(57)【要約】【課題】空気圧縮機の動力源として用いられるブラシレスモータの極数増加を回避しつつトルク変動を低減させる。【解決手段】空気圧縮機の動力源として用いられるブラシレスモータ３０であって、巻線が巻かれた複数のティース７０を備えるステータ３１と、１極あたり２つの永久磁石８０ａ，８０ｂが配置されたロータ３２と、を有する。そして、永久磁石８０ａ，８０ｂの幅とティース７０の幅との比が０．９以上かつ１．１以下とされる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧縮機の動力源として用いられるブラシレスモータであって、
巻線が巻かれた複数のティースを備えるステータと、
１極あたり２つの永久磁石が配置されたロータと、を有し、
前記永久磁石の幅と前記ティースの幅との比が０．９以上かつ１．１以下である、
ブラシレスモータ。
【請求項２】
前記永久磁石は平板状であり、
前記ロータの周縁には、その周方向に沿って複数のスリットが設けられ、
それぞれの前記スリットに、２枚の前記永久磁石が互いの端面が対向するように隣接配置されている、
請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記スリットに配置されている前記２枚の永久磁石のそれぞれは、前記ロータの回転中に前記ティースと対向する外側面と、前記外側面とは反対側の内側面と、を有し、
前記２枚の永久磁石の前記外側面が成す角度は１８０度よりも大きく、
前記２枚の永久磁石の前記内側面が成す角度は１８０度よりも小さい、
請求項２に記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
前記永久磁石は、ネオジム磁石，サマリウムコバルト磁石又はフェライト磁石のいずれかである、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
【請求項５】
前記ステータに９つの前記ティースが設けられ、前記ロータに６つの極が設けられている、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
【請求項６】
ブラシレスモータを動力源とする空気圧縮機であって、
前記ブラシレスモータは、巻線が巻かれた複数のティースを備えるステータと、１極あたり２つの永久磁石が配置されたロータと、を有し、
前記永久磁石の幅と前記ティースの幅との比が０．９以上かつ１．１以下である、
空気圧縮機。
【請求項７】
前記永久磁石は平板状であり、
前記ロータの周縁には、その周方向に沿って複数のスリットが設けられ、
それぞれの前記スリットに、２枚の前記永久磁石が互いの端面が対向するように隣接配置されている、
請求項６に記載の空気圧縮機。
【請求項８】
前記スリットに配置されている前記２枚の永久磁石のそれぞれは、前記ロータの回転中に前記ティースと対向する外側面と、前記外側面とは反対側の内側面と、を有し、
前記２枚の永久磁石の前記外側面が成す角度は１８０度よりも大きく、
前記２枚の永久磁石の前記内側面が成す角度は１８０度よりも小さい、
請求項７に記載の空気圧縮機。
【請求項９】
前記永久磁石は、ネオジム磁石，サマリウムコバルト磁石又はフェライト磁石のいずれかである、
請求項６〜８のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
【請求項１０】
前記ステータに９つの前記ティースが設けられ、前記ロータに６つの極が設けられている、
請求項６〜９のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
【請求項１１】
前記ブラシレスモータによって駆動される冷却ファンを有する、
請求項６〜１０のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
【請求項１２】
前記ブラシレスモータによって駆動される圧縮空気生成部を有し、
前記ブラシレスモータは、前記圧縮空気生成部と前記冷却ファンとの間に配置されている、
請求項１１に記載の空気圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧縮機に関するものであり、特に、空気圧縮機の動力源として用いられるブラシレスモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気圧縮機の１つであるレシプロ型空気圧縮機は、動力源と、動力源から出力される駆動力によって往復駆動されるピストンと、ピストンを往復動可能に収容し、ピストンの往復動に伴って容積が変化するシリンダと、を含む。動力源には、回転駆動力を出力する電動モータが用いられることがあり、この場合、電動モータから出力される回転駆動力は、変換機構によって往復駆動力に変換されてピストンに伝達される。
【０００３】
シリンダ内のピストンが上死点から下死点に移動すると、シリンダの容積が拡大してシリンダ内が負圧になり、シリンダ内に空気が導入される。シリンダ内に導入された空気は、シリンダ内を下死点から上死点に移動するピストンによって圧縮され、圧力が高められる。圧縮された空気（高圧空気）は、所定の配管を介して空気タンクに送られ、該空気タンクに貯留される。
【０００４】
近年、空気圧縮機の動力源である電動モータにはブラシレスモータが用いられることが多い。一般的に、ブラシレスモータは、ブラシ付きモータよりも消費電力が少なく、かつ、寿命が長い。さらに、ブラシレスモータは、ブラシ付きモータに比べて、回転数や回転速度の制御が容易であるという利点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９０８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、空気圧縮機には騒音の低減が求められており、これを実現する方策の一つとして動力源である電動モータの低騒音化が強く求められている。電動モータがブラシレスモータである場合、ステータの極数を増やしてモータ回転中のトルク変動を低減させることで低騒音化を実現することができる。
【０００７】
しかし、ステータの極数を増やすと、ステータにおけるコイル巻回スペースが減少する。このため必要な巻回数を確保するためには細い巻線を用いる必要があり、モータの発熱量が増加する。
【０００８】
本発明の目的は、空気圧縮機の動力源として用いられるブラシレスモータの極数増加を回避しつつトルク変動を低減させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のブラシレスモータは、空気圧縮機の動力源として用いられる。このブラシレスモータは、巻線が巻かれた複数のティースを備えるステータと、１極あたり２つの永久磁石が配置されたロータと、を有し、前記永久磁石の幅と前記ティースの幅との比が０．９以上かつ１．１以下である。
【００１０】
本発明の空気圧縮機は、ブラシレスモータを動力源とする空気圧縮機である。前記ブラシレスモータは、巻線が巻かれた複数のティースを備えるステータと、１極あたり２つの永久磁石が配置されたロータと、を有し、前記永久磁石の幅と前記ティースの幅との比が０．９以上かつ１．１以下である。
【００１１】
本発明の一態様では、前記永久磁石は平板状であり、前記ロータの周縁には、その周方向に沿って複数のスリットが設けられ、それぞれの前記スリットに、２枚の前記永久磁石が互いの端面が対向するように隣接配置される。
【００１２】
本発明の他の態様では、前記スリットに配置されている前記２枚の永久磁石のそれぞれは、前記ロータの回転中に前記ティースと対向する外側面と、前記外側面とは反対側の内側面と、を有する。そして、前記２枚の永久磁石の前記外側面が成す角度は１８０度よりも大きく、前記２枚の永久磁石の前記内側面が成す角度は１８０度よりも小さい。
【００１３】
本発明の他の態様では、前記永久磁石は、ネオジム磁石，サマリウムコバルト磁石又はフェライト磁石のいずれかである。
【００１４】
本発明の他の態様では、前記ステータに９つの前記ティースが設けられ、前記ロータに６つの極が設けられる。
【００１５】
本発明の他の態様では、前記ブラシレスモータによって駆動される冷却ファンが設けられる。
【００１６】
本発明の他の態様では、前記ブラシレスモータによって駆動される圧縮空気生成部が設けられ、前記ブラシレスモータは、前記圧縮空気生成部と前記冷却ファンとの間に配置される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、空気圧縮機の動力源として用いられるブラシレスモータの極数増加を回避しつつトルク変動を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】エアコンプレッサの斜視図である。
【図２】エアコンプレッサの水平断面図である。
【図３】ブラシレスモータの正面図である。
【図４】ステータの正面図である。
【図５】ロータの正面図である。
【図６】１極あたりの永久磁石の数とトルク変動最大値との関係に関する解析結果を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、比較例１におけるステータ及びロータの一部を示す拡大図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態におけるステータ及びロータの一部を示す拡大図である。
【図９】比較例２におけるロータの一部を示す拡大図である。
【図１０】（ａ）は永久磁石の幅とティースの幅との比とモータ発熱量との関係に関する解析結果を示す図であり、（ｂ）は永久磁石の幅とティースの幅との比とトルク変動最大値との関係に関する解析結果を示す図である。
【図１１】（ａ）は比較例３におけるステータ及びロータの一部を示す拡大図であり、（ｂ）は比較例４におけるステータ及びロータの一部を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の空気圧縮機の実施形態の一例について説明する。本実施形態に係る空気圧縮機は、電動モータを動力源とする圧縮空気生成部を備えるレシプロ型のエアコンプレッサである。本実施形態に係るエアコンプレッサの用途は特に限定されないが、圧縮空気の圧力によって釘やネジを木材などに打ち込む空気工具に圧縮空気を供給する供給源としての利用に適している。以下、本実施形態に係るエアコンプレッサについて図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１に示されるように、エアコンプレッサ１は、フレーム等の骨格部と、骨格部に連結された互いに平行な２つの空気タンク１０ａ，１０ｂと、を含む基台１１を有する。それぞれの空気タンク１０ａ，１０ｂの両端部下面には脚部１２が取り付けられており、エアコンプレッサ１は、４つの脚部１２によって所望の設置場所に置かれる。また、基台１１の両端部にはハンドル１３が設けられており、作業者は、ハンドル１３を把持してエアコンプレッサ１を持ち運ぶことができる。
【００２１】
基台１１には、図２に示される圧縮空気生成部２０が搭載されている。圧縮空気生成部２０は、クランクケース２１と、２つのシリンダ（第１シリンダ２２ａ，第２シリンダ２２ｂ）と、を少なくとも含んでいる。さらに、圧縮空気生成部２０の一側には、ブラシレスモータ３０及び第１冷却ファン４０が設けられており、ブラシレスモータ３０は、圧縮空気生成部２０（クランクケース２１）と第１冷却ファン４０との間に配置されている。
【００２２】
一方、圧縮空気生成部２０の他側には、基板ケース５０及び第２冷却ファン６０が設けられており、第２冷却ファン６０は、圧縮空気生成部２０（クランクケース２１）と基板ケース５０との間に配置されている。基板ケース５０の中には、ブラシレスモータ３０を制御する制御回路が形成された回路基板（不図示）が収容されている。尚、制御回路は、ブラシレスモータ３０をインバータ制御するための半導体スイッチング素子などを含んでいる。
【００２３】
ブラシレスモータ３０は、ステータ３１と、ステータ３１の内側に組み込まれたロータ３２と、ロータ３２と一体化された回転軸（モータ回転軸）３３と、ロータ３２の回転位置を検出するホール素子などを有する。つまり、本実施形態におけるブラシレスモータ３０は、インナーロータ型のＤＣブラシレスモータである。ブラシレスモータ３０は、クランクケース２１の一方のカバー（第１クランクケースカバー）に固定されており、クランクケース２１と一体化されている。
【００２４】
モータ回転軸３３は、圧縮空気生成部２０（クランクケース２１）を貫通してクランクケース２１の両側に突出しているとともに、クランクケース２１に設けられている軸受によって回転自在に支持されている。クランクケース２１の第１クランクケースカバーから突出しているモータ回転軸３３の第１突出部は、ロータ３２をさらに貫通しており、ロータ３２から突出している第１突出部の端部に第１冷却ファン４０が装着されている。
【００２５】
基板ケース５０は金属製（本実施形態ではアルミニウム製）であって、収容されている回路基板と熱的に接続されている。つまり、基板ケース５０は、回路基板との関係でヒートシンクとして機能する。基板ケース５０は、クランクケース２１の他方のカバー（第２クランクケースカバー）と対向するように配置され、空気タンク１０ｂに固定されている。上述の第２冷却ファン６０は、クランクケース２１の第２クランクケースカバーから突出しているモータ回転軸３３の第２突出部の端部に装着されている。
【００２６】
図２に示されるように、本実施形態では、第１冷却ファン４０，ブラシレスモータ３０，圧縮空気生成部２０，第２冷却ファン６０及び基板ケース５０が、モータ回転軸３３に沿ってこの順で並んでおり、ブラシレスモータ３０によって第１冷却ファン４０，圧縮空気生成部２０および第２冷却ファン６０がそれぞれ駆動される。そして、第１冷却ファン４０によって生成される冷却風によって主に圧縮空気生成部２０が冷却され、第２冷却ファン６０によって生成される冷却風によって主に基板ケース５０および基板ケース５０に収容されている回路基板が冷却される。これら第１冷却ファン４０，ブラシレスモータ３０，圧縮空気生成部２０，第２冷却ファン６０及び基板ケース５０は、通常、図１に示されるカバー１４によって覆われている。
【００２７】
再び図２を参照する。第１シリンダ２２ａ及び第２シリンダ２２ｂは、クランクケース２１の両側に設けられている。第１シリンダ２２ａと第２シリンダ２２ｂとは、モータ回転軸３３の回転方向に関して１８０度異なる位置に配置されており、第１シリンダ２２ａには第１ピストンが往復動可能に収容され、第２シリンダ２２ｂには第２ピストンが往復動可能に収容されている。
【００２８】
モータ回転軸３３の回転運動を第１ピストンの往復運動に変換するために、第１ピストンには、第１コネクティングロッドの一端がピン結合されており、第１コネクティングロッドの他端は、モータ回転軸３３の中間部（第１突出部と第２突出部の間の部分）に装着されている偏心カムに回転自在に結合されている。すなわち、第１コネクティングロッドは、クランクケース２１と第１シリンダ２２ａとに跨り、モータ回転軸３３と第１ピストンとを連結している。また、モータ回転軸３３の回転運動を第２ピストンの往復運動に変換するために、第２ピストンには、第２コネクティングロッドの一端がピン結合されており、第２コネクティングロッドの他端は、モータ回転軸３３の中間部に装着されている他の偏心カムに回転自在に結合されている。すなわち、第２コネクティングロッドは、クランクケース２１と第２シリンダ２２ｂとに跨り、モータ回転軸３３と第２ピストンとを連結している。そこで、以下の説明では、モータ回転軸３３を“クランクシャフト３３”と呼ぶ場合がある。ブラシレスモータ３０から出力される回転駆動力は、クランクシャフト３３，偏心カム及びコネクティングロッド（第１コネクティングロッド，第２コネクティングロッド）からなる変換機構によって往復駆動力に変換されてピストン（第１ピストン，第２ピストン）に伝達される。
【００２９】
ここで、第１ピストンが第１シリンダ２２ａの上室を圧縮する方向に駆動されるとき、第２ピストンは第２シリンダ２２ｂの上室を膨張させる方向に駆動される。一方、第２ピストンが第２シリンダ２２ｂの上室を圧縮する方向に駆動されるとき、第１ピストンは第１シリンダ２２ａの上室を膨張させる方向に駆動される。尚、シリンダ２２ａ，２２ｂの上室とは、それぞれのシリンダ２２ａ，２２ｂ内におけるそれぞれのピストンよりも上方の空間である。
【００３０】
それぞれのシリンダ２２ａ，２２ｂに設けられているシリンダヘッドの内側には、バッファ室が設けられており、シリンダ２２ａ，２２ｂの上室とそれぞれのバッファ室との間には逆止弁が設けられている。第１ピストンが第１シリンダ２２ａの上室を圧縮する方向に駆動され、上室内の空気の圧力が所定圧力よりも高くなると、第１シリンダ２２ａの上室とバッファ室との間にある逆止弁が開かれる。すると、第１ピストンによって圧縮された空気は、第１シリンダ２２ａと第２シリンダ２２ｂとを連通させている配管を介して第２シリンダ２２ｂの上室に送られる。
【００３１】
第２ピストンが第２シリンダ２２ｂの上室を圧縮する方向に駆動され、上室内の空気の圧力が所定圧力よりも高くなると、第２シリンダ２２ｂの上室とバッファ室との間にある逆止弁が開かれる。すると、第２ピストンによって圧縮された空気は、第２シリンダ２２ｂと空気タンク１０ａとを連通させている配管を介して空気タンク１０ａに送られ、貯留される。尚、空気タンク１０ａ，１０ｂは配管を介して互いに連通している。よって、空気タンク１０ａ，１０ｂ内の圧力は均等に保たれる。尚、本実施形態における各配管は金属製のパイプである。
【００３２】
ここで、図２に示される第１シリンダ２２ａの上室には外気が導入される。すなわち、第１ピストンは外気を圧縮し、第２ピストンは、第１ピストンによって圧縮された外気（空気）をさらに圧縮する。換言すれば、第１ピストンは１段目の低圧用のピストンであり、第２ピストンは２段目の高圧用のピストンである。また、第１シリンダ２２ａは１段目の低圧用のシリンダであり、第２シリンダ２２ｂは２段目の高圧用のシリンダである。このように、本実施形態に係るエアコンプレッサ１は、空気を２段階で圧縮する。具体的には、第１シリンダ２２ａにおいて１．０[ＭＰａ]前後の圧縮空気を生成し、第２シリンダ２２ｂにおいて４．０〜４．５[ＭＰａ]程度の圧縮空気を生成する。
【００３３】
図１に示されるように、空気タンク１０ａ，１０ｂの端部上方には、圧縮空気の取り出し口であるカプラ１５ａ，１５ｂが設けられている。さらに、空気タンク１０ａ，１０ｂとカプラ１５ａ，１５ｂとの間には、圧縮空気の圧力を調節する減圧弁１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられている。減圧弁１６ａ，１６ｂによって調節された圧縮空気の圧力は、それぞれの減圧弁１６ａ，１６ｂの近傍に設置されている圧力計１７ａ，１７ｂによって計測され、表示される。
【００３４】
また、図２に示されるように、空気タンク１０ａには、空気タンク１０ａ，１０ｂ内の圧力が所定圧力よりも高くなると自動的に開く安全弁１８ａが設けられている。一方、空気タンク１０ｂにはドレン装置１８ｂが設けられており、ドレン装置１８ｂが操作されると、空気タンク１０ａ，１０ｂ内の水分が圧縮空気と一緒に排出される。
【００３５】
図１に示されるように、カバー１４の上面には操作パネル１９が設けられており、この操作パネル１９に設けられている不図示の入力部を介して、ブラシレスモータ３０（図２）の起動指令や回転数が入力される。また、カバー１４の両側面にはそれぞれ風窓が設けられている。
【００３６】
図３は、本実施形態におけるブラシレスモータ３０の拡大正面図である。但し、図３においては、図２に示されているモータ回転軸３３の図示は省略されている。図３に示されるように、ブラシレスモータ３０は、ステータ３１と、ステータ３１の内側に組込まれたロータ３２と、を有する。
【００３７】
図４に示されるように、ステータ３１の内側には、ステータ３１の中心に向かって伸びる９つのティース７０が４０°間隔で設けられている。換言すれば、ステータ３１には９つのスロット７１が４０°間隔で設けられている。一方、図５に示されるように、ロータ３２の周縁には、組を成す２つの永久磁石８０ａ，８０ｂが６０°間隔で配置されている。換言すれば、ロータ３２の周方向に沿って６組の永久磁石８０ａ，８０ｂが６０°間隔で配置されている。つまり、ブラシレスモータ３０は、３相６極９スロットのブラシレスモータである。
【００３８】
図４に示されるように、ステータ３１は環状のリング部７２を有し、このリング部７２の内面から該リング部７２の中心に向かって９つのティース７０が伸びている。それぞれのティース７０は、根元がリング部７２の内面に連接する柱状の巻き付け部７０ａと、巻き付け部７０ａの先端に形成され、巻き付け部７０ａよりも径が大きいフランジ部７０ｂと、を有する。本実施形態におけるステータ３１の直径（Ｄ）は１１７［ｍｍ］である。また、それぞれのティース７０の幅（Ｗ１）は１２［ｍｍ］である。図４から明らかなように、ティース７０の幅（Ｗ１）とは、より厳密には巻き付け部７０ａの幅である。
【００３９】
図３に示されるように、それぞれのティース７０の巻き付け部７０ａには、巻線としての銅線７３が巻かれ、ステータコイルが形成されている。つまり、それぞれのティース７０は、巻き付け部７０ａと巻き付け部７０ａの先端に形成されたフランジ部７０ｂとを有し、巻き付け部７０ａには銅線７３が巻回されている。本実施形態における銅線７３の直径は０．５５ｍｍであって、巻回数は２７０回である。
【００４０】
図５に示されるように、ロータ３２の中心にはモータ回転軸３３（図２）が挿通される貫通穴８１が設けられている。貫通穴８１には凹部８２が形成されており、この凹部８２にモータ回転軸３３（図２）に形成されている凸部（不図示）が嵌合し、ロータ３２とモータ回転軸３３とが相対回転不能に結合される。
【００４１】
ロータ３２の周縁には、その周方向に沿って複数のスリット８３が形成されている。具体的には６つのスリット８３が等間隔で形成されており、それぞれのスリット８３に２つの永久磁石８０ａ，８０ｂが配置されている。つまり、それぞれのスリット８３がそれぞれの極（磁極）に対応している。
【００４２】
永久磁石８０ａ，８０ｂは平板状のネオジム磁石である。各組の永久磁石８０ａ，８０ｂは、共通のスリット８３に互いの端面が対向するように隣接配置されている。本実施形態における永久磁石８０ａ，８０ｂの幅（Ｗ２）は、それぞれ１２［ｍｍ］である。ここで、図４に示されるティース７０の幅（Ｗ１）が１２［ｍｍ］であることは既述のとおりである。つまり、本実施形態では、永久磁石８０ａ，８０ｂの幅（Ｗ２）とティース７０の幅（Ｗ１）との比（Ｗ２／Ｗ１）が０．９以上かつ１．１以下の範囲内とされており、具体的には１．０とされている。
【００４３】
また、図５に示されるように、１つのスリット８３に配置されている２つの永久磁石８０ａ，８０ｂのそれぞれは、ロータ３２の回転中にティース７０（図３）と対向する外側面８４と、外側面８４とは反対側の内側面８５と、を有する。より詳しくは、それぞれの永久磁石８０ａ，８０ｂの外側面８４は、ロータ３２の回転中に各ティース７０のフランジ部７０ｂ（極弧部）と次々に対向しながら回転する。ここで、２つの永久磁石８０ａ，８０ｂの外側面８４が成す角度（ａ１）は１８０度よりも大きく、内側面８５が成す角度（ａ２）は１８０度よりも小さい。つまり、１つのスリット８３に配置されている２つの永久磁石８０ａ，８０ｂは、ロータ３２の径方向外側に向かって屈曲する「く」の字形を呈している。
【００４４】
以上のように、エアコンプレッサ１の動力源であるブラシレスモータ３０はステータ３１及びロータ３２を有する３相６極９スロットのブラシレスモータであって、ロータ３２には１極あたり２つ（２枚）の永久磁石８０ａ，８０ｂが設けられている。
【００４５】
図６に示されているグラフは、本実施形態のブラシレスモータ３０、１極あたり１枚の永久磁石が設けられたロータを有するブラシレスモータ（比較例１）、１極あたり３枚の永久磁石が設けられたロータを有するブラシレスモータ（比較例２）のトルク変動に関する解析結果を示している。図示されているグラフから明らかなように、本実施形態におけるブラシレスモータ３０では、比較例１及び比較例２の双方に比べてトルク変動が低減されている。
【００４６】
図７（ａ）〜（ｄ）は比較例１におけるステータ１３１及びロータ１３２の一部を示す拡大図である。同図において主にステータ１３１内に示されている複数の線は磁力線を表しており、その本数は磁力の強さを表している。
【００４７】
図７（ａ）に示されているロータ１３２は、不図示のステータコイルに駆動電流が供給されると、図中において反時計回りに回転する。ここで、ティース１７０と対向しているロータ１３２の外周面は曲面（円弧面）であるのに対し、ロータ１３２の周縁に配置されている永久磁石１８０の表面（外側面）は平面である。よって、永久磁石１８０の表面がロータ１３２の外周面から離反し、永久磁石１８０の表面とロータ１３２の外周面との間にはロータ１３２の一部（鉄）が介在する。つまり、永久磁石１８０とティース１７０との間に磁性体１３１ａが介在する。このため、図７（ｂ），（ｃ）に示されるように、ロータ１３２の回転に伴って永久磁石１８０がティース１７０の内側を通過する際、永久磁石１８０とティース１７０との間に広い磁路が形成され、磁束がロータ１３２の回転方向に流れやすい。その後、図７（ｄ）に示されるように、永久磁石１８０がティース１７０を越えると、磁束の流れが途絶え、磁極が急峻に切り替わる。この結果、比較例１ではトルク変動が大きくなる。
【００４８】
一方、図８（ａ）〜（ｄ）は本実施形態のブラシレスモータ３０におけるステータ３１及びロータ３２の一部を示す拡大図である。同図においてもステータ３１内に示されている複数の線は磁力線を表しており、その本数は磁力の強さを表している。
【００４９】
図８（ａ）に示されているロータ３２も、比較例１におけるロータ１３２（図７）と同様に、不図示のステータコイルに駆動電流が供給されると、図中において反時計回りに回転する。一方、ロータ３２には１極あたり２枚の永久磁石８０ａ，８０ｂが設けられている。さらに、図７に示されている永久磁石１８０も図８に示されている永久磁石８０ａ，８０ｂも平板状である。しかし、図８に示されている永久磁石８０ａ，８０ｂのロータ回転方向における寸法（＝図５に示される幅Ｗ２）は、図７に示されている永久磁石１８０の同方向における寸法よりも短い。具体的には、永久磁石８０ａ，８０ｂのロータ回転方向における寸法は、永久磁石１８０の同方向における寸法の概ね１／２である。よって、永久磁石８０ａ，８０ｂは、永久磁石１８０に比べて、ロータ３２の外周面により近接した位置に配置可能である。もっとも、永久磁石８０ａ，８０ｂも永久磁石１８０と同様に平板状である。このため、曲面（円弧面）であるロータ３２の外周面と平面である永久磁石８０ａ，８０ｂの表面（外側面）との間にはロータ３２の一部（鉄）が介在する。つまり、永久磁石８０ａ，８０ｂとティース７０との間にも、磁性体１３１ａ（図７）と同様の磁性体３１ａが介在する。しかし、本実施形態における２枚の永久磁石８０ａ，８０ｂは永久磁石１８０よりも幅が狭く、さらに、それら２枚の永久磁石８０ａ，８０ｂがロータ３２の径方向外側に向かって屈曲する「く」の字形を呈するように配置されており、永久磁石８０ａ，８０ｂは、永久磁石１８０に比べてロータ３２の外周面に近接している。従って、永久磁石８０ａ，８０ｂとティース７０との間に介在する磁性体３１ａは、永久磁石１８０とティース１７０との間に介在する磁性体１３１ａに比べて小さい（少ない）。よって、図８（ｂ），（ｃ）に示されるように、ロータ３２の回転に伴って永久磁石８０ａ，８０ｂがティース７０の内側を通過する際に、これら永久磁石８０ａ，８０ｂとティース７０との間に形成される磁路が比較例１に比べて狭く、磁束がロータ３２の回転方向に流れ難い。この結果、本実施形態におけるブラシレスモータ３０では、比較例１に比べて磁極が緩やかに切り替わり、トルク変動が小さくなる。
【００５０】
尚、図７に示されている永久磁石１８０をロータ１３２の外周面に沿う円弧形状とすれば、永久磁石１８０とティース１７０との間に介在する磁性体１３１ａを小さくしてトルク変動を低減させることができる。しかし、円弧形状の永久磁石は加工が難しくコストが高い。
【００５１】
図９は、比較例２におけるロータ２３２の一部を示す拡大図である。図９に示されるように、隣接する永久磁石２８０の間では磁束が集中する。よって、１極あたりの永久磁石の数が３つ以上になると、ロータ２３２の外周面において磁力が強い部分と弱い部分とが複数発生する。このため、ロータ２３２が回転したときのトルク変動が大きくなる。
【００５２】
このように、１極あたりの永久磁石の数が１つの場合（比較例１）よりも２つの場合（本実施形態）の方がトルク変動は低減される。一方、１極あたりの永久磁石の数が３つ以上の場合（比較例２）では、却ってトルク変動が増加する。
【００５３】
以上のように、本実施形態におけるブラシレスモータ３０ではトルク変動が低減される。このため、ブラシレスモータ３０によって駆動される第１冷却ファン４０の回転が安定する。つまり、第１冷却ファン４０が定速で回転し、冷却風が圧縮空気生成部２０に安定供給される。この結果、圧縮空気の冷却効果が高まり、空気タンク１０ａ，１０ｂの充填効率が向上する。
【００５４】
さらに、圧縮空気生成部の駆動源であるモータには、高圧側のピストン（本実施形態では第２ピストン）が上死点を超えるのに必要なトルクが最少トルクとして求められる。したがって、モータのトルク変動が大きい場合、上記最少トルクを確保するためにモータを大型化する必要が生じ、空気圧縮機の大型化や重量増加を招くことになる。この点、本実施形態では、圧縮空気生成部２０の駆動源であるブラシレスモータ３０のトルク変動が少ないので、上記のような問題がない。
【００５５】
図１０（ａ）に示されているグラフは、ロータに設けられる永久磁石の幅（Ｗ２）とステータに設けられるティースの幅（Ｗ１）との比（Ｗ２／Ｗ１）と、モータ発熱量と、の関係に関する解析結果を示している。また、図１０（ｂ）に示されているグラフは、ロータに設けられる永久磁石の幅（Ｗ２）とステータに設けられるティースの幅（Ｗ１）との比（Ｗ２／Ｗ１）と、トルク変動最大値と、の関係に関する解析結果を示している。
【００５６】
図１０（ａ）に示されるグラフより、上記比（Ｗ２／Ｗ１）が０．９以上かつ１．１以内であるとき、上記比（Ｗ２／Ｗ１）が上記範囲から外れている場合に比べて、モータ発熱量が低減されることがわかる。さらに、上記比（Ｗ２／Ｗ１）が１．０である場合、モータ発熱量が最少となることがわかる。
【００５７】
図１０（ｂ）に示されるグラフより、トルク変動最大値は、上記比（Ｗ２／Ｗ１）が０．９よりも小さいときに最少となるが、上記比（Ｗ２／Ｗ１）が０．９以上かつ１．１以内であるときにもトルク変動最大値の低減効果が得られることがわかる。
【００５８】
次に、図１０（ａ），（ｂ）に示されるような解析結果が得られた理由について説明する。図１１（ａ）は、本実施形態におけるティース７０（図４等）よりも幅の狭いティース３７０が設けられたステータ３３１を有するブラシレスモータ（比較例３）の一部を示す拡大図である。一方、図１１（ｂ）は、本実施形態におけるティース７０（図４等）よりも幅の広いティース４７０が設けられたステータ４３１を有するブラシレスモータ（比較例４）の一部を示す拡大図である。
【００５９】
上述のように、隣接する永久磁石の間では磁束が集中する。よって、相対的に幅が狭い図１１（ａ）に示されるティース３７０は、相対的に幅の広い図４等に示されるティース７０や図１１（ｂ）に示されるティース４７０に比べて磁束集中の影響を大きく受け、トルク変動が大きくなる。この点、図４等に示されるティース７０や図１１（ｂ）に示されるティース４７０は、磁束を広範囲で受け取るので磁束集中の影響が緩和される。しかし、図１１（ａ）と図１１（ｂ）を比較すれば明らかなように、ティースの幅を広げると、スロットの幅が減少し、銅線の巻回スペースが縮小される。よって、必要な巻回数を維持するためには径の細い銅線を用いる必要があり、モータ発熱量が増加する。
【００６０】
以上より、永久磁石の幅（Ｗ２）とティースの幅（Ｗ１）との比（Ｗ２／Ｗ１）が０．９以上かつ１．１以下の範囲内において、トルク変動及びモータ発熱量の双方がバランス良く低減されることがわかる。
【００６１】
本発明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、上記実施形態に係るブラシレスモータはインナーロータ型であったが、本発明はアウターロータ型のブラシレスモータにも適用できる。つまり、ロータとロータの内側に組込まれたステータとを有し、ロータには１極あたり２つの永久磁石が設けられ、それぞれの永久磁石の幅とティースの幅との比が０．９以上かつ１．１以下であるブラシレスモータも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６２】
また、ロータに設けられる永久磁石はネオジム磁石に限られず、サマリウムコバルト磁石，フェライト磁石その他の永久磁石に置換することができる。
【００６３】
また、上記実施形態に係るエアコンプレッサは、２組のシリンダ及びピストンを備えた多段式の空気圧縮機であったが、シリンダ及びピストンは１組でも３組以上でもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１    エアコンプレッサ
１０ａ，１０ｂ    空気タンク
１１    基台
１３    ハンドル
１４    カバー
２０    圧縮空気生成部
２１    クランクケース
２２ａ    第１シリンダ
２２ｂ    第２シリンダ
３０    ブラシレスモータ
３１，１３１，３３１，４３１    ステータ
３２，１３２，２３２    ロータ
３３    回転軸（モータ回転軸，クランクシャフト）
４０    第１冷却ファン
５０    基板ケース
６０    第２冷却ファン
７０，１７０，３７０，４７０    ティース
７０ａ    巻き付け部
７０ｂ    フランジ部
７１    スロット
７２    リング部
７３    銅線
８０ａ，８０ｂ，１８０，２８０    永久磁石
８３    スリット
【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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