专利名称：旋转电机和电动车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够改变其输出特性的旋转电机，以及使用了该旋转电机的电动车辆。
背景技术：
在日本专利No.2,749,560中公开了与电动机相关的技术，其中，对定子齿与转子磁铁之间的间距进行调节。
如图6所示，当通过操作头162而松开连接调节件160时，衬套146和鼓形旋转件125由于弹性件161的恢复力而彼此远离地移动，结果是，转子磁铁141与发动机定子130之间的间距G变大。当使连接调节件160变紧时，衬套146和鼓形旋转件125彼此靠近，因此间距G变小。
上述构造被设计用来处理产品规格的改变。换句话说，公开了用于调节与轴向间距发动机相关的转子与定子之间间距的装置，作为只能够在该装置被安装到产品上之前调节间距的实施例，而不是作为为了产品以最佳条件运转而在运转中进行间隙调节的实施例。虽然说明书的一部分描述了电磁操作和手动操作，但是没有公开具体的实施例。这是由于没有必要像电动车辆的驱动源那样地研究下面的装置，该装置解决在产品运转中有效改变电动机特性的问题，例如随意进行间隙调节改变车辆。
在日本专利文献特开平3-212154号公报中公开了另一种与用于旋转驱动磁带录音机的磁带盘的磁带盘发动机相关的技术。该发明涉及轴向间距发动机，其公开了通过与发动机内流动的电流成正比地改变电磁铁内流动的电流，并利用电磁铁的磁力和安装在轴上的弹簧来控制轴向位移，从而来调节转子和定子之间间距的方式。但是，通过弹簧和与流经发动机的电流成比例的电磁铁的组合，不能进行考虑了发动机转数的间距调节。当像电动车辆那样，必须调节间距以处理例如上坡路的倾斜和车速变化等不断变化的道路状况的时，通过所有这些条件都用流经发动机的电流表示进行间距控制的装置是不可能做到的。因此，需要更有效和智能的间距调节装置。
还有另一个公开，日本专利文献特开平9-37598号公报，涉及在车辆中使用的发电机的控制设备。根据该发明，通过调节轴向间距发动机的间距来改变发电特性。但是，因为转子随着螺线管而偏移，所以不能进行精密地控制，并且难以将该设备用于需要根据驱动力和车速进行精密控制的电动车辆的发动机中，尤其无法在间距稍有变化特性就大幅改变的轴向间距类型中实现。虽然在所示出的实例中定子随着发动机和螺钉移动，但是不可能在转子正旋转时通过这种构造来移动转子。
发明内容
鉴于上述内容，对于能够随意改变输出特性的旋转电机，需要一种通过改变转子和定子在轴向上的相对距离来改变磁铁磁通量的装置。尤其是应用于电动车辆的驱动发动机时，需要有效和精密的控制。也就是说，由于在启动时需要很大的转矩，所以需要大量的磁通量，而在高速运转时由于需要高的转数，所以需要少量的磁通量。对于电动车辆，还需要高效率的旋转电机来延长最大行程。为了选择最高效率的发动机电流来获得期望的转矩和转数，并通过改变转子和定子的相对位置来选择磁通量，需要精确的控制。还存在电动二轮车所特有的另一个问题，即，当骑车的人推车走时，需要额外的努力，因为由于定子和转子之间的吸引力而产生了阻力。
因此，本发明的目的是提供一种能够随意改变其输出特性的旋转电机，以及使用该旋转电机的电动车辆。
为了解决与现有技术关联的上述问题，权利要求1的本发明涉及一种旋转电机，其特征在于包括旋转轴；连接到所述旋转轴上的转子；与所述转子相对配置的定子；调节发动机，用于调节所述转子和所述定子在所述旋转轴方向上的相对位置；和可移动件，其与所述转子配合连接，并将所述调节发动机的旋转转换成在所述旋转轴上的轴向位移，从而在所述轴向上移动。
在权利要求1的旋转电机中，随着调节发动机的旋转而在轴向上移动的可移动件与转子配合连接，因此，可以调节轴间距型旋转电机的转子和定子之间的间距距离，径向间距型旋转电机的转子和定子之间的相对面积，以及具有圆锥形间距的旋转电机的转子和定子之间的间距和相对面积，随之可以有效地调节磁通量，因此，可以提供如下的旋转电机，其在需要较大转矩时可以增加磁通量，在需要高速旋转时可以减小磁通量，从而可以随意改变输出特性，而且，当作为电动二轮车的驱动电动机来使用时，可以通过在推车走时减小磁通量，来减小由于电动机的磁性引力而产生的阻力。
顺便提一下，这里使用的术语“配合连接”意味着或者完全固定，或者间隙配合等，或者只是抵接。可移动件可以完全连接到转子上，也可以不完全连接，只要能防止转子由于磁铁的吸引力而向定子侧移动即可。例如，可以通过使可移动件与转子抵接来向与磁性吸引力相反的方向上推动转子，并且不一定需要通过可移动件在磁性引力方向上拉动转子，就可以通过移动可移动部件，利用磁性吸引力将转子移到规定的位置。当将可移动件放在抵抗磁吸引力来拉动转子的一侧时，也可以类似的方式通过使可移动件与转子抵接来拉动转子，从而通过磁性吸引力在磁性吸引力的方向上将转子移动到规定的位置。
根据本发明，因为移动的是转子，而不是移动由铁心和铜线组成的沉重的定子，所以很小的调节发动机就可以实现。此外，当旋转电机被应用于电动车辆等时，会经受巨大的振动和冲击负载。因此，沉重的定子必须承受很大的负载。如果移动定子，那么它不能通过螺栓而被紧固在外壳等上，必须同时满足既防止旋转又可在轴向移动的机构和能够承受很大负载的构造，这将导致其又大又重。但是，根据本发明，不需要这些构造。
权利要求2的本发明涉及权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述调节发动机的转子与所述可移动件螺旋状地配合，以便可相对运动。
在根据权利要求2的旋转电机中，因为调节发动机的转子与可移动件在可相对移动的状态下螺旋状地配合，所以，可提供能够通过调节发动机与可移动件的相对旋转来控制可移动件的运动量的旋转电机。
关于可螺旋状相对运动的状态的例子，有偏斜锯齿配合，例如斜齿配合，以及使用螺旋状槽和销的配合。
权利要求3的发明涉及权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述可移动件与所述转子旋转自如地配合连接，并具有用于防止可移动件随着调节发动机的转子的旋转而一起旋转的装置。
在权利要求3的旋转电机中，可移动件通过轴承等而与转子可旋转地配合，并同时防止可移动件随着调节发动机转子的旋转而一起旋转，所以，可以通过调节发动机的旋转而进行精密的控制，以使得可移动件等在轴向上可靠地移动，并且，因为无论旋转电机是旋转状态还是停止状态，可移动件等都不旋转，所以不需要下面的复杂控制，即根据移动的旋转电机的转子的旋转或停止状态来控制调节发动机的转数，或者在旋转电机的转子没有在轴向移动时，以与旋转电机的转子相同的速度旋转调节发动机的转子，此外，因为调节发动机只需要进行轴向移动量所需的旋转，所以，可以提供低功率消耗的旋转电机。
权利要求4所述的发明涉及权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，所述可移动件与固定在所述调节发动机转子轴周围的旋转挡件配合，使得所述可移动件相对固定在所述调节发动机转子轴的周围且可在所述调节发动机的转子轴方向上滑动。
在权利要求4所述的旋转电机中，可移动件等通过固定在调节发动机转子轴周围的旋转挡件而被相对固定在调节发动机的转子轴周围，且可在调节发动机的转子轴方向上滑动，所以，可提供一种能够可靠防止可移动件等的旋转的旋转电机。
权利要求5的发明涉及权利要求3或4所述的旋转电机，其特征在于，所述旋转挡件的旋转停止部分的横截面形成为特定的形状。
在权利要求5的旋转电机中，因为旋转挡件等的旋转停止部分的横截面为特定的形状，所以可能提供一种能够可靠防止可移动件等的旋转的旋转电机。此处所说的特定的形状在这里意味着不是圆形的任何形状。
权利要求6的发明涉及权利要求3或4所述的旋转电机，其特征在于，所述可移动件与装配在所述调节发动机转子轴周围的旋转挡件相对的每一个表面都至少设有一个在所述调节发动机转子轴方向上的凹槽，并且在所述可移动件一侧的凹槽与所述旋转挡件一侧的凹槽之间插入球。
在权利要求6的旋转电机中，可移动件等与紧固在调节发动机转子轴周围的旋转挡件相对的每一个表面中，都至少设有一个在调节发动机转子轴方向上的凹槽，并且在可移动件一侧的每一个凹槽与在旋转挡件一侧的每一个凹槽之间插入球，因此，通过槽与球能够可靠防止可移动件旋转，并且轴向的移动变平滑，从而可以减少摩擦损耗，所以，通过降低调节发动机的转矩可以减小体积，从而可提供小型旋转电机。
权利要求7的发明涉及权利要求2至6中任一项的旋转电机，其特征在于，所述调节发动机的转子与所述可移动件是螺旋配合的。
在权利要求7的电动机中，调节发动机的转子与可移动件是螺旋配合的，所以可以减小可移动件在调节发动机每转下的移动量，从而可以提供可更加精细控制的旋转电机。
权利要求8的发明涉及权利要求1至7中任一项所述的旋转电机，其特征在于，设置了弹簧，用于在将通过所述转子和所述定子之间产生的磁性引力而作用在所述可移动件上的力抵消的方向上偏置所述可移动件。
在权利要求8的电动机中，设置了弹簧，用于在将通过旋转电机的转子和定子之间产生的磁性引力而作用在可移动件等上的力抵消的方向上偏置可移动件，因此，移动可移动件所需的力减小，并且还由于在可移动件和调节发动机转子之间的配合部分中的摩擦力减小，所以，通过减小可调节发动机的转矩，可以实现小型化和消耗功率的削减，从而可以提供小型的、高效率的旋转电机。
权利要求9的发明涉及权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其特征在于，调节发动机是步进发动机。
在权利要求9的电动机中，因为步进发动机被用作调节发动机，所以可能通过驱动脉冲的数量来控制旋转量，从而免去了用于检测旋转量(或移动量)的传感器等，从而可提供以低成本制造调节发动机且控制也很简单的旋转电机。
权利要求10的发明涉及电动车辆，其特征在于，使用权利要求1至9中任一项所述的旋转电机作为驱动源。
在权利要求10的电动车辆中，使用权利要求1至9中任一项所述的旋转电机作为驱动源，因此，可提供一种能够随意调节驱动特性，进而能够减小由于磁性引力而产生的推车时的阻力的电动车辆。
图1是本发明实施方式的电动二轮车的侧视图；图2是示出了电动机28的构造及其周围结构的第一实施方式的图；图3是示出了在滑动器47a和旋转挡件99的配合部分的轴向截面形状的图；图4是示出了电动机28的构造及其周围结构的第二实施方式的图；图5是示出了电动机28的构造及其周围结构的第三实施方式的图；图6是示出了传统的间距可调电动机的构造的图。
具体实施例方式
下面参照附图描述本发明的实施方式。
图1是使用根据本发明的电动机的电动二轮车的侧视图。
在图1中示出的电动二轮车1包括在其车体前方上部的前管2，在该前管2中插入自由转动的转向轴(未示出)。然后，把手3安装在该转向轴的顶端。把手3的两端每一个都设置有手柄4，未图示的右手边(在图1中被遮住的一侧，未示出)的手柄4构成可以扭转的减速手柄。
在前管2的下端与一对左右前叉5的顶端连接，在各前叉5的下端，支撑着围绕前轮轴7自由旋转的前轮6。此外，在所述把手3的中央上部设置有仪表8，在该仪表8下方设置有头灯9，在头灯9两侧分别设置有转弯信号灯10(在图1中仅示出一个)。
左右成对的车架11从前管2朝向车体的后方延伸。即，车架11是圆管状，并从前管2朝车体后方斜向下延伸，然后朝向后面弯曲成弧形，并且几乎水平地朝向车体后方延伸。左右成对的车架12从各车架11的后端部倾斜向上，并且在座13后方互相连接。电池14放在左右一对车架12之间。
另外，倒U形的座支持件(未示出)连接到上述左右车架12上，并且由左右成对的支持件15(只示出了一个)支撑。安装到座支持件上的座13可以开合。
然后，在车架12的后端安装后防护板16，在后防护板16的后面安装有尾灯17，在尾灯17的两侧设置有转弯信号灯18(只示出了一个)。
另一方面，在左右车架11的后端分别焊接有左右成对的后臂托架19(只示出了一个)，后臂20的前端被支撑在后臂托架19上，可绕枢轴21上下旋转。然后，作为驱动轮的后轮22被可旋转地支撑在后臂20的后端上，并且后臂20和后轮22通过后制动器23而被悬在车架12上。
此外，在左右车架11的下方分别安装有脚踏板24(只示出了一个)，并将可绕轴26旋转的侧支架25设置在后臂20的下部，侧支架25通过复位弹簧27而向关闭侧偏置。
在后臂20后端的近似圆形的部分中，容纳有在车宽度方向上扁平而薄的轴向间距式电动机28。
下面在第一至第三实施方式中，分别说明电动机28及其周围的结构。
图2示出了第一实施方式。
在图2中，该图向上的方向对应于车体的右边，而该图左侧方向对应于车体的前方。
盖体202被安装到在后臂20后端部的作为框体的外壳201(发动机壳体)上。在外壳201的中央部分的内侧设置有轴承204，在盖体202的中央部分的内侧设置有轴承203。由后轮轴(输出轴)221和转子轴44组成的旋转轴220由轴承203和轴承204可旋转地支撑。后轮轴221插在轮222中，并且通过螺母223从外侧紧固，以便与后轮轴221一起转动。轮胎224设置在轮222的周边。
电动机28主要由定子31和转子40组成。定子31由盘型(近似于环形)的定子轭33、插入并固定在多个装配孔中的多个齿32以及通过绕线管(绝缘体)34而缠绕在各个齿32上的线圈30构成，并由树脂等塑成，其中，所述多个装配孔在定子轭33上后轮轴221的周围大致成圆形。转子40被安装成可以绕后轮轴221、相对于定子31旋转。
配置于转子40的旋转中心的转子轴44的一端由固定于外壳201上的轴承204支撑，从而可自由旋转且在轴向上不动。转子轴44的另一端被轴承205支撑在后轮轴221的下部，可自由旋转且在轴向上不动。
行星齿轮减速器51设置在转子轴44上部周围，转子轴44通过行星齿轮减速器51连接到轮轴221上。行星齿轮减速器51减小转子轴44的转动速度，并将力传递给后轮轴221。
行星齿轮减速器51包括收容在盖体202中的框体51a、设置在框体51a内侧的环形齿轮51b、与形成于转子轴44的外围的恒星齿轮44a和环形齿轮51b啮合且既自转又公转的行星齿轮51c、以及用于支撑行星齿轮51c的支撑板51d。使支撑板51d与后轮轴221的下部成为一体。行星齿轮51c的绕转中心与转子轴44的旋转中心在同一个轴上。
定子31被容纳在外壳201中并通过螺栓等紧固。
转子40具有圆盘状的磁轭41。磁轭41是对通过冲压加工而成环状的金属板进行两次拉伸加工而成的部件，在其一个表面的外周部分固定有被交替施加多个磁极的极性的环形磁铁42。磁铁42被放置成在转子轴44的轴向(这之后简称为轴向)上，相对于定子31有间距G。
磁轭41的中央部分形成有通孔。托架98的上部装配在其中。托架98在该装配部分下面沿径向延伸，并且通过螺栓等紧固该部分与磁轭41。
轴承45从外部装配到托架98的下部。托架98的内部圆形表面设置有轴向延伸的凹槽(狭缝)。该狭缝与转子轴44的外周部上的突起部配合。换句话说，托架98和转子轴44通过所谓的锯齿配合。因此，连接到托架98上的磁轭41可与转子轴44一起旋转，并且可以在轴向上相对于转子轴44滑动。
可移动件47是圆柱形的，其上部沿径向延伸，然后再升高以成为圆柱形。该上部从外侧与轴承45配合，下部包围转子轴44，并且有一个间距。
将可移动件47的下部称为滑动件47a。将滑动件47a上部周边的一部分形成为平面。在滑动件47a上部周边同轴放置圆柱形旋转挡件99。旋转挡件99的内周部与滑动件47a的上部外周部配合，使得旋转挡件99与滑动件47a彼此配合成一体而旋转。但是，旋转挡件99的下部以凸缘形延伸，并通过该部分而被紧固到外壳201上。因此，虽然滑动件47a可在轴向移动，但是不能绕轴旋转。此外，如图3(a)所示，滑动件47a与旋转挡件99的配合部分的轴向截面形状可以是至少具有一条直线的圆形，或者是如图3(b)所示的多边形。此外，滑动件47a与旋转挡件99的形状不需要大体相似，而可以是它们能彼此配合以防止相对旋转的任何形状。此外，可以如图3(c)所示地构成，其中，滑动件47a与旋转挡件99的相对表面每一个都设置有至少一个轴向凹槽，使得在两个凹槽之间插入例如金属球的球。
这里，在电动机28中，除去了定子31的一部分齿32和的线圈30，并在该部分配置电路(未示出)。因此，在该部分中吸引磁铁42的力变得很微弱。这就产生了使转子40相对于转子轴44倾斜，并通过轴承45使得可移动件47相对于转子轴44倾斜的力。这导致在托架98与转子轴44的锯齿配合部分、在滑动件47a和旋转挡件99的配合部分、以及在滑动件47a和转子62的圆柱形件65的螺旋配合部分中的滑动部分和旋转部分中的摩擦(损耗)增加，因此引发了如下的问题，即必需增加步进发动机60的转矩，并且会增加部件的磨损等。
在本发明的实施例中，通过下面的构造解决这些问题。即，在滑动件47a的内周表面与转子轴44的外周表面之间插入圆柱形的含油轴承101和102。具体地说，将含油轴承101固定在滑动件47a的前端部分，即轴承45的附近，同时将含油轴承102固定在滑动件47a底端部分周围。这样，含油轴承101和102的内周表面与转子轴44的外周表面滑动。因此，抑制了可移动件47和转子40相对于转子轴44的倾斜，从而防止了转子轴44、托架98、滑动件47a、旋转挡件99、圆柱形件65的配合部分中的摩擦力的增加和磨损。
步进发动机60是调节发动机，用于调节转子40和定子31在旋转方向上的相对位置，其分别将圆柱形定子61和圆柱形转子62同轴地配置于外周一侧和内周一侧。定子61被紧固到外壳201。外壳201设置有用于驱动步进发动机60的驱动电路48。
定子61具有多个线圈63，该线圈63电连接到驱动电路48中。
转子62包括具有多个磁极且与定子61留有间隙而配置的磁铁64，以及在内周一侧的圆柱形件65。圆柱形件65在其上部和下部由分别装配到外壳201和旋转挡件99上的各个轴承66支撑，可旋转。圆柱形件65在其内周表面上形成有螺纹，该部分与可移动件47中的设置在滑动件47a下部外周表面上的螺纹啮合。或者可以像倾斜锯齿那样在圆柱形件65的内周表面形成螺旋形凸起部，同时在可移动件47的滑动件47a的下部外周面也形成螺旋形凸起部，并使凸起部彼此啮合，或者，在圆柱形件65和滑动件47a中的一个上设置螺旋形槽，而在另一个上设置用于配合到该槽中的销。
可移动件47适于将步进发动机60的旋转在轴向转换成可移动件47本身的轴向运动。这种转换动作是可能的，因为旋转挡件99防止可移动件47随着转子62的旋转而一起旋转。
现在，当驱动电路48驱动定子61的线圈63时，转子62旋转。然后，通过滑动件47a而与圆柱形件65螺旋配合的可移动件47向图面的上方移动，随之磁轭41也向上方移动。因此，间距G增大。此时，因为可移动件47和磁轭41通过轴承45而连接，所以可以在旋转磁轭41的同时使其移动。
相反，当驱动电路48驱动定子61的线圈63，转子62向上述旋转方向的相反方向旋转时，通过滑动件47a而与圆柱形件65螺旋配合的可移动件47向图面下方移动，随之磁轭41也向下方移动。因此，间距G减小。此时，也是因为可移动件47和磁轭41通过轴承45而连接，所以可以在旋转磁轭41的同时使其移动。
顺便说一下，即使在电动机28没有运转时，驱动电路48也能驱动步进发动机60。因此，可以通过控制以在推车走时加宽间距G，来减轻骑车者的疲劳。
图4示出了第二实施方式。
与第一实施方式中的各结构要素相同的或者具有相同功能的结构要素用相同的标号表示，只对不同的地方进行说明。
可移动件470是通过在可移动件47沿径向延伸的部分的下部形成凹入部分470a而形成的，凹入部分470a成圆形并形成有多个。另一方面，旋转挡件990是通过在旋转挡件99的凸缘部分的上部形成凹入部分990a而成的，凹入部分990a与凹入部分470a相对地形成有多个。然后，在各个凹入部分990a和与该凹入部分990a相对的凹入部分470a之间分别设置两端被固定的卷簧(弹性件)。各个卷簧70在将通过转子40与定子61之间产生的磁性引力而施加在可移动件470上的力抵消的方向上，偏置可移动件470。
图5示出了第三实施方式。
与第一实施方式中的各结构要素相同的或者具有相同功能的结构要素用相同的标号表示，只对不同的地方进行说明。
通过将可移动件47和托架98结合到一起，来形成可移动件4700。此外，件9900将旋转挡件99的内周表面与可移动件4700间隔开，并且不是用于停止可移动件4700的旋转，而是用于将步进发动机60紧固到外壳201上。
通过第三实施方式，当驱动电流48驱动定子61的线圈63时，转子62转动。在间距G应该保持为恒定的情况下，驱动电路48进行控制，使得转子62与旋转的转子40以相同的转数旋转，即两者之间没有相对的转动。
另一方面，在间距G应该被增大的情况下，驱动电路48进行控制，使得转子62在规定的方向上相对于旋转的转子40转动。于是，通过滑动件47a而与圆柱形件65螺旋配合的可移动件4700一边旋转一边向图面上方移动，随之磁轭41也向上方移动。因此间距G增大。
相反，当驱动电路48驱动定子61的线圈63，并且转子62向上述旋转方向的相反方向旋转时，通过滑动件47a而与圆柱形件65螺旋配合的可移动件4700向图面下方移动，随之磁轭41也向下移动。因此间距G减小。
如以上那样，在第三实施方式中，因为转子62相对于转子40旋转，所以可以不使用与滑动件47a的外周部分配合的旋转挡件99等。
如上所述，根据本发明的实施方式构成旋转电机，其具有旋转轴220；连接到旋转轴220上的转子40；与转子40相对配置的定子31；作为调节发动机的步进发动机60，用于调节转子40与定子31在旋转轴方向上的相对位置；以及可移动件47等，其与转子40配合连接，将调节发动机60的旋转转换成在旋转轴220上的轴向位移，从而在轴向移动。
换句话说，对于使用电动机28的轴间距型旋转电机来说，因为随着调节发动机的旋转而沿轴向移动的可移动件47等与转子40配合连接，所以转子40和定子31之间的间接是可调节的，随之可以提供如下的旋转电机，即因为可以有效调节磁铁42的磁通量，所以可以通过在需要较大转矩时增加磁通量，在需要高速旋转时减小磁通量，从而可以随意改变输出特性，并且还可以通过减小推车走时的磁通量，来降低由于发动机的磁性引力而导致的阻力。因为对于径向轴间距型旋转电机来说，转子40和定子的相对面积是可调节的，对于具有圆锥形间距的旋转电机来说，转子40和定子的间距及相对面积是可调节的，所以获得了相同的功能效果。
顺便说一下，这里使用的术语“配合连接”意味着或者完全固定，或者间隙配合，或者仅仅是抵接。可移动件47等可以完全连接到转子40上，也可以不完全连接，只要能防止转子40由于磁性引力而朝向定子移动即可。
例如，可以通过使可移动件47等与转子40抵接，来将转子40推向与磁性引力相反的方向上，并且不一定需要通过可移动件在磁性引力方向上拉动转子40，就可以通过移动可移动件，利用磁性引力将转子40移到规定的位置。
此外，在与磁性引力相反，将可移动件配置在拉动转子40的一侧时，同样也可以使可移动件与转子40抵接来拉动转子40，并在磁性引力方向上，通过磁性引力将转子40移到规定的位置。
因为移动的是转子40，而不是由铁心和铜线组成的沉重的定子31，所以很小的调节发动机就可以实现。
当旋转电机被应用于电动车辆等时，旋转电机会受到巨大的振动和冲击负载。因此，沉重的定子必须能够承受很大的负载。如果移动定子，那么它不能通过螺栓而被紧固在外壳等上，从而必须同时满足既防止旋转又可在轴向移动的机构和能够承受很大负载的构造，这将导致其又大又重。因此，由于是移动转子40，所以可以解决上述问题。
此外，因为调节发动机(60)的转子62与可移动件47等在可相对移动的状态下成螺旋状地配合，所以通过转子62和可移动件47等的相对旋转，可以控制可移动件47的移动量。
另外，作为可螺旋状相对运动的状态的例子，有偏斜锯齿配合，例如斜齿配合，和使用螺旋状槽和销的配合机构。
此外，因为可移动件47等通过轴承等而与转子40可旋转地配合，并同时防止可移动件随着调节发动机(60)的转子的旋转而转动，所以，可以通过调节发动机(60)的旋转而进行精密的控制，以使得可移动件47等在轴向上可靠地移动，并且，因为无论旋转电机是旋转状态还是停止状态，可移动件47等都不旋转，所以不需要下面的复杂控制，即根据移动的旋转电机的转子40的旋转或停止状态来控制调节发动机(60)的转数，或者在旋转电机的转子40没有在轴向移动时，以与旋转电机的转子40相同的转数旋转调节发动机(60)的转子，此外，因为调节发动机(60)只需要进行轴向移动量所需的旋转，所以，可以提供低功率消耗的旋转电机。
可移动件47等通过固定在调节发动机转子轴周围的旋转挡件99而被相对固定在调节发动机的转子轴周围，且可在调节发动机的转子轴方向上滑动，所以，可提供一种能够可靠防止可移动件47等的旋转的旋转电机。
因为旋转挡件99等的旋转停止部分的横截面为特定的形状，所以可能提供一种能够可靠防止可移动件47等的旋转的旋转电机。特定的形状在这里意味着不是圆形的任何形状。
此外，在图3(c)所示的构造中，可移动件47等与紧固在调节发动机(60)转子轴周围的旋转挡件99相对的每一个表面中，都至少设置有在调节发动机转子轴方向上的一个凹槽，并且在可移动件一侧的每一个凹槽与在旋转挡件一侧的每一个凹槽之间插入球，因此，通过槽与球可以可靠防止可移动件旋转，并且轴向的移动变平滑，从而可以减少摩擦损耗，所以，通过降低调节发动机的转矩可以减小体积，从而可提供小型旋转电机。
因为调节发动机(60)的转子62与可移动件47等是螺旋配合的，所以可以减小可移动件在调节发动机每转下的移动量，从而可以提供可更加精细控制的旋转电机。
在第二实施方式中，设置了弹簧(70)，用于在将通过旋转电机的转子40和定子31之间产生的磁性引力而作用在可移动件47等上的力抵消的方向上偏置可移动件47，因此，移动可移动件所需的力减小，并且还由于在可移动件和调节发动机转子之间的配合部分中的摩擦力减小，所以，通过减小可调节发动机的转矩，可以实现小型化和消耗功率的削减，从而可以提供小型的、高效率的旋转电机。
因为步进发动机被用作调节发动机，所以可能通过驱动脉冲的数量来控制旋转量，从而免去了用于检测旋转量(或移动量)的传感器等，从而可提供以低成本制造调节发动机且控制也很简单的旋转电机。
此外，因为在本实施方式的电动二轮车1中，上述的旋转电机被用作驱动源，所以可提供一种能够随意调节驱动特性，进而能够减小由于磁性引力而产生的推车时的阻力的电动车辆。
顺便说一下，虽然在该实施方式中，将旋转电机作为一种电动机，但是本发明并不限于电动机，也可以是发电机，或者是像电动车辆中通过驱动电机而进行再生制动那样既用于电动机又用于发动机。
虽然在该实施方式中，通过改变轴向间距型旋转电机的间距来调节输出特性，但是本发明不限制旋转电机的形状，只要通过调节旋转电机的转子和定子在轴向的相对位置可以改变磁通量，从而可调节输出特性即可，例如，在具有圆柱形间距的径向间距型旋转电机中，不是通过改变转子和定子在轴向上的相对位置来改变间距，而是通过改变相对面积来改变磁通量，或者，在具有圆锥形间距的旋转电机中，通过改变转子和定子在轴向上的相对位置来改变间距距离和相对面积两者，从而改变磁通量。
虽然根据该实施放时，磁体被放在转子侧，但是本发明不限于此，也可以磁铁可以放在定子侧，而线圈被放在转子侧。
此外，本发明不仅可以应用于上述实施方式那样的电动二轮车，还可应用于三轮以上的电动车辆。此外，驱动轮也可以不是后轮。
根据上述的本发明，通过调节发动机的旋转而在轴向移动的可移动件与转子配合连接，所以，可以调节轴间距型旋转电机的转子和定子之间的间距距离，径向间距型旋转电机的转子和定子之间的相对面积，以及具有圆锥形间距的旋转电机的转子和定子之间的间距和相对面积，随之可以有效地调节磁通量，因此，可以提供如下的旋转电机，其在需要较大转矩时可以增加磁通量，在需要高速旋转时可以减小磁通量，从而可以随意改变输出特性，而且，当作为电动二轮车的驱动电动机来使用时，可以通过在推车走时减小磁通量，来减小由于电动机的磁性引力而产生的阻力。
权利要求
1.一种旋转电机，其特征在于，包括旋转轴；连接到所述旋转轴上的转子；与所述转子相对配置的定子；调节发动机，用于调节所述转子和所述定子在所述旋转轴方向上的相对位置；和可移动件，其与所述转子配合连接，并将所述调节发动机的旋转转换成在所述旋转轴上的轴向位移，从而在所述轴向上移动。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述调节发动机的转子与所述可移动件螺旋状地配合，以便可相对运动。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述可移动件可旋转自如地与所述转子配合连接，并且设置了用于防止所述可移动件随着所述调节发动机转子的旋转而旋转的装置。
4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，所述可移动件与固定在所述调节发动机转子轴周围的旋转挡件配合，使得所述可移动件相对固定在所述调节发动机转子轴的周围且可在所述调节发动机的转子轴方向上滑动。
5.根据权利要求3或4所述的旋转电机，其特征在于，所述旋转挡件的旋转停止部分的横截面形成为特定的形状。
6.根据权利要求3或4所述的旋转电机，其特征在于，所述可移动件与装配在所述调节发动机转子轴周围的旋转挡件相对的每一个表面都至少设有一个在所述调节发动机转子轴方向上的凹槽，并且在所述可移动件一侧的凹槽与所述旋转挡件一侧的凹槽之间插入球。
7.根据权利要求2至6中任何一项所述的旋转电机，其特征在于，所述调节发动机的转子与所述可移动件是螺旋配合的。
8.根据权利要求1至7中任何一项所述的旋转电机，其特征在于，设置了弹性件，用于在将通过所述转子和所述定子之间产生的磁性引力而作用在所述可移动件上的力抵消的方向上偏置所述可移动件。
9.根据权利要求1至8中任何一项所述的旋转电机，其特征在于，所述调节发动机是步进发动机。
10.一种电动车辆，其特征在于，使用权利要求1至9中任何一项所述的旋转电机作为驱动源。
全文摘要
本发明提供一种能够随意调节输出特性的旋转电机以及使用该旋转电机的电动车辆。构成该旋转电机，其具有旋转轴220；连接在旋转轴220上的转子40；与转子40相对放置的定子31；作为调节发动机的步进发动机60，用于调节转子40与定子31在旋转轴方向上的相对位置；以及可移动件47等，其与转子40配合连接，将调节发动机60的旋转转换成在旋转轴220的轴向上的位移，从而在轴向上移动。
文档编号H02K21/24GK1675817SQ0381934
公开日2005年9月28日 申请日期2003年8月8日 优先权日2002年8月9日
发明者室田圭子, 内藤真也, 日野阳至, 石原弘之, 寺田润史, 小野朋宽 申请人:雅马哈发动机株式会社