JP2865795B2 - 電気掃除機 - Google Patents
電気掃除機Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フアンモータの制御装置に関し、特にフア
ンモータを駆動源に用いた電気掃除機に好適なフアンモ
ータの制御装置及びその装置を用いた電気掃除機に関す
るものである。
ンモータを駆動源に用いた電気掃除機に好適なフアンモ
ータの制御装置及びその装置を用いた電気掃除機に関す
るものである。
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ツクと
圧力センサもしくは風量センサとを組み合わせ、トライ
アツ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。
ータを用いるとともに、制御素子であるトライアツクと
圧力センサもしくは風量センサとを組み合わせ、トライ
アツ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。
上記従来技術は、フアンモータの負荷状態を示す諸因
子すなわち風量あるいは静圧を風量センサあるいは静圧
センサを用いて検知し、回転速度を制御しているので、
価格の上昇及びセンサ取付容積が必要となる問題があつ
た。
子すなわち風量あるいは静圧を風量センサあるいは静圧
センサを用いて検知し、回転速度を制御しているので、
価格の上昇及びセンサ取付容積が必要となる問題があつ
た。
本発明の目的は、センサレスにて負荷状態を示す諸因
子すなわち風量あるいは静圧を検知し、それによつて最
適な運転ができるフアンモータの制御装置及びその装置
を用いた電気掃除機を提供することにある。
子すなわち風量あるいは静圧を検知し、それによつて最
適な運転ができるフアンモータの制御装置及びその装置
を用いた電気掃除機を提供することにある。
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、塵埃を捕集するフイルターと、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Ｉを検出する手段と、前記ファンモータの回転速度Ｎ
を検出する手段と、検出された前記負荷電流Ｉ及び前記
回転速度Ｎに基づいて前記ファンモータを制御する制御
手段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Ｉ及び回転速度Ｎの比I/Nに
所定数を乗じることにより風量Ｑを演算し、該演算され
た風量Ｑが予め設定された掃除機の運転パターンに対応
した所定の風量になるような前記ファンモータの速度指
令NCMDを作成し、前記検出されるファンモータの回転速
度が前記ファンモータの速度指令NCMDと一致するように
前記ファンモータを制御することにある。
は、塵埃を捕集するフイルターと、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Ｉを検出する手段と、前記ファンモータの回転速度Ｎ
を検出する手段と、検出された前記負荷電流Ｉ及び前記
回転速度Ｎに基づいて前記ファンモータを制御する制御
手段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Ｉ及び回転速度Ｎの比I/Nに
所定数を乗じることにより風量Ｑを演算し、該演算され
た風量Ｑが予め設定された掃除機の運転パターンに対応
した所定の風量になるような前記ファンモータの速度指
令NCMDを作成し、前記検出されるファンモータの回転速
度が前記ファンモータの速度指令NCMDと一致するように
前記ファンモータを制御することにある。
また、本発明の特徴とするところは、塵埃を捕集する
フイルターと、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Ｉを検出する手段
と、前記ファンモータの回転速度Ｎを検出する手段と、
検出された前記負荷電流Ｉ及び前記回転速度Ｎに基づい
て前記ファンモータを制御する制御手段を有する電気掃
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Ｉ及び回転速度Ｎの比I/Nに所定数を乗じること
により風量Ｑを演算し、該演算された風量に対応した回
転速度Ｎから静圧Ｈを演算し、該演算された静圧Ｈが予
め設定された掃除機の運転パターンに対応した所定の風
量になるような前記ファンモータの速度指令NCMDを作成
し、前記検出されるファンモータの回転速度が前記ファ
ンモータの速度指令NCMDと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。
フイルターと、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Ｉを検出する手段
と、前記ファンモータの回転速度Ｎを検出する手段と、
検出された前記負荷電流Ｉ及び前記回転速度Ｎに基づい
て前記ファンモータを制御する制御手段を有する電気掃
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Ｉ及び回転速度Ｎの比I/Nに所定数を乗じること
により風量Ｑを演算し、該演算された風量に対応した回
転速度Ｎから静圧Ｈを演算し、該演算された静圧Ｈが予
め設定された掃除機の運転パターンに対応した所定の風
量になるような前記ファンモータの速度指令NCMDを作成
し、前記検出されるファンモータの回転速度が前記ファ
ンモータの速度指令NCMDと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。
フアンモータの負荷電流と回転速度から風量と静圧を
算出し、その結果を基にフアンモータの速度指令を決定
するので、圧力センサレスあるいは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。
算出し、その結果を基にフアンモータの速度指令を決定
するので、圧力センサレスあるいは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。
以下、本発明の一実施例を第１図〜第14図により説明
する。
する。
第１図は本発明の一実施例に係わるフアンモータの概
略構成を示したものである。フアンモータは、可変速モ
ータ38とフアン39かなり、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を受けて回
転速度と負荷電流を検出する。可変側モータ38の速度を
制御する制御装置は、回転速度と負荷電流から負荷状態
を示す諸因子、例えば風量Ｑあるいは静圧Ｈを演算し、
この演算結果を基にフアンモータを運転する。
略構成を示したものである。フアンモータは、可変速モ
ータ38とフアン39かなり、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を受けて回
転速度と負荷電流を検出する。可変側モータ38の速度を
制御する制御装置は、回転速度と負荷電流から負荷状態
を示す諸因子、例えば風量Ｑあるいは静圧Ｈを演算し、
この演算結果を基にフアンモータを運転する。
フア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つて説
明する。
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つて説
明する。
また、電気掃除機のフア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
流整流子モータ、位相制御モータ、インバータ駆動のイ
ンダクシヨンモータ，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アンモータとして用いた例について
説明する。
タとしては、入力を制御することにより速度が変わる交
流整流子モータ、位相制御モータ、インバータ駆動のイ
ンダクシヨンモータ，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アンモータとして用いた例について
説明する。
さらに、本発明では、フア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あるいは静圧
を例に取つて説明する。
諸因子に電気掃除機の負荷状態を示す風量あるいは静圧
を例に取つて説明する。
第２図は制御回路の概略構成を示すブロツク図、第３
図は制御回路の全体構成を示す。
図は制御回路の全体構成を示す。
図において、16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環流ダイオー
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
エミツタ側とコンデンサ22のマイナス側間に接続された
比較的低い抵抗である。
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環流ダイオー
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
エミツタ側とコンデンサ22のマイナス側間に接続された
比較的低い抵抗である。
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。
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。
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1
8、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1
5、および前記回路18から得られた検出信号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ユータ19
とから主要構成される。30は実際の使用者が操作する運
転スイツチである。
極位置をホール素子PS等で検出する磁極位置検出回路1
8、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1
5、および前記回路18から得られた検出信号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ユータ19
とから主要構成される。30は実際の使用者が操作する運
転スイツチである。
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。
らの信号を受けて、回転子Ｒの磁極位置信号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。
マイクロコンピユータ19は、この磁極位置信号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。
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。
マイクロコンピユータ19は、セントラルプロセツシン
グユニツト（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つて相互に接続さ
れている。そして、ROM19−２には、ブラシレスモータ1
7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。
グユニツト（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つて相互に接続さ
れている。そして、ROM19−２には、ブラシレスモータ1
7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。
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。
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。
トランジスタTR1〜TR6は、前記マイクロコンピユータ
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。
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。
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。
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。
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。
17を用いるものである。
第４図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
アン（電動送風機のフアン）の負荷トルクＴを示したも
のである。
Ｈ特性を示し、横軸に風量Ｑをとり、縦軸に静圧Ｈとフ
アン（電動送風機のフアン）の負荷トルクＴを示したも
のである。
第４図において、電気掃除機のＱ−Ｈ特性は、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、フアンの負荷トルク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。
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、フアンの負荷トルク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。
この様な電気掃除機のＱ−Ｈ特性において、風量セン
サあるいは圧力センサを用いることなく、ブラシレスモ
ータ17の負荷状態から風量あるいは静圧を算出するに
は、種々の工夫を必要とする。
サあるいは圧力センサを用いることなく、ブラシレスモ
ータ17の負荷状態から風量あるいは静圧を算出するに
は、種々の工夫を必要とする。
まず、ブラシレスモータの出力Ｐは次式で表される。
Ｐ＝1.027×Ｎ×Ｔ（Ｗ） …（１） これにより、 となる。
（２）式において、出力Ｐは誘起電圧E0と電流Ｉの積
（Ｐ＝E0I）であるので、 となる。すなわち、トルクＴはモータ電流Ｉに比例す
る。
（Ｐ＝E0I）であるので、 となる。すなわち、トルクＴはモータ電流Ｉに比例す
る。
一般流体における相似則には、次式の関係が知られて
いる。
いる。
Ｌ∝NF 3・D5 …（４） Ｑ∝NF・D3 …（５） Ｈ∝NF 2・D2 …（６） ここで、Ｌはフアンの軸入力（Ｗ）、Ｑは風量（m3/m
in）、Ｈは静圧（mmAg）、NFはフアンの回転速度、Ｄは
羽根車の径（mm）を示す。そして、フアンとモータとは
直結していることから、フアンの軸入力Ｌと回転速度NF
は、モータの出力Ｐと回転速度Ｎに等しいと考えられ、
前記（４）式は、前記（５）式と前記（６）式より、次
式に変形できる。
in）、Ｈは静圧（mmAg）、NFはフアンの回転速度、Ｄは
羽根車の径（mm）を示す。そして、フアンとモータとは
直結していることから、フアンの軸入力Ｌと回転速度NF
は、モータの出力Ｐと回転速度Ｎに等しいと考えられ、
前記（４）式は、前記（５）式と前記（６）式より、次
式に変形できる。
Ｐ∝Ｑ・N2 …（７） ここで、Ｐはモータの出力（Ｗ）、Ｎはモータ回転速
度（rpm）を示す。
度（rpm）を示す。
前記（７）式の、モータ軸出力Ｐは、 Ｐ＝E0・Ｉ …（８） E0＝KE・Ｎ …（９） である。ここで、E0は誘起電圧（Ｖ）、KEは誘起電圧係
数、Ｉは負荷電流（Ａ）を示す。
数、Ｉは負荷電流（Ａ）を示す。
前記（７）式，前記（８）式及び前記（９）式から風
量Ｑは、 と表わすことができる。ここで、Ｋは比例係数を示す。
なお比例係数Ｋは、送風機効率，モータ効率，掃除機の
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を含んでいるが、ここでは定数
とする。
量Ｑは、 と表わすことができる。ここで、Ｋは比例係数を示す。
なお比例係数Ｋは、送風機効率，モータ効率，掃除機の
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を含んでいるが、ここでは定数
とする。
第５図は横軸に風量Ｑをとり、縦軸にブラシレスモー
タの回転速度Ｎと負荷電流Ｉとの比（回転速度／負荷電
流）を示したものである。
タの回転速度Ｎと負荷電流Ｉとの比（回転速度／負荷電
流）を示したものである。
第５図からわかるように、回転速度に関係なく、回転
速度／負荷電流の値から風量Ｑを算出できることがわか
る。
速度／負荷電流の値から風量Ｑを算出できることがわか
る。
第６図は静圧Ｈを横軸にとり、縦軸に回転速度Ｎをと
つた場合における、各風量Q1〜Q4に対するＨ−Ｎ特性を
示す。図より、静圧Ｈは次式の関係から求めることがで
きる。
つた場合における、各風量Q1〜Q4に対するＨ−Ｎ特性を
示す。図より、静圧Ｈは次式の関係から求めることがで
きる。
Ｎ∝Ｑ（aH＋ｂ） …（11） これにより、 となる。ここで、a,bは定数である。
これらの結果より、ブラシレスモータ17の負荷電流Ｉ
と回転速度Ｎから電気掃除機としての風量Ｑと静圧Ｈを
算出できる。
と回転速度Ｎから電気掃除機としての風量Ｑと静圧Ｈを
算出できる。
第７図は、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QA1一定制御を行い、風量QA1以
下ではHA1一定制御、QAB一定制御、HAB一定制御を行う
ものである。Ｂパターンは風量QA1より小さい風量QB1で
QB1一定制御を行い、風量QB1以下では回転速度NB一定の
速度一定制御、QAB一定制御、HAB一定制御を行うもので
ある。
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QA1一定制御を行い、風量QA1以
下ではHA1一定制御、QAB一定制御、HAB一定制御を行う
ものである。Ｂパターンは風量QA1より小さい風量QB1で
QB1一定制御を行い、風量QB1以下では回転速度NB一定の
速度一定制御、QAB一定制御、HAB一定制御を行うもので
ある。
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QA1以上では回転速度を減少させ、モータ入力を絞
つて風量QA1一定とし、低風量QAB以下で同じく回転速度
を減少させ、モータ入力を絞つて風量QAB一定としてい
る。又、風量のQA1とQAB間ではたたみ面を傷つけること
がないように静圧HA1一定制御、風量QAB以下で静圧HAB
以下になるとHAB一定制御としている。
風量QA1以上では回転速度を減少させ、モータ入力を絞
つて風量QA1一定とし、低風量QAB以下で同じく回転速度
を減少させ、モータ入力を絞つて風量QAB一定としてい
る。又、風量のQA1とQAB間ではたたみ面を傷つけること
がないように静圧HA1一定制御、風量QAB以下で静圧HAB
以下になるとHAB一定制御としている。
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QB1一定制御を行い、回転速度が最大のNBに達
し、かつ風量がQB1以下では回転速度NB一定制御とし、
掃除機としての最大パワーを得るようにしている。
で、風量QB1一定制御を行い、回転速度が最大のNBに達
し、かつ風量がQB1以下では回転速度NB一定制御とし、
掃除機としての最大パワーを得るようにしている。
次に、具体的な制御手段を、第２図および第７図によ
り説明する。
り説明する。
実際の操作者が運転スイツチ30を操作すると、まず、
マイクロコンピユータ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つて、規定の回転速度N1までブ
ラシレスモータ17を駆動する。切替スイツチS1は起動時
には速度指令N1を選択し、起動が完了すると処理７のAQ
RおよびAHRの出力NCMDを選択する。
マイクロコンピユータ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つて、規定の回転速度N1までブ
ラシレスモータ17を駆動する。切替スイツチS1は起動時
には速度指令N1を選択し、起動が完了すると処理７のAQ
RおよびAHRの出力NCMDを選択する。
起動時に速度指令N1が決定すると、マイクロコンピユ
ータ19は磁極位置検出回路18からの磁極位置信号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
演算処理を行つてモータ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ILを検出する。
ータ19は磁極位置検出回路18からの磁極位置信号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
演算処理を行つてモータ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ILを検出する。
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ACRは電流指令ICMD
と負荷電流ILとの偏差εＩから電圧指令Ｖ＊を算出す
る。
から電流指令ICMDを求め、処理５のACRは電流指令ICMD
と負荷電流ILとの偏差εＩから電圧指令Ｖ＊を算出す
る。
処理６の点弧信号発生処理は電圧指令Ｖ＊と磁極位置
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信
号19Sを出力する。
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信
号19Sを出力する。
ブラシレスモータ17が規定の回転速度N1に達すると、
切替スイツチS1が処理７のAQR,AHRの出力信号NCMDに切
り替る。
切替スイツチS1が処理７のAQR,AHRの出力信号NCMDに切
り替る。
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、第７図の
A,Bパターンとなるように、実速度Ｎと負荷電流ILから
速度指令NCMDを出力する。
所定の風量Ｑ、静圧Ｈになるように、例えば、第７図の
A,Bパターンとなるように、実速度Ｎと負荷電流ILから
速度指令NCMDを出力する。
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。
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。
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、圧力センサおよび風量セ
ンサを用いることなく、モータの負荷電流ILと回転速度
Ｎから風量Q,静圧Ｈを演算にて算出し、運転パターンに
従つて風量一定制御（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。
源にブラシレスモータを用い、圧力センサおよび風量セ
ンサを用いることなく、モータの負荷電流ILと回転速度
Ｎから風量Q,静圧Ｈを演算にて算出し、運転パターンに
従つて風量一定制御（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。
本実施例では風量Q,静圧Ｈの算出に、ブラシレスモー
タの回転速度と負荷電流から算出したが、回転速度と電
流指令との比の演算でも問題ない。
タの回転速度と負荷電流から算出したが、回転速度と電
流指令との比の演算でも問題ない。
第16図の実験データに示す通り、回転速度と電流指令
の比から風量Ｑをえることが可能である。
の比から風量Ｑをえることが可能である。
また、第15図の実験データに示す通り、電流指令と回
転速度の比から風量Ｑをえることが可能である。
転速度の比から風量Ｑをえることが可能である。
さらに、風量Ｑおよび静圧Ｈの演算値を、本実施例で
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。
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。
さらに、本実施例では、フア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。
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。
第８図〜第14図は、他の実施例である。
第８図は静圧センサを併用した制御回路の概略構成を
示すブロツク図、第９図は電気掃除機の静圧検出の概略
構成を示す。
示すブロツク図、第９図は電気掃除機の静圧検出の概略
構成を示す。
第８図において、第２図と異なる点は、ブラシレスモ
ータ17の回転速度Ｎと負荷電流ILの他に電気掃除機31の
静圧を静圧センサ32から検出していることであり、電気
掃除機31に取り付けた静圧センサ32により静圧を検出
し、マイクロコンピユータ19に含まれる処理８の静圧検
出処理にて静圧増幅器33からの信号33Sを受けて電気掃
除機31の静圧Ｈを検出する。
ータ17の回転速度Ｎと負荷電流ILの他に電気掃除機31の
静圧を静圧センサ32から検出していることであり、電気
掃除機31に取り付けた静圧センサ32により静圧を検出
し、マイクロコンピユータ19に含まれる処理８の静圧検
出処理にて静圧増幅器33からの信号33Sを受けて電気掃
除機31の静圧Ｈを検出する。
処理９のAQR（風量調節器）は回転速度Ｎと負荷電流I
Lから風量Ｑを算出し、AHR（静圧調節器）は検出した静
圧Ｈを用いて所定の風量Q,静圧Ｈになるように、例えば
第７図のA,Bパターンとなるように速度指令NCMDを出力
してもよい。
Lから風量Ｑを算出し、AHR（静圧調節器）は検出した静
圧Ｈを用いて所定の風量Q,静圧Ｈになるように、例えば
第７図のA,Bパターンとなるように速度指令NCMDを出力
してもよい。
第10図は電気掃除機の風量検出の概略構成を示し、第
11図は風量センサを併用した制御回路の概略構成を示す
ブロツク図である。
11図は風量センサを併用した制御回路の概略構成を示す
ブロツク図である。
第11図において、第２図と異なる点はブラシレスモー
タ17の回転速度Ｎと負荷電流ILの他に電気掃除機31の風
量を検出していることであり、電気掃除機31に取り付け
た風量センサ34により風量を検出し、マイクロコンピユ
ータ19に含まれる処理10の風量検出処理にて風量増幅器
35からの信号35Sを受けて電気掃除機31の風量Ｑを検出
する。
タ17の回転速度Ｎと負荷電流ILの他に電気掃除機31の風
量を検出していることであり、電気掃除機31に取り付け
た風量センサ34により風量を検出し、マイクロコンピユ
ータ19に含まれる処理10の風量検出処理にて風量増幅器
35からの信号35Sを受けて電気掃除機31の風量Ｑを検出
する。
処理11のAQR（風量調節器）は検出した風量Ｑを用
い、AHR（静圧調節器）は検出した風量Ｑと回転速度Ｎ
とから静圧Ｈを算出し所定の風量Q,静圧Ｈになるよう
に、例えば第７図のA,Bパターンとなるように速度指令N
CMDを出力してもよい。
い、AHR（静圧調節器）は検出した風量Ｑと回転速度Ｎ
とから静圧Ｈを算出し所定の風量Q,静圧Ｈになるよう
に、例えば第７図のA,Bパターンとなるように速度指令N
CMDを出力してもよい。
第12図はブラシレスモータの回転速度Ｎと直流電圧Ed
を用いた制御回路の概略構成を示すブロツク図、第13図
はその制御回路の全体構成を示し、第14図はブラシレス
モータの負荷電流ILによる直流電圧Edの垂下特性をプロ
ツトしたもので、横軸に負荷電流ILをとり、縦軸に直電
圧Edを示したものである。
を用いた制御回路の概略構成を示すブロツク図、第13図
はその制御回路の全体構成を示し、第14図はブラシレス
モータの負荷電流ILによる直流電圧Edの垂下特性をプロ
ツトしたもので、横軸に負荷電流ILをとり、縦軸に直電
圧Edを示したものである。
第12図および第13図において、第２図および第３図と
異なる点は、インバータ回路20に供給する直流電圧Edと
ブラシレスモータ17の回転速度Ｎとから風量Q,静圧Ｈを
演算していることであり、直流電圧検出部36の抵抗R2,R
3から直流電圧Edを検出し、マイクロコンピユータ19に
含まれる処理12の電圧検出処理にて電圧増幅器37からの
信号37Sを受けて直流電圧Edを検出する。
異なる点は、インバータ回路20に供給する直流電圧Edと
ブラシレスモータ17の回転速度Ｎとから風量Q,静圧Ｈを
演算していることであり、直流電圧検出部36の抵抗R2,R
3から直流電圧Edを検出し、マイクロコンピユータ19に
含まれる処理12の電圧検出処理にて電圧増幅器37からの
信号37Sを受けて直流電圧Edを検出する。
処理13の電流演算処理は検出した直流電圧Edでは直接
風量Ｑを演算できない、このため第14図の直流電圧Edと
負荷電流ILの関係から演算により負荷電流演算値Ｌを
求める。
風量Ｑを演算できない、このため第14図の直流電圧Edと
負荷電流ILの関係から演算により負荷電流演算値Ｌを
求める。
処理14のAQR（風量調節器）は回転速度Ｎを演算した
負荷電流演算値Ｌから風量Ｑを算出し、AHR（静圧調
節器）は算出した風量Ｑと回転速度Ｎから静圧Ｈを算出
し、所定の風量Ｑ、静圧Ｈになるように、例えば第７図
のA,Bパターンとなるように速度指令NCMDを出力しても
よい。
負荷電流演算値Ｌから風量Ｑを算出し、AHR（静圧調
節器）は算出した風量Ｑと回転速度Ｎから静圧Ｈを算出
し、所定の風量Ｑ、静圧Ｈになるように、例えば第７図
のA,Bパターンとなるように速度指令NCMDを出力しても
よい。
以上述べたように、本発明の他実施例では、電気掃除
機の駆動源にブラシレスモータを用い、圧力センサある
いは静圧センサのどちらか一方のセンサだけの使用とモ
ータの負荷電流ILと回転速度Ｎとにより、風量Ｑあるい
は静圧Ｈを演算し、運転パターンに従つて風量一定制御
（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することもでき
る。
機の駆動源にブラシレスモータを用い、圧力センサある
いは静圧センサのどちらか一方のセンサだけの使用とモ
ータの負荷電流ILと回転速度Ｎとにより、風量Ｑあるい
は静圧Ｈを演算し、運転パターンに従つて風量一定制御
（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することもでき
る。
さらに、直流電圧Edを検出し、検出した直流電圧Edか
ら演算した負荷電流演算値Ｌと回転速度Ｎとにより、
圧力センサおよび風量センサを用いることなく、風量Q,
静圧Ｈを演算にて算出し、運転パターンに従つて風量一
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することも
できる。
ら演算した負荷電流演算値Ｌと回転速度Ｎとにより、
圧力センサおよび風量センサを用いることなく、風量Q,
静圧Ｈを演算にて算出し、運転パターンに従つて風量一
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することも
できる。
以上説明したように本発明によれば、ファンモータの
負荷電流Ｉ及び回転速度Ｎの比I/Nに所定数を乗じるこ
とにより風量Ｑを演算し、該演算された風量Ｑが予め設
定された掃除機の運転パターンに対応した所定の風量に
なるような前記ファンモータの速度指令NCMDを作成し、
前記検出されるファンモータの回転速度が前記ファンモ
ータの速度指令NCMDと一致するように前記ファンモータ
を制御するようにしているので、圧力センサレスあるい
は風量センサレスにて負荷状態に応じた最適な吸込力が
得られる電気掃除機を提供できる。
負荷電流Ｉ及び回転速度Ｎの比I/Nに所定数を乗じるこ
とにより風量Ｑを演算し、該演算された風量Ｑが予め設
定された掃除機の運転パターンに対応した所定の風量に
なるような前記ファンモータの速度指令NCMDを作成し、
前記検出されるファンモータの回転速度が前記ファンモ
ータの速度指令NCMDと一致するように前記ファンモータ
を制御するようにしているので、圧力センサレスあるい
は風量センサレスにて負荷状態に応じた最適な吸込力が
得られる電気掃除機を提供できる。
第１図は本発明の一実施例を示すフアンモータの概略構
成図、第２図は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ツク
図、第３図はその制御回路の全体構成図、第４図は電気
掃除機のＱ−Ｈ特性図、第５図は風量と回転速度／負荷
電流との関係を示す図、第６図は静圧と回転速度及び風
量との関係を示す図、第７図は電気掃除機の代表的な運
転パターンを示す図、第８図は他実施例である静圧セン
サを併用した制御回路の概略構成を示すブロツク図、第
９図は電気掃除機の静圧検出の概略構成図、第10図は電
気掃除機の風量検出の概略構成図、第11図は他実施例で
ある風量センサを併用した制御回路の概略構成を示すブ
ロツク図、第12図はブラシレスモータの回転速度と直流
電圧を用いた制御回路の概略構成を示すブロツク図、第
13図はその制御回路の全体構成図、第14図は直流電圧Ed
と負荷電流ILの関係を示した図、第15図は風量と電流指
令／回転速度との関係を示す実験データ、第16図は風量
と、回転速度／電流指令との関係を示す実験データであ
る。 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
ロコンピユータ、23……電流増幅器、30……運転スイツ
チ、38……可変速モータ、39……フアン、40……制御装
置。
成図、第２図は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ツク
図、第３図はその制御回路の全体構成図、第４図は電気
掃除機のＱ−Ｈ特性図、第５図は風量と回転速度／負荷
電流との関係を示す図、第６図は静圧と回転速度及び風
量との関係を示す図、第７図は電気掃除機の代表的な運
転パターンを示す図、第８図は他実施例である静圧セン
サを併用した制御回路の概略構成を示すブロツク図、第
９図は電気掃除機の静圧検出の概略構成図、第10図は電
気掃除機の風量検出の概略構成図、第11図は他実施例で
ある風量センサを併用した制御回路の概略構成を示すブ
ロツク図、第12図はブラシレスモータの回転速度と直流
電圧を用いた制御回路の概略構成を示すブロツク図、第
13図はその制御回路の全体構成図、第14図は直流電圧Ed
と負荷電流ILの関係を示した図、第15図は風量と電流指
令／回転速度との関係を示す実験データ、第16図は風量
と、回転速度／電流指令との関係を示す実験データであ
る。 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
ロコンピユータ、23……電流増幅器、30……運転スイツ
チ、38……可変速モータ、39……フアン、40……制御装
置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安部 岳志 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 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 宮下 邦夫 茨城県日立市東多賀町１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１丁目１番１号 株式会社日立製作所多賀工場内 (72)発明者 豊島 久則 茨城県日立市東多賀町１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１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１丁目１番１号 株式会社日立製作所多賀工場内 (72)発明者 須賀 久央 茨城県日立市東多賀町１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 昭62−152389（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−95882（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A47L 9/28 H02P 6/00 - 6/24
Claims (2)
- 【請求項１】塵埃を捕集するフイルターと、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Ｉを検出する手段と、前記ファンモータの回
転速度Ｎを検出する手段と、検出された前記負荷電流Ｉ
及び前記回転速度Ｎに基づいて前記ファンモータを制御
する制御手段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Ｉ及び回
転速度Ｎの比I/Nに所定数を乗じることにより風量Ｑを
演算し、該演算された風量Ｑが予め設定された掃除機の
運転パターンに対応した所定の風量になるような前記フ
ァンモータの速度指令NCMDを作成し、前記検出されるフ
ァンモータの回転速度が前記ファンモータの速度指令N
CMDと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。 - 【請求項２】塵埃を捕集するフイルターと、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Ｉを検出する手段と、前記ファンモータの回
転速度Ｎを検出する手段と、検出された前記負荷電流Ｉ
及び前記回転速度Ｎに基づいて前記ファンモータを制御
する制御手段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Ｉ及び回
転速度Ｎの比I/Nに所定数を乗じることにより風量Ｑを
演算し、該演算された風量に対応した回転速度Ｎから静
圧Ｈを演算し、該演算された静圧Ｈが予め設定された掃
除機の運転パターンに対応した所定の風量になるような
前記ファンモータの速度指令NCMDを作成し、前記検出さ
れるファンモータの回転速度が前記ファンモータの速度
指令NCMDと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。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100319A JP2865795B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 電気掃除機 |
| EP91105964A EP0458057B1 (en) | 1990-04-16 | 1991-04-15 | Method for operating a vacuum cleaner |
| DE69107119T DE69107119D1 (de) | 1990-04-16 | 1991-04-15 | Verfahren zum Betreiben eines Staubsaugers. |
| KR1019910005976A KR0161987B1 (ko) | 1990-04-16 | 1991-04-15 | 진공소제기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100319A JP2865795B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 電気掃除機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH044788A JPH044788A (ja) | 1992-01-09 |
| JP2865795B2 true JP2865795B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=14270868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2100319A Expired - Fee Related JP2865795B2 (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-18 | 電気掃除機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2865795B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2855853B2 (ja) * | 1990-12-03 | 1999-02-10 | 株式会社日立製作所 | 電気掃除機 |
| JP4726424B2 (ja) * | 2004-03-25 | 2011-07-20 | 富士工業株式会社 | 送風機の風量制御方法 |
| JP2008043083A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 風量一定制御ｄｃファンモータ駆動装置 |
| JP2010242767A (ja) * | 2010-07-20 | 2010-10-28 | Fuji Industrial Co Ltd | 送風機の風量制御方法 |
| JP6077314B2 (ja) * | 2013-01-25 | 2017-02-08 | 富士工業株式会社 | 送風装置 |
| JP6324187B2 (ja) * | 2014-04-23 | 2018-05-16 | 三菱電機株式会社 | 送風機 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0687675B2 (ja) * | 1986-10-08 | 1994-11-02 | 株式会社日立製作所 | 電気掃除機 |
-
1990
- 1990-04-18 JP JP2100319A patent/JP2865795B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH044788A (ja) | 1992-01-09 |
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|---|---|---|---|
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