TWI239712B - Rotating electric machine and electric vehicle - Google Patents

Description

1239712 玖、發明說晛： 【發明所屬之技術領域】 特性之旋轉電機及 本發明係關於一種可自由地調整輸出 電動車輛。 【先前技術】 以電動馬達作 近年來，由環境問題及能源問題的觀點， 為驅動源之車輛正受到注目。 、使用於車輛之驅動源，於車輛的發動時與㈣時等的低 速度行駛時，要求使大的驅動扭力產生。又，於平常行駛 時，驅動扭力即使小亦佳，但是要求以高速旋轉。亦：’: 可使輸出特性變化之電動馬達成為必要。 例如，於日本專利第2749560號的說明書中，揭示藉由調 整定子之齒與轉子的磁鐵之間隙（gap)，使馬達的特性變化 之技術。 该技術之馬達，如於圖1所顯示，具備筒形轉子i 、定 子130及調節襯套146與筒形轉子125之間隙之連結、調節構 件160。藉由操作連結、調節構件16〇的頭162，放鬆連結、 調節構件160，彈性構件161使襯套146由定子13〇離間。該 結果，可使轉子125的磁鐵141與定子130之間隙G變大。又， 緊縮連結、調節構件160，可使磁鐵141與定子130之間隙G 變小。藉由改變調整間隙G，可便宜地製造適合於多規格之 馬達被揭示。 又，日本專利申請公開號碼特開平3_21 5 154號揭示：於 為了旋轉驅動錄音機的捲軸的馬達，調整轉子與定子之間

O:\91\91016.DOC 1239712 隙之技術。該技術係與流到馬達之電流成比例而使流到電 磁鐵之電流變化，藉由電磁鐵的磁力與安裝於馬達的軸之 彈簧，調整間隙。 另一方面，曰本專利申請公開號碼特開平9-37598號揭 不··使作為發電機使用之馬達的發電特性變化之技術。根 據該技術，藉由使轉子的磁鐵與定子的線圈之重合變化， 可調整發電量。 仁疋，該荨先前技術的馬達，一邊使馬達旋轉， 輸出特性變化困難，不適合使用於車輛的驅動源。 又，電動馬達比較起内燃機，外形的自由度大，可實現 種種士狀的馬達。因此，使用電動馬達於車輛的驅動源時， 比較起使用内燃機之情％，使驅動源的外形變小，例如配 =驅動源於車輪的輪圈内，可設計成對應分配於驅動源之 :之外形。但是’對於為了使電動馬達的輸出特性變化 二、：的形狀與大小有限制之情況，有損及如此之電動馬 達的優點之可能性。 =者絲使用電動馬達於車輛的驅動源，#由電池使電動 …達％轉之情況，比較起電、、也六旦 較大，為了可盡量使 ；…因為電池的重量比 量效率高的㈣理相1此订駛距離增加’ 1動馬達的能 特別是，使用電動馬4 盡量多解決該等課題。 車的驅動源之情況，要求 【發明内容】

O:\91\91016.DOC 1239712 本發明之目的在於解決前述課題的至少—種，提供一種 可自由地調整輸出特性之旋轉電機及電動車輛。〃 本轉電機具備旋轉軸，其係於第ι方向㈣者； =:子其係與前述旋轉轴結合，隨著前述旋轉軸旋轉 疋 其係以與珂述第1轉子相對之方式配置者. 及可動機構，其係以前述第 置變化之方式使前述幻轉子:動子者及…1定子的相對位 於某理想之實施形態，前述^定子對於前述第！轉子， =Γ第方向離間相對，前述可動機構藉由使前述㈣ 隙。 向’節前述第1轉子及前述第丨定子之間 於某理想之實施形態，前述可動機構包含 :前述可動構件沿著前述第1方向推壓前述第丨轉子，以： 則述第1定子離間之方式使前述第1轉子移動。 ，某理想之實施形態’前述可動構件具傷具有貫通孔之 圓洵形狀，前述旋轉軸插入前述貫通孔。 =理想之實施形態，前述可動機構為了防止 前述第1轉子旋轉’更包含與前述可動構件接合： 於某理想之實施形態，前述可動機構更包含軸 可動構件與前述第1轉子經由前述軸承接觸。 ^ 於某理想之實施形態，前述可動機構更具有設置於 可動構件與前述旋轉軸之間之軸承。 、引 於某理想之實施形態，前述軸承至少設置於前述可動構

O:\91\91016.DOC -9- 1239712 件的貫通孔的兩端近旁。 於某理想之實施形離，命、+、 、 、 .、别述可動機構包含調整用馬達， 受換兩述調整用馬達的旋韓二 成刖述苐1方向的變位，藉由使 月丨J述弟1轉子移動至前述笫 方向，調卽前述第1轉子與前述 弟1疋子之間隙。 於某理想之實施形態，前 攻凋正用馬達包含具有貫通孔 之第2轉子，於前述第2轉 ^ 的貝通孔插入丽述旋轉軸，前 述弟2轉子於前述旋轉軸周圍旋轉。 於某理想之實施形熊，舒 Μ ，述可動機構更包含調整用馬 達别述调整用馬達具備第2轉子，置伤 < 蓄# ^ ^ Μ ^ ^ 锝于其係5又置插入前述旋轉 机置^ #件之貫通孔者，於規定前述貫通孔之側面 於前述可動構件的外側面設置與前述第2轉子的 内面側的螺紋咬合之螺絲。 的^轉理子想之/^態口’前述旋轉轴貫通前述調整用馬達 得千猎由軸承固定端部。 齒::理ί:!施形態，前述旋轉軸與前述第1轉子藉由鑛 向二，弟1轉子對於前述旋轉轴，可沿著前述㈣ 軸施Γ’前述第1定子具有設置於前述旋轉 内。曰1,所述可動構件的至少一部分位於前述空間 於某理想之實施形態 具備具有凹陷於軸方向 於某理想之實施形態 ，則述第1轉子於前述旋轉軸近旁， 之凹部之平板形狀。 更具備驅動軸，其係配置於與前

O:\91\91016.DOC -10- 1239712 述旋轉軸同軸上者；及變速機，其係變 轉速度而傳輸至前述驅動轴者；前述變速機：： ： = 插入前述第1轉子的凹部。 夕口15刀 機施形態’前述變速機為減速機，前述減速 定於疑轉軸之太陽齒輪；環形齒輪；及於固 軸:旋轉軸的周圍旋轉，藉由與前述太陽齒 = 合’以前述驅動軸為中心公轉之行星齒輪。 著=轉子貫施形態，前述變速機及前述可動 者引边弟1轉子之方式配置。 場之實施形態，更具備為了使前述第1定子產生磁 %之驅動電路，前诚筮 工 之__ 圓周上留有空間而配置 於苹理相’於前述圓周上的前述空間配置前述驅動電路。 可動構件Γ實施形態，前述旋㈣與前述轉子藉由前述 了動構件而一體地移動。 上之’更:備配置於與前述旋轉軸同軸 、十A 月卜疋轉軸與珂述驅動軸藉由鋸齒結合，前 述_對於前述驅動軸可沿著前述第!方向滑動。 去的電動車輛具備旋轉電機，其係規定於前述任-*，其係藉由前述旋轉電機驅動者。 老的電動車輛具備旋轉電機，其係規定於前述任- 义兩，其係藉由前述旋轉電機驅動者。 接 3的電動車辆單元具備旋轉電機，其係規定於前述 及車輪’其係藉由前述旋轉電機驅動者。

【貫施方式J

O:\9l\9WI6.DOC -11 - 1239712 (第1實施形態） 說明本發明的旋轉電機及電動車輛的第1實施形態。於本 實施形態，例示電動機車作為電動車輛。 圖2係為顯示第1實施形態的電動機車丨之側面圖，圖3係 為由後方觀察電動機車1之立體圖。電動機車1具備前輪6、 後輪22、電動馬達28及電池14,藉由從電池14所得之電力 使電動馬達28旋轉，藉由該旋轉驅動後輪22。以下，由車 體前方順序地說明電動機車1的全體構造。 電動機車1係於其車體前方的上部具備頭管2，於頭管2 内轉動自如地插入未圖示之轉向軸。於轉向軸的上端安裝 手柄3°於手柄3的兩端設置把手4,右侧的把手構成風門把 手。於手柄3的中央附近設置儀表8。又，頭燈9配置於儀表 8的下方，於其兩側設置閃光燈10(於圖2及圖3只顯示左側）。 由頭管2以向著車體後方延伸之方式設置左右一對的車 體框架11。車體框架11具有圓管形狀，由頭管2向斜下方延 伸，於後輪22的中心程度的高度彎曲成圓弧狀，大約水平 地延伸至車體後方。由各車體框架丨丨的後端部以朝向斜上 方之方式設置左右一對的車體框架12，於端部互相地連接。 於一對的車體框架12間配置電池14。又，於電心的上 方，固定座位13於車體框架12。於車體框架12，於車體前 方朝向底部連接保持水平之U字形狀的座位支柱（未圖 示）’並藉由連接至車體框架12之左右—對的支㈣（於圖2 及圖3只㈣左側）支持。座位13係可開閉地連接至該座位 支柱的一部分。 O:\91\91016.DOC -12- 1239712 於車體框架12的後端設置後檔泥板16，設置閃光燈18， 其係以夾著尾燈17及尾燈17之方式配置者。 於車體框架11的後端部分別焊接左右一對的後臂托架 19(於圖2及圖3只顯示左側）。於後臂托架19，後臂20的前端 以藉由樞軸21可上下搖動之方式支持。 於後臂20的後端可旋轉地支持後輪22，後臂20全體藉由 後緩衝器23懸吊於車體框架12。如於以下詳細地說明，於 後臂20的後端部分收納於車寬方向扁平的電動馬達28。電 動馬達28驅動後輪22。 於左右的車體框架11的下方分別設置踏板24(於圖2及圖 3只顯示左側）。又，側支架25藉由軸26對於後臂20可旋轉 地支持。側支架25藉由回動彈簧27，向站立側支架25之侧 施力。 又，不詳細地說明，但於電動機車丨設有使前輪6及後輪 22的旋轉速度降低，或使旋轉制動之適當的煞車系統。 次之，詳細地說明電動馬達28及其周邊的構造。圖4顯示 後輪22及電動馬達28近旁的剖面。於圖，左側為車體前方 方向，圖的上部側為車體的右側。如圖所顯示，後臂2〇的 後端部構成為了收納電動馬達28之箱201，箱201安裝蓋 202 〇 藉由箱201及蓋202形成之空間内收納有具備旋轉軸44之 電動馬達28 ;具備為驅動軸之後車軸221之減速機5 1 ;第1 驅動電路71(於圖6顯示）；及第2驅動電路48。如於以下詳細 地。兒明’電動馬達18的旋轉軸44及減速機5 1的後車軸221以 °^1\91〇16.D〇c -13- 1239712 各個軸中心位於與第1方向Ai平行的一直線上之方式同軸 也配置。包動馬達的旋轉係經由旋轉軸44傳達至減速機 51，於減速機51減低其旋轉，傳輸至後車軸221。 方疋轉軸44及後車軸221分別藉由軸承2〇4及2〇3可旋轉地 支持。該等之軸以於軸方向(第1方向)不移動之方式支持。 後輪22包含車輪222及設置於車輪222外圍之輪胎224，車輪 222插入後車軸221，藉由螺帽223固定。後車軸221及車輪 222藉由例如鋸齒（鋸齒狀構造）機械地結合，將後車軸221 的方疋轉傳輸至車輪222。如於圖所顯示，車輪222為了可收 納減速機5 1或電動馬達28的一部分，以插入後車軸22丨之部 分作為中心具備拱狀的旋轉剖面形狀為理想。 圖5為分解減速機51的構造顯示之立體圖。如於圖4及圖5 所顯示，減速機5 1包含外殼5 1 a、行星齒輪5丨c及設置於旋 轉軸44的外圍之太陽齒輪44a(圖4)。行星齒輪51c收納於藉 由具有支軸51e之支持板51d及支座51f形成之空間，可旋轉 地支持於支軸51e的周圍。為了減低行星齒輪51c及支軸51e 的摩擦，於插入支軸51e之孔的周圍設置含油軸承51g為理 想。於支座5 If ’設置插入旋轉軸44的太陽齒輪44a之孔 5 lh。又，於支持板5 Id的中心固定後車軸221。 外殼5 1 a具有圓筒狀的内空間，於規定内空間之側面設置 環形齒輪51b。保持於支持板5 Id及支座5 If之行星齒輪51c 插入外殼51的内空間，行星齒輪51C及環形齒輪51b咬合 著。由孔51h插入之旋轉軸44的太陽齒輪44a亦與行星齒輪 5 1 c咬合。 O:\91\91016.DOC -14- 1239712 旋轉軸44旋轉，藉由與太陽齒輪44a的咬合，行星齒輪51c 就於各支軸51e的周圍自轉。又，行星齒輪51c為了亦與環 形齒輪5 1 b咬合，以後車軸221的旋轉中心及旋轉軸44的旋 轉中心作為中心公轉。藉此，後車軸22丨旋轉。各齒輪的齒 數或直徑為了可得到希望的輸出（扭力及旋轉數），調整至適 當的值。 於本實施形態，使用行星齒車構造的減速機，但使用具 備其它構造之減速機亦可。於使用行星齒車構造的減速機 之情況，可於與電動馬達28的旋轉軸44同轴上進行旋轉的 減速’可於同軸上配置後輪22及馬達28的旋轉軸。因此， 收納減速機51及電動馬達28的一部分於具有拱狀剖面之車 輪222的凹狀空間，可採用所謂車輪内的構造。藉此，可實 現具有車輪之小型驅動單元。 次之’說明電動馬達28。圖6係為分解電動馬達28的構造 顯示之立體圖。如於圖4及圖6所顯示，電動馬達28具備第丄 定子31、第1轉子4〇、可動機構72及前述的旋轉軸44。 第1定子31包含定子軛33，其係形成大約環狀者；複數之 齒32(顯示於圖4)，其插入設置於定子軛33之嵌合孔而固定 者；及線圈33，其係經由線軸（絕緣體）34捲繞於各齒32者。 又，第1定子3 1藉由樹脂等整體地模製，收納於箱2〇1，藉 由螺检專固定。 如於圖6所顯示，於本實施形態，捲繞齒32之各線圈33， 於以虛線R1顯示之圓周上，留下空間S1而配置。於未配置 線圈33之空間S1，如顯示於圖6，配置第！驅動電路71。又，

O:\91\91016.DOC -15- 1239712 第1定子31具有藉由線圈33及第1驅動電路71包圍之空間 31a 〇 藉由如此配置線圈33及第1驅動電路7 1，可於與第丨定子 3 1大約同一平面配置第！驅動電路7丨，可使後輪22近旁的車 寬變小。特別是使用電動馬達28於電動機車之情況，可縮 小箱201的突出。因此，即使電動機車翻倒，箱2〇1與路面 等接觸，收納於箱201之電動馬達28等也難以破損。 第1轉子40包含圓盤狀的輛41及托架98。軛41係藉由位於 外圍部份之環狀平坦部及於其内側具有空間41 a之凹部而 構成。該空間41a形成可收納減速機51的一部分之大小。於 與空間41a的設置之側相反之側，軛41形成具有對應於空間 41 a之形狀之凸部。如此形狀，例如藉由2階段深沖加工利 用牙孔加工形成環狀之金屬板而得。 於軛41的與第1定子31相對之面交互配置具備相異之極 性之磁鐵42(圖4)。於軛41的中心設置貫通孔，於貫通孔嵌 合托架98的上部。托架的上部具有半徑方向延伸之平坦 部，於平坦部與軛41重複之部分，藉由螺栓等固定。於托 架的下部，由外側嵌合或抵接軸承45。如於圖6充分顯示， 托架具有中心孔，於規定中心孔之側面設置軸方向延伸之 溝9 8b(狹縫或据齒）。另一方面，亦於旋轉軸44設置與溝98b 咬合之溝44b。旋轉軸44以溝44b與溝98b咬合之方式插入托 架98的中心孔。藉由溝44b與溝98b以鋸齒機械地結合，將 第1轉子40的旋轉傳輸至旋轉軸44。 如於圖4所顯示，插入第！轉子4〇之旋轉軸44更插入可動 O:\91\91016.DOC -16- 1239712 機構72,第1—轉子40對抗第1定子31，以於第1方向A1離間保 持之方式用軸承44可旋轉地支持其一端。設置於第J轉子4〇 的與第1疋子31相對之面之軛41的凸部的一部分插入第1定 子31的空間31a。亦即，藉由第1轉子4〇規定之空間41a的一 部分以侵入第1定子31的空間31a之方式位在，從與旋轉軸 44垂直的方向看時，重疊。另一方面，於空間41&保持其一 部分之減速機5 1，亦於第丨定子3丨的空間3 la部分地重疊位 在。藉此’同軸地配置電動馬達28及減速機21時，可縮短 配置該等所需要之空間的軸方向的長度。如本實施形態， 使用電動馬達28於電動機車之情況，可縮小箱2〇1的突出。 因此，即使電動機車翻倒，箱2〇丨與路面等接觸，收納於箱 201之電動馬達28等也難以破損。又於設計上亦優越。 可動機構72以第1轉子4〇及第1定子31的相對位置變化之 方式使第1轉子移動。更具體而言，可動機構72藉由沿著第 1方向A1使第1轉子4〇移動，調節第1轉子4〇的磁鐵42及第j 疋子3 1的間隙G。因此，可動機構72包含可動構件47、止轉 構件99及調整用馬達6〇。 可動構件47具有圓筒形狀的滑件47a及連接於滑件47a的 上端部之軸承部47d。軸承部47d係由外側嵌合軸承45而保 持。於滑件47a設置插入旋轉軸44之貫通孔。於滑件47a的 外側面的上部形成平面部47c。 包含軸承部47d之可動構件47的前端部插入第1轉子40的 空間3 1 a。亦即可動機構72的一部分以與第1轉子4〇重疊之 方式插入空間31a。因此，可縮短電動馬達28的第1方向A1

O:\91\91016.DOC -17- 1239712 之長度。 — 止轉構件99，具有插人^扭μ 動構件47的滑件47a之圓筒狀的 =於孔的内側面形成與平面部仏接合之平面部恢。止 轉構件99的下部具有凸緣形狀，固定於箱加。 插入至止轉構件99的貫通孔之滑件…因為其平面部· 接觸止轉構件99的平面部9补而拉人 t 卩99c而接合，雖可移動至第1方向 A1，但是妨礙於旋轉軸44周圍旋轉。 止轉構件99容許往第！方向移動可動構件47，若可限制於 旋轉轴44的周圍旋轉可動構件47，則具備前述以外之構造 亦可。例如滑件47a與滑件47a的軸方向垂直地具有矩形的 剖面，止轉構件99的孔可以是與其剖面接合之形狀，也可 以是其它的多角形或圓形的一部分欠缺之形狀的剖面及孔。 如於圖4所顯示，於可動構件47的滑件47a的貫通孔内， 可旋轉地支持旋轉軸44之含油軸承1〇1及1〇2設置於滑件 47a的上端部及下端部。含油軸承比較起具有珠等的轉動體 之軸承’因為藉由少的構件構成，一般為便宜，亦有助於 成本的減低。藉此，可動構件47於旋轉軸44的周圍可旋轉 地支持。又，於滑件47a的外側面設置螺絲47b。 調整用馬達72藉由使可動構件47移動至第工方向八丨，使第 1轉子40移動。調整用馬達72，例如為步進馬達，包含圓筒 型的第2疋子61及圓筒形的第2轉子62。第2定子61具有複數 的線圈63，具有插入第2轉子62之孔。第2定子61固定於箱 201。於線圈63連接為了驅動調整用馬達72的第2驅動電路 48。第2轉子62包含圓筒部65及配設於圓筒部65的外側之具 O:\91\91016.DOC -18 - 1239712 有複數的磁極的磁鐵64。於圓筒部65設置插入可動構件〇 的滑件47a及旋轉軸44之貫通孔。於貫通孔的内側面設置與 滑件47a的螺絲47b咬合之螺紋65b。第2轉子62及第2定子61 與旋轉軸44同軸地配置。 如於圖4所顯示，圓筒部65的兩端藉由固定於止轉構件99 及箱201之軸承66，可旋轉地支持。 驅動凋整用馬達72，第2轉子62旋轉，就藉由與螺紋65b 咬合之螺絲47b，將第2轉子62的旋轉傳輸至滑件47a。但 是，滑件47a藉由止轉構件99，防止其旋轉。因此，藉由第 2轉子62的旋轉，螺紋65b以根據螺紋的間距之比例，使螺 絲47b移動至第1方向A1。亦即，滑件4乃移動至第1方向 A1。其結果，可動構件47使第1轉子4〇沿著第1方向八工移 動，使弟1轉子40與第1定子3 1的間隙G變化。間隙g的調整 範圍根據由電動馬達28求出之輸出特性決定。例如於本實 施形態，在1 mm至10 mm的範圍調節。 又’於本實施形態，藉由於滑件47a及第2轉子62設置螺 絲47b及螺紋65b，雖然變換第2轉子62的旋轉成沿著滑件 47a的第1方向A1之移動，但使用其他構造亦可。例如如同 附加嵌入之鋸齒，於圓筒部65的内面側設置螺旋狀的凹凸 部’於滑件47a的外面側亦設置螺旋狀的凹凸部，使凹凸彼 此接合亦可。又’於圓筒部65的内側面及滑件47a的外側面 的一方設置螺旋狀的溝，於另一方配置與溝接合之銷亦可。 次之，說明電動馬達28的動作。使用第1控制電路71，使 電流流到第1定子3 1的線圈30，就產生磁場，藉由產生於產 O:\91\91016.DOC -19- 1239712 生之磁場與第1轉子40的磁鐵42之間之排斥力及吸引力，與 通常的馬達同樣，第1轉子4〇旋轉。第1轉子4〇的旋轉傳輸 至旋轉軸44，於減速機5 1使旋轉速度降低，將旋轉傳輸至 後車軸22。 調整第1定子31及第1轉子40的間隙G，為了使電動馬達28 的輸出特性變化，使用可動機構72。具體而言，藉由第2驅 動電路48，驅動調整用馬達72的線圈63，第2轉子62就旋 轉。於是，第2轉子62的螺紋65b及滑件47a的螺絲47b咬合， 可動構件47與第1方向A1平行地移動。例如如同箭頭，移動 至圖面上方。藉此，經由軸承45推上第1轉子4〇，第！轉子 4 〇移動至上方。其結果，間隙G變大。因為經由軸承4 5接合 第1轉子40及可動構件47，即使第1轉子40旋轉，亦可調整 間隙G。又，相反地即使第！轉子4〇的旋轉停止，亦可使間 隙G變化。 使調整用馬達72的第2轉子62旋轉至與前述相反的方 向，可動構件47就與第1方向A1平行，移動至圖面的下方。 隨此，經由軸承45下拉第1轉子40,第1轉子40移動至下方。 其結果，間隙G變小。以第1轉子40接近第1定子3丨之方式使 其移動之情況也是，第1轉子40即使旋轉亦停止亦可。 圖7及圖8係模示地顯示電動馬達28的輸出特性之圖。圖7 係顯示對於電動馬達28的旋轉數之扭力，圖8係顯示對於旋 轉速度之輸出。第1轉子40及第1定子31的間隙G小時，藉由 第1轉子40的磁鐵42，許多磁通鏈接於第1定子3 1的線圈。 因此，如圖7中以T1所顯示，產生強的扭力，而如圖8中以

O:\91\91016.DOC -20- 1239712 P1所顯示，以低旋轉數可得大的輸出。但是，間隙G小時， 於第1定子31的線圈，因為產生大的感應電壓，不能提升旋 轉速度。 另外’第1轉子40及第1定子31的間隙G大時，藉由第1轉 子40的磁鐵42鏈接於第1定子3丨的線圈的磁通少。因此，如 圖7中以T2顯示，只產生小扭力。但是，間隙G小時，產生 於第1疋子31的線圈之感應電壓小，可提升旋轉速度。又， 如圖8中以P2所顯示，以高轉速可得大的輸出。 因此，如同先前的電動馬達，固定定子與轉子的間隙或 作為產品，只於出貨之前可調整間隙之情形，只可得到前 述任一方之特性。 對於此，若根據本發明，藉由可動機構，於電動馬達的 方疋轉中，因為可連續地使間隙G變化，如以圖7的丁3及圖8 的P3所顯示，可根據旋轉數連續地使扭力及輸出變化，而 且驅動電動馬達2 8到高旋轉數。 因此，藉由使電動馬達28的輸出特性變化，電動機車i 於發動時或是㈣時等，以大扭力使後車輪22旋轉，於以 平常狀態行驶平坦的道路等之情況，提升馬達的旋轉數， 可以快的速度駕驶電動機車。 特別於本實施形態，於起作用於第丨轉子4〇的磁鐵U及第 1定子31之齒之吸引力的方向上設定間隙G，故於第丨轉子4〇 與第1定子3 1接近的區域，藉由稍微的間隙變化，磁通量大 幅變化。因此’藉由稱微地使間隙G變化，輪出特性大：變 化°

O:\91\91016.DOC -21 - 1239712 另一方面」根據本發明形態，藉由螺絲變換調整用馬達 的方疋轉成可動構件往第1方向的移動。可動構件的移動量係 藉由螺絲的間距決定，藉由調整用馬達的旋轉，可正確地 控制可動構件的移動。x，藉由螺絲的間距可容易地調整 可動構件的移動量。因此，即使於間隙G的磁通量大幅變化 之區域，使用調整用馬達亦可正確地控制輸出特性。又， 因為沒必要取大的間隙G ’可使電動馬達的軸方向的厚度變 小 0 由於如此理由，本發明的電動馬達採用於為第i轉子仙 的旋轉軸方向之第1方向A1，第i轉子40的磁鐵與第i定子η 的齒輪相對，設置間隙k軸向間隙構造，使第i轉子4〇移 動至旋轉軸方向而調整輸出特性為理想。於電動馬達，轉 子與定子之齒於半徑方向相對之徑向間隙構造者亦存在， 但此時為了使輸出特性變化’要使轉子移動至半和方向 複雜的構造為必要’或使其移動之構造變為大規：。二 於徑向間隙構造的電動馬達，藉由使轉子料至旋轉 向，亦可使輸出特性變化，_該,冑 义丨U 1—通W况的磁通量的變化和 子的磁鐵與定子之齒重疊之面積成比例。因此，為了調整 輸出特性，有必要使轉子大幅移動至旋轉轴方向 達的軸方向的外型變大。 … 以上’如參照圖面詳細地說明，根據本實施形態 調整用馬達，使第1鳇早I & Μ 9 便弟轉子移動而調節第1轉子與第1定子的門 隙’藉，使磁通量變化，可調整電動馬達的輸出特性/ 又，弟1轉子與電動馬達的旋轉轴藉由如雜歯的齒咬合而

O:\91\91016.DOC -22- 1239712 結合’故可㈣地傳輸藉由第1轉子之大的旋轉力至旋轉 轴，而且可料旋轉轴只使心轉子滑動。旋轉軸的位置即 使使第m子移動亦不變化，故於箱等確實地固定旋轉軸， 可安定使第1轉子旋轉。 又 於興万疋轉釉同軸上可配置連接車輪等之驅動軸，驅 動軸的位置即使使第子移動，亦不變化。因此，即使使 第1轉子移動，車輪的位置亦不變位。 又，因為於與第！轉子的旋轉轴同抽上配置可動機構，可 使產生於藉由磁鐵的吸引力產生之第丨轉子與第1定子之間 之力的方向及可動構件的移動方向大約一致。因此，於可 動機構並不施加大的偏負載，可安定使可動構件移動。胃 結果，可使可動機構的構成簡單。x，因為摩擦力等之能 量損失亦減低，調整用馬達為輸出小的小型者亦可。因此γ 可使電動馬達整體成為小型輕量。又，因為調整用馬達的 能量效率變高，於以電池驅動電動馬達之情況，可使電池 的容量變小。 < 又，減速機及可動機構於旋轉軸的方向，夾著第丨轉子及 第1定子配置。因此’防止配置該等於同—側之構造的複雜 化’可使形狀的自由度變大。又，以由兩侧減速機及可動 機構的一部分各個侵入第丨定子的空間之方式位在，可使其 與第1定子的空間重疊，故可使旋轉軸方向的厚度變小，實 現小型的電動馬達。又，如同本實施形態，於電動機車的 車輪内馬達等適用本發明之情況，重量大的旋轉電機的重 心大約位於車軸上，故無重量偏移，直線前進時或旋轉時

O:\91\91016.DOC -23- 1239712 的安定性提升。 又因為旋轉軸貫通為可動機槿夕— 、查π成 成構之可動構件及調整用馬 17旋轉軸支持於收納電動馬達之γ + … 算安宏夕姓从 ^運之相或電動機車之臂 4女疋之構件。旋轉軸不貫穿之 # a m m λλ 况，方疋轉軸的一端必須 以Ύ動椒構的可動構件等支 貝 可移動的槿1甘^ 動構件因為具有 動：n支持變為不安定，有可能 不穩。又，會產生振動或嚷音的產生，及伴隨直之摩= 之凝轉能量的損失或金屬疲勞等問題。為了防^門題 高可動構件或支持可動構件之構造的二，有 V致重置的增大等之可能性。 啕 因ΓΙΓ件係經由含油軸承，藉由貫通之旋轉軸支持。 因此，即使以因第i定子之齒一 古彳士曾，A 口丨刀脱洛而第1轉子傾斜之 疋子受力之情況，可藉由旋轉軸抑制第!轉子及 可動構件的傾斜。J：社罢认 … 可動構件及第1轉子間並不產 生大耗4可動構件安定移動至旋轉軸方向，可使第 子移動。又，使摩捧能 轉 礼失減小，可提高電動馬達的 旦 > 。於以電池驅動電動馬達之情況’可使電池的容 罝減小’重量亦變輕，故車輛整體的重量變小 行駛距離。 ^長 又，因為可動構件以抗拒產生於第丨轉子及第丨定子之間 之吸引力’於推壓側與第i轉子接觸之方式配置，於: 件與第1轉子之間產生互相推擠力。因此，於該等間設置軸 承之情況’比較起於可動構件與第i轉子間產生拉力之情 況’可使可動機構的構造成為簡| ’於機構的小型化、零

O:\91\91016.DOC -24 - 1239712 減低及成本的減低上有效果。又，固〇動機構於 相-電動機車之臂等之情況，亦可採用簡單的構造。 又，藉由於可動構件與^轉子之間使用轴承，即使於可 =構件與第1轉子之間產生傾斜之情況，亦可藉由軸承内部 的間隙等吸收或是減低傾斜。因此，於旋轉轴及第】轉子之 間可減低撬開或滑動阻力，防止振動及噪音的產生，並可 於调整用馬達使用輸出小且小型 可動構件。 u者了以低靖耗電力驅動 ,鐘於本實施形態，電動機車具備減速機，使電動馬達 的疋轉減速而傳輸至後車軸，但取代減速機，設置使旋轉 2或是使旋轉數增加之變速機亦可。又，設置可使旋轉 速度變化之可變變好德介 ^ μ逮機亦可。減速機等之外，或是取代減 、’電動機車具備單向離合器等其他機械要素亦可。 又’可動構件與轴承絲承與第丨轉子未完全地連接亦 二：二構件由第1定子使第1轉子離間之情況，可動構件 第1轉子的吸引力而推壓第1轉子，故即使未 成㈣的連接’第1轉子亦可確實地移動。又，使第靖 ::!弟1定子之情況’藉由使可動構件移動，利用請 即使、Γ轉/的吸引力，第1轉子移動至抵接可動構件，故 即使未t成該等的連接，亦可確實地使以轉子移動。又， 及引力而拉第1轉子之方式配置可動機構之情 可構件與第1轉子抵接而拉第1轉子。於此情 況’為了使第！轉子移動至吸引方向，可 (第2實施形態） W刀

O:\91\91016.DOC -25- 1239712 圖9係顯示·藉由本發明之旋轉電機及電動車輛的第2實施 /心的主要部分。於為本實施形態的旋轉電機之電動馬 達，於旋轉軸固定於第缚子之點，與第丨實施形態相異。 了匕的構造因為與第丨實施形態相同，附上相同參考符號， 為了避免重複省略同樣構造的說明。 於本實施形態，旋轉軸440包含托架一體地形成，托架固 定於第1轉子40。於旋轉軸44〇的一端，取代軸承2〇4，設置 含油軸承2040，對於箱201可滑動至軸方向地支持旋轉軸 440的 ^。又，於減速機設置含油軸承2050，對於後車軸 221可滑動至軸方向地支持旋轉軸44〇的另一端。 藉由調整用馬達的第2轉子62的旋轉，可動構件47與第i 方向平行地移動，第1轉子40及旋轉軸440就一體地移動。 藉此，與第1實施形態同樣，可調節第i定子31與第i轉子4〇 之間隙。此時，旋轉軸440的太陽齒輪44a與第1方向平行地 移動，對於行星齒輪51c滑動。 根據本實施形態，因為固定第1轉子40與旋轉軸44〇，於 旋轉軸440與第1轉子40之間沒必要設置為了使旋轉軸滑動 之間隙，旋轉軸440與第1轉子40，無不穩而一體地旋轉。 因此，可安定使第1轉子40旋轉。又，旋轉軸"ο的移位因 為於減速機被吸收，可防止為驅動軸之後車軸22 1移位，輪 胎位置移位產生之不舒服的行駛感覺。 (第3實施形態） 圖10係顯示藉由本發明之旋轉電機及電動車輛的第3實 施形態的主要部分。本實施形態於未具備減速機5 1之點， O:\91\91016.DOC -26- 1239712 與第2實施开> 態相異。具體而言，旋轉軸4400包含一體地形 成之托架，托架固定於第1轉子40。 後車軸2210具有同軸地内包旋轉軸4400的端部之空間， 規定空間之側面與旋轉軸4400的外側面藉由鋸齒結合。藉 由調整用馬達的第2轉子62的旋轉，可動構件47與第1方向 平行地移動，第1轉子40及旋轉軸4400就一體地移動。藉 此，與第1實施形態同樣，可調節第1定子31與第i轉子4〇之 間隙。此際，旋轉軸4400與後車軸2210藉由鋸齒結合，一 面容許旋轉軸4400往第1方向的移動，一面傳輸旋轉軸44〇〇 之旋轉往後車軸2210。 根據本實施形態’因為未使用減速機，可使驅動機構的 外形更小。又，可得與第2實施形態同樣的效果。 又，於前述實施形態顯示之旋轉電機的形狀係為一例， 旋轉電機具備藉由對於定子，於軸方向相對地使旋轉電機 的轉子移動，使磁通量變化，可調整輸出特性之類的形狀 即可〇 又，於前述實施形態，於轉子側配置磁鐵，但於定子側 配置磁鐵，於轉子側配置線圈之旋轉電機，亦可適用本發 明。 又，於前述實施形態作為旋轉電機例示馬達，但本發明 為發電機即可，為於電動車輛之驅動馬達，如再生刹車作 為發電機及馬達使用亦可。 動 再者，於前述κ靶形態例示電動機車，但於3輪以上^ 車輛，亦可適用本發明。又，可以電動機車的前輪七 O:\91\91016.DOC -27- 1239712 駆動輪’稭*電動馬達驅動前輪及後輪亦可。或是於包含 電動機車之電動車翻，本發明的旋轉電 其它的驅動裝置，仏以 卜 r /、備 J如引擎等的内燃機亦可。 根據本發明，因為可藉由可動機構調整轉子與定子的旋 向的相對位置，實現可調整輸出特性之旋轉電機。 本旋轉電機可適合使用於各種電動車輛，特別是可適合 使用於電動機車。 【圖式簡單說明】 ❿ 圖1係顯示先前的馬達構造之剖面圖。 圖2係為本發明第i實施形態之電動機車的側面圖。 圖3係顯示於圖2之電動機車的立體圖。 圖4係顯示於圖2所示之電動機車的電動馬達近旁的構造 之剖面圖。 圖5係顯示於圖4之減速機的分解立體圖。 圖6係顯示於圖4之電動馬達的分解立體圖。 圖7係顯示本實施形態的電動馬達的扭力特性之圖。 鲁 圖8係顯示本實施形態的電動馬達的輸出特性之圖。 圖9係顯示為本發明第2實施形態之電動機車的電動馬達 近旁的構造之剖面圖。 圖1 〇係顯示本發明的第3實施形態之電動機車的電動馬 達近旁的構造之剖面圖。 【圖式代表符號說明】 1 電動機車 2 頭管

O:\91\91016.DOC -28- 1239712 3 — 手柄 4 把手 6 前輪 8 儀表 9 頭燈 10、18 閃光燈 11、12 框架 13 座位 14 電池 15 支柱 16 後擔泥板 17 尾燈 18、28 電動馬達 19 後臂托架 20 後臂 21 樞軸 22 後輪 23 後緩衝器 24 踏板 25 側支架 26 軸 27 回動彈簧 30、63 線圈 31 第1定子 O:\91\91016.DOC -29- 1239712 31a 32 33 34 40 41 41a 42 44 , 440 、 4400 44a 44b 、 98b 45 、 66 、 203 、 204 47 47a 47b 47c 47d 48 51 51a 51b 51c 51d 51e 空間 齒輪 定子扼 線轴 第1轉子 幸厄 空間 磁鐵 旋轉軸 太陽齒輪 溝 軸承 可動構件 滑件 螺絲 平面部 軸承部 第2驅動電路 減速機 外殼 環形齒輪 行星齒輪 支持板 支轴 O:\91\91016.DOC -30- 1239712 51f 51h 61、 64 ^ 65 65b 71 72 98 99 99c 101 125 130 141 146 160 161 162 201 202 221 222 223 - 支持 62 第2轉子 141 磁鐵 圓筒部 螺紋 第1驅動電路 可動機構 托架 止轉構件 平面部 、102 含油軸承 筒形轉子 定子 磁鐵 襯套 連結、調節構件 彈性構件 頭 箱 蓋 、2210 後車軸 車輪 螺帽 O:\91\91016.DOC -31 -

Claims (1)

123 ^¾¾2796號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(94年3月） 拾、申請專利範園： 1 · 一種旋轉電機，其具備： 旋轉軸，其係於第1方向延伸者； 第1轉子，其係與前述 ^ 轉者； 轉軸釔合，隨著前述旋轉軸凝 第1疋子，其係對於前 相對，以盥前、+、$ 攻弟1轉子，於前述第1方向離間 ^ 1 興則述第1轉子i日#4·^ 可重Λ ϋ Μ ^ 4之方式配置者；及 了動枝構，其係使前 位置變化，為了 V 轉子及前述第1定子的相對 隙，而』述第1轉子及前述第1定子之間 γ而使㈣第1轉子移動至第丨方向. 子之間 珂述可動機構包含可動 _ 之圓筒形狀，前述可動構件具錢有貫通孔 沿著前述第！方向料M W猎由前述可動構件 間之方式使前述第】轉子移動轉子U “述第1定子離 2.如申請專利範圍第1項之旋轉電機，龙中 前述可動機構為了防止前述可動構 ，轉，更包含與前述可動構件接合第1轉 3.如申請專利 安。之止旋轉構件。 圍弟2項之旋轉電機，龙中 前述可動機構更包含轴承，前述可動 子經由前述轴承接觸。 動構件與前述第增 4.如：請專利範圍第2項之旋轉電機 前述可動機構更具有設置於前述可動 軸之間之車由*。 力構件與前述碇轉 月專利Ιϋ圍第4項之旋轉電機，其中 910l6-940323.doc 前述軸承至少設置於前述可 旁。 傅仟的貝通孔的兩端近 6·如申請專利範圍第】項之旋轉電機，其中 前述可動機構包含調整用馬達， Μ , _ χ 夂換則述調整用馬達 的紋轉成W述第丨方向的變位，藉 至前述筮1士^ 曰田使則述第1轉子移動 至別过弟1方向，調節前述第2 隙。 传丁/、則迷弟1定子之間 7· 一種旋轉電機，其具備·· 方疋轉軸，其係於第1方向延伸者； 隨著前述旋轉軸旋 第1轉子，其係與前述旋轉軸結合 轉者； 相Γ，定子’义其係對於前述第1轉子，於前述第1方向離間 、以與别述第1轉子相對之方式配置者；及 可動機構’其係使前述第 位置變化，21第1轉子及則述弟！定子的相對 隙，而^ 節前述第1轉子及前述第1定子之間 ^ 刖述第1轉子移動至第1方向； 月丨J述可動機構包含調整 ^ 有貫 i用馬達，則述调整用馬達具備設 之第2轉子，前述旋轉 — 4疋得苹由插入方《刖述第2轉子的 由前述第2轉子於前述旋轉軸 月丨J迷調整用馬達 疋得艾換 述第 疋轉成則述第1方向的變位，藉由使前 糾定子之間隙。 向#即別述弟1轉子與前述 士申《青專利範圍第2項之#絲午』丨 示貝之方疋轉電機，其中 前述可動機構更包含調整用馬達； 9IOI6-Q40323.doc 12微 前述調整用馬達具備第2轉子，立# $ f扦A、，+ A u 付丁八知卩又置插入珂述旋轉 軸及則述可動構件之貫通孔者，· 於規定前述貫通孔之側面設置螺紋； 於前述可動構件的外側面設置與前述第2轉子的内面 側的螺紋咬合之螺絲。 9 如申請專利範圍第8項之旋轉電機，其中 精由轴承 鈿述凝轉轴貝通前述調整用馬達的第2轉子 固定端部。 1〇·如申請專利範圍第1項之旋轉電機，其中 前述第1轉 前述旋轉軸與前述第1轉子藉由綠齒結合， 子對於前述旋轉軸，可沿著前述^方向滑動。 1.如申請專利範圍第2項之旋轉電機，其中 月y述第1定子具有設置於前述旋轉㈣旁 可重Λ Μ从ΛΑ . 工力逃 勺至y —部分位於前述空間内。 12·如申請專利範圍第1項之旋轉電機，其中 前述第1轉子於前述旋轉軸近旁，呈 仓少ππ* ，、備具有凹陷於軸方 向之凹部之平板形狀。 稍方 士申π專利範圍第12項之旋轉電機，其中更具備· =動轴’其係配置於與前述旋轉軸同轴上者；及 文速機，其係變換前述旋轉 述驅動軸者； 疋轉速度而傳輸至前 如述變速機的至少_ Α八扞乂 14.如μ 彳刀插入别述第1轉子的凹部。 Μ專利範圍第13項之旋轉電機，其中 前述變速機為減速機，前述減速機包含： 91 〇16-940323.doc 1239712 設置於前述旋轉轴之太陽齒輪； 環形齒輪；及 行星齒輪’其係於固定於前述驅動軸之旋轉軸的周 圍旋轉，藉由與前述太陽齒輪及環形齒輪咬合，以前 述驅動幸由為中心公轉。 15, 一種旋轉電機，其具備： 旋轉軸，其係於第1方向延伸者； 隨著前述旋轉軸旋 第1轉子，其係與前述旋轉軸結合 轉者； ★第1疋子，其係對於前述第1轉+，於前述第1方向離間 對以與别述第1轉子相對之方式配置者； 4可動機構，其係使前述第1轉子及前述第1定子的相對 :置變化’為了調節前述第1轉子及前述第1定子之間 隙，而使前述第1轉子移動至第！方向； :動軸’其係配置於與前述旋轉軸同軸上者；及 ，速機’其係變換前述旋轉軸的旋轉速度 述驅動軸者； 向^述第1轉子於前述旋轉軸近旁，具備具有凹陷於軸方 :凹部之平板形狀；前述變速機的至少一部分插入前 it m 1 4子的凹。卩，剛述變速機及前述可動機構以夾著前 述第1轉子之方式配置。 16·如申請專利範圍第4項之旋轉電機，其中 二具，為了使前述第r子產生磁場之_電路； 述弟1疋子包含於圓周上留有空間而配置之複數線 9lOlC-940323.doc 17 ，令前述圓周上的前述空間 〜、 •如申請專利範圍第8項之旋驅動電袼。 體 前述旋轉轴與前述第如/由其中 地移動。 s由剛述可動構件而 18=請專利範圍第η項之旋轉電機，^ :具備配置於與前述旋轉軸同 ㈣旋轉軸與前述驅動轴藉由鋸齒社合軸， 19 一 2述驅動軸可沿著前述^方向滑二’前述旋轉軸 種电動車輛，其具備·· 7、15項中 旋轉電機，其係規定於申 叙一項者；及 甲明專利乾圍第！ 如車輪’其係藉由前述旋轉電機驅動者。 種機車，其具備： 7、15項中 %轉電機，其係規定於中請專利範圍第1 任—項者；及 21 一車輪’其係藉由前述旋轉電機驅動者。 種噠動車麵單元，其具備： 15項 知轉電機，其係、規定於巾請專利範圍第^ 任一項者；及 車輪，其係藉由前述旋轉電機驅動者。 9l0J6-940323.doc