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７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。

ロータ１０は、シャフト３０に接続されている。換言すると、ロータ１０は、シャフト３０に固定されている。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。

外周側部品２であるステータ２０は、ロータ１０の外周側を囲うように設けられている。このステータ２０は、ケース３に対して回転せず、回転軸１１方向に移動自在に、ケース３と接続されている。本実施の形態２では、ステータ２０は、スライドレール４４を介して、ケース３と接続されている。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、該第１部材１１１の中心部を貫通するシャフト３０に接続されている。換言すると、第１部材１１１は、シャフト３０を介して、ロータ１０と接続されている。

また、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。また、第２部材１１２は、ステータ２０に接続されている。換言すると、第２部材１１２は、ステータ２０に固定されている。すなわち、第２部材１１２は、外周側部品２であるステータ２０と共に、回転軸１１方向に移動する。なお、第２部材１１２は、他の部材を介してステータ２０に接続されていてもよい。

また、本実施の形態２では、第２部材１１２がステータ２０に対して回転しない構成となっているので、すなわち第２部材１１２がロータ１０と共に回転しない構成となっているので、移動体１１３として球を用いている。なお、スラスト軸受等を介して第２部材１１２とステータ２０とを接続し、第２部材１１２がロータ１０と共に回転できる構成としてもよい。この場合、移動体１１３として円筒状のローラを用いても、上述のように、駆動用電動機１の効率の低減を抑制できる。しかしながら、第２部材１１２がステータ２０に対して回転しない構成とし、移動体１１３として球を用いることにより、第２部材１１２をロータ１０と共に回転させるためのスラスト軸受等が不要となり、駆動用電動機１の製造コストを低減することができる。

＜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７及び図８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７及び図８において右側から左側へ向かう方向）へ引っ張る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ので、ステータ２０は図７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、外周側部品２であるステータ２０を回転軸１１方向に移動させる。

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 外周側部品、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、４１ ラジアル軸受、４２ ラジアル軸受、４３ ロータリースプライン軸受、４４ スライドレール、１００ 移動装置、１０１ バネ、１１０ 慣性力作用部、１１１ 第１部材、１１１ａ 傾斜部、１１２ 第２部材、１１２ａ 傾斜部、１１２ｂ 溝、１１２ｃ 側壁、１１３ 移動体、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、２２２ リム、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 (5)

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）のうちで外周側に配置された方である外周側部品（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、
   前記外周側部品（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り、
   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外周側部品（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、前記外周側部品（２）が前記回転軸（１１）方向に移動する構成であり、
   前記外周側部品（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
   駆動用電動機（１）。
2. 前記移動体（１１３）は球である
   請求項１に記載の駆動用電動機（１）。
3. 請求項１又は請求項２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前記車輪（２２０）と、
   を備えた電動車両（２００）。
4. 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、前記回転軸（１１）方向に移動自在に前記タイヤ（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３に記載の電動車両（２００）。
5. 電動二輪車である
   請求項３又は請求項４に記載の電動車両（２００）。
   

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