JP2855853B2 - Electric vacuum cleaner - Google Patents

Electric vacuum cleaner

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JP2855853B2
JP2855853B2 JP2400252A JP40025290A JP2855853B2 JP 2855853 B2 JP2855853 B2 JP 2855853B2 JP 2400252 A JP2400252 A JP 2400252A JP 40025290 A JP40025290 A JP 40025290A JP 2855853 B2 JP2855853 B2 JP 2855853B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ファンモータを駆動源
に用いた電気掃除機に好適なファンモータの制御装置を
備えた電気掃除機に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum cleaner equipped with a fan motor control device suitable for a vacuum cleaner using a fan motor as a drive source.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電気掃除機においては、駆動源に
交流整流子モータを用いるとともに、制御素子であるト
ライアックと圧力センサもしくは風量センサとを組み合
わせ、トライアックにより交流整流子モータに印加する
電圧を調整し、被掃除面に応じて、あるいは圧力センサ
や風量センサによる検出値に応じて電気掃除機としてパ
ワーを制御するものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electric vacuum cleaner, an AC commutator motor is used as a driving source, and a voltage applied to the AC commutator motor by a triac is combined with a triac which is a control element and a pressure sensor or an airflow sensor. There are known vacuum cleaners which adjust the power and control the power according to the surface to be cleaned or according to the value detected by a pressure sensor or an air flow sensor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、ファ
ンモータの負荷状態を示す諸因子すなわち風量を風量セ
ンサで直接検知するか、あるいは予め静圧と風量の関係
をテーブル化しておき静圧センサの出力から検知し、回
転速度を制御している。このため、前者はセンサ取付け
による価格の上昇と容積の問題があり、後者は広い範囲
で風量を高精度に求めようとするとテーブルデータが膨
大になる問題があった。本発明の目的は、風量センサレ
スにて負荷状態を示す諸因子すなわち風量を検出し、そ
れによって最適な運転ができる電気掃除機を提供するこ
とにある。
In the above prior art, the factors indicating the load state of the fan motor, that is, the air volume, are directly detected by an air volume sensor, or the relationship between the static pressure and the air volume is tabulated in advance and the static pressure sensor is used. And control the rotational speed. For this reason, the former has a problem of an increase in price and a volume due to the attachment of the sensor, and the latter has a problem that the table data becomes enormous when trying to obtain the air volume in a wide range with high accuracy. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vacuum cleaner capable of detecting various factors indicating a load state, that is, an air volume without an air volume sensor, and thereby performing optimal operation.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の特徴とするところは、塵埃を捕集するフィル
ターと、塵埃吸引力を発生させる可変速のファンモータ
と、該ファンモータの負荷電流を検出する負荷電流検出
手段と、前記ファンモータの回転速度を検出する回転速
度検出手段と、掃除機の静圧を検出する静圧センサと、
検出された前記負荷電流,前記回転速度及び前記静圧に
基づいて前記ファンモータを制御する制御手段とを有す
る電気掃除機であって、前記制御手段は、前記ファンモ
ータの負荷電流,回転速度及び前記掃除機の静圧から予
め記憶された演算規則に従って風量を演算し、該演算さ
れた風量に対応する前記ファンモータの速度指令を作成
し、前記回転速度検出手段で検出されたファンモータの
回転速度と前記ファンモータの速度指令との偏差から電
流指令値を作成し、該電流指令値と前記負荷電流検出手
段で検出された負荷電流とが一致するように前記ファン
モータを制御することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention is characterized by a filter for collecting dust, a variable speed fan motor for generating dust suction force, and a fan motor. Load current detection means for detecting a load current, rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the fan motor, a static pressure sensor for detecting the static pressure of the cleaner,
A controller that controls the fan motor based on the detected load current, the rotation speed, and the static pressure, wherein the control unit includes a load current, a rotation speed, and a rotation speed of the fan motor. An air flow is calculated from the static pressure of the vacuum cleaner in accordance with a previously stored calculation rule, a speed command for the fan motor corresponding to the calculated air flow is created, and the rotation speed of the fan motor detected by the rotation speed detection unit is calculated. A current command value is created from a deviation between a speed and a speed command of the fan motor, and the fan motor is controlled such that the current command value matches a load current detected by the load current detection unit. .

【0005】[0005]

【0006】[0006]

【作用】ファンモータの負荷電流と回転速度及び圧力か
ら風量を算出し、その結果を基にファンモータの速度指
令を決定するので、風量センサレスにて負荷状態に応じ
た最適な吸込力が得られる。
The air flow is calculated from the load current, the rotation speed and the pressure of the fan motor, and the speed command of the fan motor is determined based on the result, so that an optimum suction force according to the load condition can be obtained without an air flow sensor. .

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図8により
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0008】図1は本発明の一実施例に係わるファンモ
ータの概略構成を示したものである。ファンモータは、
可変速モータ38とファン39からなり、制御装置40
にて速度検出器41からの信号41Sと電流検出器42
からの信号42Sと圧力センサ43の信号43Sを圧力
検出器44からの信号44Sとして受けて回転速度と負
荷電流を検出する。可変速モータ38の速度を制御する
制御装置は、回転速度と負荷電流及び圧力から負荷状態
を示す諸因子、例えば風量Qを演算し、この演算結果を
基にファンモータを運転する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a fan motor according to an embodiment of the present invention. The fan motor is
The control device 40 comprises a variable speed motor 38 and a fan 39.
And the signal 41S from the speed detector 41 and the current detector 42
And the signal 43S from the pressure sensor 43 are received as a signal 44S from the pressure detector 44 to detect the rotation speed and the load current. The control device that controls the speed of the variable speed motor 38 calculates various factors indicating the load state, for example, the air volume Q, from the rotation speed, the load current, and the pressure, and operates the fan motor based on the calculation result.

【0009】ファンモータの用途には、扇風機、冷却用
ブロアあるいは電気掃除機等が考えられるが、本一実施
例では負荷状態により運転状態が変わる電気掃除機を例
に取って説明する。
The fan motor may be used for a fan, a cooling blower, a vacuum cleaner, or the like. In the present embodiment, a vacuum cleaner whose operating state changes according to a load state will be described as an example.

【0010】また、電気掃除機のファンモータに用いる
可変速モータとしては、入力を制御することにより速度
が変わる交流整数子モータ、位相制御モータ、インバー
タ駆動のインダクションモータ,リラクタンスモータあ
るいは、ブラシレスモータ等が考えられるが、その中で
も機械的な摺動を伴うブラシをもたず、長寿命で制御応
答性のよいブラシレスモータをファンモータとして用い
た例について説明する。
As a variable speed motor used for a fan motor of a vacuum cleaner, an AC integer motor, a phase control motor, an inverter driven induction motor, a reluctance motor, a brushless motor, etc. Among them, an example will be described in which a brushless motor having a long life and good control response without using a brush accompanied by mechanical sliding is used as a fan motor.

【0011】さらに、本発明では、ファンモータの負荷
状態を示す諸因子に電気掃除機の負荷状態を示す風量を
例に取って説明する。図2に掃除機の概略構成を示し、
図3は制御回路の概略構成を示すブロック図、図4は制
御回路の全体構成を示す。
Further, the present invention will be described by taking, as an example, various factors indicating the load state of the fan motor, the air flow indicating the load state of the vacuum cleaner. FIG. 2 shows a schematic configuration of the vacuum cleaner,
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the control circuit, and FIG. 4 shows an overall configuration of the control circuit.

【0012】図において、31は掃除機本体を示し、1
6はブラシレスモータ17を可変速運転するためのイン
バータ制御装置である。29は交流電源であり、この電
源29を整流回路21で整流し、コンデンサ22にて平
滑してインバータ回路20に直流電圧Ed が供給され
る。インバータ回路20は、トランジスタTR1〜TR6
と、それぞれのトランジスタに並列に接続された還流ダ
イオードD1〜D6から構成された120度通電形インバ
ータである。トランジスタTR1 〜TR3 は正のアー
ム、トランジスタTR4〜TR6は負のアームを構成し、
負のアームのそれぞれの通流期間は電気角の120度で
パルス幅変調(PWM)される。R1は負のアームを構
成するトランジスタTR4〜TR6のエミッタ側とコンデ
ンサ22のマイナス側間に接続された比較的低い抵抗で
ある。
In FIG. 1, reference numeral 31 denotes a vacuum cleaner main body.
Reference numeral 6 denotes an inverter control device for operating the brushless motor 17 at a variable speed. 29 is an AC power source, rectifies the power source 29 by the rectifier circuit 21, the DC voltage E d is supplied to the inverter circuit 20 is smoothed by the capacitor 22. The inverter circuit 20 includes transistors TR 1 to TR 6
And a 120-degree conduction type inverter composed of freewheeling diodes D 1 to D 6 connected in parallel to the respective transistors. The transistor TR 1 to Tr 3 positive arm, the transistor TR 4 to Tr 6 constitute a negative arm,
Each conduction period of the negative arms is pulse width modulated (PWM) at an electrical angle of 120 degrees. R 1 is connected relatively low resistance between the negative side of the emitter side and the capacitor 22 of the transistor TR 4 to Tr 6 that constitutes the negative arm.

【0013】ブラシレスモータ17は、2極の永久磁石
からなる回転子Rと、電機子巻線U,V,Wからなる。
これらの巻線U,V,Wに流れる負荷電流IDCは前記抵
抗R1 の電圧降下として検出できる。
The brushless motor 17 comprises a rotor R composed of two permanent magnets and armature windings U, V, W.
Load current I DC flowing through the windings U, V, and W can be detected as a voltage drop across the resistor R 1.

【0014】ブラシレスモータ17の速度制御回路は、
回転子Rの磁極位置をホール素子PS等で検出する磁極
位置検出回路18、前述した負荷電流IDCの検出値を増
幅する電流増幅器23(抵抗R1 の電圧降下は直流電流
であり、ブラシレスモータ17の負荷電流とは異なるの
で、抵抗R1 の電圧降下値を増幅し、かつ放電回路付ピ
ークポールド回路によりブラシレスモータ17の負荷電
流に模擬することを含む)、前記トランジスタTR1
TR6を駆動するベースドライバ15、および磁極位置
検出回路18から得られた磁極位置検出信号18Sに基
づいてベースドライバ15を駆動するマイクロコンピュ
ータ19とから主要構成される。33は掃除機の圧力
(静圧)を検出する静圧センサ32の検出値を増幅する
静圧増幅器で静圧信号33Sはマイクロコンピュータ1
9で処理する。30は実際の使用者が操作する運転スイ
ッチである。
The speed control circuit of the brushless motor 17
Magnetic pole position detection circuit 18 for detecting the magnetic pole position of the rotor R in the Hall element PS etc., the voltage drop of current amplifier 23 (resistor R 1 that amplifies the detected value of the load current I DC mentioned above is a DC current, brushless motor is different from the load current 17, which comprises a voltage drop of the resistor R 1 amplifies and simulates the load current of the brushless motor 17 by the discharge circuit with peak poled circuit), the transistor TR 1 ~
It is mainly composed of a base driver 15 for driving the TR 6 and a microcomputer 19 for driving the base driver 15 based on a magnetic pole position detection signal 18S obtained from the magnetic pole position detection circuit 18. A static pressure amplifier 33 amplifies a detection value of a static pressure sensor 32 for detecting a pressure (static pressure) of the vacuum cleaner.
Process at step 9. An operation switch 30 is operated by an actual user.

【0015】前記において、磁極位置検出回路18はホ
ール素子PSからの信号を受けて、回転子Rの磁極位置
検出信号18Sを生成するものである。この磁極位置検
出信号18Sは電機子巻線U,V,Wの電流切替えに用
いることに加え、回転速度を検出する信号としても用い
るものである。
In the above, the magnetic pole position detecting circuit 18 receives the signal from the Hall element PS and generates a magnetic pole position detecting signal 18S of the rotor R. The magnetic pole position detection signal 18S is used not only for switching the current of the armature windings U, V, W, but also for detecting the rotation speed.

【0016】マイクロコンピュータ19は、この磁極位
置検出信号18Sを一定のサンプリング内での数を数え
ることにより、回転速度を求めるものである。
The microcomputer 19 obtains the rotation speed by counting the number of the magnetic pole position detection signals 18S within a certain sampling.

【0017】マイクロコンピュータ19は、セントラル
プロセッシングユニット(CPU)19−1,リードオ
ンリメモリ(ROM)19−2、およびランダムアクセ
スメモリ(RAM)19−3を含んでおり、これらは図
示しないがアドレスバスやデータバスおよびコントロー
ルバス等によって相互に接続されている。そして、RO
M19−2には、ブラシレスモータ17を駆動するのに
必要なプログラム、例えば、速度の演算処理、運転指令
の取込処理、速度制御処理(ASR)、電流制御処理
(ACR)、電流検出処理等を記憶させてある。
The microcomputer 19 includes a central processing unit (CPU) 19-1, a read-only memory (ROM) 19-2, and a random access memory (RAM) 19-3. And a data bus and a control bus. And RO
M19-2 includes programs necessary for driving the brushless motor 17, such as a speed calculation process, an operation command fetch process, a speed control process (ASR), a current control process (ACR), and a current detection process. Is stored.

【0018】一方、RAM19−3は、ROM19−2
に記憶させた種々のプログラムを実行するに際し、必要
な各種の外部データを読み書きするのに用いられる。
On the other hand, the RAM 19-3 has a ROM 19-2.
It is used to read and write various necessary external data when executing various programs stored in the.

【0019】トランジスタTR1〜TR6は、前記マイク
ロコンピュータ19で処理、生成された点弧信号19Sに
応じ、ベースドライバ15によりそれぞれ駆動される。
The transistors TR 1 to TR 6 are respectively driven by the base driver 15 in accordance with the ignition signal 19S processed and generated by the microcomputer 19.

【0020】この種のブラシレスモータ17は、電機子
巻線U,V,Wに流れる電流がモータの出力トルクに対
応するので、逆に印加電流を変えれば出力トルクを可変
できる。すなわち、印加電流を調整することにより、モ
ータの出力トルクを連続的で任意に変えられ、インバー
タの駆動周波数を変えることにより、モータの回転速度
を任意に可変できる。
In this type of brushless motor 17, the current flowing through the armature windings U, V, W corresponds to the output torque of the motor, and conversely, the output torque can be varied by changing the applied current. That is, the output torque of the motor can be continuously and arbitrarily changed by adjusting the applied current, and the rotation speed of the motor can be arbitrarily changed by changing the drive frequency of the inverter.

【0021】本発明の電気掃除機は、このようなブラシ
レスモータ17を用いるものである。図5はブラシレス
モータを用いた電気掃除機のQ−H特性を示し、横軸に
風量Qをとり、縦軸に静圧Hとファン(電動送風機のフ
ァン)の負荷トルクTを示したものである。
The vacuum cleaner of the present invention uses such a brushless motor 17. FIG. 5 shows QH characteristics of a vacuum cleaner using a brushless motor, in which the horizontal axis represents airflow Q, and the vertical axis represents static pressure H and load torque T of a fan (fan of an electric blower). is there.

【0022】図5において、電気掃除機のQ−H特性
は、モータの回転速度を一定にした場合、風量Qが小の
時に静圧Hが大、風量Qが大の時に静圧Hが小となる。
また、ファンの負荷トルクTは風量Qに対して自乗カー
ブとなり、この負荷トルクTは図示していないが吸口の
状態(風の流入面積の変化)でも変化する。
In FIG. 5, the QH characteristic of the vacuum cleaner is such that when the rotation speed of the motor is constant, the static pressure H is large when the air volume Q is small, and the static pressure H is small when the air volume Q is large. Becomes
Further, the load torque T of the fan has a square curve with respect to the air volume Q, and this load torque T also varies depending on the state of the suction port (change of the inflow area of the wind) although not shown.

【0023】この様な電気掃除機のQ−H特性におい
て、風量センサを用いることなく、ブラシレスモータ1
7の負荷状態から風量を算出するには、種々の工夫を必
要とする。
In the QH characteristics of such a vacuum cleaner, the brushless motor 1 can be used without using an air flow sensor.
In order to calculate the air volume from the load state of 7, various measures are required.

【0024】まずブラシレスモータの出力P(W)は次
式で表される。
First, the output P (W) of the brushless motor is expressed by the following equation.

【0025】[0025]

【数1】 P=1.027×N×T(W)## EQU1 ## P = 1.027 × N × T (W)

【0026】ここで、Nは回転速度(rpm)、Tはトル
ク(Kg−m)である。前記、数1より、
Here, N is a rotation speed (rpm), and T is a torque (Kg-m). From the above equation 1,

【0027】[0027]

【数2】 (Equation 2)

【0028】となる。前記、数2において、出力Pは、## EQU1 ## In Equation 2, the output P is

【0029】[0029]

【数3】 P=E・I## EQU3 ## P = E 0 · I

【0030】[0030]

【数4】 E=K・NE 0 = K 0 · N

【0031】である。ここで、E0 は誘起電圧(V)、
0 は誘起電圧係数、Iは負荷電流(A)を示す。前
記、数2と前記、数3及び前記、数4より、
Is as follows. Here, E 0 is the induced voltage (V),
K 0 is the induced voltage coefficient, and I is the load current (A). From the above equation 2, the above equation 3, and the above equation 4,

【0032】[0032]

【数5】 (Equation 5)

【0033】となる。すなわち、トルクTはモータ電流
Iに比例する。
## EQU1 ## That is, the torque T is proportional to the motor current I.

【0034】一般流体における相似側には、次式の関係
が知られている。
On the similar side of a general fluid, the following relationship is known.

【0035】[0035]

【数6】 L∝N・D [Expression 6] L∝N 3 · D 5

【0036】[0036]

【数7】 Q∝N・D [Expression 7] Q∝ND 3

【0037】[0037]

【数8】 H∝N・D H8N 2 · D 2

【0038】ここで、Lはファンの軸入力(W)、Qは風
量(m3/min)、Hは静圧(mmAq)、Nは回転速度(rp
m)、Dは羽根車の径(mm)を示す。そして、ファンと
モータとは直結していることから、ファンの軸入力Lと
回転速度Nは、モータの出力Pと回転速度に等しいと考
えられ、前記、数6は前記、数7と前記、数8より、次
式に変形できる。
Here, L is the axial input (W) of the fan, Q is the air volume (m 3 / min), H is the static pressure (mmAq), and N is the rotational speed (rp).
m) and D indicate the diameter (mm) of the impeller. Since the fan and the motor are directly connected, it is considered that the axial input L and the rotational speed N of the fan are equal to the output P and the rotational speed of the motor. From equation (8), it can be transformed into the following equation.

【0039】[0039]

【数9】 P∝Q・H[Expression 9] P∝Q · H

【0040】ここで、モータの出力Pは、前記、数3と
前記、数4より
Here, the output P of the motor is obtained from the above equation (3) and the above equation (4).

【0041】[0041]

【数10】 P=K・I・NP = K 0 · I · N

【0042】であるから、前記、数9は前記、数10よ
Therefore, Equation 9 is obtained from Equation 10 above.

【0043】[0043]

【数11】 [Equation 11]

【0044】と表せる。更に、前記、数11は数8及び
前記、数9から風量Qは、
Can be expressed as follows. Further, the above equation (11) is based on the equation (8) and the equation (9), the air volume Q is

【0045】[0045]

【数12】 (Equation 12)

【0046】と表わすことができる。ここで、送風機効
率,モータ効率,掃除機本体からの空気漏れ及び温度に
よる空気の単位体積重量変化など多くの誤差要因が考え
られるが簡単化のために無視する。
Can be expressed as Here, many error factors such as blower efficiency, motor efficiency, air leakage from the cleaner body, and a change in unit weight of air due to temperature are considered, but are ignored for simplicity.

【0047】図6は、電気掃除機の代表的な運転パター
ン(Aパターン,Bパターン)を示す。図のQ−H特性
において、Aパターンは大風量側でQA 一定制御を行
い、風量QA 以下ではHA 一定制御を行うものである。
Bパターンは風量QA より小さい風量QB でQB 一定制
御を行い、風量QB 以下では回転速度NB 一定の速度一
定制御を行うものである。
FIG. 6 shows typical operation patterns (A pattern, B pattern) of the vacuum cleaner. In Q-H characteristics of FIG, A pattern performs Q A constant control in large volume side, below the air volume Q A are those performing H A constant control.
B pattern performs Q B constant control in airflow Q A smaller air volume Q B, below the air volume Q B is intended to perform a constant speed constant control rotational speed N B.

【0048】Aパターンは被掃除面がたたみを想定した
もので、大風量QA 以上では回転速度を減少させ、モー
タ入力を絞って量QA 一定としている。又、風量のQA
以下では、たたみ面を傷つけることがないように静圧H
A 一定制御としている。
The pattern A is based on the assumption that the surface to be cleaned is deflected. When the air volume is larger than the large air volume Q A , the rotation speed is reduced and the motor input is reduced to keep the volume Q A constant. In addition, Q A
In the following, the static pressure H is set so as not to damage the folding surface.
A Constant control.

【0049】Bパターンは被掃除面がじゆうたんを想定
したもので、風量QB 一定制御を行い、回転速度が最大
のNB に達し、かつ風量がQB 以下では回転速度NB
定制御とし、掃除機としての最大パワーを得るようにし
ている。
[0049] B pattern intended surface to be cleaned assuming a free sputum performs air volume Q B constant control, the rotational speed reaches the maximum N B, and the air volume is the rotational speed N B constant control in the following Q B And to get the maximum power as a vacuum cleaner.

【0050】次に、具体的な制御手段を、図3と図6に
より説明する。
Next, specific control means will be described with reference to FIGS.

【0051】実際の操作者が運転スイッチ30を操作す
ると、まず、マイクロコンピュータ19は処理1とし
て、運転指令取込処理および起動処理を行って、規定の
回転速度N1 までブラシレスモータ17を駆動する。切
替スイッチS1 は起動時には速度指令N1 を選択し、駆
動が完了すると処理7のAQRおよびAHRの出力N
CMDを選択する。
[0051] If the actual operator operates the operation switch 30, first, the microcomputer 19 as a process 1, by performing the operation instruction acquisition process and activation process to drive the brushless motor 17 to the rotational speed N 1 defined . The changeover switch S 1 selects the speed command N 1 at the time of start-up, and when the driving is completed, the output N of the AQR and AHR in the process 7
Select CMD .

【0052】起動時に速度指令N1 が決定すると、マイ
クロコンピュータ19は磁極位置検出回路18からの磁
極位置検出信号18Sを受けて処理6の点弧信号発生処
理を行い、トランジスタTR1〜TR6の点弧素子を決定
する。そして、処理2の速度演算処理を行ってブラシレ
スモータ17の実速度Nを演算し、処理3の電流検出処
理にて電流増幅器23からの信号23Sを受けてブラシ
レスモータ17の負荷電流Iを検出する。
[0052] When the speed command N 1 is determined at startup, the microcomputer 19 performs an arc signal generation processing terms of processing 6 receives the magnetic pole position detection signal 18S from the magnetic pole position detecting circuit 18, the transistor TR 1 to Tr 6 Determine the firing element. Then, the actual speed N of the brushless motor 17 is calculated by performing the speed calculation process of process 2, and the load current I of the brushless motor 17 is detected by receiving the signal 23S from the current amplifier 23 in the current detection process of process 3. .

【0053】処理4のASRは速度指令N* と実速度N
との偏差εN から電流指令ICMD を求め、処理5のAC
Rは電流指令ICMD と負荷電流Iとの偏差εI から電圧
指令V* を算出する。
The ASR in the process 4 is the speed command N * and the actual speed N
Current command I CMD from the deviation ε N from
R calculates the voltage command V * from the deviation epsilon I of the load current I and the current command I CMD.

【0054】処理6の点弧信号発生処理は電圧指令V*
と磁極位置検出信号18Sを受けてトランジスタTR1
〜TR6の点弧する素子を決定すると共に、印加電圧を
可変にするためのPWMした点弧信号19Sを出力す
る。
The firing signal generation processing of processing 6 is performed by the voltage command V *.
And the magnetic pole position detection signal 18S, the transistor TR 1
And determines the elements that ignition of to Tr 6, the applied voltage to output the PWM was firing signal 19S for the variable.

【0055】ブラシレスモータ17が規定の回転速度N
1 に達すると、切替スイッチS1 が処理7のAQR,A
HRの出力信号NCMD に切り替る。
When the brushless motor 17 has a specified rotation speed N
Upon reaching the 1, the changeover switch S 1 is processing 7 of the AQR, A
It switched to the output signal N CMD of HR.

【0056】処理7のAQR(風量調節器)、AHR
(静圧調節器)は、所定の風量Q、静圧Hになるよう
に、例えば、図6のA,Bターンとなるように、実速度
Nと負荷電流Iから速度指令NCMD を出力する。
Processing 7 AQR (air volume controller), AHR
The (static pressure regulator) outputs a speed command N CMD from the actual speed N and the load current I so that a predetermined air volume Q and a static pressure H are obtained, for example, turns A and B in FIG. .

【0057】ブラシレスモータ17は、回転速度Nが外
部指令でなく、内部指令NCMD になるように、処理4,
5のASR,ACRを介して電圧指令V* が決定され、
制御される。
The brushless motor 17 performs processes 4 and 4 so that the rotation speed N is not an external command but an internal command NCMD .
5, the voltage command V * is determined via the ASR and ACR,
Controlled.

【0058】以上述べたように、本実施例では、電気掃
除機の駆動源にブラシレスモータを用い、風量センサを
用いることなく、モータの負荷電流Iと回転速度N及び
静圧Hから風量Qを演算にて算出し、運転パターンに従
って風量一定制御(AQR),静圧一定制御(AHR)
運転することにより、電気掃除機としてのパワーを最適
に制御できる。
As described above, in the present embodiment, a brushless motor is used as a drive source of the vacuum cleaner, and the air volume Q is determined from the load current I, the rotation speed N, and the static pressure H of the motor without using an air volume sensor. Calculated by calculation, constant air volume control (AQR), constant static pressure control (AHR) according to operation pattern
By driving, the power of the vacuum cleaner can be optimally controlled.

【0059】本実施例では風量Qの算出に、ブラシレス
モータの負荷電流と回転速度及び静圧から算出したが、
電流指令と回転速度との比の演算で求められる。
In this embodiment, the air volume Q is calculated from the load current, the rotation speed and the static pressure of the brushless motor.
It can be obtained by calculating the ratio between the current command and the rotation speed.

【0060】図7の実験データは掃除機の動作を風量と
静圧で示したもので、電流指令と回転速度の積と静圧と
の比から風量Qを得ることが可能であり、風量指令に基
づいて安定した風量一定制御が可能である。
The experimental data of FIG. 7 shows the operation of the vacuum cleaner in terms of the air volume and the static pressure. The air volume Q can be obtained from the ratio of the product of the current command and the rotation speed to the static pressure. Based on the above, stable air volume constant control is possible.

【0061】また、図8の実験データは掃除機の動作を
風量と静圧で示したもので、電流指令Iと回転速度Nの
比から風量Qを得るもの(I/N)と、電流指令Iと回
転速度Nの積と静圧Hの比から風量Qを得るもの(I・
N/H)を比較すれば、I/Nによる方式は、静圧が高
くなると風量が小さくなる方向に動く。I・N/Hによ
る方式は、逆に静圧が高くなると風量が大きくなるよう
に動く。この両者の関係、すなわち前記、数11と前
記、数12から次式を導く。
The experimental data shown in FIG. 8 shows the operation of the vacuum cleaner in terms of air volume and static pressure. The data obtained by obtaining the air volume Q from the ratio between the current command I and the rotation speed N (I / N) and the current command The one that obtains the air volume Q from the ratio of the product of I and the rotation speed N and the static pressure H (I ·
Comparing (N / H), the system based on I / N moves in a direction in which the air volume decreases as the static pressure increases. Conversely, the method using I / N / H moves so that the air volume increases when the static pressure increases. The following equation is derived from the relationship between the two, that is, Equation 11, and Equation 12.

【0062】[0062]

【数13】 (Equation 13)

【0063】前記、数13の平均値をとる方式により、
より精度良く風量を演算することが可能である。尚、本
一実施例では、前記、数11と前記、数12の平均値を
取るようにしたが比を取るようにしても良い。
According to the above-described method of taking the average value of Expression 13,
It is possible to calculate the air volume with higher accuracy. In the present embodiment, an average value of Equation 11 and Equation 12 is taken, but a ratio may be taken.

【0064】さらに、風量Qおよび静圧Hの演算値を、
本一実施例では、モータ制御に使用したが、電気掃除機
の負荷状態を示すように使用しても良い。
Further, the calculated values of the air volume Q and the static pressure H are
In the present embodiment, the motor is used for motor control, but may be used to indicate the load state of the vacuum cleaner.

【0065】さらに、本一実施例では、ファンモータに
ブラシレスモータを用いた例につき説明したが、交流整
流子モータでも良いことは言うまでもない。
Further, in this embodiment, an example in which a brushless motor is used as the fan motor has been described, but it goes without saying that an AC commutator motor may be used.

【0066】[0066]

【発明の効果】本発明によれば、風量センサを用いずに
ファンモータの負荷電流,回転速度及び静圧から間接的
に風量を演算し、この演算結果を基にファンモータの回
転速度を調整するようにしているので、掃除機の価格の
上昇及び大型化するのを抑えると共に、最適なパワーで
運転できる電気掃除機を提供することができる。
According to the present invention, the air flow is calculated indirectly from the load current, the rotation speed and the static pressure of the fan motor without using the air flow sensor, and the rotation speed of the fan motor is adjusted based on the calculation result. As a result, it is possible to provide an electric vacuum cleaner that can be operated with optimal power while suppressing an increase in the price and size of the vacuum cleaner.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すファンモータの概略構
成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fan motor showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例を示す電気掃除機の概略構成
図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a vacuum cleaner showing one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例を示す電気掃除機用ブラシレ
スモータの制御回路の概略構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a control circuit of a brushless motor for a vacuum cleaner according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例を示す電気掃除機用ブラシレ
スモータの制御回路の全体構成図である。
FIG. 4 is an overall configuration diagram of a control circuit of a brushless motor for a vacuum cleaner according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明は電気掃除機のQ−H特性図である。FIG. 5 is a QH characteristic diagram of the vacuum cleaner.

【図6】本発明は電気掃除機の代表的な運転パターンを
示す図である。
FIG. 6 is a view showing a typical operation pattern of the electric vacuum cleaner.

【図7】本発明は風量と電流指令×回転速度/静圧との
関係を示す実験データである。
FIG. 7 is experimental data showing the relationship between air flow and current command × rotation speed / static pressure.

【図8】本発明は風量と(電流指令/回転速度+電流指
令×回転速度/静圧)/2との関係を示す実験データで
ある。
FIG. 8 is experimental data showing the relationship between the air volume and (current command / rotation speed + current command × rotation speed / static pressure) / 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

15…ベースドライバ、16…インバータ、17…ブラ
シレスモータ、18…磁極位置検出回路、19…マイク
ロコンピュータ、23…電流増幅器、30…運転スイッ
チ、38…可変速モータ、39…ファン、40…制御装
置。
15: Base driver, 16: Inverter, 17: Brushless motor, 18: Magnetic pole position detecting circuit, 19: Microcomputer, 23: Current amplifier, 30: Operation switch, 38: Variable speed motor, 39: Fan, 40: Control device .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 常博 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 須賀 久央 茨城県日立市東多賀町一丁目1番1号 株式会社 日立製作所 多賀工場内 (72)発明者 川又 光久 茨城県日立市東多賀町一丁目1番1号 株式会社 日立製作所 多賀工場内 (72)発明者 常楽 文夫 茨城県日立市東多賀町一丁目1番1号 株式会社 日立製作所 多賀工場内 (72)発明者 石井 吉太郎 茨城県日立市東多賀町一丁目1番1号 株式会社 日立製作所 多賀工場内 (56)参考文献 特開 平4−4788(JP,A) 特開 昭63−95882(JP,A) 特開 昭62−152389(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A47L 9/28 H02P 5/00 - 6/24 F04D 27/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tsunehiro Endo 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hisao Suga 1-1-1, Higashitaga-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Taga Plant (72) Inventor Mitsuhisa Kawamata 1-1-1, Higashitaga-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Taga Plant (72) Inventor Fumio Joraku 1-1, Higashitaga-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Inside the Taga Plant of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yoshitaro Ishii 1-1-1 Higashitaga-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Taga Plant of Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-4-4788 (JP, A JP-A-63-95882 (JP, A) JP-A-62-152389 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) A47L 9/28 H02P 5 / 00-6/24 F04D 27/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】塵埃を捕集するフィルターと、塵埃吸引力
を発生させる可変速のファンモータと、該ファンモータ
の負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、前記ファン
モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、掃除
機の静圧を検出する静圧センサと、検出された前記負荷
電流,前記回転速度及び前記静圧に基づいて前記ファン
モータを制御する制御手段とを有する電気掃除機であっ
て、 前記制御手段は、前記ファンモータの負荷電流,回転速
度及び前記掃除機の静圧から予め記憶された演算規則に
従って風量を演算し、該演算された風量に対応する前記
ファンモータの速度指令を作成し、前記回転速度検出手
段で検出されたファンモータの回転速度と前記ファンモ
ータの速度指令との偏差から電流指令値を作成し、該電
流指令値と前記負荷電流検出手段で検出された負荷電流
とが一致するように前記ファンモータを制御することを
特徴とする電気掃除機。
1. A filter for collecting dust, a variable speed fan motor for generating a dust suction force, load current detecting means for detecting a load current of the fan motor, and detecting a rotation speed of the fan motor. A vacuum cleaner including: a rotation speed detection unit; a static pressure sensor for detecting a static pressure of the cleaner; and a control unit for controlling the fan motor based on the detected load current, the rotation speed, and the static pressure. The control means calculates an air volume from a load current, a rotation speed of the fan motor, and a static pressure of the cleaner according to a previously stored calculation rule, and controls the fan motor corresponding to the calculated air volume. A speed command is created, and a current command value is created from a deviation between the fan motor rotation speed detected by the rotation speed detection means and the fan motor speed command. An electric vacuum cleaner wherein the fan motor is controlled so that the load current detected by the load current detecting means coincides with the load current.
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