(57)【要約】【課題】電動モータの温度上昇を抑制可能な空気圧縮機を提供する。【解決手段】往復動可能なピストンと、ピストンの動作により空気を吸入して圧縮する圧縮室と、ピストンを動作させる電動モータ１２と、を有する空気圧縮機であって、電動モータ１２は、通電されて回転磁界を形成するステータ１９と、ピストンに対して動力伝達可能に設けられ、かつ、回転磁界により回転するロータ２０と、を有し、ステータ１９は、環状のステータコア２１と、ステータコア２１の円周方向に交互に配置されたティース２６〜４０およびスロット４１〜５５と、ティース２６〜４０に巻かれ、かつ、通電される導線と、を備え、スロット４１〜５５の数Ｓｎとステータコア２１の外径Ｄｓとが、数式１の関係である。  （数式１）０．０８８×Ｄｓ＋１．３＜  Ｓｎ  ＜０．０８８×Ｄｓ＋７．３【選択図】図３
2018003689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動可能なピストンと、前記ピストンの動作により空気を吸入して圧縮する圧縮室と、前記ピストンを動作させる電動モータと、を有する空気圧縮機であって、
前記電動モータは、
通電されて回転磁界を形成するステータと、
前記ピストンに対して動力伝達可能に設けられ、かつ、回転磁界により回転するロータと、
を有し、
前記ステータは、
環状のステータコアと、
前記ステータコアの円周方向に交互に配置されたティースおよびスロットと、
前記ティースに巻かれ、かつ、通電される導線と、
を備え、
前記スロットの数Ｓｎと前記ステータコアの外径Ｄｓとが、数式１の関係である、空気圧縮機。
（数式１）
０．０８８×Ｄｓ＋１．３＜  Ｓｎ  ＜０．０８８×Ｄｓ＋７．３
【請求項２】
前記導線は、通電タイミングが互いに異なる３種類の導線を含む、請求項１記載の空気圧縮機。
【請求項３】
前記ピストンは、別々に動作する第１ピストン及び第２ピストンを含み、
前記圧縮室は、
前記第１ピストンの動作により空気を吸入及び圧縮する第１圧縮室と、
前記第２ピストンの動作により空気を吸入及び圧縮し、かつ、最大圧力が前記第１圧縮室よりも高い第２圧縮室と、
を有し、
前記第１圧縮室で圧縮された空気を前記第２圧縮室に送る配管が設けられている、請求項１または２記載の空気圧縮機。
【請求項４】
前記電動モータは、前記ロータの回転数が１，０００乃至３，０００ｒｐｍの範囲内に設定され、かつ、前記ロータのトルクが５Ｎ・ｍに設定される、請求項１乃至３の何れか１項記載の空気圧縮機。
【請求項５】
前記第２圧縮室から排出された圧縮空気を蓄えるタンクが設けられている、請求項３記載の空気圧縮機。
【請求項６】
前記タンク内の圧力を４乃至４．４ＭＰａの範囲内に設定するために、前記電動モータは、前記ロータの回転数が１，０００乃至３，０００ｒｐｍの範囲内に設定され、かつ、前記ロータのトルクが５Ｎ・ｍに設定される、請求項５記載の空気圧縮機。
【請求項７】
圧力室の空気圧で打撃子を動作させて止具を打撃する打込機と、前記圧力室に供給する圧縮空気を生成する空気圧縮機と、を有する打撃装置であって、
前記空気圧縮機は、
往復動可能なピストンと、
前記ピストンの動作により空気を吸入及び圧縮する圧縮室と、
前記ピストンを動作させる電動モータと、
を有し、
前記電動モータは、
通電されて回転磁界を形成するステータと、
前記ピストンに対して動力伝達可能に設けられ、かつ、回転磁界により回転するロータと、
を有し、
前記ステータは、
環状のステータコアと、
前記ステータコアの円周方向に交互に配置されたティースおよびスロットと、
前記ティースに巻かれ、かつ、通電される導線と、
を備え、
前記スロットの数Ｓｎと前記ステータコアの外径Ｄｓとが、数式１の関係である、打撃装置。
（数式１）
０．０８８×Ｄｓ＋１．３＜  Ｓｎ  ＜０．０８８×Ｄｓ＋７．３
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの動力でピストンを動作させて空気を圧縮する空気圧縮機及び打撃装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータの動力でピストンを動作させて空気を圧縮する空気圧縮機の例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された空気圧縮機は、圧縮空気を貯留する空気タンクと、外部より吸入した空気を圧縮して空気タンクに供給する圧縮部と、圧縮部を駆動する電動モータと、圧縮部及び電動モータを覆うカバーと、を有する。圧縮部は、シリンダと、シリンダに収容されたピストンと、を有する。圧縮部と空気タンクとを接続する配管が設けられている。
【０００３】
電動モータは、ＤＣブラシレス方式であり、電動モータは、ロータ及びステータを有する。ステータはステータコイルを有する。ロータを取り付けた回転軸が設けられており、回転軸とピストンとがコンロッドにより連結されている。電動モータを制御する制御回路が、カバー内に設けられている。電源スイッチを有する操作パネルが、カバーに設けられている。特許文献１に記載された空気圧縮機は、電動モータが回転するとピストンの往復運動によって空気が圧縮され、圧縮された空気は空気タンクに送られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−６８１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された空気圧縮機は、電動モータのステータコイルで負荷電流が生じ、負荷電流に伴うジュール熱で電動モータの温度が上昇する問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、電動モータの温度上昇を抑制可能な空気圧縮機及び打撃装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態の空気圧縮機は、往復動可能なピストンと、前記ピストンの動作により空気を吸入して圧縮する圧縮室と、前記ピストンを動作させる電動モータと、を有する空気圧縮機であって、前記電動モータは、通電されて回転磁界を形成するステータと、前記ピストンに対して動力伝達可能に設けられ、かつ、回転磁界により回転するロータと、を有し、前記ステータは、環状のステータコアと、前記ステータコアの円周方向に交互に配置されたティースおよびスロットと、前記ティースに巻かれ、かつ、通電される導線と、を備え、前記スロットの数Ｓｎと前記ステータコアの外径Ｄｓとが、数式１の関係である。
【０００８】
（数式１）
０．０８８×Ｄｓ＋１．３＜  Ｓｎ  ＜０．０８８×Ｄｓ＋７．３
他の実施形態の打撃装置は、圧力室の空気圧で打撃子を動作させて止具を打撃する打込機と、前記圧力室に供給する圧縮空気を生成する空気圧縮機と、を有する打撃装置であって、前記空気圧縮機は、往復動可能なピストンと、前記ピストンの動作により空気を吸入及び圧縮する圧縮室と、前記ピストンを動作させる電動モータと、を有し、前記電動モータは、通電されて回転磁界を形成するステータと、前記ピストンに対して動力伝達可能に設けられ、かつ、回転磁界により回転するロータと、を有し、前記ステータは、環状のステータコアと、前記ステータコアの円周方向に交互に配置されたティースおよびスロットと、前記ティースに巻かれ、かつ、通電される導線と、を備え、前記スロットの数Ｓｎと前記ステータコアの外径Ｄｓとが、数式１の関係である。
【０００９】
（数式１）
０．０８８×Ｄｓ＋１．３＜  Ｓｎ  ＜０．０８８×Ｄｓ＋７．３
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ピストンを動作させる電動モータの温度上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態の打撃装置を示す模式図である。
【図２】打撃装置が有する空気圧縮機の平面断面図である。
【図３】空気圧縮機が有する電動モータの断面図である。
【図４】電動モータのステータコアを示す側面図である。
【図５】（Ａ）は、電動モータのステータを示す模式図、（Ｂ）は、ステータに設けられるコイルを示す模式図である。
【図６】空気圧縮機が有する圧縮部の断面図である。
【図７】（Ａ）は、ステータの検討例を示す図表、（Ｂ）は、ステータの検討例の特性を示す線図である。
【図８】（Ａ）は、ステータの検討例を示す図表、（Ｂ）は、ステータの検討例の特性を示す線図である。
【図９】（Ａ）は、ステータの検討例を示す図表、（Ｂ）は、ステータの検討例の特性を示す線図である。
【図１０】（Ａ）は、ステータの検討例を示す図表、（Ｂ）は、ステータの検討例の特性を示す線図である。
【図１１】（Ａ）は、ステータの検討例を示す図表、（Ｂ）は、ステータの検討例の特性を示す線図である。
【図１２】本実施形態におけるステータの特性を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、一実施形態の打撃装置及び空気圧縮機について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付している。
【００１３】
図１に示されるように、打撃装置１０８は、打込機９３と、打込機９３に空気を圧縮して送る空気圧縮機１０と、を有する。空気圧縮機１０は、図２に示すように、金属製または合成樹脂製のケーシング１１と、ケーシング１１内に設けられた電動モータ１２と、ケーシング１１内に設けられた圧縮部１３と、ケーシング１１内に設けられた冷却ファン１４と、ケーシング１１内に設けられた制御部１５と、ケーシング１１の外に設けられ２つの空気タンク１６，１７と、を有する。空気タンク１６，１７は金属製である。これらの要素は、フレーム及び支持台により支持されている。
【００１４】
電動モータ１２は、モータケース１８と、モータケース１８に対して回転しないように設けられたステータ１９と、モータケース１８内に回転可能に設けられたロータ２０と、を有する。ステータ１９は、図３のように、金属鋼板を複数積層したステータコア２１と、ステータコア２１に導線２２を巻き付けて形成した複数のコイルＵ１〜Ｕ５と、ステータコア２１に導線２３を巻き付けて形成した複数のコイルＶ１〜Ｖ５と、ステータコア２１に導線２４を巻き付けて形成した複数のコイルＷ１〜Ｗ５と、を有する。電動モータ１２は、ブラシレスモータと呼ばれ、通電用のブラシが無い。
【００１５】
ステータコア２１は、図４のように、環状部２５と、環状部２５の円周方向に間隔をおいて形成した１５個のティース２６〜４０と、円周方向で隣り合うティース同士の間にそれぞれ形成された１５個のスロット４１〜５５と、を有する。１５個のティース２６〜４０は、環状部２５から径方向で内側に向けて突出している。ステータ１９は、ティースの数とスロットの数とが同じである。
【００１６】
導線２２はＵ相に対応し、導線２３はＶ相に対応し、導線２４はＷ相に対応する。３本の導線２２，２３，２４のそれぞれの第１端部は、図５（Ａ）のように、互いにスター結線されている。導線２２は、ティース２６に巻かれてコイルＵ１を形成し、導線２２は、ティース２９に巻かれてコイルＵ２を形成し、導線２２は、ティース３２に巻かれてコイルＵ３を形成し、導線２２は、ティース３５に巻かれてコイルＵ４を形成し、導線２２は、ティース３８に巻かれてコイルＵ５を形成している。
【００１７】
導線２３は、ティース２７に巻かれてコイルＶ１を形成し、導線２３は、ティース３０に巻かれてコイルＶ２を形成し、導線２３は、ティース３３に巻かれてコイルＶ３を形成し、導線２３は、ティース３６に巻かれてコイルＶ４を形成し、導線２３は、ティース３９に巻かれてコイルＶ５を形成している。
【００１８】
導線２４は、ティース２８に巻かれてコイルＷ１を形成し、導線２４は、ティース３１に巻かれてコイルＷ２を形成し、導線２４は、ティース３４に巻かれてコイルＷ３を形成し、導線２４は、ティース３７に巻かれてコイルＷ４を形成し、導線２４は、ティース４０に巻かれてコイルＷ５を形成している。
【００１９】
コイルＵ１とコイルＶ１との間にスロット４１が形成され、コイルＶ１とコイルＷ１との間にスロット４２が形成され、コイルＷ１とコイルＵ２との間にスロット４３が形成され、コイルＵ２とコイルＶ２との間にスロット４４が形成されている。
【００２０】
コイルＶ２とコイルＷ２との間にスロット４５が形成され、コイルＷ２とコイルＵ３との間にスロット４６が形成され、コイルＵ３とコイルＶ３との間にスロット４７が形成され、コイルＶ３とコイルＷ３との間にスロット４８が形成されている。
【００２１】
コイルＷ３とコイルＵ４との間にスロット４９が形成され、コイルＵ４とコイルＶ４との間にスロット５０が形成され、コイルＶ４とコイルＷ４との間にスロット５１が形成され、コイルＷ４とコイルＵ５との間にスロット５２が形成されている。
【００２２】
コイルＵ５とコイルＶ５との間にスロット５３が形成され、コイルＶ５とコイルＷ５との間にスロット５４が形成され、コイルＷ５とコイルＵ１との間にスロット５５が形成されている。３本の導線２２，２３，２４のそれぞれの第２端部は、後述するインバータ回路に接続されている。
【００２３】
このように、導線２２，２３，２４は、それぞれ単独でティースに巻かれ、かつ、コイル同士の間に、２個のティースが配置されている。図５（Ｂ）は、導線２４をティース２８，３１，３４，３７，４０にそれぞれ巻いて、コイルＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５を形成した状態を示す。
【００２４】
ロータ２０は、ステータ１９の径方向でステータ１９の内側に配置されている。ロータ２０は、ロータコア５６と、ロータコア５６の回転方向に間隔をおいて取り付けられた１０個の永久磁石５７と、を有する。永久磁石５７は、異なる極性、つまり、Ｎ極とＳ極とが、ロータ２０の回転方向に交互に配置されている。
【００２５】
モータケース１８にクランクケース５８が固定されている。クランクシャフト５９がクランクケース５８内に回転可能に設けられている。ロータ２０及びクランクシャフト５９は、一体回転するように連結されている。ロータ２０及びクランクシャフト５９の回転中心は軸線Ａ１である。
【００２６】
圧縮部１３は圧縮空気を生成する機構であり、圧縮部１３は、図６に示す第１圧縮部６０及び第２圧縮部６１を有する。第１圧縮部６０は、シリンダ６２と、シリンダ６２内に往復動可能に配置された第１ピストン６３と、シリンダ６２内に形成された第１圧縮室６４と、シリンダ６２に固定されたシリンダヘッド６５と、を有する。第１ピストン６３は、コネクティングロッド６６を介してクランクシャフト５９に動力伝達可能に連結されている。
【００２７】
吸気室６７及び排気室６８がシリンダヘッド６５内に設けられ、吸気管６９が吸気室６７に接続されている。吸気フィルタ７０が吸気管６９に設けられている。吸気室６７と第１圧縮室６４とを接続する吸気ポート７１が設けられ、吸気ポート７１を開閉する逆止弁７２が設けられている。排気室６８と第１圧縮室６４とを接続する排気ポート１１０が設けられ、排気ポート１１０を開閉する逆止弁７３が設けられている。
【００２８】
第２圧縮部６１は、シリンダ７４と、シリンダ７４内に往復動可能に配置された第２ピストン７５と、シリンダ７４内に形成された第２圧縮室７６と、シリンダ７４に固定したシリンダヘッド７７と、を有する。第２ピストン７５は、コネクティングロッド７８を介してクランクシャフト５９に動力伝達可能に連結されている。
【００２９】
吸気室７９及び排気室８０が、シリンダヘッド７７内に設けられている。吸気室７９と排気室６８とを接続する配管としての接続管８１が設けられている。吸気室７９と第２圧縮室７６とを接続する吸気ポート８２が設けられ、吸気ポート８２を開閉する逆止弁８３が設けられている。排気室８０と第２圧縮室７６とを接続する排気ポート８４が設けられ、排気ポート８４を開閉する逆止弁８５が設けられている。第２圧縮室７６の最大容積は、第１圧縮室６４の最大容積よりも小さい。
【００３０】
吐出管８６が設けられ、吐出管８６は、排気室８０と空気タンク１６とを接続している。図２のように、空気タンク１６と空気タンク１７とを接続する接続管８７が設けられている。２つの空気タンク１６，１７内の空気圧は同じである。空気タンク１６内の圧力を検出して信号を出力する圧力センサ８８が設けられている。２つの空気タンク１６，１７には、それぞれ減圧弁８９を介してそれぞれ接続管９０が接続されている。減圧弁８９は、空気タンク１６，１７から接続管９０に送られる空気の圧力を減圧する。また、接続管９０内の空気圧を表示する圧力計９１が設けられている。
【００３１】
図１のように、接続管９０は、それぞれエアホース９２を介して打込機９３に接続される。打込機９３は、本体部９４と、本体部９４内に設けた圧力室９５と、圧力室９５の空気圧で動作する打撃子９６と、本体部９４に供給する止具９７を収容したマガジン９８と、を有する。エアホース９２から打込機９３に送られた圧縮空気は、圧力室９５に流入する。
【００３２】
制御部１５は、図２に示すように、基板９９と、基板９９を支持するホルダ１００とを有する。基板９９には、図１に示すように、演算部１０１、インバータ回路１０２及び記憶部１０７が設けられている。インバータ回路１０２は、ステータ１９と電源１０３との間の電気回路を形成する。回転数センサ１０４及び位相センサ１０５が、モータケース１８内に設けられている。回転数センサ１０４は、ロータ２０の回転数を検出して信号を出力する。位相センサ１０５は、ロータ２０の回転方向の位相を検出して信号を出力する。
【００３３】
インバータ回路１０２は、電気回路を接続及び遮断可能な半導体スイッチを有する。ケーシング１１に操作部１１１が設けられている。操作部１１１は、作業者が操作するスイッチ１０６と、表示部１０９とを有する。表示部１０９は、液晶ディスプレイ、ランプを含む。制御部１５は、スイッチ１０６のオン・オフ信号、圧力センサ８８から入力される信号、位相センサ１０５の信号、回転数センサ１０４の信号、記憶部１０７に記憶されているデータに基づいて、インバータ回路１０２を制御する。制御部１５は、インバータ回路１０２を制御することにより、電動モータ１２の回転と停止とを切り替え、かつ、電動モータ１２の回転数及びトルクを制御する。
【００３４】
作業者がスイッチ１０６をオンすると、制御部１５はインバータ回路１０２を制御し、電源１０３の電圧が電動モータ１２のステータ１９に印加される。具体的には、導線２２，２３，２４に対する通電タイミングを異ならせることにより、ステータ１９で磁気的吸引力、つまり、回転磁界が形成され、ロータ２０が回転する。
【００３５】
電動モータ１２のロータ２０及びクランクシャフト５９が共に回転すると、クランクシャフト５９の回転力で、第１ピストン６３及び第２ピストン７５が往復動する。第１圧縮部６０は、第１ピストン６３がシリンダ６２内で往復動すると、第１圧縮室６４に空気が吸入され、かつ、吸入した空気を圧縮して吐出する。具体的に説明すると、第１ピストン６３がクランクシャフト５９から離れる行程で、逆止弁７２が吸気ポート７１を開き、かつ、逆止弁７３が排気ポート１１０を閉じる。このため、空気が第１圧縮室６４に吸い込まれる。
【００３６】
第１ピストン６３がクランクシャフト５９から離れる行程で、逆止弁７２が吸気ポート７１を閉じ、かつ、第１圧縮室６４の空気圧が上昇する。また、逆止弁７３が排気ポート１１０を開き、第１圧縮室６４で圧縮された空気は、排気ポート１１０から排気室６８に吐出される。
【００３７】
第２圧縮部６１の第２ピストン７５は、第１ピストン６３とは逆向きに動作する。第１ピストン６３がクランクシャフト５９に近づく行程で、第２ピストン７５はクランクシャフト５９から離れる。第１ピストン６３がクランクシャフト５９から離れる行程で、第２ピストン７５はクランクシャフト５９に近づく。第２ピストン７５がシリンダ７４内で動作すると、第２圧縮室７６に空気が吸入され、かつ、吸入した空気を圧縮して吐出する。
【００３８】
第２ピストン７５がクランクシャフト５９に近づく行程で、逆止弁８３が吸気ポート８２を開き、かつ、逆止弁８５が排気ポート８４を閉じる。すると、排気室６８の空気は、接続管８１、吸気室７９を通り、第２圧縮室７６に吸い込まれる。
【００３９】
第２ピストン７５がクランクシャフト５９から離れる行程で、逆止弁８３が吸気ポート８２を閉じ、かつ、第２圧縮室７６の空気圧が上昇する。また、逆止弁８５が排気ポート８４を開き、第２圧縮室７６で圧縮された空気は、排気ポート８４から排気室８０に吐出される。第２圧縮室７６内の最大圧力は、第１圧縮室６４内の最大圧力よりも高い。第１圧縮部６０を低圧部として把握し、第２圧縮部６１を高圧部として把握可能である。つまり、空気圧縮機１０は、第１圧縮部６０及び第２圧縮部６１により、２段階に空気を圧縮する。第２圧縮室７６から排気室８０に排出された空気は、吐出管８６を通り２つの空気タンク１６，１７内に送られる。空気タンク１６，１７内の空気は、減圧弁８９により減圧されて接続管９０に送られる。接続管９０にエアホース９２が接続されていると、接続管９０内の空気はエアホース９２に送られる。
【００４０】
打込機９３で所定の操作が行われると、エアホース９２内の空気が圧力室９５に流入する。打撃子９６は圧力室９５の空気圧で動作し、打撃子９６は止具９７を打撃して被打込部材に打ち込む。
【００４１】
制御部１５は、圧力センサ８８の信号を処理して空気タンク１６，１７内の空気圧を検出し、スイッチ１０６の信号、記憶部１０７に記憶されているデータに基づいて、電動モータ１２の回転、停止、回転数及びトルクを制御する。制御部１５は、空気タンク１６，１７内の空気圧が、第１目標圧力となるように電動モータ１２の回転数、トルクを制御する。第１目標圧力は、打込機９３の使用条件に応じて設定される。使用条件は、例えば、止具９７の長さ、太さ、止具９７を打ち込む被打込材の硬度、所定時間内に複数の止具９７を打ち込む回数、を含む。
【００４２】
第１目標圧力は、例えば４〜４．４ＭＰａの範囲内に設定される。また、電動モータの１２回転数は、例えば１，０００〜３，０００ｒｐｍの範囲内に設定され、電動モータ１２のトルクは、例えば５Ｎ・ｍに設定される。
【００４３】
制御部１５は、空気タンク１６，１７内の空気圧が第１目標圧力を超えると、電動モータ１２を停止する。減圧弁８９は、空気タンク１６，１７からエアホース９２に送られる空気の圧力を減圧する。減圧弁８９が減圧する設定圧力は、第１目標圧力よりも低く、例えば、２ＭＰａに設定される。設定圧力２ＭＰａは、打込機９３の打撃子９６を動作させて止具９７を打ち込むために必要な圧力である。減圧弁８９の設定圧力は、打込機９３の使用条件、例えば、止具９７の長さ及び太さ、止具９７を打ち込む被打込材に硬度、に応じて変更可能である。
【００４４】
打込機９３が止具９７を打ち込む動作を繰り返し、空気タンク１６，１７の空気圧が第１目標圧力から第２目標圧力以下に低下すると、制御部１５は、停止している電動モータ１２を回転させる。第２目標圧力は、第１目標圧力よりも低く、かつ、設定圧力よりも高い。第２目標圧力は、例えば、３．２ＭＰａに設定される。なお、スイッチ１０６がオフされると、制御部１５は電動モータ１２を停止する。
【００４５】
電動モータ１２は、導線２２，２３，２４への通電負荷によるジュール熱で温度が上昇する。電動モータ１２の温度上昇を抑制するため、ステータ１９を次の構成としてある。ステータ１９は、スロットの数Ｓｎとステータコア２１の外径Ｄｓとが、数式１の関係である。
【００４６】
（数式１）
０．０８８×Ｄｓ＋１．３＜  Ｓｎ  ＜０．０８８×Ｄｓ＋７．３
ステータ１９が、数式１の関係であることにより、電動モータ１２の温度上昇を抑制できることの根拠を説明する。図７（Ａ）は、諸元が異なるステータの検討例１−１〜検討例１−５を示す。ステータの諸元は、スロット数、ステータコア積層厚、コイル線径、コイル巻数である。ステータコア積層厚は、図１の軸線Ａ１方向におけるステータコアの厚さである。コイル線径は、コイルを形成する導線の直径であり、コイル巻数は、１つのティースにおける導線の巻き回数である。なお、ステータの検討例１−１〜検討例１−５は、共にステータコアが外径９０ｍｍに設定されている。また、電動モータの使用条件は、回転数２，５００ｒｐｍに設定し、トルク５Ｎ・ｍに設定した。
【００４７】
図７（Ｂ）は、ステータの検討例１−１〜検討例１−５を別個に有する電動モータを、それぞれ所定時間回転させた場合において、スロット数と電動モータの温度上昇分（Ｋ）との関係を示す線図である。検討例１−３のステータの温度上昇分（Ｋ）は、他の検討例のステータの温度上昇分（Ｋ）よりも少ない。
【００４８】
図８（Ａ）は、諸元が異なるステータの検討例２−１〜検討例２−６を示す。諸元は、前述と同じである。ステータの検討例２−１〜検討例２−６は、共にステータコアが外径１１７ｍｍに設定されている。なお、電動モータの使用条件は前述と同じである。
【００４９】
図８（Ｂ）は、ステータの検討例２−１〜検討例２−６を別個に有する電動モータを、それぞれ所定時間回転させた場合において、スロット数と電動モータの温度上昇分（Ｋ）との関係を示す線図である。検討例２−４のステータの温度上昇分（Ｋ）は、他の検討例のステータの温度上昇分（Ｋ）よりも少ない。
【００５０】
図９（Ａ）は、諸元が異なるステータの検討例３−１〜検討例３−６を示す。諸元は、前述と同じである。ステータの検討例３−１〜検討例３−６は、共にステータコアが外径１４０ｍｍに設定されている。なお、電動モータの使用条件は前述と同じである。
【００５１】
図９（Ｂ）は、ステータの検討例３−１〜３−６を別個に有する電動モータを、それぞれ所定時間回転させた場合において、スロット数と電動モータの温度上昇分（Ｋ）との関係を示す線図である。検討例３−４のステータの温度上昇分（Ｋ）は、他の検討例のステータの温度上昇分（Ｋ）よりも少ない。
【００５２】
図１０（Ａ）は、諸元が異なるステータの検討例４−１〜検討例４−６を示す。諸元は、前述と同じである。検討例４−１〜検討例４−６は、共にステータコアが外径１５０ｍｍに設定されている。なお、電動モータの使用条件は前述と同じである。
【００５３】
図１０（Ｂ）は、ステータの検討例４−１〜４−６を別個に有する電動モータを、それぞれ所定時間回転させた場合において、スロット数と電動モータの温度上昇分（Ｋ）との関係を示す線図である。検討例４−４のステータの温度上昇分（Ｋ）は、他の検討例のステータの温度上昇分（Ｋ）よりも少ない。
【００５４】
図１１（Ａ）は、諸元が異なるステータの検討例５−１〜検討例５−６を示す。諸元は、前述と同じである。ステータの検討例５−１〜検討例５−６は、共にステータコアの外径１９０ｍｍに設定されている。なお、電動モータの使用条件は前述と同じである。
【００５５】
図１１（Ｂ）は、検討例５−１〜５−６を別個に有する電動モータを、それぞれ所定時間回転させた場合において、スロット数と電動モータの温度上昇分（Ｋ）との関係を示す線図である。検討例５−４のステータの温度上昇分（Ｋ）は、他の検討例のステータの温度上昇分（Ｋ）よりも少ない。
【００５６】
図７〜図１１に示す検討結果から、ステータコアの外径を同一に設定し、かつ、他の諸元を異ならせた検討例のうち、電動モータの温度上昇分が最も低くなるのは、ステータの検討例１−３、ステータの検討例２−４、ステータの検討例３−４、ステータの検討例４−４、ステータの検討例５−４であることが分かる。そして、ステータの検討例１−３、検討例２−４、ステータの検討例３−４、ステータの検討例４−４、ステータの検討例５−４において、スロット数と、ステータコアの外径との関係は、図１２のように表すことができる。
【００５７】
図１２には、ステータの検討例１−３に対応する点Ｓ１、ステータの検討例２−４に対応する点Ｓ２、ステータの検討例３−４に対応する点Ｓ３、ステータの検討例４−４に対応する点Ｓ４、ステータの検討例５−４に対応する点Ｓ５が示されている。また、点Ｓ１〜点Ｓ５の全てに近似する直線Ｌ１が示されている。この直線Ｌ１は、数式２で表すことができる。
【００５８】
（数式２）
Ｓｎ＝０．０８８×Ｄｓ＋４．３
電動モータ１２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３本の導線２２，２３，２４をそれぞれ異なるティースに巻いてコイルＵ１〜Ｕ５、Ｖ１〜Ｖ５、Ｗ１〜Ｗ５が形成されている。このため、ステータコアの各検討例の外径において、電動モータの温度上昇分が最も少なくなるステータの検討例のスロット数「４．３」に対して、スロット数「３」を増減した範囲を実用上の許容範囲とし、上記の数式１を定めた。つまり、数式１において、
０．０８８×Ｄｓ＋１．３
は、スロット数の下限を示し、
０．０８８×Ｄｓ＋７．３
は、スロット数の上限を示す。
【００５９】
図１２において、直線Ｌ２は、
０．０８８×Ｄｓ＋７．３
に対応し、
直線Ｌ３は、
０．０８８×Ｄｓ＋１．３
に対応する。
【００６０】
さらに、図１２に示すステータの検討例として用いたステータコアの外径９０ｍｍ、外径１１７ｍｍ、外径１４０ｍｍ、外径１５０ｍｍ、外径１９０ｍｍのそれぞれに、空気タンク１６，１７内の最高圧力４．４（ＭＰａ）を定数として乗算して直線を得て、得られた直線のスロットの数Ｓｎの上限及び下限は、数式３で表すことができる。
【００６１】
（数式３）
０．０２×Ｄｓ×Ｐ＋１．３＜  Ｓｎ  ＜０．０２×Ｄｓ×Ｐ＋７．３
そして、数式１または数式３を満足するように、電動モータ１２のステータ１９が設計されていれば、コイルＵ１〜Ｕ５、Ｖ１〜Ｖ５、Ｗ１〜Ｗ５のそれぞれにおける放熱面積が増加する。したがって、電動モータ１２の温度上昇を抑制できる。また、単位面積当たりにおけるコイルの密度が増加するため、線径の大きいコイルをティースに巻くことができる。
【００６２】
また、１個のティースにおけるコイルの巻き数が減るため、コイルを整列し易くなり、電動モータ１２の小型化・軽量化を促進できる。したがって、作業者が空気圧縮機１０を移動する作業が楽になる。さらに、スロット数が増加するため、コギングトルクを低減できる。つまり、ステータ１９とロータ２０との間に形成される磁気的吸引力が、ロータ２０の回転角度に依存して細かく脈動することを低減できる。したがって、電動モータ１２は、ロータ２０の回転時における騒音を抑制できる。
【００６３】
空気圧縮機は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、圧縮部で圧縮された空気を蓄えるタンクは、単数または複数の何れでもよい。また、圧縮部で圧縮された空気を、金属製のタンクを介することなく、合成樹脂製のエアホースを介して打込機に送る構成としてもよい。また、ステータを構成する要素が数式１の関係であれば、ティースの数、スロットの数、コイルの数、ステータコアの外径は、実施形態で説明した値に限定されない。なお、ティースの数とスロットの数は同じになる。３種類の導線とは、互いに通電タイミングが異なる別要素という意味であり、導線同士が、単体での材質や特性が異なるという意味ではない。
【符号の説明】
【００６４】
１０…空気圧縮機、１２…電動モータ、１６，１７…空気タンク、１９…ステータ、２０…ロータ、２１…ステータコア、２２，２３，２４…導線、２６〜４０…ティース、４１〜５５…スロット、８１…接続管、６３…第１ピストン、６４…第１圧縮室、７６…第２圧縮室、９３…打込機、１０８…打撃装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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