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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Staubsauger, und im
Besonderen auf einen Staubsauger, der über einen Gebläsemotor
mit hoher Eingangsleistung verfügt.
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Ein
herkömmlicher
Staubsauger wird unten unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschrieben.
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In
den Zeichnungen weist ein Gebläsemotor 50 Anzapfungen
(taps) für
hohe Eingangsleistung 50b, 50e, und Anzapfungen
für mittlere
Eingangsleistung 50c, 50d auf, und erzeugt einen
Ansaugwind. Eine Phasenregelungs-Schaltung 51 regelt die
Eingangsleistung des Gebläsemotors 50.
Ein Stellwiderstand 52 ist an die Phasenregelungs-Schaltung 51 angeschlossen,
und bildet ein Feld variabler Eingangsleistung. Innerhalb eines
Staubsauger-Hauptkörpers 56 sind
der Gebläsemotor 50,
Phasenregelungs-Schaltung 51 und
Stellwiderstand 52 angeordnet.
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Ein
verschiebbar auf der Oberseite des Staubsauger-Hauptkörpers 56 angeordnetes
Regelelement 53 ist mit dem Stellwiderstand 52 verbunden,
und durch Verschiebe-Betätigung des
Regelelements 53 verschiebt sich der Stellwiderstand 52,
so dass Regelung der Eingangsleistung durch die Phasenregelungs-Schaltung 51 bestimmt
werden kann. Ein Umschalter 54 ist ebenso auf der Oberseite
des Staubsauger-Hauptkörpers 56 angeordnet,
und ist konstruiert, die eingebauten Kontaktstellen 54a bis 54d umzuschalten.
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Das
Regelelement 53 ist konstruiert, um stufenlos von LO (Einstellung
niedriger Eingangsleistung) auf HI (Einstellung hoher Eingangsleistung) einzustellen,
und wenn die Eingangsleistung des Gebläsemotors 50 durch
Verschiebung des Regelelements 53 eingestellt wird, ist
der Umschalter 54 so angeschlossen, dass er die Anzapfungen
für mittlere Eingangsleistung 50c, 50d,
Phasenregelungs-Schaltung 51 und Stromquelle 55 verbindet,
dabei schaltet er um, um die Kontaktstellen 54b und 54c einzuschalten,
und die Kontaktstellen 54a und 54d auszuschalten.
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Das
heißt,
wenn die Eingangsleistung des Gebläsemotors 50 durch
die Phasenregelungs-Schaltung 51 reguliert wird, wird der
Umschalter 54, wie in 8(a) gezeigt,
umgeschaltet, und die Widerstandsgröße des Stellwiderstands 52 wird
verändert,
um die Eingangsleistung des Gebläsemotors 50 durch
die Phasenregelungs-Schaltung 51 zu regeln.
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Andererseits
wird, wenn der Umschalter 54 auf MAX (Einstellung maximaler
Eingangsleistung) umgeschaltet wird, die elektrische Verbindung
auf die Seite der Anzapfungen für
hohe Eingangsleistung 50b, 50e des Gebläsemotors 50 umgeschaltet.
Das heißt,
die Kontaktstellen 54a und 54d sind eingeschaltet,
und die Kontaktstellen 54b und 54c sind ausgeschaltet,
und in der Zeit der Einstellung maximaler Eingangsleistung sind
die Anzapfungen für hohe
Eingangsleistung 50b, 50e und Stromquelle 55 direkt
miteinander verbunden.
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In
anderen Worten werden im Fall der Einstellung maximaler Eingangsleistung
die Kontaktstellen des Umschalters 54, wie in 8(b) gezeigt, umgeschaltet, und folglich
kann die maximale Eingangsleistung des Gebläsemotors 50 erzielt
werden, und da sie mit der Stromquelle 55 unter Auslassung
der Phasenregelungs-Schaltung 51 verbunden sind, wird die
Phase nicht durch die Phasenregelungs-Schaltung 51 geregelt.
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Die
Ursache des Umschaltens der Eingangsleistungs-Anzapfungen wird hierin
weiter unten beschrieben.
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Beim
Motor von höherer
Eingangsleistung wird der Oberwellenstrom durch Phasenregelung vergrößert, und
die an den Haushalt gelieferte Wechselstrom-Wellenform (im Allgemeinen
sinusförmige Spannungswellenform)
wird gestört,
und Funktionsstörung
und andere ungünstige
Effekte bei anderen elektrischen Haushaltsgeräten werden hervorgerufen. Dementsprechend
wird im Fall der Phasenregelung die Eingangsleistungs-Anzapfung auf die
Seite der Anzapfungen für
mittlere Eingangsleistung 50c, 50d umgeschaltet,
und die Phase wird als Motor von niedriger Eingangsleistung (8(a)) geregelt, und wo maximale Eingangsleistung
benötigt
wird, wird die Eingangsleistungs-Anzapfung
auf die Seite der Anzapfungen für
hohe Eingangsleistung 50b, 50e umgeschaltet, dabei
wird sie als Motor von hoher Eingangsleistung ohne Phasenregelung
verwendet (8(b)).
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Bei
einer solchen herkömmlichen
Struktur war jedoch, da der Gebläsemotor 50 in
den Staubsauger-Hauptkörper 56 eingebaut
ist, der Umschalter 54 zum Anschluss des Gebläsemotors 50 ebenso
im Staubsauger-Hauptkörper 56 vorhanden.
Das heißt, dass,
da der Umschalter 54 die Eingangsleistungs-Anzapfungen 50b bis 50e des
Gebläsemotors 50 umschaltet,
ein Schalter in einer Ausführung
für starken
Strom und hohe Spannung benötigt
wird, der geeignet ist, Motorstrom direkt durchfließen zu lassen
und Netzspannung direkt zu widerstehen, und der Umschalter 54 selbst
wird größer, und
muss deshalb innerhalb des Staubsauger-Hauptkörpers 56 angeordnet
werden. Dementsprechend muss, um die Eingangsleistung des Gebläsemotors 50 umzuschalten,
der Umschalter 54 auf dem Staubsauger-Hauptkörper 56 bedient
werden, und im Fall des in 9 gezeigten
Bodenstaubsaugers zum Beispiel, der zum Saugen durch Halten eines
mit dem Staubsauger-Hauptkörper 56 verbundenen
Schlauches (nicht gezeigt) konzipiert ist, war es zum Umschalten
der Eingangsleistung des Gebläsemotors 50 nötig, den Schalter
durch Ausstrecken der Hand zur vom Schlauch entfernten Seite des
Staubsauger-Hauptkörpers 56 bei
jedem möglichen
Anlass zu bedienen.
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Die
Erfindung ist konzipiert, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, und
es ist deshalb eines ihrer Ziele, einen Staubsauger zu zeigen, der
geeignet ist, die Position des Bedienelements zum Einstellen maximaler
Eingangsleistung frei und ohne Rücksicht
auf den Staubsauger-Hauptkörper
festzulegen, und den Oberwellenstrom zu unterdrücken.
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Veröffentlichung
WO 96/23349 legt eine Vorrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit
eines von einer Wechselstromquelle angetriebenen Reihenschlussmotors
offen. Das freie Ende der Ständerwicklung
ist mit einem ersten siliziumgesteuerten Zwei-Wege-Gleichrichter verbunden.
Die Ständerwicklung
ist ebenso mit einer Anzapfung versehen, die mit einem zweiten siliziumgesteuerten
Zwei-Wege-Gleichrichter verbunden ist. Es ist eine Einrichtung vorhanden,
um den Durchlasszustand der siliziumgesteuerten Gleichrichter zu
regeln.
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Übersicht über die
Erfindung
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Um
das Ziel zu erreichen, umfasst die Erfindung:
einen Gebläsemotor,
der eine Vielzahl von Eingangsleistungs-Anzapfungen aufweist, von
denen jede über
ein erstes, mit ihr in Reihe geschaltetes Halbleiterelement verfügt;
eine
Eingangsleistungs-Einstelleinheit des Gebläsemotors;
eine Anzapfungs-Entscheidungseinheit
zum Auswählen
der Eingangsleistungs- Anzapfung
des Gebläsemotors,
abhängig
von der Eingangsleistung des Gebläsemotors, die durch die Eingangsleistungs-Einstelleinheit
eingestellt wird; und
eine Anzapfungs-Umschalteinheit zum Umschalten der
Eingangsleistungs-Anzapfung des Gebläses, abhängig von der Ausgabe der Anzapfungs-Entscheidungseinheit
und die die ersten Halbleiterelemente verwendet;
dadurch gekennzeichnet,
dass der Staubsauger ferner umfasst:
einen Gebläsemotor-Regler
zum Regeln der Phase des Gebläsemotors
unter Verwendung eines zweiten Halbleiterelements, das mit wenigstens
einem der ersten Halbleiterelemente in Reihe geschaltet, und abhängig von
der durch die Eingangsleistungs-Einstelleinheit
eingestellten Eingangsleistung des Gebläsemotors ist; und
einen
Zeitschalter zum Betrieb für
eine bestimmte Zeit durch Empfang eines Anzapfungs-Umschaltsignals
von der Anzapfungs-Entscheidungseinheit und
eine Anzapfungsauswahl-Verhinderungseinheit
zum Beenden der Funktion der Anzapfungs-Umschalteinheit, wenn ein
Signal vom Zeitschalter ausgegeben wird, in welchem keine Eingangsleistungs-Anzapfung
für die
durch den Zeitschalter eingestellte festgelegte Zeit in der Zeit,
in der die Eingangsleistungs-Anzapfungen umgeschaltet werden, ausgewählt ist.
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Folglich
wird Umschalten von Eingangsleistungs-Anzapfungen und Phasenregelung
abhängig von
der Einstellung der Eingangsleistung ermöglicht, einschränkende Konditionen
bezüglich
Anordnung von Eingangsleistungs-Einstelleinheit und von Bauelementen
werden eliminiert, und man ist frei, sie ebenso an anderen Stellen,
als am Staubsauger-Hauptkörper, anzubringen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockschaltbild eines Staubsaugers.
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2(a) ist ein Erscheinungsbild eines Halbleiterelements,
das in einer Schaltereinheit des gleichen Blockschaltbildes verwendet
wird.
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2(b) ist ein Schaltbild des Halbleiterelements.
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3 ist
ein Blockschaltbild eines Staubsaugers.
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4 ist
ein Blockschaltbild eines Staubsaugers, das eine Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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5 ist
ein Blockschaltbild eines Staubsaugers.
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6 ist
ein Blockschaltbild eines Staubsaugers.
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7 ist
ein Blockschaltbild eines Staubsaugers.
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8(a) ist Blockschaltbild eines Staubsaugers,
das einen Stand der Technik zeigt (Einstellung auf kleinere Eingangsleistung
als maximale Eingangsleistung).
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8(b) ist ein Blockschaltbild des gleichen Staubsaugers
(Einstellung auf maximale Eingangsleistung).
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9 ist
ein perspektivisches Erscheinungsbild des gleichen Staubsaugers.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Ein
erster Aspekt der Erfindung umfasst einen Gebläsemotor, der eine Vielzahl
von Eingangsleistungs-Anzapfungen, eine Eingangsleistungs-Einstelleinheit
des Gebläsemotors,
einen Gebläsemotor-Regler
zum Regeln der Phase des Gebläsemotors
abhängig
von der Eingangsleistung des durch diese Eingangsleistungs-Einstelleinheit
eingestellten Gebläsemotors,
eine Einheit, die abhängig
von der Eingangsleistung des durch die Eingangsleistungs-Einstelleinheit
eingestellten Gebläsemotors über die
Anzapfung entscheidet, zum Auswählen
der Eingangsleistungs-Anzapfung des Gebläsemotors, und eine Anzapfungs-Umschalteinheit
zum Umschalten der Eingangsleistungs-Anzapfung des Gebläsemotors
durch diese Anzapfungs-Entscheidungseinheit aufweist, und folglich
wird Umschalten von Eingangsleistungs-Anzapfungen und Phasenregler
abhängig
von der Einstellung der Eingangsleistung ermöglicht, einschränkende Konditionen
bezüglich
Anordnung von Eingangsleistungs-Einstelleinheit und von Bauelementen
werden eliminiert, und man ist frei, sie ebenso an anderen Stellen,
als am Staubsauger-Hauptkörper,
anzubringen.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung umfasst einen Gebläsemotor, der eine Vielzahl
von Eingangsleistungs-Anzapfungen, eine Eingangsleistungs-Einstelleinheit
des Gebläsemotors,
einen Gebläsemotor-Regler
zum Regeln der Phase des Gebläsemotors
abhängig von
der Eingangsleistung des durch diese Eingangsleistungs-Einstelleinheit
eingestellten Gebläsemotors,
eine Einheit, die abhängig
von der Eingangsleistung des durch die Eingangsleistungs-Einstelleinheit
eingestellten Gebläsemotors über die
Anzapfung entscheidet, zum Auswählen
der Eingangsleistungs-Anzapfung des Gebläsemotors, und eine Anzapfungs-Umschalteinheit
zum Umschalten der Eingangsleistungs-Anzapfung des Gebläsemotors
durch diese Anzapfungs-Entscheidungseinheit aufweist, in welchem
dann, wenn in der Eingangsleistungs-Einstelleinheit für den Gebläsemotor eine
maximale Eingangsleistung eingestellt ist, die Anzapfungs-Entscheidungseinheit
auf die Seite der hohen Eingangsleistungs-Anzapfung umschaltet, und
der Phasenregelungsbereich in der Motorsteuerung so eingestellt
ist, dass der Oberwellenstrom schwächer als ein festgelegter Wert
sein kann, und folglich Umschalten von Eingangsleistungs-Anzapfung
und Phasenregelung abhängig
von Anzapfungs-Einstellung ermöglicht
wird, und der Oberwellenstrom unterhalb des Niveaus, das ungünstige Effekte
auf andere elektrische Haushaltsgeräte hat, so geregelt wird, dass
Fehlfunktion anderer elektrischer Haushaltsgeräte verhindert werden kann.
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Bei
einem fünften
Aspekt der Erfindung ist die Anzapfungs-Umschalteinheit aus einem
Halbleiterelement, wie zum Beispiel einem Doppelwegthyristor gebildet,
und folglich wird die Lebensdauer des Produkt verlängert, die
Zeit für
die Anzapfungs-Umschaltung wird verkürzt, und die Zuverlässigkeit
des Produkts wird verbessert.
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Bei
einem sechsten Aspekt der Erfindung ist die Anzapfungs-Umschalteinheit
aus einem Halbleiterelement gebildet, und ein Schaltglied, wie zum Beispiel
ein Relais, ist hierzu parallel geschaltet, und folglich kann Nachlassen
der Leistung des Produkts wegen Verlusts elektrischer Energie im
Halbleiter verhindert werden.
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Bei
einem siebten Aspekt der Erfindung ist das Halbleiterelement auf
der gleichen Spulenseite des Feldsystems auf einer gleichen Kühlrippe
montiert, und folglich werden die Kosten durch Verminderung der
Anzahl der Teile verringert, der Montagebereich wird reduziert,
und die Produktgröße wird
verringert.
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Ein
achter Aspekt der Erfindung umfasst ferner eine Anfangsanzapfungs-Einstelleinheit
zum Ausgeben eines Signals zum Einstellen einer festgelegte Anzapfung,
wenn der Strom für
die Anzapfungs-Entscheidungseinheit eingeschaltet wird, und folglich
kann, da bei Einschalten des Stroms eine festgelegte Anzapfung eingestellt
wird, instabile Funktion in der Anzapfungs-Umschalteinheit im Übergangszustand
ausgeschlossen werden.
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Bei
einem neunten Aspekt der Erfindung wählt die Anzapfungs-Entscheidungseinheit
wenn in der Eingangsleistungs-Einstelleinheit „Beenden" eingestellt ist, keine Eingangsleistungs-Anzapfung
des Gebläsemotors
aus, und folglich fließt
im beendeten Zustand kein Strom im Schaltkreis der Schaltereinheit,
und der bereit stehende elektrische Strom wird so stark wie möglich verringert.
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Ein
zehnter Aspekt der Erfindung umfasst ferner einen Zeitschalter zum
Betrieb für
eine bestimmte Zeit durch Empfangen eines Anzapfungs-Umschaltsignals
von der Anzapfungs-Entscheidungseinheit und eine Anzapfungsauswahl-Verhinderungseinheit
zum Beenden der Funktion der Anzapfungs-Umschalteinheit, wenn ein
Signal vom Zeitschalter ausgegeben wird, und folglich kann Kurzschluss
an der Eingangsleistungs-Anzapfung verhindert werden, und es fließt kein
abnormaler Strom, und die Lebensdauer des Motors kann verlängert werden.
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Bei
einem elften Aspekt der Erfindung empfängt die Anzapfungsauswahl-Verhinderungseinheit ein
Signal des ZVP-Detektors zum Erkennen von Überspannung der Netzspannung,
und sendet nach Ausgabe des Zeitschalters ein Treibersignal an die Eingangsleistungs-Umschalteinheit
in Synchronität mit
der nächsten Überspannung,
und folglich ist die Eingangsleistungs-Anzapfung in Synchronität mit Wechselstrom-Überspannung geschlossen, und
der Stromstoß kann
unterdrückt
werden, und im Besonderen kann die Zuverlässigkeit der Anzapfungs-Umschalteinheit
und der Schaltereinheit verbessert werden.
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Ein
zwölfter
Aspekt der Erfindung umfasst ferner einen Stromprüfer zum
Erkennen des in der Eingangsleistungs-Anzapfung fließenden Stroms, eine
Höchststrom-Einstelleinheit
zum Einstellen des Höchststroms,
und einen Störsignalgenerator
zum Empfangen von Ausgaben des Stromprüfers und eine Höchststrom-Einstelleinheit,
und es wird ein Betriebsstopp-Signal an den Gebläsemotor-Regler oder die Eingangsleistungs-Umschalteinheit ausgegeben, wenn
ein Strom fließt,
der größer als
der Höchststrom ist,
und folglich wird, falls zwischen Eingangsleistungs-Anzapfungen
auf Grund des Versagens von Teilen oder Ähnlichem Kurzschluss auftritt,
abnormaler Strom vom Stromprüfer
erkannt, und der Gebläsemotor
wird vom Störsignalgenerator
angehalten, so dass Fressen des Gebläsemotors oder Ähnliches vermieden
werden kann.
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Ein
dreizehnter Aspekt der Erfindung umfasst ferner einen Staubdetektor
zum Erkennen eines Staub-Füllstandes,
in welchem bei Regelung der Phase der Eingangsleistung des Gebläsemotors,
abhängig
von der Ausgabe des Staubdetektors, die Eingangsleistungs-Anzapfung zu einer
anderen als einer hohen Eingangsleistungs-Anzapfung umgeschaltet
wird, und folglich tritt beim Erkennen von Staub Anzapfungs-Umschaltung
nicht ein, und es gibt keine extreme Veränderung beim Geräusch der
Eingangsleistung, so dass dem Benutzer nichts Ungewöhnliches
auffällt.
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Bei
einem vierzehnten Aspekt der Erfindung ist die Feldsystem-Spule
des Gebläsemotors
eine Einzelfeldsystem-Struktur, und folglich sind die Anzapfungs-Umschalteinheit
und der Stromprüfer,
verglichen mit der Doppelfeldsystem-Struktur, aus der halben Anzahl
von Teilen gebildet, so dass sich die Kosten verringern.
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Bezug
nehmend auf 1 und 2 wird unten
ein Blockdiagramm eines Staubsaugers beschrieben.
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In 1 weist
ein Gebläsemotor 1 Anzapfungen
für hohe
Eingangsleistung 1ah, 1bh, und Anzapfungen für mittlere
Eingangsleistung 1am, 1bm, auf, die in Feldsystem-Spulen 1a, 1b vorhanden
sind, und er ist konzipiert, eine Saugkraft zu erzeugen, um Staub
in den Staubsauger-Hauptkörper
zu saugen. Eine Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 stellt
die Eingangsleistung des Gebläsemotors 1 unter
Verwendung eines Stellwiderstandes ein. Ein Gebläsemotor-Regler 3 erkennt
die eingestellte Eingangsleistung des Gebläsemotors 1 aus der
Ausgabe der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2, und regelt
die Phase des Gebläsemotors 1 entsprechend
der eingestellten Eingangsleistung.
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Eine
Anzapfungs-Einstelleinheit 4 stellt das Niveau der Anzapfungs-Umschalteinheit
des Gebläsemotors 1 ein.
Bei dieser Ausführungsform
wird der Einstellwert der maximalen Eingangsleistung entsprechend
dem Signal der maximalen Eingangsleistung durch die Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 eingestellt.
Eine Einheit 5, die über
die Anzapfung entscheidet, entscheidet über die Anzapfung des Gebläsemotors 1,
die von den Ausgaben der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 und
der Anzapfungs-Einstelleinheit 4 ausgewählt werden muss, und bei dieser
Ausführungsform
wird, wenn das Signal von der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 größer als
der Einstellwert der maximalen Eingangsleistung der Anzapfungs-Einstelleinheit 4 ist,
entschieden, die Anzapfungen für
hohe Eingangsleistung 1ah, 1bh auszuwählen, und
wenn das Signal von der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 kleiner als
der Einstellwert der maximalen Eingangsleistung der Anzapfungs-Einstelleinheit 4 ist,
werden Anzapfungen für mittlere
Eingangsleistung 1am, 1bm ausgewählt.
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Eine
Anzapfungs-Umschalteinheit 6 wählt die Eingangsleistungs-Anzapfungen 1ah, 1bh, 1am, 1bm des
Gebläsemotors 1 abhängig von
der Ausgabe der Einheit 5, die über die Anzapfung entscheidet, aus
und steuert sie. Bei dieser Ausführungsform
ist sie aus einer Vielzahl von Doppelwegthyristoren 6ah1, 6bh1, 6am1 und 6bm1 gebildet,
und Relais 6ah2, 6bh2, 6am2, 6bm2 sind
dazu parallel geschaltet. Eine Schaltereinheit 7 regelt
die Stromleitung, die dem Gebläsemotor 1 zugeführt ist,
von Gesamtstromleitung bis zur von der Ausgabe des Gebläsemotor-Reglers 3 phasengeregelten
Stromleitung. Bei Verwendung der gleichen Doppelwegthyristoren wie in
der Anzapfungs-Umschalteinheit 6 sendet, wenn in der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 die
maximale Eingangsleistung eingestellt ist, der Gebläsemotor-Regler 3 an
die Schaltereinheit 7 ein Signal für Gesamtstromleitung, und wenn
eine kleinere als die maximale Eingangsleistung eingestellt ist,
sendet der Gebläsemotor-Regler 3 ein
dieser Eingangsleistungs-Einstellung entsprechendes Phasenregelungssignal
an die Schaltereinheit 7.
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Eine
Anfangsanzapfungs-Einstelleinheit 8 sendet ein Signal zum
Einstellen einer festgelegten Eingangsleistungs-Anzapfung, wenn
die Stromquelle für
die Einheit 5, die über
die Anzapfung entscheidet, eingeschaltet wird. Bei dieser Ausführungsform
ist sie so eingestellt, dass sie die Anzapfungen für mittlere
Eingangsleistung 1am und 1bm zur Zeit des Einschaltens
der Stromquelle auswählt.
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Die
Funktion dieser Struktur wird im Folgenden erläutert.
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Wenn
die Stromquelle eingeschaltet wird, sendet die Anfangsanzapfungs-Einstelleinheit 8 ein Signal
zum Auswählen
von Anzapfungen für
mittlere Eingangsleistung 1am, 1bm an die Einheit 5,
die über
die Anzapfung entscheidet, und die Anzapfungs-Umschalteinheit 6 steuert die
Doppelwegthyristoren 6am1, 6bm1, und Relais 6am2, 6bm2 zum Zuführen von
Strom zu den Anzapfungen für
mittlere Eingangsleistung 1am, 1bm.
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Wenn
das Einstellungsniveau der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 ein
anderes ist als die maximale Eingangsleistung, ist das Signal von
der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 kleiner als der
Einstellwert der maximalen Eingangsleistung der Anzapfungs-Einstelleinheit 4,
und folglich sendet die Einheit 5, die über die Anzapfung entscheidet,
ein Signal zum Auswählen
von Anzapfungen für
mittlere Eingangsleistung 1am, 1bm. Demzufolge
steuert die Anzapfungs-Umschalteinheit 6 die Doppelwegthyristoren 6am1, 6bm1 und
die Relais 6am2, 6bm2 zum Zuführen von Strom zu den Anzapfungen
für mitt lere Eingangsleistung 1am, 1bm.
Dieses Signal der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 wird
ebenfalls an den Gebläsemotor-Regler 3 ausgegeben,
und die Schaltereinheit 7 regelt die Phase des Gebläsemotors 1 auf
die Phase, die diesem Einstellwert der Eingangsleistung entspricht.
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Wenn
andererseits das Einstellungsniveau der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 die
maximale Eingangsleistung ist, ist das Signal von der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 größer als
der Einstellwert der maximalen Eingangsleistung der Anzapfungs-Einstelleinheit 4,
und folglich sendet die Einheit 5, die über die Anzapfung entscheidet,
ein Signal zum Auswählen
der Anzapfungen für
hohe Eingangsleistung 1ah, 1bh. Demzufolge steuert
die Anzapfungs-Umschalteinheit 6 die Doppelwegthyristoren 6ah1, 6bh1 und
die Relais 6ah2, 6bh2 zum Zuführen von Strom zu den Anzapfungen
für hohe
Eingangsleistung 1ah, 1bh. Dieses Signal der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 wird
ebenfalls an den Gebläsemotor-Regler 3 ausgegeben,
und die Schaltereinheit 7 kommt in den Zustand der Gesamtstromleitung,
und der Gebläsemotor 1 erreicht
die maximale Eingangsleistung.
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Folglich
kann die Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2, umfassend
die Einheit 5, die über
die Anzapfung entscheidet, zum Auswählen der Eingangsleistungs-Anzapfungen 1ah, 1am, 1bh und 1bm der Feldsystem-Spulen 1a, 1b,
abhängig
von dem in der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 eingestellten
Signal, und die Anzapfungs-Umschalteinheit 6 zum Umschalten
der Eingangsleistungs-Anzapfungen durch diese Einheit 5,
die über
die Anzapfung entscheidet, überall
an einer frei gewählten
Stelle, auch außerhalb des
Staubsauger-Hauptkörpers,
angebracht werden.
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Hierin
ist die Anzapfungs-Umschalteinheit 6 sowohl aus Doppelwegthyristoren,
die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten können, und die, wenn sie leiten,
von großem
Betriebswiderstand sind, als auch aus Relais, die, wenn sie leiten,
von geringem Betriebswiderstand sind, jedoch nicht mit hoher Geschwindigkeit
arbeiten können,
gebildet, und deshalb ist die Anzapfungs-Umschalteinheit von hoher
Geschwindigkeit und geringem Betriebswiderstand verwirklicht. Im
Besonderen können
die Relais den Betriebswiderstand von zwei Doppelwegthyristoren
auf fast null Ohm verringern, und eine stärkere Saugkraft (Saugarbeitsmenge)
ist sichergestellt.
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Die
im Staubsauger verwendeten Doppelwegthyristoren weisen meist eine
Form, wie in 2 gezeigt, auf, und es ist ein übliches
Verfahren, eine Kühlrippe
auf einen T2 An schluss (T2 terminal) 24 zu montieren, und
den Doppelwegthyristor durch Windströmung (Ansaugung des Gebläsemotors)
zur Kühlrippe
zu kühlen.
Wie in 1 gezeigt, sind bei dieser Ausführungsform
ein Satz von Doppelwegthyristoren 6ah1 und 6am1 (1a Seite)
und ein Satz von Doppelwegthyristoren 6bh1 und 6bm1 (1b Seite),
die auf der gleichen Spulenseite des Feldsystems vorhanden sind,
so verbunden, dass die T2 Anschlüsse
beide die selbe Polarität
aufweisen können,
und deshalb ist kein Isolierteil zum Montieren eines jeden Sets
erforderlich, das heißt,
beide Doppelwegthyristoren befinden sich auf der gleichen Spulenseite
des Feldsystems auf der gleichen Kühlrippe.
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Im
Fall der maximalen Eingangsleistung versetzt der Gebläsemotor-Regler 3 die
Schaltereinheit 7 in den Zustand der Gesamtstromleitung,
aber so weit wie der Oberwellenstrom keine ungünstigen Effekte auf andere
Geräte
haben darf, kann die Phase durch die Schaltereinheit 7 innerhalb
eines solchen Bereichs geregelt werden.
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Ein
anderes Blockdiagramm wird unten unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Die
gleichen Teile wie im vorhergehenden Blockdiagramm werden mit gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet, und doppelte Beschreibung wird weggelassen.
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In 3 ist
eine Anzapfungs-Einstelleinheit 14 zum Einstellen des Anzapfungs-Umschaltniveaus eines
Gebläsemotors 1 vorhanden,
und bei dieser Ausführungsform
stellt sie vorläufig
einen Wert, der der maximalen Eingangsleistung entspricht, und einen
Wert, der dem Stoppen der Eingangsleistung entspricht, ein. Eine
Einheit 15, die über
die Anzapfung entscheidet, entscheidet darüber, welche Eingangsleistungs-Anzapfung
des Gebläsemotors 1 durch
die Ausgaben von der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 und
der Anzapfungs-Einstelleinheit 14 ausgewählt werden
soll. Bei dieser Ausführungsform werden,
wenn das Signal von der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 größer als
der Wert ist, der der maximalen Eingangsleistung in der Anzapfungs-Einstelleinheit 14 entspricht,
Anzapfungen für
hohe Eingangsleistung 1ah, 1bh ausgewählt, wenn
das Signal kleiner als der der maximalen Eingangsleistung entsprechende
Wert und größer als
der dem Stoppen der Eingangsleistung entsprechende Wert ist, werden
Anzapfungen für
mittlere Eingangsleistung 1am, 1bm ausgewählt, und
wenn es kleiner als der dem Stoppen der Eingangsleistung entsprechende
Wert ist, wird keine Eingangsleistungs-Anzapfung ausgewählt.
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Die
Funktion dieser Struktur wird im Folgenden erläutert.
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Wenn
das Einstellungsniveau der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 bei
maximaler Eingangsleistung liegt, ist das Signal von der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 größer als
der der maximalen Eingangsleistung entsprechende Wert der Anzapfungs-Einstelleinheit 14,
und folglich gibt die Einheit 15, die über die Anzapfung entscheidet,
ein Signal zum Auswählen
von Anzapfungen für
hohe Eingangsleistung 1ah, 1bh aus. Demzufolge
steuert die Anzapfungs-Umschalteinheit 6 Doppelwegthyristoren 6ah1, 6bh1 und
Relais 6ah2, 6bh2, um den Anzapfungen für hohe Eingangsleistung 1ah, 1bh Strom
zuzuführen.
Da das Signal dieser Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 auch
an den Gebläsemotor-Regler 3 ausgegeben
wird, wird die Schaltereinheit 7 in den Zustand der Gesamtstromleitung
versetzt, und der Gebläsemotor 1 erreicht
die maximale Eingangsleistung.
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Wenn
das Einstellungsniveau der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 kleiner
als die maximale Eingangsleistung (jedoch nicht Stoppen der Eingangsleistung)
ist, liegt das Signal von der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 irgendwo
zwischen dem der maximalen Eingangsleistung entsprechenden Wert
der Anzapfungs-Einstelleinheit 14 und dem dem Stoppen der
Eingangsleistung entsprechenden Wert, und folglich gibt die Einheit 15,
die über
die Anzapfung entscheidet, ein Signal zum Auswählen von Anzapfungen für mittlere
Eingangsleistung 1am, 1bm aus. Dieses Signal von
der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 wird ebenso an
den Gebläsemotor-Regler 3 ausgegeben,
und die Schaltereinheit 7 regelt die Phase des Gebläsemotors 1 auf
die Eingangsleistung, die dem eingestellten Wert entspricht.
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Wenn
das Einstellungsniveau der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 beim
Stoppen der Eingangsleistung liegt, ist das Signal von der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 kleiner
als der dem Stoppen der Eingangsleistung entsprechende Wert der Anzapfungs-Einstelleinheit 14,
die Einheit 15, die über
die Anzapfung entscheidet, gibt kein Auswahlsignal aus, so dass
keine der Anzapfungen für
hohe Eingangsleistung 1ah, 1bh, und der Anzapfungen
für mittlere
Eingangsleistung 1am, 1bm ausgewählt wird.
Folglich arbeitet der Gebläsemotor 1 nicht.
In diesem Zustand wird die Leitung zu einer Pufferschaltung 7b,
bestehend aus Widerstand und wie die Schaltereinheit parallel zum
Doppelwegthyristor geschaltetem Kondensator, abgeschaltet, so dass Strom
im Stopp-Zustand mehr oder weniger verringert werden kann.
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Nebenbei
bemerkt, ist bekannt, dass, wenn die Eingangsleistungs-Anzapfungen
sehr schnell umgeschaltet werden, in Feldsystem-Spulen 1a, 1b eine
gegenelektromotorische Kraft erzeugt wird. Durch diese gegenelektromotorische
Kraft vergrößert sich
der beim Auswählen
der Anzapfungen für hohe
Eingangsleistung 1ah, 1bh fließende Strom mehrmals. Dies
führt zu
einem Zustand ungewöhnlich
hoher Temperatur, und ferner zu einem Ausfall der Isolierung zwischen
Spulenlagen der Feldsystemspulen 1a, 1b, oder
ungewöhnlichem
Funken zwischen Kollektor und Bürste,
wodurch die Lebensdauer des Gebläsemotors 1 extrem
verkürzt
wird.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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Die
gleichen Teile wie im vorhergehenden Blockdiagramm werden mit gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet, und doppelte Beschreibung wird weggelassen.
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In 4 gibt
eine Einheit 25, die über
die Anzapfung entscheidet, ein Umschaltsignal für die Eingangsleistungs-Anzapfungen
aus, wenn entschieden wird, dass es notwendig ist, die Eingangsleistungs-Anzapfung
eines Gebläsemotors 1 umzuschalten.
Ein Zeitschalter 30, der dieses Umschaltsignal für die Eingangsleistungs-Anzapfungen
empfängt, arbeitet
für eine
voreingestellte, festgelegte Zeit. Bei dieser Ausführungsform
ist die Zeit auf 30 Millisekunden eingestellt. Ein ZVP Detektor 31 erkennt Überspannung
der Netzspannung. Eine Einheit 32, die die Auswahl der
Anzapfung verhindert, fährt,
während das
Signal vom Zeitschalter 30 ausgegeben wird, fort, an die
Anzapfungs-Umschalteinheit 6 ein Signal zum Beenden der
Tätigkeit
auszugeben, und empfängt
ein Signal vom ZVP Detektor 31, und gibt ein Treibersignal
an den Anzapfungsregler in Synchronität mit der nächsten Überspannung nach Beendigung
der Ausgabe des Zeitschalters 30 aus.
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Die
Funktion dieser Struktur wird im Folgenden erläutert.
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Wenn
das Einstellungsniveau der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 kleiner
als die maximale Eingangsleitung ist, gibt die Einheit 25,
die über
die Anzapfung entscheidet, ein Signal zum Auswählen von Anzapfungen für mittlere
Eingangsleistung 1am, 1bm aus, und die Anzapfungs-Umschalteinheit 6 und der
Gebläsemotor-Regler 3 arbeiten
genau so wie in Ausführungsform 1,
und der Gebläsemotor 1 wird
bezüglich
der Phase auf die Eingangsleistung geregelt, die dem eingestellten
Wert der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 entspricht.
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Hierin
gibt, wenn das Einstellungsniveau der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 auf
die maximale Eingangsleistung eingestellt ist, die Einheit 25,
die über
die Anzapfung ent scheidet, ein Signal zum Auswählen von Anzapfungen für hohe Eingangsleistung 1ah, 1bh,
und ein Umschaltsignal für
die Eingangsleistungs-Anzapfungen aus. Durch dieses Umschaltsignal
für die
Eingangsleistungs-Anzapfungen beginnt der Zeitschalter 30 zu
arbeiten und beendet seine Tätigkeit
in einer festgelegten Zeit (30 Millisekunden). An die Anzapfungs-Umschalteinheit 6 wird
von der Einheit 25, die über die Anzapfung entscheidet, ein
Signal zum Zuführen
von Strom an die Anzapfungen für
hohe Eingangsleistung 1ah, 1bh ausgegeben, und
zur selben Zeit wird von der Einheit 32, die die Auswahl
der Anzapfung verhindert, ein Stopp-Signal ausgegeben, und folglich
wird keine Eingangsleitungs-Anzapfung ausgewählt. Nur wenn nach Beendigung
der Tätigkeit
des Zeitschalters 30 Synchronität mit der nächsten Überspannung vorliegt, wird das
Stopp-Signal der Einheit 32, die die Auswahl der Anzapfung
verhindert, aufgehoben, und die Anzapfungs-Umschalteinheit 6 schaltet
die Eingangsleistungs-Anzapfungen um.
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Nebenbei
bemerkt, ist bekannt, dass, wenn die Eingangsleistungs-Anzapfungen
sehr schnell umgeschaltet werden, in Feldsystem-Spulen 1a, 1b eine
gegenelektromotorische Kraft erzeugt wird. Durch diese gegenelektromotorische
Kraft vergrößert sich
der beim Auswählen
der Anzapfungen für hohe
Eingangsleistung 1ah, 1bh fließende Strom mehrmals. Dies
führt zu
einem Zustand ungewöhnlich
hoher Temperatur, und ferner zu einem Ausfall der Isolierung zwischen
Spulenlagen der Feldsystemspulen 1a, 1b, oder
ungewöhnlichem
Funken zwischen Kollektor und Bürste,
wodurch die Lebensdauer des Gebläsemotors 1 extrem
verkürzt
wird.
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Bei
einer solchen Struktur tritt jedoch, da für die festgelegte Zeit (30
Millisekunden) des Zeitschalters 30 keine Eingangsleistungs-Anzapfung
ausgewählt
wird, kein Simultan-Kurzschluss
der Eingangsleistungs-Anzapfungen auf, und die Umschaltung der Eingangsleistungs-Anzapfungen
geschieht in Synchronität
mit Wechselstrom-Überspannung,
so dass ein Stromstoß unterdrückt werden
kann.
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Bei
der Ausführungsform
liegt die voreingestellte Zeit des Zeitschalters 30 bei
30 Millisekunden, aber sie ist abhängig vom Wicklungs-Verhältnis der Anzapfung
für hohe
Eingangsleistung und der Anzapfung für mittlere Eingangsleistung
des zu verwendenden Gebläsemotors 1,
und, kurz gesagt, kann innerhalb einer bestimmten Zeit kein Simultan-Kurzschluss der Anzapfungen
induziert werden.
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Ein
weiteres Blockdiagramm wird unten unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
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Die
gleichen Teile wie in den vorhergehenden Ausführungsformen werden mit gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet, und doppelte Beschreibung wird weggelassen.
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In 5 erkennen
Stromprüfer 35 und 36 den
in Feldsystem-Spulen 1a, 1b zwischen Anzapfungen
für hohe
Eingangsleistung und Anzapfungen für mittlere Eingangsleistung,
das heißt,
von 1ah bis 1am und von 1bh bis 1bm,
fließenden
Strom. Eine Höchststrom-Einstelleinheit 37 stellt
ihren Höchststromwert
ein. Ein Störsignal-Generator 38 empfängt Ausgaben
von den Stromprüfern 35 und 36 und
der Höchststrom-Einstelleinheit 37,
und gibt, wenn ein Strom, der größer als
der Höchststromwert
ist, fließt, ein
Betriebsstopp-Signal
an die Anzapfungs-Umschalteinheit 6 aus.
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Die
Funktion dieser Struktur wird im Folgenden erläutert.
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Gewöhnlich wählt die
Anzapfungs-Umschalteinheit 6 entweder eine Anzapfung für hohe Eingangsleistung
oder eine Anzapfung für
mittlere Eingangsleistung aus, und der in den Stromprüfern 36 und 37 fließende Strom
ist der gleiche wie der in der Schaltereinheit 7 fließende Strom.
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Wenn
jedoch die Anzapfungen für
hohe Eingangsleistung 1ah, 1bh und die Anzapfungen
für mittlere
Eingangsleistung 1am, 1bm auf Grund von Störung bei
Teilen oder einer anderen Ursache kurzgeschlossen werden, fließt in den
Feldsystem-Spulen 1a, 1b ein ungewöhnlich großer Strom,
und der von Stromprüfern 36 und/oder 37 erkannte
Strom ist größer als
der in der Höchststrom-Einstelleinheit 37 eingestellte
Wert, und der Störsignal-Generator 38 gibt
an die Anzapfungs-Umschalteinheit 6 ein Stopp-Signal aus,
und der Gebläsemotor 1 stoppt, und
demzufolge fließt
kein ungewöhnlicher
Strom.
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Ein
weiteres Blockdiagramm ist unten unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
Die gleichen Teile wie in den vorhergehenden Blockdiagrammen werden
mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und doppelte Beschreibung
wird weggelassen.
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In 6 erkennt
ein Staubfüllstands-Detektor 40 den
von einem Gebläsemotor 1 eingesaugten Staub-Füllstand,
und führt
dies einer Eingangsleistungs-Einstelleinheit 42 zu. Die
Eingangsleistungs-Einstelleinheit 42 stellt die Eingangsleistung des
Gebläsemotors 1 abhängig von
der Ausgabe des Staubfüllstands-Detektors 40 ein,
aber sie ist konzipiert, diese Einstellung so vorzunehmen, dass
sie, sogar wenn sie die Obergrenze des Staub-Füllstandes
erkennt, bei der maximalen Eingangsleistung der mittleren Eingangsleistung bleibt,
wenn die Anzapfung für
mittlere Eingangsleistung der Feldsystem-Spule ausgewählt ist.
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Die
Funktion dieser Struktur wird im Folgenden erläutert.
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Wenn
sie einen Staub-Füllstandes
erkennt, gibt die Eingangsleistungs-Einstelleinheit 42 an
die Einheit 5, die über
die Anzapfung entscheidet, ein Signal zum Auswählen von Anzapfungen für mittlere Eingangsleistung 1am, 1bm aus.
Wenn vom Staubfüllstands-Detektor 40 kein
Staub erkannt wird, gibt die Eingangsleistungs-Einstelleinheit 42 die
entsprechend der minimalen Eingangsleistung eingestellte Eingangsleistung
an den Gebläsemotor-Regler 3 aus,
und der Gebläsemotor-Regler 3 regelt
den Gebläsemotor 1 auf
die minimale Eingangsleistung.
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Wenn
der Staub erkannt wird, fährt
die Einheit 5, die über
die Anzapfung entscheidet, fort, ein Signal zum Auswählen von
Anzapfungen für
mittlere Eingangsleistung 1am, 1bm auszugeben,
und folglich wird die Tätigkeit
der Anzapfungs-Umschalteinheit 6 nicht verändert. Die
Eingangsleistungs-Einstelleinheit 42 gibt jedoch eine dem
Staub-Füllstand
entsprechend eingestellte Eingangsleistung an den Gebläsemotor-Regler 3 aus,
und folglich erhöht
sich die Eingangsleistung des Gebläsemotors 1 in einem
Bereich der maximalen Eingangsleistung von Anzapfungen für mittlere
Eingangsleistung 1am, 1bm.
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Das
heißt,
wenn der Staub-Füllstand
erkannt wird, tritt kein Umschalten von Eingangsleistungs-Anzapfungen
auf, und die Verzögerung
wie in Ausführungsform 5 zum
Unterdrücken
des Stromstoßes,
der beim Umschalten der Eingangsleistungs-Anzapfungen auftritt,
ist nicht erforderlich. Das heißt,
um den Gebläsemotor 1 durch
Erkennen des Staub-Füllstandes
zu regeln, wird die Eingangsleistungs-Verzapfung nicht umgeschaltet,
und es ist nicht notwendig, die Ausführung durch die eingestellte
Zeit des Zeitschalters einzuschränken,
und die Ausführungszeit
kann verkürzt
werden, und zugleich bemerkt der Nutzer nichts Ungewöhnliches,
da das Geräusch
beim Umschalten der Eingangsleistung wegen der Umschaltung der Eingangsleistungs-Anzapfungen
des Gebläsemotors 1 nicht
extrem verändert
wird.
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Ein
weiteres Blockdiagramm ist unten unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
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Die
gleichen Teile wie in den vorhergehenden Blockdiagrammen werden
mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und doppelte Beschreibung wird
weggelassen.
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Bei
den vorhergehenden Ausführungsformen
ist der Gebläsemotor 1 vom
Doppelfeldsystem-Typ, aber bei dieser Ausführungsform ist, wie in 7 gezeigt,
die Feldsystem-Spule
des Gebläsemotors 1 aus
einem Feldsystem (nur 1a) gebildet, und die Anzapfungs-Umschalteinheit 6 und
Stromprüfer 35, 36 sind
aus der halben Anzahl von Teilen gebildet, so dass sich die Kosten
auf die Hälfte
verringern.
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Folglich
gibt es bei den Ausführungsformen der
Erfindung keine Beschränkung
bezüglich
Anordnung der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2, und demzufolge
kann sie nicht nur beim Bodenstaubsauger vom herkömmlichen
Typ, der die Einstellung der Eingangsleistung am Hauptkörper hat,
sondern auch beim Bodenstaubsauger, der eine Regeleinheit im Handhabungsbereich
des Schlauches hat, beim Handstaubsauger, Tischstaubsauger, und
anderen Formen von Staubsaugern eingesetzt werden.
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Außerdem ist
es, wenn ein Mikrocomputer im Gebläsemotor-Regler 3 verwendet
wird, leicht, bei der Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 einen
Tastschalter zu verwenden, so dass die Eingangsleistungs-Einstelleinheit 2 frei
von einschränkenden
Bedingungen bezüglich
der Teile und der Anordnung ist.