JP2000308385A - 電気掃除機およびインバータ装置 - Google Patents
電気掃除機およびインバータ装置Info
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- JP2000308385A JP2000308385A JP11112268A JP11226899A JP2000308385A JP 2000308385 A JP2000308385 A JP 2000308385A JP 11112268 A JP11112268 A JP 11112268A JP 11226899 A JP11226899 A JP 11226899A JP 2000308385 A JP2000308385 A JP 2000308385A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型且つ軽量の電気掃除機およびインバータ
装置を提供する。 【解決手段】 整流回路２８の交流入力端子をリアクト
ルを介することなく交流電源３１に接続し、整流回路２
８の整流出力端子を平滑コンデンサを介することなくイ
ンバータ主回路２９に接続する。通電信号生成回路３７
は、位置信号Ｓu 〜Ｓw を入力し１２０°通電方式に従
った通電信号Ｄup〜Ｄwnを生成する。通電幅信号生成回
路３９は、ゼロクロス点検出回路３８により交流電源電
圧のゼロクロス点が検出される毎に、そのゼロクロス点
を始点とし電圧指令Ｓv に応じた幅だけハイレベルとな
る通電幅信号Ｓonを生成する。波形合成回路４０は、通
電信号Ｄup〜Ｄwnと通電幅信号Ｓonとを波形合成し、通
電幅信号Ｓonがハイレベルの期間だけ通電可能状態とす
るための通電信号Ｇup〜Ｇwnを生成する。
装置を提供する。 【解決手段】 整流回路２８の交流入力端子をリアクト
ルを介することなく交流電源３１に接続し、整流回路２
８の整流出力端子を平滑コンデンサを介することなくイ
ンバータ主回路２９に接続する。通電信号生成回路３７
は、位置信号Ｓu 〜Ｓw を入力し１２０°通電方式に従
った通電信号Ｄup〜Ｄwnを生成する。通電幅信号生成回
路３９は、ゼロクロス点検出回路３８により交流電源電
圧のゼロクロス点が検出される毎に、そのゼロクロス点
を始点とし電圧指令Ｓv に応じた幅だけハイレベルとな
る通電幅信号Ｓonを生成する。波形合成回路４０は、通
電信号Ｄup〜Ｄwnと通電幅信号Ｓonとを波形合成し、通
電幅信号Ｓonがハイレベルの期間だけ通電可能状態とす
るための通電信号Ｇup〜Ｇwnを生成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集塵用のファンを
ブラシレスモータで駆動するように構成した電気掃除
機、およびブラシレスモータを駆動するためのインバー
タ装置に関する。
ブラシレスモータで駆動するように構成した電気掃除
機、およびブラシレスモータを駆動するためのインバー
タ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、家電機器などに用いられるモータ
には、可変速範囲が広くモータ効率が高いブラシレスモ
ータの採用が進んでおり、このブラシレスモータをイン
バータ装置で駆動することにより、使い勝手の向上や消
費電力の低減といった性能の向上が図られている。
には、可変速範囲が広くモータ効率が高いブラシレスモ
ータの採用が進んでおり、このブラシレスモータをイン
バータ装置で駆動することにより、使い勝手の向上や消
費電力の低減といった性能の向上が図られている。
【０００３】例えば、電気掃除機においては、従来はフ
ァンが交流整流子電動機により駆動されていた。しか
し、電気掃除機のファンは広範囲の可変速が要求される
ことから、交流整流子電動機が有する可変速能力では不
足する場合があった。そこで、近年においては、例えば
特開昭６３−９５８８４号公報、特開昭６３−２４９４
８８号公報、特開平７−３３７０６７号公報などに開示
されているように、ファンをインバータ装置で制御され
るブラシレスモータで駆動するように構成したものが提
案されている。
ァンが交流整流子電動機により駆動されていた。しか
し、電気掃除機のファンは広範囲の可変速が要求される
ことから、交流整流子電動機が有する可変速能力では不
足する場合があった。そこで、近年においては、例えば
特開昭６３−９５８８４号公報、特開昭６３−２４９４
８８号公報、特開平７−３３７０６７号公報などに開示
されているように、ファンをインバータ装置で制御され
るブラシレスモータで駆動するように構成したものが提
案されている。
【０００４】以下、図４を参照しながら、家電機器など
に用いられる一般的なインバータ装置の構成について簡
単に説明する。インバータ装置の電気的構成を示す図４
において、インバータ装置１は、直流電源回路２、イン
バータ主回路３、および制御回路４から構成されてい
る。このうち直流電源回路２は、交流電源５（例えば単
相１００Ｖの商用電源）の一方の電源線に接続された力
率改善用のリアクトル６、このリアクトル６を介して交
流電源５の両電源線に接続されたダイオードブリッジ
７、およびダイオードブリッジ７の整流出力端子間に接
続された平滑用のコンデンサ８から構成されている。ま
た、インバータ主回路３は、ＩＧＢＴ９ａ〜９ｆと還流
ダイオード１０ａ〜１０ｆとを三相ブリッジ接続した周
知の電圧形インバータとして構成され、このインバータ
主回路３の出力端子にはブラシレスモータ１１の巻線１
１ｕ〜１１ｗの端子が接続されている。
に用いられる一般的なインバータ装置の構成について簡
単に説明する。インバータ装置の電気的構成を示す図４
において、インバータ装置１は、直流電源回路２、イン
バータ主回路３、および制御回路４から構成されてい
る。このうち直流電源回路２は、交流電源５（例えば単
相１００Ｖの商用電源）の一方の電源線に接続された力
率改善用のリアクトル６、このリアクトル６を介して交
流電源５の両電源線に接続されたダイオードブリッジ
７、およびダイオードブリッジ７の整流出力端子間に接
続された平滑用のコンデンサ８から構成されている。ま
た、インバータ主回路３は、ＩＧＢＴ９ａ〜９ｆと還流
ダイオード１０ａ〜１０ｆとを三相ブリッジ接続した周
知の電圧形インバータとして構成され、このインバータ
主回路３の出力端子にはブラシレスモータ１１の巻線１
１ｕ〜１１ｗの端子が接続されている。
【０００５】ブラシレスモータ１１には、ロータの回転
位置を検出しそれを位置信号として出力する位置検出素
子１２ｕ〜１２ｗが設けられている。波形合成回路１３
は、通電信号生成回路１４が位置信号に基づいて生成し
た通電信号Ｄup〜Ｄwnと、ＰＷＭ回路１５が電圧指令に
基づいて生成したＰＷＭ信号とを合成してＰＷＭ制御さ
れた通電信号Ｆup〜Ｆwnを得、その通電信号Ｆup〜Ｆwn
を駆動回路１６を介してＩＧＢＴ９ａ〜９ｆのゲートに
印加するようになっている。
位置を検出しそれを位置信号として出力する位置検出素
子１２ｕ〜１２ｗが設けられている。波形合成回路１３
は、通電信号生成回路１４が位置信号に基づいて生成し
た通電信号Ｄup〜Ｄwnと、ＰＷＭ回路１５が電圧指令に
基づいて生成したＰＷＭ信号とを合成してＰＷＭ制御さ
れた通電信号Ｆup〜Ｆwnを得、その通電信号Ｆup〜Ｆwn
を駆動回路１６を介してＩＧＢＴ９ａ〜９ｆのゲートに
印加するようになっている。
【０００６】以上の構成により、ブラシレスモータ１１
の巻線１１ｕ〜１１ｗには電圧指令に応じた三相交流電
圧が印加され、家電機器における種々の負荷（例えばフ
ァン）が接続されたブラシレスモータ１１が回転駆動さ
れるようになっている。
の巻線１１ｕ〜１１ｗには電圧指令に応じた三相交流電
圧が印加され、家電機器における種々の負荷（例えばフ
ァン）が接続されたブラシレスモータ１１が回転駆動さ
れるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記構成においては、
直流電源回路２において交流電源５の交流電圧から直流
電圧を得るために、力率改善用のリアクトル６および平
滑用のコンデンサ８が必要となる。しかしながら、リア
クトル６の体積と重量、およびコンデンサ８の体積は大
きく、これが機器全体としての体積と重量が増加する原
因となっていた。特に、電気掃除機などのように移動さ
せながら使用する機器にあっては、体積、重量の増加は
使用者の使い勝手を悪化させるという問題があった。
直流電源回路２において交流電源５の交流電圧から直流
電圧を得るために、力率改善用のリアクトル６および平
滑用のコンデンサ８が必要となる。しかしながら、リア
クトル６の体積と重量、およびコンデンサ８の体積は大
きく、これが機器全体としての体積と重量が増加する原
因となっていた。特に、電気掃除機などのように移動さ
せながら使用する機器にあっては、体積、重量の増加は
使用者の使い勝手を悪化させるという問題があった。
【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、小型且つ軽量の電気掃除機を提供する
こと、およびブラシレスモータを用いた一般の電気機器
に適用可能な小型且つ軽量のインバータ装置を提供する
ことにある。
で、その目的は、小型且つ軽量の電気掃除機を提供する
こと、およびブラシレスモータを用いた一般の電気機器
に適用可能な小型且つ軽量のインバータ装置を提供する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載した電気掃除機は、ファンと、複数
相の巻線を有し前記ファンを駆動するブラシレスモータ
と、このブラシレスモータを駆動するインバータ装置と
を備えて構成され、前記インバータ装置は、前記ブラシ
レスモータが有するロータの回転位置を検出する位置検
出手段と、この検出されたロータの回転位置に基づいて
前記複数相の巻線に通電するための通電信号を生成する
通電信号生成手段と、交流電源を入力としその電圧を全
波整流して得た全波整流電圧を出力する整流手段と、こ
の整流手段から出力される全波整流電圧を入力とし前記
通電信号に基づいて前記複数相の巻線に通電するインバ
ータ主回路とを備えて構成されていることを特徴とす
る。
め、請求項１に記載した電気掃除機は、ファンと、複数
相の巻線を有し前記ファンを駆動するブラシレスモータ
と、このブラシレスモータを駆動するインバータ装置と
を備えて構成され、前記インバータ装置は、前記ブラシ
レスモータが有するロータの回転位置を検出する位置検
出手段と、この検出されたロータの回転位置に基づいて
前記複数相の巻線に通電するための通電信号を生成する
通電信号生成手段と、交流電源を入力としその電圧を全
波整流して得た全波整流電圧を出力する整流手段と、こ
の整流手段から出力される全波整流電圧を入力とし前記
通電信号に基づいて前記複数相の巻線に通電するインバ
ータ主回路とを備えて構成されていることを特徴とす
る。
【００１０】この構成によれば、インバータ主回路は、
整流手段が交流電源電圧を全波整流して得た全波整流電
圧を入力電圧としてブラシレスモータの巻線への通電を
行うので、従来交流電源と整流手段との間に挿入されて
いた力率改善などを目的とするリアクトルおよび平滑用
のコンデンサが不要となる。これにより、電気掃除機を
小型軽量化することができ、使用者の使い勝手が向上す
る。
整流手段が交流電源電圧を全波整流して得た全波整流電
圧を入力電圧としてブラシレスモータの巻線への通電を
行うので、従来交流電源と整流手段との間に挿入されて
いた力率改善などを目的とするリアクトルおよび平滑用
のコンデンサが不要となる。これにより、電気掃除機を
小型軽量化することができ、使用者の使い勝手が向上す
る。
【００１１】この場合、インバータ装置は、交流電源電
圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出手段と、
この検出されたゼロクロス点と電圧指令とに基づいて前
記交流電源電圧に同期し且つ前記電圧指令に応じた幅を
有する期間有効となる通電幅信号を生成する通電幅信号
生成手段とを備え、通電信号生成手段は、前記通電幅信
号が有効となる期間において通電信号を生成するように
構成すると良い。
圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出手段と、
この検出されたゼロクロス点と電圧指令とに基づいて前
記交流電源電圧に同期し且つ前記電圧指令に応じた幅を
有する期間有効となる通電幅信号を生成する通電幅信号
生成手段とを備え、通電信号生成手段は、前記通電幅信
号が有効となる期間において通電信号を生成するように
構成すると良い。
【００１２】この構成によれば、通電信号生成手段は、
検出されたゼロクロス点により交流電源電圧との同期を
とり、電圧指令に応じた期間だけ通電信号を生成してブ
ラシレスモータの巻線への通電を行うので、電圧指令に
応じた電圧が巻線に印加され、ブラシレスモータを可変
速可能に駆動することができる。
検出されたゼロクロス点により交流電源電圧との同期を
とり、電圧指令に応じた期間だけ通電信号を生成してブ
ラシレスモータの巻線への通電を行うので、電圧指令に
応じた電圧が巻線に印加され、ブラシレスモータを可変
速可能に駆動することができる。
【００１３】また、上記目的を達成するため、請求項３
に記載したインバータ装置は、複数相の巻線を有するブ
ラシレスモータを駆動するインバータ装置において、交
流電源を入力としその電圧を全波整流して得た全波整流
電圧を出力する整流手段と、前記交流電源電圧のゼロク
ロス点を検出するゼロクロス点検出手段と、この検出さ
れたゼロクロス点と電圧指令とに基づいて、前記交流電
源電圧に同期し且つ前記電圧指令に応じた幅を有する期
間有効となる通電幅信号を生成する通電幅信号生成手段
と、前記ブラシレスモータが有するロータの回転位置を
検出する位置検出手段と、前記通電幅信号と前記検出さ
れたロータの回転位置とに基づいて、前記通電幅信号が
有効となる期間において前記複数相の巻線に通電するた
めの通電信号を生成する通電信号生成手段と、前記整流
手段から出力される全波整流電圧を入力とし前記通電信
号に基づいて前記複数相の巻線に通電するインバータ主
回路とを備えて構成されていることを特徴とする。
に記載したインバータ装置は、複数相の巻線を有するブ
ラシレスモータを駆動するインバータ装置において、交
流電源を入力としその電圧を全波整流して得た全波整流
電圧を出力する整流手段と、前記交流電源電圧のゼロク
ロス点を検出するゼロクロス点検出手段と、この検出さ
れたゼロクロス点と電圧指令とに基づいて、前記交流電
源電圧に同期し且つ前記電圧指令に応じた幅を有する期
間有効となる通電幅信号を生成する通電幅信号生成手段
と、前記ブラシレスモータが有するロータの回転位置を
検出する位置検出手段と、前記通電幅信号と前記検出さ
れたロータの回転位置とに基づいて、前記通電幅信号が
有効となる期間において前記複数相の巻線に通電するた
めの通電信号を生成する通電信号生成手段と、前記整流
手段から出力される全波整流電圧を入力とし前記通電信
号に基づいて前記複数相の巻線に通電するインバータ主
回路とを備えて構成されていることを特徴とする。
【００１４】この構成によれば、上記した作用と同様の
作用により、ブラシレスモータの巻線に印加する電圧を
電圧指令に応じた値に制御でき、しかもリアクトルおよ
び平滑用のコンデンサが不要となるのでインバータ装置
を小型軽量化することができる。
作用により、ブラシレスモータの巻線に印加する電圧を
電圧指令に応じた値に制御でき、しかもリアクトルおよ
び平滑用のコンデンサが不要となるのでインバータ装置
を小型軽量化することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電気掃除機の
一実施形態について、図１ないし図３を参照しながら説
明する。図２は、電気掃除機の概略的な横断面図を示し
ている。この図２において、電気掃除機の本体２１内に
は、ブラシレスモータ２２とそのブラシレスモータ２２
を駆動するためのインバータ装置２３が設けられてお
り、ブラシレスモータ２２の回転軸２２ａには集塵用の
ファン２４が取り付けられている。また、本体２１内に
は、吸込口２５に通じる孔部２１ａとファン２４との間
に位置して集塵室２６が設けられている。さらに、電気
掃除機の操作部（図示せず）には、例えば運転スイッ
チ、停止スイッチ、および吸引力を複数段階（例えば４
段階）に設定可能な能力可変スイッチが設けられてい
る。なお、本体２１の移動が容易となるように、本体２
１には１対の車輪２７、２７が設けられている。
一実施形態について、図１ないし図３を参照しながら説
明する。図２は、電気掃除機の概略的な横断面図を示し
ている。この図２において、電気掃除機の本体２１内に
は、ブラシレスモータ２２とそのブラシレスモータ２２
を駆動するためのインバータ装置２３が設けられてお
り、ブラシレスモータ２２の回転軸２２ａには集塵用の
ファン２４が取り付けられている。また、本体２１内に
は、吸込口２５に通じる孔部２１ａとファン２４との間
に位置して集塵室２６が設けられている。さらに、電気
掃除機の操作部（図示せず）には、例えば運転スイッ
チ、停止スイッチ、および吸引力を複数段階（例えば４
段階）に設定可能な能力可変スイッチが設けられてい
る。なお、本体２１の移動が容易となるように、本体２
１には１対の車輪２７、２７が設けられている。
【００１６】ファン２４の回転によって吸込口２５から
空気とともに吸い込まれた塵は、本体２１内に設けられ
た図示しないフィルタの集塵作用によって集塵室２６内
に集められる。そして、清浄化された空気は、ブラシレ
スモータ２２の内部を通過してブラシレスモータ２２の
冷却に寄与した後、本体２１の後部から外部へ排出され
るようになっている。
空気とともに吸い込まれた塵は、本体２１内に設けられ
た図示しないフィルタの集塵作用によって集塵室２６内
に集められる。そして、清浄化された空気は、ブラシレ
スモータ２２の内部を通過してブラシレスモータ２２の
冷却に寄与した後、本体２１の後部から外部へ排出され
るようになっている。
【００１７】続いて、本体２１に収納された上記インバ
ータ装置２３の電気的構成について図１に基づいて説明
する。インバータ装置２３は、整流手段としての整流回
路２８、インバータ主回路２９、および制御回路３０か
ら構成されている。整流回路２８は例えばダイオードブ
リッジ２８ａから構成されており、その交流入力端子に
は交流電源３１（例えば単相１００Ｖの商用電源）が接
続され、その整流出力端子には正側電源線３２ｐおよび
負側電源線３２ｎを介してインバータ主回路２９が接続
されている。ここで、本インバータ装置２３の一つの特
徴として、交流電源３１と整流回路２８との間には力率
改善用のリアクトルは挿入されておらず、また正側電源
線３２ｐと負側電源線３２ｎとの間には平滑用のコンデ
ンサは接続されていない。
ータ装置２３の電気的構成について図１に基づいて説明
する。インバータ装置２３は、整流手段としての整流回
路２８、インバータ主回路２９、および制御回路３０か
ら構成されている。整流回路２８は例えばダイオードブ
リッジ２８ａから構成されており、その交流入力端子に
は交流電源３１（例えば単相１００Ｖの商用電源）が接
続され、その整流出力端子には正側電源線３２ｐおよび
負側電源線３２ｎを介してインバータ主回路２９が接続
されている。ここで、本インバータ装置２３の一つの特
徴として、交流電源３１と整流回路２８との間には力率
改善用のリアクトルは挿入されておらず、また正側電源
線３２ｐと負側電源線３２ｎとの間には平滑用のコンデ
ンサは接続されていない。
【００１８】インバータ主回路２９は、スイッチング素
子例えばＩＧＢＴ３３ａ〜３３ｆと、これらＩＧＢＴ３
３ａ〜３３ｆに対しそれぞれ通電方向が逆方向となる向
きに並列接続される還流ダイオード３４ａ〜３４ｆとを
三相ブリッジ接続して構成されている。このインバータ
主回路２９の出力端子３５ｕ、３５ｖ、３５ｗは、それ
ぞれブラシレスモータ２２の巻線２２ｕ、２２ｖ、２２
ｗの各端子に接続されている。
子例えばＩＧＢＴ３３ａ〜３３ｆと、これらＩＧＢＴ３
３ａ〜３３ｆに対しそれぞれ通電方向が逆方向となる向
きに並列接続される還流ダイオード３４ａ〜３４ｆとを
三相ブリッジ接続して構成されている。このインバータ
主回路２９の出力端子３５ｕ、３５ｖ、３５ｗは、それ
ぞれブラシレスモータ２２の巻線２２ｕ、２２ｖ、２２
ｗの各端子に接続されている。
【００１９】そのブラシレスモータ２２は、巻線２２
ｕ、２２ｖ、２２ｗが巻回されたステータ２２ｓ（図２
参照）と永久磁石が配設されたロータ２２ｒ（図２参
照）とを備えて構成されており、ロータ２２ｒの回転位
置を検出するために例えばホール素子からなる３つの位
置検出素子３６ｕ、３６ｖ、３６ｗ（本発明における位
置検出手段に相当）が設けられている。この位置検出素
子３６ｕ、３６ｖ、３６ｗからは、ロータ２２ｒの回転
位置に対応してハイレベルまたはロウレベルを有する位
置信号Ｓu 、Ｓv 、Ｓw （図３参照）が出力されるよう
になっている。
ｕ、２２ｖ、２２ｗが巻回されたステータ２２ｓ（図２
参照）と永久磁石が配設されたロータ２２ｒ（図２参
照）とを備えて構成されており、ロータ２２ｒの回転位
置を検出するために例えばホール素子からなる３つの位
置検出素子３６ｕ、３６ｖ、３６ｗ（本発明における位
置検出手段に相当）が設けられている。この位置検出素
子３６ｕ、３６ｖ、３６ｗからは、ロータ２２ｒの回転
位置に対応してハイレベルまたはロウレベルを有する位
置信号Ｓu 、Ｓv 、Ｓw （図３参照）が出力されるよう
になっている。
【００２０】さて、上記インバータ主回路２９を制御す
る制御回路３０は、マイクロコンピュータを主体として
以下のように構成されている。すなわち、通電信号生成
手段としての通電信号生成回路３７は、位置信号Ｓu 、
Ｓv 、Ｓw を入力し、それらを論理演算して１２０°通
電方式に従った通電信号Ｄup、Ｄun、Ｄvp、Ｄvn、Ｄw
p、Ｄwn（図３参照）を生成する。また、ゼロクロス点
検出手段としてのゼロクロス点検出回路３８は、交流電
源３１の交流電圧についてゼロクロス点を検出し、その
検出時点においてハイレベルとなるパルス状のゼロクロ
ス信号を出力するようになっている。
る制御回路３０は、マイクロコンピュータを主体として
以下のように構成されている。すなわち、通電信号生成
手段としての通電信号生成回路３７は、位置信号Ｓu 、
Ｓv 、Ｓw を入力し、それらを論理演算して１２０°通
電方式に従った通電信号Ｄup、Ｄun、Ｄvp、Ｄvn、Ｄw
p、Ｄwn（図３参照）を生成する。また、ゼロクロス点
検出手段としてのゼロクロス点検出回路３８は、交流電
源３１の交流電圧についてゼロクロス点を検出し、その
検出時点においてハイレベルとなるパルス状のゼロクロ
ス信号を出力するようになっている。
【００２１】通電幅信号生成手段としての通電幅信号生
成回路３９は、上記ゼロクロス点が検出される毎に、そ
のゼロクロス点から電圧指令Ｓv に応じた幅だけ有効レ
ベルとしてのハイレベルとなる通電幅信号Ｓonを生成す
る。そして、上記通電信号生成回路３７とともに通電信
号生成手段を構成する波形合成回路４０は、生成された
通電信号Ｄup〜Ｄwnと通電幅信号Ｓonとを波形合成して
通電信号Ｇup〜Ｇwnを生成し、その通電信号Ｇup〜Ｇwn
を駆動回路４１を介してＩＧＢＴ３３ａ〜３３ｆの各ゲ
ートに印加するように構成されている。なお、通電信号
Ｄup〜Ｄwnと通電信号Ｇup〜Ｇwnは、ハイレベルがＩＧ
ＢＴ３３ａ〜３３ｆのオンに対応し、ロウレベルがオフ
に対応するようになっている。
成回路３９は、上記ゼロクロス点が検出される毎に、そ
のゼロクロス点から電圧指令Ｓv に応じた幅だけ有効レ
ベルとしてのハイレベルとなる通電幅信号Ｓonを生成す
る。そして、上記通電信号生成回路３７とともに通電信
号生成手段を構成する波形合成回路４０は、生成された
通電信号Ｄup〜Ｄwnと通電幅信号Ｓonとを波形合成して
通電信号Ｇup〜Ｇwnを生成し、その通電信号Ｇup〜Ｇwn
を駆動回路４１を介してＩＧＢＴ３３ａ〜３３ｆの各ゲ
ートに印加するように構成されている。なお、通電信号
Ｄup〜Ｄwnと通電信号Ｇup〜Ｇwnは、ハイレベルがＩＧ
ＢＴ３３ａ〜３３ｆのオンに対応し、ロウレベルがオフ
に対応するようになっている。
【００２２】次に、本実施形態の作用について図３も参
照しながら説明する。電気掃除機の操作部の停止スイッ
チがオンになると、操作部から通電幅信号生成回路３９
に対し出力電圧０％の電圧指令Ｓv が与えられ、操作部
の運転スイッチがオンになると、操作部から通電幅信号
生成回路３９に対し能力可変スイッチの状態に応じて出
力電圧０％から１００％の間の所定の電圧指令Ｓv が与
えられる。この場合、吸引能力が高いほど電圧指令値が
大きくなり、能力可変可能な４段階のうち「最大能力」
に設定された場合には例えば１００％の電圧指令Ｓv 、
つまりインバータ主回路２９が出力し得る最大電圧が指
令されるようになっている。また、電圧指令Ｓv が０％
の場合には、通電幅信号Ｓonの信号幅が０となることか
ら、波形合成回路４０は通電信号Ｇup〜Ｇwnの出力を禁
止し、巻線２２ｕ、２２ｖ、２２ｗへの通電は停止す
る。
照しながら説明する。電気掃除機の操作部の停止スイッ
チがオンになると、操作部から通電幅信号生成回路３９
に対し出力電圧０％の電圧指令Ｓv が与えられ、操作部
の運転スイッチがオンになると、操作部から通電幅信号
生成回路３９に対し能力可変スイッチの状態に応じて出
力電圧０％から１００％の間の所定の電圧指令Ｓv が与
えられる。この場合、吸引能力が高いほど電圧指令値が
大きくなり、能力可変可能な４段階のうち「最大能力」
に設定された場合には例えば１００％の電圧指令Ｓv 、
つまりインバータ主回路２９が出力し得る最大電圧が指
令されるようになっている。また、電圧指令Ｓv が０％
の場合には、通電幅信号Ｓonの信号幅が０となることか
ら、波形合成回路４０は通電信号Ｇup〜Ｇwnの出力を禁
止し、巻線２２ｕ、２２ｖ、２２ｗへの通電は停止す
る。
【００２３】図３には、交流電源３１の半周期毎に電圧
指令値が増加する場合の各部の波形が示されている。こ
の図３において、例えば５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの周
波数を有する交流電源３１の交流電圧は、整流回路２８
で全波整流されて全波整流電圧となる。通電幅信号生成
回路３９は、ゼロクロス信号が入力される交流電源３１
の半周期毎に、そのゼロクロス点を始点として電圧指令
Ｓv に対応した時間幅だけハイレベルとなる通電幅信号
Ｓonを生成する。この通電幅信号Ｓonのハイレベル（有
効レベル）の幅（通電幅）は、次式により演算される。 通電幅［秒］＝電圧指令値×（１／電源周波数）／２ …(1) ただし、電圧指令値：０（０％）〜１（１００％）
指令値が増加する場合の各部の波形が示されている。こ
の図３において、例えば５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの周
波数を有する交流電源３１の交流電圧は、整流回路２８
で全波整流されて全波整流電圧となる。通電幅信号生成
回路３９は、ゼロクロス信号が入力される交流電源３１
の半周期毎に、そのゼロクロス点を始点として電圧指令
Ｓv に対応した時間幅だけハイレベルとなる通電幅信号
Ｓonを生成する。この通電幅信号Ｓonのハイレベル（有
効レベル）の幅（通電幅）は、次式により演算される。 通電幅［秒］＝電圧指令値×（１／電源周波数）／２ …(1) ただし、電圧指令値：０（０％）〜１（１００％）
【００２４】図３においては、期間１が「最低能力」の
場合を示し、期間４が「最大能力」の場合を示し、期間
２および３がこれらの中間能力の場合を示している。
「最大能力」である期間４では、（１）式に基づいて通
電幅はゼロクロス点間の時間間隔（つまり交流電源電圧
の半周期）に等しくなる。
場合を示し、期間４が「最大能力」の場合を示し、期間
２および３がこれらの中間能力の場合を示している。
「最大能力」である期間４では、（１）式に基づいて通
電幅はゼロクロス点間の時間間隔（つまり交流電源電圧
の半周期）に等しくなる。
【００２５】一方、通電信号生成回路３７は、ロータ２
２ｒの回転位置に対応し互いに１２０°だけ位相がずれ
た位置信号Ｓu 、Ｓv 、Ｓw に基づいて、１２０°通電
方式に従った通電信号Ｄup、Ｄun、Ｄvp、Ｄvn、Ｄwp、
Ｄwnを生成する。そして、波形合成回路４０は、通電幅
信号Ｓonと通電信号Ｄup〜Ｄwnとを論理的に乗算するこ
とにより、通電幅信号Ｓonがハイレベルにある期間にあ
っては通電信号Ｄup〜Ｄwnに等しく、通電幅信号Ｓonが
ロウレベルにある期間にあってはロウレベルとなる通電
信号Ｇup〜Ｇwnを生成する。これら通電信号Ｇup〜Ｇwn
は、それぞれ駆動回路４１を通してＩＧＢＴ３３ａ〜３
３ｆのゲートに印加され、ブラシレスモータ２２の各相
の巻線端子には三相交流電圧が印加される。これに伴っ
て、巻線２２ｕ、２２ｖ、２２ｗには、全波整流電圧の
大きさに応じた振幅（図３において二点鎖線で示す）を
有する電流ｉu 、ｉv 、ｉw が流れる。
２ｒの回転位置に対応し互いに１２０°だけ位相がずれ
た位置信号Ｓu 、Ｓv 、Ｓw に基づいて、１２０°通電
方式に従った通電信号Ｄup、Ｄun、Ｄvp、Ｄvn、Ｄwp、
Ｄwnを生成する。そして、波形合成回路４０は、通電幅
信号Ｓonと通電信号Ｄup〜Ｄwnとを論理的に乗算するこ
とにより、通電幅信号Ｓonがハイレベルにある期間にあ
っては通電信号Ｄup〜Ｄwnに等しく、通電幅信号Ｓonが
ロウレベルにある期間にあってはロウレベルとなる通電
信号Ｇup〜Ｇwnを生成する。これら通電信号Ｇup〜Ｇwn
は、それぞれ駆動回路４１を通してＩＧＢＴ３３ａ〜３
３ｆのゲートに印加され、ブラシレスモータ２２の各相
の巻線端子には三相交流電圧が印加される。これに伴っ
て、巻線２２ｕ、２２ｖ、２２ｗには、全波整流電圧の
大きさに応じた振幅（図３において二点鎖線で示す）を
有する電流ｉu 、ｉv 、ｉw が流れる。
【００２６】つまり、（１）式に従って電圧指令Ｓv に
応じた通電幅が決定され、その通電幅の期間内（通電幅
信号Ｓonがハイレベルの期間）においては１２０°通電
方式による通電が行われ、その通電幅の期間外（通電幅
信号Ｓonがロウレベルの期間）においては通電が禁止さ
れる。これにより、電圧指令Ｓv に応じて巻線２２ｕ〜
２２ｗに印加される平均的な電圧が決定されるので、ブ
ラシレスモータ２２を可変速駆動することが可能とな
る。
応じた通電幅が決定され、その通電幅の期間内（通電幅
信号Ｓonがハイレベルの期間）においては１２０°通電
方式による通電が行われ、その通電幅の期間外（通電幅
信号Ｓonがロウレベルの期間）においては通電が禁止さ
れる。これにより、電圧指令Ｓv に応じて巻線２２ｕ〜
２２ｗに印加される平均的な電圧が決定されるので、ブ
ラシレスモータ２２を可変速駆動することが可能とな
る。
【００２７】以上述べたように、本実施形態によれば、
インバータ装置２３は交流電源３１の全波整流電圧をイ
ンバータ主回路２９の入力としてブラシレスモータ２２
への通電を行うように構成されているので、従来構成
（図４参照）のインバータ装置１で用いられていたリア
クトル６およびコンデンサ８が不要となり、インバータ
装置２３を小型軽量化することができる。その結果、電
気掃除機が小型軽量化され使い勝手が向上するととも
に、そのコストも下がる。
インバータ装置２３は交流電源３１の全波整流電圧をイ
ンバータ主回路２９の入力としてブラシレスモータ２２
への通電を行うように構成されているので、従来構成
（図４参照）のインバータ装置１で用いられていたリア
クトル６およびコンデンサ８が不要となり、インバータ
装置２３を小型軽量化することができる。その結果、電
気掃除機が小型軽量化され使い勝手が向上するととも
に、そのコストも下がる。
【００２８】インバータ装置２３は、交流電源電圧に同
期してその半周期毎に電圧指令Ｓvに応じた通電幅を決
定し、ゼロクロス点を始点としてその通電幅の期間だけ
巻線２２ｕ〜２２ｗに通電するように構成されている。
すなわち、インバータ装置２３は、ＰＷＭを行うことな
く巻線２２ｕ〜２２ｗへの印加電圧を可変することがで
きる。これにより、ブラシレスモータ２２を広範囲に可
変速駆動することが可能になる。そして、通電幅信号Ｓ
onと交流電源電圧とが同期しているので、電圧指令Ｓv
に対するインバータ主回路２９の出力電圧の単調増加性
が確保され、電圧の制御性が良い。
期してその半周期毎に電圧指令Ｓvに応じた通電幅を決
定し、ゼロクロス点を始点としてその通電幅の期間だけ
巻線２２ｕ〜２２ｗに通電するように構成されている。
すなわち、インバータ装置２３は、ＰＷＭを行うことな
く巻線２２ｕ〜２２ｗへの印加電圧を可変することがで
きる。これにより、ブラシレスモータ２２を広範囲に可
変速駆動することが可能になる。そして、通電幅信号Ｓ
onと交流電源電圧とが同期しているので、電圧指令Ｓv
に対するインバータ主回路２９の出力電圧の単調増加性
が確保され、電圧の制御性が良い。
【００２９】また、電圧制御にＰＷＭを必要としないこ
とから、インバータ主回路２９のスイッチングによるス
イッチングノイズの発生が少なく電波障害の発生を抑え
ることができる。加えて、スイッチング損失が低減する
ので、ＩＧＢＴ３３ａ〜３３ｆや還流ダイオード３４ａ
〜３４ｆの放熱板を小型化できる。さらに、交流電源３
１にＰＷＭに伴う高調波電流が流れることがないという
利点もある。
とから、インバータ主回路２９のスイッチングによるス
イッチングノイズの発生が少なく電波障害の発生を抑え
ることができる。加えて、スイッチング損失が低減する
ので、ＩＧＢＴ３３ａ〜３３ｆや還流ダイオード３４ａ
〜３４ｆの放熱板を小型化できる。さらに、交流電源３
１にＰＷＭに伴う高調波電流が流れることがないという
利点もある。
【００３０】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
形態に限定されるものではなく、以下のような拡張また
は変更が可能である。インバータ装置２３は、電気掃除
機の他、例えば家電機器や移動しながら使用する電気機
器について好適である。インバータ装置２３は、速度指
令を入力し、この速度指令値と位置信号Ｓu 、Ｓv 、Ｓ
w に基づいて得た速度検出値とから電圧指令Ｓv を生成
するように構成しても良い。
形態に限定されるものではなく、以下のような拡張また
は変更が可能である。インバータ装置２３は、電気掃除
機の他、例えば家電機器や移動しながら使用する電気機
器について好適である。インバータ装置２３は、速度指
令を入力し、この速度指令値と位置信号Ｓu 、Ｓv 、Ｓ
w に基づいて得た速度検出値とから電圧指令Ｓv を生成
するように構成しても良い。
【００３１】正側電源線３２ｐと負側電源線３２ｎとの
間に、ノイズフィルタやスナバとして機能するコンデン
サ、あるいは交流電源３１から侵入する外来ノイズを除
去する目的のためのコンデンサを設けることは、本発明
の趣旨から外れるものではない。同様に、整流回路２８
と交流電源３１との間に、ノーマルモードフィルタ用あ
るいはコモンモードフィルタ用のリアクトルやコンデン
サを設けても良い。
間に、ノイズフィルタやスナバとして機能するコンデン
サ、あるいは交流電源３１から侵入する外来ノイズを除
去する目的のためのコンデンサを設けることは、本発明
の趣旨から外れるものではない。同様に、整流回路２８
と交流電源３１との間に、ノーマルモードフィルタ用あ
るいはコモンモードフィルタ用のリアクトルやコンデン
サを設けても良い。
【００３２】通電幅信号Ｓonの有効レベル（ハイレベ
ル）の始点はゼロクロス点に限らず、例えばゼロクロス
点から電圧指令Ｓv に応じた時間が経過した時点を始点
としても良い。また、通電幅は、ゼロクロス点間の中央
点（全波整流電圧の最大点）を中心にその前後に広がる
ように設定しても良い。さらに、通電幅をゼロクロス点
間（交流電源３１の半周期内）で複数に分割して設定し
ても良い。
ル）の始点はゼロクロス点に限らず、例えばゼロクロス
点から電圧指令Ｓv に応じた時間が経過した時点を始点
としても良い。また、通電幅は、ゼロクロス点間の中央
点（全波整流電圧の最大点）を中心にその前後に広がる
ように設定しても良い。さらに、通電幅をゼロクロス点
間（交流電源３１の半周期内）で複数に分割して設定し
ても良い。
【００３３】電圧指令Ｓv に基づく通電幅の演算方法は
（１）式に限定されるものではなく、例えば全波整流電
圧を考慮して電圧指令値とインバータ主回路２９の出力
電圧とが線形となるような演算方法を用いても良い。
（１）式に限定されるものではなく、例えば全波整流電
圧を考慮して電圧指令値とインバータ主回路２９の出力
電圧とが線形となるような演算方法を用いても良い。
【００３４】
【発明の効果】以上説明した通り本発明の電気掃除機に
搭載されるインバータ装置は、交流電源電圧を全波整流
して得た全波整流電圧をインバータ主回路の入力として
ブラシレスモータを駆動するので、力率改善などを目的
とするリアクトルおよび平滑用のコンデンサが不要とな
る。従って、インバータ装置ひいては電気掃除機を小型
軽量化でき、電気掃除機の使い勝手が向上する。
搭載されるインバータ装置は、交流電源電圧を全波整流
して得た全波整流電圧をインバータ主回路の入力として
ブラシレスモータを駆動するので、力率改善などを目的
とするリアクトルおよび平滑用のコンデンサが不要とな
る。従って、インバータ装置ひいては電気掃除機を小型
軽量化でき、電気掃除機の使い勝手が向上する。
【図１】本発明の一実施形態を示すインバータ装置の電
気的構成図
気的構成図
【図２】電気掃除機の概略的な横断面図
【図３】インバータ装置の作用を説明するための各部の
波形を示す図
波形を示す図
【図４】従来技術を示す図１相当図
２２はブラシレスモータ、２２ｒはロータ、２２ｕ、２
２ｖ、２２ｗは巻線、２３はインバータ装置、２４はフ
ァン、２８は整流回路（整流手段）、２９はインバータ
主回路、３６ｕ、３６ｖ、３６ｗは位置検出素子（位置
検出手段）、３７は通電信号生成回路（通電信号生成手
段）、３８はゼロクロス点検出回路（ゼロクロス点検出
手段）、３９は通電幅信号生成回路（通電幅信号生成手
段）、４０は波形合成回路（通電信号生成手段）であ
る。
２ｖ、２２ｗは巻線、２３はインバータ装置、２４はフ
ァン、２８は整流回路（整流手段）、２９はインバータ
主回路、３６ｕ、３６ｖ、３６ｗは位置検出素子（位置
検出手段）、３７は通電信号生成回路（通電信号生成手
段）、３８はゼロクロス点検出回路（ゼロクロス点検出
手段）、３９は通電幅信号生成回路（通電幅信号生成手
段）、４０は波形合成回路（通電信号生成手段）であ
る。
Claims (3)
- 【請求項１】 ファンと、 複数相の巻線を有し前記ファンを駆動するブラシレスモ
ータと、 このブラシレスモータを駆動するインバータ装置とを備
えて構成され、 前記インバータ装置は、 前記ブラシレスモータが有するロータの回転位置を検出
する位置検出手段と、 この検出されたロータの回転位置に基づいて前記複数相
の巻線に通電するための通電信号を生成する通電信号生
成手段と、 交流電源を入力としその電圧を全波整流して得た全波整
流電圧を出力する整流手段と、 この整流手段から出力される全波整流電圧を入力とし前
記通電信号に基づいて前記複数相の巻線に通電するイン
バータ主回路とを備えて構成されていることを特徴とす
る電気掃除機。 - 【請求項２】 インバータ装置は、 交流電源電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検
出手段と、 この検出されたゼロクロス点と電圧指令とに基づいて、
前記交流電源電圧に同期し且つ前記電圧指令に応じた幅
を有する期間有効となる通電幅信号を生成する通電幅信
号生成手段とを備え、 通電信号生成手段は、前記通電幅信号が有効となる期間
において通電信号を生成するように構成されていること
を特徴とする請求項１記載の電気掃除機。 - 【請求項３】 複数相の巻線を有するブラシレスモータ
を駆動するインバータ装置において、 交流電源を入力としその電圧を全波整流して得た全波整
流電圧を出力する整流手段と、 前記交流電源電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス
点検出手段と、 この検出されたゼロクロス点と電圧指令とに基づいて、
前記交流電源電圧に同期し且つ前記電圧指令に応じた幅
を有する期間有効となる通電幅信号を生成する通電幅信
号生成手段と、 前記ブラシレスモータが有するロータの回転位置を検出
する位置検出手段と、前記通電幅信号と前記検出された
ロータの回転位置とに基づいて、前記通電幅信号が有効
となる期間において前記複数相の巻線に通電するための
通電信号を生成する通電信号生成手段と、 前記整流手段から出力される全波整流電圧を入力とし前
記通電信号に基づいて前記複数相の巻線に通電するイン
バータ主回路とを備えて構成されていることを特徴とす
るインバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11226899A JP4383576B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 電気掃除機およびインバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11226899A JP4383576B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 電気掃除機およびインバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000308385A true JP2000308385A (ja) | 2000-11-02 |
| JP4383576B2 JP4383576B2 (ja) | 2009-12-16 |
Family
ID=14582463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11226899A Expired - Lifetime JP4383576B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 電気掃除機およびインバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4383576B2 (ja) |
Cited By (11)
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-
1999
- 1999-04-20 JP JP11226899A patent/JP4383576B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4383576B2 (ja) | 2009-12-16 |
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