JP3809588B2 - Vacuum cleaner - Google Patents

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JP3809588B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明はブラシレスモータの特徴である回転数検知の容易さを利用し、圧力センサーを使うこと無く、ゴミ量検知機能、吸い付き防止機能、オートパワーオフ機能を備えた電気掃除機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
特開昭63−156967公報に示された従来の空気調和機のフィルター目詰り検出装置は、送風機用モートルに流れる電流が一定値以上となったの室内空気用フィルターの目詰りした状態として目詰りした状態を検出し、使用者に表示するもので、回転数は電流制御で一定に調節されている。
【0003】
特開平2−164325公報に示された従来の電気掃除機は、掃除機本体に掃除運転制御部と、掃除運転状態において複数の機能を表示する機能表示部を備え、前記掃除運転制御部は前記機能表示部を動作させる展示運転モードを備え、機能表示部の例えばごみ量表示部はごみ量を電動送風機の吸気側の吸気フィルタとの空間の圧力変化を検知する半導体圧力センサの出力に応じて3個の表示体で段階的にデジタル表示し、紙袋フィルタの交換時にはブザーで交換時期を知らせるものである。
【0004】
特開昭63−234930公報に示されたもう一つの従来の電気掃除機は、ブラシレス電動機の負荷電流を検出し、その電流の大きさから運転状態を判断し、特に負荷電流がある所定の値以下になったら回転数を一定に制御し、過回転を防止するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の空気調和機のフィルター目詰り検出装置は、送風機用モートルに流れる電流が一定値以上となったの室内空気用フィルターの目詰りした状態として目詰りした状態を検出するが、回転数が一定と明記されておらず、目詰りの微妙な変化を検知することができないという問題があった。
【0006】
また、従来の電気掃除機の機能表示部の例えばごみ量表示部はごみ量を電動送風機の吸気側の吸気フィルタとの空間の圧力変化を検知する半導体圧力センサの出力に応じて3個の表示体で段階的にデジタル表示するが、そのごみ量の表示は3個のアイマイなものであると共に、圧力センサのコストがどうしても必要なために高価になるという問題があった。
【0007】
さらに、もう一つの従来の電気掃除機は、ブラシレス電動機の負荷電流を検出し、その電流の大きさから運転状態を判断し、特に負荷電流がある所定の値以下になったら回転数を一定に制御し、過回転を防止するものであるが、回転数が一定と明記されておらず、正確な目詰りの判断が困難であるという問題があった。本発明はかかる問題点を解決するためなされたもので、目詰まりだけでなくゴミ量を正確に検知できると共に、リニアに表示でき、しかも従来と同様にゴミ量検知機能、吸い付き防止機能、オートパワーオフ機能を有したとしても圧力センサを使わずにコスト低減が図れる電気掃除機を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電気掃除機は、電気掃除機本体に搭載されたブラシレスモータと、一定電圧を出力する直流電源と、入力側が直流電源に接続され、出力側がブラシレスモータに接続され、二つのスイッチング素子を複数対並列接続したインバータと、インバータのスイッチング素子をPWM信号により駆動するモータプリドライブ回路と、モータプリドライブ回路に出力するPWM信号を指令された複数の運転モードに基づいて作成するPWM制御回路とからなり、インバータに電圧を供給する母線の入力電流を検出し、その入力電流をPWM制御回路にフィードバック制御して入力電流を一定に制御する電気掃除機において、上記ブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段と、複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と回転数との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルと、上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と上記データテーブルの回転数とを比較し、該回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と一致する上記データテーブルのそのときの運転モードにおける回転数に対応したゴミ量のデータを出力するゴミ判定手段と、該ゴミ量判定手段の出力信号によりゴミ量を表示するゴミ量表示手段とを備えてなるものである。上記回転数検出手段はホール素子である。
【0009】
また、上記複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と回転数との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルは製品出荷時における所定の入力電流のときのゴミの無い状態での回転数を基準に作成されている。
【0010】
さらに、複数の運転モードのそれぞれにおける吸い込み口が床面から接触していてゴミ詰まりの状態を示す回転数と完全密封状態を示す回転数の間に位置する吸い込み口が床面から離れていて吸い付き状態を示す回転数を基準値として記憶した吸い付き状態記憶手段と、上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と上記吸い付き状態記憶手段のそのときの運転モードにおける基準値とを比較し、上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数が上記吸い付き状態記憶手段の該基準値を超えたときに吸い付き状態を示す信号を出力する吸い付き状態判定手段と、該吸い付き状態判定手段が出力した信号に基づき吸い付き状態を教示する教示手段とを備えてなる。
【0011】
また、上記吸い付き状態判定手段が上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と上記吸い付き状態記憶手段のそのときの運転モードにおける基準値とを比較し、上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数が上記吸い付き状態記憶手段の該基準値を越えたときに出力する吸い付き状態を示す信号に基づき上記PWM制御回路にモータ停止信号を出力するモータ停止手段を備えてなる。
【0012】
また、上記吸い付き状態判定手段が上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と上記吸い付き状態記憶手段のそのときの運転モードにおける基準値と比較し、上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数が上記吸い付き状態記憶手段の該基準値を越えたときに出力する吸い付き状態を示す信号に基づき、上記PWM制御回路に対してそのときの運転モードにおいて設定されたモータ回転数よりも相当低い回転数に減速するか、停止させる指令を出力し、それから吸い付き物を取り除ける所定時間経過後にモータ回転数をそのときの運転モードにおいて設定された回転数に復帰させる指令を出力する減速または停止・復帰指令手段とを備えてなる。
【0013】
さらに、上記吸い付き状態判定手段が上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と上記吸い付き状態記憶手段のそのときの運転モードにおける基準値と比較し、上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数が上記吸い付き状態記憶手段の該基準値を越えたときに出力する吸い付き状態を示す信号に基づき、上記PWM制御回路に対してそのときの運転モードにおいて設定されたモータ回転数よりも相当低い回転数に減速するか、停止させる指令を出力し、それから吸い付き物を取り除ける所定時間経過後にモータ回転数をそのときの運転モードにおいて設定された回転数に復帰させる指令を出力する減速または停止・復帰指令手段と、減速または停止・復帰指令手段の指令出力後に上記吸い付き状態判定手段が吸い付き状態を示す信号を出力した回数をカウントしてカウント値が所定回数を越えたら所定時間経過後に上記PWM制御回路にモータ停止信号を出力する停止指令手段とを備えてなる。
【0014】
また、上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数を所定時間間隔でサンプルホールドし、サンプルホールドした回転数を前回のサンプルホールドした回転数と比較し、その差の絶対値が所定値X以下の場合回転数が実質的に変わらない状態を確認し、その回転数が実質的に変わらない状態が一定時間連続して続いたら上記PWM制御回路にモータ停止信号を出力するオートパワーオフ制御手段とを備えてなる。
さらに、上記回転数検出手段が検出した検出信号の初期回転数N1及び現在回転数N2と上記直流電源の初期電圧V1とに基づき、 V2/V1・K=N2/N1 という関係式から、上記直流電源の現在電圧V2を演算する電圧演算手段と、電圧演算手段が演算した現在電圧V2と予め設定された初期電圧V1より所定電圧だけ大きい上限値Vuと初期電圧V1より所定電圧だけ小さい下限値Vdとを比較し、上記電圧演算手段が演算した現在電圧V2が上記上限値Vu又は下限値Vdを越えたときに上記PWM制御回路にモータ停止信号を出力するモータ停止手段を備えてなる。
【0015】
さらに、上記直流電源の現在電圧V2を計測する電圧計測手段と、上記回転数検出手段が検出した現在回転数N2と上記直流電源の初期電圧V1、その時の補正回転数Nc、上記電圧計測手段が計測した現在電圧V2、との間に V2/V1・K=N2/Nc、 Nc=N2・[1+{(V1/V2)−1}・K] の関係から補正回転数Ncを演算する補正回転数演算手段とを備えてなる。
【0016】
さらに、上記直流電源の現在電圧V2を計測する電圧計測手段と、上記回転数検出手段が検出した現在回転数N2と上記直流電源の初期電圧V1、その時の補正回転数Nc、上記電圧計測手段が計測した現在電圧V2、との間に V2/V1・K=N2/Nc、 Nc=N2・[1+{(V1/V2)−1}・K] の関係から補正回転数Ncを演算する補正回転数演算手段と、補正回転数演算手段が演算した補正回転数Ncと、ゴミ量ゼロの時の初期回転数N1と、ゴミ量100%のときの回転数上昇分N100 とに基づき、ゴミ量(%)=(Nc−N1)/N100×100という関係式からゴミ量を演算するゴミ量演算手段と、ゴミ量演算手段の出力信号によりゴミ量を表示するゴミ量表示手段とを備えてなる。
【0017】
さらに、電気掃除機本体に搭載されたブラシレスモータと、一定電圧を出力する直流電源と、入力側が直流電源に接続され、出力側がブラシレスモータに接続され、二つのスイッチング素子を複数対並列接続したインバータと、インバータのスイッチング素子をPWM信号により駆動するモータプリドライブ回路と、モータプリドライブ回路に出力するPWM信号を指令された複数の運転モードに基づいて作成するPWM制御回路と、複数の運転モードをPWM回路に指令する指令制御部とからなり、ロータ位置検出手段からのロータ位置信号からモータ回転数を検出する回転数検出手段の信号をPWM制御回路にフィードバックすることにより回転数を一定に制御する電気掃除機において、上記インバータに電圧を供給する母線の入力電流を検出する電流検出手段と、複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と入力電流との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルと、上記電流検出手段が検出した入力電流とデータテーブルの入力電流とを比較し、該電流検出手段が検出した入力電流に該当するデータテーブルのそのときの運転モードにおける入力電流に対応したゴミ量のデータを出力するゴミ量判定手段と、ゴミ量判定手段の出力信号によりゴミ量を表示するゴミ量表示手段と、上記電流検出手段が検出した入力電流を所定時間間隔でサンプルホールドし、サンプルホールドした入力電流を前回のサンプルホールドした入力電流と比較し、その差の絶対値が所定値X以下の場合に入力電流が実質的に変わらない状態を確認し、その入力電流が実質的に変わらない状態が一定時間連続して続いたら上記PWM制御回路にモータ停止信号を出力するオートパワーオフ制御手段とを備えてなる。
【0018】
さらに、上記複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と入力電流との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルは製品出荷時における所定の回転数のときのゴミの無い状態での入力電流を基準に作成されている
【0019】
また、上記PWM制御回路にモータ停止信号が出力されとき、そのモータ停止信号に代わり、PWM制御回路にモータ逆転指令信号を出力し、上記ブラシレスモータを逆転制動により停止させるモータ逆転指令手段を備えてなる。
さらに、上記PWM制御回路にモータ停止信号が出力されたとき、上記PWM制御回路に上記インバータの上段又は下段のスイッチング素子をオフさせる信号を出力し、上記ブラシレスモータを発電制動により停止させるモータ停止手段を備えてなる。
また、上記PWM制御回路にモータ停止信号が出力されとき、上記ブラシレスモータと上記インバータとの間に設けられ、上記モータ停止信号に基づき、該ブラシレスモータに発電制動を生じさせるよう動作する発電制動手段を備えてなる。
【0020】
【作用】
本発明における電気掃除機は、インバータに電圧を供給する母線の入力電流を検出し、その入力電流をPWM制御回路にフィードバック制御して入力電流を一定に制御する電気掃除機において、ゴミ量判定手段がブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と回転数との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルの回転数とを比較し、回転数検出手段の回転数と一致するデータテーブルのそのときの運転モードにおける回転数に対応したゴミ量のデータを出力し、ゴミ量表示手段はゴミ量判定手段の出力信号によりゴミ量を表示するから、各運転モードにおける電気掃除機本体の集塵室内のゴミ量を回転数より知ることができる。このデータテーブルがゴミ量と回転数との相関関係を示すのは、一定電流制御を行っているので、集塵室内のゴミ量が多くなると空気の循環が悪くなり、集塵室内の圧力が下がって掃除機ブロワの出力が低下しようとするが、一定入力制御のためにブロワの出力を維持するようにモータの回転数が上がり(当然、負荷も軽くなっている)、この場合に集塵室内のゴミ量即ち圧力と回転数の関係はほぼ一定の関係があり、その関係におけるゴミ量即ち圧力に対する回転数のデータを測定して作成したからである。なお、回転数検出手段としてホール素子が用いられている。
【0021】
また、上記複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と回転数との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルを製品出荷時における所定の入力電流の時のゴミの無い状態での回転数を基準に補正することにより、個々の電気掃除機毎に正確なゴミ量検知ができる。
【0022】
さらに、吸い付き状態判定手段が、ブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と複数の運転モードのそれぞれにおける吸い込み口が床面から接触していてゴミ詰まりの状態を示す回転数と完全密封状態を示す回転数の間に位置する吸い込み口が床面から離れていて吸い付き状態を示す回転数を基準値として記憶した吸い付き状態記憶手段のそのときの運転モードにおける基準値と比較し、回転数検出手段が検出した検出信号の回転数が吸い付き状態記憶手段の該基準値を越えたときに吸い付き状態を示す信号を出力し、教示手段が吸い付き状態判定手段の吸い付き状態を示す信号に基づき吸い付き状態を教示するから、電気掃除機本体の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときに生じるブラシレスモータの回転数が一気に上昇するというブラシレスモータの暴走を知らせることができる。
【0023】
また、モータ停止手段が、吸い付き状態判定手段の吸い付き状態を示す信号に基づきブラシレスモータのインバータを駆動制御するPWM制御回路にモータ停止信号を出力し、PWM制御回路はモータ停止信号を受けてモータを停止させるから、電気掃除機本体の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときに生じるブラシレスモータの暴走を回避でき、自動的にモータが保護され、また吸い付き物を取り除くことができる。
【0024】
さらに、減速または停止・復帰指令手段が吸い付き状態判定手段の吸い付き状態を示す信号に基づきブラシレスモータのインバータを駆動制御するPWM制御回路にに対してそのときの運転モードにおいて設定されたモータの回転数よりも相当低い回転数に減速するか、停止させる指令を出力し、それから吸い付き物を取り除ける所定時間経過後にモータの回転数をそのときの運転モードにおいて設定された回転数に復帰させる指令を出力し、PWM制御回路は減速又は停止信号を受けてモータを減速させるか停止させ、それから、吸い付き物を取り除ける所定時間経過後にそのときの運転モードにおいて設定された回転数に復帰するから、モータに負担をかけること無く吸い付き物を取り除け、再び円滑に掃除状態に入ることができる。
【0025】
そして、減速または停止・復帰指令手段の指令出力後に、電気掃除機本体の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときには停止指令手段が吸い付き状態判定手段が吸い付き状態を示す信号を出力した回数をカウントしてカウント値が所定回数を越えたら所定時間経過後にPWM制御回路にモータ停止信号を出力し、上記吸い付き状態が所定回数を越えたときにPWM制御回路は停止信号を受けてモータを停止させるから、密閉運転によるモータの発熱の危険が避けられる。
【0026】
また、オートパワーオフ制御手段がブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段が検出した検出信号の回転数を所定時間間隔でサンプルホールドし、サンプルホールドした回転数を前回のサンプルホールドした回転数と比較し、その差の絶対値が所定値X以下の場合回転数が実質的変わらない状態を確認しその回転数が変わらない状態が一定時間連続して続いたらPWM制御回路にモータ停止信号を出力し、PWM制御回路は停止信号を受けてブラシレスモータを停止させるから、電源の切り忘れ等により電気掃除機を掃除状態で放置した場合には一定時間経過するとブラシレスモータが自動的に停止させられ、安全であり、省エネルギーを実現できる。
【0027】
また、電圧演算手段は、ブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段が検出した検出信号の初期回転数N1及び現在回転数N2と直流電源の初期電圧V1とに基づき、
V2/V1・K=N2/N1 という関係式から、直流電源の現在電圧V2を演算し、モータ停止判断手段は電圧演算手段が演算した現在電圧V2と予め設定された初期電圧V1より所定電圧だけ大きい上限値Vuと初期電圧V1より所定電圧だけ小さい下限値Vdとを比較し、電圧演算手段が演算した現在電圧V2が上記上限値Vu又は下限値Vdを越えたときにPWM制御回路にモータ停止信号を出力し、PWM制御回路はモータ停止信号によりブラシレスモータを停止させるから、電源電圧が上昇又は下降するという電圧変動の異常が有ったときにはブラシレスモータが停止させられる。
【0028】
さらに、補正回転数演算手段は回転数検出手段が検出した現在回転数N2と直流電源の初期電圧V1、電圧計測手段が計測した現在電圧V2に基づき、 V2/V1・K=N2/Nc、 Nc=N2・[1+{(V1/V2)−1}・K] の式から補正回転数Ncを演算するから、電圧変動があったとしてもその補正回転数Ncを用いることにより、正確なゴミ量検知や吸い付き状態検知が可能となる。
【0029】
さらにまた、ゴミ量演算手段は補正回転数演算手段が演算した補正回転数Ncと、初期回転数N1と、ゴミ量ゼロの時の初期回転数N1と、ゴミ量100%のときの回転数上昇分N100 とに基づき、ゴミ量(%)=(Nc−N1)/N100 ×100 という関係式からゴミ量を演算し、ゴミ量表示表示手段がゴミ量演算手段の出力信号によりゴミ量を表示するから、電圧変動があったとしてもその補正回転数Ncを用いることにより、正確なゴミ量をリニアに表示することができる。
【0030】
また、ブラシレスモータの回転数を検出し、その回転数をモータプリドライブ回路にフィードバックすると共にその回転数を電圧に変換し、変換した電圧をPWM制御回路にフィードバックすることにより回転数を一定に制御する電気掃除機において、ゴミ量判定手段が、インバータに電圧を供給する母線の入力電流を検出する電流検出手段が検出した入力電流と複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と入力電流との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルのそのときの運転モードにおける入力電流に対応したゴミ量のデータを出力し、ゴミ量表示手段がゴミ量判定手段の出力信号によりゴミ量を表示するから、各運転モードにおける電気掃除機本体の集塵室内のゴミ量を入力電流より知ることができる。このデータテーブルがゴミ量と入力電流との相関関係を示すのは、回転数一定制御を行っているので、集塵室内のゴミ量が多くなると空気の循環が悪くなり、集塵室内の圧力が減ってモータの負荷が軽くなり、入力電流の電流値が下がってくる。この場合に集塵室内のゴミ量即ち圧力と入力電流の間にはほぼ一定の関係があり、その関係におけるゴミ量即ち圧力に対する入力電流のデータを測定して作成したからである。
また、オートパワーオフ制御手段がインバータに電圧を供給する母線の入力電流を検出する電流検出手段が検出した入力電流を所定時間間隔でサンプルホールドし、サンプルホールドした入力電流を前回のサンプルホールドした入力電流と比較し、その差の絶対値が所定値X以下の場合に入力電流が実質的に変わらない状態を確認し、その入力電流が実質的に変わらない状態が一定時間連続して続いたらPWM制御回路にモータ停止信号を出力
し、PWM制御回路はモータ停止信号を受けてブラシレスモータを停止させるから、電源の切り忘れ等により電気掃除機を掃除状態で放置した場合には一定時間経過するとブラシレスモータが自動的に停止させられ、安全であり、省エネルギーともなる。
【0031】
上記複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と入力電流との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルは製品出荷時における所定の回転数のときのゴミの無い状態での入力電流を基準に作成もしくは補正されていることにより、個々の電気掃除機毎に正確なゴミ量検知ができる。
【0033】
さらに、モータ逆転指令手段が、ブラシレスモータのインバータを駆動制御するPWM制御回路にモータ停止信号が出力されるとき、そのモータ停止信号に代わりPWM制御回路にモータ逆転指令信号を出力し、PWM制御回路はモータ逆転指令信号を受けて逆方向トルクをかけ、逆転制動によって停止させるから、電気掃除機本体の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときにモータを速やかに停止させることができ、吸い付き物をより早く取り除くことができる。
【0034】
また、モータ制動指令手段が、上記PWM制御回路にモータ停止信号が出力されたとき、PWM制御回路に上記インバータの上段又は下段のスイッチング素子をオフさせる信号を出力し、モータを発電制動により停止させるから、電気掃除機本体の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときにモータを速やかに停止させることができ、吸い付き物をより早く取り除くことができる。
【0035】
また、発電制動手段が、上記PWM制御回路にモータ停止信号が出力されたとき、上記モータとインバータとの間に設けられ、上記モータ停止信号に基づき、モータに発電制動を生じさせるよう動作してモータに発電制動かけるから、電気掃除機本体の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときにモータを速やかに停止させることができ、吸い付き物をより早く取り除くことができる。
【0036】
【実施例】
図1は本発明に係る電気掃除機の一実施例の構成を示すブロック図、図2は同実施例の制御部の構構成を示すブロック図、図3は同実施例の概略構成を示す断面図、図4はAC電源変動における風量と回転数との関係を示すグラフ、図5はゴミ量と回転数の関係を示すグラフ、図6はゴミ量の表示例を示す説明図である。図3において、1は電気掃除機本体、2は電気掃除機本体1の内部に形成された集塵室、3は集塵室2内に設けられる紙パック、4は電気掃除機本体1の内部に配設されたブロワを構成するブラシレスモータ、5は電気掃除機本体1の上部に設けられたマイクロコンピュータ付ブラシレスモータ駆動制御基板本体、6はマイクロコンピュータ付ブラシレスモータ駆動制御基板本体5に取り付けられ、集塵室2とブラシレスモータ4との間に位置する放熱板、7はマイコン付ブラシレスモータ駆動制御基板本体5に取り付けられたマイクロコンピュータ、8はマイクロコンピュータ付取付基板本体5上に設けられ、外部に露出する表示部、9はブラシレスモータ4に設けられた後述する回転検出手段であるホール素子とマイコン7とを接続する回転数信号線、10は電源コード、11は電気掃除機本体1の後方車輪、12は電気掃除機本体1の前方車輪、13は集塵室2に接続されたホース、14はホース13の先端に取り付けられたブラシである。
【0037】
図1及び図2において、20は交流電源を直流に整流する整流回路、21は整流回路20の直流を分圧する分圧器で、分圧器21の電圧はマイクロコンピュータ7に入力される。マイクロコンピュータ7はインターフェース25を介して表示部8と接続されている。この表示部8は回転モード表示器8a、吸い付き状態表示器8b、オートパワーオフ表示器8c、ゴミ量表示器8d等を備えている。23はブラシ14の基部に設けられた操作指令部、24はマイクロコンピュータ7とインターフェース25を介して接続されたPWM制御回路、25はPWM制御回路24と接続されたモータプリドライブ回路、26はモータプリドライブ回路25に接続されたインバータである。27はインバータ26に電圧を供給する母線の入力電流を検出する電流検出器、28はブラシレスモータ4のロータの位置及び回転数を検出するロータ位置検出手段及び回転数検出手段であるホール素子である。
【0038】
30はマイクロコンピュータ7のメインCPU、31はプログラムを記憶するROM、32は作業用のRAM、33は強(12Aモード)、中(6Aモード)、弱(2Aモード)の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量とブラシレスモータ4の回転数との相関関係を示すデータを記憶したデータターブル、34は各運転モードにおける回転数に対応したゴミ量のデータを出力するゴミ量判定手段、35は吸い付き状態を示す回転数を基準値として記憶した吸い付き状態メモリ、36はホール素子28の検出信号の回転数が吸い付き状態メモリ35の基準値を越えたときに吸い付き状態を示す信号を出力する吸い付き状態判定手段、37はブラシレスモータ4の回転数が変わらない状態が一定時間連続して続いたらモータ停止信号を出力するオートパワーオフ制御手段である。
【0039】
38はインバータ26の上段又は下段のスイッチング素子をオフさせる信号を出力してブラシレスモータ4を発電制動により停止させるモータ停止手段、39はモータ逆転指令信号を出力するモータ逆転指令手段、40はブラシレスモータ4とインバータ26の間に設けられた発電制動を動作させるモータ制動指令手段、41はブラシレスモータ4が吸い付き状態を示す回転数のとき、モータを減速させるか、停止させるかし、その所定時間後にブラシレスモータ4をそのときの運転モードにおける回転数に復帰させる減速または停止・復帰指令手段、42は減速または停止・復帰指令手段41の指令出力後に吸い付き状態判定手段36が吸い付き状態を示す信号を出力した回数をカウントしてカウント値が所定回数を越えたらモータ停止信号を出力する停止指令手段である。
【0040】
43はインバータ26に印加される現在電圧を演算する電圧演算手段、44は電圧演算手段42が演算した現在電圧が予め設定された上限値又は下限値を越えたときにモータ停止信号を出力するモータ停止判断回路、45はインバータ26に印加される現在電圧のときの現在回転数を初期電圧のときに相当する補正回転数に補正演算する補正回転数演算手段、46は補正回転数演算手段45の補正回転数Ncと、ゴミ量ゼロの時の初期回転数N1と、ゴミ量100%のときの回転数上昇分N100 とに基づいてゴミ量を演算するゴミ量演算手段である。47はインバータ26に印加される現在電圧を計測する電圧計測手段である。
【0041】
図4はAC電源変動における風量と回転数との関係を示すグラフで、ある運転モードにおける整流回路20に供給される交流電源がAC100Vの時の風量と回転数の関係を基準曲線で示しており、ゴミが無く、風量が最大のときは回転数は低いが、ゴミ詰まりが次第に生じてくると、次第に回転数が上昇していくことが分かる。これは、インバータ26に電圧を供給する母線の入力電流を電流検出器27で検出し、その電流検出器27の検出電流をPWM制御回路24にフイードバック制御して入力電流を一定に制御している場合において、集塵室2の内部のゴミの量が多くなると空気の循環が妨げられて風量小さくなり、集塵室2内の圧力が下がりモータ負荷が軽くなるためにモータ回転数が上がるからである。そして、このとき、集塵室2の内部の紙パック3の圧力に対応するゴミ量と回転数の間にはほぼ一定の関係があることも知られている。
また、交流電源がAC100Vの時の風量と回転数の関係を基準曲線とすると、+αVの場合は基準曲線より一定の割合で回転数は増加し、−αVの場合は逆に一定の割合で回転数は減少することを示している。従って、後述するように回転数を基準に制御する場合には交流電源の電圧変動分を補正する必要がある。
以下、入力電流を一定制御の場合における電気掃除機の実施例について説明する。
【0042】
実施例1
まず、電気掃除機の各運転モードにおけるゴミ量と回転数を実測したデータに基づいて作成した表1を下記に示す。
【0043】
【表1】

Figure 0003809588
【0044】
図5はゴミ量と回転数の関係を示すグラフで、グラフ中の実線はゴミ量と回転数を実測したデータの実測線であり、一点鎖線は開放時の回転数とゴミ量100%の回転数を直線補間した線であり、ゴミ量と回転数の間に一定の関係が成立している。そして、その直線補間した線に基づいて強、中、弱の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と回転数との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブル33を作成しておく。
【0045】
そこで、電気掃除機の掃除中に、回転数検出手段であるホール素子28がブラシレスモータ4の回転数を検出しおり、ゴミ量判定手段34がホール素子28が検出した検出信号の回転数とデータテーブル33の運転中における運転モードに対応した回転数とを比較し、ホール素子28の回転数と一致するデータテーブルのそのときの運転モードにおける回転数に対応したゴミ量のデータを出力する。そうすると、ゴミ量表示器8dは表示ゴミ量判定手段34の出力信号によりゴミ量を複数のLEDを使って図6に示すように紙パック3内のゴミ量の割合をそのまま表示するから、使用者は各運転モードにおける集塵室2内のゴミ量を回転数より知ることができる。
【0046】
実施例2
また、上記3つの運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と回転数との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブル33は製品出荷時における所定の入力電流のときのゴミの無い状態での回転数を基準に作成もしくは補正することにより、個々の電気掃除機毎に正確なゴミ量検知ができる。
【0047】
実施例3
電気掃除機の掃除中に、回転数検出手段であるホール素子28がブラシレスモータ4の回転数を検出しており、吸い付き状態判定手段36がホール素子28が検出した検出信号の回転数と吸い付き状態記憶メモリ35のそのときの運転モードにおける基準値とを比較し、ホール素子28の検出信号の回転数が吸い付き状態記憶メモリ35の基準値を越えたときに吸い付き状態を示す信号を出力する。そうすると、教示手段であるLEDからなる吸い付き状態表示器8bが吸い付き状態判定手段36の吸い付き状態を示す信号に基づき吸い付き状態を点灯、又は点滅によって吸い付き状態を教示するから、使用者は電気掃除機本体1の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときに生じるブラシレスモータ4の回転数が一気に上昇するというブラシレスモータ4の暴走を知らせることができる。これは、電気掃除機本体1の吸い込み口にカーテンや新聞紙が吸い付いたとき、モータ負荷は急激に軽くなり、回転数は一気に上昇し、モータ軸、及びベアリングに負担をかけ、又空気の循環も無くなるためモータ温度が上昇し、ブラシレスモータ4の寿命を短くしてしまうのを防止するためである。
また、これを知った人は電気掃除機本体1の吸い込み口からカーテンや新聞紙等を取り除くことにより、正常な運転に復帰することとなる。なお、この実施例では、教示手段としてLEDからなる吸い付き状態表示器8bとしているが、警告音を発するブザーであってもよいことは勿論である。
【0048】
実施例4
この実施例は、モータ停止手段38が吸い付き状態判定手段36の吸い付き状態を示す信号に基づきPWM制御回路24にモータ停止信号を出力する。そして、PWM制御回路24はモータ停止信号を受けてモータを停止させるから、電気掃除機本体1の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときに生じるブラシレスモータ4の暴走を回避でき、自動的にブラシレスモータ4が保護される。また、吸い付き物は吸い込み口から自然と離れるか、手で取り除くときには容易に取り除くことができる。
【0049】
実施例5
図7は吸い付き状態を検知した時に所定時間経過後に電源をオフさせるフローチャートで、このフローチャートに基づき実施例の動作を説明する。
この実施例では、まず電気掃除機の掃除中に吸い付き状態判定手段36が吸い付き状態か否かを判定する(S1)。吸い付き状態でなければ、タイマをストップしてリセットし(S2)、通常動作に入る(S3)。また、吸い付き状態であれば、減速または停止・復帰指令手段41が吸い付き状態判定手段36の吸い付き状態を示す信号に基づきPWM制御回路24に対してそのときの運転モードにおいて設定されたブラシレスモータ4の回転数よりも相当低い回転数に減速するか、停止させる指令を出力してブラシレスモータ4を減速させるか、停止させるかの吸い付き処理を行う(S4)。
【0050】
それから、タイマをスタートさせ(S5)、例えば吸い付き物を取り除ける5〜20秒の所定時間が経過したか否かをみ(S6)、所定時間経過したらモータの回転数をそのときの運転モードにおいて設定された回転数に復帰させる指令をPWM制御回路24に出力してブラシレスモータ4の回転数を当初の運転モードにおいて設定された回転数に復帰させる(S7)。従って、ブラシレスモータ4に負担をかけること無く吸い付き物を取り除け、再び円滑に掃除状態に入ることができる。
【0051】
実施例6
この実施例は、減速または停止・復帰指令手段41の指令出力後はブラシレスモータ4の回転数が当初の運転モードにおいて設定された回転数に復帰するが、その後の掃除中に再び電気掃除機本体1の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付くと、実施例5の動作を繰り返す。そして、かかる動作は永久に繰り返されることになる。そこで、停止指令手段42が吸い付き状態判定手段36が吸い付き状態を示す信号を出力した回数をカウントしてカウント値が例えば30回を越えたら、例えば3分経過後にPWM制御回路24にモータ停止信号を出力してブラシレスモータ4を停止させる。このようにすることにより、密閉運転によるモータの発熱の危険が避けられる。
【0052】
実施例7
図8はモータの回転数が変わらない状態が一定時間連続して続いたらモータを停止させるフローチャートで、このフローチャートに基づき実施例の動作を説明する。
まず、電気掃除機の電源を入れると、マイクロコンピュータ22はRAMチェック、ポート設定等の初期処理を行い(S10)、次に、操作指令部23からの指令に基づき掃除機のモードを変更(入力処理し)、表示部8への表示データに基づき一括表示処理を行い(S11)、電気掃除機のブラシレスモータ4が回転しているか否かを見る(S12)。そして、電気掃除機の掃除中となると、回転数検出手段であるホール素子28がブラシレスモータ4の回転数を検出しており、オートパワーオフ制御手段37がホール素子28が検出した検出信号の回転数を例えば0.25sec間隔でサンプルホールドし(S13)、サンプルホールドした今回回転数Nnを前回のサンプルホールドした回転数Nn−1 と比較し、その差の絶対値が例えば30回転とした所定値Xが以下か否かを見て回転数が実質的に変わらない状態にあるかどうかを確認する(S14)。
【0053】
回転数が実質的に変わっている状態であれば、オートパワーオフ制御手段37をオフさせてタイマをストップしてリセットする(S15)、つぎにその回転数が吸い付き状態の回転数を越えているか否かを見る(S16)。このときの吸い付き状態の回転数は、例えば中の運転モードのときは25000rpm、強の運転モードのときは33300rpmである。そして、回転数が吸い付き状態の回転数を越えていないときは、その回転数に基づいて実施例1に示すようにゴミ量を計算し、ゴミ量を表示する(S17)。また、回転数が吸い付き状態の回転数を越えているときは、その越えた状態が例えば2秒間続くかどうかを見て(S18)、2秒間続かなければステップS17に戻り、2秒間続けば、回転数をおとすか、或いは停止させて吸い付き防止処理に入る(S19)。この吸い付き防止処理におけるモータの回転数をおとすか、或いは停止させる時間は使用者が吸い付き物を取り除ける時間として例えば7秒としている。その時間が過ぎても吸い付き物が取れないときは、実施例6で示したように実施例5の動作を複数回繰り返した後PWM制御回路24にモータ停止信号を出力してブラシレスモータ4を停止させる。また、吸い付き物が実施例5の動作中に取れた場合はステップS11に戻る。
【0054】
一方、回転数が実質的に変わっていない状態であれば、オートパワーオフ制御手段37がオンしてオートパワーオフのタイマーをスタートさせ(S20)、それから例えば3分間経過したか否かをみる(S21)。そして、その3分間の間はステップS16に戻り、3分間経過したときにはオートパワーオフ処理をしてモータを止め、異常を教示し(S22)、ステップS11に戻る。
このように、オートパワーオフ制御手段37がモータの回転数を所定時間間隔でサンプルホールドし、サンプルホールドした回転数を前回のサンプルホールドした回転数と比較し、回転数が実質的に変わらない状態を確認し、その回転数が実質的変わらない状態が一定時間連続して続いたらモータを停止させる。以上のような動作は電源の切り忘れ等により電気掃除機を掃除状態で放置した場合にブラシレスモータ4の回転数が何等変化しない状態に実行され、モータが自動的に停止させられるため、安全であり、省エネルギーともなる。
【0055】
実施例8
電気掃除機に使用される商用電源は通常AC100Vであるが、実際は許容範囲±10%の場合90V〜110Vの間で変動している。すると図4に示すように、モータの回転数は電源電圧の影響を非常に受けやすいので、電圧によって回転数の補正を行う必要があり、また必要に応じてモータを止める必要がある。今回のようなブラシレスモータ4において羽根負荷の場合、出力Pは回転数Nの3乗に比例することから、AC100V入力時の回転モード入力電流を指定しておくと、回転数からその時の電圧値を計算から推測することができる。このように出力Pは回転数Nの3乗に比例し、その出力Pは電圧Vと電流Iとの積であるから、VIはNの3乗に比例することになり、電流Iを一定とすると、VはNの3乗に比例することになる。となる。ここで、直流電源(ここでは整流回路20と分圧器21を指す)の初期電圧V1のとき、V1 はN1の3乗に比例することになり、直流電源の現在電源V2のときはV2 はN2の3乗に比例することとなるから、下記の関係式が成立する。
V2/V1・k=N2/N1
【0056】
従って、初期回転数N1及び現在回転数N2と直流電源の初期電圧V1が分かれば、直流電源の現在電源V2を求めることができる。
この実施例は、電圧演算手段43がブラシレスモータの回転数を検出するホール素子28が検出した検出信号の初期回転数N1及び現在回転数N2と直流電源の初期電圧V1とに基づき、上記関係式から、直流電源の現在電源V2を演算し、モータ停止判断手段は電圧演算手段43が演算した現在電源V2と予め設定された初期電圧V1より所定電圧だけ大きい例えば115Vの上限値Vuと初期電圧V1より所定電圧だけ小さい例えば85Vの下限値Vdとを比較し、電圧演算手段43が演算した現在電源V2が上記上限値Vu又は下限値Vdを越えたときにPWM制御回路24にモータ停止信号を出力し、PWM制御回路24はモータ停止信号に基づいてブラシレスモータ4を停止させるから、電源電圧が上昇又は下降するという電圧変動の異常が有ったときにはブラシレスモータ4が停止させられる。
【0057】
実施例9
商用電源に電圧変動があったとき、回転数も変化するから、AC100Vのときを基準にした回転数に基づいて作成した実施例1に示すデータテーブルを33や、AC100Vのときを基準にした実施例2に示す吸い付き状態を示す基準値によってゴミ量検知や吸い付き状態検知しても正確な検知ができない。
そこで、この実施例は、商用電源に電圧変動に対してインバータ26に供給される直流電源も商用電源の電圧変動に対応して変動することを利用してAC100Vの時の回転数に補正するものである。
【0058】
かかる回転数の補正は、補正回転数演算手段45が回転検出手段であるホール素子28が検出した現在回転数N2と直流電源の初期電圧V1、電圧計測手段が計測した現在電圧V2、とに基づき、V2/V1・k=N2/Nc、 Nc=N2・[1+{(V1/V2)−1}・K]の式から補正回転数Ncを演算する。従って、電圧変動があったとしてもその補正回転数Ncを用いることにより、正確なゴミ量検知や吸い付き状態検知が可能となる。
つぎに、回転数における実際の補正計算例を示す。
実際の補正計算は下記表2の如く、運転モード毎に直流電圧V1とモード係数を選択して補正計算を行っている。
【0059】
【表2】
Figure 0003809588
【0060】
実施例10
この実施例は、ゴミ量をリニアに表示することができるようにしたもので、ゴミ量演算手段46が補正回転数演算手段45が演算した補正回転数Ncと、ゴミ量ゼロの時の初期回転数N1と、ゴミ量100%のときの回転数上昇分N100 とに基づき、 ゴミ量(%)=(Nc−N1)/N100 ×100 という関係式からゴミ量を演算する。そして、ゴミ量表示器8dがゴミ量演算手段45の出力信号の演算値によりゴミ量をレベルで表示しており、電圧変動があったとしてもその補正回転数Ncを用いることにより、正確なゴミ量をリニアに表示することができる。 このように、ゴミの量をリニアに表示することにより使用者に、今まで見えなかった集塵室内のゴミの状態を知らせることができ、今までのように、どのくらいたまっているのか分からないままゴミ捨てサインのみに頼ることが無くなり、ゴミを捨てる時期を使用者に任せることもでき、安心して使ってもらえることができる。
【0061】
図9は本発明に係るもう一つの電気掃除機の一実施例の構成を示すブロック図、図10は回転数が一定におけるゴミ量と電流との関係を示すグラフである。
図において、図1に示す構成と同一の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。
27は電流検出器で、この実施例ではその検出信号はマイクロコンピュータ7に入力される。29は回転数検出手段で、その出力はPWM制御回路24に入力される。51は強(30000RPM)、中(23000RPM)、弱(14000RPM)の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量とブラシレスモータ4の入力電流との相関関係を示すデータを記憶したデータターブル、52は各運転モードにおける入力電流に対応したゴミ量のデータを出力するゴミ量判定手段、35(表示せず図2参照)は電流値を基準値として記憶した吸い付き状態メモリ、53はブラシレスモータ4の入力電流が変わらない状態が一定時間連続して続いたらモータ停止信号を出力するオートパワーオフ制御手段である。
【0062】
この実施例の電気掃除機は、ブラシレスモータ4の回転数を回転検出手段であるホール素子28で検出し、そのホール素子28の検出した回転数を回転数検出手段29で電圧に変換してPWM制御回路24にフイードバック制御して回転数を一定に制御している。
この場合において、回転数を一定に保つと、風量が一定に保たれる。そして、風量Qと圧力Hと出力Pの間には Q・H=P という関係があり、出力Pはインバータ26の入力である電圧V、電流Iの積と比例関係があるから、風量Qと電圧Vを一定とすると、圧力Hが変化した時、電流Iが変化することになる。従って、集塵室2の内部のゴミの量が多くなると空気の循環が妨げられて風量が小さくなり、集塵室2内の圧力が下がると、電圧Vを一定とすれば、電流Iも下がるという一定の関係がある。そして、このとき、集塵室2の内部の紙パック3の圧力に対応するゴミ量と入力電流の間にはほぼ一定の関係があることも知られている。
以下、回転数の一定制御の場合における電気掃除機の実施例について説明する。
【0063】
実施例11
まず、電気掃除機の各運転モードにおけるゴミ量と入力電流を実測したデータに基づいて作成した表3を下記に示す。
【0064】
【表3】
Figure 0003809588
【0065】
図10はゴミ量と入力電流の関係を示すグラフで、グラフ中の実線はゴミ量と入力電流を実測したデータの実測線であり、一点鎖線はゴミ量0%の時の入力電流とゴミ量100%の入力電流を直線補間した線であり、ゴミ量と入力電流の間に一定の関係が成立している。そして、その直線補間した線に基づいて強、中、弱の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と入力電流との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブル51を作成しておく。
【0066】
そこで、電気掃除機の掃除中に、電流検出器27がブラシレスモータ4の入力電流を検出しており、ゴミ量判定手段52が電流検出器27が検出した検出信号の入力電流とデータテーブル51の運転中における運転モードに対応した入力電流とを比較し、電流検出器27の入力電流と一致するデータテーブル51のそのときの運転モードにおける入力電流に対応したゴミ量のデータを出力する。そうすると、ゴミ量表示器8dは表示ゴミ量判定手段52の出力信号によりゴミ量を複数のLEDを使って紙パック3内のゴミ量の割合をそのまま表示している。このように各運転モードにおける集塵室2内のゴミ量を電流値より知ることができる。
【0067】
実施例12
上記複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と入力電流との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルは製品出荷時における所定の指定回転数のときのゴミの無い状態での電流地を基準に作成もしくは補正されていることにより、個々の電気掃除機毎に正確なゴミ量検知ができる。
【0068】
実施例13
この実施例は、オートパワーオフ制御手段53が電流検出手段27が検出した検出信号の入力電流を例えば0.25secの時間間隔でサンプルホールドし、サンプルホールドした入力電流を前回のサンプルホールドした入力電流と比較し、その差の絶対値が例えば0.05mAとした所定値Xが以下か否かを見て入力電流が実質的に変わらない状態にあるかどうかを確認する。その入力電流が変わらない状態が例えば3分連続して続いたらPWM制御回路24にモータ停止信号を出力する。そうすると、PWM制御回路24はモータ停止信号を受けてブラシレスモータ4を停止させるから、電源の切り忘れ等により電気掃除機を掃除状態で放置した場合には一定時間経過するとモータが自動的に停止させられ、安全であり、省エネルギーともなる。また、その入力電流が変わった状態のときは通常の運転を続行する。
【0069】
実施例14
この実施例はブラシレスモータ4が上述した実施例においてモータ停止信号により停止させられる場合に、ブラシレスモータ4を即座に止めることができるものである。
この実施例では、モータ逆転指令手段39がPWM制御回路24にモータ停止信号が出力されるとき、そのモータ停止信号に代わりPWM制御回路24にモータ逆転指令信号を出力し、PWM制御回路24はモータ逆転指令信号を受けてブラシレスモータ4に逆転方向トルクを発生させ、逆転制動によって停止させるものである。このようにブラシレスモータ4を即座に止めるから、電気掃除機本体1の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときに、吸い付き物をより早く取り除くことができる。
【0070】
この実施例も実施例14と同様にブラシレスモータ4を即座に止めるためのものである。
この実施例では、モータ制動停止手段40がPWM制御回路24にモータ停止信号が出力されたとき、PWM制御回路24にインバータ26の上段又は下段のスイッチング素子をオフさせる信号を出力し、ブラシレスモータ4を発電制動により停止させるものである。このようにブラシレスモータ4を即座に止めるから、電気掃除機本体1の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときに、吸い付き物をより早く取り除くことができる。
【0071】
この実施例も実施例14と同様にブラシレスモータ4を即座に止めるためのものである。
この実施例は、図11に示すようにブラシレスモータ4とインバータ26との間にブラシレスモータ4に発電制動を生じさせるよう動作する発電制動手段55が設けられてなるものである。この発電制動手段55はPWM制御回路24に出力されるモータ停止信号を受けオン動作するホトカプラからなるスイッチ回路56とスイッチ回路56がオン動作したときブラシレスモータ4に発生する逆起電圧をショートさせて制動電流として流す6つのダイオードからなる発電制動回路57とからなる。
【0072】
そして、PWM制御回路24にモータ停止信号が出力されたとき、そのモータ停止信号により、発電制動手段55のスイッチ回路56がオン動作し、スイッチ回路56のオン動作により発電制動回路57がショートしてブラシレスモータ4に発生する逆起電圧によって制動電流が流れ、ブラシレスモータ4に発電制動がかかる。このようにブラシレスモータ4を即座に止めるから、電気掃除機本体1の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときに、吸い付き物をより早く取り除くことができる。
【0073】
上述した実施例ではいずれも、ブラシレスモータを例にあげたが、その他のモータ(例えばユニバーサルモータ、2層モータ等)でも回転数信号を取り出せるものならば本発明を実施得ることはいうまでもない。
【0074】
【発明の効果】
請求項1の効果
本発明におけるインバータに電圧を供給する母線の入力電流を検出し、その入力電流をPWM制御回路にフィードバック制御して入力電流を一定に制御する電気掃除機において、ゴミ量判定手段がブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と回転数との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルの回転数とを比較し、回転数検出手段の回転数と一致するデータテーブルのそのときの運転モードにおける回転数に対応したゴミ量のデータを出力し、ゴミ量表示手段はゴミ量判定手段の出力信号によりゴミ量を表示するから、各運転モードにおける電気掃除機本体の集塵室内のゴミ量を回転数より知ることができ、従来のように圧力センサのコストが全くいらず低コストでゴミ量を検知できるという効果を有する。
【0075】
請求項2の効果
また、上記回転数検出手段としてホール素子が用いられているので、ブラシレスモータの回転数を簡単に低コストで検出することができる。
【0076】
請求項3の効果
また、上記複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と回転数との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルは製品出荷時における所定の入力電流のときのゴミの無い状態での回転数を基準に作成もしくは補正することにより、個々の電気掃除機毎に正確なゴミ両検知ができるという効果を有する。
【0077】
請求項4の効果
さらに、吸い付き状態判定手段が、ブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と複数の運転モードのそれぞれにおける吸い込み口が床面から接触していてゴミ詰まりの状態態を示す回転数と完全密封状態を示す回転数との間に位置する吸い込み口が床面から離れていて吸い付き状態を示す回転数を基準値として記憶した吸い付き状態記憶手段のそのときの運転モードにおける基準値とを比較し、回転数検出手段が検出した検出信号の回転数が吸い付き状態記憶手段の該基準値を越えたときに吸い付き状態を示す信号を出力し、教示手段が吸い付き状態判定手段の吸い付き状態を示す信号に基づき吸い付き状態を教示するから、電気掃除機本体の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときに生じるブラシレスモータの回転数が一気に上昇するというブラシレスモータの暴走を知らせることができるという効果を有する。
【0078】
請求項5の効果
また、モータ停止手段が、吸い付き状態判定手段の吸い付き状態を示す信号に基づきブラシレスモータのインバータを駆動制御するPWM制御回路にモータ停止信号を出力し、PWM制御回路はモータ停止信号を受けてモータを停止させるから、電気掃除機本体の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときに生じるブラシレスモータの暴走を回避でき、自動的にモータが保護され、また吸い付き物をとりのぞくことができる。
【0079】
請求項6の効果
さらに、減速または停止・復帰指令手段が吸い付き状態判定手段の吸い付き状態を示す信号に基づきブラシレスモータのインバータを駆動制御するPWM制御回路に対してそのときの運転モードにおいて設定されたモータの回転数よりも相当低い回転数に減速するか、停止させる指令を出力し、それから吸い付き物を取り除ける所定時間経過後にモータの回転数をそのときの運転モードにおいて設定された回転数に復帰させる指令を出力し、PWM制御回路は減速又は停止信号を受けてモータを減速させるか停止させ、それから、吸い付き物を取り除ける所定時間経過後にそのときの運転モードにおいて設定された回転数に復帰するから、モータに負担をかけること無く吸い付き物を取り除け、再び円滑に掃除状態に入ることができるという効果を有する。
【0080】
請求項7の効果
そして、減速または停止・復帰指令手段の指令出力後に、電気掃除機本体の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときには停止指令手段が吸い付き状態判定手段が吸い付き状態を示す信号を出力した回数をカウントしてカウント値が所定回数を越えたら所定時間経過後にPWM制御回路にモータ停止信号を出力し、上記吸い付き状態が所定回数を超えたときにPWM制御回路は停止信号を受けてモータを停止させるから、密閉運転によるモータの発熱の危険が避けられるという効果を有する。
【0081】
請求項8の効果
また、オートパワーオフ制御手段がブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段が検出した検出信号の回転数を所定時間間隔でサンプルホールドし、サンプルホールドした回転数を前回のサンプルホールドした回転数と比較し、その差の絶対値が所定値X以下の場合に回転数が実質的に変わらない状態を確認し、その回転数が変わらない状態が一定時間連続して続いたらPWM制御回路にモータ停止信号を出力し、PWM制御回路は停止信号を受けてブラシレスモータを停止させるから、圧力センサを使わずに電源の切り忘れ等により電気掃除機を掃除状態で放置した場合には一定時間経過するとブラシレスモータが自動的に停止させられ、安全であり、省エネルギーを実現できるという効果を有する。
【0082】
請求項9の効果
また、電圧演算手段は、ブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段が検出した検出信号の初期回転数N1及び現在回転数N2と直流電源の初期電圧V1とに基づき、
V2/V1・K=N2/N1 という関係式から、直流電源の現在電圧V2を演算し、モータ停止判断手段は電圧演算手段が演算した現在電圧V2と予め設定された初期電圧V1より所定電圧だけ大きい上限値Vuと初期電圧V1より所定電圧だけ小さい下限値Vdとを比較し、電圧演算手段が演算した現在電圧V2が上記上限値Vu又は下限値Vdを越えたときにPWM制御回路にモータ停止信号を出力し、PWM制御回路はモータ停止信号によりブラシレスモータを停止させるから、電源電圧が上昇又は下降するという電圧変動の異常が有ったときにはブラシレスモータが停止させられ、電圧変動時の使用を避けることができるという効果を有する。
【0083】
請求項10の効果
さらに、補正回転数演算手段は回転数検出手段が検出した現在回転数N2と直流電源の初期電圧V1、電圧計測手段が計測した現在電圧V2に基づき、 V2/V1・K=N2/Nc、 Nc=N2・[1+{(V1/V2)−1}・K] の式から補正回転数Ncを演算するから、電圧変動があったとしてもその補正回転数Ncを用いることにより、電圧変動に対応したデータテーブルを持つ必要が無いのでデータテーブル容量が少なくても正確なゴミ量検知や吸い付き状態検知が可能となるという効果を有する。
【0084】
請求項11の効果
さらにまた、ゴミ量演算手段は補正回転数演算手段が演算した補正回転数Ncと、ゴミ量ゼロの時の初期回転数N1と、ゴミ量100%のときの回転数上昇分N100とに基づき、ゴミ量(%)=(Nc−N1)/N100×100という関係式からゴミ量を演算し、ゴミ量表示手段がゴミ量演算手段の出力信号によりゴミ量を表示するから、正確なゴミ量をリニアに表示することができるという効果を有する。
【0085】
請求項12の効果
本発明におけるブラシレスモータの回転数を検出し、その回転数をモータプリドライブ回路にフィードバックすると共にその回転数を電圧に変換し、変換した電圧をPWM制御回路にフィードバックすることにより回転数を一定に制御する電気掃除機において、ゴミ量判定手段が、インバータに電圧を供給する母線の入力電流を検出する電流検出手段が検出した入力電流と複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と入力電流との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルのそのときの運転モードにおける入力電流に対応したゴミ量のデータを出力し、ゴミ量表示手段がゴミ量判定手段の出力信号によりゴミ量を表示するから、各運転モードのにおける電気掃除機本体の集塵室内のゴミ量を入力電流より知ることができ、従来のように圧力センサのコストが全くいらず低コストでゴミ量を検知できるという効果を有する。
また、オートパワーオフ制御手段がインバータに電圧を供給する母線の入力電流を検出する電流検出手段が検出した入力電流を所定時間間隔でサンプルホールドし、サンプルホールドした入力電流を前回のサンプルホールドした入力電流と比較し、その差の絶対値が所定値X以下の場合に入力電流が実質的に変わらない状態を確認し、その入力電流が実質的に変わらない状態が一定時間連続して続いたらPWM制御回路にモータ停止信号を出力し、PWM制御回路はモータ停止信号を受けてブラシレスモータを停止させるから、電源の切り忘れ等により電気掃除機を掃除状態で放置した場合には一定時間経過するとブラシレスモータが自動的に停止させられ、安全であり、省エネルギーが実現できるという効果を有する。
【0086】
請求項13の効果
上記複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と入力電流との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルは製品出荷時における所定の回転数のときのゴミの無い状態での入力電流を基準に作成されていることのより、個々の電気掃除機毎に正確なゴミ量が検知できるという効果を有する。
【0087】
請求項14の効果
入力電流を一定に制御、または回転数を一定に制御する電気掃除機において、モータ逆転指令手段が、ブラシレスモータのインバータを駆動制御するPWM制御回路にモータ停止信号が出力されたとき、そのモータ停止信号に代わり、該PWM制御回路にモータ逆転指令信号を出力し、PWM制御回路はモータ逆転指令信号を受けてブラシレスモータに逆転方向トルクを発生させ、逆転制動によって停止させるから、電気掃除機本体の吸い込み口にカーテンや新聞紙等が吸い付いたときにブラシレスモータを速やかに停止させることができ、吸い付き物をより早く取り除くことができるという効果を有する。
【0088】
請求項15の効果
また、モータ制動指令手段が、上記PWM制御回路にモータ停止信号が出力されたとき、PWM制御回路に上記インバータの上段又は下段のスイッチング素子をオフさせる信号を出力し、上記ブラシレスモータを発電制動により停止させるから、電気掃除機本体の吸い込み口カーテンや新聞紙等が吸い付いたときにブラシレスモータを速やかに停止させることができ、吸い付き物をより早く取り除くことができるという効果を有する。
【0089】
請求項16の効果
さらに、発電制動手段が、上記PWM制御回路にモータ停止信号が出力されたとき、上記ブラシレスモータと上記インバータとの間に設けられ、上記モータ停止信号に基づき、該ブラシレスモータに発電制動を生じさせるよう動作してブラシレスモータに発電制動をかけるから、電気掃除機本体の吸い込み口カーテンや新聞紙等が吸い付いたときにブラシレスモータを速やかに停止させることができ、吸い付き物をより早く取り除くことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電気掃除機の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図2】同実施例の制御部の構成を示すブロック図である。
【図3】同実施例の概略構成を示す断面図である。
【図4】AC電源変動における風量と回転数との関係を示すグラフである。
【図5】ゴミ量と回転数の関係を示すグラフである。
【図6】ゴミ量の表示例を示す説明図である。
【図7】吸い付き状態を検知した時に所定時間経過後に電源をオフさせるフローチャートである。
【図8】モータの回転数が変わらない状態が一定時間連続して続いたらモータを停止させるフローチャートである。
【図9】本発明に係るもう一つの電気掃除機の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図10】回転数が一定におけるゴミ量と電流との関係を示すグラフである。
【図11】発電制動手段の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
4 ブラシレスモータ
8d ゴミ量表示器(ゴミ量表示手段)
7 マイクロコンピュータ
20 整流回路(直流電源)
21 分圧器(直流電源)
24 PWM制御回路
25 モータプリドライブ回路
26 インバータ
27 電流検出器
28 ホール素子(回転位置検出手段もしくは回転検出手段)[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a vacuum cleaner that uses the ease of rotation speed detection, which is a feature of a brushless motor, and has a dust amount detection function, a suction prevention function, and an auto power-off function without using a pressure sensor. .
[0002]
[Prior art]
The conventional air conditioner filter clogging detection apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-156967 is clogged as a clogged state of an indoor air filter whose current flowing through a blower motor exceeds a certain value. This state is detected and displayed to the user, and the rotation speed is adjusted to be constant by current control.
[0003]
The conventional vacuum cleaner disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-164325 includes a cleaning operation control unit on the cleaner body and a function display unit that displays a plurality of functions in the cleaning operation state. It has an exhibition operation mode to operate the function display unit, for example, the dust amount display unit of the function display unit corresponds to the output of the semiconductor pressure sensor that detects the pressure change in the space with the intake filter on the intake side of the electric blower Digital display is performed step by step on three display bodies, and the replacement time is notified by a buzzer when the paper bag filter is replaced.
[0004]
Another conventional vacuum cleaner disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-234930 detects the load current of a brushless motor, determines the operating state from the magnitude of the current, and in particular, has a predetermined value with a load current. When it becomes below, the rotation speed is controlled to be constant to prevent over-rotation.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
A conventional filter clogging detection device for an air conditioner detects a clogged state as a clogged state of an indoor air filter in which the current flowing through the fan motor is greater than a certain value, but the rotation speed is constant. There is a problem that a subtle change in clogging cannot be detected.
[0006]
In addition, for example, a dust amount display unit of the function display unit of the conventional vacuum cleaner displays three amounts according to the output of the semiconductor pressure sensor that detects the pressure change in the space with the intake filter on the intake side of the electric blower. Although the digital display is performed step by step by the body, there is a problem that the display of the amount of dust is three and the cost of the pressure sensor is inevitably necessary and expensive.
[0007]
Furthermore, another conventional vacuum cleaner detects the load current of the brushless motor, determines the operating state from the magnitude of the current, and keeps the rotational speed constant when the load current falls below a predetermined value. Although control is performed to prevent over-rotation, there is a problem in that it is difficult to accurately determine clogging because the rotational speed is not specified as being constant. The present invention has been made to solve such a problem, and can detect not only clogging but also the amount of dust accurately and linearly. Moreover, as in the past, the amount of dust detection function, anti-sticking function, auto An object of the present invention is to obtain a vacuum cleaner capable of reducing the cost without using a pressure sensor even if it has a power-off function.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The vacuum cleaner according to the present invention includes a brushless motor mounted on a main body of the vacuum cleaner, a DC power source that outputs a constant voltage, an input side connected to the DC power source, an output side connected to the brushless motor, and two switching elements. A plurality of parallel-connected inverters, a motor pre-drive circuit that drives the switching element of the inverter with a PWM signal, and a PWM control circuit that creates a PWM signal to be output to the motor pre-drive circuit based on a plurality of commanded operation modes In a vacuum cleaner that detects the input current of the bus that supplies voltage to the inverter and feeds back the input current to the PWM control circuit to control the input current constant, the rotational speed of the brushless motor is detected. Rotation speed detection means, and the amount and rotation of dust corresponding to each of a plurality of operation modes The data table storing the data indicating the correlation between the rotational speed of the detection signal detected by the rotational speed detection means and the rotational speed of the data table are compared, and the detection signal detected by the rotational speed detection means Dust determination means for outputting dust amount data corresponding to the rotation speed in the current operation mode of the data table corresponding to the rotation speed, and a dust amount display means for displaying the dust amount by an output signal of the dust amount determination means Is provided.The rotation speed detecting means is a Hall element.
[0009]
In addition, the data table storing the data indicating the correlation between the amount of dust and the rotational speed corresponding to each of the plurality of operation modes described above indicates the rotational speed in a dust-free state at a predetermined input current at the time of product shipment. Created to standards.
[0010]
  Furthermore, in each of several operation modesThe inlet is in contact with the floorLocated between the number of revolutions indicating the state of clogging and the number of revolutions indicating a completely sealed stateThe inlet is away from the floorThe suction state storage means that stores the rotation number indicating the suction state as a reference value, the rotation number of the detection signal detected by the rotation number detection means, and the reference value in the current operation mode of the suction state storage means, And a sucking state determination unit that outputs a signal indicating a sucking state when the rotation number of the detection signal detected by the rotation number detecting unit exceeds the reference value of the sucking state storage unit, Teaching means for teaching the suction state based on the signal output from the suction state determination means.
[0011]
  In addition, the sticking state determination meansRotational speed detection meansThe number of rotations of the detection signal detected bythe aboveCompare the reference value in the current operation mode of the suction state storage means,Rotational speed detection meansThe number of rotations of the detection signal detected byThe sticking state storage meansBased on the signal indicating the sticking state that is output when the reference value is exceeded,The PWM control circuit is provided with motor stop means for outputting a motor stop signal.
[0012]
  In addition, the sticking state determination meansRotational speed detection meansThe number of rotations of the detection signal detected bythe aboveCompare with the reference value in the current operation mode of the suction state storage means,Rotational speed detection meansThe number of rotations of the detection signal detected byThe sticking state storage meansBased on the signal indicating the sticking state that is output when the reference value is exceeded, the PWM control circuit is set in the current operation mode.Motor rotation speedCommand to decelerate or stop at a much lower speed than theMotor rotation speedIs provided with deceleration or stop / return command means for outputting a command for returning the engine speed to the rotational speed set in the operation mode at that time.
[0013]
  Further, the sticking state determination meansRotational speed detection meansThe number of rotations of the detection signal detected bythe aboveCompare with the reference value in the current operation mode of the suction state storage means,Rotational speed detection meansThe number of rotations of the detection signal detected byThe sticking state storage meansBased on the signal indicating the sticking state that is output when the reference value is exceeded, the PWM control circuit is set in the current operation mode.Motor rotation speedCommand to decelerate or stop at a much lower speed than theMotor rotation speedA deceleration or stop / return command means for outputting a command for returning the motor to the rotational speed set in the operation mode at that time,TheAfter command output of deceleration or stop / return command meansthe aboveA stop command means for outputting a motor stop signal to the PWM control circuit after a lapse of a predetermined time when the sticking state determination means counts the number of times the signal indicating the sticking state is output and the count value exceeds a predetermined number of times. Become.
[0014]
  Also,Rotational speed detection meansWhen the number of rotations of the detection signal detected is sampled and held at a predetermined time interval, and the sampled and held number of rotations is compared with the number of rotations of the previous sample and hold, and the absolute value of the difference is less than or equal to the predetermined value XInAuto power-off control means for confirming a state in which the rotational speed is not substantially changed and outputting a motor stop signal to the PWM control circuit when the rotational speed is not substantially changed continuously for a predetermined time. It becomes.
  further,Rotational speed detection meansThe initial rotation speed N1 and the current rotation speed N2 of the detection signal detected by thethe aboveBased on the initial voltage V1 of the DC power supply, from the relational expression V2 / V1 · K = N2 / N1,the aboveDC power supplyCurrent voltage V2Voltage calculating means for calculatingTheCalculated by voltage calculation meansCurrent voltage V2And an upper limit value Vu that is larger than the preset initial voltage V1 by a predetermined voltage and a lower limit value Vd that is smaller than the initial voltage V1 by a predetermined voltage,the aboveCalculated by voltage calculation meansCurrent voltage V2Comprises motor stop means for outputting a motor stop signal to the PWM control circuit when the upper limit value Vu or the lower limit value Vd is exceeded.
[0015]
  further,the aboveVoltage measuring means for measuring the current voltage V2 of the DC power supply;Rotational speed detection meansThe current rotation speed N2 detected bythe aboveThe initial voltage V1 of the DC power supply, the corrected rotation speed Nc at that time,the aboveBetween the current voltage V2 measured by the voltage measuring means and V2 / V1 · K = N2 / Nc, Nc = N2 · [1 + {(V1 / V2) −1} · K] And a correction rotation number calculating means for calculating.
[0016]
  further,the aboveVoltage measuring means for measuring the current voltage V2 of the DC power supply;Rotational speed detection meansThe current rotation speed N2 detected bythe aboveBetween the initial voltage V1 of the DC power source, the corrected rotation speed Nc at that time, and the current voltage V2 measured by the voltage measuring means, V2 / V1 · K = N2 / Nc, Nc = N2 · [1 + {(V1 / V2 ) -1} · K], the corrected rotation speed calculating means for calculating the corrected rotation speed Nc;TheBased on the corrected rotational speed Nc calculated by the corrected rotational speed calculating means, the initial rotational speed N1 when the dust amount is zero, and the rotational speed increase N100 when the dust amount is 100%, the dust amount (%) = (Nc -N1) / N100 × 100 The amount of dust calculating means for calculating the amount of dust from the relational expression;TheAnd a dust amount display means for displaying a dust amount by an output signal of the dust amount calculation means.
[0017]
  In addition, a brushless motor mounted on the main body of the vacuum cleaner, a DC power source that outputs a constant voltage, an input side connected to the DC power source, an output side connected to the brushless motor, and two pairs of switching elements connected in parallel A motor pre-drive circuit that drives the switching element of the inverter with a PWM signal, a PWM control circuit that creates a PWM signal to be output to the motor pre-drive circuit based on a plurality of commanded operation modes, and a plurality of operation modes It consists of a command control unit that commands the PWM circuit, and from the rotor position signal from the rotor position detection meansMotor rotation speedIn the vacuum cleaner that controls the rotation speed constant by feeding back the signal of the rotation speed detection means for detecting the noise to the PWM control circuit,the aboveA current detection means for detecting an input current of a bus for supplying a voltage to the inverter, a data table storing data indicating a correlation between an amount of dust and an input current corresponding to each of a plurality of operation modes,the aboveDetected by current detection meansInput currentAnd the data tableInput currentAnd compareCurrent detection meansDetectedInput currentA dust amount determination means for outputting dust amount data corresponding to the input current in the current operation mode of the data table corresponding toTheThe amount of dust is displayed by the output signal of the dust amount judging means.The input current detected by the dust amount display means and the current detection means is sampled and held at a predetermined time interval, the sampled and held input current is compared with the previous sampled and held input current, and the absolute value of the difference is a predetermined value X Auto power-off control that confirms that the input current does not change substantially in the following cases, and outputs a motor stop signal to the PWM control circuit when the input current does not change substantially for a certain period of time Means andIt is equipped with.
[0018]
  Furthermore, the data table storing the data indicating the correlation between the amount of dust and the input current corresponding to each of the plurality of operation modes described above shows the input current in a dust-free state at a predetermined rotation speed at the time of product shipment. Created to standards.
[0019]
  In addition, a motor stop signal is output to the PWM control circuit.TheWhen, instead of the motor stop signal,TheOutput motor reverse rotation command signal to PWM control circuit,Above brushless motorIs provided with motor reverse rotation command means for stopping the motor by reverse braking.
  Furthermore, when a motor stop signal is output to the PWM control circuit, a signal for turning off the upper or lower switching element of the inverter is output to the PWM control circuit,Above brushless motorMotor stopping means for stopping the motor by power generation braking.
  In addition, a motor stop signal is output to the PWM control circuit.TheWhenThe brushless motor and the aboveBased on the motor stop signal provided between the inverter and the inverter,Brushless motorAnd a power generation braking means that operates to generate power generation braking.
[0020]
[Action]
  The vacuum cleaner according to the present invention is a vacuum cleaner that detects an input current of a bus that supplies a voltage to an inverter and feedback-controls the input current to a PWM control circuit to control the input current to be constant. Rotation of a data table storing data indicating the correlation between the rotation speed of the detection signal detected by the rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the brushless motor and the amount of dust corresponding to each of the plurality of operation modes and the rotation speed The dust amount data corresponding to the number of revolutions in the current operation mode of the data table that matches the number of revolutions of the revolution number detection means, and the dust amount display means outputs an output signal of the dust amount judgment means Since the amount of dust is displayed, the amount of dust in the dust collection chamber of the vacuum cleaner body in each operation mode can be known from the rotation speed. This data table shows the correlation between the amount of dust and the number of rotations because constant current control is performed.If the amount of dust in the dust collection chamber increases, the air circulation deteriorates and the pressure in the dust collection chamber decreases. The output of the vacuum cleaner blower tends to decrease, but the motor speed increases (naturally the load is lighter) to maintain the blower output for constant input control, and in this case the dust collection chamber This is because the relationship between the amount of dust, that is, the pressure and the rotational speed, is substantially constant, and the dust amount, that is, the rotational speed with respect to the pressure in the relationship is measured and created.A Hall element is used as the rotation speed detection means.
[0021]
In addition, a data table storing data indicating the correlation between the amount of dust and the rotational speed corresponding to each of the plurality of operation modes is used to calculate the rotational speed in a dust-free state at a predetermined input current at the time of product shipment. By correcting to the standard, it is possible to accurately detect the amount of dust for each individual vacuum cleaner.
[0022]
  Further, the suction state determining means detects the rotation speed of the detection signal detected by the rotation speed detection means that detects the rotation speed of the brushless motor and each of the plurality of operation modes.The inlet is in contact with the floorLocated between the number of revolutions indicating the state of clogging and the number of revolutions indicating a completely sealed stateThe inlet is away from the floorCompared with the reference value in the current operation mode of the suction state storage means that stores the rotation number indicating the suction state as a reference value, the rotation number of the detection signal detected by the rotation number detection means is the value of the suction state storage means. When the reference value is exceeded, a signal indicating the suction state is output, and the teaching means teaches the suction state based on the signal indicating the suction state of the suction state determination means. It is possible to notify the runaway of the brushless motor that the number of rotations of the brushless motor that occurs when a curtain, newspaper, or the like sticks to the screen.
[0023]
Further, the motor stop means outputs a motor stop signal to the PWM control circuit that drives and controls the inverter of the brushless motor based on the signal indicating the sticking state of the sticking state determination means, and the PWM control circuit receives the motor stop signal. Since the motor is stopped, it is possible to avoid the runaway of the brushless motor that occurs when a curtain, newspaper or the like is sucked into the suction port of the main body of the vacuum cleaner, and the motor is automatically protected and the sticking matter can be removed.
[0024]
Furthermore, the motor set in the current operation mode is applied to the PWM control circuit that drives and controls the inverter of the brushless motor based on the signal indicating the sucking state of the sucking state determination means by the deceleration or stop / return command means. A command to decelerate or stop at a rotational speed considerably lower than the rotational speed, and to return the rotational speed of the motor to the rotational speed set in the current operation mode after a lapse of a predetermined time from which the sticking material is removed. The PWM control circuit decelerates or stops the motor in response to the deceleration or stop signal, and then returns to the rotational speed set in the current operation mode after the elapse of a predetermined time for removing the sticking object. The sticky things can be removed without putting a burden, and the cleaning state can be smoothly entered again.
[0025]
After the command output of the deceleration or stop / return command means, when a curtain or newspaper is sucked into the suction port of the main body of the vacuum cleaner, the stop command means outputs a signal indicating the sucking state by the sucking state determination means When the count value exceeds the predetermined number, the motor stop signal is output to the PWM control circuit after the predetermined time has elapsed, and when the sticking state exceeds the predetermined number, the PWM control circuit receives the stop signal and the motor Since the motor is stopped, the danger of heat generation of the motor due to hermetic operation is avoided.
[0026]
  The auto power off control means detects the rotation speed of the brushless motor.Rotation speed detection meansWhen the number of rotations of the detection signal detected is sampled and held at a predetermined time interval, the sampled and held number of rotations is compared with the number of rotations of the previous sample and hold, and the absolute value of the difference is less than or equal to the predetermined value XInRotational speed is substantialInCheck the state that does not change,When the state where the rotation speed does not change continues for a certain period of time, a motor stop signal is output to the PWM control circuit, and the PWM control circuit receives the stop signal.Brushless motorIf you leave the vacuum cleaner in a cleaning state due to forgetting to turn off the power, etc.Brushless motorIs automatically stopped, safe and energy saving.
[0027]
  The voltage calculation means detects the rotation speed of the brushless motor.Rotation speed detection meansBased on the initial rotational speed N1 and the current rotational speed N2 of the detection signal detected by, and the initial voltage V1 of the DC power supply,
  From the relational expression V2 / V1 · K = N2 / N1,Current voltage V2The motor stop determination means is calculated by the voltage calculation means.Current voltage V2And the upper limit value Vu that is larger than the preset initial voltage V1 by a predetermined voltage and the lower limit value Vd that is smaller than the initial voltage V1 by a predetermined voltage,Current voltage V2When the voltage exceeds the upper limit value Vu or the lower limit value Vd, a motor stop signal is output to the PWM control circuit, and the PWM control circuit stops the brushless motor by the motor stop signal, so that the power supply voltage increases or decreases. When there was an abnormalityBrushless motorIs stopped.
[0028]
  Further, the corrected rotation speed calculation means isRotation speed detection meansV2 / V1 · K = N2 / Nc, Nc = N2 · [1 + {(V1 / V2) −, based on the current rotation speed N2 detected by the power source, the initial voltage V1 of the DC power supply, and the current voltage V2 measured by the voltage measuring means. Since the corrected rotational speed Nc is calculated from the equation 1} · K], even if there is a voltage fluctuation, the correct rotational speed Nc can be detected by using the corrected rotational speed Nc.
[0029]
Furthermore, the dust amount calculation means is the corrected rotation speed Nc calculated by the correction rotation speed calculation means, the initial rotation speed N1, the initial rotation speed N1 when the dust amount is zero, and the rotation speed increase when the dust amount is 100%. Based on the minute N100, the dust amount is calculated from the relational expression of dust amount (%) = (Nc−N1) / N100 × 100, and the dust amount display display means displays the dust amount by the output signal of the dust amount calculation means. Therefore, even if there is a voltage fluctuation, the correct amount of dust can be displayed linearly by using the corrected rotation speed Nc.
[0030]
  In addition, the rotational speed of the brushless motor is detected, the rotational speed is fed back to the motor pre-drive circuit, the rotational speed is converted to voltage, and the converted voltage is fed back to the PWM control circuit to control the rotational speed to be constant. In the vacuum cleaner, the dust amount determination means is configured to calculate the input current detected by the current detection means for detecting the input current of the bus that supplies the voltage to the inverter, the dust amount corresponding to each of the plurality of operation modes, and the input current. Output the amount of dust corresponding to the input current in the current operation mode of the data table storing the data indicating the correlation,Garbage amount display meansHowever, since the amount of dust is displayed by the output signal of the dust amount determination means, the amount of dust in the dust collection chamber of the vacuum cleaner body in each operation mode can be known from the input current. This data table shows the correlation between the amount of dust and the input current because constant rotation speed control is performed.If the amount of dust in the dust collection chamber increases, the circulation of air deteriorates and the pressure in the dust chamber increases. Decreases, the load on the motor becomes lighter, and the current value of the input current decreases. In this case, there is a substantially constant relationship between the amount of dust in the dust collection chamber, that is, the pressure, and the input current, and the input current data with respect to the amount of dust in the relationship, that is, the pressure is measured and created.
  The auto power off control means samples and holds the input current detected by the current detection means for detecting the input current of the bus that supplies the voltage to the inverter at a predetermined time interval, and the input that has been sampled and held the previous sample hold Compared with the current, if the absolute value of the difference is less than or equal to the predetermined value X, the state where the input current is substantially unchanged is confirmed, and if the state where the input current does not substantially change continues for a certain time, PWM Output motor stop signal to control circuit
Since the PWM control circuit receives the motor stop signal and stops the brushless motor, if the vacuum cleaner is left in a cleaning state due to forgetting to turn off the power, the brushless motor is automatically stopped after a certain period of time, It is safe and energy saving.
[0031]
A data table storing data indicating the correlation between the amount of dust and the input current corresponding to each of the plurality of operation modes is based on the input current in a dust-free state at a predetermined rotation speed at the time of product shipment. By creating or correcting, it is possible to accurately detect the amount of dust for each individual vacuum cleaner.
[0033]
Further, when a motor stop signal is output to the PWM control circuit that drives and controls the inverter of the brushless motor, the motor reverse rotation command means outputs the motor reverse rotation command signal to the PWM control circuit instead of the motor stop signal, and the PWM control circuit Receives the motor reverse command signal, applies reverse torque and stops by reverse braking, so the motor can be stopped quickly when a curtain or newspaper is sucked into the suction port of the vacuum cleaner body. Accompanying can be removed more quickly.
[0034]
When the motor braking command means outputs a motor stop signal to the PWM control circuit, it outputs a signal for turning off the upper or lower switching element of the inverter to the PWM control circuit, and stops the motor by dynamic braking. Thus, when a curtain, newspaper or the like is sucked into the suction port of the main body of the vacuum cleaner, the motor can be stopped quickly, and the sticking material can be removed more quickly.
[0035]
The power generation braking means is provided between the motor and the inverter when a motor stop signal is output to the PWM control circuit, and operates to cause the motor to generate power braking based on the motor stop signal. Since power generation braking is applied to the motor, the motor can be quickly stopped when a curtain, newspaper, or the like is sucked into the suction port of the main body of the vacuum cleaner, and the sticking material can be removed more quickly.
[0036]
【Example】
1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a vacuum cleaner according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control unit of the embodiment, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the embodiment. FIG. 4, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the air volume and the rotational speed in the AC power fluctuation, FIG. 5 is a graph showing the relation between the dust volume and the rotational speed, and FIG. In FIG. 3, 1 is a vacuum cleaner body, 2 is a dust collection chamber formed in the vacuum cleaner body 1, 3 is a paper pack provided in the dust collection chamber 2, and 4 is an interior of the vacuum cleaner body 1. The brushless motor constituting the blower disposed in the vacuum cleaner 5 is attached to the brushless motor drive control board body 5 with a microcomputer provided on the upper portion of the electric vacuum cleaner body 1, and 6 is attached to the brushless motor drive control board body 5 with a microcomputer. , A heat radiating plate located between the dust collection chamber 2 and the brushless motor 4, 7 is a microcomputer mounted on the brushless motor drive control board body 5 with a microcomputer, and 8 is provided on the mounting board body 5 with a microcomputer, The display unit 9 exposed to the outside connects the microcomputer 7 to a hall element, which is a rotation detection means (to be described later) provided in the brushless motor 4. Number signal line, 10 is a power cord, 11 is a rear wheel of the vacuum cleaner body 1, 12 is a front wheel of the vacuum cleaner body 1, 13 is a hose connected to the dust collecting chamber 2, and 14 is a tip of the hose 13. It is a brush attached to.
[0037]
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 20 denotes a rectifier circuit that rectifies an AC power source into direct current, 21 denotes a voltage divider that divides the direct current of the rectifier circuit 20, and the voltage of the voltage divider 21 is input to the microcomputer 7. The microcomputer 7 is connected to the display unit 8 via the interface 25. The display unit 8 includes a rotation mode indicator 8a, a sucking state indicator 8b, an auto power off indicator 8c, a dust amount indicator 8d, and the like. 23 is an operation command section provided at the base of the brush 14, 24 is a PWM control circuit connected to the microcomputer 7 via an interface 25, 25 is a motor pre-drive circuit connected to the PWM control circuit 24, and 26 is a motor This is an inverter connected to the pre-drive circuit 25. Reference numeral 27 denotes a current detector that detects an input current of a bus that supplies a voltage to the inverter 26, and reference numeral 28 denotes a hall element that is a rotor position detecting means and a rotational speed detecting means for detecting the rotor position and rotational speed of the brushless motor 4. .
[0038]
30 is the main CPU of the microcomputer 7, 31 is a ROM for storing programs, 32 is a working RAM, 33 is compatible with each of the strong (12A mode), medium (6A mode), and weak (2A mode) operation modes. Is a data table storing data indicating the correlation between the amount of dust and the rotation speed of the brushless motor 4, 34 is a dust amount determination means for outputting dust amount data corresponding to the rotation speed in each operation mode, and 35 is a suction The sucking state memory 36 stores the rotation number indicating the state as a reference value, and outputs a signal indicating the sticking state when the rotation number of the detection signal of the Hall element 28 exceeds the reference value of the sucking state memory 35. Sucking state determination means 37 outputs a motor stop signal when the state in which the rotation speed of the brushless motor 4 does not change continues for a certain period of time. Topawaofu is a control means.
[0039]
38 is a motor stop means for outputting a signal for turning off the upper or lower switching element of the inverter 26 to stop the brushless motor 4 by dynamic braking, 39 is a motor reverse instruction means for outputting a motor reverse instruction signal, and 40 is a brushless motor. 4 is a motor braking command means for operating the power generation braking provided between the inverter 26 and the inverter 26. When the brushless motor 4 has a rotational speed indicating a sticking state, the motor is decelerated or stopped for a predetermined time. Deceleration or stop / return command means 42 for returning the brushless motor 4 to the rotational speed in the operation mode at that time, 42 indicates a sucking state determination means 36 after the command output of the deceleration or stop / return command means 41 The number of times the signal is output is counted, and when the count value exceeds the specified number, A stop command means for outputting a.
[0040]
43 is a voltage calculation means for calculating the current voltage applied to the inverter 26, and 44 is a motor that outputs a motor stop signal when the current voltage calculated by the voltage calculation means 42 exceeds a preset upper limit value or lower limit value. A stop determination circuit 45 is a correction rotation speed calculation means for correcting the current rotation speed at the current voltage applied to the inverter 26 to a correction rotation speed corresponding to the initial voltage, and 46 is a correction rotation speed calculation means 45. The dust amount calculating means calculates the dust amount based on the corrected rotation speed Nc, the initial rotation speed N1 when the dust amount is zero, and the rotation speed increase N100 when the dust amount is 100%. Reference numeral 47 denotes voltage measuring means for measuring the current voltage applied to the inverter 26.
[0041]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the air flow rate and the rotation speed in the AC power fluctuation, and the relationship between the air flow rate and the rotation speed when the AC power supplied to the rectifier circuit 20 is AC 100 V in a certain operation mode is shown by a reference curve. It can be seen that when there is no dust and the air volume is maximum, the rotational speed is low, but when dust clogging gradually occurs, the rotational speed gradually increases. This is because the input current of the bus that supplies the voltage to the inverter 26 is detected by the current detector 27, and the detected current of the current detector 27 is fed back to the PWM control circuit 24 to control the input current to be constant. In this case, if the amount of dust inside the dust collection chamber 2 increases, the circulation of air is hindered and the air volume decreases, and the pressure in the dust collection chamber 2 decreases and the motor load decreases, so the motor speed increases. is there. At this time, it is also known that there is a substantially constant relationship between the amount of dust corresponding to the pressure of the paper pack 3 inside the dust collecting chamber 2 and the rotational speed.
Also, assuming that the relationship between the air volume and the rotational speed when the AC power supply is AC 100V is the reference curve, the rotational speed increases at a constant rate from the reference curve in the case of + αV, and conversely at a constant rate in the case of −αV. The number shows a decrease. Therefore, as described later, when the control is performed based on the rotational speed, it is necessary to correct the voltage fluctuation of the AC power supply.
Hereinafter, the Example of the vacuum cleaner in the case of a constant control of input current is described.
[0042]
Example 1
First, Table 1 created based on data obtained by actually measuring the amount of dust and the number of rotations in each operation mode of the vacuum cleaner is shown below.
[0043]
[Table 1]
Figure 0003809588
[0044]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of dust and the number of revolutions. The solid line in the graph is an actual measurement line of data obtained by actually measuring the amount of dust and the number of revolutions. This is a line obtained by linearly interpolating the number, and a certain relationship is established between the amount of dust and the rotational speed. Then, a data table 33 storing data indicating the correlation between the amount of dust and the rotational speed corresponding to each of the strong, medium, and weak operation modes is created based on the linearly interpolated lines.
[0045]
Therefore, during cleaning of the electric vacuum cleaner, the hall element 28 serving as the revolution number detection means detects the revolution number of the brushless motor 4, and the dust amount judgment means 34 detects the revolution number of the detection signal detected by the hall element 28 and the data table. The number of rotations corresponding to the operation mode during operation 33 is compared, and the amount of dust data corresponding to the number of rotations in the current operation mode of the data table that matches the number of rotations of the Hall element 28 is output. Then, the dust amount indicator 8d displays the dust amount ratio in the paper pack 3 as it is as shown in FIG. Can know the amount of dust in the dust collecting chamber 2 in each operation mode from the rotational speed.
[0046]
Example 2
The data table 33 storing data indicating the correlation between the amount of dust and the rotational speed corresponding to each of the above three operation modes is the rotational speed in a dust-free state at a predetermined input current at the time of product shipment. By making or correcting with reference to the above, it is possible to accurately detect the amount of dust for each individual vacuum cleaner.
[0047]
Example 3
During the cleaning of the electric vacuum cleaner, the hall element 28 serving as the rotation speed detection means detects the rotation speed of the brushless motor 4, and the suction state determination means 36 detects the rotation speed of the detection signal detected by the hall element 28. The reference value in the operation mode at that time of the attached state storage memory 35 is compared, and a signal indicating the attached state is detected when the number of rotations of the detection signal of the Hall element 28 exceeds the reference value of the attached state storage memory 35. Output. Then, the sticking state indicator 8b composed of LEDs as teaching means teaches the sticking state by lighting or blinking the sticking state based on the signal indicating the sticking state of the sticking state determination means 36. Can notify the runaway of the brushless motor 4 that the rotational speed of the brushless motor 4 that is generated when a curtain, newspaper, or the like is sucked into the suction port of the vacuum cleaner main body 1 increases at a stretch. This is because when a curtain or newspaper is sucked into the suction port of the vacuum cleaner main body 1, the motor load is drastically reduced, the number of rotations increases at a stretch, and the motor shaft and bearing are burdened, and the air circulation This is to prevent the motor temperature from rising and the life of the brushless motor 4 from being shortened.
Moreover, the person who knows this will return to a normal driving | operation by removing a curtain, a newspaper, etc. from the suction inlet of the vacuum cleaner main body 1. FIG. In this embodiment, the sucking state indicator 8b made of LEDs is used as the teaching means, but it goes without saying that a buzzer that emits a warning sound may be used.
[0048]
Example 4
In this embodiment, the motor stop means 38 outputs a motor stop signal to the PWM control circuit 24 based on the signal indicating the suction state of the suction state determination means 36. Since the PWM control circuit 24 receives the motor stop signal and stops the motor, the runaway of the brushless motor 4 that occurs when a curtain, newspaper, or the like sticks to the suction port of the vacuum cleaner main body 1 can be avoided. The brushless motor 4 is protected. In addition, the sticking object can be easily removed when it is naturally separated from the suction port or removed by hand.
[0049]
Example 5
FIG. 7 is a flowchart for turning off the power after a lapse of a predetermined time when the sticking state is detected. The operation of the embodiment will be described based on this flowchart.
In this embodiment, first, it is determined whether or not the suction state determination means 36 is in the suction state during cleaning of the electric vacuum cleaner (S1). If not, the timer is stopped and reset (S2), and normal operation is started (S3). Further, if it is in the sucking state, the brushless set in the operation mode at that time with respect to the PWM control circuit 24 based on the signal indicating the sucking state of the sucking state determination means 36 by the deceleration / stop / return command means 41. A sucking process for decelerating the brushless motor 4 to a speed that is considerably lower than the speed of the motor 4 or outputting a command to stop the motor 4 or stopping the brushless motor 4 is performed (S4).
[0050]
Then, a timer is started (S5), for example, whether or not a predetermined time of 5 to 20 seconds that can remove the sticking material has elapsed (S6), and when the predetermined time has elapsed, the number of rotations of the motor is set in the operation mode at that time. A command for returning to the set number of revolutions is output to the PWM control circuit 24, and the number of revolutions of the brushless motor 4 is restored to the number of revolutions set in the initial operation mode (S7). Therefore, it is possible to remove the sticking matter without imposing a burden on the brushless motor 4 and smoothly enter the cleaning state again.
[0051]
Example 6
In this embodiment, after the command output from the deceleration or stop / return command means 41, the rotation speed of the brushless motor 4 returns to the rotation speed set in the original operation mode. When a curtain, newspaper, or the like sticks to the suction port 1, the operation of the fifth embodiment is repeated. Such an operation is repeated forever. Therefore, when the stop command means 42 counts the number of times the sucking state determination means 36 outputs a signal indicating the sucking state, and the count value exceeds, for example, 30 times, the motor is stopped in the PWM control circuit 24 after, for example, 3 minutes have elapsed. A signal is output to stop the brushless motor 4. By doing so, the danger of heat generation of the motor due to hermetic operation is avoided.
[0052]
Example 7
FIG. 8 is a flowchart for stopping the motor when the state in which the rotation speed of the motor does not change continues for a certain period of time. The operation of the embodiment will be described based on this flowchart.
First, when the vacuum cleaner is turned on, the microcomputer 22 performs initial processing such as RAM check and port setting (S10), and then changes the mode of the vacuum cleaner based on the command from the operation command unit 23 (input). Process), a batch display process is performed based on the display data on the display unit 8 (S11), and it is checked whether or not the brushless motor 4 of the vacuum cleaner is rotating (S12). When the vacuum cleaner is being cleaned, the Hall element 28 serving as the rotation speed detecting means detects the rotation speed of the brushless motor 4, and the auto power-off control means 37 rotates the detection signal detected by the Hall element 28. The number is sampled and held, for example, at intervals of 0.25 sec (S13), and the sampled and held current rotational speed Nn is compared with the previous sampled and held rotational speed Nn-1, and the absolute value of the difference is, for example, 30 revolutions It is confirmed whether or not the rotational speed is substantially unchanged by checking whether or not X is below (S14).
[0053]
If the rotational speed has changed substantially, the auto power off control means 37 is turned off to stop and reset the timer (S15), and then the rotational speed exceeds the rotational speed in the sucking state. Whether or not it exists is checked (S16). The number of rotations in the suction state at this time is, for example, 25000 rpm in the middle operation mode and 33300 rpm in the strong operation mode. If the rotation speed does not exceed the suction rotation speed, the dust amount is calculated as shown in the first embodiment based on the rotation speed, and the dust amount is displayed (S17). If the rotation speed exceeds the suction rotation speed, it is checked whether or not the excess state continues for, for example, 2 seconds (S18). If the rotation speed does not continue for 2 seconds, the process returns to step S17 and continues for 2 seconds. Then, the rotation speed is reduced or stopped, and the sticking prevention process is started (S19). The time during which the rotation speed of the motor in the sticking prevention process is reduced or stopped is set to, for example, 7 seconds as a time for the user to remove the sticking matter. If the sticking material cannot be removed after that time, the operation of the fifth embodiment is repeated a plurality of times as shown in the sixth embodiment, and then the motor stop signal is output to the PWM control circuit 24 to stop the brushless motor 4. Let If the sticking material is removed during the operation of the fifth embodiment, the process returns to step S11.
[0054]
On the other hand, if the rotational speed has not changed substantially, the auto power-off control means 37 is turned on to start an auto power-off timer (S20), and it is checked whether, for example, 3 minutes have passed since then (S20). S21). Then, the process returns to step S16 for 3 minutes, and when 3 minutes have elapsed, the auto power-off process is performed to stop the motor, the abnormality is taught (S22), and the process returns to step S11.
In this way, the auto power-off control means 37 samples and holds the motor speed at predetermined time intervals, compares the sample-held speed with the previous sample-held speed, and the speed remains substantially unchanged. The motor is stopped when a state where the rotational speed does not substantially change continues for a certain period of time. The above operation is safe because the rotation speed of the brushless motor 4 is not changed when the vacuum cleaner is left in a clean state due to forgetting to turn off the power, etc., and the motor is automatically stopped. It also saves energy.
[0055]
Example 8
The commercial power source used for the vacuum cleaner is normally AC 100V, but actually varies between 90V and 110V when the allowable range is ± 10%. Then, as shown in FIG. 4, since the rotational speed of the motor is very susceptible to the power supply voltage, it is necessary to correct the rotational speed with the voltage, and it is necessary to stop the motor if necessary. In the case of a blade load in the brushless motor 4 such as this time, the output P is proportional to the cube of the rotation speed N. Therefore, if the rotation mode input current at the time of AC100V input is specified, the voltage value at that time is determined from the rotation speed. Can be inferred from the calculation. Thus, the output P is proportional to the cube of the rotational speed N, and the output P is the product of the voltage V and the current I. Therefore, VI is proportional to the cube of N, and the current I is constant. Then, V is proportional to the cube of N. It becomes. Here, when the initial voltage V1 of the DC power source (in this case, indicates the rectifier circuit 20 and the voltage divider 21), V1 is proportional to the cube of N1, and when the current power source V2 of the DC power source is V2, V2 is N2. Therefore, the following relational expression is established.
V2 / V1 · k = N2 / N1
[0056]
Therefore, if the initial rotation speed N1 and the current rotation speed N2 and the initial voltage V1 of the DC power supply are known, the current power supply V2 of the DC power supply can be obtained.
In this embodiment, the relational expression is based on the initial rotation speed N1 and the current rotation speed N2 of the detection signal detected by the Hall element 28, which detects the rotation speed of the brushless motor by the voltage calculation means 43, and the initial voltage V1 of the DC power supply. From this, the current power source V2 of the DC power source is calculated, and the motor stop determining unit calculates the current power source V2 calculated by the voltage calculating unit 43, the upper limit value Vu of 115V, for example, which is larger than the preset initial voltage V1, and the initial voltage V1. Compared with a lower limit value Vd of, for example, 85V, which is smaller by a predetermined voltage, and outputs a motor stop signal to the PWM control circuit 24 when the current power source V2 calculated by the voltage calculation means 43 exceeds the upper limit value Vu or the lower limit value Vd. Since the PWM control circuit 24 stops the brushless motor 4 based on the motor stop signal, the voltage change that the power supply voltage increases or decreases. When an abnormality has occurred in the brushless motor 4 is stopped.
[0057]
Example 9
When the voltage of the commercial power source changes, the rotation speed also changes. Therefore, the data table shown in Example 1 created based on the rotation speed based on the AC 100V is used, and the implementation is based on the time of AC 100V. Even if dust amount detection or suction state detection is performed based on the reference value indicating the suction state shown in Example 2, accurate detection cannot be performed.
Therefore, in this embodiment, the DC power supplied to the inverter 26 with respect to the voltage fluctuation of the commercial power supply is also corrected corresponding to the voltage fluctuation of the commercial power supply, so that the rotational speed at the time of AC100V is corrected. It is.
[0058]
The rotation speed is corrected based on the current rotation speed N2 detected by the Hall element 28, which is the rotation detection means by the correction rotation speed calculation means 45, the initial voltage V1 of the DC power supply, and the current voltage V2 measured by the voltage measurement means. , V2 / V1 · k = N2 / Nc, Nc = N2 · [1 + {(V1 / V2) −1} · K] is used to calculate the corrected rotational speed Nc. Therefore, even if there is a voltage fluctuation, by using the corrected rotation speed Nc, it is possible to accurately detect the amount of dust and the suction state.
Next, an actual correction calculation example for the number of revolutions will be shown.
As shown in Table 2 below, the actual correction calculation is performed by selecting the DC voltage V1 and the mode coefficient for each operation mode.
[0059]
[Table 2]
Figure 0003809588
[0060]
Example 10
In this embodiment, the amount of dust can be displayed linearly. The dust amount calculation means 46 calculates the corrected rotation speed Nc calculated by the correction rotation number calculation means 45 and the initial rotation when the dust amount is zero. Based on the number N1 and the rotational speed increase N100 when the amount of dust is 100%, the amount of dust is calculated from the relational expression of dust amount (%) = (Nc−N1) / N100 × 100. The dust amount indicator 8d displays the dust amount as a level based on the calculated value of the output signal of the dust amount calculating means 45. Even if there is a voltage fluctuation, the correct rotation speed Nc is used, so that an accurate dust amount is displayed. The quantity can be displayed linearly. In this way, by displaying the amount of garbage linearly, the user can be informed of the state of the garbage in the dust collection chamber, which has not been seen until now, and it remains unknown how much it has accumulated as before. It is no longer necessary to rely only on the trash dump sign, and it is possible to leave the trash to the user so that the user can use it with peace of mind.
[0061]
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the vacuum cleaner according to the present invention, and FIG. 10 is a graph showing the relationship between the amount of dust and the current at a constant rotation speed.
In the figure, the same components as those shown in FIG.
Reference numeral 27 denotes a current detector. In this embodiment, the detection signal is input to the microcomputer 7. Reference numeral 29 denotes a rotational speed detection means, and its output is input to the PWM control circuit 24. 51 is a data table storing data indicating the correlation between the amount of dust and the input current of the brushless motor 4 corresponding to each of the strong (30000 RPM), medium (23000 RPM), and weak (14000 RPM) operation modes, and 52 is each operation. Dust amount determination means for outputting dust amount data corresponding to the input current in the mode, 35 (not shown, refer to FIG. 2) is a suction state memory in which the current value is stored as a reference value, and 53 is the input current of the brushless motor 4 This is auto power-off control means for outputting a motor stop signal when a state where the motor does not change continues for a certain period of time.
[0062]
In the vacuum cleaner of this embodiment, the rotation speed of the brushless motor 4 is detected by a hall element 28 which is a rotation detection means, and the rotation speed detected by the hall element 28 is converted into a voltage by the rotation speed detection means 29 and PWM. The control circuit 24 is fed back to control the rotational speed to be constant.
In this case, if the rotational speed is kept constant, the air volume is kept constant. Since there is a relationship Q · H = P between the air volume Q, the pressure H, and the output P, and the output P is proportional to the product of the voltage V and the current I that are the inputs of the inverter 26, Assuming that the voltage V is constant, the current I changes when the pressure H changes. Therefore, when the amount of dust inside the dust collection chamber 2 increases, the air circulation is hindered and the air volume decreases. When the pressure in the dust collection chamber 2 decreases, the current I also decreases when the voltage V is kept constant. There is a certain relationship. At this time, it is also known that there is a substantially constant relationship between the amount of dust corresponding to the pressure of the paper pack 3 inside the dust collecting chamber 2 and the input current.
Hereinafter, the Example of the vacuum cleaner in the case of constant control of rotation speed is described.
[0063]
Example 11
First, Table 3 created based on data obtained by actually measuring the amount of dust and input current in each operation mode of the vacuum cleaner is shown below.
[0064]
[Table 3]
Figure 0003809588
[0065]
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the amount of dust and the input current. The solid line in the graph is an actual measurement line of data obtained by actually measuring the amount of dust and the input current, and the alternate long and short dash line indicates the input current and the amount of dust when the amount of dust is 0%. A line obtained by linear interpolation of 100% input current, and a certain relationship is established between the amount of dust and the input current. Then, based on the linearly interpolated line, a data table 51 storing data indicating the correlation between the amount of dust and the input current corresponding to each of the strong, medium, and weak operation modes is created.
[0066]
Therefore, during cleaning of the vacuum cleaner, the current detector 27 detects the input current of the brushless motor 4, and the dust amount determination means 52 detects the input current of the detection signal detected by the current detector 27 and the data table 51. The input current corresponding to the operation mode during operation is compared, and the dust amount data corresponding to the input current in the current operation mode of the data table 51 that matches the input current of the current detector 27 is output. Then, the dust amount indicator 8d displays the dust amount ratio in the paper pack 3 as it is using the plurality of LEDs according to the output signal of the displayed dust amount determination means 52. Thus, the amount of dust in the dust collection chamber 2 in each operation mode can be known from the current value.
[0067]
Example 12
A data table that stores data indicating the correlation between the amount of dust and the input current corresponding to each of the above operating modes is based on the current location in the absence of dust at the specified specified rotation speed at the time of product shipment. Therefore, it is possible to accurately detect the amount of dust for each individual vacuum cleaner.
[0068]
Example 13
In this embodiment, the auto power-off control means 53 samples and holds the input current of the detection signal detected by the current detection means 27 at a time interval of, for example, 0.25 sec. The absolute value of the difference is, for example, 0.05 mA, and it is confirmed whether or not the input current is substantially unchanged by checking whether or not the predetermined value X is below. If the state in which the input current does not change continues for 3 minutes, for example, a motor stop signal is output to the PWM control circuit 24. Then, since the PWM control circuit 24 receives the motor stop signal and stops the brushless motor 4, if the vacuum cleaner is left in a cleaning state due to forgetting to turn off the power, the motor is automatically stopped after a certain period of time. It is safe and energy saving. When the input current has changed, normal operation is continued.
[0069]
Example 14
In this embodiment, when the brushless motor 4 is stopped by the motor stop signal in the above-described embodiment, the brushless motor 4 can be stopped immediately.
In this embodiment, when the motor reverse rotation command means 39 outputs a motor stop signal to the PWM control circuit 24, the motor reverse rotation command signal is output to the PWM control circuit 24 instead of the motor stop signal. In response to the reverse rotation command signal, the brushless motor 4 generates a reverse rotation direction torque and is stopped by reverse rotation braking. Since the brushless motor 4 is immediately stopped in this way, when the curtain, newspaper or the like is sucked into the suction port of the vacuum cleaner main body 1, the sticking material can be removed more quickly.
[0070]
Similarly to the fourteenth embodiment, this embodiment is also for immediately stopping the brushless motor 4.
In this embodiment, when the motor braking stop means 40 outputs a motor stop signal to the PWM control circuit 24, it outputs a signal for turning off the upper or lower switching element of the inverter 26 to the PWM control circuit 24, and the brushless motor 4 Is stopped by dynamic braking. Since the brushless motor 4 is immediately stopped in this way, when the curtain, newspaper or the like is sucked into the suction port of the vacuum cleaner main body 1, the sticking material can be removed more quickly.
[0071]
Similarly to the fourteenth embodiment, this embodiment is also for immediately stopping the brushless motor 4.
In this embodiment, as shown in FIG. 11, a power generation braking means 55 is provided between the brushless motor 4 and the inverter 26 so as to operate the brushless motor 4 to generate power generation braking. The power generation braking means 55 short-circuits the back electromotive force generated in the brushless motor 4 when the switch circuit 56, which is a photocoupler that is turned on in response to the motor stop signal output to the PWM control circuit 24, is turned on. The power generation braking circuit 57 is composed of six diodes that flow as a braking current.
[0072]
When the motor stop signal is output to the PWM control circuit 24, the switch circuit 56 of the power generation braking means 55 is turned on by the motor stop signal, and the power generation brake circuit 57 is short-circuited by the on operation of the switch circuit 56. A braking current flows due to the counter electromotive voltage generated in the brushless motor 4, and the brushless motor 4 is subjected to dynamic braking. Since the brushless motor 4 is immediately stopped in this way, when the curtain, newspaper or the like is sucked into the suction port of the vacuum cleaner main body 1, the sticking material can be removed more quickly.
[0073]
In the above-described embodiments, the brushless motor is taken as an example, but it goes without saying that the present invention can be implemented if other motors (for example, a universal motor, a two-layer motor, etc.) can extract the rotational speed signal. .
[0074]
【The invention's effect】
Effect of claim 1
  In a vacuum cleaner that detects an input current of a bus that supplies a voltage to an inverter in the present invention, and feedback-controls the input current to a PWM control circuit to control the input current to be constant, the dust amount determination means is a rotation of a brushless motor. Detect numberRotation speed detection meansComparing the rotation speed of the data table storing the data indicating the correlation between the rotation speed of the detection signal detected and the amount of dust corresponding to each of the plurality of operation modes and the rotation speed,Rotation speed detection meansBecause the data of the amount of dust corresponding to the number of revolutions in the current operation mode of the data table that matches the number of revolutions of the data is output, and the dust amount display means displays the amount of dust according to the output signal of the dust quantity judgment means. The amount of dust in the dust collection chamber of the vacuum cleaner body in the mode can be known from the number of rotations, and the pressure sensor cost is not required at all,There is an effect that the amount of dust can be detected at low cost.
[0075]
Effect of claim 2
  In addition, since the Hall element is used as the rotation speed detection means, the rotation speed of the brushless motor can be detected easily and at low cost.
[0076]
Effect of claim 3
  In addition, the data table storing the data indicating the correlation between the amount of dust and the rotational speed corresponding to each of the plurality of operation modes described above indicates the rotational speed in a dust-free state at a predetermined input current at the time of product shipment. By creating or correcting the reference, it is possible to accurately detect both dusts for each individual vacuum cleaner.
[0077]
Effect of claim 4
  Further, the suction state determining means detects the rotation speed of the detection signal detected by the rotation speed detection means that detects the rotation speed of the brushless motor and each of the plurality of operation modes.The inlet is in contact with the floorLocated between the number of revolutions indicating the clogged state and the number of revolutions indicating a completely sealed stateThe inlet is away from the floorThe suction state storage means that stores the rotational speed indicating the suction state as a reference value is compared with the reference value in the current operation mode, and the rotational speed of the detection signal detected by the rotational speed detection means is the suction state storage means. When the above-mentioned reference value is exceeded, a signal indicating the suction state is output, and the teaching means teaches the suction state based on the signal indicating the suction state of the suction state determination means. This has the effect that it is possible to notify the runaway of the brushless motor that the rotational speed of the brushless motor that is generated when a curtain, newspaper, or the like is sucked into the mouth increases at a stretch.
[0078]
Effect of claim 5
  Further, the motor stop means outputs a motor stop signal to the PWM control circuit that drives and controls the inverter of the brushless motor based on the signal indicating the sticking state of the sticking state determination means, and the PWM control circuit receives the motor stop signal. Since the motor is stopped, it is possible to avoid the runaway of the brushless motor that occurs when a curtain or newspaper is sucked into the suction port of the main body of the vacuum cleaner, the motor is automatically protected, and the sticking object can be removed.
[0079]
Effect of claim 6
  Further, the rotation of the motor set in the current operation mode with respect to the PWM control circuit that drives and controls the inverter of the brushless motor based on the signal indicating the sucking state of the sucking state determination means by the deceleration or stop / return command means A command to decelerate or stop at a rotational speed considerably lower than the number is output, and then a command to return the rotational speed of the motor to the rotational speed set in the current operation mode is output after the lapse of a predetermined time to remove the sticking object. The PWM control circuit decelerates or stops the motor in response to the deceleration or stop signal, and then returns to the rotation speed set in the operation mode at that time after a lapse of a predetermined time for removing the sticking object. It is possible to remove the sticky things without putting on and to enter the cleaning state smoothly again With the results.
[0080]
Effect of claim 7
  After the command output of the deceleration or stop / return command means, when a curtain or newspaper is sucked into the suction port of the main body of the vacuum cleaner, the stop command means outputs a signal indicating the sucking state by the sucking state determination means When the count value exceeds the predetermined number, the motor stop signal is output to the PWM control circuit after the predetermined time has elapsed, and when the sticking state exceeds the predetermined number, the PWM control circuit receives the stop signal and the motor Therefore, there is an effect that the danger of heat generation of the motor due to the hermetic operation can be avoided.
[0081]
The effect of claim 8
  The auto power-off control means detects the rotation speed of the brushless motor. The rotation speed of the detection signal detected by the rotation speed detection means is sampled and held at predetermined time intervals, and the rotation speed obtained by sampling and holding the rotation speed of the previous sample is held. When the absolute value of the difference is equal to or less than a predetermined value X, it is confirmed that the rotational speed does not change substantially. If the rotational speed does not change continuously for a certain period of time, the motor is connected to the PWM control circuit. Since the stop signal is output and the PWM control circuit stops the brushless motor in response to the stop signal, if the vacuum cleaner is left in a clean state without using the pressure sensor, the brushless motor will stop after a certain period of time. The motor is automatically stopped, safe, and energy saving can be realized.
[0082]
Effect of claim 9
  The voltage calculation means is based on the initial rotation speed N1 and the current rotation speed N2 of the detection signal detected by the rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the brushless motor, and the initial voltage V1 of the DC power supply.
  The current voltage V2 of the DC power supply is calculated from the relational expression V2 / V1 · K = N2 / N1, and the motor stop determination means is a predetermined voltage from the current voltage V2 calculated by the voltage calculation means and a preset initial voltage V1. The large upper limit value Vu is compared with the lower limit value Vd which is smaller than the initial voltage V1 by a predetermined voltage, and the motor is stopped in the PWM control circuit when the current voltage V2 calculated by the voltage calculation means exceeds the upper limit value Vu or the lower limit value Vd. Since the PWM control circuit stops the brushless motor by the motor stop signal, the brushless motor is stopped when there is an abnormality in the voltage fluctuation that the power supply voltage rises or falls. It has the effect that it can be avoided.
[0083]
Effects of claim 10
  Further, the correction rotation speed calculation means is based on the current rotation speed N2 detected by the rotation speed detection means, the initial voltage V1 of the DC power supply, and the current voltage V2 measured by the voltage measurement means. V2 / V1 · K = N2 / Nc, Nc = N2 · [1 + {(V1 / V2) −1} · K] The corrected rotational speed Nc is calculated from the equation: Even if there is a voltage fluctuation, the corrected rotational speed Nc is used to cope with the voltage fluctuation. Since there is no need to have a data table, it is possible to accurately detect the amount of dust and the suction state even if the data table capacity is small.
[0084]
Effects of claim 11
  Furthermore, the dust amount calculation means is based on the corrected rotation speed Nc calculated by the correction rotation speed calculation means, the initial rotation speed N1 when the dust volume is zero, and the rotation speed increase N100 when the dust volume is 100%, The amount of dust is calculated from the relational expression of dust amount (%) = (Nc−N1) / N100 × 100, and the dust amount display means displays the dust amount by the output signal of the dust amount calculating means. This has the effect of being able to display linearly.
[0085]
Effects of claim 12
  The rotational speed of the brushless motor in the present invention is detected, the rotational speed is fed back to the motor pre-drive circuit, the rotational speed is converted to a voltage, and the converted voltage is fed back to the PWM control circuit to make the rotational speed constant. In the vacuum cleaner to be controlled, the dust amount determination means includes an input current detected by the current detection means that detects an input current of a bus that supplies a voltage to the inverter, a dust amount and an input current corresponding to each of a plurality of operation modes. Since the data of the data table storing the data indicating the correlation of the output of the dust amount corresponding to the input current in the current operation mode is output, the dust amount display means displays the dust amount by the output signal of the dust amount determination means. In each operation mode, the amount of dust in the dust collection chamber of the vacuum cleaner can be determined from the input current. An effect that can be detected dust amount at a low cost without need the cost of the pressure sensor at all.
  The auto power off control means samples and holds the input current detected by the current detection means for detecting the input current of the bus that supplies the voltage to the inverter at a predetermined time interval, and the input that has been sampled and held the previous sample hold Compared with the current, if the absolute value of the difference is less than or equal to the predetermined value X, the state where the input current is substantially unchanged is confirmed, and if the state where the input current does not substantially change continues for a certain time, PWM A motor stop signal is output to the control circuit, and the PWM control circuit receives the motor stop signal and stops the brushless motor. Therefore, if the vacuum cleaner is left in a cleaning state due to forgetting to turn off the power, the brushless motor Is automatically stopped, and it is safe and energy saving can be realized.
[0086]
Effect of Claim 13
  A data table storing data indicating the correlation between the amount of dust and the input current corresponding to each of the plurality of operation modes is based on the input current in a dust-free state at a predetermined rotation speed at the time of product shipment. Since it is created, there is an effect that an accurate amount of dust can be detected for each individual vacuum cleaner.
[0087]
Effect of claim 14
  In a vacuum cleaner that controls the input current to a constant value or the rotation speed to a constant value, when the motor reverse command means outputs a motor stop signal to the PWM control circuit that controls the drive of the brushless motor inverter, the motor stops. Instead of a signal, a motor reverse rotation command signal is output to the PWM control circuit. The PWM control circuit receives the motor reverse rotation command signal, generates a reverse rotation torque in the brushless motor, and stops by reverse braking. The brushless motor can be quickly stopped when a curtain, newspaper, or the like is sucked into the suction port, and the sucked material can be removed more quickly.
[0088]
Effect of claim 15
  Further, when the motor braking command means outputs a motor stop signal to the PWM control circuit, the motor braking command means outputs a signal for turning off the upper or lower switching element of the inverter to the PWM control circuit, and the brushless motor is driven by dynamic braking. Since it is stopped, the brushless motor can be quickly stopped when the suction opening curtain or newspaper of the main body of the vacuum cleaner is sucked, and the sucked material can be removed more quickly.
[0089]
The effect of claim 16
  Further, a power generation braking means is provided between the brushless motor and the inverter when a motor stop signal is output to the PWM control circuit, and generates power generation braking for the brushless motor based on the motor stop signal. Since the brushless motor is operated and brakes the power generation, the brushless motor can be stopped quickly when the suction curtain or newspaper of the main body of the vacuum cleaner is sucked. It has the effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a vacuum cleaner according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit according to the embodiment.
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of the embodiment.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the air volume and the rotational speed when the AC power supply fluctuates.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of dust and the rotational speed.
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a display example of a dust amount.
FIG. 7 is a flowchart for turning off the power after a predetermined time when a sticking state is detected.
FIG. 8 is a flowchart for stopping a motor when a state in which the rotation speed of the motor does not change continues for a certain period of time.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of another embodiment of another vacuum cleaner according to the present invention.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the amount of dust and current when the rotation speed is constant.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of power generation braking means.
[Explanation of symbols]
4 Brushless motor
8d Garbage amount indicator (garbage amount display means)
7 Microcomputer
20 Rectifier circuit (DC power supply)
21 Voltage divider (DC power supply)
24 PWM control circuit
25 Motor pre-drive circuit
26 Inverter
27 Current detector
28 Hall element (rotation position detection means or rotation detection means)

Claims (16)

電気掃除機本体に搭載されたブラシレスモータと、一定電圧を出力する直流電源と、入力側が直流電源に接続され、出力側がブラシレスモータに接続され、二つのスイッチング素子を複数対並列接続したインバータと、インバータのスイッチング素子をPWM信号により駆動するモータプリドライブ回路と、モータプリドライブ回路に出力するPWM信号を指令された複数の運転モードに基づいて作成するPWM制御回路とからなり、インバータに電圧を供給する母線の入力電流を検出し、その入力電流をPWM制御回路にフィードバック制御して入力電流を一定に制御する電気掃除機において、
上記ブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段と、複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と回転数との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルと、
上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と上記データテーブルの回転数とを比較し、該回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と一致する上記データテーブルのそのときの運転モードにおける回転数に対応したゴミ量のデータを出力するゴミ判定手段と、該ゴミ量判定手段の出力信号によりゴミ量を表示するゴミ量表示手段とを備えてなることを特徴とする電気掃除機。
Brushless motor mounted on the main body of the vacuum cleaner, a DC power source that outputs a constant voltage, an input side connected to the DC power source, an output side connected to the brushless motor, and an inverter having two pairs of switching elements connected in parallel, It consists of a motor pre-drive circuit that drives the switching element of the inverter with a PWM signal, and a PWM control circuit that creates a PWM signal to be output to the motor pre-drive circuit based on a plurality of commanded operation modes, and supplies voltage to the inverter In the vacuum cleaner that detects the input current of the bus to be controlled, and feedback-controls the input current to the PWM control circuit to control the input current to be constant,
A rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the brushless motor, a data table storing data indicating a correlation between the amount of dust and the rotation speed corresponding to each of a plurality of operation modes;
The rotational speed of the detection signal detected by the rotational speed detection means is compared with the rotational speed of the data table, and the current operation mode of the data table coincides with the rotational speed of the detection signal detected by the rotational speed detection means. A vacuum cleaner comprising: dust determination means for outputting dust amount data corresponding to the number of revolutions in the; and dust amount display means for displaying the dust amount by an output signal of the dust amount determination means.
上記回転数検出手段はホール素子であることを特徴とする請求項1記載の電気掃除機。2. The electric vacuum cleaner according to claim 1, wherein the rotation speed detecting means is a hall element. 上記複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と回転数との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルは製品出荷時における所定の入力電流のときのゴミの無い状態での回転数を基準に作成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の電気掃除機。A data table storing data indicating the correlation between the amount of dust and the rotational speed corresponding to each of the plurality of operation modes is based on the rotational speed in a dust-free state at a predetermined input current at the time of product shipment. The vacuum cleaner according to claim 1 or 2 , wherein the vacuum cleaner is prepared. 複数の運転モードのそれぞれにおける吸い込み口が床面から接触していてゴミ詰まりの状態を示す回転数と完全密封状態を示す回転数の間に位置する吸い込み口が床面から離れていて吸い付き状態を示す回転数を基準値として記憶した吸い付き状態記憶手段と、上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と上記吸い付き状態記憶手段のそのときの運転モードにおける基準値とを比較し、上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数が上記吸い付き状態記憶手段の該基準値を超えたときに吸い付き状態を示す信号を出力する吸い付き状態判定手段と、該吸い付き状態判定手段が出力した信号に基づき吸い付き状態を教示する教示手段とを備えてなることを特徴とする請求項1、2又は3のいずれかに記載の電気掃除機。In each of the multiple operation modes, the suction port is in contact with the floor surface, and the suction port located between the rotational speed indicating the state of clogging and the rotational speed indicating the completely sealed state is separated from the floor surface and is in a suction state The suction state storage means that stores the rotation number indicating the reference value, the rotation number of the detection signal detected by the rotation number detection means, and the reference value in the current operation mode of the suction state storage means are compared. A sucking state determination unit that outputs a signal indicating a sucking state when the rotation number of the detection signal detected by the rotation number detecting unit exceeds the reference value of the sucking state storage unit; and the sucking state 4. The vacuum cleaner according to claim 1, further comprising teaching means for teaching a suction state based on a signal output from the determination means. 上記吸い付き状態判定手段が上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と上記吸い付き状態記憶手段のそのときの運転モードにおける基準値とを比較し、上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数が上記吸い付き状態記憶手段の該基準値を越えたときに出力する吸い付き状態を示す信号に基づき、上記PWM制御回路にモータ停止信号を出力するモータ停止手段を備えてなることを特徴とする請求項記載の電気掃除機。The detection state detected by the rotational speed detection means by comparing the rotational speed of the detection signal detected by the rotational speed detection means with the reference value in the current operation mode of the suction state storage means. Motor stop means for outputting a motor stop signal to the PWM control circuit based on a signal indicating the sticking state output when the rotation speed of the signal exceeds the reference value of the sticking state storage means; The electric vacuum cleaner according to claim 4 . 上記吸い付き状態判定手段が上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と上記吸い付き状態記憶手段のそのときの運転モードにおける基準値と比較し、上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数が上記吸い付き状態記憶手段の該基準値を越えたときに出力する吸い付き状態を示す信号に基づき、上記PWM制御回路に対してそのときの運転モードにおいて設定されたモータ回転数よりも相当低い回転数に減速するか、停止させる指令を出力し、それから吸い付き物を取り除ける所定時間経過後にモータ回転数をそのときの運転モードにおいて設定された回転数に復帰させる指令を出力する減速または停止・復帰指令手段とを備えてなることを特徴とする請求項記載の電気掃除機。The sticking state determination means compares the number of revolutions of the detection signal detected by the number of revolutions detection means with the reference value in the current operation mode of the sticking state storage means, and the detection signal detected by the number of revolutions detection means Based on the signal indicating the sticking state output when the rotational speed of the sticking state storage means exceeds the reference value, the motor rotational speed set in the current operation mode for the PWM control circuit Output a command to decelerate or stop at a considerably low rotation speed, and then output a command to return the motor rotation speed to the rotation speed set in the operation mode at that time after the lapse of a predetermined time for removing the sticking object. The electric vacuum cleaner according to claim 4 , further comprising stop / return command means. 上記吸い付き状態判定手段が上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数と上記吸い付き状態記憶手段のそのときの運転モードにおける基準値と比較し、上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数が上記吸い付き状態記憶手段の該基準値を越えたときに出力する吸い付き状態を示す信号に基づき、上記PWM制御回路に対してそのときの運転モードにおいて設定されたモータ回転数よりも相当低い回転数に減速するか、停止させる指令を出力し、それから吸い付き物を取り除ける所定時間経過後にモータ回転数をそのときの運転モードにおいて設定された回転数に復帰させる指令を出力する減速または停止・復帰指令手段と、該減速または停止・復帰指令手段の指令出力後に上記吸い付き状態判定手段が吸い付き状態を示す信号を出力した回数をカウントしてカウント値が所定回数を越えたら所定時間経過後に上記PWM制御回路にモータ停止信号を出力する停止指令手段とを備えてなることを特徴とする請求項記載の電気掃除機。The sticking state determination means compares the number of revolutions of the detection signal detected by the number of revolutions detection means with the reference value in the current operation mode of the sticking state storage means, and the detection signal detected by the number of revolutions detection means Based on the signal indicating the sticking state output when the rotational speed of the sticking state storage means exceeds the reference value, the motor rotational speed set in the current operation mode for the PWM control circuit Output a command to decelerate or stop at a considerably low rotation speed, and then output a command to return the motor rotation speed to the rotation speed set in the operation mode at that time after the lapse of a predetermined time for removing the sticking object. Stop / return command means, and after the command output of the deceleration or stop / return command means, the above-mentioned sucking state determination means outputs a signal indicating the sucking state. Claim the count value by counting the number of times that the force is characterized by including a stop command means for outputting a motor stop signal to the PWM control circuit after a predetermined time has elapsed After exceeds a predetermined number 4 electric vacuum according Machine. 上記回転数検出手段が検出した検出信号の回転数を所定時間間隔でサンプルホールドし、サンプルホールドした回転数を前回のサンプルホールドした回転数と比較し、その差の絶対値が所定値X以下の場合に回転数が実質的に変わらない状態を確認し、その回転数が実質的に変わらない状態が一定時間連続して続いたら上記PWM制御回路にモータ停止信号を出力するオートパワーオフ制御手段とを備えてなることを特徴とする請求項1、2又は3のいずれかに記載の電気掃除機。The rotation speed of the detection signal detected by the rotation speed detection means is sampled and held at a predetermined time interval, the rotation speed sampled and held is compared with the rotation speed of the previous sample hold, and the absolute value of the difference is less than or equal to the predetermined value X Auto power-off control means for confirming a state where the rotational speed does not substantially change, and outputting a motor stop signal to the PWM control circuit when the state where the rotational speed does not substantially change continues for a certain period of time. The electric vacuum cleaner according to claim 1 , wherein the electric vacuum cleaner is provided. 上記回転数検出手段が検出した検出信号の初期回転数N1及び現在回転数N2と上記直流電源の初期電圧V1とに基づき、
V2/V1・K=N2/N1 という関係式から、
上記直流電源の現在電圧V2を演算する電圧演算手段と、該電圧演算手段が演算した現在電圧V2と予め設定された初期電圧V1より所定電圧だけ大きい上限値Vuと初期電圧V1より所定電圧だけ小さい下限値Vdとを比較し、上記電圧演算手段が演算した現在電圧V2が上記上限値Vu又は下限値Vdを越えたときに上記PWM制御回路にモータ停止信号を出力するモータ停止判断手段を備えてなることを特徴とする請求項1、2又は3のいずれかに記載の電気掃除機。
Based on the initial rotational speed N1 and the current rotational speed N2 of the detection signal detected by the rotational speed detection means and the initial voltage V1 of the DC power supply,
From the relational expression V2 / V1 · K = N2 / N1,
Voltage calculation means for calculating the current voltage V2 of the DC power supply, current voltage V2 calculated by the voltage calculation means, an upper limit value Vu that is larger than the preset initial voltage V1 by a predetermined voltage, and smaller than the initial voltage V1 by a predetermined voltage Motor stop determination means for comparing the lower limit value Vd and outputting a motor stop signal to the PWM control circuit when the current voltage V2 calculated by the voltage calculation means exceeds the upper limit value Vu or the lower limit value Vd is provided. The electric vacuum cleaner according to any one of claims 1, 2, and 3, wherein
上記直流電源の現在電圧V2を計測する電圧計測手段と、上記回転数検出手段が検出した現在回転数N2と上記直流電源の初期電圧V1、その時の補正回転数Nc、上記電圧計測手段が計測した現在電圧V2、との間に
V2/V1・K=N2/Nc
Nc=N2・[1+{(V1/V2)−1}・K]
の関係から補正回転数Ncを演算する補正回転数演算手段とを備えてなることを特徴とする請求項1、2又は3のいずれかに記載の電気掃除機。
Voltage measurement means for measuring the current voltage V2 of the DC power supply, current rotation speed N2 detected by the rotation speed detection means, initial voltage V1 of the DC power supply, corrected rotation speed Nc at that time, and measurement by the voltage measurement means Between current voltage V2 and V2 / V1 · K = N2 / Nc
Nc = N2 [1 + {(V1 / V2) -1} .K]
A vacuum cleaner according to any one of claims 1, 2 and 3, further comprising: a correction rotation speed calculating means for calculating the correction rotation speed Nc from the relationship.
上記直流電源の現在電圧V2を計測する電圧計測手段と、上記回転数検出手段が検出した現在回転数N2と上記直流電源の初期電圧V1、その時の補正回転数Nc、上記電圧計測手段が計測した現在電圧V2、との間に
V2/V1・K=N2/Nc
Nc=N2・[1+{(V1/V2)−1}・K]
の関係から補正回転数Ncを演算する補正回転数演算手段と、該補正回転数演算手段が演算した補正回転数Ncと、ゴミ量ゼロの時の初期回転数N1と、ゴミ量100%のときの回転数上昇分N100 とに基づき、
ゴミ量(%)=(Nc−N1)/N100×100という関係式からゴミ量を演算するゴミ量演算手段と、該ゴミ量演算手段の出力信号によりゴミ量を表示するゴミ量表示手段とを備えてなることを特徴とする請求項1、2又は3のいずれかに記載の電気掃除機。
Voltage measurement means for measuring the current voltage V2 of the DC power supply, current rotation speed N2 detected by the rotation speed detection means, initial voltage V1 of the DC power supply, corrected rotation speed Nc at that time, and measurement by the voltage measurement means Between current voltage V2 and V2 / V1 · K = N2 / Nc
Nc = N2 [1 + {(V1 / V2) -1} .K]
Correction rotation speed calculating means for calculating the correction rotation speed Nc from the relationship, correction rotation speed Nc calculated by the correction rotation speed calculation means, initial rotation speed N1 when the dust amount is zero, and dust amount 100% Based on the increase in rotation speed N100 of
A dust amount calculating means for calculating a dust amount from a relational expression of dust amount (%) = (Nc−N1) / N100 × 100, and a dust amount display means for displaying a dust amount by an output signal of the dust amount calculating means. The electric vacuum cleaner according to any one of claims 1 to 3, wherein the electric vacuum cleaner is provided.
電気掃除機本体に搭載されたブラシレスモータと、一定電圧を出力する直流電源と、入力側が直流電源に接続され、出力側がブラシレスモータに接続され、二つのスイッチング素子を複数対並列接続したインバータと、インバータのスイッチング素子をPWM信号により駆動するモータプリドライブ回路と、モータプリドライブ回路に出力するPWM信号を指令された複数の運転モードに基づいて作成するPWM制御回路と、複数の運転モードをPWM回路に指令する指令制御部とからなり、ロータ位置検出手段からのロータ位置信号からモータ回転数を検出する回転数検出手段の信号をPWM制御回路にフィードバックすることにより回転数を一定に制御する電気掃除機において、
上記インバータに電圧を供給する母線の入力電流を検出する電流検出手段と、複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と入力電流との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルと、上記電流検出手段が検出した入力電流とデータテーブルの入力電流とを比較し、該電流検出手段が検出した入力電流に該当するデータテーブルのそのときの運転モードにおける入力電流に対応したゴミ量のデータを出力するゴミ量判定手段と、該ゴミ量判定手段の出力信号によりゴミ量を表示するゴミ量表示手段と、上記電流検出手段が検出した入力電流を所定時間間隔でサンプルホールドし、サンプルホールドした入力電流を前回のサンプルホールドした入力電流と比較し、その差の絶対値が所定値X以下の場合に入力電流が実質的に変わらない状態を確認し、その入力電流が実質的に変わらない状態が一定時間連続して続いたら上記PWM制御回路にモータ停止信号を出力するオートパワーオフ制御手段とを備えてなることを特徴とする電気掃除機。
Brushless motor mounted on the main body of the vacuum cleaner, a DC power source that outputs a constant voltage, an input side connected to the DC power source, an output side connected to the brushless motor, and an inverter having two pairs of switching elements connected in parallel, Motor pre-drive circuit that drives inverter switching element by PWM signal, PWM control circuit that creates PWM signal to be output to motor pre-drive circuit based on a plurality of commanded operation modes, and PWM circuit for a plurality of operation modes A command control unit for instructing the motor to rotate the rotation speed constant by feeding back to the PWM control circuit a signal from the rotation speed detection means for detecting the motor rotation speed from the rotor position signal from the rotor position detection means. In the machine
Current detection means for detecting an input current of a bus for supplying a voltage to the inverter, a data table storing data indicating a correlation between the amount of dust and the input current corresponding to each of a plurality of operation modes, and the current detection The input current detected by the means is compared with the input current in the data table, and the amount of dust corresponding to the input current in the current operation mode of the data table corresponding to the input current detected by the current detecting means is output. The dust amount determination means, the dust amount display means for displaying the dust amount by the output signal of the dust amount determination means, the input current detected by the current detection means is sampled and held at predetermined time intervals, and the sample-held input current is Compared to the previous sampled and held input current, if the absolute value of the difference is less than or equal to the predetermined value X, the input current does not change substantially. And an automatic power-off control means for outputting a motor stop signal to the PWM control circuit when a state in which the input current does not change substantially continues for a certain period of time. Vacuum cleaner.
上記複数の運転モードのそれぞれに対応したゴミ量と入力電流との相関関係を示すデータを記憶したデータテーブルは製品出荷時における所定の回転数のときのゴミの無い状態での入力電流を基準に作成されていることを特徴とする請求項12記載の電気掃除機。A data table storing data indicating the correlation between the amount of dust and the input current corresponding to each of the plurality of operation modes is based on the input current in a dust-free state at a predetermined rotation speed at the time of product shipment. The vacuum cleaner according to claim 12 , wherein the vacuum cleaner is formed. 上記PWM制御回路にモータ停止信号が出力されたとき、そのモータ停止信号に代わり、該PWM制御回路にモータ逆転指令信号を出力し、上記ブラシレスモータを逆転制動により停止させるモータ逆転指令手段を備えてなることを特徴とする請求項5、7、8、9又は12のいずれかに記載の電気掃除機。When a motor stop signal is output to the PWM control circuit, a motor reverse command means is provided for outputting a motor reverse command signal to the PWM control circuit instead of the motor stop signal and stopping the brushless motor by reverse braking. The electric vacuum cleaner according to any one of claims 5, 7, 8, 9 and 12 . 上記PWM制御回路にモータ停止信号が出力されたとき、上記PWM制御回路に上記インバータの上段又は下段のスイッチング素子をオフさせる信号を出力し、上記ブラシレスモータを発電制動により停止させるモータ停止手段を備えてなるたことを特徴とする請求項5、7、8、9又は12のいずれかに記載の電気掃除機。When a motor stop signal is output to the PWM control circuit, motor stop means is provided for outputting a signal for turning off the upper or lower switching element of the inverter to the PWM control circuit and stopping the brushless motor by dynamic braking. The electric vacuum cleaner according to any one of claims 5, 7, 8, 9 and 12, wherein 上記PWM制御回路にモータ停止信号が出力されたとき、上記ブラシレスモータと上記インバータとの間に設けられ、上記モータ停止信号に基づき、該ブラシレスモータに発電制動を生じさせるよう動作する発電制動手段を備えてなることを特徴とする請求項5、7、8、9又は12のいずれかに記載の電気掃除機。Power generation braking means provided between the brushless motor and the inverter when the motor stop signal is output to the PWM control circuit and operating to generate power braking on the brushless motor based on the motor stop signal. The vacuum cleaner according to any one of claims 5, 7, 8, 9 and 12, wherein the vacuum cleaner is provided.
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