WO2005076462A1 - 電動車両 - Google Patents

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WO2005076462A1
WO2005076462A1 PCT/JP2005/001476 JP2005001476W WO2005076462A1 WO 2005076462 A1 WO2005076462 A1 WO 2005076462A1 JP 2005001476 W JP2005001476 W JP 2005001476W WO 2005076462 A1 WO2005076462 A1 WO 2005076462A1
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stator
rotor
air gap
core member
gap length
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PCT/JP2005/001476
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Haruyoshi Hino
Keiko Murota
Shinya Naitou
Junji Terada
Tomohiro Ono
Hiroaki Yagi
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Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the rotor and the stator are configured so that the length of the air gap serving as a magnetic resistance can be adjusted.
  • the air gap length by moving at least one of the stators in the direction in which the rotation axis extends, even if the amount of movement of at least one of the rotor and the stator is small S, it is formed by the rotor and the stator.
  • the amount of change in the amount of magnetic flux flowing through the magnetic path can be increased. This makes it possible to reduce the amount of movement of at least one of the rotor and stator when changing the settings of the power generation characteristics and the torque output characteristics of the rotating electric machine that change with the amount of magnetic flux.
  • the length of the air gap which is the magnetic resistance
  • the amount of magnetic flux flowing through the magnetic path formed by the rotor and the stator is adjusted. Since it can be changed according to the state, the power generation characteristics and the torque output characteristics of the rotating electric machine, which change depending on the amount of magnetic flux, can be changed to the characteristics suitable for the vehicle state.
  • the rotor and the stator are arranged so as to face each other at a predetermined interval in a direction in which the rotation shaft extends, and
  • the air gap length between the rotor and the stator is adjusted by adjusting the distance between the rotor and the stator in the direction in which the rotation axis extends based on a signal indicating the vehicle state.
  • the rotating electric machine rotates at least one of the rotor and the stator. It further includes an air gap length adjustment mechanism for adjusting the air gap length by moving the air gap in the direction in which the shaft extends, and the air gap length adjustment mechanism is driven based on a signal indicating a vehicle state.
  • the air gap length between the rotor and the stator can be easily adjusted to a value corresponding to the vehicle state by the air gap length adjusting mechanism.
  • the air gap length adjustment mechanism includes at least an adjustment motor that rotates based on a signal indicating a vehicle state. The length is adjusted to a value according to the rotation amount of the adjustment motor.
  • the air gap length adjustment mechanism section preferably includes a movable member that moves in a direction in which a rotation axis extends in accordance with a rotation amount of the adjustment motor. Further, at least one of the rotor and the stator is moved by the movable member in the direction in which the rotation axis extends. According to this structure, at least one of the rotor and the stator can be easily moved by the movable member in the direction in which the rotation axis extends by a value corresponding to the rotation amount of the adjustment motor.
  • the air gap length adjustment mechanism section includes an adjustment motor
  • the air gap length adjustment mechanism section further includes an adjustment motor control section for controlling a rotation amount of the adjustment motor, and the adjustment motor control section adjusts the rotation amount.
  • the amount of rotation of the motor is controlled based on a signal indicating the vehicle state.
  • the adjustment motor control unit easily controls the adjustment motor.
  • the rotation amount of the motor can be controlled so as to be a value corresponding to the vehicle state.
  • the adjustment motor control unit is in a normal traveling state or a push-walking state based on a signal indicating a vehicle state. Is determined.
  • the adjustment motor control unit can control the rotation amount of the adjustment motor to a value suitable for the normal traveling, and during the push walking state, The adjustment motor control unit can control the amount of rotation of the adjustment motor to a value suitable for pushing and walking.
  • the air gap length (magnetic flux amount) adjusted by the adjusting motor can be adjusted to a value suitable for each of the normal running state and the push-walking state.
  • the air gap length is set.
  • the rotation amount of the adjustment motor is controlled by the adjustment motor control unit so that the air gap length becomes the first value. If the adjustment motor control unit determines that the vehicle is in the pushing and walking state, the air gap length is reduced.
  • the rotation amount of the adjustment motor is controlled by the adjustment motor control unit so that the second value is larger than the first value.
  • the signal indicating the vehicle state includes at least a rotating electric machine speed signal indicating a rotating speed of the rotating electric machine, and the adjusting motor control unit The amount of rotation of the adjusting motor is controlled based on the rotating electrical machine speed signal.
  • the adjusting motor control unit controls the amount of rotation of the adjusting motor when the rotating electric machine (rotor) rotates at a high speed.
  • the adjusting motor control unit can control the amount of rotation of the adjusting motor to a value suitable for a case where the rotating electric machine (rotor) is rotating at a low speed.
  • the air gap length (the amount of magnetic flux) adjusted by the adjustment motor is reduced by 1 / when the rotating electric machine (rotor) rotates at high speed and when the rotating electric machine (rotor) rotates at low speed by V / It can be adjusted to a value suitable for each.
  • the power generation characteristics and torque output characteristics of the rotating electrical machine depend on the vehicle conditions (rotating electrical machine (motor) rotating at high speed! /, Rotating electrical machine (rotor) at low speed, and rotating). Settings can be easily changed
  • the adjustment motor control unit controls the rotation amount of the adjustment motor based on the rotation speed signal of the rotating electric machine
  • the air gap length is adjusted.
  • the rotation amount of the adjustment motor is controlled by the adjustment motor control unit so that the rotation motor has a third value, and when the rotating electric machine is rotating at a low speed, the air gap length is smaller than the third value.
  • the rotation amount of the adjusting motor is controlled by the adjusting motor control unit so as to satisfy the value of.
  • the rotation amount of the adjusting motor is controlled by the motor control unit based on the battery voltage signal.
  • the air gap length is equal to the induced voltage force S generated by the rotating electric machine. It is adjusted by the adjusting motor so that it becomes lower than the voltage. With this configuration, it is possible to easily prevent the charging current to the battery from becoming too large.
  • the stator includes a first stator and a second stator arranged so as to face each other with a predetermined space therebetween, and By moving at least one of the second stators, the air gap length is adjusted.
  • the size of the air gap length of the magnetic path formed in the initial state where the first stator and the second stator are not moved, and at least one of the first stator and the second stator are changed.
  • the first stator includes a plurality of first core members annularly arranged at a predetermined interval from each other.
  • the two stators include a plurality of second core members arranged in a ring at predetermined intervals, and move the first core member and the second core member by moving at least one of the first stator and the second stator.
  • the air gap length is adjusted by changing between a state where the two core members face each other and a state where the first core member and the second core member do not face each other.
  • the amount of magnetic flux can be changed more easily.
  • the first stator includes a plurality of first core members and the second stator includes a plurality of second core members
  • one-sided S rotor of the first core member and the second core member is provided.
  • a coil is mounted on one of a first core member and a second core member arranged so as to face the rotor, and the coil is mounted on one of the first core member and the second core member.
  • the air gap length is adjusted so that a magnetic path is not substantially formed in the portion where the is mounted.
  • the second stator is rotated in the rotation direction of the rotor.
  • the air gap length is adjusted. With this configuration, the air gap length can be easily adjusted by rotating the second stator in the rotation direction of the rotor.
  • the apparatus further includes a rotation drive unit for rotating the second stator in the rotation direction of the rotor.
  • a rotation drive unit for rotating the second stator in the rotation direction of the rotor.
  • the first core member and the second core member In the configuration in which the second stator is rotated in the rotation direction of the rotor, preferably, when the first core member and the second core member face each other, the first core member and the second core member The air gap length between them becomes smaller than the distance between the adjacent first core members, and the second stator rotates in the rotation direction of the rotor, so that the second core member faces the first core member. When it is moved to a position where the first core member does not When the first core member and the second core member face each other, the air gap length between the first core member and the second core member becomes smaller than the distance between the first core member and the second core member. When the second core member moves to a position where it does not face the first core member, it is smaller than the air gap length between adjacent first core members. With this configuration, the amount of magnetic flux when the first core member and the second core member face each other and the case where the second core member moves to a position where the first core member does not face the first core member can be easily obtained. And the amount of magnetic
  • the plurality of first core members forming the first stator are connected to a rotor.
  • the plurality of second core members constituting the second stator are arranged so as to face each other at a predetermined interval in the direction in which the rotation shaft extends, and the direction in which the rotation shaft extends with respect to the first stator.
  • the rotor and the first stator are arranged so as to face each other at a predetermined interval in the direction in which the rotation axis extends, and the first stator and the second stator extend in the direction in which the rotation axis extends.
  • the air gap length can be easily adjusted by changing the magnetic path to be formed.
  • the rotor includes a cylindrical rotor.
  • the plurality of first core members constituting the second stator are arranged so as to face the rotor at a predetermined interval in the radial direction, and the plurality of second core members constituting the second stator are formed of the second core member.
  • the rotor, the first core member, and the second core member are arranged inside or outside the first stator at a predetermined distance from the first stator, and when the first core member and the second core member face each other.
  • a magnetic path may be formed by the rotor and the first core member.
  • the first stator is positioned at a predetermined distance in the radial direction with respect to the cylindrical rotor.
  • the second stator is arranged inside or outside the first stator at a predetermined distance from the first stator. The air gap length can be adjusted by changing the magnetic path to be formed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a structure of an electric motorcycle according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the electric motor of the electric motorcycle according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control system for the electric motorcycle according to the first embodiment shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a control method of an air gap length adjusting mechanism of the electric motor according to the first embodiment shown in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining a control method of an air gap length adjusting mechanism of the electric motor according to the first embodiment shown in FIG. 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a method of adjusting the air gap length of the electric motor according to the first embodiment shown in FIG. 2.
  • FIG. 7 is a graph showing a B-H (magnetic flux density-magnetizing force) characteristic line and a permeance coefficient line of a magnet.
  • FIG. 8 is a model diagram for explaining a magnetic flux amount between a magnet and a yoke.
  • FIG. 9 is a model diagram for explaining a magnetic flux amount between a magnet and a yoke.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a control system for an electric motorcycle according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a motor control command value correction table stored in a stepping motor control command value correction unit of the control system of the second embodiment shown in FIG.
  • FIG. 12 is a graph showing a relationship between a motor speed and a torque output.
  • FIG. 13 is a basic motor constant reading table stored in a basic stepping motor constant calculating unit of a control system according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a structure of an electric motor of an electric motorcycle according to a third embodiment of the present invention. It is.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view of the electric motor of the electric motorcycle according to the third embodiment shown in FIG.
  • FIG. 16 is a perspective view showing a state where a second stator of the electric motor of the third embodiment shown in FIG. 14 rotates.
  • FIG. 17 is a perspective view showing a state where a second stator of the electric motor according to the third embodiment shown in FIG. 14 rotates.
  • FIG. 18 is a perspective view showing a state where the second stator of the electric motor according to the third embodiment shown in FIG. 14 rotates.
  • FIG. 19 is a schematic diagram for explaining the flow of magnetic flux of the electric motor according to the third embodiment shown in FIG.
  • FIG. 20 is a schematic diagram for explaining the flow of magnetic flux of the electric motor according to the third embodiment shown in FIG.
  • FIG. 21 is a front view showing a structure of an electric motor of an electric motorcycle according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a front view showing a state where the state force shown in FIG. 21 is rotated.
  • the electric motorcycle 100 includes an electric motor 10 and a notch 50, as shown in FIG.
  • the electric motor 10 is an example of the “rotary electric machine” of the present invention.
  • the electric motor 10 includes a motor rotating shaft 11, a stator 12, a rotor 13, and an air gap length adjusting mechanism unit 20.
  • the motor rotation shaft 11 is an example of the “rotation shaft” of the present invention.
  • the electric motor 10 has an axial gap structure in which the stator 12 and the rotor 13 are arranged so as to face each other at a predetermined interval in the direction in which the motor rotation shaft 11 extends.
  • the motor rotation shaft 11 is rotatably supported by bearings 14 and 15. Further, a spline is formed in a predetermined portion 11a of the motor rotation shaft 11.
  • the motor rotation shaft 11 has a gear portion lib, and a gear 31 is engaged with the gear portion lib. The rotation of the motor rotation shaft 11 is transmitted to the axle 32 via the gear 31.
  • the stator 12 includes a stator yoke 12a, a plurality of teeth 12b, and a plurality of coils 12c.
  • the stator yoke 12a is formed in a disk shape and fixed to the case 40.
  • the stator yoke 12a has a hole 12d in the center and is arranged so that the center of the hole 12d (stator yoke 12a) and the axis of the motor rotation shaft 11 are aligned.
  • the plurality of teeth 12b are attached to the stator yoke 12a so that the surface force of the stator 12a on the rotor 13 side protrudes.
  • the plurality of teeth 12b are arranged at predetermined intervals from each other along the circumferential direction of the disk-shaped stator yoke 12a.
  • FIG. 2 shows only two teeth 12b opposed to each other across the center point of the disk-shaped stator yoke 12a.
  • the plurality of coils 12c are mounted on each of the plurality of teeth 12b.
  • the rotor 13 includes a rotor yoke 13a and a plurality of magnets 13b.
  • the rotor yoke 13a is formed in a disk shape, and a protruding portion 13c protruding toward the stator 12 is formed at the center of the rotor yoke 13a.
  • a hole 13d is formed in the center of the rotor yoke 13a.
  • a spline is formed on the inner peripheral surface of the hole 13d of the rotor yoke 13a.
  • a spline formed on a predetermined portion 11a of the motor rotation shaft 11 is engaged with a spline formed on the inner peripheral surface of the hole 13d of the rotor yoke 13a.
  • the plurality of magnets 13b include a plurality of N-pole magnets 13b and a plurality of S-pole magnets 13b, and are mounted on the surface of the rotor yoke 13a on the stator 12 side. Further, in the plurality of magnets 13b, N poles and S poles are alternately arranged at predetermined intervals along the circumferential direction of the disk-shaped rotor yoke 13a.
  • FIG. 2 shows only two magnets 13b facing each other across the center point of the disk-shaped rotor yoke 13a.
  • the stator yoke 12a, the teeth 12b, and the rotor yoke 13a form a magnetic path.
  • the distance between the teeth 12b (the stator 12) and the magnet 13b (the rotor 13) in the direction in which the motor rotation shaft 11 extends is the air gap length that becomes the magnetic resistance. That is, in FIG. 2, the air gap length is G1.
  • the air gap length adjusting mechanism section 20 includes a stepping motor 21, a slider 22, and a slider support member 23.
  • the stepping motor 21 is an example of the “adjustment motor” of the present invention
  • the slider 22 is an example of the “movable member” of the present invention.
  • the stepping motor 21 includes a cylindrical stator 21a including a plurality of coils 21c, and a cylindrical rotor 21b including a plurality of magnets (not shown).
  • the stator 21a is fixed to the case 40, and the rotor 21b is arranged inside the stator 21a. Further, a screw is formed in a predetermined portion 21d of the inner peripheral surface of the rotor 21b.
  • the rotor 21b is rotatably supported by a pair of bearings 21e.
  • the stepping motor 21 is disposed so that the rotor 21b rotates in the same direction as the motor rotation shaft 11 and that the rotation center of the rotor 21b and the axis of the motor rotation shaft 11 are aligned. ing.
  • the slider 22 has a small-diameter portion 22a and a large-diameter portion 22b.
  • a screw is formed in a predetermined portion 22c of the outer peripheral surface of the small diameter portion 22a of the slider 22.
  • a screw formed on a predetermined portion 22c of the outer peripheral surface of the small diameter portion 22a of the slider 22 is engaged with a screw formed on a predetermined portion 21d of the outer peripheral surface of the rotor 2lb of the stepping motor 21.
  • the slider 22 and the stepping motor 21 (rotor 21b) are connected by a screw.
  • the slider 22 is supported by a slider support member 23 so as not to rotate with the rotor 21b of the stepping motor 21.
  • the large-diameter portion 22b of the slider 22 and the projection 13c of the rotor yoke 13a are connected via a bearing 24.
  • the battery 50 shown in FIG. 1 is configured to be charged by the electric power of the electric motor 10 and to supply a drive current to the electric motor 10.
  • the control system of the electric motor 10 according to the first embodiment includes a vehicle state detection unit 60, a vehicle control device 70, and an electric motor drive circuit unit 80.
  • the vehicle control device 70 is an example of the “adjustment motor control unit” of the present invention.
  • the vehicle control device 70 is connected to the air gap length adjusting mechanism section 20 (stepping motor 21). Further, the vehicle control device 70 is connected to the electric motor 10 via the electric motor drive circuit unit 80. The electric motor 10 and the electric motor drive circuit section 80 are connected by three electric wires. Also, the nottery 50 is connected to the electric motor 10 via the electric motor drive circuit section 80.
  • the vehicle state detection unit 60 includes an accelerator command detection device 61, an energization stop switch 62, a battery voltage detector 63, a battery current detector 64, an electric motor current detector 65, and an encoder 66. And
  • the accelerator command detection device 61 When a user operates an accelerator (not shown), the accelerator command detection device 61 generates an accelerator command value signal corresponding to the opening degree of the accelerator and outputs the accelerator command value signal. It has a function of outputting to the vehicle control device 70.
  • the energization stop switch 62 is a switch operated by the user when the energization between the electric motor 10 and the electric motor drive circuit unit 80 is stopped. When the operation of the power stop switch 62 is performed, a stop signal is generated by the power stop switch 62, and the stop signal is output from the power stop switch 62 to the vehicle control device 70.
  • the battery voltage detector 63 has a function of detecting the voltage of the battery 50 to generate a battery voltage signal, and outputting the battery voltage signal to the vehicle control device 70.
  • the battery current detector 64 detects a current flowing between the positive electrode side of the battery 50 and the electric motor drive circuit section 80 to generate a battery current signal, and transmits the battery current signal to the vehicle control device 70. It has a function to output.
  • the electric motor current detector 65 detects a current flowing through two of the three electric wires connecting the electric motor 10 and the electric motor drive circuit unit 80, generates a motor current signal, and generates a motor current signal. It has a function of outputting a motor current signal to the vehicle control device 70.
  • the encoder 66 detects the rotation speed of the electric motor 10 (rotor 13) (see FIG. 2), generates a motor rotation speed signal, and outputs the motor rotation speed signal to the vehicle control device 70.
  • the accelerator command value signal, the stop signal, the battery voltage signal, the battery current signal, the motor current signal, and the motor speed signal described above are examples of the "signal indicating the vehicle state" of the present invention.
  • the vehicle control device 70 controls the above-mentioned signals indicating the vehicle state (an accelerator command value signal, a stop signal, a battery voltage signal, a battery current signal, a motor current signal, and a motor rotation signal). It has a function of determining whether the vehicle state is a normal traveling state or a push-walk (power-off) state based on the number signal). Further, after determining whether the vehicle is in the normal traveling state or in the pushing and walking (power cutoff) state, the vehicle control device 70 generates an air gap length adjustment command signal according to the vehicle state, and It also has a function of outputting an air gap length adjustment command signal to the air gap length adjustment mechanism section 20.
  • the vehicle control device 70 controls the above-mentioned signals indicating the vehicle state (an accelerator command value signal, a stop signal, a battery voltage signal, a battery current signal, a motor current signal, and a motor rotation signal. It has a function of determining whether the vehicle state is a normal traveling state or a push-walk (power-off)
  • the vehicle control device 70 determines whether the vehicle is in the normal traveling state or the pushing / walking (power-off) state, and then generates a motor current command signal according to the vehicle state, and furthermore, generates the motor current command signal. It also has a function of outputting a command signal to the electric motor drive circuit section 80.
  • the electric motor drive circuit section 80 has a function of controlling the supply of a drive current from the battery 50 to the electric motor 10 and a function of controlling the supply of a charging current from the electric motor 10 to the battery 50.
  • the electric motor drive circuit section 80 is constituted by three pairs of field effect transistors 81, 82 and 83.
  • the three electric wires connected to the electric motor 10 are connected to the three pair of field-effect transistors 81 to 83, respectively.
  • the positive and negative electrodes of the battery 50 are connected to the three pairs of field effect transistors 81 to 83.
  • the vehicle control device 70 is connected to the gates of the pair of field effect transistors 8183. That is, the pair of field effect transistors 81-83 is configured to turn on or off in response to a motor current command signal output from the vehicle control device 70.
  • step S 1 shown in FIG. 4 the vehicle control device 70 It is determined whether or not the power is in the walking (power cutoff) state. The determination of the vehicle state by the vehicle control device 70 is performed based on signals indicating the vehicle state (accelerator command value signal, stop signal, battery voltage signal, battery current signal, motor current signal, and motor speed signal). If it is determined that the vehicle state is not the push-walk (power-off) state, the process proceeds to step S2.
  • step S2 the vehicle control device 70 calculates an air gap length adjustment command value for normal traveling.
  • the calculation of the air gap length adjustment command value for normal traveling by the vehicle control device 70 is performed based on the battery voltage signal output from the battery voltage detector 63 and the motor speed signal output from the encoder 66. Be done.
  • step S3 the vehicle control device 70 calculates a motor current command value for normal traveling.
  • the calculation of the motor current command value for normal running by the vehicle control device 70 is based on the accelerator command value signal output from the accelerator command detection device 61 and the motor current signal output from the electric motor current detector 65. Done.
  • step S4 the electric motor drive circuit unit 80 is driven based on a motor current command signal output from the vehicle control device 70 and corresponding to the motor current command value for normal running. As a result, the drive current for normal traveling is supplied from the battery 50 to the electric motor 10 via the electric motor drive circuit unit 80.
  • step S5 based on the air gap length adjustment command signal corresponding to the air gap length adjustment command value for normal traveling output from the vehicle control device 70, the air gap length adjustment mechanism section 20 is driven. As a result, the air gap length of the magnetic path formed by the stator 12 and the rotor 13 of the electric motor 10 is adjusted to a value corresponding to the normal running state.
  • step S1 if it is determined that the vehicle state is the push-walk (power cutoff) state, the process proceeds to step S6.
  • step S6 the vehicle control device 70 calculates an airgap length adjustment command value for pushing and walking (power cutoff).
  • the calculation of the air gap length adjustment command value for pushing and walking (power cutoff) by the vehicle control device 70 is performed by the battery voltage signal output from the battery voltage detector 63 and the motor rotation speed signal output from the encoder 66. Done based on It is.
  • step S7 the vehicle control device 70 sets the motor current command value to “0”. Then, the electric motor drive circuit unit 80 is driven based on the motor current command signal corresponding to the motor current command value (“0”). In this case, the supply of the drive current from the battery 50 to the electric motor 10 is cut off by the electric motor drive circuit unit 80.
  • step S5 based on the air gap length adjustment command signal output from the vehicle control device 70 and in accordance with the air gap length adjustment command value for push walking (power cutoff), the air gap length adjustment mechanism is used.
  • the unit 20 is driven. Thereby, the air gap length of the magnetic path formed by the stator 12 and the rotor 13 of the electric motor 10 is adjusted to a value corresponding to the pushing and walking (power cutoff) state.
  • step S5 the adjustment of the air gap length by the air gap length adjustment mechanism unit 20 in step S5 will be described in detail with reference to the flowchart in FIG.
  • step S 11 shown in FIG. 5 the vehicle control device 70 determines whether or not the current rotation amount force S of the stepping motor 21 of the air gap length adjustment mechanism unit 20 is smaller than the air gap length adjustment command value. Is determined. Then, when it is determined that the current rotation amount of the stepping motor 21 of the air gap length adjustment mechanism unit 20 is smaller than the air gap length adjustment command value, the process proceeds to step S12.
  • step S12 the rotation amount of the stepping motor 21 is made to match the air gap length adjustment command value by increasing the rotation amount of the stepping motor 21.
  • the air gap length of the magnetic path formed by the stator 12 and the rotor 13 of the electric motor 10 is adjusted to a value corresponding to the rotation amount of the stepping motor 21. That is, the air gap length of the magnetic path formed by the stator 12 and the rotor 13 of the electric motor 10 is adjusted according to the vehicle state.
  • step S11 If it is determined that the current rotation amount of the stepping motor 21 of the air gap length adjustment mechanism section 20 is smaller than the air gap length adjustment command value V, the process proceeds to step S13.
  • step S13 when it is determined that the current rotation amount of the stepping motor 21 of the air gap length adjustment mechanism unit 20 is larger than the air gap length adjustment command value! / The air gap length of the magnetic path formed by the stator 12 and the rotor 13 of the electric motor 10 is maintained without driving the motor 21.
  • the rotation amount of the stepping motor 21 (rotor 21b) is shown in FIG.
  • the stepping motor 21 (rotor 21b) is rotated by a predetermined amount so as to increase from the set state.
  • the stepping motor 21 (rotor 21b) and the slider 22 are connected by screws, and the slider 22 is supported by the slider support member 23 so as not to rotate with the rotor 21b.
  • Position force shown in 2 Moves in the direction of arrow A1 along the motor rotation axis 11.
  • the amount of movement of the slider 22 in the direction of arrow A1 is a value corresponding to the amount of rotation of the stepping motor 21 (rotor 21b).
  • the electric motor having the axial gap type structure in which the stator 12 and the rotor 13 face each other at a predetermined interval in the direction in which the motor rotation shaft 11 extends.
  • the air gap length is adjusted by moving the rotor 13 by a predetermined distance (G2-G1) in the direction in which the motor rotating shaft 11 extends (the direction of the arrow A1).
  • the amount of change in the amount of magnetic flux flowing through the magnetic path formed by the rotor 13 and the stator 12 can be increased even if the amount of movement (G2-G1) in the direction in which it can.
  • ⁇ in the above equation (3) is the magnetic permeability in vacuum.
  • the amount of magnetic flux (Bm'Ag) in the air gap between a and the yoke 302a is given by the following equation (5).
  • the amount of magnetic flux (Bm'Ag) in the air gap between the magnet 301b and the yoke 302b is expressed by the following equation (6).
  • the air gap length is much smaller than the length of the sides of the magnet and the yoke facing each other. Therefore, when changing the amount of magnetic flux to a predetermined value, the amount of movement of the magnet 301a or the yoke 302a when doubling the air gap length between the magnet 301a and the yoke 302a depends on the amount of movement of the magnet 301b and the yoke 302b. When the size of the area of the parts facing each other is increased by 1Z2, the movement amount of the magnet 30 lb or the yoke 302b can be made smaller.
  • the amount of movement (G2- It can be said that even if G1) is small, the amount of change in the amount of magnetic flux flowing through the magnetic path formed by the rotor 13 and the stator 12 can be increased.
  • the amount of movement of the rotor 13 can be reduced when the setting of the power generation characteristics and the torque output characteristics of the electric motor 10 that changes according to the amount of magnetic flux is changed, so that the size of the electric motor 10 needs to be increased. Absent.
  • the air gap length serving as the magnetic resistance is adjusted. Can be changed according to the vehicle state, so that the power generation characteristic and the torque output characteristic of the electric motor 10, which change according to the amount of magnetic flux, can be changed to a characteristic suitable for the vehicle state.
  • the first embodiment It is possible to obtain an electric motorcycle 100 including the electric motor 10 capable of changing the power generation characteristics and the torque output characteristics to characteristics suitable for the vehicle state while reducing the size.
  • the air gap length adjusting mechanism 20 for adjusting the air gap length by moving the rotor 13 in the direction in which the motor rotation shaft 11 extends is provided, and the air gap length is adjusted.
  • the gap length adjusting mechanism 20 the amount of rotation of the stepping motor 21
  • the air gap length between the rotor 13 and the stator 12 can be easily adjusted to a value corresponding to the vehicle state.
  • the stepper motor 21 moves the slider 22 in the direction in which the motor rotation shaft 11 extends (the direction of the arrow A1), and the slider 22 moves the rotor 13 in the direction in which the motor rotation shaft 11 extends (the direction of the arrow A1).
  • the slider 22 can easily move the rotor 13 in the direction in which the motor rotation shaft 11 extends (the direction of the arrow A1) by a value corresponding to the rotation amount of the stepping motor 21.
  • the setting of the power generation characteristics and the torque output characteristics of the electric motor 10 can be easily changed according to the vehicle state (in the case of the normal running state and the case of the pushing and walking state).
  • the load on the rotation of the rotor 13 constituting the electric motor 10 can be reduced by adjusting the air gap length so as to reduce the amount of magnetic flux. , Easy to push Can.
  • stator 12 and the rotor 13 are configured so that the air gap length between the stator 12 and the rotor 13 can be adjusted.
  • Vehicle state detecting section 110 includes an accelerator detecting section 111, a brake detecting section 112, an electric motor current sensor 113, and an encoder 114.
  • the electric motor drive control unit 130 includes an electric motor constant calculation unit 131 and an electric motor It includes a current command value calculation unit 132, an electric motor current control unit 133, and an electric motor amplifier 134.
  • accelerator detecting section 111 has a function of generating an accelerator command value according to the accelerator opening when a user operates an accelerator (not shown). .
  • the accelerator detection unit 111 also has a function of outputting a signal corresponding to the accelerator command value to the stepping motor control command value generation unit 124 and the electric motor current command value calculation unit 132.
  • the brake detection unit 112 has a function of generating a brake input command value according to a brake state when a user operates a brake (not shown).
  • the brake detection unit 112 also has a function of outputting a signal corresponding to the brake input command value to the steering motor control command value generation unit 124 and the electric motor current command value calculation unit 132.
  • the basic stepping motor constant calculation unit 121 In the stepping motor drive control unit 120, the basic stepping motor constant calculation unit 121 generates a stepping motor constant based on the motor rotation speed signal of the encoder 114 and the battery voltage signal indicating the voltage of the battery 50. It has a function to calculate basic motor constants for setting 21 basic rotation amounts. Further, the basic stepping motor constant calculation unit 121 has a function of outputting a signal corresponding to the basic motor constant to the adder 123.
  • the stepping motor control command value generation unit 124 includes an addition value of the basic motor constant and the correction motor constant from the adder 123, an accelerator command value from the accelerator detection unit 111, and a brake from the brake detection unit 112. It has a function of generating a motor control command value for controlling the rotation amount of the stepping motor 21 based on the input command value. Further, the stepping motor control command value generation section 124 has a function of outputting a signal corresponding to the motor control command value to the stepping motor control command value correction section 125.
  • the stepping motor control unit 126 performs motor control for controlling the rotation amount of the stepping motor 21 based on the corrected motor control command value from the stepping motor control command value correction unit 125. It has a function of generating a signal. Further, the stepping motor control unit 126 has a function of outputting a motor control signal to the stepping motor amplifier 127 and the electric motor constant calculation unit 131. The stepping motor amplifier 127 has a function of controlling the supply of the drive current to the stepping motor 21 based on the motor control signal from the stepping motor control unit 126.
  • the motor speed signal from the encoder 114 and the battery voltage signal indicating the voltage of the notch 50 are input to the basic stepping motor constant calculation section 121. Is done.
  • the basic stepping motor constant calculation unit 121 calculates the basic motor constant.
  • the basic motor constant M is calculated by the following equation (11).
  • a motor control command value is generated as follows. That is, first, the first adjustment value is obtained based on a map (not shown) in which the added value of the basic motor constant and the corrected motor constant is associated with the accelerator command value from the accelerator detection unit 111. Further, a second adjustment value is obtained based on a map (not shown) in which the first adjustment value is associated with a brake input command value from brake detection unit 112. Then, a motor control command value is generated based on the second adjustment value. Thereafter, a signal corresponding to the motor control command value is output from the stepping motor control command value generation unit 124 to the stepping motor control command value correction unit 125.
  • the supply of the drive current to the stepping motor 21 by the stepping motor amplifier 127 is applied to the motor control signal from the stepping motor control unit 126. It is controlled based on. That is, the control is performed based on the signals indicating the rotational force of the stepping motor 21 and the vehicle state (accelerator command value, brake input command value, motor speed signal, and battery voltage signal).
  • the air gap length (magnetic flux amount) of the magnetic path formed in the electric motor 10 changes according to the vehicle state.
  • the electric motor constant calculation unit 131 receives the motor control signal from the stepping motor control unit 126 so that the current motor constant is It is calculated based on the signal. Thereafter, a signal corresponding to the current motor constant is output from the electric motor constant calculation unit 131 to the electric motor current command value calculation unit 132.
  • the electric motor current command value calculation unit 132 receives the accelerator command value from the accelerator detection unit 111 and the brake input command value from the brake detection unit 112. Is entered. Then, the electric motor current command value calculation section 132 adds the accelerator command value and the brake input command value, and calculates the motor current command value based on the added value and the current motor constant. Thereafter, a signal corresponding to the motor current command value is output from the electric motor current command value calculation section 132 to the electric motor current control section 133.
  • the motor current signal from the electric motor current sensor 113 and the motor speed signal from the encoder 114 are input to the electric motor current control unit 133. Is done. Then, the electric motor current control unit 133 generates a FET control signal based on the motor current command value, the motor current signal, and the motor speed signal. Thereafter, the FET control signal is output from the electric motor current controller 133 to the electric motor amplifier 134.
  • the basic motor constant for setting the basic rotation amount of the stepping motor 21 in the basic stepping motor constant calculation unit 121 is the battery voltage at the time of calculating the basic motor constant.
  • the air gap length (the amount of magnetic flux) is adjusted by the stepping motor 21 so that the induced voltage generated by the electric motor 10 becomes lower than the voltage of the battery 50. be able to.
  • the charging current supplied to the battery 50 via the electric motor amplifier 134 can be prevented from becoming excessively large, so that the battery 50 is likely to be consumed due to overcharging of the nottery 50. Can be suppressed from occurring. Therefore, the reliability of the electric motorcycle including the battery 50 can be improved.
  • the torque of the electric motor 10 with respect to the motor rotation speed can be adjusted.
  • the output characteristic can be changed to a characteristic according to the vehicle state. For example, as shown in FIG. 12, when the characteristic of the electric motor 10 is changed from a characteristic force corresponding to a high torque low-speed rotation (characteristic A) to a low torque high-speed rotation (a characteristic corresponding to the characteristic, By making the air gap length of the motor 10 larger than the state of the characteristic A, the amount of magnetic flux can be reduced as compared with the state of the characteristic A. As a result, the characteristic of the electric motor 10 can be changed to a high torque low speed rotation ( The characteristic force corresponding to the characteristic A) can be changed to the characteristic (characteristic B) corresponding to the low torque and high speed rotation.
  • the stepping motor control command value correction unit 125 for correcting the motor control command value generated by the stepping motor control command value generation unit 124 is provided. Since the motor control command value correction table taking into account the hysteresis error of the stepping motor 21 is stored in the value correction unit 125, the correction motor control command value taking into account the hysteresis error from the stepping motor control command value correction unit 125 is stored. Can be output. As a result, even if the amount of rotation (the number of steps) of the stepping motor 21 and the motor control command value are different from each other due to the occurrence of the hysteresis error of the stepping motor 21, The control of the rotation amount (the number of steps) can be suppressed from being repeatedly performed.
  • the electric motor 10 by configuring so that the air gap length (the amount of magnetic flux) of the electric motor 10 can be adjusted, when an abnormality occurs in the electric motorcycle, the electric motor 10 is connected to the electric motor 10.
  • the amount of magnetic flux can be reduced by increasing the gap length, so that an increase in power generation in the electric motor 10 can be suppressed.
  • the load on the rotation of the electric motor 10 can be reduced.
  • the third embodiment differs from the first and second embodiments in that the stator constituting the electric motor is divided into two parts! / Pete Explain.
  • the electric motor 140 according to the third embodiment includes a motor rotation shaft 150, a stator 160, a rotor 170, and a rotation drive unit 180.
  • the motor rotation shaft 150 is an example of the “rotation shaft” of the present invention.
  • the electric motor 140 of the third embodiment has an axial gap structure in which the stator 160 and the rotor 170 are arranged so as to face each other at a predetermined interval in the direction in which the motor rotation shaft 150 extends.
  • the electric motor 140 according to the third embodiment is mounted on an electric motorcycle (not shown) similar to the electric motorcycle 100 according to the first embodiment shown in FIG.
  • the stator 160 is divided into a first stator 161 and a second stator 162.
  • the first stator 161 and the second stator 162 are arranged so as to face each other at a predetermined interval in the direction in which the motor rotation shaft 150 extends, and the first stator 161 faces the rotor 170.
  • the second stator 162 is configured to be rotatable in the rotation direction of the rotor 170 (the direction of arrow B) around the axis of the motor rotation shaft 150 as the center of rotation.
  • the first stator 161 includes a plurality of first teeth 164 and a plurality of coils 165.
  • the first teeth 164 are an example of the “first core member” of the present invention.
  • the plurality of first teeth 164 are arranged in a ring shape at a predetermined interval from each other.
  • one end face 164a of the first tooth 164 is It has an area larger than the other end surface 164b (see FIG. 15) facing 4a. For this reason, the interval between the adjacent first teeth 164 on the one end surface 164a side is smaller than the interval between the other end surfaces 164b side.
  • the rotor 170 includes a rotor yoke 171 and a plurality of magnets 172.
  • the rotor yoke 171 is formed in a disk shape, and a protruding portion 171a protruding toward the stator 160 is formed at the center of the rotor yoke 171.
  • a hole 171b is formed in the center of the rotor yoke 171.
  • the motor rotation shaft 150 is fitted into the hole 171b of the rotor yoke 171 so that the rotor yoke 171 rotates together with the motor rotation shaft 150.
  • the plurality of magnets 172 include a plurality of N-pole magnets 172 and a plurality of S-pole magnets 172, and are mounted on the surface of the rotor yoke 171 on the stator 160 side. Further, the plurality of magnets 172 are arranged such that N poles and S poles are alternately arranged at predetermined intervals along the circumferential direction of the disk-shaped rotor yoke 171.
  • the large-diameter gear portion 184a of the gear 184 is engaged with the small-diameter gear portion 183b of the gear 183, and the small-diameter gear portion 184b of the gear 184 is engaged with the large-diameter gear portion 185a of the gear 185. . Further, the small-diameter gear portion 185b of the gear 185 is engaged with the gear engagement portion 166b of the stator yoke 166 of the second stator 162.
  • the magnetic flux generated between magnet 172i (for example, N pole) and magnet 172i + 1 (for example, S pole) is applied to end face 164a between first teeth 164i and first teeth 164i + 1. Hardly permeates through the air gap. Therefore, the magnetic flux generated between the magnet 172i and the magnet 172i + 1 is caused by the air gap between the magnet 172i and the first tooth 164i, the first tooth 1641, and the magnetic flux generated between the first tooth 164i and the second tooth 167i.
  • the second teeth 167 do not face the first teeth 164.
  • the distance force between the first teeth 164 and the second teeth 167 increases from L2 (see FIG. 19) to L4. Therefore, the distance (air gap length) L3 between the adjacent first teeth 164 on the end surface 164a side is smaller than the distance L4 between the first teeth 164 and the second teeth 167. That is, the magnetic resistance on the end face 164a side between the adjacent first teeth 164 is smaller than the magnetic resistance between the first teeth 164 and the second teeth 167.
  • the magnetic flux generated between magnet 172i (for example, N pole) and magnet 172i + 1 (for example, S pole) is caused by the air gap between magnet 1721 and first teeth 164i, and the first teeth.
  • the air gap length as the magnetic resistance to the magnetic path is 2 ⁇ L1 + 2 ⁇ L2.
  • the air gap length as the magnetic resistance to the magnetic path is 2 ⁇ L1 + L3.
  • L2 and L3 satisfy the relational expression of 2 ⁇ L2 and L3
  • the force when the second tooth 167 shown in FIG. 19 faces the first tooth 164 is shown in FIG.
  • the second tooth 167 shown is not opposed to the first tooth 164! /
  • the air gap length as the magnetic resistance to the magnetic path becomes smaller than in the case. Therefore, the force when the second tooth 167 shown in FIG. 19 is opposed to the first tooth 164 is smaller than the case where the second tooth 167 shown in FIG. 20 is not opposed to the first tooth 164. Is added.
  • stator 160 is divided into two, first stator 161 and second stator 162, and second stator 162 is rotated in the rotation direction of rotor 170.
  • second stator 162 By adjusting the air gap length by moving the second stator 162, the second stator 162 does not rotate.
  • + L3 By varying the magnitude of + L3), the amount of magnetic flux can be easily changed.
  • the electric motor 190 according to the fourth embodiment includes a motor rotation shaft 200, a stator 210, and a rotor 220.
  • the motor rotation shaft 200 is an example of the “rotation shaft” of the present invention.
  • the electric motor 190 according to the fourth embodiment has a radial gap type structure in which the rotor 220 is formed in a cylindrical shape, and the stator 210 is disposed inside the rotor 220 at a predetermined distance from the rotor 220. Having.
  • the electric motor 190 of the fourth embodiment is mounted on an electric motorcycle (not shown) similar to the electric motorcycle 100 of the first embodiment shown in FIG.
  • the stator 210 is divided into two parts, a first stator 211 and a second stator 212.
  • the first stator 211 is formed in an annular shape, and the second stator 212 is arranged inside the first stator 211 at a predetermined interval.
  • the second stator 212 is configured to be rotatable around the axis of the motor rotation shaft 200 in the rotation direction (the direction of arrow C) of the rotor 220.
  • second stator 212 includes a stator yoke 216 having a plurality of second teeth 217, and a rotating shaft 218.
  • the second teeth 217 are an example of the “second core member” of the present invention.
  • the stator yoke 216 is formed in a disk shape, and a plurality of second teeth 217 are formed on the circumferential surface of the disk-shaped stator yoke 216 so that the circumferential surface force of the stator yoke 216 protrudes. Is provided.
  • the plurality of second teeth 217 are arranged at predetermined intervals from each other along the circumferential direction of the disk-shaped stator yoke 216.
  • an end 217b of the second tooth 217 on the side of the protruding end surface 217a is chamfered.
  • the rotation shaft 218 is configured to be rotatable in the rotation direction of the rotor 220 (the direction of arrow C).
  • the rotating shaft 218 is attached to the center of the stator yoke 216 so that the stator yoke 216 can rotate together with the rotating shaft 218.
  • the cylindrical rotor 220 includes a rotor yoke 221 and a plurality of magnets 222.
  • the rotor yoke 221 is formed in a cylindrical shape, and is configured to be rotatable together with the motor rotation shaft 200.
  • the plurality of magnets 222 include a plurality of N-pole magnets 222 and a plurality of S-pole magnets 222, and are mounted on the inner peripheral surface of the rotor yoke 221. Further, in the plurality of magnets 222, N poles and S poles are alternately arranged at predetermined intervals along the circumferential direction of the cylindrical rotor yoke 221.
  • the electric motor 190 of the fourth embodiment when the first teeth 214 and the second teeth 217 face each other, Similarly, a magnetic path is formed by the rotor 220, the first stator 211, and the second stator 212. .
  • the distance between the first teeth 214 and the magnet 222 and the distance between the first teeth 214 and the second teeth 217 are increased. It is the air gap length that becomes the magnetic resistance to the magnetic path.
  • the second stator 212 when rotating the electric motor 190 with high torque and low speed, as shown in FIG. 21, the second stator 212 is held at the initial position without rotating. That is, the second teeth 217 are held so as to face the first teeth 214. Also, when the electric motor 190 is rotated at a low torque and a high speed as shown in FIG. 21, the second stator 212 is moved so that the second teeth 217 and the first teeth 214 do not face each other as shown in FIG. Rotate the rotor 220 in the rotation direction (arrow C direction). In this case, the amount of magnetic flux in the state after rotating the second stator 212 (see FIG. 22) is smaller than the amount of magnetic flux in the initial state before rotating the second stator 212 (see FIG. 21). Thus, the load on the rotation of the rotor 220 is reduced. Thereby, low-torque high-speed rotation becomes possible.
  • the vehicle control device is configured to be able to determine whether the vehicle is in the normal traveling state or in the push-walk (power-off) state.
  • the present invention is not limited to this, and the vehicle control device may be configured to be able to determine a predetermined vehicle state other than the normal running state and the push-walk (power-off) state.
  • the vehicle control device can control the rotation amount of the stepping motor to be a value suitable for a predetermined vehicle state other than the normal traveling state and the push-walking (power-off) state.

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Abstract

　小型化を図りながら、発電特性およびトルク出力特性を車両状態に適した特性に設定変更することが可能な回転電機を備えた電動車両を提供する。この電動車両は、回転軸（１１、１５０、２００）と、回転軸と共に回転するロータ（１３、１７０、２２０）と、ロータに対して所定の間隔を隔てて対向するように配置されたステータ（１２、１６０、２１０）とを含み、ロータおよびステータが、磁気抵抗となるエアギャップ長を調整することが可能なように構成された回転電機（１０、１４０、１９０）と、車両状態を検出するための車両状態検出部（６０、１１０）とを備えている。そして、エアギャップ長は、車両状態を示す信号に基づいて調整される。 　

Description

明 細 書
電動車両
技術分野
[0001] この発明は、電動車両に関し、特に、ロータおよびステータを含む回転電機を備え た電動車両に関する。
背景技術
[0002] 従来、ロータおよびステータを含む回転電機を動力源とする電動車両が知られてい る。また、従来では、ロータおよびステータを含む車両用の回転電機において、ロー タとステータとの間の磁束量を変化させることにより、発電特性やトルク出力特性を車 両状態に適した特性に設定変更する技術が知られている。このような技術は、たとえ ば、特開平 9— 37598号公報に開示されている。
[0003] 上記特開平 9— 37598号公報には、ステータの内側にロータが配置されるとともに、 半径方向にステータとロータとが対向するように配置されたラジアルギャップ型の車 両用の回転電機において、ロータを回転軸の延びる方向に移動させることにより、口 ータおよびステータの互いに対向する部分の面積の大きさを調整することによって、 ロータとステータとの間の磁束量を車両状態に応じて変化させる技術が開示されてい る。
[0004] し力 ながら、半径方向にステータとロータとが配置された構造を有する特開平 9_ 37598号公報に開示された車両用の回転電機において、ロータとステータとの間の 磁束量の変化量を大きくするためには、ロータの回転軸の延びる方向への移動量を 大きくする必要がある。この場合、ロータが回転軸の延びる方向に移動する分のスぺ ースを大きくとる必要があるので、車両用の回転電機の小型化を図るのが困難である という不都合が生じる。その結果、小型化を図りながら、磁束量により変化する発電特 性およびトルク出力特性を車両状態に適した特性に設定変更することが可能な回転 電機を備えた車両を得るのが困難であるという問題点がある。
発明の開示
[0005] この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の 1 つの目的は、小型化を図りながら、発電特性およびトルク出力特性を車両状態に適 した特性に設定変更することが可能な回転電機を備えた電動車両を提供することで ある。
[0006] 上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電動車両は、回転軸と、回 転軸に取り付けられ、回転軸と共に回転するロータと、ロータに対して所定の間隔を 隔てて対向するように配置されたステータとを含み、ロータおよびステータカ 磁気抵 抗となるエアギャップ長を調整することが可能なように構成された回転電機と、車両状 態を検出するための車両状態検出部とを備えている。そして、エアギャップ長は、車 両状態検出部により検出される車両状態を示す信号に基づいて調整される。
[0007] この一の局面による電動車両では、上記のように、ロータおよびステータを、磁気抵 抗となるエアギャップ長を調整することが可能なように構成することによって、たとえば 、ロータおよぴステータの少なくとも一方を回転軸の延びる方向に移動させることによ りエアギャップ長を調整する場合に、ロータおよびステータの少なくとも一方の移動量 力 S小さ力つたとしても、ロータとステータとにより形成される磁路を流れる磁束の量の 変化量を大きくすることができる。これにより、磁束量により変化する回転電機の発電 特性おょぴトルク出力特性の設定を変更する場合に、ロータおよびステータの少なく とも一方の移動量を小さくすることができるので、回転電機を大型化する必要がな Vヽ
。また、磁気抵抗となるエアギャップ長を、車両状態検出部により検出される車両状 態を示す信号に基づいて調整することによって、ロータとステータとにより形成される 磁路を流れる磁束の量を車両状態に応じて変化させることができるので、磁束量によ り変化する回転電機の発電特性およびトルク出力特性を車両状態に適した特性に設 定変更することができる。この結果、一の局面では、小型化を図りながら、発電特性 およびトルク出力特性を車両状態に適した特性に設定変更することが可能な回転電 機を備えた電動車両を得ることができる。
[0008] 上記一の局面による電動車両において、好ましくは、ロータおよびステータは、回 転軸の延びる方向に所定の間隔を隔てて互 V、に対向するように配置されており、口 一タとステータとの間の回転軸の延びる方向の距離を車両状態を示す信号に基づい て調整することにより、ロータとステータとの間のエアギャップ長が調整される。このよ うに構成すれば、ロータおよびステータが回転軸の延びる方向に所定の間隔を隔て て互いに対向するように配置されたアキシャルギャップ型の回転電機において、ロー タとステータとの間の回転軸の延びる方向の距離を車両状態を示す信号に基づいて 調整することにより、ロータとステータとの間のエアギャップ長を車両状態に応じた値 に調整することができる。
[0009] 上記ロータおよぴステータが回転軸の延びる方向に所定の間隔を隔てて互いに対 向するように配置された構成において、好ましくは、回転電機は、ロータおよびステー タの少なくとも一方を回転軸の延びる方向に移動させることにより、エアギャップ長を 調整するためのエアギャップ長調整機構部をさらに含み、エアギャップ長調整機構 部は、車両状態を示す信号に基づいて駆動される。このように構成すれば、容易に、 エアギャップ長調整機構部により、ロータとステータとの間のエアギャップ長を車両状 態に応じた値に調整することができる。
[0010] 上記回転電機がエアギャップ長調整機構部を含む構成において、好ましくは、エア ギャップ長調整機構部は、車両状態を示す信号に基づレヽて回転する調整用モータ を少なくとも含み、エアギャップ長は、調整用モータの回転量に応じた値に調整され る。このように構成すれば、調整用モータの回転量を制御することにより、容易に、口 一タとステータとの間のエアギャップ長を車両状態に応じた値に調整することができる
[0011] 上記エアギャップ長調整機構部が調整用モータを含む構成において、好ましくは、 エアギャップ長調整機構部は、調整用モータの回転量に応じて回転軸の延びる方向 に移動する可動部材をさらに含み、可動部材により、ロータおよびステータの少なくと も一方が回転軸の延びる方向に移動される。このように構成すれば、容易に、可動部 材により、ロータおよびステータの少なくとも一方を、調整用モータの回転量に応じた 値だけ回転軸の延びる方向に移動させることができる。
[0012] 上記エアギャップ長調整機構部が調整用モータを含む構成において、好ましくは、 調整用モータの回転量を制御するための調整用モータ制御部をさらに備え、調整用 モータ制御部により、調整用モータの回転量が車両状態を示す信号に基づいて制 御される。このように構成すれば、容易に、調整用モータ制御部により、調整用モー タの回転量が車両状態に応じた値になるように制御することができる。
[0013] 上記調整用モータ制御部をさらに備えた構成において、好ましくは、調整用モータ 制御部は、車両状態を示す信号に基づいて、通常走行状態であるか、または、押し 歩き状態であるかを判別する。このように構成すれば、通常走行状態のときには、調 整用モータ制御部により調整用モータの回転量が通常走行に適した値になるように 制御することができるとともに、押し歩き状態のときには、調整用モータ制御部により 調整用モータの回転量が押し歩きに適した値になるように制御することができる。これ により、調整用モータにより調整されるエアギャップ長 (磁束量)を、通常走行状態の 場合および押し歩き状態の場合の各々に適した値に調整することができる。その結 果、車両状態 (通常走行状態の場合および押し歩き状態の場合）に応じて回転電機 の発電特性およびトルク出力特性の設定を容易に変更することができる。
[0014] 上記調整用モータ制御部が通常走行状態と押し歩き状態とを判別する構成におい て、好ましくは、調整用モータ制御部により通常走行状態であると判別された場合に は、エアギャップ長が第 1の値になるように、調整用モータ制御部により調整用モータ の回転量が制御され、調整用モータ制御部により押し歩き状態であると判別された場 合には、エアギャップ長が第 1の値よりも大きい第 2の値になるように、調整用モータ 制御部により調整用モータの回転量が制御される。このように構成すれば、容易に、 調整用モータにより調整されるエアギャップ長 (磁束量)を、通常走行状態の場合お よび押し歩き状態の場合の各々に適した値に調整することができる。すなわち、押し 歩き状態の場合には、磁束量が減少するようにエアギャップ長を大きくすることにより 、ロータの回転に対する負荷を低減することができるので、押し歩きしやすくすること ができる。
[0015] 上記調整用モータ制御部をさらに備えた構成において、好ましくは、車両状態を示 す信号は、少なくとも回転電機の回転数を示す回転電機回転数信号を含み、調整 用モータ制御部により、調整用モータの回転量が回転電機回転数信号に基づいて 制御される。このように構成すれば、回転電機 (ロータ）が高速回転している場合には 、調整用モータ制御部により調整用モータの回転量が回転電機 (ロータ）が高速回転 してレ、る場合に適した値になるように制御することができるとともに、回転電機（ロータ )が低速回転している場合には、調整用モータ制御部により調整用モータの回転量 が回転電機（ロータ）が低速回転している場合に適した値になるように制御することが できる。これにより、調整用モータにより調整されるエアギャップ長 (磁束量)を、回転 電機 (ロータ）が高速回転して 1/、る場合および回転電機 (ロータ）が低速回転して V、る 場合の各々に適した値に調整することができる。その結果、車両状態（回転電機 (口 ータ）が高速回転して!/、る場合および回転電機（ロータ）が低速してレ、る場合）に応じ て回転電機の発電特性およびトルク出力特性の設定を容易に変更することができる
[0016] 上記調整用モータ制御部による調整用モータの回転量の制御が回転電機回転数 信号に基づいて行われる構成において、好ましくは、回転電機が高速回転である場 合には、エアギャップ長が第 3の値になるように、調整用モータ制御部により調整用 モータの回転量が制御され、回転電機が低速回転である場合には、エアギャップ長 が第 3の値よりも小さい第 4の値になるように、調整用モータ制御部により調整用モー タの回転量が制御される。このように構成すれば、容易に、調整用モータにより調整 されるエアギャップ長 (磁束量)を、回転電機 (ロータ）が高速回転してレヽる場合およ び回転電機（ロータ）が低速回転している場合の各々に適した値に調整することがで きる。すなわち、回転電機（ロータ）が高速回転してレ、る場合には、磁束量が減少する ようにエアギャップ長を大きくすることにより、ロータの回転に対する負荷を低減するこ とができるので、高速で走行する車両の走行状態を安定ィ匕させることができる。また、 回転電機 (ロータ）が高速回転している場合に、磁束量が減少するようにエアギャップ 長を大きくすることにより、鉄損の発生を低減することができるので、鉄損が発生する ことに起因して回転電機の発電効率が低下するという不都合が生じるのを抑制するこ とができる。また、回転電機 (ロータ）が低速回転している場合には、磁束量が増加す るようにエアギャップ長を小さくすることにより、回転電機の起電力の発生量を増加さ せることができるとともに、回転電機のトルク出力を高くすることができる。
[0017] 上記調整用モータ制御部をさらに備えた構成において、好ましくは、回転電機に電 流を供給するとともに、回転電機の発電により充電されるバッテリをさらに備え、車両 状態を示す信号は、少なくともバッテリの電圧を示すパッテリ電圧信号を含み、調整 用モータ制御部により、調整用モータの回転量がバッテリ電圧信号に基づいて制御 される。このように構成すれば、回転電機により生成される誘起電圧力バッテリの電圧 よりも低くなるように、エアギャップ長 (磁束量)を調整用モータにより調整することがで きる。これにより、ノ ッテリへの充電電流が大きくなり過ぎるのを抑制することができる ので、ノ ッテリの過充電に起因してバッテリが消耗しやすくなるという不都合が発生す るのを抑制することができる。その結果、ノ ッテリを含む電動車両の信頼性を向上さ せることがでさる。
[0018] 上記調整用モータ制御部による調整用モータの回転量の制御がパッテリ電圧信号 に基づいて行われる構成において、好ましくは、エアギャップ長は、回転電機により 生成される誘起電圧力 Sパッテリの電圧よりも低くなるように、調整用モータにより調整 される。このように構成すれば、容易に、パッテリへの充電電流が大きくなり過ぎるの を抑制することができる。
[0019] 上記一の局面による回転電機において、好ましくは、ステータは、互いに所定の間 隔を隔てて対向するように配置された第 1ステータと第 2ステータとを含み、第 1ステ ータおよび第 2ステータの少なくとも一方を移動させることにより、エアギャップ長が調 整される。このように構成すれば、たとえば、第 1ステータおよぴ第 2ステータを移動さ せない初期状態において形成される磁路のエアギャップ長の大きさと、第 1ステータ および第 2ステータの少なくとも一方を移動させた後の状態において形成される磁路 のエアギャップ長の大きさとを異ならせることにより、容易に、磁束量を変化させること ができる。
[0020] 上記ステータが第 1ステータと第 2ステータとを含む構成において、好ましくは、第 1 ステータは、互いに所定の間隔を隔てて円環状に配置された複数の第 1コア部材を 含み、第 2ステータは、互いに所定の間隔を隔てて円環状に配置された複数の第 2コ ァ部材を含み、第 1ステータおよび第 2ステータの少なくとも一方を移動させることに より、第 1コア部材と第 2コア部材とが対向する状態と、第 1コア部材と第 2コア部材と が対向しない状態とに変化させることによって、エアギャップ長が調整される。このよう に構成すれば、第 1コア部材と第 2コア部材とが対向する場合に形成される磁路のェ ァギャップ長と、第 1コア部材と第 2コア部材とが対向しない場合に形成される磁路の エアギャップ長とを異ならせることにより、より容易に、磁束量を変化させることができ る。
[0021] 上記第 1ステータが複数の第 1コア部材を含むとともに、第 2ステータが複数の第 2 コア部材を含む構成において、好ましくは、第 1コア部材および第 2コア部材の一方 力 Sロータに対向するように配置され、ロータに対向するように配置された第 1コア部材 および第 2コア部材の一方にコイルが装着されており、第 1コア部材および第 2コア部 材の一方のコイルが装着された部分に実質的に磁路が形成されないように、エアギ ヤップ長が調整される。このように構成すれば、ロータが回転する際に、磁束がコイル を横切るのを抑制することができるので、磁束がコイルを横切ることによりコイルに電 流が流れることに起因して、コイルが装着された第 1コア部材および第 2コア部材のー 方に発生する磁束の量が増加するのを抑制することができる。これにより、ロータの回 転に対する負荷が増大するのを抑制することができる。また、ロータが回転する際に 、第 1コア部材および第 2コア部材への磁束の流入が抑制されるので、これによつて も、ロータの回転に対する負荷が増大するのを抑制することができる。
[0022] 上記第 1ステータが複数の第 1コア部材を含むとともに、第 2ステータが複数の第 2 コア部材^む構成において、好ましくは、第 2ステータをロータの回転方向に回動 させることにより、エアギャップ長が調整される。このように構成すれば、第 2ステータ をロータの回転方向に回動させることにより、容易に、エアギャップ長を調整すること ができる。
[0023] 上記第 2ステータをロータの回転方向に回動させる構成において、好ましくは、第 2 ステータをロータの回転方向に回動させるための回動駆動部をさらに備える。このよ うに構成すれば、回動駆動部により、容易に、第 2ステータをロータの回転方向に回 動させることができる。
[0024] 上記第 2ステータをロータの回転方向に回動させる構成において、好ましくは、第 1 コア部材と第 2コア部材とが互いに対向している場合、第 1コア部材と第 2コア部材と の間のエアギャップ長は、隣接する第 1コア部材間の距離よりも小さくなり、第 2ステー タがロータの回転方向に回動することにより、第 2コア部材が第 1コア部材に対向しな い位置に移動した場合、隣接する第 1コア部材間のエアギャップ長は、第 1コア部材 と第 2コア部材との間の距離よりも小さくなり、第 1コア部材と第 2コア部材とが互いに 対向している場合の第 1コア部材と第 2コア部材との間のエアギャップ長は、第 2コア 部材が第 1コア部材に対向しなレ、位置に移動した場合の隣接する第 1コア部材間の エアギャップ長よりも小さい。このように構成すれば、容易に、第 1コア部材と第 2コア 部材とが互いに対向している場合の磁束量と、第 2コア部材が第 1コア部材に対向し ない位置に移動した場合の磁束量とを異ならせることができる。
[0025] 上記第 1ステータが複数の第 1コア部材を含むとともに、第 2ステータが複数の第 2 コア部材を含む構成において、第 1ステータを構成する複数の第 1コア部材は、ロー タに対して回転軸の延びる方向に所定の間隔を隔てて対向するように配置されてい るとともに、第 2ステータを構成する複数の第 2コア部材は、第 1ステータに対して回 転軸の延びる方向に所定の間隔を隔てて対向するように配置されており、第 1コア部 材と第 2コア部材とが対向する状態では、ロータと第 1コア部材と第 2コア部材とにより 磁路が形成され、第 1コア部材と第 2コア部材とが対向しない状態では、ロータと第 1 コア部材とにより磁路が形成されるようにしてもよい。このように構成すれば、ロータと 第 1ステータとが回転軸の延びる方向に所定の間隔を隔てて互いに対向するように 配置され、かつ、第 1ステータと第 2ステータとが回転軸の延びる方向に所定の間隔 を隔てて互いに対向するように配置されたアキシャルギャップ型の回転電機において 、容易に、形成される磁路を変化させることにより、エアギャップ長を調整することがで きる。
[0026] 上記第 1ステータが複数の第 1コア部材を含むとともに、第 2ステータが複数の第 2 コア部材^む構成において、ロータは、円筒状に構成されたロータを含み、第 1ス テータを構成する複数の第 1コア部材は、ロータに対して半径方向に所定の間隔を 隔てて対向するように配置されているとともに、第 2ステータを構成する複数の第 2コ ァ部材は、第 1ステータに対して所定の間隔を隔てて第 1ステータの内側または外側 に配置されており、第 1コア部材と第 2コア部材とが対向する状態では、ロータと第 1コ ァ部材と第 2コア部材とにより磁路が形成され、第 1コア部材と第 2コア部材とが対向 しない状態では、ロータと第 1コア部材とにより磁路が形成されるようにしてもよい。こ のように構成すれば、第 1ステータが円筒状のロータに対して半径方向に所定の間 隔を隔てて対向するように配置され、かつ、第 2ステータが第 1ステータに対して所定 の間隔を隔てて第 1ステータの内側または外側に配置されたラジアルギャップ型の回 転電機において、容易に、形成される磁路を変化させることにより、エアギャップ長を 調整することができる。
図面の簡単な説明
[図 1]本発明の第 1実施形態による電動二輪車の構造を示した概略図である。
[図 2]本発明の第 1実施形態による電動二輪車の電動モータの構造を示した断面図 である。
[図 3]図 1に示した第 1実施形態による電動二輪車の制御システムの構成を示したブ ロック図である。
[図 4]図 2に示した第 1実施形態の電動モータのエアギャップ長調整機構部の制御方 法を説明するためのフローチャートである。
[図 5]図 2に示した第 1実施形態の電動モータのエアギャップ長調整機構部の制御方 法を説明するためのフローチャートである。
[図 6]図 2に示した第 1実施形態の電動モータのエアギャップ長の調整方法を説明す るための断面図である。
[図 7]磁石の B— H (磁束密度一磁化力）特性の線およびパーミアンス係数の線を示し たグラフである。
[図 8]磁石とヨークとの間の磁束量を説明するためのモデル図である。
[図 9]磁石とヨークとの間の磁束量を説明するためのモデル図である。
[図 10]本発明の第 2実施形態による電動二輪車の制御システムの構成を示したプロ ック図である。
[図 11]図 10に示した第 2実施形態の制御システムのステッピングモータ制御指令値 補正部に記憶されたモータ制御指令値補正テーブルである。
[図 12]モータ回転数とトルク出力との関係を示したグラフである。
[図 13]第 2実施形態の変形例による制御システムの基本ステッピングモータ定数算 出部に記憶された基本モータ定数読出テーブルである。
[図 14]本発明の第 3実施形態による電動二輪車の電動モータの構造を示した斜視図 である。
[図 15]図 14に示した第 3実施形態による電動二輪車の電動モータの分解斜視図で ある。
[図 16]図 14に示した第 3実施形態の電動モータの第 2ステータが回動する際の状態 を示した斜視図である。
[図 17]図 14に示した第 3実施形態の電動モータの第 2ステータが回動する際の状態 を示した斜視図である。
[図 18]図 14に示した第 3実施形態の電動モータの第 2ステータが回動する際の状態 を示した斜視図である。
[図 19]図 14に示した第 3実施形態の電動モータの磁束の流れを説明するための模 式図である。
[図 20]図 14に示した第 3実施形態の電動モータの磁束の流れを説明するための模 式図である。
[図 21]本発明の第 4実施形態による電動二輪車の電動モータの構造を示した正面図 である。
[図 22]図 21に示した状態力 第 2ステータが回動した状態を示した正面図である。 発明を実施するための最良の形態
[0028] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[0029] (第 1実施形態）
まず、図 1および図 2を参照して、第 1実施形態による電動二輪車 100について説 明する。
[0030] 第 1実施形態による電動二輪車 100は、図 1に示すように、電動モータ 10と、ノッテ リ 50とを備えている。なお、電動モータ 10は、本発明の「回転電機」の一例である。
[0031] ここで、第 1実施形態では、図 2に示すように、電動モータ 10は、モータ回転軸 11と 、ステータ 12と、ロータ 13と、エアギャップ長調整機構部 20とによって構成されてい る。なお、モータ回転軸 11は、本発明の「回転軸」の一例である。また、電動モータ 1 0は、ステータ 12とロータ 13とがモータ回転軸 11の延びる方向に所定の間隔を隔て て互いに対向するように配置されたアキシャルギャップ型構造を有する。 [0032] モータ回転軸 11は、軸受 14および 15により回転可能に支持されている。また、モ ータ回転軸 11の所定の部分 11aには、スプラインが形成されている。また、モータ回 転軸 11は、ギア部 l ibを有するとともに、そのギア部 l ibには、ギア 31が嚙み合わさ れている。そして、モータ回転軸 11の回転は、ギア 31を介して車軸 32に伝達される
[0033] また、ステータ 12は、ステータヨーク 12aと、複数のティース 12bと、複数のコイル 12 cとを含んでいる。ステータヨーク 12aは、円板形状に形成されているとともに、ケース 40に固定されている。また、ステータヨーク 12aは、中心部に穴部 12dを有するととも に、その穴部 12d (ステータヨーク 12a)の中心とモータ回転軸 11の軸心とがー致す るように配置されている。複数のティース 12bは、ステータヨーク 12aに、ステータョー ク 12aのロータ 13側の表面力 突出するように取り付けられている。また、複数のティ ース 12bは、円板形状のステータヨーク 12aの円周方向に沿って互いに所定の間隔 を隔てて配置されている。なお、図 2には、円板形状のステータヨーク 12aの中心点を 挟んで互いに対向する 2つのティース 12bのみを図示している。複数のコイル 12cは 、それぞれ、複数のティース 12bの各々に装着されている。
[0034] また、ロータ 13は、ロータヨーク 13aと、複数のマグネット 13bとを含んでいる。ロータ ヨーク 13aは、円板形状に形成されているとともに、ロータヨーク 13aの中心部には、 ステータ 12側に突出する突出部 13cが形成されている。また、ロータヨーク 13aの中 心部には、穴部 13dが形成されている。このロータヨーク 13aの穴部 13dの内周面に は、スプラインが形成されている。そして、ロータヨーク 13aの穴部 13dの内周面に形 成されたスプラインに、モータ回転軸 11の所定の部分 11aに形成されたスプラインが 嚙み合わされている。すなわち、ロータヨーク 13aとモータ回転軸 11とがスプラインに より結合されている。複数のマグネット 13bは、複数の N極のマグネット 13bと複数の S 極のマグネット 13bとを含んでいるとともに、ロータヨーク 13aのステータ 12側の表面 上に取り付けられている。また、複数のマグネット 13bは、円板形状のロータヨーク 13 aの円周方向に沿って、 N極と S極とが所定の間隔を隔てて交互に配置されている。 なお、図 2には、円板形状のロータヨーク 13aの中心点を挟んで互いに対向する 2つ のマグネット 13bのみを図示して 1ヽる。 [0035] この第 1実施形態の電動モータ 10では、ステータヨーク 12aと、ティース 12bと、ロー タヨーク 13aとによって磁路が形成される。この場合、ティース 12b (ステータ 12)とマ グネット 13b (ロータ 13)との間のモータ回転軸 11の延びる方向の距離が、磁気抵抗 となるエアギャップ長である。すなわち、図 2では、エアギャップ長は、 G1である。
[0036] ここで、第 1実施形態では、エアギャップ長調整機構部 20は、ステッピングモータ 2 1と、スライダ 22と、スライダ支持部材 23とを含んでいる。なお、ステッピングモータ 21 は、本発明の「調整用モータ」の一例であり、スライダ 22は、本発明の「可動部材」の 一例である。
[0037] ステッピングモータ 21は、複数のコイル 21cを含む円筒状のステータ 21aと、複数 のマグネット（図示せず）を含む円筒状のロータ 21bとによって構成されている。ステ ータ 21aは、ケース 40に固定されているとともに、ロータ 21bは、ステータ 21aの内側 に配置されている。また、ロータ 21bの内周面の所定の部分 21dには、ねじが形成さ れている。また、ロータ 21bは、一対の軸受 21eにより回転可能に支持されている。そ して、ステッピングモータ 21は、ロータ 21bがモータ回転軸 11と同じ方向に回転する ように、かつ、ロータ 21bの回転中心とモータ回転軸 11の軸心とがー致するように配 置されている。
[0038] スライダ 22は、小径部 22aと大径部 22bとを有する。スライダ 22の小径部 22aの外 周面の所定の部分 22cには、ねじが形成されている。そして、スライダ 22の小径部 2 2aの外周面の所定の部分 22cに形成されたねじに、ステッピングモータ 21のロータ 2 lbの內周面の所定の部分 21dに形成されたねじが嚙み合わされている。すなわち、 スライダ 22とステッピングモータ 21 (ロータ 21b)とがねじにより結合されている。また、 スライダ 22は、ステッピングモータ 21のロータ 21bと共に回転しなレ、ように、スライダ 支持部材 23により支持されている。また、スライダ 22の大径部 22bとロータヨーク 13a の突出部 13cとが、軸受 24を介して連結されている。
[0039] また、図 1に示したパッテリ 50は、電動モータ 10の発電により充電されるとともに、 電動モータ 10に駆動電流を供給することが可能なように構成されて V、る。
[0040] 次に、図 2およぴ図 3を参照して、第 1実施形態の電動モータ 10の制御システムに ついて説明する。 [0041] 第 1実施形態の電動モータ 10の制御システムは、図 3に示すように、車両状態検出 部 60と、車両制御装置 70と、電動モータ駆動回路部 80とを備えている。なお、車両 制御装置 70は、本発明の「調整用モータ制御部」の一例である。
[0042] 車両制御装置 70は、エアギャップ長調整機構部 20 (ステッピングモータ 21)に接続 されている。また、車両制御装置 70は、電動モータ駆動回路部 80を介して、電動モ ータ 10に接続されている。なお、電動モータ 10と電動モータ駆動回路部 80とは、 3 つの電線により接続されている。また、ノッテリ 50が、電動モータ駆動回路部 80を介 して、電動モータ 10に接続されている。
[0043] 車両状態検出部 60は、アクセル指令検出装置 61と、通電停止スィッチ 62と、パッ テリ電圧検出器 63と、パッテリ電流検出器 64と、電動モータ電流検出器 65と、ェンコ ーダ 66とを含んでいる。
[0044] アクセル指令検出装置 61は、ユーザによりアクセル（図示せず）の操作が行われた ときに、アクセルの開度に応じたアクセル指令値信号を生成するとともに、そのァクセ ル指令値信号を車両制御装置 70に出力する機能を有する。通電停止スィッチ 62は 、電動モータ 10と電動モータ駆動回路部 80との間の通電を停止させる際にユーザ により操作されるスィッチである。そして、通電停止スィッチ 62の操作が行われたとき には、通電停止スィッチ 62により停止信号が生成されるとともに、その停止信号が通 電停止スィッチ 62から車両制御装置 70に出力される。
[0045] ノくッテリ電圧検出器 63は、ノ ッテリ 50の電圧を検出してバッテリ電圧信号を生成す るとともに、そのバッテリ電圧信号を車両制御装置 70に出力する機能を有する。バッ テリ電流検出器 64は、バッテリ 50の正極側と電動モータ駆動回路部 80との間に流 れる電流を検出してパッテリ電流信号を生成するとともに、そのパッテリ電流信号を車 両制御装置 70に出力する機能を有する。
[0046] 電動モータ電流検出器 65は、電動モータ 10と電動モータ駆動回路部 80とを接続 する 3つの電線のうち 2つの電線に流れる電流を検出してモータ電流信号を生成す るとともに、そのモータ電流信号を車両制御装置 70に出力する機能を有する。ェンコ ーダ 66は、電動モータ 10 (ロータ 13) (図 2参照）の回転数を検出してモータ回転数 信号を生成するとともに、そのモータ回転数信号を車両制御装置 70に出力する機能 を有する。
[0047] なお、上記したアクセル指令値信号、停止信号、バッテリ電圧信号、バッテリ電流信 号、モータ電流信号およびモータ回転数信号は、本発明の「車両状態を示す信号」 の一例である。
[0048] ここで、第 1実施形態では、車両制御装置 70は、上記した車両状態を示す信号 (ァ クセル指令値信号、停止信号、バッテリ電圧信号、バッテリ電流信号、モータ電流信 号およびモータ回転数信号）に基づいて、車両状態が、通常走行状態であるか、ま たは、押し歩き (電源遮断)状態であるかを判別する機能を有する。また、車両制御 装置 70は、通常走行状態であるか、または、押し歩き (電源遮断)状態であるかを判 別した後、車両状態に応じたエアギャップ長調整指令信号を生成するとともに、その エアギャップ長調整指令信号をエアギャップ長調整機構部 20に出力する機能も有 する。さらに、車両制御装置 70は、通常走行状態であるか、または、押し歩き (電源 遮断)状態であるかを判別した後、車両状態に応じたモータ電流指令信号を生成す るとともに、そのモータ電流指令信号を電動モータ駆動回路部 80に出力する機能も 有する。
[0049] また、電動モータ駆動回路部 80は、バッテリ 50から電動モータ 10への駆動電流の 供給を制御するとともに、電動モータ 10からパッテリ 50への充電電流の供給を制御 する機能を有する。この電動モータ駆動回路部 80は、 3つの一対の電界効果型トラ ンジスタ 81、 82および 83によって構成されている。そして、 3つの一対の電界効果型 トランジスタ 81— 83には、それぞれ、電動モータ 10に繋がる 3つの電線の各々が接 続されている。また、 3つの一対の電界効果型トランジスタ 81— 83には、バッテリ 50 の正極おょぴ負極が接続されている。また、一対の電界効果型トランジスタ 81 83 のゲートには、車両制御装置 70が接続されている。すなわち、一対の電界効果型ト ランジスタ 81— 83は、車両制御装置 70から出力されるモータ電流指令信号に応答 して、オンまたはオフするように構成されている。
[0050] 次に、図 4および図 5を参照して、第 1実施形態のエアギャップ長調整機構部の制 御方法について説明する。
[0051] まず、図 4に示すステップ S1において、車両制御装置 70により、車両状態が、押し 歩き (電源遮断)状態である力否かの判別が行われる。この車両制御装置 70による 車両状態の判別は、車両状態を示す信号 (アクセル指令値信号、停止信号、バッテ リ電圧信号、バッテリ電流信号、モータ電流信号およびモータ回転数信号）に基づい て行われる。そして、車両状態が押し歩き (電源遮断)状態でないと判別された場合 には、ステップ S2に進む。
[0052] 次に、ステップ S2において、車両制御装置 70により、通常走行用のエアギャップ長 調整指令値が演算される。この車両制御装置 70による通常走行用のエアギャップ長 調整指令値の演算は、パッテリ電圧検出器 63から出力されるパッテリ電圧信号と、ェ ンコーダ 66から出力されるモータ回転数信号とに基づいて行われる。
[0053] 次に、ステップ S3において、車両制御装置 70により、通常走行用のモータ電流指 令値が演算される。この車両制御装置 70による通常走行用のモータ電流指令値の 演算は、アクセル指令検出装置 61から出力されるアクセル指令値信号と、電動モー タ電流検出器 65から出力されるモータ電流信号とに基づいて行われる。
[0054] 次に、ステップ S4において、車両制御装置 70から出力される通常走行用のモータ 電流指令値に応じたモータ電流指令信号に基づいて、電動モータ駆動回路部 80が 駆動される。これにより、通常走行用の駆動電流が、電動モータ駆動回路部 80を介 してバッテリ 50から電動モータ 10に供給される。
[0055] 次に、ステップ S5において、車両制御装置 70から出力される通常走行用のエアギ ヤップ長調整指令値に応じたエアギャップ長調整指令信号に基づレ、て、エアギヤッ プ長調整機構部 20が駆動される。これにより、電動モータ 10のステータ 12とロータ 1 3とにより形成される磁路のエアギャップ長が、通常走行状態に応じた値になるように 調整される。
[0056] また、ステップ S 1にお!/、て、車両状態が押し歩き (電源遮断)状態であると判別され た場合には、ステップ S6に進む。
[0057] ステップ S6において、車両制御装置 70により、押し歩き (電源遮断)用のエアギヤッ プ長調整指令値が演算される。この車両制御装置 70による押し歩き (電源遮断)用 のエアギャップ長調整指令値の演算は、パッテリ電圧検出器 63から出力されるバッ テリ電圧信号と、エンコーダ 66から出力されるモータ回転数信号とに基づいて行わ れる。
[0058] 次に、ステップ S7において、車両制御装置 70により、モータ電流指令値が「0」に 設定される。そして、そのモータ電流指令値（「0」）に応じたモータ電流指令信号に 基づいて、電動モータ駆動回路部 80が駆動される。この場合には、バッテリ 50から 電動モータ 10への駆動電流の供給が電動モータ駆動回路部 80により遮断される。
[0059] 次に、ステップ S5において、車両制御装置 70から出力される押し歩き（電源遮断） 用のエアギャップ長調整指令値に応じたエアギャップ長調整指令信号に基づいて、 エアギャップ長調整機構部 20が駆動される。これにより、電動モータ 10のステータ 1 2とロータ 13とにより形成される磁路のエアギャップ長が、押し歩き (電源遮断)状態 に応じた値になるように調整される。
[0060] ここで、ステップ S5のエアギャップ長調整機構部 20によるエアギャップ長の調整に ついて、図 5のフローチャートを参照して詳細に説明する。
[0061] まず、図 5に示すステップ S 11において、車両制御装置 70により、現在のエアギヤ ップ長調整機構部 20のステッピングモータ 21の回転量力 S、エアギャップ長調整指令 値よりも小さいか否かの判別が行われる。そして、現在のエアギャップ長調整機構部 20のステッピングモータ 21の回転量が、エアギャップ長調整指令値よりも小さいと判 別された場合には、ステップ S12に進む。
[0062] 次に、ステップ S12において、ステッピングモータ 21の回転量を增加させることによ り、ステッピングモータ 21の回転量をエアギャップ長調整指令値に一致させる。これ により、電動モータ 10のステータ 12とロータ 13とにより形成される磁路のエアギヤッ プ長が、ステッピングモータ 21の回転量に応じた値に調整される。すなわち、電動モ ータ 10のステータ 12とロータ 13とにより形成される磁路のエアギャップ長力 車両状 態に応じて調整される。
[0063] また、ステップ S 11にお！/、て、現在のエアギャップ長調整機構部 20のステッピング モータ 21の回転量が、エアギャップ長調整指令値よりも小さくな V、と判別された場合 には、ステップ S13に進む。
[0064] 次に、ステップ S13において、車両制御装置 70により、現在のエアギャップ長調整 機構部 20のステッピングモータ 21の回転量力 エアギャップ長調整指令値よりも大き いか否かの判別が行われる。そして、現在のエアギャップ長調整機構部 20のステツ ビングモータ 21の回転量が、エアギャップ長調整指令値よりも大きいと判別された場 合には、ステップ S14に進む。
[0065] 次に、ステップ S14において、ステッピングモータ 21の回転量を減少させることによ り、ステッピングモータ 21の回転量をエアギャップ長調整指令値に一致させる。これ により、電動モータ 10のステータ 12とロータ 13とにより形成される磁路のエアギヤッ プ長が、ステッピングモータ 21の回転量に応じた値に調整される。すなわち、電動モ ータ 10のステータ 12とロータ 13とにより形成される磁路のエアギャップ長力 車両状 態に応じて調整される。
[0066] また、ステップ S 13において、現在のエアギャップ長調整機構部 20のステッピング モータ 21の回転量が、エアギャップ長調整指令値よりも大きくな!/、と判別された場合 には、ステッピングモータ 21が駆動されずに、電動モータ 10のステータ 12とロータ 1 3とにより形成される磁路のエアギャップ長が保持される。
[0067] 次に、図 2、図 3および図 6を参照して、図 4およぴ図 5に示した制御方法により実際 にエアギャップ長が調整される際の動作について説明する。以下に、車両状態が押 し歩き（電源遮断)状態であるときに、電動モータ 10のステータ 12およびロータ 13に より形成される磁路のエアギャップ長を、 G1 (図 2参照)力 G2 (図 6参照）に大きくす る場合について説明する。
[0068] まず、図 6に示すように、車両制御装置 70 (図 3参照)から出力されるエアギャップ 長調整指令信号に基づいて、ステッピングモータ 21 (ロータ 21b)の回転量が図 2に 示した状態よりも増加するように、ステッピングモータ 21 (ロータ 21b)が所定量回転さ れる。この際、ステッピングモータ 21 (ロータ 21b)とスライダ 22とがねじにより結合さ れているとともに、スライダ 22がロータ 21bと共に回転しないようにスライダ支持部材 2 3により支持されているので、スライダ 22が図 2に示した位置力 モータ回転軸 11に 沿って矢印 A1方向に移動する。この場合のスライダ 22の矢印 A1方向への移動量 は、ステッピングモータ 21 (ロータ 21b)の回転量に応じた値となる。
[0069] そして、ロータヨーク 13aとモータ回転軸 11とがスプラインにより結合されてレ、るとと もに、ロータヨーク 13aの突出部 13cとスライダ 22の大径部 22bとが軸受 24を介して 連結されているので、ロータ 13がモータ回転軸 11に沿って矢印 A1方向に所定の距 離 (G2-G1)だけ移動する。これにより、ステータ 12とロータ 13との間のモータ回転 軸 11の延びる方向の距離力 S、図 2に示したステータ 12とロータ 13との間のモータ回 転軸 11の延びる方向の距離よりも所定の距離 (G2— G1)だけ大きくなる。したがって 、ステータ 12およびロータ 13により形成される磁路のエアギャップ長力 G1 (図 2参 照)から G2 (図 6参照）に大きくなる。
[0070] この場合、ステータ 12とロータ 13との間の磁路に対する磁気抵抗力 磁路のエアギ ヤップ長が G2 (図 6参照）である場合の方力 磁路のエアギャップ長が G1 (図 2参照） である場合に比べて高くなる。このため、ステータ 12とロータ 13との間の磁束量が、 磁路のエアギャップ長が G2 (図 6参照)である場合の方が、磁路のエアギャップ長が G1 (図 2参照）である場合に比べて減少する。
[0071] 第 1実施形態では、上記のように、ステータ 12とロータ 13とがモータ回転軸 11の延 びる方向に所定の間隔を隔てて対向するように配置されたアキシャルギャップ型構造 を有する電動モータ 10において、ロータ 13をモータ回転軸 11の延びる方向（矢印 A 1方向）に所定の距離 (G2-G1)だけ移動させることによりエアギャップ長を調整する ことによって、ロータ 13のモータ回転軸 11の延びる方向（矢印 A1方向）への移動量（ G2-G1)が小さ力つたとしても、ロータ 13とステータ 12とにより形成される磁路を流れ る磁束の量の変化量を大きくすることができる。
[0072] ここで、図 7—図 9を参照して、ロータ（磁石）とステータ（ヨーク）との間のエアギヤッ プ長を調整することにより磁束量を変化させる場合と、ロータ (磁石)およびステータ（ ヨーク)の互いに対向する部分の面積の大きさを調整することにより磁束量を変化さ せる場合との磁束量の変化の違いについて説明する。なお、図 7中の Bmは、磁石が 発生する磁束密度であり、図 7中の Hmは、磁石が持つ磁ィ匕力である。また、図 7中 の直線 300aは、磁石の B-H (磁束密度-磁ィ匕力）特性の線を表しており、図 7中の 直線 300bは、パーミアンス係数の線を表している。そして、直線 300aと直線 300bと の交点 Pが、磁石の磁束密度 (Bm)および磁化力（Hm)となる。
[0073] 図 8に示すモデルにおいて、磁石 301aとヨーク 302aとの間のエアギャップ長（lg) が変化する場合のパーミアンス係数 (BmZHm)は、次の式（1)により求められる。 [0074] Bm/Hm= (lm/Am) - (Ag/lg) · ( σ /f ) ·· (1)
なお、 lm:磁石長、 Am:磁石断面積、 Ag:エアギャップ断面積、 σ：漏れ係数、 f: 起磁力損失係数である。ここで、 Am=Ag、 lm=lとするとともに、漏れ磁束の影響を 無視する（σ =f=lとする）と、パーミアンス係数 (BmZHm)は、次の式（2)となる。
[0075] Bm/Hm=l/lg · · (2)
すなわち、磁石 301aとヨーク 302aとの間のエアギャップ長（lg)が変化することによ り、パーミアンス係数 (BmZHm)が変化する。
[0076] また、図 9に示すモデルのように、磁石 301bとヨーク 302bとの互いに対向する部分 の面積の大きさを変化させた場合のパーミアンス係数 (BmZHm)は、 Am=Ag、 lm = 1とするとともに、漏れ磁束の影響を無視する（ σ =f = 1とする）と、磁石 301bとョ ーク 302bとの間のエアギャップ長（lg)が変化しないので、上記式（2)によりパーミア ンス係数（BmZHm)は変化しなレ、。
[0077] 次に、図 8に示すモデルにおいて磁石 301aとヨーク 302aとの間のエアギャップ長 を 2倍にしたときの磁束量と、図 9に示すモデルのように磁石 301bとヨーク 302bとの 互いに対向する部分の面積の大きさを 1Z2倍にしたときの磁束量との違いについて 説明する。
[0078] まず、図 7中の直線 300aおよび 300bは、それぞれ、次の式（3)および式（4)で表 すことができる。
[0079] ν= μ x + Bmax · · (3)
o
y=-(Bm/Hm)x · · (4)
なお、上記式（3)中の μ は、真空の透磁率である。
0
[0080] そして、図 8に示すモデルにおいて、磁石 301aとヨーク 302aとの間のエアギャップ 長を 2倍 (Am=Ag=l、 lg = 2)にした場合、パーミアンス係数 (BmZHm)は、上記 式（2)により、 BmZHm=lZlg = lZ2となる。この場合の磁化力（Hm)は、上記式 (3)およぴ式（4)により、 Hm=— Bmax/(1+ Z2)となる。これにより、磁石 301
0
aとヨーク 302aとの間のエアギャップの磁束量 (Bm'Ag)は、次の式（5)となる。
[0081] Bm-Ag= (Hm/2) · l=-Bmax/(2+ μ ) · · (5)
ο
また、図 9に示すモデルのように、磁石 301bとヨーク 302bとの互いに対向する部分 の面積の大きさを 1 2倍 (Am=Ag = l/2、 lg = l)にした場合、パーミアンス係数（ Bm/Hm)は、上記式（2)により、 BmZHm= lZlg = 1となる。この場合の磁化力（ Hm)は、上記式（3)および式（4)により、 Hm=-Bmax/ (1 + )となる。これによ
0
り、磁石 301bとヨーク 302bとの間のエアギャップの磁束量（Bm'Ag)は、次の式（6) となる。
[0082] Bm-Ag = Hm- (1/2) =-Bmax/ (2 + 2 M ) · · (6)
ο
ここで、真空の透磁率（μ )は、 μ =4 π · 10— 7と小さい値であるので、 μ の項を無
0 0 0 視することができる。このため、磁石 301aとヨーク 302aとの間のエアギャップ長を 2倍 にした場合 (式（5) )と、磁石 301bとヨーク 302bとの互いに対向する部分の面積の大 きさを 1Z2倍にした場合 (式 (6) )とでは、エアギャップの磁束量は実質的に同じであ ると言える。
[0083] ただし、電動モータ（回転電機）の磁石およびヨークの位置関係において、エアギヤ ップ長は、磁石とヨークとの互いに対向する面の辺の長さよりもはるかに小さい。この ため、磁束量を所定の値に変化させる際に、磁石 301aとヨーク 302aとの間のエアギ ヤップ長を 2倍にする場合の磁石 301aまたはヨーク 302aの移動量は、磁石 301bと ヨーク 302bとの互いに対向する部分の面積の大きさを 1Z2倍にする場合の磁石 30 lbまたはヨーク 302bの移動量よりも小さくすることができる。
[0084] したがって、エアギャップ長を調整することにより磁束量を変化させる第 1実施形態 の電動モータ 10では、ロータ 13のモータ回転軸 11の延びる方向（矢印 A1方向）へ の移動量 (G2-G1)が小さ力つたとしても、ロータ 13とステータ 12とにより形成される 磁路を流れる磁束の量の変化量を大きくすることができると言える。これにより、磁束 量により変化する電動モータ 10の発電特性おょぴトルク出力特性の設定を変更する 場合に、ロータ 13の移動量を小さくすることができるので、電動モータ 10を大型化す る必要がない。また、磁気抵抗となるエアギャップ長を、車両状態検出部 60により検 出される車両状態を示す信号に基づいて調整することによって、ロータ 13とステータ 12とにより形成される磁路を流れる磁束の量を車両状態に応じて変化させることがで きるので、磁束量により変化する電動モータ 10の発電特性おょぴトルク出力特性を 車両状態に適した特性に設定変更することができる。この結果、第 1実施形態では、 小型化を図りながら、発電特性およびトルク出力特性を車両状態に適した特性に設 定変更することが可能な電動モータ 10を備えた電動二輪車 100を得ることができる。
[0085] また、第 1実施形態では、ロータ 13をモータ回転軸 11の延びる方向に移動させるこ とによりエアギャップ長を調整するためのエアギャップ長調整機構部 20を設けるととも に、そのエアギャップ長調整機構部 20 (ステッピングモータ 21の回転量)を車両状態 を示す信号に基づいて制御することによって、容易に、ロータ 13とステータ 12との間 のエアギャップ長を車両状態に応じた値に調整することができる。この場合、ステツピ ングモータ 21によりスライダ 22をモータ回転軸 11の延びる方向（矢印 A1方向）に移 動させ、かつ、そのスライダ 22によりロータ 13をモータ回転軸 11の延びる方向（矢印 A1方向）に移動させることによって、容易に、スライダ 22により、ロータ 13をステツピ ングモータ 21の回転量に応じた値だけモータ回転軸 11の延びる方向（矢印 A1方向 )に移動させることができる。
[0086] また、第 1実施形態では、ステッピングモータ 21の回転量を車両状態を示す信号に 基づいて制御するための車両制御装置 70を設けることによって、容易に、車両制御 装置 70により、ステッピングモータ 21の回転量が車両状態に応じた値になるように制 御することができる。
[0087] また、第 1実施形態では、車両制御装置 70を、通常走行状態であるか、または、押 し歩き (電源遮断)状態であるかを判別することが可能なように構成することによって、 通常走行状態のときには、車両制御装置 70によりステッピングモータ 21の回転量が 通常走行に適した値になるように制御することができるとともに、押し歩き状態のとき には、車両制御装置 70によりステッピングモータ 21の回転量が押し歩きに適した値 になるように制御することができる。これにより、ステッピングモータ 21により調整され るエアギャップ長 (磁束量)を、通常走行状態の場合および押し歩き状態の場合の各 々に適した値に調整することができる。その結果、車両状態 (通常走行状態の場合お よび押し歩き状態の場合）に応じて電動モータ 10の発電特性おょぴトルク出力特性 の設定を容易に変更することができる。ここで、押し歩き (電源遮断)状態の場合には 、磁束量が減少するようにエアギャップ長を調整することにより、電動モータ 10を構成 するロータ 13の回転に対する負荷を低減することができるので、押し歩きしやすくす ることができる。
[0088] また、第 1実施形態では、ステータ 12およびロータ 13を、ステータ 12とロータ 13と の間のエアギャップ長を調整することが可能なように構成することによって、ステータ 1
2とロータ 13との間のエアギャップ長を大きくすることにより、ステータ 12とロータ 13と の間の磁束量を增加させることができるので、電動モータ 10のトルク出力を高くする ことができる。これにより、電動モータ 10のトルク出力を高くするために電動モータ 10 に供給する駆動電流を増大させる必要がないので、電動モータ 10に供給する駆動 電流が増大するのを抑制することができる。
[0089] (第 2実施形態）
図 10および図 11を参照して、この第 2実施形態では、上記第 1実施形態と異なり、 ステッピングモータの回転量を制御するための制御信号を補正する場合について説 明する。なお、第 2実施形態の電動モータ 10の制御システム以外の構成は、上記第 1実施形態と同様である。
[0090] この第 2実施形態の電動モータ 10の制御システムは、図 10に示すように、車両状 態検出部 110と、ステッピングモータ (エアギャップ長調整機構部）駆動制御部 120と 、電動モータ駆動制御部 130とを備えている。なお、ステッピングモータ駆動制御部 120は、本発明の「調整用モータ制御部」の一例である。
[0091] ステッピングモータ駆動制御部 120は、ステッピングモータ 21 (エアギャップ長調整 機構部 20)に接続されている。また、電動モータ駆動制御部 130は、電動モータ 10 に接続されている。また、パッテリ 50が、電動モータ駆動制御部 130を介して電動モ ータ 10に接続されている。
[0092] 車両状態検出部 110は、アクセル検出部 111と、ブレーキ検出部 112と、電動モー タ電流センサ 113と、エンコーダ 114とを含んでいる。
[0093] また、ステッピングモータ駆動制御部 120は、基本ステッピングモータ定数算出部 1 21と、補正ステッピングモータ定数算出部 122と、加算器 123と、ステッピングモータ 制御指令値生成部 124と、ステッピングモータ制御指令値補正部 125と、ステツピン グモータ制御部 126と、ステッピングモータアンプ 127とを含んでいる。
[0094] また、電動モータ駆動制御部 130は、電動モータ定数算出部 131と、電動モータ 電流指令値算出部 132と、電動モータ電流制御部 133と、電動モータアンプ 134と を含んでいる。
[0095] 車両状態検出部 110において、アクセル検出部 111は、ユーザによりアクセル（図 示せず）の操作が行われたときに、アクセルの開度に応じたアクセル指令値を生成す る機能を有する。また、アクセル検出部 111は、アクセル指令値に応じた信号を、ステ ッビングモータ制御指令値生成部 124と、電動モータ電流指令値算出部 132とに出 力する機能も有する。ブレーキ検出部 112は、ユーザによりブレーキ（図示せず)の 操作が行われたときに、ブレーキの状態に応じたブレーキ入力指令値を生成する機 能を有する。また、ブレーキ検出部 112は、ブレーキ入力指令値に応じた信号を、ス テツビングモータ制御指令値生成部 124と、電動モータ電流指令値算出部 132とに 出力する機能も有する。
[0096] 電動モータ電流センサ 113は、電動モータ 10と電動モータアンプ 134との間を流 れる電流を検出してモータ電流信号を生成するとともに、そのモータ電流信号を電動 モータ電流制御部 133に出力する機能を有する。エンコーダ 114は、電動モータ 10 の回転数を検出してモータ回転数信号を生成するとともに、そのモータ回転数信号 を、基本ステッピングモータ定数算出部 121と、電動モータ電流制御部 133とに出力 する機能を有する。
[0097] また、ステッピングモータ駆動制御部 120において、基本ステッピングモータ定数算 出部 121は、エンコーダ 114力ものモータ回転数信号と、バッテリ 50の電圧を示すパ ッテリ電圧信号とに基づいて、ステッピングモータ 21の基本回転量を設定するための 基本モータ定数を算出する機能を有する。また、基本ステッピングモータ定数算出部 121は、基本モータ定数に応じた信号を加算器 123に出力する機能も有する。
[0098] 補正ステッピングモータ定数算出部 122は、後述する FET制御信号に基づいて、 ステッピングモータ 21の回転量を補正するための補正モータ定数を算出する機能を 有する。また、補正ステッピングモータ定数算出部 122は、補正モータ定数に応じた 信号を加算器 123に出力する機能も有する。加算器 123は、基本ステッピングモータ 定数算出部 121からの基本モータ定数と、補正ステッピングモータ定数算出部 122 力 の補正モータ定数とを加算してステッピングモータ制御指令値生成部 124に出 力する機能を有する。
[0099] ステッピングモータ制御指令値生成部 124は、加算器 123からの基本モータ定数と 補正モータ定数との加算値と、アクセル検出部 111からのアクセル指令値と、ブレー キ検出部 112からのブレーキ入力指令値とに基づいて、ステッピングモータ 21の回 転量を制御するためのモータ制御指令値を生成する機能を有する。また、ステツピン グモータ制御指令値生成部 124は、モータ制御指令値に応じた信号をステッピング モータ制御指令値捕正部 125に出力する機能も有する。
[0100] ステッピングモータ制御指令値補正部 125は、ステッピングモータ制御指令値生成 部 124からのモータ制御指令値を補正して捕正モータ制御指令値を生成する機能 を有する。また、ステッピングモータ制御指令値捕正部 125は、補正モータ制御指令 値に応じた信号をステッピングモータ制御部 126に出力する機能も有する。なお、ス テツビングモータ制御指令値捕正部 125には、モータ制御指令値と補正モータ制御 指令値とを対応付けたモータ制御指令値補正テーブル (図 11参照）が記憶されてい る。このモータ制御指令値補正テーブルには、図 11に示すように、モータ制御指令 値に対する捕正モータ制御指令値力 ステッピングモータ 21のヒステリシス誤差を考 慮して設定されている。
[0101] ステッピングモータ制御部 126は、図 10に示すように、ステッピングモータ制御指令 値補正部 125からの補正モータ制御指令値に基づいて、ステッピングモータ 21の回 転量を制御するためのモータ制御信号を生成する機能を有する。また、ステッピング モータ制御部 126は、モータ制御信号を、ステッピングモータアンプ 127と、電動モ ータ定数算出部 131とに出力する機能も有する。ステッピングモータアンプ 127は、 ステッピングモータ制御部 126からのモータ制御信号に基づ V、て、ステッピングモー タ 21への駆動電流の供給を制御する機能を有する。
[0102] また、電動モータ駆動制御部 130において、電動モータ定数算出部 131は、ステツ ビングモータ制御部 126からのモータ制御信号に基づいて、電動モータ 10の現在の 出力トルクを示す現在モータ定数を算出する機能を有する。また、電動モータ定数 算出部 131は、現在モータ定数に応じた信号を電動モータ電流指令値算出部 132 に出力する機能も有する。電動モータ電流指令値算出部 132は、アクセル検出部 1 11からのアクセル指令値と、ブレーキ検出部 112からのブレーキ入力指令値と、電 動モータ定数算出部 131からの現在モータ定数とに基づいて、電動モータ 10の駆 動電流値を設定するためのモータ電流指令値を算出する機能を有する。また、電動 モータ電流指令値算出部 132は、モータ電流指令値に応じた信号を電動モータ電 流制御部 133に出力する機能も有する。
[0103] 電動モータ電流制御部 133は、電動モータ電流指令値算出部 132からのモータ電 流指令値と、電動モータ電流センサ 113からのモータ電流信号と、エンコーダ 114か らのモータ回転数信号とに基づいて、後述する電動モータアンプ 134内の電界効果 型トランジスタ（FET: Field Effect Transistor)の駆動を制御するための FET制 御信号を生成する機能を有する。また、電動モータ電流制御部 133は、 FET制御信 号を、補正ステッピングモータ定数算出部 122と、電動モータアンプ 134とに出力す る機能も有する。電動モータアンプ 134は、電動モータ 10に繋がる 3つの電線の各 々に接続された電界効果型トランジスタ（図示せず)を含んでいる。また、電動モータ アンプ 134は、電動モータ電流制御部 133からの FET制御信号に基づいて、電動 モータ 10への駆動電流の供給を制御する機能を有する。
[0104] 次に、図 10に示した第 2実施形態の制御システムにより実際にエアギャップ長が調 整される際の動作について説明する。
[0105] まず、図 10に示したステッピングモータ駆動制御部 120において、基本ステツピン グモータ定数算出部 121に、エンコーダ 114からのモータ回転数信号と、ノ ッテリ 50 の電圧を示すパッテリ電圧信号とが入力される。これにより、基本ステッピングモータ 定数算出部 121において、基本モータ定数が算出される。なお、基本モータ定数 M は、次の式（11)により算出される。
[0106] M= (V1-V2) /N " (11)
ここで、 VI：バッテリ電圧、 V2 :電圧マージン、 N :モータ回転数である。なお、パッ テリ電圧 VIは、基本モータ定数の算出時におけるバッテリ電圧であり、車両状態に 応じて変動する値である。電圧マージン V2は、ノくッテリ電圧 VIの変動量を考慮して 設定される値である。モータ回転数 Nは、電動モータ 10の回転数である。すなわち、 第 2実施形態の基本モータ定数は、基本モータ定数の算出時におけるバッテリ電圧 よりも低いバッテリ電圧に基づいて算出される。この後、基本モータ定数に応じた信 号が、基本ステッピングモータ定数算出部 121から加算器 123に出力される。
[0107] また、補正ステッピングモータ定数算出部 122には、電動モータ電流制御部 133か らの FET制御信号が入力される。これにより、補正ステッピングモータ定数算出部 12 2において、 FET制御信号に基づいて、補正モータ定数が算出される。この後、補正 モータ定数に応じた信号が、補正ステッピングモータ定数算出部 122から加算器 12 3に出力される。
[0108] 次に、加算器 123において、基本モータ定数と補正モータ定数とが加算されてステ ッビングモータ制御指令値生成部 124に出力される。
[0109] 次に、ステッピングモータ制御指令値生成部 124において、以下のようにモータ制 御指令値が生成される。すなわち、まず、基本モータ定数と補正モータ定数との加算 値と、アクセル検出部 111からのアクセル指令値とを対応付けたマップ（図示せず）に 基づいて、第 1調整値が求められる。さらに、第 1調整値と、ブレーキ検出部 112から のブレーキ入力指令値とを対応付けたマップ（図示せず）に基づいて、第 2調整値が 求められる。そして、この第 2調整値に基づいて、モータ制御指令値が生成される。こ の後、モータ制御指令値に応じた信号が、ステッピングモータ制御指令値生成部 12 4からステッピングモータ制御指令値補正部 125に出力される。
[0110] 次に、ステッピングモータ制御指令値補正部 125において、図 11に示したモータ 制御指令値補正テーブルから、ステッピングモータ制御指令値生成部 124からのモ ータ制御指令値に応じた補正モータ制御指令値が読み出される。この後、捕正モー タ制御指令値力 ステッピングモータ制御指令値補正部 125からステッピングモータ 制御部 126に出力される。
[0111] 次に、ステッピングモータ制御部 126において、ステッピングモータ制御指令値補 正部 125からの補正モータ制御指令値に基づいて、ステッピングモータ 21の回転量 を制御するためのモータ制御信号が生成される。この後、モータ制御信号が、ステツ ビングモータアンプ 127と、電動モータ定数算出部 131とに出力される。
[0112] 次に、第 2実施形態では、ステッピングモータアンプ 127により、ステッピングモータ 21への駆動電流の供給が、ステッピングモータ制御部 126からのモータ制御信号に 基づいて制御される。すなわち、ステッピングモータ 21の回転量力 車両状態を示す 信号 (アクセル指令値、ブレーキ入力指令値、モータ回転数信号およびバッテリ電圧 信号）に基づいて制御される。これにより、図 6に示した第 1実施形態と同様、車両状 態に応じて、電動モータ 10に形成される磁路のエアギャップ長 (磁束量)が変化され る。
[0113] また、図 10に示した電動モータ駆動制御部 130では、電動モータ定数算出部 131 において、ステッピングモータ制御部 126からのモータ制御信号が入力されることに よって、現在モータ定数がモータ制御信号に基づいて算出される。この後、現在モー タ定数に応じた信号が、電動モータ定数算出部 131から電動モータ電流指令値算 出部 132に出力される。
[0114] 次に、電動モータ電流指令値算出部 132に、現在モータ定数に応じた信号に加え て、アクセル検出部 111からのアクセル指令値と、ブレーキ検出部 112からのブレー キ入力指令値とが入力される。そして、電動モータ電流指令値算出部 132において 、アクセル指令値とブレーキ入力指令値とが加算されるとともに、その加算された値と 現在モータ定数とに基づいて、モータ電流指令値が算出される。この後、モータ電流 指令値に応じた信号が、電動モータ電流指令値算出部 132から電動モータ電流制 御部 133に出力される。
[0115] 次に、電動モータ電流制御部 133に、モータ電流指令値に応じた信号に加えて、 電動モータ電流センサ 113からのモータ電流信号と、エンコーダ 114からのモータ回 転数信号とが入力される。そして、電動モータ電流制御部 133において、モータ電流 指令値と、モータ電流信号と、モータ回転数信号とに基づいて、 FET制御信号が生 成される。この後、 FET制御信号力 電動モータ電流制御部 133から電動モータァ ンプ 134に出力される。
[0116] 次に、電動モータアンプ 134において、 FET制御信号に基づいて、電動モータァ ンプ 134内の電界効果型トランジスタ（図示せず）が駆動される。これにより、バッテリ 50から電動モータ 10への駆動電流の供給が、車両状態を示す信号 (アクセル指令 値、ブレーキ入力指令値、モータ回転数信号およびモータ電流信号）と、ステツピン グモータ 21の回転量を制御するためのモータ制御信号とに基づいて制御される。ま た、電動モータ 10からバッテリ 50への充電電流の供給も、車両状態を示す信号と、 モータ制御信号とに基づいて制御される。
[0117] 第 2実施形態では、上記のように、基本ステッピングモータ定数算出部 121におい て、ステッピングモータ 21の基本回転量を設定するための基本モータ定数を、基本 モータ定数の算出時におけるバッテリ電圧よりも低いバッテリ電圧に基づいて算出す ることによって、電動モータ 10により生成される誘起電圧がバッテリ 50の電圧よりも低 くなるように、エアギャップ長（磁束量）をステッピングモータ 21により調整することがで きる。これにより、電動モータアンプ 134を介してパッテリ 50へ供給される充電電流が 大きくなり過ぎるのを抑制することができるので、ノッテリ 50の過充電に起因してパッ テリ 50が消耗しやすくなるという不都合が発生するのを抑制することができる。したが つて、バッテリ 50を含む電動二輪車の信頼性を向上させることができる。さらに、電動 モータアンプ 134を介してバッテリ 50へ充電電流が供給される際に、電動モータアン プ 134内の電界効果型トランジスタに過剰な電流が流れるのを抑制することができる ので、電界効果型トランジスタが破損しやすくなるのを抑制することもできる。これによ り、電動モータアンプ 134を含む制御システムにより駆動が制御される電動モータ 10 の特性が低下するのを抑制することができる。
[0118] また、第 2実施形態では、車両状態に応じて電動モータ 10のエアギャップ長 (磁束 量）を調整することが可能なように構成することによって、電動モータ 10のモータ回転 数に対するトルク出力特性を、車両状態に応じた特性に設定変更することができる。 たとえば、図 12に示すように、電動モータ 10の特性を、高トルク低速回転 (特性 A)に 対応した特性力ゝら低トルク高速回転 (特性 に対応した特性に設定変更する場合に は、電動モータ 10のエアギャップ長を特性 Aの状態よりも大きくすることによって、磁 束量を特性 Aの状態に比べて減少させることができる。これにより、電動モータ 10の 特性を、高トルク低速回転 (特性 A)に対応した特性力ゝら低トルク高速回転に対応した 特性 (特性 B)に設定変更することができる。
[0119] また、図 12に示した特性図において、モータ回転数が N1のときの要求トルクが T1 の場合（図 12中の黒丸）には、ステッピングモータ 21の回転量を制御することにより、 エアギャップ長を高トルク低速回転 (特性 A)に応じた値に調整すればよい。なお、低 トルク高速回転に対応した特性を保持した状態で、モータ回転数が N1のときのトルク を T1にする場合には、電動モータ 10に供給される駆動電流が小さくなるように制御 すれば、低トルク高速回転に対応した特性を保持した状態で、モータ回転数が N1の ときのトルクを T1にすることができる（特性 B1参照）。
[0120] また、第 2実施形態では、ステッピングモータ制御指令値生成部 124により生成さ れたモータ制御指令値を補正するためのステッピングモータ制御指令値補正部 125 を設けることによって、ステッピングモータ制御指令値補正部 125には、ステッピング モータ 21のヒステリシス誤差を考慮したモータ制御指令値補正テーブルが記憶され ているので、ステッピングモータ制御指令値補正部 125からヒステリシス誤差を考慮し た補正モータ制御指令値を出力させることができる。これにより、ステッピングモータ 2 1のヒステリシス誤差が発生することに起因して、ステッピングモータ 21の回転量 (ステ ップ数）とモータ制御指令値とがー致しな力 たとしても、ステッピングモータ 21の回 転量 (ステップ数)の制御が繰り返し行われるのを抑制することができる。
[0121] また、第 2実施形態では、電動モータ 10のエアギャップ長 (磁束量)を調整すること が可能なように構成することによって、電動二輪車において異常が発生した場合に、 電動モータ 10と電動モータアンプ 134との間を流れる電流を遮断する場合には、ェ ァギャップ長を大きくすることにより磁束量を減少させることができるので、電動モータ 10における発電が増大するのを抑制することができる。これにより、電動モータ 10と 電動モータアンプ 134との間に電流が流れるのを容易に抑制することができる。この 場合、エアギャップ長を大きくすることにより磁束量を減少させているので、電動モー タ 10の回転に対する負荷を低減することができる。これにより、電動二輪車において 異常が発生した場合に、押し歩きしやすくすることができる。
[0122] なお、第 2実施形態のその他の効果は、上記第 1実施形態と同様である。
[0123] なお、上記した第 2実施形態の制御システムの変形例として、基本ステッピングモー タ定数算出部 121に、図 13に示すような基本モータ定数読出テーブルを記憶させて もよい。具体的には、図 13の基本モータ定数読出テーブルには、モータ回転数およ ぴバッテリ電圧に対する基本モータ定数が設定されている。また、図 13の基本モー タ定数読出テーブルにおいて、パッテリ電圧は、パッテリ電圧が高い場合とパッテリ 電圧が低い場合との 2種類が設定されている。また、モータ回転数が所定の値 N2の 場合、バッテリ電圧が低い場合に対応する基本モータ定数（図 13中の M )が、バッ テリ電圧が高!/、場合に対応する基本モータ定数（図 13中の M )よりも大きくなるよう
H
に設定されている。これにより、バッテリ電圧が高い場合とバッテリ電圧が低い場合と で、図 13の基本モータ定数読出テーブルから読み出される基本モータ定数を容易 に変更させることができる。なお、モータ回転数力 の場合 (押し歩きまたは電源遮断 の場合）の基本モータ定数は、図 13中の M2に設定されて!/、る。
[0124] (第 3実施形態）
図 14一図 16および図 18—図 20を参照して、この第 3実施形態では、上記第 1およ び第 2実施形態と異なり、電動モータを構成するステータを 2分割する場合につ！/ヽて 説明する。
[0125] この第 3実施形態の電動モータ 140は、図 14に示すように、モータ回転軸 150と、 ステータ 160と、ロータ 170と、回動駆動部 180とを備えている。なお、モータ回転軸 150は、本発明の「回転軸」の一例である。また、第 3実施形態の電動モータ 140は、 ステータ 160とロータ 170とがモータ回転軸 150の延びる方向に所定の間隔を隔て て互いに対向するように配置されたアキシャルギャップ型構造を有する。また、第 3実 施形態の電動モータ 140は、図 1に示した第 1実施形態の電動二輪車 100と同様の 電動二輪車 (図示せず）に搭載されている。
[0126] ここで、第 3実施形態では、図 14および図 15に示すように、ステータ 160は、第 1ス テータ 161と、第 2ステータ 162との 2つに分割されている。この第 1ステータ 161と第 2ステータ 162とは、モータ回転軸 150の延びる方向に所定の間隔を隔てて互いに 対向するように配置されているとともに、第 1ステータ 161がロータ 170に対して対向 するように配置されている。また、第 2ステータ 162は、モータ回転軸 150の軸心を回 動中心としてロータ 170の回転方向（矢印 B方向）に回動可能に構成されている。
[0127] ステータ 160の具体的な構造としては、第 1ステータ 161は、複数の第 1ティース 16 4と、複数のコイル 165とを含んでいる。なお、第 1ティース 164は、本発明の「第 1コ ァ部材」の一例である。複数の第 1ティース 164は、互いに所定の間隔を隔てて円環 状に配置されている。また、第 1ティース 164の一方の端面 164aは、一方の端面 16 4aと対向する他方の端面 164b (図 15参照)よりも大きい面積を有する。このため、隣 接する第 1ティース 164間の一方の端面 164a側の間隔は、他方の端面 164b側の間 隔よりも小さくなつている。また、第 1ティース 164の一方の端面 164aは、ロータ 170 と対向するように配置されている。また、第 1ティース 164の他方の端面 164b側の端 部 164c (図 15参照）は、面取りされている。複数のコイル 165は、それぞれ、複数の 第 1ティース 164の各々に装着されている。なお、コイル 165は、第 1ティース 164の 一方の端面 164aの部分には装着されてレ、な！/、。
[0128] また、第 2ステータ 162は、ステータヨーク 166と、複数の第 2ティース 167とを含ん でいる。なお、第 2ティース 167は、本発明の「第 2コア部材」の一例である。ステータ ヨーク 166は、円環形状に形成されているとともに、円環状に配列された複数の穴部 166aを有する。また、ステータヨーク 166の外周面の所定領域には、ギア係合部 16 6bが設けられている。また、複数の第 2ティース 167は、それぞれ、ステータヨーク 16 6の円環状に配列された複数の穴部 166aの各々に、第 2ティース 167の所定の端面 167aが第 1ステータ 161側に突出するように装着されている。また、第 2ティース 167 の突出した端面 167a側の端部 167bは、面取りされている。
[0129] また、ロータ 170は、ロータヨーク 171と、複数のマグネット 172とを含んでいる。ロー タヨーク 171は、円板形状に形成されているとともに、ロータヨーク 171の中心部には 、ステータ 160側に突出する突出部 171aが形成されている。また、ロータヨーク 171 の中心部には、穴部 171bが形成されている。このロータヨーク 171の穴部 171bには 、ロータヨーク 171がモータ回転軸 150と共に回転するように、モータ回転軸 150が 嵌め込まれている。複数のマグネット 172は、複数の N極のマグネット 172と複数の S 極のマグネット 172とを含んでいるとともに、ロータヨーク 171のステータ 160側の表 面上に取り付けられている。また、複数のマグネット 172は、円板形状のロータヨーク 171の円周方向に沿って、 N極と S極とが所定の間隔を隔てて交互に配置されてレ、 る。
[0130] また、図 14に示すように、回動駆動部 180は、ステータ 160を構成する第 2ステータ 162を、ロータ 170の回転方向（矢印 B方向）に回動させるために設けられている。こ の回動馬区動咅 は、モータ 181と、ウォームギア 182と、ギア 183、 184および 185 とを含んでいる。ウォームギア 182は、モータ 181の回転軸 181aに取り付けられてい るとともに、ギア 183の大径ギア部 183aに嚙み合わされている。また、ギア 184の大 径ギア部 184aは、ギア 183の小径ギア部 183bに嚙み合わされているとともに、ギア 184の小径ギア部 184bは、ギア 185の大径ギア部 185aに嚙み合わされている。ま た、ギア 185の小径ギア部 185bは、第 2ステータ 162のステータヨーク 166のギア係 合部 166bに嚙み合わされている。これにより、モータ 181の動力力 ウォームギア 18 2およびギア 183— 185を介してステータヨーク 166に伝達されるので、第 2ステータ 162がロータ 170の回転方向（矢印 B方向）に回動される。また、モータ 181には、電 源 186からコントローラ 187を介して駆動電流が供給される。
[0131] この第 3実施形態では、コントローラ 187には、図示しない車両状態検出部から出 力される車両状態を示す信号が入力される。そして、電源 186からモータ 181への駆 動電流の供給は、車両状態を示す信号に基づ V、てコントローラ 187により制御される
[0132] ここで、第 3実施形態の電動モータ 140では、図 16および図 19に示すように、第 1 ティース 164と第 2ティース 167とが互いに対向している場合には、ロータ 170と、第 1 ステータ 161と、第 2ステータ 162とによって磁路（図 19中の破線）が形成される。そし て、第 1ティース 164と第 2ティース 167とが互いに対向している場合には、第 1ティー ス 164とマグネット 172との間の距離 L1および第 1ティース 164と第 2ティース 167と の間の距離 L2が磁路に対する磁気抵抗となるエアギャップ長である。
[0133] また、図 18および図 20に示すように、第 2ティース 167が第 1ティース 164と対向し ない位置に移動した場合には、ロータ 170と、第 1ステータ 161とによって磁路（図 20 中の破線）が形成される。そして、第 2ティース 167が第 1ティース 164と対向しない位 置に移動した場合には、第 1ティース 164とマグネット 172との間の距離 L1および隣 接する第 1ティース 164間の端面 164a側の距離 L3が磁路に対する磁気抵抗となる エアギャップ長である。
[0134] なお、図 19および図 20では、所定のマグネット 172を 172iとし、所定のマグネット 1 72iの矢印 B方向（ロータ 170の回転方向）に隣接するマグネット 172を 172i+ lとし ているとともに、所定のマグネット 172iの矢印 B方向と反対方向に隣接するマグネット 172を 172i-lとしている。また、所定の第 1ティース 164を 164iとし、所定の第 1ティ ース 164iの矢印 B方向に隣接する第 1ティース 164を 164i+ lとしているとともに、所 定の第 1ティース 164iの矢印 B方向と反対方向に隣接する第 1ティース 164を 164i- 1としている。また、所定の第 2ティース 167を 167iとし、所定の第 2ティース 167iの矢 印 B方向に隣接する第 2ティース 167を 167i + 1として!/ヽるとともに、所定の第 2ティ ース 1671の矢印 B方向と反対方向に隣接する第 2ティース 167を 167i-lとしている 。また、図 19および図 20では、図面の簡略化のため、コイル 165を図示していない。
[0135] 次に、図 14および図 16—図 20を参照して、第 3実施形態の電動モータ 140のエア ギャップ長の調整方法について説明する。
[0136] まず、電動モータ 140を高トルク低速回転させる場合には、図 16に示すように、第 2 ステータ 162を回動させずに初期状態の位置に保持する。すなわち、第 2ティース 16 7が第 1ティース 164に対して対向するように保持する。この場合、図 19に示すように 、磁束の経路である磁路（図 19中の破線）は、ロータ 170と、第 1ステータ 161と、第 2 ステータ 162とに形成される。
[0137] そして、図 19に示すように、第 2ティース 167が第 1ティース 164に対して対向する 場合には、第 1ティース 164とマグネット 172との間の距離 (エアギャップ長） L1が極 めて小さいので、第 1ティース 164とマグネット 172との間の磁気抵抗は低くなる。また 、第 1ティース 164と第 2ティース 167との間の距離 (エアギャップ長） L2が極めて小さ いので、第 1ティース 164と第 2ティース 167との間の磁気抵抗は低くなる。なお、第 1 ティース 164とマグネット 172との間の距離 L1と、第 1ティース 164と第 2ティース 167 との間の距離 L2とは、実質的に同じ距離である。
[0138] その一方、隣接する第 1ティース 164間の端面 164a側の距離 L3は、第 1ティース 1 64と第 2ティース 167との間の距離 (エアギャップ長) L2よりも大きくなる。すなわち、 隣接する第 1ティース 164間の端面 164a側の磁気抵抗は、第 1ティース 164と第 2テ ィース 167との間の磁気抵抗よりも高くなる。なお、第 1ティース 164と第 2ティース 16 7との間の距離 L2と、隣接する第 1ティース 164間の端面 164a側の距離 L3とは、 2 X L2 < L3の関係式を満たして V、る。
[0139] これにより、マグネット 172i (たとえば、 N極）とマグネット 172ト 1 (たとえば、 S極）と の間に発生する磁束は、第 1ティース 164iと第 1ティース 1641-1との間の端面 164a 側のエアギャップをほとんど透過しない。したがって、マグネット 172iとマグネット 172i —1との間に発生する磁束は、マグネット 172iと第 1ティース 164iとの間のエアギヤッ プ、第 1ティース 1641、第 1ティース 1641と第 2ティース 167iとの間のエアギャップ、第 2ティース 167i、ステータヨーク 166、第 2ティース 167i— 1、第 2ティース 167i— 1と第 1ティース 164i— 1との間のエアギャップ、第 1ティース 164i— 1、第 1ティース 164i— 1 とマグネット 172i— 1との間のエアギャップおよびロータヨーク 171をこの順番で流れる
[0140] また、マグネット 172i (たとえば、 N極）とマグネット 172i+ 1 (たとえば、 S極）との間 に発生する磁束は、第 1ティース 164iと第 1ティース 164i + 1との間の端面 164a側 のエアギャップをほとんど透過しない。したがって、マグネット 172iとマグネット 172i + 1との間に発生する磁束は、マグネット 172iと第 1ティース 164iとの間のエアギャップ 、第 1ティース 1641、第 1ティース 164iと第 2ティース 167iとの間のエアギャップ、第 2 ティース 167i、ステータヨーク 166、第 2ティース 167i+ l、第 2ティース 167i+ 1と第 1ティース 164i+ lとの間のエアギャップ、第 1ティース 164i+ l、第 1ティース 164i+ 1とマグネット 172i+ 1との間のエアギャップおよびロータョーク 171をこの順番で流 れる。
[0141] なお、マグネット 172iが S極になり、マグネット 172i+ lおよび 172i— 1が N極になつ た場合には、上記したマグネット 1721が N極であり、マグネット 172i+ lおよび 172ト 1が S極である場合と異なり、磁束が流れる向きが反対方向になる。
[0142] また、図 16の状態力も電動モータ 140を低トルク高速回転させる場合には、図 17 に示すように、回動駆動部 180 (図 14参照）により第 2ステータ 162をロータ 170の回 転方向（矢印 B方向）に回動させる。これにより、図 18に示すように、第 2ティース 167 が第 1ティース 164に対して対向しないように、隣接する第 1ティース 164間の中央に 対応する領域に第 2ティース 167を移動させる。この場合、図 20に示すように、磁束 の経路である磁路（図 20中の破線）は、ロータ 170と、第 1ステータ 161とに形成され る。
[0143] そして、図 20に示すように、第 2ティース 167が第 1ティース 164に対して対向しな い場合には、第 1ティース 164と第 2ティース 167との間の距離力 L2 (図 19参照）か ら L4に大きくなる。このため、隣接する第 1ティース 164間の端面 164a側の距離 (ェ ァギャップ長) L3は、第 1ティース 164と第 2ティース 167との間の距離 L4よりも小さく なる。すなわち、隣接する第 1ティース 164間の端面 164a側の磁気抵抗は、第 1ティ ース 164と第 2ティース 167との間の磁気抵抗よりも小さくなる。
[0144] なお、第 1ティース 164とステータヨーク 166との間の距離 L5については、第 1ティ ース 164と第 2ティース 167との間の距離 L4よりも大きくなる。すなわち、第 1ティース 164とステータヨーク 166との間の磁気抵抗は、第 1ティース 164と第 2ティース 167と の間の磁気抵抗よりも大きくなる。したがって、第 1ティース 164とステータヨーク 166 との間に磁路が形成されないのは明らかであるので、第 1ティース 164とステータョー ク 166との間の磁気抵抗は無視することができる。
[0145] これにより、マグネット 172i (たとえば、 N極）とマグネット 172i— 1 (たとえば、 S極）と の間に発生する磁束は、マグネット 172iと第 1ティース 164iとの間のエアギャップ、第 1ティース 164iの端面 164a側の部分、第 1ティース 164iと第 1ティース 164i— 1との 間の端面 164a側のエアギャップ、第 1ティース 164i-lの端面 164a側の部分、第 1 ティース 164i— 1とマグネット 172i_lとの間のエアギャップおよびロータヨーク 171を この順番で流れる。
[0146] また、マグネット 172i (たとえば、 N極）とマグネット 172i+ 1 (たとえば、 S極）との間 に発生する磁束は、マグネット 1721と第 1ティース 164iとの間のエアギャップ、第 1テ ィース 164iの端面 164a側の部分、第 1ティース 164iと第 1ティース 164i+ 1との間の 端面 164a側のエアギャップ、第 1ティース 1641+ 1の端面 164a側の部分、第 1ティ ース 164i+ 1とマグネット 172i+ 1との間のエアギャップおよびロータヨーク 171をこ の順番で流れる。
[0147] なお、マグネット 172iが S極になり、マグネット 172i+ 1および 172i— 1が N極になつ た場合には、上記したマグネット 172iが N極であり、マグネット 172i+ lおよび 172ト 1が S極である場合と異なり、磁束が流れる向きが反対方向になる。
[0148] すなわち、第 3実施形態では、電動モータ 140を低トルク高速回転させる場合にお いて、第 1ティース 164のコイル 165 (図 14参照）が装着された部分には、実質的に 磁束が流れない。
[0149] また、図 19に示した第 2ティース 167が第 1ティース 164に対して対向する場合では 、磁路に対する磁気抵抗としてのエアギャップ長は、 2 X L1 + 2 X L2である。また、 図 20に示した第 2ティース 167が第 1ティース 164に対して対向しない場合では、磁 路に対する磁気抵抗としてのエアギャップ長は、 2 X L1 +L3である。ここで、 L2およ び L3は、 2 X L2く L3の関係式を満たしているので、図 19に示した第 2ティース 167 が第 1ティース 164に対して対向する場合の方力 図 20に示した第 2ティース 167が 第 1ティース 164に対して対向しな！/、場合よりも、磁路に対する磁気抵抗としてのエア ギャップ長が小さくなる。したがって、図 19に示した第 2ティース 167が第 1ティース 1 64に対して対向する場合の方力 図 20に示した第 2ティース 167が第 1ティース 164 に対して対向しない場合よりも磁束量が增加する。
[0150] 第 3実施形態では、上記のように、ステータ 160を、第 1ステータ 161と第 2ステータ 162との 2つに分割し、かつ、第 2ステータ 162を、ロータ 170の回転方向に回動させ ることによりエアギャップ長を調整することによって、第 2ステータ 162を回動させない 初期状態にお！、て形成される磁路のエアギャップ長（2 X L1 + 2 X L2)の大きさと、 第 2ステータ 162を回動させた後の状態において形成される磁路のエアギャップ長（ 2 X L1 + L3)の大きさとを異ならせることにより、容易に、磁束量を変化させることが できる。また、たとえば、ステータ 160およびロータ 170の少なくとも一方をモータ回転 軸 150の延びる方向に移動させることによりエアギャップ長を調整する場合に比べて 、ステータ 160およびロータ 170の少なくとも一方がモータ回転軸 150の延びる方向 に移動する分のスペースを設ける必要がな V、ので、電動モータ 140を大型化する必 要がない。さらに、第 2ステータ 162を回動させるための回動駆動部 180 (モータ 181 )の駆動を、コントローラ 187により車両状態を示す信号に基づいて制御することが可 能なように構成することによって、車両状態に応じて第 1ステータ 161 (第 1ティース 1 64)と第 2ステータ 162 (第 2ティース 167)との位置関係を変更することができるので 、車両状態に応じて磁束量を変化させることができる。これらの結果、小型化を図りな がら、磁束量により変化する発電特性およびトルク出力特性を車両状態に適した特 性に設定変更することが可能な電動モータ 140を備えた電動二輪車を得ることがで きる。
[0151] また、第 3実施形態では、電動モータ 140を低トルク高速回転させる場合にお V、て 、第 1ティース 164のコイル 165が装着された部分に実質的に磁束が流れないように エアギャップ長を調整することによって、ロータ 170が回転する際に、磁束がコイル 1 65を横切ることによりコイル 165に電流が流れることに起因して、第 1ティース 164に 発生する磁束の量が増加するのを抑制することができる。これにより、ロータ 170の回 転に対する負荷が増大するのを抑制することができる。また、ロータ 170が回転する 際に、第 1ティース 164および第 2ティース 167への磁束の流入が抑制されるので、こ れによっても、ロータ 170の回転に対する負荷が大きくなるのを抑制することができる
[0152] (第 4実施形態）
図 21および図 22を参照して、この第 4実施形態では、上記第 1一第 3実施形態と 異なり、ラジアルギャップ型構造を有する電動モータに本発明を適用する例につ ヽて 説明する。
[0153] この第 4実施形態の電動モータ 190は、図 21に示すように、モータ回転軸 200と、 ステータ 210と、ロータ 220とを備えている。なお、モータ回転軸 200は、本発明の「 回転軸」の一例である。また、第 4実施形態の電動モータ 190は、ロータ 220が円筒 状に構成されているとともに、ステータ 210がロータ 220に対して所定の間隔を隔て てロータ 220の内側に配置されたラジアルギャップ型構造を有する。また、第 4実施 形態の電動モータ 190は、図 1に示した第 1実施形態の電動二輪車 100と同様の電 動二輪車 (図示せず)に搭載されている。
[0154] ここで、第 4実施形態では、ステータ 210は、第 1ステータ 211と、第 2ステータ 212 との 2つに分割されている。第 1ステータ 211は、円環状に構成されているとともに、 第 1ステータ 211の内側に、第 2ステータ 212が所定の間隔を隔てて配置されている 。また、第 2ステータ 212は、モータ回転軸 200の軸心を回動中心としてロータ 220の 回転方向（矢印 C方向）に回動可能に構成されている。
[0155] ステータ 210の具体的な構造としては、第 1ステータ 211は、複数の第 1ティース 21 4と、複数のコイル 215とを含んでいる。なお、第 1ティース 214は、本発明の「第 1コ ァ部材」の一例である。複数の第 1ティース 214は、互いに所定の間隔を隔てて円環 状に配置されている。また、第 1ティース 214の一方の端面 214aは、一方の端面 21 4aと対向する他方の端面 214bよりも大きい面積を有する。このため、隣接する第 1テ ィース 214間の一方の端面 214a側の間隔は、他方の端面 214b側の間隔よりも小さ くなつている。また、第 1ティース 214の一方の端面 214aは、ロータ 220と対向するよ うに配置されている。また、第 1ティース 214の他方の端面 214b側の端部 214cは、 面取りされている。複数のコイル 215は、それぞれ、複数の第 1ティース 214の各々に 装着されている。なお、コイル 215は、第 1ティース 214の一方の端面 214aの部分に は装着されていない。
[0156] また、第 2ステータ 212は、複数の第 2ティース 217を有するステータヨーク 216と、 回動軸 218とを含んでいる。なお、第 2ティース 217は、本発明の「第 2コア部材」の 一例である。ステータヨーク 216は、円板形状に形成されているとともに、その円板形 状のステータヨーク 216の円周面上に、ステータヨーク 216の円周面力 突出するよ うに複数の第 2ティース 217が設けられている。また、複数の第 2ティース 217は、円 板形状のステータヨーク 216の円周方向に沿って互いに所定の間隔を隔てて配置さ れている。また、第 2ティース 217の突出した端面 217a側の端部 217bは、面取りさ れている。また、回動軸 218は、ロータ 220の回転方向（矢印 C方向）に回動可能に 構成されている。また、回動軸 218は、ステータヨーク 216が回動軸 218と共に回動 することが可能なように、ステータヨーク 216の中心部に取り付けられている。
[0157] また、円筒状のロータ 220は、ロータヨーク 221と、複数のマグネット 222とを含んで いる。ロータヨーク 221は、円筒形状に形成されているとともに、モータ回転軸 200と 共に回転可能に構成されている。複数のマグネット 222は、複数の N極のマグネット 2 22と複数の S極のマグネット 222とを含んでいるとともに、ロータヨーク 221の内周面 上に取り付けられている。また、複数のマグネット 222は、円筒形状のロータヨーク 22 1の円周方向に沿って、 N極と S極とが所定の間隔を隔てて交互に配置されている。
[0158] ここで、第 4実施形態の電動モータ 190では、図 21に示すように、第 1ティース 214 と第 2ティース 217とが互いに対向している場合には、上記第 3実施形態の場合と同 様、ロータ 220と、第 1ステータ 211と、第 2ステータ 212とによって磁路が形成される 。そして、第 1ティース 214と第 2ティース 217とが互いに対向している場合には、第 1 ティース 214とマグネット 222との間の距離および第 1ティース 214と第 2ティース 217 との間の距離が磁路に対する磁気抵抗となるエアギャップ長である。
[0159] また、図 22に示すように、第 2ティース 217が第 1ティース 214と対向しない位置に 移動した場合には、上記第 3実施形態の場合と同様、ロータ 220と、第 1ステータ 21 1とによって磁路が形成される。そして、第 2ティース 217が第 1ティース 214と対向し ない位置に移動した場合には、第 1ティース 214とマグネット 222との間の距離および 隣接する第 1ティース 214間の端面 214a側の距離が磁路に対する磁気抵抗となる エアギャップ長である。
[0160] そして、第 4実施形態の電動モータ 190では、上記第 3実施形態と同様、第 1ティー ス 214と第 2ティース 217とが対向しない場合の磁路に対するエアギャップ長は、第 1 ティース 214と第 2ティース 217とが対向する場合の磁路に対するエアギャップ長より も大きくなる。すなわち、第 1ティース 214と第 2ティース 217とが対向しない場合の磁 束量は、第 1ティース 214と第 2ティース 217とが対向する場合の磁束量よりも減少す る。
[0161] 次に、図 21および図 22を参照して、第 4実施形態の電動モータ 190のエアギヤッ プ長の調整方法について説明する。
[0162] まず、電動モータ 190を高トルク低速回転させる場合には、図 21に示すように、第 2 ステータ 212を回動させずに初期状態の位置に保持する。すなわち、第 2ティース 21 7が第 1ティース 214に対して対向するように保持する。また、図 21の状態力も電動モ ータ 190を低トルク高速回転させる場合には、図 22に示すように、第 2ティース 217と 第 1ティース 214とが対向しないように、第 2ステータ 212をロータ 220の回転方向（矢 印 C方向）に回動させる。この場合、第 2ステータ 212を回動させた後の状態（図 22 参照）における磁束量が、第 2ステータ 212を回動させる前の初期状態（図 21参照） における磁束量よりも減少するので、ロータ 220の回転に対する負荷が低減される。 これにより、低トルク高速回転が可能となる。
[0163] 第 4実施形態では、上記のように構成することによって、ラジアルギャップ型構造を 有する電動モータ 190において、上記第 3実施形態と同様、第 2ステータ 212を回動 させることにより磁路に対するエアギャップ長 (磁束量)を調整することができる。これ により、上記第 3実施形態と同様、小型化を図りながら、磁束量により変化する発電 特性およびトルク出力特性を車両状態に適した特性に設定変更することが可能な電 動モータ 190を備えた電動二輪車を得ることができる。
[0164] なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものでは ないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特 許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内で のすベての変更が含まれる。
[0165] たとえば、上記第 1一第 4実施形態では、本発明を電動二輪車に適用する例を示し たが、本発明はこれに限らず、電動二輪車以外の電動車両にも適用可能である。
[0166] また、上記第 1実施形態では、車両制御装置を、通常走行状態であるか、または、 押し歩き (電源遮断)状態であるかを判別することが可能なように構成したが、本発明 はこれに限らず、車両制御装置を、通常走行状態および押し歩き (電源遮断)状態以 外の所定の車両状態を判別することが可能なように構成してもよレヽ。この場合には、 車両制御装置により、ステッピングモータの回転量が通常走行状態および押し歩き（ 電源遮断)状態以外の所定の車両状態に適した値になるように制御することができる
[0167] また、上記第 1実施形態では、バッテリ電圧信号とモータ回転数信号とに基づ 、て 、ステッピングモータの回転量を制御するためのエアギャップ長調整指令値を演算す るようにした力 本発明はこれに限らず、電動モータのロータの位置を検出するため の位置検出センサを設けるとともに、その位置検出センサから出力されるロータの位 置を示すロータ位置信号に基づ V、て、ステッピングモータの回転量を制御するため のエアギャップ長調整指令値を演算してもよ V、。

Claims

請求の範囲
[1] 回転軸（11、 150、 200)と、前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸と共に回転す るロータ（13、 170、 220)と、前記ロータに対して所定の間隔を隔てて対向するよう に配置されたステータ（12、 160、 210)とを含み、前記ロータおよび前記ステータが 、磁気抵抗となるエアギャップ長を調整することが可能なように構成された回転電機 ( 10、 140、 190)と、
車両状態を検出するための車両状態検出部（60、 110)とを備え、
前記エアギャップ長は、前記車両状態検出部により検出される前記車両状態を示 す信号に基づいて調整される、電動車両。
[2] 前記ロータおょぴ前記ステータは、前記回転軸の延びる方向に所定の間隔を隔て て互いに対向するように配置されており、
前記ロータと前記ステータとの間の前記回転軸の延びる方向の距離を前記車両状 態を示す信号に基づいて調整することにより、前記ロータと前記ステータとの間の前 記エアギャップ長が調整される、請求の範囲第 1項に記載の電動車両。
[3] 前記回転電機は、前記ロータおよび前記ステータの少なくとも一方を前記回転軸の 延びる方向に移動させることにより、前記エアギャップ長を調整するためのエアギヤッ プ長調整機構部 (20)をさらに含み、
前記エアギャップ長調整機構部は、前記車両状態を示す信号に基づ ヽて駆動され る、請求の範囲第 2項に記載の電動車両。
[4] 前記エアギャップ長調整機構部は、前記車両状態を示す信号に基づいて回転する 調整用モータ (21)を少なくとも含み、
前記エアギャップ長は、前記調整用モータの回転量に応じた値に調整される、請求 の範囲第 3項に記載の電動車両。
[5] 前記エアギャップ長調整機構部は、前記調整用モータの回転量に応じて前記回転 軸の延びる方向に移動する可動部材（22)をさらに含み、
前記可動部材により、前記ロータおよび前記ステータの少なくとも一方が前記回転 軸の延びる方向に移動される、請求の範囲第 4項に記載の電動車両。
[6] 前記調整用モータの回転量を制御するための調整用モータ制御部（70、 120)をさ らに備え、
前記調整用モータ制御部により、前記調整用モータの回転量が前記車両状態を示 す信号に基づいて制御される、請求の範囲第 4項に記載の電動車両。
[7] 前記調整用モータ制御部は、前記車両状態を示す信号に基づいて、通常走行状 態であるか、または、押し歩き状態であるかを判別する、請求の範囲第 6項に記載の 電動車両。
[8] 前記調整用モータ制御部により通常走行状態であると判別された場合には、前記 エアギャップ長が第 1の値になるように、前記調整用モータ制御部により前記調整用 モータの回転量が制御され、
前記調整用モータ制御部により押し歩き状態であると判別された場合には、前記ェ ァギャップ長が前記第 1の値よりも大きい第 2の値になるように、前記調整用モータ制 御部により前記調整用モータの回転量が制御される、請求の範囲第 7項に記載の電 動車両。
[9] 前記車両状態を示す信号は、少なくとも前記回転電機の回転数を示す回転電機 回転数信号を含み、
前記調整用モータ制御部により、前記調整用モータの回転量が前記回転電機回 転数信号に基づ V、て制御される、請求の範囲第 6項に記載の電動車両。
[10] 前記回転電機が高速回転である場合には、前記エアギャップ長が第 3の値になるよ うに、前記調整用モータ制御部により前記調整用モータの回転量が制御され、 前記回転電機が低速回転である場合には、前記エアギャップ長が前記第 3の値より も小さい第 4の値になるように、前記調整用モータ制御部により前記調整用モータの 回転量が制御される、請求の範囲第 9項に記載の電動車両。
[11] 前記回転電機に電流を供給するとともに、前記回転電機の発電により充電されるパ ッテリ（50)をさらに備え、
前記車両状態を示す信号は、少なくとも前記パッテリの電圧を示すパッテリ電圧信 号を含み、
前記調整用モータ制御部により、前記調整用モータの回転量が前記パッテリ電圧 信号に基づ V、て制御される、請求の範囲第 6項に記載の電動車両。
[12] 前記エアギャップ長は、前記回転電機により生成される誘起電圧が前記バッテリの 電圧よりも低くなるように、前記調整用モータにより調整される、請求の範囲第 11項 に記載の電動車両。
[13] 前記ステータ（160、 210)は、互いに所定の間隔を隔てて対向するように配置され た第 1ステータ（161、 211)と第 2ステータ（162、 212)とを含み、
前記第 1ステータおよび前記第 2ステータの少なくとも一方を移動させることにより、 前記エアギャップ長が調整される、請求の範囲第 1項に記載の電動車両。
[14] 前記第 1ステータは、互いに所定の間隔を隔てて円環状に配置された複数の第 1コ ァ部材（164、 214)を含み、
前記第 2ステータは、互いに所定の間隔を隔てて円環状に配置された複数の第 2コ ァ部材（167、 217)を含み、
前記第 1ステータおよび前記第 2ステータの少なくとも一方を移動させることにより、 前記第 1コア部材と前記第 2コア部材とが対向する状態と、前記第 1コア部材と前記 第 2コア部材とが対向しない状態とに変化させることによって、前記エアギャップ長が 調整される、請求の範囲第 13項に記載の電動車両。
[15] 前記第 1コア部材および前記第 2コア部材の一方が前記ロータに対向するように配 置され、
前記ロータに対向するように配置された前記第 1コア部材および前記第 2コア部材 の一方にコイル（165、 215)が装着されており、
前記第 1コア部材および前記第 2コア部材の一方の前記コイルが装着された部分 に実質的に磁路が形成されないように、前記エアギャップ長が調整される、請求の範 囲第 14項に記載の電動車両。
[16] 前記第 2ステータを前記ロータの回転方向に回動させることにより、前記エアギヤッ プ長が調整される、請求の範囲第 14項に記載の電動車両。
[17] 前記第 2ステータを前記ロータの回転方向に回動させるための回動駆動部（180) をさらに備える、請求の範囲第 16項に記載の電動車両。
[18] 前記第 1コア部材と前記第 2コア部材とが互いに対向している場合、前記第 1コア部 材と前記第 2コア部材との間の前記エアギャップ長は、隣接する前記第 1コア部材間 の距離よりも小さくなり、
前記第 2ステータが前記ロータの回転方向に回動することにより、前記第 2コア部材 が前記第 1コア部材に対向しなレ、位置に移動した場合、隣接する前記第 1コア部材 間の前記エアギャップ長は、前記第 1コア部材と前記第 2コア部材との間の距離よりも 小さくなり、
前記第 1コア部材と前記第 2コア部材とが互いに対向している場合の前記第 1コア 部材と前記第 2コア部材との間の前記エアギャップ長は、前記第 2コア部材が前記第 1コア部材に対向しない位置に移動した場合の隣接する前記第 1コア部材間の前記 エアギャップ長よりも小さい、請求の範囲第 16項に記載の電動車両。
[19] 前記第 1ステータを構成する前記複数の第 1コア部材は、前記ロータに対して前記 回転軸の延びる方向に所定の間隔を隔てて対向するように配置されているとともに、 前記第 2ステータを構成する前記複数の第 2コア部材は、前記第 1ステータに対して 前記回転軸の延びる方向に所定の間隔を隔てて対向するように配置されており、 前記第 1コア部材と前記第 2コア部材とが対向する状態では、前記ロータと前記第 1 コア部材と前記第 2コア部材とにより磁路が形成され、
前記第 1コア部材と前記第 2コア部材とが対向しない状態では、前記ロータと前記 第 1コア部材とにより磁路が形成される、請求の範囲第 14項に記載の電動車両。
[20] 前記ロータは、円筒状に構成されたロータを含み、
前記第 1ステータを構成する前記複数の第 1コア部材は、前記ロータに対して半径 方向に所定の間隔を隔てて対向するように配置されているとともに、前記第 2ステー タを構成する前記複数の第 2コア部材は、前記第 1ステータに対して所定の間隔を隔 てて前記第 1ステータの内側または外側に配置されており、
前記第 1コア部材と前記第 2コア部材とが対向する状態では、前記ロータと前記第 1 コア部材と前記第 2コア部材とにより磁路が形成され、
前記第 1コア部材と前記第 2コア部材とが対向しない状態では、前記ロータと前記 第 1コア部材とにより磁路が形成される、請求の範囲第 14項に記載の電動車両。
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