ES2624027T3

ES2624027T3 - Aspirador y procedimiento para accionar el mismo

Info

Publication number: ES2624027T3
Application number: ES07793700.1T
Authority: ES
Inventors: Sang-Young Kim; Myung-Keun Yoo; Kwang-Woon Ahn; Hyoun-Jeong Shin
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2027-08-27
Also published as: CN101677735A; EP2162042B1; CN101677735B; US7898209B2; EP2162042A4; KR20080105801A; US20080297102A1; KR101341234B1; EP2162042A1; WO2008146985A1

Abstract

Un aspirador, que comprende: un motor (20) configurado para hacer girar un ventilador (22) colector; una batería (12) configurada para proporcionar una primera tensión de CC; un convertidor (10) de tensión configurado para convertir una tensión de CA recibida desde una fuente de energía en una segunda tensión de CC; un selector (14) de tensión configurado para seleccionar una de la primera tensión de CC y de la segunda tensión de CC; y un excitador (18) configurado para accionar el motor utilizando la tensión seleccionada, caracterizado porque el excitador (18) está configurado para disminuir selectivamente la tensión seleccionada basándose en el estado de la tensión de CA y para accionar el motor (20) utilizando la tensión selectivamente disminuida, el excitador (18) comprende: un inversor (18A) configurado para generar al menos dos señales de tensión de fase que se suministrarán al motor (20) utilizando la tensión seleccionada; y un controlador (18B) configurado para controlar el inversor (18A) para que disminuya selectivamente una tensión media de las al menos dos señales de tensión de fase basándose en el estado de la tensión de CA.

Description

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DESCRIPCION

Aspirador y procedimiento para accionar el mismo Campo tecnico

La presente divulgacion se refiere a un sistema de control de la ene^a para controlar una tension suministrada a un motor. Mas particularmente, la presente divulgacion se refiere a un sistema de control de la energfa para controlar una tension suministrada a un motor para su uso en un aspirador.

Antecedentes de la tecnica

La presente divulgacion se refiere a un aspirador para recoger partfculas contaminantes tales como polvo y suciedad y a un procedimiento para accionar el aspirador.

Un aspirador permite limpiar una zona deseada sin dispersar partfculas contaminantes tales como polvo y suciedad. La razon de esto es que el aspirador recoge (o atrapa) partfculas contaminantes por inhalacion (aspiracion). Con el fin de recoger partfculas contaminantes, el aspirador tiene un ventilador colector que es girado por un motor electrico.

El aspirador utiliza una tension de CA de aproximadamente 110 V o 220 V o una tension de CC de una batena para accionar el ventilador colector. Es decir, los aspiradores se clasifican en un aspirador de tension de CA y un aspirador de tension de CC.

El aspirador de tension de CA esta equipado con un cable electrico para recibir la tension de CA. Sin embargo, este cable electrico restringe una posible zona de limpieza que se puede limpiar con el aspirador. Por lo tanto, cuando una zona amplia tiene que ser limpiada, un usuario del aspirador debe repetir la reconexion del cable electrico.

El aspirador de tension de CC restringe el tiempo posible durante el cual puede utilizarse el aspirador. En realidad, el aspirador de tension de CC puede utilizarse solamente cuando una batena esta cargada con una tension. Al finalizar la descarga de la batena, el aspirador de tension de CC no se puede utilizar hasta que la batena este cargada con una tension.

El documento US 2004/088817 A1 describe una aspiradora con funcionamiento humedo/seco con un recipiente, un conjunto de cabeza motriz con un ventilador, un dispositivo de cierre que evita que el ventilador atraiga lfquidos en la entrada del ventilador cuando un volumen del lfquido en el recipiente supera un volumen predeterminado. El conjunto de cabeza motriz incluye un controlador que permite que la aspiradora con funcionamiento humedo/seco sea operada en un modo de energfa deseado de manera que el usuario pueda emplear, por ejemplo, tanto una fuente de energfa de CA o una fuente de energfa de CC, tal como una batena. En algunas aplicaciones, la batena puede ser intercambiable con las batenas de diversas herramientas sin cable, incluyendo taladros/excitadores y sierras. Asimismo se proporciona un conjunto de herramientas y un procedimiento para operar un conjunto de herramientas alimentado por batenas.

Divulgacion de la invencion

Problema tecnico

Las realizaciones proporcionan un aspirador que puede operarse por una tension de batena asf como por una tension de CA, y un procedimiento para accionar el aspirador.

Las realizaciones tambien proporcionan un aspirador cuyos modos de tension de CA y CC se pueden conmutar automaticamente, y un procedimiento para accionar el aspirador.

Las realizaciones tambien proporcionan un aspirador cuya batena puede cargarse activamente.

Solucion tecnica

El objeto se resuelve por las caractensticas de las reivindicaciones independientes. Se proporcionan realizaciones preferentes en las reivindicaciones dependientes.

En una realizacion, un aspirador incluye: un motor para hacer girar un ventilador colector; una batena; un convertidor de tension para convertir una tension de CA recibida desde una fuente de energfa en una tension de CC; un selector de tension activo para seleccionar una tension de la batena y la tension de CC; y un excitador de motor para accionar el motor utilizando la tension seleccionada por el selector de tension activo.

En otra realizacion, un aspirador incluye un motor para hacer girar un ventilador colector; una batena; un convertidor de tension para convertir una tension de CA recibida desde una fuente de energfa en una tension de CC; un excitador de motor para accionar el motor utilizando una de una tension de la batena y la tension de CC en funcion de si se recibe la tension de CA; y un interruptor de fuerza para desconectar temporalmente el excitador de motor

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del motor en funcion de si se recibe la tension de CA.

En otra realizacion adicional, un procedimiento para accionar un aspirador incluye convertir una tension de CA recibida desde una fuente de energfa en una tension de CC; conmutar activamente una tension de una batena y la tension de CC selectivamente; y accionar un motor utilizando la tension conmutada activamente.

El procedimiento puede incluir ademas la deteccion de si se recibe la tension de CA. En este caso, la excitacion del motor incluye: la disminucion de la tension conmutada activamente; y generar al menos dos senales de tension de fase que se proporcionaran al motor, utilizando una de la tension disminuida y la tension conmutada activamente en funcion de los resultados de deteccion para la tension de CA.

Los detalles de una o mas realizaciones se exponen en los dibujos adjuntos y en la siguiente descripcion. Otras caractensticas seran evidentes a partir de la descripcion y los dibujos, y de las reivindicaciones.

Efectos ventajosos

El aspirador segun la presente divulgacion selecciona activamente la tension de la batena y la tension CC convertida a partir de la tension de CA y acciona el motor de reluctancia conmutado por la tension seleccionada. En consecuencia, el aspirador segun la presente divulgacion puede conmutar automaticamente el modo de tension de CA y el modo de tension de CC y puede aumentar la comodidad del usuario.

El aspirador segun la presente divulgacion utiliza el motor de reluctancia conmutado que tiene la impedancia caractenstica suficientemente baja para generar la fuerza de rotacion deseada por la tension de la batena. Ademas, en el modo de tension CA en el que se suministra la tension CA, el aspirador segun la presente divulgacion disminuye la tension CC de aproximadamente 310 V a aproximadamente 28 a 50 V (es decir, la tension de la batena) y suministra la misma tension al motor de reluctancia conmutado. En consecuencia, el motor de reluctancia conmutado puede generar la fuerza de rotacion deseada por la tension de la batena, asf como por la tension de CA. De la misma manera, el ventilador colector puede generar la fuerza de inhalacion con la resistencia deseada utilizando la tension de la batena, asf como utilizando la tension de CA. Por consiguiente, el aspirador segun la presente divulgacion puede tener la capacidad suficientemente alta de recoger partfculas contaminantes y puede reducir el tiempo empleado para limpiar partfculas contaminantes utilizando la tension de la batena 12 hasta aproximadamente el tiempo empleado para limpiar las partfculas contaminantes utilizando la tension de CA.

Ademas, el aspirador segun la presente divulgacion pasa por el modo de parada temporal para evitar que la tension excesivamente alta se aplique al motor de baja impedancia caractenstica antes de entrar en el modo de tension de CA. En consecuencia, el aspirador segun la presente divulgacion puede interrumpir la excitacion de tension excesiva que puede producirse en la operacion de conmutacion entre el modo de tension de CA y el modo de tension de CC, permitiendo asf evitar la aparicion de avena, malfuncionamiento y dano del componente.

Breve descripcion de los dibujos

Los dibujos adjuntos estan destinados a proporcionar una comprension adicional de la presente divulgacion. En los dibujos:

la figura 1 es un diagrama de bloques de un aspirador segun una realizacion;

las figuras 2 a 4 son diagramas de onda de senales de excitacion de motor que se proporcionan a un motor;

la figura 5 es un diagrama de bloques de una realizacion de un interruptor de fuerza ilustrado en la figura 1;

la figura 6 es un diagrama de onda de una senal de E/S de cada parte de la figura 5; y

la figura 7 es un diagrama de bloques de otra realizacion del interruptor de fuerza ilustrado en la figura 1.

Modo para la invencion

A continuacion se hara referencia en detalle a las realizaciones de la presente divulgacion, cuyos ejemplos se ilustran en los dibujos adjuntos. Siempre que sea posible, se utilizaran los mismos numeros de referencia a lo largo de los dibujos para referirse a las mismas partes o partes similares.

La figura 1 es un diagrama de bloques de un aspirador segun una realizacion.

Haciendo referencia a la figura 1, el aspirador incluye una batena 12 y un convertidor 10 de CA-CC para convertir una tension de CA en una tension de CC. La tension de CA se recibe desde una fuente convencional, tal como, por ejemplo, una empresa de suministro de energfa, un generador de energfa o cualquier otra entidad y/o dispositivo capaz de generar una tension de CA.

El convertidor 10 de CA-CC convierte una tension de CA (por ejemplo, 220 V), que es recibida desde un cable 11 electrico, en una tension de CC. El cable 11 electrico transmite la tension de CA recibida desde una fuente de tension (no ilustrada) al convertidor 10 de CA-CC. Cuando la tension de CA esta proporcionada a traves del cable 11 electrico, una tension de CC de salida del convertidor 10 de CA-CC (denominada en lo sucesivo en el presente documento "primera tension de CC") tiene un nivel de alta tension de aproximadamente 310 V. Para esta conversion de tension, el convertidor 10 de CA-CC incluye un rectificador 10A y un alisador 10B conectado en serie al cable 11

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electrico. El rectificador 10A de onda completa o media onda rectifica la tension de CA recibida desde el cable 11 electrico, emitiendo de este modo una tension de ondulacion. El alisador 10B alisa la tension de ondulacion del rectificador 10A para generar la primera tension de CC. A tal efecto, el alisador 10B incluye una bobina L1 de induccion conectada entre una lmea 13A de alta tension y un terminal de salida de alta tension del rectificador 10A y un condensador C1 conectado entre la lmea 13A de alta tension y una lmea 13B de base de tension. La bobina Li de induccion suprime un componente de ondulacion contenido en la tension de ondulacion que se proporcionara desde el terminal de salida de alta tension del rectificador 10A a la lmea 13A de alta tension. El condensador C1 esta cargado y descargado en funcion de la tension de ondulacion suprimida de la bobina Li de induccion de manera que la primera tension de CC de aproximadamente 310 V este aplicada sobre la lmea 13A de alta tension. La primera salida de tension de CC desde el alisador 10B esta proporcionada a un selector 14 de tension activo.

La batena 12 suministra su tension de CC cargada al selector 14 de tension activo. La tension de CC cargada de la batena 12 (denominada en lo sucesivo en el presente documento "segunda tension de CC") tiene un nivel de tension bajo de aproximadamente 28 a 50 V. Con el fin de generar la segunda tension de CC con un nivel de tension bajo de aproximadamente 28 a 50 V, la batena 12 incluye aproximadamente de 24 a 30 celulas de carga. Se pueden utilizar celulas de carga Ni-MH como las celulas de carga de la batena 12.

El selector 14 de tension activo supervisa si se recibe la primera tension de CC desde el convertidor 10 de CA-CC. En funcion de si se recibe la primera tension de CC, el selector 14 de tension activo proporciona una de la segunda tension de CC desde la batena 12 y la primera tension de CC del convertidor 10 de CA-CC a un inversor 18A de un excitador 18 de motor. Cuando la primera tension de CC no se recibe del convertidor 10 de CA-CC (es decir, en un modo de tension de CC), el selector 14 de tension activo proporciona la segunda tension de CC de la batena 12 al inversor 18A del excitador 18 de motor. Por otra parte, cuando se recibe la primera tension de CC desde el convertidor 10 de CA-CC (es decir, en un modo de tension de CA), el selector 14 de tension activo proporciona la primera tension de CC al inversor 18A del excitador 18 de motor. A tal efecto, el selector 14 de tension activo incluye un elemento unidireccional (por ejemplo, el diodo D1) que esta conectado entre un terminal de salida de alta tension de la batena 12 y la lmea 13A de alta tension (espedficamente, un nodo de conexion entre la bobina L1 de induccion y un terminal de entrada de alta tension del inversor 18A). Cuando una tension en la lmea 13A de alta tension es mas alta que una tension en el terminal de salida de alta tension de la batena 12 (es decir, en el modo de tension de CA en el que la primera tension de CC esta proporcionada a la lmea 13A de alta tension) el diodo D1 esta apagado para interrumpir la segunda tension de CC que se va a proporcionar de la batena 12 al inversor 18A. En este punto, se proporciona la primera tension de CC del convertidor AC-DC 10 al inversor 18A. Por otra parte, cuando una tension en la lmea 13 A de alta tension es menor que una tension en el terminal de salida de alta tension de la batena 12 (es decir, en el modo de tension de CC en el que la primera tension de CC no esta proporcionada a la lmea 13A de alta tension), el diodo D1 esta encendido para proporcionar la segunda tension de Cc de la batena 12 al inversor 18A. El selector 14 de tension activo puede incluir ademas un diodo adicional que esta conectado entre la bobina L1 de induccion y la lmea 13A de alta tension (espedficamente, un nodo de conexion entre el diodo D1 y el terminal de entrada de alta tension del inversor 18A). El diodo adicional evita que la segunda tension de CC de la batena 12 se filtre al convertidor 10 de CA-CC, aumentando asf el tiempo disponible (es decir, el periodo de descarga) de la batena 12.

El aspirador incluye ademas un detector 16 conectado al cable 11 electrico y un circuito en serie de un motor 20 y un ventilador 22 colector conectado al excitador 18 del motor. El detector 16 detecta si la tension de CA es suministrada a traves del cable 11 electrico. En funcion de los resultados de deteccion, el detector 16 proporciona un controlador 18B del excitador 18 de motor con una senal de deteccion de tension de CA ASS que tiene una de una tension logica alta y una tension logica baja (es decir, una tension de base). Cuando la tension de CA es suministrada a traves del cable 11 electrico, el detector 16 proporciona al controlador 18B una senal de deteccion de tension de CA con una tension logica alta para indicar o designar el modo de tension de CA. Por otra parte, cuando la tension de CA no se suministra a traves del cable 11 electrico, el detector 16 proporciona al controlador 18B una senal de deteccion de tension de CA con una tension logica baja para indicar o designar el modo de tension de CC. A tal efecto, el detector 16 incluye un diodo para la rectificacion y resistencias para la division de la tension. Alternativamente, el detector 16 puede detectar una tension en un terminal de salida del convertidor 10 de CA-CC para determinar si se suministra la tension de CA. En este caso, puede haber un error en la determinacion por el detector 16 o la configuracion de circuito del detector 16 puede ser compleja.

Mas alternativamente, el detector 16 puede implementarse utilizando un programa que opera en el controlador 18B. En este caso, el controlador 18 puede estar conectado electromagneticamente al cable 11 electrico.

En funcion de los niveles de tension logica de la senal de deteccion de tension de CA ASS del detector 16, el excitador 18 de motor acciona el motor 20 en uno de un modo de modulacion de anchura de impulso (PWM) y un modo de activacion de impulso. Cuando la senal de deteccion de tension de CA ASS de una tension logica alta es recibida desde el detector 16 (es decir, en el modo de tension de CA), el excitador de motor 18 acciona el motor 20 en un modo de activacion de impulso de manera que una tension media proporcionada al motor 20 puede ser de aproximadamente 28 a 50 V que es identica a la segunda tension de CC de la batena 12. Es decir, cuando se suministra la tension de CA (es decir, en el modo de tension de CA), el excitador 18 de motor disminuye la primera tension de CC de aproximadamente 310 V desde el convertidor 10 de CA-CC a aproximadamente 28 a 50 V (es decir, la segunda tension de CC de la batena 12). En este caso, el periodo de un impulso de activacion aplicado al

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motor 20 aumenta/disminuye minuciosamente en funcion del periodo de rotacion (o velocidad de rotacion) del motor 20 mientras que la anchura del impulso de activacion se mantiene a un valor constante independiente del periodo de rotacion del motor 20, ajustando asf la velocidad de rotacion (es decir, la fuerza de rotacion) del motor 20. Por otra parte, cuando la senal de deteccion de tension de CA ASS de una tension logica baja es recibida desde el detector 16 (es decir, en el modo de tension de CC), el excitador 18 de motor acciona el motor 20 en un modo de PWM de manera que la segunda tension de CC de la batena 12 se utilice, tal como esta, para accionar el motor 20. La velocidad de rotacion del motor 20 puede ajustarse segun el tipo de tasa de trabajo de un componente de PWM. Cuando aumenta la tasa de trabajo del componente de PWM, aumenta la velocidad de rotacion (es decir, la fuerza de rotacion) del motor 20. Por el contrario, cuando disminuye la tasa de trabajo del componente de PWM, la velocidad de rotacion (es decir, la fuerza de rotacion) del motor 20 disminuye. Con el fin de ajustar la velocidad de rotacion (es decir, la fuerza de rotacion) del motor 20, el excitador 18 de motor puede responder a conmutadores de llave para la seleccion de salida (no ilustrada).

Con el fin de generar una senal de tension de fase del modo de PWM o del modo de activacion de impulso que se va a proporcionar al motor, el excitador 18 de motor incluye el controlador 18B para controlar una operacion de inversion del inversor 18A. Bajo el control del controlador 18B, el inversor 18A conmuta la tension de CC seleccionada (es decir, la primera o segunda tension de CC) del selector 14 de tension activo en un modo de activacion de impulso o un modo de PWM para generar al menos dos senales de tension de fase. En el modo de tension de CC, el inversor 18A genera al menos dos senales de tension de fase que tienen un componente de PWM en cada periodo predeterminado (por ejemplo, el periodo de rotacion del motor 20). Las senales de tension de fase tienen un componente de PWM en rotacion. La tasa de trabajo del componente de PWM se ajusta segun la velocidad de rotacion (o la fuerza de rotacion) del motor 20, que es establecida por un usuario. En el modo de tension de CA, el inversor 18A genera al menos dos senales de tension de fase que tienen un impulso de activacion alto en cada periodo predeterminado (por ejemplo, el periodo de rotacion del motor 20). Los impulsos de activacion altos de las senales de tension de fase tienen una diferencia de fase correspondiente al "numero de senales de tension de fase 3607". La anchura del impulso de activacion se fija independientemente del periodo de rotacion (o de la velocidad de rotacion) del motor 20, mientras que el periodo del impulso de activacion es ajustado minuciosamente segun el periodo de rotacion (o la velocidad de rotacion) del motor 20, de manera que el motor 20 gira a la velocidad establecida por el usuario (o genera la fuerza de rotacion establecida por el usuario).

En respuesta a la senal de deteccion de tension de CA ASS del detector 16, el controlador 18B proporciona al inversor 18A al menos dos senales de control de fase PCS que tienen un componente de PWM en rotacion o tienen un impulso de activacion en cada periodo predeterminado (por ejemplo, el periodo de rotacion del motor 20). En el modo de tension de CC en el que la senal de deteccion de tension de CA ASS con una tension logica baja es generada por el detector 16, las senales de control de fase PCS generadas alternativamente por el controlador 18B tienen un componente de PWM durante un periodo predeterminado (es decir, un periodo correspondiente al "numero de senales de tension de fase 3607") por el periodo de rotacion del motor 20. La tasa de trabajo del componente de PWM se ajusta segun la velocidad de rotacion (o fuerza de rotacion) deseada del motor 20. En el modo de tension de CA en el que la senal de deteccion de tension de CA ASS con una alta tension logica es generada por el detector 16, las senales de control de fase PCS desde el controlador 18B tienen un impulso de activacion alto por el periodo de rotacion del motor 20. Los impulsos de activacion altos contenidos en las senales de control de fase PCS tienen una diferencia de fase correspondiente al "numero de senales de tension de fase 3607". Ademas, la anchura del impulso de activacion contenida en cada una de las senales de control de fase PCS puede fijarse independientemente de la velocidad de rotacion (o fuerza de rotacion) deseada del motor 20 mientras que el periodo del impulso de activacion en cada una de las senales de control de fase puede ajustarse minuciosamente segun la velocidad de rotacion (o fuerza de rotacion) deseada del motor 20. Segun un aumento o disminucion del periodo de rotacion del motor 20, el impulso de activacion con la anchura fija y el periodo ajustado minuciosamente cambia el nivel medio de la tension suministrada al motor 20, aumentando o disminuyendo asf la fuerza de rotacion del motor 20. Con el fin de generar las senales de control de fase PCS, el controlador 18B responde a al menos dos senales de deteccion de fase PSS del motor 20. Por ejemplo, el controlador 18B genera la primera senal de control de fase PCS basandose en la primera senal de deteccion de fase y tambien genera la segunda senal de control de fase PCS basandose en la segunda senal de deteccion de fase. Por ejemplo, en el modo de tension de CA, el controlador 18B controla un flanco descendente (o ascendente) de la primera senal de control de fase PCS para coincidir con un flanco descendente (o ascendente) de la primera senal de deteccion de fase PSS y tambien controla un flanco descendente (o ascendente) de la segunda senal de control de fase PCS para coincidir con un flanco descendente (o ascendente) de la segunda senal de deteccion de fase PSS. En el modo de tension de CC, el controlador 18B controla la primera senal de control de fase PCS que contiene un componente de PWM para un periodo de alta tension (o baja tension) de la primera senal de deteccion de fase PSS y tambien controla la segunda senal de control de fase PCS que contiene un componente de PWM para un periodo de alta tension (o baja tension) de la segunda senal de deteccion de fase PSS.

El controlador 18B puede responder a una senal de deteccion de arranque y a una senal de deteccion de operacion asf como a las senales de deteccion de fase PSS. Basandose en la senal de deteccion de arranque, el controlador 18B controla el periodo de impulso de activacion y la tasa de trabajo del componente de PWM de las senales de control de fase PCS para que tengan un gran valor hasta que el motor 20 gire a una velocidad de rotacion deseada. Cuando la velocidad de rotacion del motor 20 alcanza la velocidad de rotacion deseada, el controlador 18B controla

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el periodo de impulso de activacion y la tasa de trabajo del componente de PWM de las senales de control de fase PCS, que se proporcionaran al inversor 18A para tener un valor correspondiente a la velocidad de rotacion deseada. Basandose en el periodo de la senal de deteccion de operacion, el controlador 18B controla el periodo de impulso de activacion para tener un valor correspondiente a la velocidad de rotacion deseada. La fase de la senal de deteccion de operacion sucede antes de 30 a 50 que la fase de la senal de deteccion de arranque. La diferencia de fase entre la senal de deteccion de operacion y la senal de deteccion de arranque se determina mediante la disposicion de un sensor de deteccion de operacion y un sensor de deteccion de arranque incluido en el motor 20. Por ejemplo, se puede utilizar una unidad central de procesamiento (CPU) o un microordenador como controlador 18B.

El excitador 18 de motor incluye ademas un convertidor 18C de CC-CC que esta conectado entre la batena 12 y el controlador 18B. El convertidor 18C de CC-CC efectua la disminucion-conversion (cambio de nivel) de la segunda tension de CC de la batena 12 en una tension logica de transistor (por ejemplo, la primera tension de CC de aproximadamente 5 V). La tension logica del transistor generado por el convertidor 18C de CC-CC es proporcionado al controlador 18B de manera que el controlador 18B pueda operar de manera estable. Con el fin de generar la tension logica del transistor de manera estable utilizando la segunda tension de CC, el convertidor 18C de CC-CC incluye un suministro de energfa de modo conmutado (SMPS). Alternativamente, el convertidor 18C de CC-CC puede incluir un divisor de tension basado en resistencias.

El motor 20 es accionado por senales de tension de fase PVS desde el inversor 18A del excitador 18 de motor para generar fuerza de rotacion (es decir, par de rotacion) que se transmitira al ventilador 22 colector. Se utiliza un motor de reluctancia conmutado de al menos dos fases como motor 20. El motor 20 de reluctancia conmutado genera las al menos dos senales de deteccion de fase. Por ejemplo, dos senales de deteccion de fase son generadas por el motor 20 de reluctancia conmutado. El motor 20 de reluctancia conmutado tambien genera la senal de deteccion de arranque y la senal de deteccion de operacion, asf como las senales de deteccion de fase. La fase de la senal de deteccion de arranque sucede mas tarde de 30 a 50 que la fase de la primera senal de deteccion de fase y sucede antes de 40 a 60 que la fase de la segunda senal de deteccion de fase. La senal de deteccion de operacion tiene la misma fase y periodo que una de las senales de deteccion de fase. La senal de deteccion de operacion generada por el motor 20 de reluctancia conmutado tiene la misma fase y periodo que la primera senal de deteccion de fase. Cuando se utiliza la tension de la batena 12 (es decir, la segunda tension de CC de 28 a 50 V), el motor 20 de reluctancia conmutado tiene al menos dos bobinas con una impedancia caractenstica que es lo suficientemente baja para hacer girar el motor a una velocidad de rotacion deseada (o para generar una fuerza de rotacion deseada). Por ejemplo, las primeras y segundas bobinas en el motor 20 de reluctancia conmutado son excitadas alternativamente por las primeras y segundas senales de tension de fase. Por consiguiente, el motor 20 de reluctancia conmutado es girado a una velocidad de rotacion deseada (por ejemplo, de 7000 a 9000 rpm) mediante senales de tension de fase de modo de PWM asf como por senales de tension de fase de modo de impulso de activacion con una tension media de 28 a 50 V, generando de este modo la fuerza de rotacion con una resistencia deseada. El uso de las senales de tension de fase de modo de PWM puede resolver el problema de calor que se genera cuando el motor 20 gira a una velocidad de 7000 a 9000 rpm en el modo de tension de CA. Ademas, el motor 20 de reluctancia conmutado con las bobinas de baja impedancia caractenstica es girado a una velocidad deseada por la senal de tension de fase de un componente de PWM, permitiendo de este modo generar una fuerza de rotacion deseada por la tension de la batena 12 asf como por la tension de CA.

El ventilador 22 colector es girado por la fuerza de rotacion (o par de rotacion) del motor 20 para generar una fuerza de inhalacion (aspiracion). Esta fuerza de inhalacion provoca la recogida de partfculas contaminantes (por ejemplo, polvo y suciedad) en el espacio colector (no ilustrado) del aspirador. La fuerza de rotacion con una resistencia deseada es suministrada desde el motor 20 de reluctancia conmutado con las bobinas de baja impedancia caractenstica utilizando la tension de la batena 12 asf como utilizando la tension de CA. Por consiguiente, el ventilador 22 colector puede generar la fuerza de inhalacion con una resistencia deseada utilizando la tension de la batena 12 asf como utilizando la tension de CA, lo que permite reducir el tiempo empleado para limpiar las partfculas contaminantes utilizando la tension de la batena 12 hasta aproximadamente el tiempo empleado para limpiar las partfculas contaminantes utilizando la tension de CA.

El aspirador incluye ademas un cargador 24 conectado entre el cable 11 electrico y la batena 12 y un interruptor 26 de fuerza conectado entre el controlador 18B y el inversor 18A. En el modo de tension de CA en el que la tension de CA es suministrada a traves del cable 11 electrico, el cargador 24 realiza una operacion de rectificacion/alisado para convertir la tension de CA en una tension de CC. Ademas, el cargador 16 suministra la tension de CC a la batena 12 para cargar la batena 12.

Basandose en la senal de deteccion de tension de CA ASS del detector 16, el interruptor 26 de fuerza detecta el punto de tiempo en el que comienza a utilizarse la primera tension de CC convertida desde la tension de CA en lugar de la segunda tension de CC de la batena 12. Durante un tiempo predeterminado desde el punto de tiempo en que la primera tension de CC convertida desde el punto de tiempo en que la tension de CA comienza a utilizarse en lugar de la segunda tension de CC de la batena 12, el interruptor 26 de fuerza interrumpe al menos dos senales de control de fase PCS que se va a proporcionar del controlador 18B al inversor 18A, emitiendo una senal de control de fase de interrupcion de fuerza SPCS de manera que la senal de tension de fase no se proporcione desde el inversor 18A al motor 20 de reluctancia conmutado. En consecuencia, el motor 20 de reluctancia conmutado no es accionado durante el tiempo predeterminado desde el punto de tiempo en que la primera tension de CC es convertida desde el

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punto de tiempo en que la tension de CA comienza a utilizarse en lugar de la segunda tension de CC de la batena 12 (es dedr, el punto de tiempo de cambio del modo de tension de CC en el modo de tension de CA). Como se ilustra en la figura 2, desde el momento en que se suministra la tension de CA desde un punto T1 de tiempo, se proporciona al inversor 18A la primera tension de CC del convertidor 10 de CA-CC, en lugar de la segunda tension de CC de la batena 12. Durante un periodo predeterminado desde el punto T1 de tiempo hasta un punto T2 de tiempo, el interruptor 26 de fuerza interrumpe al menos dos senales de tension de fase PCS que se van a proporcionar del controlador 18B al inversor 18A, de manera que la senal de tension de fase no se proporcione al motor 20 de reluctancia conmutado. Desde el punto T2 de tiempo, el interruptor 26 de fuerza proporciona al menos dos senales de tension de fase desde el controlador 18B al inversor 18A, de manera que el motor 20 de reluctancia conmutado es accionado por al menos dos senales de tension de fase. Ademas, el motor 20 de reluctancia conmutado es accionado por la senal de tension de fase de un componente de PWM hasta el punto T1 de tiempo como se ilustra en la figura 3, mientras que es accionado por la senal de tension de fase de un impulso de activacion despues del punto T2 de tiempo como se ilustra en la figura 4. Esto evita que la primera tension de CC (convertida a partir de la tension de CA) sea invertida por la senal de tension de fase de modo de PWM, ya que el controlador 18B tarda en detectar el punto de tiempo de cambio desde el modo de tension de CC al modo de tension de CA. Como resultado, se suprime la generacion de la senal de tension de fase de una tension excesivamente alta, que puede generarse durante un periodo predeterminado desde el punto de tiempo de cambio desde el modo de tension de CC al modo de tension de CA, para evitar danos a las bobinas bajas de impedancia caractenstica del motor 20 de reluctancia conmutado.

La figura 5 es un diagrama de bloques de una realizacion del interruptor 26 de fuerza, ilustrado en la figura 1.

Haciendo referencia a la figura 5, el interruptor 26 de fuerza incluye un elemento de comparacion 30, un generador 32 de impulsos monoestable y un conmutador 34 de control.

El elemento de comparacion 30 compara la senal de deteccion de tension de CA ASS del detector 16 (figura 1) con una tension de referencia predeterminada (no ilustrada) para generar una senal de conmutacion de modo MSS. La senal de conmutacion de modo MSS tiene un nivel logico alto mientras que la tension de CA esta siendo suministrada al cable 11 electrico, pero tiene un nivel logico bajo mientras que la tension de CA no esta siendo suministrada al cable 11 electrico. Como se ilustra en la figura 6, en sincronizacion con la senal de conmutacion de modo MSS, el selector 14 de tension activo (figura 1) selecciona alternativamente la tension de CC de la batena 12 y la primera tension de CC convertida a partir de la tension de CA.

El generador 32 de impulsos monoestable genera una senal de control de compuerta GCS con un impulso de compuerta de un nivel logico bajo (o alto) durante un penodo predeterminado desde un flanco ascendente de la senal de conmutacion de modo MSS (es decir, el punto T1 de tiempo en que se suministra la tension de CA) al punto T2 de tiempo. La anchura del impulso de compuerta en la senal de control de compuerta GCS es preestablecida por el fabricante en la medida en que el usuario no puede detectar el tope del motor 20 de reluctancia conmutado.

En funcion del valor logico de la senal de control de compuerta GCS desde el generador 32 de impulsos monoestable, el conmutador 34 de control, que emite una senal de control SPCS, interrumpe al menos dos senales de control de fase PCS desde el controlador 18B (figura 1) o proporciona lo mismo al inversor 18A (figura 1). Por ejemplo, durante el periodo de un impulso de compuerta logicamente bajo en la senal de control de compuerta GCS (es decir, el periodo de tiempo desde el punto T1 de tiempo hasta el punto T2 de tiempo), el conmutador 34 de control interrumpe al menos dos senales de control de fase que se van a proporcionar desde el controlador 18B al inversor 18A. En consecuencia, como en MSO de la figura 6, durante el periodo predeterminado (T1 T2) desde el punto T1 de tiempo (cuando la tension de CA comienza a suministrarse al cable 11 electrico) hasta el punto T2 de tiempo, el motor 20 de reluctancia conmutado esta en un modo de espera (SB) en que no es accionado. Este modo de SB consiste en evitar que la primera tension de CC (convertida de la tension de CA) sea invertida por la senal de tension de fase de modo de pWm ya que el controlador 18B tarda en detectar el punto de tiempo de cambio del modo de tension de CC al modo de tension de CA. Como resultado, se suprime la generacion de la senal de tension de fase de una tension excesivamente alta, que puede generarse durante un periodo predeterminado desde el punto de tiempo de cambio desde el modo de tension de CC al modo de tension de CA, para evitar danos a las bobinas de baja impedancia caractenstica del motor 20 de reluctancia conmutado.

La figura 7 es un diagrama de bloques de otra realizacion del interruptor 26 de fuerza, ilustrado en la figura 1. El interruptor de fuerza de la figura 7 es similar al interruptor de fuerza de la figura 5 con la excepcion de que incluye una unidad 40 de operacion logica en lugar del generador 32 de impulsos monoestable. Una descripcion de los mismos componentes que en la figura 5 se omitira por simplicidad de descripcion.

La unidad 40 de operacion logica recibe una senal de reconocimiento de conmutacion de modo MSRS del controlador 18B (figura 1) asf como la senal de conmutacion de modo MSS del elemento de comparacion 30. El controlador 18B genera la senal de reconocimiento de conmutacion de modo MSRS determinando el periodo de suministro de la tension de CA basandose en la senal de deteccion de tension de CA ASS del detector 16. Es decir, puesto que el controlador 18B realiza una operacion logica, genera la senal de reconocimiento de conmutacion de modo MSRS detectando el punto de tiempo cuando comienza a suministrarse la tension de CA, despues del

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transcurso del penodo predeterminado (T1 - T2). Utilizando la senal de conmutacion de modo MSS y la senal de reconocimiento de conmutacion de modo MSRS, la unidad 40 de operacion logica genera la senal de control de compuerta GCS para establecer el periodo del modo de SB, como se ilustra en la figura 6. A tal efecto, la unidad 40 de operacion logica las OR exclusivas o NOR exclusivas la senal de conmutacion de modo MSS y la senal de reconocimiento de conmutacion de modo MSRS y el resultado de las OR o AND y una de las senales de conmutacion de modo MSS y el senal de reconocimiento de conmutacion de modo MSRS.

Despues, durante el periodo de un impulso de compuerta logicamente bajo en la senal de control de compuerta GCS desde el generador 32 de impulsos monoestable (es decir, el penodo desde el punto T1 de tiempo hasta el T2 de tiempo), el conmutador 34 de control interrumpe al menos dos o mas senales que se van a proporcionar desde el controlador 18B al inversor 18A. En consecuencia, como en MSO de la figura 6, durante el periodo predeterminado (T1 T2) desde el punto T1 de tiempo (cuando la tension de CA comienza a suministrarse al cable 11 electrico) hasta el punto T2 de tiempo, el motor 20 de reluctancia conmutado esta en un modo de espera (SB) en que no es accionado. Este modo de SB consiste en evitar que la primera tension de CC (convertida a partir de la tension de CA) sea invertida por la senal de tension de fase de modo de PWM ya que el controlador 18B tarda en detectar el punto de tiempo de cambio desde el modo de tension de CC al modo de tension de CA. Como resultado, se suprime la generacion de la senal de tension de fase de una tension excesivamente alta, que puede generarse durante un periodo predeterminado desde el punto de tiempo de cambio desde el modo de tension de CC al modo de tension de CA, para evitar danos a las bobinas de baja impedancia caractenstica del motor 20 de reluctancia conmutado.

Como se ha descrito anteriormente, el aspirador segun la presente divulgacion selecciona activamente la tension de la batena y la tension de CC convertida de la tension de CA y acciona el motor de reluctancia conmutado por la tension seleccionada. En consecuencia, el aspirador segun la presente divulgacion puede conmutar automaticamente el modo de tension de CA y el modo de tension de CC y puede aumentar la comodidad del usuario.

El aspirador segun la presente divulgacion utiliza el motor de reluctancia conmutado que tiene la impedancia caractenstica suficientemente baja para generar la fuerza de rotacion deseada por la tension de la batena. Ademas, en el modo de tension de CA en el que se suministra la tension de CA, el aspirador segun la presente divulgacion disminuye la tension de CC de aproximadamente 310 V a aproximadamente 28 a 50 V (es decir, la tension de la batena) y suministra la misma tension al motor de reluctancia conmutado. En consecuencia, el motor de reluctancia conmutado puede generar la fuerza de rotacion deseada por la tension de la batena, asf como por la tension de CA. Del mismo modo, el ventilador colector puede generar la fuerza de inhalacion con la resistencia deseada utilizando la tension de la batena, asf como utilizando la tension de CA. Por consiguiente, el aspirador segun la presente divulgacion puede tener la capacidad suficientemente alta de recoger partfculas contaminantes y puede reducir el tiempo empleado para limpiar partfculas contaminantes utilizando la tension de la batena 12 hasta aproximadamente el tiempo empleado para limpiar las partfculas contaminantes utilizando la tension de CA.

Aplicabilidad industrial

El aspirador segun la presente divulgacion es aplicable industrialmente porque puede tener la capacidad suficientemente alta de recoger partfculas contaminantes y puede reducir el tiempo empleado para limpiar partfculas contaminantes utilizando la tension de la batena 12 hasta aproximadamente el tiempo que se tarda en limpiar las partfculas contaminantes utilizando la tension de CA comercial.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un aspirador, que comprende:

un motor (20) configurado para hacer girar un ventilador (22) colector; una batena (12) configurada para proporcionar una primera tension de CC;

un convertidor (10) de tension configurado para convertir una tension de CA recibida desde una fuente de energfa en una segunda tension de CC;

un selector (14) de tension configurado para seleccionar una de la primera tension de CC y de la segunda tension de CC; y

un excitador (18) configurado para accionar el motor utilizando la tension seleccionada, caracterizado porque

el excitador (18) esta configurado para disminuir selectivamente la tension seleccionada basandose en el estado de la tension de CA y para accionar el motor (20) utilizando la tension selectivamente disminuida, el excitador (18) comprende:

un inversor (18A) configurado para generar al menos dos senales de tension de fase que se suministraran al motor (20) utilizando la tension seleccionada; y

un controlador (18B) configurado para controlar el inversor (18A) para que disminuya selectivamente una tension media de las al menos dos senales de tension de fase basandose en el estado de la tension de CA.
2. El aspirador segun la reivindicacion 1, en el que el selector (14) de tension comprende un dispositivo unidireccional configurado para interrumpir la primera tension de CC basandose en un estado de la tension de CA.
3. El aspirador segun la reivindicacion 1, que comprende ademas: un cargador (24) configurado para cargar la batena (12) utilizando la tension de CA.
4. El aspirador segun la reivindicacion 1, en el que, cuando el estado de la tension de CA indica que no se recibe la tension de CA, el controlador (18B) esta configurado para controlar el inversor (18A) para generar las al menos dos senales de tension de fase utilizando la tension seleccionada y cuando el estado de la tension de CA indica que se recibe la tension de CA, el controlador (18B) esta configurado para controlar el inversor (18A) para que disminuya la tension seleccionada y genere las al menos dos senales de tension de fase utilizando la tension disminuida.
5. El aspirador segun la reivindicacion 1, que comprende ademas:

un convertidor de CC-CC (18C) configurado para efectuar la disminucion-conversion de la primera tension de CC y para proporcionar una tension de CC convertida-disminuida al controlador (18B).
6. El aspirador segun la reivindicacion 1, en el que el motor (20) es uno de un motor de reluctancia conmutado y un motor a modo de resistencia que comprende una bobina de conmutador con una impedancia caractenstica adaptada para generar una fuerza de rotacion o un par de excitacion utilizando la primera tension de CC.
7. El aspirador segun la reivindicacion 1, que comprende ademas: un interruptor (26) configurado para desconectar temporalmente el excitador (18) del motor (20) basandose en el estado de la tension de CA.
8. El aspirador segun la reivindicacion 7, en el que el interruptor (26) comprende:

un detector de sincronizacion de conmutacion configurado para detectar un punto de tiempo de conmutacion en el que se efectua una conmutacion entre la primera tension de CC y la segunda tension de CC basandose en el estado de la tension de CA; y

un conmutador configurado para desconectar electricamente el excitador del motor durante un penodo predeterminado del punto de tiempo de conmutacion detectado.
9. El aspirador segun la reivindicacion 8, en el que el conmutador comprende: un determinador de periodo de desconexion configurado para establecer el periodo de tiempo predeterminado en respuesta a un resultado de deteccion del detector de sincronizacion de conmutacion; y

un conmutador de control configurado para desconectar electricamente el excitador del motor en respuesta a una senal de salida del determinador de periodo de desconexion.