专利名称：旋转电机及电动车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可自由调节输出特性的旋转电机和电动车。
背景技术：
近年来，从环境问题及能源问题的观点出发，以电动马达作为动力源的车辆备受瞩目。
用于车辆的驱动源需要在车辆发动时或上坡时等低速行驶时产生大的驱动转矩。此外虽然在稳定行驶时驱动转矩可以小，但需要高速旋转。也就是需要一种可以使输出特性产生变化的电动马达。
例如在日本专利第2749560号的说明书中，公布了一种通过调节定子齿和转子磁体之间的间隙来使马达的特性发生变化的技术。
如图1所示，该技术的马达具有鼓状转子125、定子130、以及用于调节衬套146和鼓状转子125之间间隙的紧固、调节部件160。通过操作紧固、调节部件160的螺丝头162来松开紧固、调节部件160，从而弹性部件161使衬套146离开定子130。其结果可以增大转子125的磁体141与定子130之间的间隙G。此外若上紧紧固、调节部件160，则可以减小磁体141与定子130之间的间隙G。公布了一种通过改变调节间隙G从而可以廉价地制造适用于多种规格的马达的技术。
此外，日本专利申请公开编号特开平3-215154号公开了一种在用于旋转驱动磁带录音机卷轴的马达上，调节转子和定子之间间隙的技术。该技术使流入电磁铁的电流与流入马达的电流成正比地变化，从而通过电磁铁的磁力和安装在马达的轴上的弹簧来调节间隙。
而日本专利申请公开编号特开平9-37598号公开了一种使作为发电机而使用的马达的发电特性产生变化的技术。根据该技术，可以通过改变转子磁铁和定子线圈的重叠来调节发电量。
然而，这些当前技术的马达难以一边旋转马达一边改变输出特性，从而不适合用于车辆的驱动源。
此外，电动马达与内燃机相比，其外形的自由度大，可以实现各种形状的马达。因此，在车辆驱动源中使用电动马达的情况和使用内燃机的情况相比，可以缩小驱动源的外形，例如可以将驱动源配置在车轮的轮圈内，从而可以根据分配给驱动源的空间设计外形。但是，当受用于改变电动马达输出特性的机构形状或大小的限制时，有可能损害电动马达的这些优点。
此外，当将电动马达用于车辆的驱动源，并由电池旋转电动马达时，由于与电池的容量相比，电池的重量比较大，所以希望电动马达的能效高，以便尽量延长车辆的行驶距离。因此，寻求一种使输出特性产生变化的机构是不使电动马达的能效大幅下降的机构。
特别是将电动马达用于二轮车的驱动源时，寻求一种尽可能多地解决这些技术问题的结构。
发明内容
本发明的目的在于，解决上述课题中的至少一个，提供一种能够自由调节输出特性的旋转电机和电动车。
本发明的旋转电机包括旋转轴，在第一方向延伸；第一转子，与所述旋转轴结合，并与所述旋转轴一同旋转；第一定子，与所述第一转子相对配置；以及可动机构，使所述第一转子移动，从而改变所述第一转子和所述第一定子的相对位置。
在某优选实施方式中，所述第一定子与所述第一转子在所述第一方向上分开并相对，所述可动机构通过使所述第一转子在第一方向上移动来调节所述第一转子和所述第一定子之间的间隙。
在某优选实施方式中，所述可动机构包括可动部件，所述可动部件沿所述第一方向推所述第一转子，从而使所述第一转子移动，以便离开所述第一定子。
在某优选实施方式中，所述可动部件包括具有通孔的圆筒形状，所述旋转轴插入到所述通孔中。
在某优选实施方式中，所述可动机构还包括止动部件，所述止动部件与所述可动部件配合，从而防止所述可动部件与所述第一转子一同旋转。
在某优选实施方式中，所述可动机构还包括轴承，所述可动部件和所述第一转子通过所述轴承接触。
在某优选实施方式中，所述可动机构还包括设置在所述可动部件和所述旋转轴之间的轴承。
在某优选实施方式中，所述轴承至少被设置在所述可动部件的通孔的两端附近。
在某优选实施方式中，所述可动机构包括调节用马达，通过将所述调节用马达的旋转转变为所述第一方向的位移来使所述第一转子在第一方向上移动，从而来调节所述第一转子和所述第一定子之间的间隙。
在某优选实施方式中，所述调节用马达包括具有通孔的第二转子，所述旋转轴插入到所述第二转子的通孔中，所述第二转子绕所述旋转轴旋转。
在某优选实施方式中，所述可动机构还包括调节用马达，所述调节用马达包括设置了通孔的第二转子，所述通孔用于插入所述旋转轴和所述可动部件，在规定所述通孔的侧面设有螺纹，在所述可动部件的外侧面设有螺纹，用于与所述第二转子的内侧面的螺纹啮合。
在某优选实施方式中，所述旋转轴贯通所述调节用马达的第二转子，其端部由轴承固定。
在某优选实施方式中，所述旋转轴和所述第一转子通过锯齿来结合，所述第一转子可相对于所述旋转轴沿所述第一方向滑动。
在某优选实施方式中，所述第一定子具有设置在所述旋转轴附近的空间，所述可动部件的至少一部分位于所述空间内。
在某优选实施方式中，所述第一转子具有盘形，所述盘形具有在所述旋转轴附近在轴向凹陷的凹部。
在某优选实施方式中还包括驱动轴，与所述旋转轴同轴配置；和变速器，将所述旋转轴的旋转速度变换后传递给所述驱动轴，其中，所述变速器的至少一部分插入到所述第一转子的凹部中。
在某优选实施方式中，所述变速器是减速器，所述减速器包括设置在所述旋转轴上的太阳轮；齿圈；和行星齿轮，围绕固定于所述驱动轴上的旋转轴旋转，并通过与所述太阳轮和齿圈啮合来进行以所述驱动轴为中心的公转。
在某优选实施方式中，所述变速器和所述可动机构夹持所述第一转子配置。
在某优选实施方式中还包括驱动电路，用于使所述第一定子中产生磁场，其中，所述第一定子包括在圆周上留有空间而配置的多个线圈，所述驱动电路配置在所述圆周上的所述空间中。
在某优选实施方式中，所述旋转轴和所述第一转子通过所述可动部件而一体移动。
在某优选实施方式中还包括与所述旋转轴同轴配置的驱动轴，其中，所述旋转轴和所述驱动轴通过锯齿来结合，所述旋转轴可相对于所述驱动轴沿所述第一方向滑动。
本发明的电动车包括上述任一项中规定的旋转电机和由所述旋转电机驱动的车轮。
本发明的电动车包括上述任一项中规定的旋转电机和由所述旋转电机驱动的车轮。
本发明的电动车单元包括上述任一项中规定的旋转电机和由所述旋转电机驱动的车轮。
图1是表示现有马达的构造的截面图；图2是本发明的第一实施方式的电动二轮车的侧视图；图3是图2所示的电动二轮车的立体图；图4是表示图2所示的电动二轮车的电动马达附近的构造的截面图；图5是图4所示的减速器的分解立体图；图6是图4所示的电动马达的分解立体图；
图7是表示本实施方式的电动马达的转矩特性的曲线图；图8是表示本实施方式的电动马达的输出特性的曲线图；图9是表示本发明第二实施方式的电动二轮车的电动马达附近的构造的截面图；图10是表示本发明第三实施方式的电动二轮车的电动马达附近的构造的截面图。
具体实施例方式
(第一实施方式)说明本发明的旋转电机和电动车的第一实施方式。在本实施方式中，作为电动车，以电动二轮车为例。
图2是表示第一实施方式的电动二轮车1的侧视图，图3是从后方看电动二轮车1的立体图。电动二轮车1具有前轮6、后轮22、电动马达28以及电池14，通过从电池14得到的电力来使电动马达28旋转，通过该旋转驱动后轮22。下面从车体前方开始顺次说明电动二轮车1的整体构造。
电动二轮车1在其车体前方的上部具有头管2，在头管2内插入有未示出的可自由旋转的转向轴。在转向轴的上端安装有车把3。在车把3的两端设有手柄4，右侧的手柄构成油门手柄。在车把3的中央附近设有仪表8。此外在仪表8的下方配置有前灯9，在其两侧设有闪光灯10(在图2和图3中仅表示左边)。
设有左右一对车架11，该车架11从头管2向车体后方延伸。车架11具有圆管形状，并从头管2向斜下方延伸，并在大约相当于后轮22的中心高度处弯成圆弧状，然后大体水平地向车体后方延伸。从各车架11的后端部朝着斜上方设有左右一对车架12，该车架12在端部互相连接。
在一对车架12之间配置有电池14。并且在电池14的上方，车座13被固定在车架12上。底部朝向车体前方并被保持水平的U字形的车座支撑结构(未图示)连接在车架12上，并由与车架12相连接的左右一对支撑结构15(在图2和图3中仅表示左侧)支撑。车座13可开闭地与该车座支撑结构的一部分相连接。
在车架12的后端设有后挡板16，还设有尾灯17及夹持尾灯17而配置的闪光灯18。
左右一对后臂悬架19(在图2和图3中仅表示左侧)分别被焊接在车架11的后端部。后臂20的前端通过枢轴21而被支撑在后臂悬架19上，并可上下摇动。
后轮22被可旋转地支撑在后臂20的后端，后臂20整体被后减震器23悬架在车架12上。如下面将要详细说明的那样，在车宽方向上扁平的电动马达28被收纳在后臂20的后端部分。电动马达28驱动后轮22。
左右车架11的下方分别设有脚踏板24(在图2和图3中仅示出左侧)。并且侧支架25由轴26支撑成可相对于后臂20旋转。侧支架25通过复位弹簧27而被偏置于使侧支架25立起的一侧。
此外，虽没有详细说明，但电动二轮车1中设有适当的制动系统，用于使前轮6及后轮22的旋转速度降低，或使旋转制动。
下面详细说明电动马达28及其周边的构造。图4表示后轮22和电动马达28附近的截面。图中左侧是车体的前方，图的上侧是车体的右侧。如图所示，后臂20的后端部构成用于收纳电动马达28的箱体201，箱体201安装有盖202。
在箱体201和盖202所形成的空间内收纳了具有旋转轴44的电动马达28、具有作为驱动轴的后车轴221的减速器51、第一驱动电路71(如图6所示)和第二驱动电路48。如下面将要详细说明的那样，同轴配置电动马达18的旋转轴44和减速器51的后车轴221，使得其各自的轴中心位于与第一方向A1平行的一条直线上。通过旋转轴44将电动马达的旋转传递给减速器51，在减速器51中将该旋转减速，然后传递给后车轴221。
旋转轴44和后车轴221分别被轴承204和203支撑成可旋转。这些轴被支撑成不能在轴向(第一方向)移动。后轮22包括轮圈222以及设于轮圈222外周的轮胎224，轮圈222插入到后车轴221中，由螺母223固定。后车轴221和轮圈222例如通过锯齿(锯齿状构造)机械结合，从而将后车轴221的旋转传递给轮圈222。如图所示，优选轮圈222具有以插入后车轴221的部分为中心的弓形旋转截面形状，以便能够收纳减速器51和电动马达28的一部分。
图5是将减速器51的构造分解表示的立体图。如图4和图5所示，减速器51包括筐体51a、行星齿轮51c和设置在旋转轴44外周的太阳轮44a(图4)。行星齿轮51c被收纳在具有支轴51e的支撑板51d和支座51f所形成的空间中，并被支撑成可绕支轴51e旋转。为减小行星齿轮51c和支轴51e的摩擦，优选将含油轴承51g设置在支轴51e的插入孔的周围。支座51f设有用于插入旋转轴44的太阳轮44a的孔51h。此外，后车轴221固定在支撑板51d的中心。
筐体51a具有圆筒状的内空间，并且在规定内空间的侧面设有齿圈51b。被支撑板51d和支座51f保持的行星齿轮51c插入筐体51a的内空间，并且行星齿轮51c和齿圈51b相啮合。从孔51h插入的旋转轴44的太阳轮44a也和行星齿轮51c相啮合。
若旋转轴44旋转，则行星齿轮51c由于与太阳轮44a啮合而围绕各自的支轴51e自转。此外，行星齿轮51c由于也和齿圈51b相啮合，所以又以后车轴221的旋转中心以及旋转轴44的旋转中心为中心进行公转。从而后车轴221旋转。将各齿轮的齿数或直径调整到能够获得所期望的输出(转矩和转数)的合适的值。
在本实施方式中使用的是行星齿轮构造的减速器，但也可以使用具有其它构造的减速器。当使用行星齿轮构造的减速器时，能够与电动马达28的旋转轴44同轴进行旋转的减速，从而可以将后轮22和马达28的旋转轴同轴配置。因此，减速器51和电动马达28的一部分能够被收纳在具有弓形截面的轮圈222的凹状空间中，即可以采用所谓的马达配置在车轮中(wheel-in)的构造。从而可以实现具有车轮的紧凑型的驱动单元。
下面说明电动马达28。图6是分解表示电动马达28的构造的立体图。如图4和图6中所示，电动马达28包括第一定子31、第一转子40、可动机构72和上述的旋转轴44。
第一定子31包括大致形成为环形的定子轭33、被插入到设于定子轭33上的配合孔中并固定的多个齿32(图4所示)、以及通过线轴(绝缘体)34而缠绕到各个齿32上的线圈33。此外，第一定子31整体由树脂等铸模，并收纳在箱体201中，由螺栓等固定。
如图6所示，在本实施方式中，在虚线R1表示的圆周上留出空间S1而配置缠绕齿32的各个线圈33。如图6所示，在没有配置线圈33的空间S1中配置第一驱动电路71。此外，第一定子31具有由线圈33和第一驱动电路71围起来的空间31a。
通过这样配置线圈33和第一驱动电路71，可以将第一驱动电路71与第一定子31大体配置在同一平面内，从而可以减小后轮22附近的车宽。特别是在电动二轮车中使用电动马达28时，可以减小箱体201的凸出。因此，即使电动二轮车翻倒，箱体201接触路面等，收纳在箱体201中的电动马达28等也难以损坏。
第一转子40包括圆盘状的转子轭41和托架98。转子轭41由位于外周部分的环状平坦部和其内侧具有空间41a的凹部构成。该空间41a的大小被形成为可收纳一部分减速器51。在设有空间41a一侧的相反侧，转子轭41形成具有与空间41a相对应的形状的凸部。这样的形状例如可以通过对经冲孔加工而形成环状的金属板进行两个阶段的绞孔加工来得到。
在转子轭41的与第一定子31相对的面上配置有磁铁42(图4)，该磁铁42具有彼此不同的极性。在转子轭41的中心设置通孔，托架98的上部配合到通孔中。托架的上部具有在半径方向上延伸的平坦部，在平坦部和转子轭41的重叠部分通过螺栓等来固定。轴承45从外侧与托架的下部配合或抵接。如图6明确所示的，托架具有中心孔，并且在规定中心孔的侧面设有轴向延伸的槽(裂口或锯齿)98b。而在旋转轴44上也设有与槽98b相啮合的槽44b。旋转轴44插入到托架98的中心孔中，使得槽44b和槽98b啮合。槽44b和槽98b通过锯齿而机械连接，从而可以将第一转子40的旋转传递给旋转轴44。
如图4所示，插入到第一转子40中的旋转轴44还进一步插入到可动机构72中，并由轴承44支撑成其一端可旋转，以便第一转子40和第一定子31相对抗，从而在第一方向A1上保持离开状态。第一转子40的与第一定子31相对的面上所设置的转子轭41的凸部的一部分插入到第一定子31的空间31a中。即，对由第一转子40规定的空间41a的一部分进行定位，使其侵入第一定子31的空间31a，从而当从旋转轴44的垂直方向看时重叠。而另一方面，一部分被保持在空间41a中的减速器51也位于与第一定子31的空间31a部分重叠的位置。从而当同轴配置电动马达28和减速器51时，可以缩短因配置它们而需要的空间的轴向长度。当如本实施方式那样在电动二轮车中使用电动马达28时，可以减小箱体201的凸出。因此，即使电动二轮车翻倒，箱体201接触路面等，收纳在箱体201中的电动马达28也难以损坏。而且还具有设计上的优势。
可动机构72使第一转子移动，从而第一转子40与第一定子31的相对位置发生变化。更具体地说，可动机构72通过使第一转子40沿着第一方向A1移动来调节第一转子40的磁铁42与第一定子31之间的间隙G。因此，可动机构72包括可动部件47、止动部件99和调整用马达60。
可动部件47具有圆筒状的滑块47a和与滑块47a的上端部连接的轴承部47d。轴承部47d保持从外侧与轴承45相配合。滑块47a设有插入旋转轴44的通孔。在滑块47a的外侧面的上部形成有平面部47c。
包括轴承部47d的可动部件47的前端部插入到第一转子40的空间31a中。即，可动机构72的一部分插入到空间31a中，以便与第一转子40相重叠。由此可以缩短电动马达28在第一方向A1上的长度。
止动部件99具有用于插入可动部件47的滑块47a的圆筒状的孔，在孔的内侧面形成有与平面部47c配合的平面部99c。止动部件99的下部具有法兰盘形状，从而被固定在箱体201上。
由于平面部47c与止动部件99的平面部99c接触并配合，所以插入到止动部件99的通孔中的滑块47a可在第一方向A1上移动，但不能围绕旋转轴44旋转。
止动部件99只要能够允许可动部件47向第一方向移动而限制可动部件47绕旋转轴44旋转，具备上述以外的构造也可以。例如可以是，滑块47a具有与滑块47a的轴向垂直的矩形截面，止动部件99的孔是与该截面配合的形状，也可以是其它的多边形或圆形缺一部分的形状的截面和孔。
如图4所示，在可动部件47的滑块47a的通孔中，可旋转支撑旋转轴44的含油轴承101及102被设在滑块47a的上端部和下端部。由于含油轴承与具有滚珠等转动体的轴承相比，是由更少的部件构成的，所以一般价格便宜，有助于成本的降低。这样，可动部件47被支撑成可围绕旋转轴44旋转。此外，滑块47a的外侧面设有螺纹47b。
调节用马达72通过使可动部件47在第一方向A1上移动来使第一转子40移动。调节用马达72例如是步进马达，包括圆筒形的第二定子61和圆筒形的第二转子62。第二定子61具有多个线圈63，还具有用于插入第二转子62的孔。第二定子61被固定在箱体201上。线圈63与用于驱动调节用马达72的第二驱动电路48相连接。第二转子62包括圆筒部65和具有配置在圆筒部65外侧的多个磁极的磁体64。在圆筒部65中设有用于插入可动部件47的滑块47a和旋转轴44的通孔。通孔的内侧面设有与滑块47a的螺纹47b相啮合的螺纹65b。第二转子62及第二定子61与旋转轴44同轴配置。
如图4所示，圆筒部65的两端由固定在止动部件99和箱体201上的轴承66可旋转地支撑。
若驱动调节用马达72使第二转子62旋转，则通过与螺纹65b啮合的螺纹47b，将第二转子62的旋转传递给滑块47a。但止动部件99防止了滑块47a的旋转。因此，通过第二转子62的旋转，螺纹65b以与螺纹的螺距相对应的比例使螺纹47b向第一方向A1移动。即，滑块47a向第一方向A1移动。其结果，可动部件47使第一转子40沿第一方向A1移动，从而改变第一转子40和第一定子31之间的间隙G。间隙G的调节范围是根据电动马达28所要求的输出特性来确定的。例如在本实施方式中，是在1mm到10mm的范围内调节。
在本实施方式中是通过在滑块47a和第二转子62上设置螺纹47b和螺纹65b来将第二转子62的旋转变换为滑块47a沿第一方向A1的移动，但也可以使用其它的构造。例如也可以在圆筒部65的内侧面如同排队的锯齿那样设置螺旋状的凹凸部，在滑块47a的外侧面也设置螺旋状的凹凸部，并使凹凸之间咬合。此外也可以在圆筒部65的内侧面和滑块47a的外侧面中的一方设置螺旋状的槽，另一方配置与该槽咬合的销。
下面说明电动马达28的动作。若使用第一控制电路71使第一定子31的线圈30中流过电流，则产生磁场，然后通过产生的磁场与第一定子40的磁体42之间所产生的排斥力和吸引力，来使第一转子40与普通马达一样地旋转。将第一转子40的旋转传递给旋转轴44，并在减速器51中降低旋转速度，然后将旋转传递给后车轴22。
为了调整第一定子31和第一转子40之间的间隙G，从而使电动马达28的输出特性产生变化，使用可动机构72。具体来说，若通过第二驱动电路48来驱动调节用马达72的线圈63，则第二转子62旋转。于是第二转子62的螺纹65b和滑块47a的螺纹47b啮合，从而可动部件47平行于第一方向A1移动。例如像箭头所示那样向图面的上方移动。由此通过轴承45向上推第一转子40，从而第一转子40向上方移动。其结果是增大了间隙G。由于第一转子40和可动部件47通过轴承45相连接，所以即使第一转子40旋转，也可以调节间隙G。此外，相反，即使第一转子40的旋转停止，也可以改变间隙G。
若使调节用马达72的第二转子62向与上述相反的方向旋转，则可动部件47与第一方向A1平行并向图面的下方移动。随之通过轴承45向下拉第一转子40，从而第一转子40向下方移动。其结果，减小了间隙G。在移动第一转子40以便使之靠近第一定子31时，第一转子40既可以旋转也可以停止。
图7和图8是示意性地示出电动马达28的输出特性的曲线图。图7示出与电动马达28的转数相对应的转矩，图8示出与旋转速度相对应的输出。第一转子40和第一定子31之间的间隙小时，由于第一转子40的磁体42，较多的磁通量与第一定子31的线圈相交。因此如图7中T1所示产生强转矩，并如图8中P1所示在低转数下可以得到大的输出。但间隙G小时，由于在第一定子31的线圈中产生大的感应电压而无法提高旋转速度。
而当第一转子40和第一定子31之间的间隙G大时，由第一转子40的磁体42产生的与第一定子31的线圈相交的磁通量减少。因此如图7中T2所示只产生小的转矩。但是，当间隙G小时，在第一定子31的线圈中产生的感应电压小，从而可以提高旋转速度。并且如图8中P2所示可以在高转数下得到大的输出。
因此，若如以往的电动马达那样，固定了定子和转子的间隙，或仅可以在作为产品出厂前调节间隙，则只能得到上述某一方的特性。
对此根据本发明，由于通过可动机构可以在电动马达旋转过程中使间隙G连续变化，所以如图7的T3和图8的P3所示，可使转矩和输出根据转数连续变化，且可驱动电动马达28到高转数。
因此，通过改变电动马达28的输出特性，电动二轮车1可以在启动或爬坡时等，以大转矩使后车轮22旋转，而在平坦的道路上以稳定状态行驶时，可以提高马达的转数，从而高速驾驶电动二轮车。
特别是在本实施方式中，由于在第一转子40的磁体42和第一定子31的定子齿之间的有效引力方向上设定间隙G，所以在第一转子40与第一定子31接近的区域中，通过微小的间隙变化就会引起磁通量大的变化。因此，使间隙G产生微小变化，从而输出特性大幅变化。
另一方面，根据本实施方式，通过螺纹将调节用马达的旋转转化为向可动部件的第一方向的移动。可动部件的移动量由螺纹的螺距确定，从而可以通过调节用马达的旋转来正确控制可动部件的移动。此外，通过螺纹的螺距可以容易地调节可动部件的移动量。因此，即使在间隙G的磁通量大幅变化的区域，也可以使用调节用马达来正确控制输出特性。此外，由于不必将间隙G取得很大，所以可以减小电动马达的轴向厚度。
因为这样的理由，本发明的电动马达优选采用轴向间距构造，即在第一转子40的旋转轴方向上，也就是第一方向A1上，第一转子40的磁体与第一定子31的定子齿相对，并设置间隙G，从而通过使第一转子40在旋转轴方向上移动来调整输出特性。电动马达中还存在径向间距构造的类型，即转子和定子齿在半径方向上相对，但这种情况下，为使输出特性产生变化而使转子在半径方向上移动，需要复杂的构造，从而用于移动的构造很花费成本。此外，在径向间距构造的电动马达中也可以通过使转子在旋转轴方向上移动来改变输出特性，但此时的磁通量的变化和转子磁体重叠于定子齿的面积成正比。因此，为了调节输出特性，就需要在旋转轴方向上大幅移动转子，从而电动马达轴向的外形变大。
以上，如参照附图详细说明的那样，根据本实施方式，通过调节用马达移动第一转子来调节第一转子和第一定子之间的间隙，使磁通量产生变化，从而可以调节电动马达的输出特性。
此外，由于第一转子和电动马达的旋转轴通过锯齿那样的齿的啮合来结合，因此第一转子的大旋转力能够可靠地传递到旋转轴，且能够仅使第一转子相对于旋转轴滑动。由于即使移动第一转子，旋转轴的位置也不变化，所以可以将旋转轴可靠地固定在箱体上等，从而能够使第一转子稳定地旋转。
此外，可与旋转轴同轴配置用于连接车轮等的驱动轴，并且即使第一转子移动，驱动轴的位置也不变化。因此即使第一转子移动，车轮的位置也不会变化。
此外，由于与第一转子的旋转轴同轴配置有可动机构，所以能够使由于磁体的引力而产生于第一转子和第一定子之间的力的方向和可动部件的移动方向大体一致。因此可以使可动机构稳定地移动，而不会给可动机构附加大的偏负载。其结果是可简化可动机构的结构。此外，由于还可以降低由摩擦力等产生的能量的损失，所以调节用马达可以是输出小的小型马达。从而可以使电动马达整体体积小、重量轻。此外，由于提高了调节用马达的能效，所以在以电池驱动电动马达时，可以减小电池的容量。
此外，减速器和可动机构在旋转轴方向上夹持第一转子和第一定子而配置。因此可以防止同侧配置这些部件而造成的构造的复杂化，从而可以提高形状的自由度。此外，由于在第一定子的空间中，减速器和可动机构的一部分位于分别从两侧侵入的位置，从而第一定子的空间重叠，所以可以减小旋转轴方向的厚度，从而实现小型电动马达。并且，如本实施方式，当将本发明应用于电动车的配置在车轮中的马达等时，由于重量大的旋转电机的重心大致位于车轴上，所以没有重量的偏置，从而提高了直行时和旋转时的稳定性。
此外，由于旋转轴贯通可动机构的可动部件和调节用马达，所以可以将旋转轴支撑在收纳电动马达的箱体或电动二轮车中的臂等稳定的部件上。旋转轴没有贯通时，旋转轴的一端必须由可动机构的可动部件等支撑。但由于可动部件具有可移动的构造，所以其支撑不稳定，有可能产生旋转轴的晃动。此外，可能会产生振动或噪音以及随之而产生的摩擦等所导致的旋转能量的损失或金属疲劳等问题。为了防止这些问题就需要进一步提高可动部件或支撑可动部件的构造的强度，从而有可能导致重量的增加等。
此外，可动部件通过含油轴承来支撑贯通的旋转轴。因此，即使在由于缺少一部分第一定子的定子齿而从第一定子承受使第一转子倾斜的力时，也能够通过回转轴来抑制第一转子和可动部件的倾斜。其结果，可动部件可稳定地在旋转轴方向上移动而不会在可动部件和第一转子之间产生大的摩擦力，从而使第一转子移动。此外，可以减小由摩擦导致的能量损失，提高电动马达的能效。当用电池驱动电动马达时，由于可以减小电池的容量，减轻重量，所以还可以减小车辆整体的自重，延长行驶距离。
此外，由于可动部件被配置成在抵抗第一转子和第一定子之间产生的引力而按压的一侧与第一转子接触，所以在可动部件和第一转子之间产生按压力。因此，在这些部件之间设置轴承时，与在可动部件和第一转子之间产生拉力时相比，可以简化可动机构的构造，从而有效地减小机构体积、降低部件数量以及降低成本。此外，在将可动机构固定在箱体和电动二轮车的臂上时，也可以采用简单的构造。
并且，通过在可动部件和第一转子之间使用轴承，即使在可动部件和第一转子之间产生倾斜，也可以由轴承内部的间隙等来吸收或减轻倾斜。因此，可以减小旋转轴和第一转子之间撬起力或滑动阻力，从而可以防止振动和噪音的发生，同时还可在调节用马达中使用输出小的小型马达，以低耗电来驱动可动部件。
在本实施方式中，电动二轮车装有减速器，将电动马达的旋转减速后传递给后车轴，但也可以代替减速器而设置加速旋转或使转数增大的变速器。此外也可以设置使旋转速度变化的可变变速器。除了减速器，或者代替减速器，电动二轮车还可以安装单向离合器等其它的机械元件。
此外，可动部件和轴承以及轴承和第一转子也可以不完全连接。当可动部件使第一转子离开第一定子时，由于可动部件抵抗第一定子和第一转子之间的引力来推第一转子，所以即使没有这些连接，第一转子也能够可靠地移动。此外，当使第一转子接近第一定子时，通过移动可动部件，第一转子在第一定子和第一转子之间的引力地作用下移动直至接触到可动部件，因此即使没有这些连接，也能够可靠地使第一转子移动。并且即使在配置可动机构，以便抵抗该引力而拉第一转子时，也可以使可动部件和第一转子接触从而拉第一转子。这种情况下，为了使第一转子向吸引方向移动，可以利用该引力。
第二实施方式图9表示本发明的旋转电机和电动车的第二实施方式的主要部分。作为本实施方式的旋转电机的电动马达，在旋转轴被固定在第一转子这一点上和第一实施方式不同。其它构造和第一实施方式相同，因此标注相同的参照标号，并为了避免重复而省略相同构造的说明。
在本实施方式中，旋转轴440包括托架并一体地形成，托架被固定在第一转子40上。在旋转轴440的一端设置含油轴承2040来代替轴承204进行支撑，从而使得旋转轴204的一端可相对于箱体201在轴向上滑动。此外在减速器中设置含油轴承2050来进行支撑，从而使得旋转轴440的另一端可相对于后车轴221在轴向滑动。
若通过调节用马达的第二转子62的旋转，可动部件47平行于第一方向移动，则第一转子40和旋转轴440一体地移动。从而和第一实施方式一样，可以调节第一定子31和第一转子40之间的间隙。此时，旋转轴440的太阳轮44a平行于第一方向移动，相对于行星齿轮51c滑动。
根据本实施方式，由于第一转子40和旋转轴440被固定，所以不必在旋转轴440和第一转子40之间设置用于使旋转轴滑动的间隙，从而旋转轴440和第一转子40无晃动地一体旋转。因此，第一转子40可稳定旋转。此外，由于旋转轴440的位移在减速器中被吸收，所以可防止作为驱动轴的后车轴221移位、轮胎位置移位而导致产生不舒服的行驶感觉。
第三实施方式图10表示本发明的旋转电机和电动车的第三实施方式的主要部分。本实施方式在不包括减速器51这一点上和第二实施方式不同。具体来说，旋转轴440包括一体形成的托架，托架被固定在第一转子40上。
后车轴2210具有同轴内置旋转轴4400的端部的空间，并且规定空间的侧面和旋转轴4400的外侧面通过锯齿结合。若通过调节用马达的第二转子62的旋转，可动部件47平行于第一方向移动，则第一转子40和旋转轴4400一体移动。从而和第一实施方式一样，可以调节第一定子31和第一转子40之间的间隙。此时，通过旋转轴4400和后车轴2210的锯齿结合，可以在允许旋转轴4400向第一方向移动的同时，将旋转轴4400的旋转传递给后车轴2210。
根据本实施方式，由于没有使用减速器，所以可以进一步减小驱动机构的外形。并且可以取得和第二实施方式相同的效果。
上述实施方式中表示的旋转电机的形状是一个示例，旋转电机也可以装备有通过使旋转电机的转子在轴向上相对于定子做相对移动来改变磁通量，从而调节输出特性的形状。
此外，在上述实施方式中是在转子侧配置磁体，但在定子侧配置磁体，在转子侧配置线圈的旋转电机也可应用本发明。
并且，在上述实施方式中以马达为旋转电机进行示例，但本发明也可以是发电机、电动车的驱动马达，还可以是如再生制动器那样作为发电机和马达来使用的。
此外，在上述实施方式中以电动二轮车为例，但本发明也可应用于三轮以上的电动车。且也可将电动二轮车的前轮作为驱动轮，还可由电动马达来驱动前轮和后轮。或者，在包括电动二轮车在内的电动车辆中，除了本发明的旋转电机外，还可安装其它的驱动装置，如发动机等的内燃机。
工业实用性根据本发明，由于可以通过可动机构来调节转子和定子在旋转轴方向上的相对位置，所以实现了可调节整输出特性的旋转电机。
该旋转电机可合适地用于各种电动车，特别可适用于电动二轮车。
(按照条约第19条的修改)1.(删除)2.(删除)3.(删除)4.(补正后)一种旋转电机，包括，旋转轴，在第一方向延伸；第一转子，与所述旋转轴结合，并与所述旋转轴一同旋转；第一定子，与所述第一转子在所述第一方向上分开，并与所述第一转子相对配置；和可动机构，用于使所述第一转子在第一方向上移动，从而通过改变所述第一转子和所述第一定子的相对位置，来调节所述第一转子和所述第一定子之间的间隙，其中，所述可动机构包括可动部件，所述可动部件具有设置了通孔的圆筒形状，并且所述旋转轴插入到所述通孔中，所述可动部件沿所述第一方向推所述第一转子，从而使所述第一转子移动，以便离开所述第一定子。
5.如权利要求4所述的旋转电机，其中，所述可动机构还包括止动部件，所述止动部件与所述可动部件配合，从而防止所述可动部件与所述第一转子一同旋转。
6.如权利要求5所述的旋转电机，其中，所述可动机构还包括轴承，所述可动部件和所述第一转子通过所述轴承接触。
7.如权利要求5所述的旋转电机，其中，所述可动机构还包括设置在所述可动部件和所述旋转轴之间的轴承。
8.如权利要求7所述的旋转电机，其中，所述轴承至少被设置在所述可动部件的通孔的两端附近。
9.(补正后)一种旋转电机，包括，
旋转轴，在第一方向延伸；第一转子，与所述旋转轴结合，并与所述旋转轴一同旋转；第一定子，与所述第一转子在所述第一方向上分开，并与所述第一转子相对配置；和可动机构，用于使所述第一转子在第一方向上移动，从而通过改变所述第一转子和所述第一定子的相对位置，来调节所述第一转子和所述第一定子之间的间隙，其中，所述可动机构包括调节用马达，通过将所述调节用马达的旋转转变为所述第一方向的位移来使所述第一转子在所述第一方向上移动，从而来调节所述第一转子与所述第一定子之间的间隙。
10.(补正后)一种旋转电机，包括，旋转轴，在第一方向延伸；第一转子，与所述旋转轴结合，并与所述旋转轴一同旋转；第一定子，与所述第一转子在所述第一方向上分开，并与所述第一转子相对配置；和可动机构，用于使所述第一转子在第一方向上移动，从而通过改变所述第一转子和所述第一定子的相对位置，来调节所述第一转子和所述第一定子之间的间隙，其中，所述可动机构包括调节用马达，所述调节用马达具有设置了通孔的第二转子，所述旋转轴插入到所述第二转子的通孔中，通过所述第二转子围绕所述旋转轴旋转来将所述调节用马达的旋转转变为所述第一方向的位移，从而通过使所述第一转子在所述第一方向上移动来调节所述第一转子和所述第一定子之间的间隙。
11.如权利要求5所述的旋转电机，其中，所述可动机构还包括调节用马达，所述调节用马达包括设置了通孔的第二转子，所述通孔用于插入所述旋转轴和所述可动部件，在规定所述通孔的侧面设有螺纹，在所述可动部件的外侧面设有螺纹，用于与所述第二转子的内侧面的螺纹啮合。
12.如权利要求11所述的旋转电机，其中，所述旋转轴贯通所述调节用马达的第二转子，其端部由轴承固定。
13.(补正后)一种旋转电机，包括，旋转轴，在第一方向延伸；第一转子，与所述旋转轴结合，并与所述旋转轴一同旋转；第一定子，与所述第一转子在所述第一方向上分开，并与所述第一转子相对配置；和可动机构，用于使所述第一转子在第一方向上移动，从而通过改变所述第一转子和所述第一定子的相对位置，来调节所述第一转子和所述第一定子之间的间隙，其中，所述旋转轴和所述第一转子通过锯齿来结合，所述第一转子可相对于所述旋转轴沿所述第一方向滑动。
14.如权利要求5所述的旋转电机，其中，所述第一定子具有设置在所述旋转轴附近的空间，所述可动部件的至少一部分位于所述空间内。
15.(补正后)一种旋转电机，包括，旋转轴，在第一方向延伸；第一转子，与所述旋转轴结合，并与所述旋转轴一同旋转；第一定子，与所述第一转子在所述第一方向上分开，并与所述第一转子相对配置；和可动机构，用于使所述第一转子在第一方向上移动，从而通过改变所述第一转子和所述第一定子的相对位置，来调节所述第一转子和所述第一定子之间的间隙，其中，所述第一转子具有盘形，所述盘形具有在所述旋转轴附近在轴向凹陷的凹部。
16.如权利要求15所述的旋转电机，还包括，驱动轴，与所述旋转轴同轴配置；和变速器，将所述旋转轴的旋转速度变换后传递给所述驱动轴，
其中，所述变速器的至少一部分插入到所述第一转子的凹部中。
17.如权利要求16所述的旋转电机，其中，所述变速器是减速器，所述减速器包括设置在所述旋转轴上的太阳轮；齿圈；和行星齿轮，围绕固定于所述驱动轴上的旋转轴旋转，并通过与所述太阳轮和齿圈啮合来进行以所述驱动轴为中心的公转。
18.(补正后)一种旋转电机，包括，旋转轴，在第一方向延伸；第一转子，与所述旋转轴结合，并与所述旋转轴一同旋转；第一定子，与所述第一转子在所述第一方向上分开，并与所述第一转子相对配置；和可动机构，用于使所述第一转子在第一方向上移动，从而通过改变所述第一转子和所述第一定子的相对位置，来调节所述第一转子和所述第一定子之间的间隙，驱动轴，与所述旋转轴同轴配置；和变速器，将所述旋转轴的旋转速度变换后传递给所述驱动轴，其中，所述第一转子具有盘形，所述盘形具有在所述旋转轴附近在轴向凹陷的凹部，所述变速器的至少一部分插入到所述第一转子的凹部中，所述变速器和所述可动机构夹持所述第一转子而配置。
19.如权利要求7所述的旋转电机，还包括，驱动电路，用于使所述第一定子中产生磁场，其中，所述第一定子包括在圆周上留有空间而配置的多个线圈，所述驱动电路配置在所述圆周上的所述空间中。
20.如权利要求11所述的旋转电机，其中，所述旋转轴和所述第一转子通过所述可动部件而一体移动。
21.如权利要求20所述的旋转电机，还包括与所述旋转轴同轴配置的驱动轴，其中，所述旋转轴和所述驱动轴通过锯齿来结合，所述旋转轴可相对于所述驱动轴沿所述第一方向滑动。
22.(补正后)一种电动车，包括，权利要求4、10以及18中任一项所规定的旋转电机；和由所述旋转电机驱动的车轮。
23.(补正后)一种二轮车，包括，权利要求4、10以及18中任一项所规定的旋转电机；和由所述旋转电机驱动的车轮。
24.(补正后)一种电动车单元，包括，权利要求4、10以及18中任一项所规定的旋转电机；和由所述旋转电机驱动的车轮。
权利要求
1.一种旋转电机，包括，旋转轴，在第一方向延伸；第一转子，与所述旋转轴结合，并与所述旋转轴一同旋转；第一定子，与所述第一转子相对配置；和可动机构，使所述第一转子移动，从而改变所述第一转子和所述第一定子的相对位置。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其中，所述第一定子与所述第一转子在所述第一方向上分开并相对，所述可动机构通过使所述第一转子在第一方向上移动来调节所述第一转子和所述第一定子之间的间隙。
3.如权利要求2所述的旋转电机，其中，所述可动机构包括可动部件，所述可动部件沿所述第一方向推所述第一转子，从而使所述第一转子移动，以便离开所述第一定子。
4.如权利要求3所述的旋转电机，其中，所述可动部件包括具有通孔的圆筒形状，所述旋转轴插入到所述通孔中。
5.如权利要求4所述的旋转电机，其中，所述可动机构还包括止动部件，所述止动部件与所述可动部件配合，从而防止所述可动部件与所述第一转子一同旋转。
6.如权利要求5所述的旋转电机，其中，所述可动机构还包括轴承，所述可动部件和所述第一转子通过所述轴承接触。
7.如权利要求5所述的旋转电机，其中，所述可动机构还包括设置在所述可动部件和所述旋转轴之间的轴承。
8.如权利要求7所述的旋转电机，其中，所述轴承至少被设置在所述可动部件的通孔的两端附近。
9.如权利要求2所述的旋转电机，其中，所述可动机构包括调节用马达，通过将所述调节用马达的旋转转变为所述第一方向的位移来使所述第一转子在第一方向上移动，从而来调节所述第一转子和所述第一定子之间的间隙。
10.如权利要求9所述的旋转电机，其中，所述调节用马达包括具有通孔的第二转子，所述旋转轴插入到所述第二转子的通孔中，所述第二转子绕所述旋转轴旋转。
11.如权利要求5所述的旋转电机，其中，所述可动机构还包括调节用马达，所述调节用马达包括设置了通孔的第二转子，所述通孔用于插入所述旋转轴和所述可动部件，在规定所述通孔的侧面设有螺纹，在所述可动部件的外侧面设有螺纹，用于与所述第二转子的内侧面的螺纹啮合。
12.如权利要求11所述的旋转电机，其中，所述旋转轴贯通所述调节用马达的第二转子，其端部由轴承固定。
13.如权利要求2所述的旋转电机，其中，所述旋转轴和所述第一转子通过锯齿来结合，所述第一转子可相对于所述旋转轴沿所述第一方向滑动。
14.如权利要求5所述的旋转电机，其中，所述第一定子具有设置在所述旋转轴附近的空间，所述可动部件的至少一部分位于所述空间内。
15.如权利要求2所述的旋转电机，其中，所述第一转子具有盘形，所述盘形具有在所述旋转轴附近在轴向凹陷的凹部。
16.如权利要求15所述的旋转电机，还包括，驱动轴，与所述旋转轴同轴配置；和变速器，将所述旋转轴的旋转速度变换后传递给所述驱动轴，其中，所述变速器的至少一部分插入到所述第一转子的凹部中。
17.如权利要求16所述的旋转电机，其中，所述变速器是减速器，所述减速器包括设置在所述旋转轴上的太阳轮；齿圈；和行星齿轮，围绕固定于所述驱动轴上的旋转轴旋转，并通过与所述太阳轮和齿圈啮合来进行以所述驱动轴为中心的公转。
18.如权利要求16所述的旋转电机，其中，所述变速器和所述可动机构夹持所述第一转子而配置。
19.如权利要求7所述的旋转电机，还包括，驱动电路，用于使所述第一定子中产生磁场，其中，所述第一定子包括在圆周上留有空间而配置的多个线圈，所述驱动电路配置在所述圆周上的所述空间中。
20.如权利要求11所述的旋转电机，其中，所述旋转轴和所述第一转子通过所述可动部件而一体移动。
21.如权利要求20所述的旋转电机，还包括与所述旋转轴同轴配置的驱动轴，其中，所述旋转轴和所述驱动轴通过锯齿来结合，所述旋转轴可相对于所述驱动轴沿所述第一方向滑动。
22.一种电动车，具有，权利要求1至权利要求21中任一项所规定的旋转电机；和由所述旋转电机驱动的车轮。
23.一种二轮车，具有，权利要求1至权利要求21中任一项所规定的旋转电机；和由所述旋转电机驱动的车轮。
24.一种电动车单元，具有，权利要求1至权利要求21中任一项所规定的旋转电机；和由所述旋转电机驱动的车轮。
全文摘要
本发明的旋转电机包括在第一方向延伸的旋转轴；与所述旋转轴结合并与所述旋转轴一同旋转的第一转子；与所述第一转子相对配置的第一定子；以及使所述第一转子移动，从而改变所述第一转子与所述第一定子的相对位置的可动机构。
文档编号H02K7/116GK1762086SQ20048000747
公开日2006年4月19日 申请日期2004年2月6日 优先权日2003年3月31日
发明者室田圭子, 内藤真也, 石原弘之, 日野阳至, 寺田润史, 小野朋宽 申请人:雅马哈发动机株式会社