JP2012525199A - 真空掃除機及び電気モータを制御する制御方法 - Google Patents

Abstract

真空掃除機及び真空掃除機のモータ動力を制御する制御方法が開示される。真空掃除機は、電気モータと、電力を電気モータに付与する電力供給部とを備えている。さらに、電気モータにかかるモータ電圧を測定する電圧測定手段と、電気モータを通って流れるモータ電流を測定する電流測定手段とが付与されている。真空掃除機は、測定された電圧及び測定された電流に基づいて、電力供給部から電気モータに付与される電力を目標モータ動力値に対して制御する制御手段をさらに備えている。

Description

本発明は、電気モータ及び該電気モータを制御する制御手段を備えた真空掃除機並びに真空掃除機において電気モータを制御する制御方法に関する。

電池式製品は、コード付ＡＣ製品に比べて一般的な不利点を有する。なぜなら、電池容量を付与することは高価であって重量が大きくなるからである。さらに、電池電圧は、電池の放電サイクルの際に低下する。電気モータを備える電池駆動式真空掃除機において、電池の放電サイクルの際の電池電力の低下は、電池の放電サイクルの際における真空掃除機の吸込力の低下を結果的にもたらす。一般的に、電池によって駆動される真空掃除機の送風機ユニットの最大吸入動力は、電池の放電サイクルの際に半分以上低下する。また、電池の経年劣化が電力出力に影響を与え、それにより、利用可能な初期の最大電力は３分の１よりも大きく低下しうる。

放電サイクルにわたって電池電圧が低下する影響を制限するために、フィードバック制御部が従来技術の電池駆動式真空掃除機に付与されている。このような従来技術の真空掃除機の制御部においては、真空掃除機の電池にかかる電圧のフィードバックが利用され、電気モータに付与される電圧が目標電圧に対して制御される。こうすることによって、電池の放電サイクルの際における電池電圧の低下が補償されるようになり、したがって、このような従来技術の電池駆動式真空掃除機においては、電池の放電サイクルにわたって低下する電池電圧によって被る影響が小さくなる。

真空掃除機における電池駆動式電気モータを制御する従来技術の制御方法に係る問題は、要求される電池容量を制限するために、モータ動力ひいては吸込動力を制限する必要がある点である。これは、大容量の電池は高価でかつ重量が大きいからである。或る条件において、例えば、真空掃除機の吸入部が部分的に閉塞されているとき、真空掃除機のごみ収容器が充満されているとき、又は真空掃除機のフィルタが詰まっているときなどにおいて、従来技術の電池駆動式真空掃除機の吸込力では不十分な場合がある。

コード付ＡＣ駆動式真空掃除機において、経時的な電圧低下は、電池駆動式真空掃除機と同様には問題にならない。このような従来技術のコード付ＡＣ駆動式真空掃除機においては、全ての条件又は少なくとも大部分の条件のために十分なレベルであれば、吸込力を変化させられる。空気流量が低下する条件では、吸込力が低下する。しかしながら、これら従来技術のコード付ＡＣ真空掃除機は、空気流量が顕著に低下する条件でも吸込力が十分であるように形成される。このような従来技術のコード付ＡＣ真空掃除機における問題は、全体のエネルギ消費が大きいことである。

本発明によれば、従来技術の真空掃除機及びその制御に係る前記問題は、それぞれ請求項１に記載の真空掃除機又は請求項１２に記載の制御方法を提供することによって軽減される。

本発明は、真空掃除機において、制御作用がモータ負荷を考慮して適応され、電気モータのモータ動力をより正確に制御することに対するニーズが存在するという理解に基づいている。より具体的には、真空掃除機の空気流量の変化とは無関係に所望の吸込力が付与されるように、モータ動力を制御できるようにされるべきである。モータ動力のより正確な制御作用は、本発明に従って、真空掃除機の電気モータのモータ動力を制御するためのフィードバックパラメータとして、電気モータにかかる電圧と、電気モータを通って流れる電流との両方を利用することによって達成される。

従来技術の真空掃除機においては、電圧のみをフィードバックパラメータとして利用しているので、モータ動力が、真空掃除機の空気流量の変化によって依然として影響を被る。真空掃除機の空気流量が低下する条件、例えば真空掃除機の吸入部が半ば閉塞されている場合、真空掃除機のごみ収容器が一杯になっている場合、及び真空掃除機のフィルタが詰まっている場合において、モータ動力が低下する。より具体的には、空気流量の低下によって電気モータを通って流れる電流が低下し、電圧が一定に保持されている場合であってもモータ動力は低下する。

本発明に従って電流をもフィードバックパラメータとして含ませることによって、電気モータの動力のより正確な制御が可能になり、このことは、次いで吸込力のより正確な制御を可能にする。

電池駆動式真空掃除機において、真空掃除機の電気モータの動力のより正確な制御作用、ひいては吸込力のより正確な制御作用によって、空気流量が低下する条件において、従来技術の電池駆動式真空掃除機に比べてより高い吸込力を付与できるようになる。さらに、吸込力は、電池の放電サイクルの際の電池電圧の低下を考慮して制御されうる。それにより所望の吸込力が付与されるようになる。

さらに、コード付ＡＣ駆動式真空掃除機において、真空掃除機の空気流量、すなわち空気流量が低下する条件、及び空気流量が低下しない条件を考慮して、モータ動力をより正確に制御することによって、モータ動力の調節が可能になり、それにより十分であってかつ不必要なほどは大きくないモータ動力が付与されるようになる。これによって、空気流量が低下しない条件において不必要に大きいモータ動力を一般的に付与する従来技術のコード付ＡＣ真空掃除機よりも全体のエネルギ消費の低下が可能になる。

本発明によれば、電気モータと、電力を電気モータに付与する電力供給部とを備えた真空掃除機が提供される。真空掃除機は、電気モータにかかるモータ電圧を測定する電圧測定手段と、電気モータを通って流れるモータ電流を測定する電流測定手段と、制御手段とをさらに備える。制御手段は、電力供給部から電気モータに付与される電力を制御する。制御作用は、測定された電圧及び測定された電流に基づいており、モータ動力を目標モータ動力値に対して制御するように用意される。

電力供給部は、ＤＣ電力供給部、例えば電池でありうるし、又はＡＣ電力供給部、例えばコンセントを使用する供給部でもよい。電気モータは、真空掃除機において使用されるのに適切な任意のタイプのものでよく、使用される電力供給部のタイプに応じて、ＤＣ駆動式モータ又はＡＣ駆動式モータでありうる。
電圧測定手段及び電流測定手段は、同様に使用される電力供給部に応じて、適切な任意の従来技術に係るモータ電圧測定手段及びモータ電流測定手段でありうる。
電力供給部から電気モータに付与される電力を制御する制御手段は、測定されたモータ電圧及び測定されたモータ電流のフィードバックに基づいて電力を制御する適切な任意のタイプのものでありうる。

目標モータ動力は設計パラメータであり、その構成は、本発明が具現化されるべき真空掃除機において望まれる特性に応じて定まる。目標モータ動力は、時間経過に対して一定であるように設定されうるし、又は時間経過に応じて変化してもよい。
本発明は、例えば本発明に係る真空掃除機が、目標モータ動力値に対するモータ動力を考慮して従来技術の真空掃除機よりも正確に制御されうるので、有利である。

空気流量が低下しない条件において十分な吸込力を有するように形成された従来技術の真空掃除機と比較して、本発明の真空掃除機は、空気流量が低下しない条件において十分な吸込力を有しながらも、空気流量が低下する条件において同一又は同様のモータ動力、すなわち同一又は同様の吸込力を有するように形成されうる。これに対し、空気流量が低下する条件において、従来技術の真空掃除機は、より低い又は非常に低いモータ動力、すなわち吸込力を有する。したがって、このようにすると、本発明の真空掃除機は、空気流量が低下する条件及び空気流量が低下しない場合のいずれにおいても十分な吸込モータ動力を有するようになる。これに対し、従来技術の真空掃除機は、空気流量が低下する条件では不十分な吸込力を有する。

空気流量が所定の程度まで低下する条件において十分な吸込力を有するように形成された従来技術の真空掃除機と比較すると、本発明の真空掃除機は、空気流量がそのような程度まで低下する条件において、十分な吸込力を有するとともに、空気流量がさらに低い程度まで低下するか又は全く低下しない条件において、同一又は同様のモータ動力を有するように形成されうる。これに対して、従来技術の真空掃除機は、空気流量がより低い程度まで低下するか又は全く低下しない条件において、より大きい又は非常に大きいモータ動力を有するようになる。したがって、これにより、本発明の真空掃除機は、空気流量がより低い程度まで低下するか又は全く低下しない条件において使用されるとき、従来技術の真空掃除機よりも低いエネルギ消費を有するようになるとともに、空気流量が低下する条件において使用されるときには、従来技術の真空掃除機と同一又は同様のエネルギ消費量を有するようになる。

本発明によれば、真空掃除機は、空気流量が低下する条件では従来技術の高出力真空掃除機の特性を有しうるとともに、空気流量が低下しない条件では従来技術の低出力真空掃除機の特性を有しうる。
本発明の一実施形態において、目標モータ動力値は一定である。例えば、目標モータ動力は、空気流量が最大空気流量と比較して所定の程度まで低下する条件において真空掃除機が十分な吸込力を付与するように定められる、一定値に設定されうる。

本発明の別の実施形態において、目標モータ動力は、測定されたモータ電流に応じて定まる。例えば、測定されたモータ電流が第１の電流閾値よりも低下するときに、目標モータ動力が増大するように定められてもよい。こうすることによって、空気流量が第１の電流閾値における電流に対応する所定の程度まで低下する条件、例えば物体が真空掃除機の吸入部を部分的に閉塞するときに、モータ動力を増大させられるようになる。目標モータ動力は、測定されたモータ電流が第１の電流閾値よりも低い第２の電流閾値よりも低下した場合にゼロになるようにさらに定められうる。このことによって、空気流量が、第２の電流閾値における電流に対応するゼロ付近まで低下する条件、例えば、物体が真空掃除機の吸入部を略完全に閉塞するときにおいて、モータ動力をオフに切替えられるようになる。

目標モータ動力は、測定されたモータ電圧に応じて、又は測定されたモータ電流と測定されたモータ電圧とを組合せたものに応じて定められてもよい。
目標モータ動力は、電気モータの適切な機能を保証しながら十分な吸込力を可能にするように、真空掃除機の電気モータからの他の入力データ、例えば直近の電池の完全充電からの稼働時間、電池の充電状態などに応じて定められてもよい。さらに目標モータ動力は、真空掃除機のモード、例えば低エネルギ消費よりも吸込力が優先される高出力モード、又は吸込力よりも低エネルギ消費が優先される低出力モードを考慮して設定されうる。

本発明の一実施形態において、真空掃除機は、測定されたモータ電圧及び測定されたモータ電流から電気モータの実際のモータ動力を算出する実モータ動力算出手段と、目標モータ動力値を付与する目標モータ動力値手段とをさらに備える。この実施形態において、制御手段は、実モータ動力算出手段から実モータ動力値を、そして目標モータ動力値手段から目標モータ動力値をそれぞれ受信するように用意される。制御手段は、受信した実モータ動力値及び目標モータ動力値に基づいて、電力供給部から電気モータに付与される電力を目標モータ動力値に対して制御する。

本発明の一実施形態において、真空掃除機は、電圧が電気モータに印加されるオン状態と、電圧が電気モータに印加されないオフ状態との間を切替える切替手段と、制御信号を切換手段に付与する切替制御手段とをさらに備える。制御信号は実モータ動力値及び目標モータ動力値に基づいていて、切替手段をオン状態とオフ状態との間において切替えるように用意されており、それにより、電力供給部から電気モータに付与される平均電力が目標モータ動力値に近づくようになる。

本発明の一実施形態において、電力供給部はＤＣ動力供給部である。この実施形態において、切替手段はトランジスタ手段、例えばＭＯＳＦＥＴであり、切替制御手段は、パルス幅変調（ＰＷＭ）手段である。ＰＷＭ手段は、方形波をトランジスタ手段に付与するように用意される。方形波は、実モータ動力値及び目標モータ動力値に基づいていて、トランジスタ手段をオン状態とオフ状態との間において切替えるように用意され、それにより、電力供給部から電気モータに付与される平均電力が目標モータ動力値に近づくようになる。より具体的には、トランジスタ手段は、一部の時間の間においてオン状態であるように制御され、それにより、電力供給部から電気モータに付与される平均電力が実モータ動力値よりも目標モータ動力値に近づくようになる。

本発明の一実施形態において、電力供給部は電池である。
従来技術の電池駆動式真空掃除機よりもモータ動力がより正確に制御されるので、本発明は、電池式電力供給部を有する真空掃除機において有利である。モータ動力をより正確に制御することによって、空気流量が低下する条件において所望の吸込力を付与できるようになる。このことは、動力制御が電圧のみに基づくものである従来技術の真空掃除機においては不可能であった。また、それとともに、モータ動力がより正確に制御されるので、電池駆動式真空掃除機のモータ動力は、本発明によれば、空気流量が低下しない条件において、従来技術の電池駆動式真空掃除機よりも大きくならないように制御されうる。したがって、空気流量が低下しない条件において、不必要なエネルギ消費が発生しないようになる。このことは、電池動力部が高価であって重量が大きいので、電池駆動式真空掃除機において有利である。
さらに、モータ動力の制御作用が、モータを通過する測定された電流のみに基づいていると、同様に正確な制御作用を提供できない。これは、電池電圧が電池放電サイクルにわたって非線形的に変化するためである。

別の実施形態において、電力供給部はＡＣ供給部である。この実施形態において、切替手段はダイオード手段、例えば双方向サイリスタである。真空掃除機は、ＡＣ信号のゼロクロスを検出するとともに、ゼロクロスの指示を付与するゼロ検出ユニットをさらに備える。さらに、制御手段は、ゼロクロスの指示をゼロ検出手段から受信するとともに、時間遅延作用を付与する時間遅延手段を備えており、時間遅延作用は、実モータ動力値及び目標モータ動力値に基づいており、制御信号が各ゼロクラスから前記時間遅延を伴って制御手段から送出されるように決定され、切替手段をオフ状態とオン状態との間において切替える。それにより、電力供給部から電気モータに付与される平均電力が目標モータ動力値に近づくようになる。

本発明の追加の態様によれば、真空掃除機において電力供給部によって駆動される電気モータを制御する制御方法が提供される。この制御方法によれば、電気モータにかかるモータ電圧及び電気モータを通って流れるモータ電流が測定される。測定されたモータ電圧及び測定されたモータ電流に基づいて、電力供給部から電気モータに付与される電力が目標モータ動力値に対して制御される。

本発明に係る制御方法の一実施形態において、実モータ動力が、測定されたモータ電圧及び測定されたモータ電流から算出されるとともに、目標モータ動力値が付与される。電力供給部から電気モータに付与される電力は、次いで実モータ動力値及び目標モータ動力値に基づいて制御される。
本発明に係る制御方法の追加の実施形態において、電圧が一部の時間の間において電気モータに印加される。電力供給部から電気モータに付与される電力は、次いで電圧が印加される前記一部の時間を変化させることによって制御され、それにより、電力供給部から電気モータに付与される平均電力が目標モータ動力値に近づくようになる。

本発明に係る真空掃除機を表す概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る真空掃除機を表す概略ブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る真空掃除機を表す概略ブロック図である。 本発明に係る真空掃除機を制御する制御方法のフローチャートである。

本発明は、添付図面と併せて、以下の例示的な実施形態の詳細な説明からより明らかになるであろう。

本発明は一般的な真空掃除機において具現化されうる。図１は、本発明に係る真空掃除機１の概略ブロック図である。真空掃除機１は、電力供給部３によって駆動される電気モータ２を備えている。真空掃除機１は、電圧測定手段４と、電流測定手段５と、電圧測定手段４及び電流測定手段６によって行われる測定に基づいて、電気モータ２に付与される電力を制御する制御手段６とをさらに備えている。

本発明の第１の実施形態の真空掃除機が図２の概略ブロック図に示される。ＤＣ電力供給部８、例えば電池が電気モータ１０を駆動する。
第１の実施形態において、電気モータ１０は、真空掃除機を通る空気流を生成する送風機（図示せず）に接続されている。電圧測定手段１２及び電流測定手段１４が付与されている。電圧測定手段１２は、電気モータ１０に印加されるモータ電圧を測定し、電流測定手段１４は、電気モータ１０２を通って流れるモータ電流を測定する。電圧測定手段１２及び電流測定手段１４は、測定されたモータ電圧及び測定されたモータ電流を実モータ動力算出手段１６にそれぞれ付与する。実モータ動力算出手段１６は、実モータ動力値を算出し、実モータ動力値を制御手段２０に付与する。さらに、目標モータ動力手段１８は、目標モータ動力値を制御手段２０に付与する。制御手段２０は、実モータ動力値及び目標モータ動力値に基づいて、電気モータ１０への電力を制御するように用意されている。

第１の実施形態における制御手段２０は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号の形態をなす制御信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、制御手段２０の実モータ動力値及び目標モータ動力値に基づいて、ＰＷＭ信号の特性を決定するプロセッサ手段とを備えている。ＰＷＭ信号は、ＰＷＭ信号を生成するための従来技術の生成方法によって生成されうる。さらに、この第１の実施形態は、制御手段２０とモータ１０との間に接続されていてＭＯＳＦＥＴなどの形態をなす切替手段２２を備えている。

ＤＣ電力供給部８からの動力電圧が制御手段２０に印加されるとともに、周期Ｐで形成されたＰＷＭ信号がＭＯＳＦＥＴ２２のゲートに供給されるときに、モータ１０は、時間Ｔにわたってオンになるように周期的にスイッチング動作される。ＰＷＭ信号のデューティサイクルＤは、Ｄ＝Ｔ／Ｐとして算出される。したがって、デューティサイクルＤが大きくなるのに従って、電気モータ１０に付与される動力が大きくなる。したがって、制御手段２０は、ＰＷＭ信号生成手段からのＰＷＭ信号のデューティサイクルＤを変化させることによって、電気モータ１０に付与される動力を制御できる。

動作に際して、電気モータ１０に付与される実モータ電力値は、電圧測定手段１２及び電流測定手段１４を用いて、モータ電圧及びモータ電流をそれぞれ測定することによって決定される。測定されたモータ電圧及びモータ電流は、実モータ動力算出手段１６に供給され、実モータ動力レベルが算出されて制御手段２０に供給される。さらに、目標モータ動力レベルが、目標モータ動力手段１８から制御手段２０に供給される。制御手段２０は、次いでＰＷＭ信号生成手段によって付与されるＰＷＭ信号のデューティサイクルを変化させることによって、電気モータ１０に付与されるモータ電力を制御する。

例えば真空掃除機の吸入部が部分的に閉塞されることによって、真空掃除機の空気流量が低下すると、電気モータ１０における負荷が低下し、モータ１０を通って流れる電流の低下を結果的にもたらす。このことは、実モータ電力レベルの低下を結果的にもたらす。制御手段２０はＰＷＭ信号生成手段を制御して、モータ１０に付与される電力を目標動力手段１８によって付与される目標モータ動力レベルに対して増大させる、ＰＷＭ信号を提供させる。これは、ＰＷＭ信号のデューティサイクルを増大させることによって行われる。空気流量が増大すると、制御手段２０はＰＷＭ信号生成手段を制御して、モータ１０に付与される電力を目標動力手段１８によって付与される目標モータ動力に対して低下させる、ＰＷＭ信号を提供させる。これは、ＰＷＭ信号のデューティサイクルを低下させることによって行われる。

以下、第１の実施形態に関して、例示的な２つの制御モードを説明する。
第１の制御モードにおいて、制御手段２０の制御機構部は、空気流量とは無関係に一定のモータ動力を付与するように形成される。この制御モードにおいて、目標モータ動力手段１８によって付与される目標モータ動力値は一定である。空気流量が低下する結果として実モータ動力が低下すると、制御手段２０は、低下したモータ動力を補償するために、ＰＷＭ信号生成手段によって付与されるＰＷＭ信号のデューティサイクルを増大させ、それにより、モータ動力が一定の目標モータ動力値に向かって制御されるようになる。同様に、空気流量が低下した後に十分な空気流量に戻った結果として実モータ動力が再び増大すると、制御手段２０は、増大したモータ動力を補償するために、ＰＷＭ信号生成手段によって付与されるＰＷＭ信号のデューティサイクルを低下させ、それにより、モータ動力が一定の目標モータ動力値に対して制御されるようになる。

第１の制御モードにおいて、真空掃除機は、空気流量とは関係なく本質的に一定のモータ動力を有するようになる。真空掃除機は、空気流量が低下する条件において従来技術の大動力真空掃除機の特徴を、そして空気流量が低下しない条件において従来技術の小エネルギ真空掃除機の特徴を備えるようになる。

第２の制御モードにおいて、制御手段２０の制御機構部は、変化する空気流量とともに変化するモータ動力を提供するように形成されている。この制御モードにおいて、目標モータ動力手段１８によって付与される目標モータ動力値は、モータ電流に応じて定まるようにされる。空気流量が低下する結果として実モータ動力が低下すると、目標モータ動力値は、モータ電流が第１の電流閾値を超えているならば、元の目標モータ動力値から増大した目標動力へと所定量だけ増大する。さらに、制御手段２０は、低下したモータ動力を補償するために、ＰＷＭ信号生成手段によって付与されるＰＷＭ信号のデューティサイクルを増大させ、それにより、モータ動力は、増大した目標モータ動力値に対して制御されるようになる。同様に、空気流量が低下した後に十分な空気流量に戻った結果として実モータ動力が再び増大すると、目標モータ動力値は元の目標モータ動力値まで低下して戻る。さらに、制御手段２０は、増大したモータ動力を補償するために、ＰＷＭ信号生成手段によって付与されるＰＷＭ信号のデューティサイクルを低下させ、それにより、モータ動力は、元の目標モータ動力値に対して制御されるようになる。

さらに、第２の制御モードにおいて第２の電流閾値が定義されうる。第２の電流閾値は、例えば真空掃除機への吸入部が完全に閉塞されていることに起因して、完全に停止されている真空掃除機を通る空気流量に対応している。このような場合、すなわちモータ電流が第２の電流閾値を下回って低下するとき、制御手段２０は、モータ２０に印加される電力をゼロまで低下させ、すなわち、モータ２０に印加される電力を有効に切替える。

第２の制御モードは、真空掃除機において、小さい物体が真空掃除機の吸入部を閉塞している状況に対処するのに特に適切であり、この対処は、そのような物体を吸入部に通して、さらに真空掃除機のごみ収容器内まで移動させるために、増大したモータ動力、ひいては増大した吸込力を付与することによってなされる。それとともに、吸入部が大きい物体によって完全に閉塞されると、制御手段２０がモータを停止させ、それにより、真空掃除機の使用者がその物体を除去できるようにする。

第１の実施形態においてモータ１０に印加される電圧を測定するのに加えて、電池８にかかる電圧の測定作用が、破線２４によって示されるように電圧測定手段１２によって提供されうる。電池電圧は、目標モータ動力を決定するため、電池状態をモニタするため、及び電池動作を制御するためなどのうちの少なくともいずれか１つのために、電力の制御部において利用されうる。

本発明の第２の実施形態に係る真空掃除機は、図３の概略ブロック図に概略が示されている。第２の実施形態に係る真空掃除機において、電気モータ３０はＡＣ電源２８によって駆動される。

第１の実施形態のように、第２の実施形態において、電気モータ３０は、真空掃除機を通る空気流を生成する送風器（図示せず）に接続されている。電圧測定手段３２及び電流測定手段３４は、電気モータ３０に印加されるモータ電圧と、電気モータ３０を通って流れるモータ電流とを測定するためにそれぞれ付与される。測定されたモータ電圧及びモータ電流は実モータ動力算出手段３６に供給され、実モータ動力算出手段３６は実モータ動力を算出するとともに、実モータ動力を、電気モータ３０への電力を制御する制御手段４０に供給する。さらに目標モータ動力手段３８は、目標モータ動力値を制御手段４０に付与する。

ゼロクロス検出手段３４は、ゼロクロス検出手段３４がＡＣ動力供給部２８からのＡＣ電圧のゼロクロス点を検出したときに、ゼロクロス信号を生成する。

第２の実施形態の制御手段４０は、時間遅延をもたらす時間遅延手段と、実モータ動力値及び目標モータ動力値に基づいて時間遅延を決定するプロセッサ手段とを備えている。制御手段４０は、ゼロクロス信号によって示されるゼロクロス点に対して決定された時間遅延の後に制御信号を付与するように、さらに用意される。

第２の実施形態は、モータ３０と制御手段４０との間に接続されていて双方向サイリスタ４２などの形態を有する切替手段を備えている。

制御手段４０は、実モータ動力レベルと、目標モータ動力レベルと、ゼロクロス検出手段から受信されるゼロクロス検出信号とに基づいて、時間遅延信号を決定する。時間信号は、時間遅延手段によって双方向サイリスタ４２のゲート端子に付与される。

ＡＣ動力供給部２８からの正弦波形を有する動力電圧が制御手段４０に印加されるとともに、制御手段４０からの制御信号が双方向サイリスタ４２のゲート端子に付与されると、電圧がモータ３０にわたって発生する。なぜなら、動力電圧の極性が転換されるまで、双方向サイリスタ４２が短絡するからである。このとき、ゼロクロス検出信号が制御手段４０において受信される。

真空掃除機内への空気流量が低下すると、モータ３０の負荷が低下する。このことによって、モータ４０を通って流れる電流及びモータ４０に印加される電圧が影響を被り、それによりモータ３０に付与される動力が低下するようになる。

実モータ動力が低下すると、制御手段４０が時間遅延を変更し、双方向サイリスタ４２への制御信号の、ゼロクロス点に関連する時間遅延を短縮させるとともに、双方向サイリスタ４２の伝導角度の増大をもたらす。伝導角度の増大は、モータ３０に付与される動力の増大をもたらす。

動作に際して、電気モータ３０に印加される実際の電力は、電圧測定手段３２及び電流測定手段３４によってモータ電圧及びモータ電流を測定して、それぞれ決定される。測定されたモータ電圧及びモータ電流は実モータ動力算出手段３６に供給され、実モータ動力値が算出されて制御手段４０に供給される。さらに、目標モータ動力レベルが目標モータ動力手段３８から制御手段４０に供給される。次いで、制御手段４０は、制御手段４０によって付与される制御信号の時間遅延を変更することによって、電気モータ４０に付与されるモータ動力を制御する。

例えば真空掃除機の吸入部が部分的に閉塞されることによって、真空掃除機の空気流量が低下すると、電気モータ３０における負荷が低下し、モータ３０を通って流れる電流の低下を結果的にもたらす。このことは、実モータ動力の低下を結果的にもたらす。制御手段４０は制御信号を双方向サイリスタ４２に付与する。双方向サイリスタ４２は、モータ３０に付与される電力を目標動力手段３８によって付与される目標モータ動力に対して増大させる。このことは、制御信号のゼロクロス作用からの時間遅延を低下させることによって行われる。空気流量が増大すると、制御手段は信号を双方向サイリスタ４２に付与し、双方向サイリスタ４２は、モータ３０に付与される電力を目標動力手段３８によって付与される目標モータ動力に対して低下させる。

第１の実施形態に関連して説明された２つの制御モードは、第２の実施形態にも等しく適用可能である。

図４は、本発明に係る方法４０のフローチャートである。この方法４０において、真空掃除機における電力供給部によって駆動される、図１〜図３に概略的に示されたような電気モータが制御される。電力が真空掃除機に供給されると、電気モータにかかるモータ電圧が測定され（４２）、電気モータを通って流れるモータ電流が測定される（４４）。測定されたモータ電圧及び測定されたモータ電流に基づいて、電力供給部から電気モータに付与される電力が目標モータ動力値に対して制御される（４６）。連続的に制御するために、この制御方法は、電圧及び電流の測定（４２，４４）に継続して戻り、所望の制御スキームに従って付与される電力を制御する。

本発明は一般的な真空掃除機において具現化されうる。図１は、本発明に係る真空掃除機１の概略ブロック図である。真空掃除機１は、電力供給部３によって駆動される電気モータ２を備えている。真空掃除機１は、電圧測定手段４と、電流測定手段５と、電圧測定手段４及び電流測定手段５によって行われる測定に基づいて、電気モータ２に付与される電力を制御する制御手段６とをさらに備えている。

さらに、第２の制御モードにおいて第２の電流閾値が定義されうる。第２の電流閾値は、例えば真空掃除機への吸入部が完全に閉塞されていることに起因して、完全に停止されている真空掃除機を通る空気流量に対応している。このような場合、すなわちモータ電流が第２の電流閾値を下回って低下するとき、制御手段２０は、モータ１０に印加される電力をゼロまで低下させ、すなわち、モータ１０に印加される電力を有効に切替える。

真空掃除機内への空気流量が低下すると、モータ３０の負荷が低下する。このことによって、モータ３０を通って流れる電流及びモータ３０に印加される電圧が影響を被り、それによりモータ３０に付与される動力が低下するようになる。

動作に際して、電気モータ３０に印加される実際の電力は、電圧測定手段３２及び電流測定手段３４によってモータ電圧及びモータ電流を測定して、それぞれ決定される。測定されたモータ電圧及びモータ電流は実モータ動力算出手段３６に供給され、実モータ動力値が算出されて制御手段４０に供給される。さらに、目標モータ動力レベルが目標モータ動力手段３８から制御手段４０に供給される。次いで、制御手段４０は、制御手段４０によって付与される制御信号の時間遅延を変更することによって、電気モータ３０に付与されるモータ動力を制御する。

Claims (14)

1. 電気モータと、
   該電気モータに電力を付与する電力供給部と、
   前記電気モータにかかるモータ電圧を測定する電圧測定手段と、
   前記電気モータを通って流れるモータ電流を測定する電流測定手段と、
   測定される前記電圧及び測定される前記電流に基づいて、前記電力供給部から前記電気モータに付与される電力を、目標モータ動力値に対して制御する制御手段と、を備える、真空掃除機。
2. 前記目標モータ動力値が一定である、請求項１に記載の真空掃除機。
3. 前記目標モータ動力値が測定される前記モータ電流に応じて定まる、請求項１に記載の真空掃除機。
4. 測定される前記モータ電圧及び測定される前記モータ電流から、前記電気モータの実際の動力値を算出する実モータ動力算出手段と、
   目標モータ動力値を付与する目標モータ動力手段とをさらに備え、
   前記制御手段が、実モータ動力値を前記実モータ動力算出手段から受信し、目標モータ動力値を前記目標モータ動力値手段から受信するとともに、受信される前記実モータ動力値及び前記目標モータ動力値に基づいて、前記電力供給部から前記電気モータに付与される電力を前記目標モータ動力値に対して制御するように用意される、請求項１から３のいずれか１項に記載の真空掃除機。
5. 電圧が前記電気モータに印加されるオン状態と、電圧が前記電気モータに印加されないオフ状態との間において切替える切替手段をさらに備え、
   前記制御手段が、前記実モータ動力値及び前記目標モータ動力値に基づく制御信号を前記切替手段に付与するように用意されるとともに、前記切替手段を前記オン状態と前記オフ状態との間において切替えるように用意されており、それにより、前記電力供給部から前記電気モータに付与される平均電力が前記目標モータ動力値により近づくようになる、請求項４に記載の真空掃除機。
6. 前記電力供給部が直流電流、すなわちＤＣ供給部である、請求項１から５のいずれか１項に記載の真空掃除機。
7. 前記電力供給部が直流電流、すなわちＤＣ供給部であり、前記切替手段がトランジスタ手段であり、前記制御手段がパルス幅変調、すなわちＰＷＭユニットであり、前記ＰＷＭユニットが、前記実モータ動力値及び前記目標モータ動力値に基づく方形波を前記トランジスタ手段に付与するように用意されるとともに、前記切替手段を前記オン状態と前記オフ状態との間において切替えるように配列されており、それにより、前記電力供給部から前記電気モータに付与される平均電力が前記目標モータ動力値により近づくようになる、請求項１から５のいずれか１項に記載の真空掃除機。
8. 前記電力供給部が電池である、請求項１から７のいずれか１項に記載の真空掃除機。
9. 前記電圧測定手段が前記電池にかかる電圧を測定するようにさらに用意される、請求項８に記載の真空掃除機。
10. 前記電力供給部が交流電流、すなわちＡＣ供給部である、請求項１から５のいずれか１項に記載の真空掃除機。
11. ＡＣ信号のゼロクロスを検出するとともに、ゼロクロスの指示を付与するゼロ検出ユニットをさらに備え、
    前記電力供給部がＡＣ電力供給部であり、
    前記切替手段がダイオード手段であり、
    前記制御手段が、ゼロ検出手段からゼロクロスの指示を受信するとともに、時間遅延を付与する時間遅延手段を備えており、前記時間遅延は、前記実モータ動力値及び前記目標モータ動力値に基づいているとともに、制御信号が各ゼロクロスから前記時間遅延を伴って前記制御手段から送出され、前記切替手段を前記オフ状態と前記オン状態との間において切替えるように決定され、それにより、前記電力供給部から前記電気モータに付与される平均電力が前記目標モータ動力値により近づくようになる、請求項１から５のいずれか１項に記載の真空掃除機。
12. 真空掃除機において電力供給部によって駆動される電気モータを制御する制御方法であって、
    前記電気モータにかかるモータ電圧を測定し、
    前記電気モータを通って流れるモータ電流を測定し、
    測定される前記モータ電圧及び測定される前記モータ電流に基づいて、前記電力供給部から前記電気モータに付与される前記電力を目標モータ動力値に対して制御することを含む、制御方法。
13. 測定される前記モータ電圧及び測定される前記モータ電流から実モータ動力を算出し、
    目標モータ動力値を付与することをさらに含み、
    前記制御作用が前記実モータ動力及び前記目標モータ動力値に基づいている、請求項１２に記載の制御方法。
14. 電圧を前記電気モータに対して一部の時間の間のみ印加し、
    前記制御作用が、前記電力供給部から前記電気モータに付与される平均電力が前記目標モータ動力値により近づくように、前記一部の時間の間を制御することによってなされる、請求項１３に記載の制御方法。

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