JPH05344769A - 直流電動機の正反転ドライブ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正反転時のサージ電流を軽減し、モータの寿
命を増すとともに、端子雑音、電波雑音を低減すること
を目的とする。 【構成】 タイミング回路７３を有する正反転ドライブ
回路に、直流電動機４３の端子電圧を測定することによ
って電動機４３の停止を検知する停止検知回路７８と、
前記タイミング回路７３の正反転のタイミングを検知す
る正反転タイミング検知回路７９を設け、前記電動機４
３の端子電圧が予め設定された値以下になったときに前
記電動機４３が駆動されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は直流電動機の正反転制御
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のものについては、電気掃除
機のパワーブラシ用電動機を正反転制御するものとして
図７のような制御回路が特開昭３ー２９号公報に開示さ
れている。

【０００３】以下、動作について説明すると、交流電源
６１はトランス６２によって降圧後、ダイオード６３，
６４により全波整流され、コンデンサ６５の両端には直
流電源が得られる。

【０００４】該直流電源は、極性切換スイッチ６６によ
り切換えられた後、パワーブラシ用電動機６７と自走用
電動機６８に印加され、両電動機６７と６８を駆動す
る。

【０００５】前記切換スイッチ６６はユーザの掃除動作
で吸込口が前後する動きに同期して切換わるように構成
されている。

【０００６】前記切換スイッチ６６が図の位置にあると
きは、電動機電流は切換スイッチ６６の接点６９，７０
→電動機６７，６８→接点７３，７２の順で流れる。こ
のときの前記両電動機６７，６８の回転方向を正転とし
てする。

【０００７】次に前記切換スイッチ６６が図３におい
て、右方向に切換えられたとき、電動機電流は、前記切
換スイッチ６６の接点７１，７０→両電動機６７，６８
→接点７３，７４の順路で流れる。このとき、電動機電
流の方向は前記の正転の場合と逆方向となるため、前記
電動機６７，６８は反転する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなパワーブ
ラシに使用される電動機は通常直流マグネット電動機が
用いられるが、該直流マグネット電動機は印加電圧を取
り去っても、電動機が停止するまで逆起電力が発生す
る。

【０００９】前記の正反転ドライブ回路では、逆起電力
発生中にそれと逆極性の直流電圧を印加し、強制的に反
転させるため、過大なサージ電流が流れ、電動機または
切換スイッチの寿命をちぢめる要因となっていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、正反転ドライブ回路に直流電動機の停止
検知回路と正反転タイミング検知回路を設けて、電動機
が完全に停止されたことを検知してから反転させるよう
にする。

【００１１】

【作用】電動機が完全に停止したことが検知されてか
ら、電動機に反転方向の電圧が印加され、反転する。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例について図面に基づいて説
明する。図１は本発明の正反転ドライブ回路を用いた吸
込口体を有する電気掃除機全体の側面図である。まず、
電気掃除機全体について図１を参照して説明する。

【００１３】１は掃除機本体で、この掃除機本体１の下
部には、走行用前輪２が前部に回動自在に設けられてい
るとともに、走行用後輪３が後部両側に枢着されてい
る。

【００１４】また、図示していないが、前記掃除機本体
１の内部には、コードリールおよび電動送風機が後部に
配設されているとともに、この電動送風機の吸気側に連
通しフィルターを内蔵した集塵室が前部に区画形成され
ている。

【００１５】さらに、前記掃除機本体１の外面部には、
前記集塵室に臨む接続口が上面前部に開口形成されてい
るとともに、前記電動送風機の排気側に連通する排気口
が後面に開口形成されている。

【００１６】６はホースで、このホース６の一端部に
は、前記掃除機本体１の接続口に着脱自在に差込み接続
される差込管７が設けられている。また、前記ホース６
の他端部には、握り管８が設けられており、この握り管
８にはハンドル９が形成されている。また、前記握り管
８の外面部には、前記掃除機本体１内の電動送風機を制
御するためのスイッチ１０が設けられている。

【００１７】１１は延長管で、この延長管１１は、一端
部が前記握り管８の先端部に着脱自在に嵌合接続される
ものである。

【００１８】１６は吸込口体で、上下に結合された下部
本体ケース２１と上部本体ケース２２および蓋体２３と
連結管１８とから構成されている。

【００１９】また、この連結管１８は、前記吸込口本体
１７に左右方向を回動軸方向として傍仰回動自在に支持
された回動管１９と、この回動管１９の後端部に周方向
へ回動自在に嵌合接続された屈曲した継手管２０とから
なっており、この継手管２０が前記延長管１１の他端部
に着脱自在に嵌合接続されるものである。

【００２０】次に吸込口体１６について説明する。図２
は吸込口体１６の上部ケースを除いた平面図である。図
３は同じく要部側断面図である。

【００２１】下部本体ケース２１の後部左右には車輪２
４が、前部左右には車輪２４より小さい車輪２５が回転
自在に設けられている。

【００２２】そして吸込口体１６の内部には、左右方向
中央部に連通口２６を開口形成した前後仕切壁２７によ
り吸込室２８が前部に区画形成されているとともに、前
記連通口２６の両側部からそれぞれ後方へ延びる左右仕
切壁２９により、回転ブラシ用電動機室３０と連通室３
１と駆動回路基板室３２とが後部に左右方向へ並べて各
々区画形成されている。

【００２３】また、前部回転ブラシ用電動機室３０およ
び吸込室２８の側方には、左右仕切室２９によりベルト
室３３が区画形成されている。さらに吸込室２８の下画
部は、開口している吸込口３４が形成されている。

【００２４】そして、吸込室２８には左右方向に細長い
回転ブラシ３５が左右方向を回転軸方向として正反転自
在に支持されている。この回転ブラシ３５は、ブラシ毛
３６およびアジテータ３７が螺旋状に回転体３８に設け
られており、ブラシ毛３６の両端側の回転体３８には駆
動輪３９が、回転ブラシ３５の回転と同時に、同方向に
回転するように固着されている。

【００２５】また、回転ブラシ３５の両端部は、前記下
部本体ケース２１の左右両内側面に設けられたブラシ軸
受部４０にそれぞれ軸受４１を介して軸支されている。
さらに前記ベルト室３３内に位置して回転ブラシ３５の
一端部にギャ状プーリ４２が固着されている。

【００２６】一方、前記回転ブラシ用電動機室３０に
は、前記回転ブラシ３５を正反回転駆動する直流マグネ
ットモータからなる回転ブラシ用電動機４３が防振ゴム
４４，４５を介して配設されている。

【００２７】この電動機４３は印加電圧の正負反転によ
り出力軸４６の回転方向が正反転するものである。前記
ベルト室３３へ突出したこの出力軸４６にはギャ状プー
リ４７が固着されており、このプーリ４７と前記回転ブ
ラシ３５のプーリ４２とに動力伝達用のタイミングベル
ト４８が掛け渡されている。また出力軸４６の先端は軸
受４９を介して軸支されている。

【００２８】一方、駆動回路基板室３２内には、前記回
転ブラシ駆動用電動機４３を駆動させる駆動回路基板５
０が内設されるとともに、正反回転切換スィツチ５１
（以下切換スイッチ５１という）が内設されている。

【００２９】この切換スィツチ５１はスィツチレバー５
２が下部本体ケース２１より突設せられ、吸込口体１６
を掃除面５３に載置した時、前記スイッチレバー５２が
掃除面に当接するように設けられている。そして吸込口
体１６を前後させることによって切換スィツチ５１がＯ
Ｎ−ＯＦＦして電動機４３を正反転させるものである。

【００３０】図４は、前記した電気掃除機の吸込口体の
制御ブロック図である。７１は整流回路で、前記電動機
４３を駆動させる直流電源を得るもので、定電圧回路７
２にて各回路へ電源を供給している。

【００３１】前述した吸込口体１６に設けられた切換ス
ィツチ５１は、吸込口体１６を前方へ移動させたときと
後方へ移動させたときときの前後方向を検知し、移動方
向が変化するとタイミング回路７３へ信号を送り、正転
ドライブ回路７４、正転駆動デバイス７５、また反転ド
ライブ回路７６、反転駆動デバイス７７を介して電動機
４３の回転方向を切り換えるものである。

【００３２】７８は前記電動機４３が停止したことを検
知する検知回路で、７９は正反転のタイミングを検知す
る検知回路である。

【００３３】図５は前記ブロック図の電気回路図であ
る。掃除にあたっては、図１に示すように掃除機本体１
とホース６と延長管１１と吸込口体１６の連結管１８と
を相互に接続しておく。この状態で、吸込口体１６の吸
込口３４が連結管１８、延長管１１およびホース６内を
介して掃除機本体１内の図示しない集塵室に連通される
ことになる。

【００３４】そして使用者は、ホース６のハンドル９を
持ち、吸込口体１６を身体の前方に位置させて、この吸
込口体１６を床などの被掃除面上に接触させ、吸込口体
１６を主に前後動させながら掃除を行う。

【００３５】すなわち、握り管８に設けられたスイッチ
１０をＯＮすることにより交流電源ＡＣの入力をダイオ
ードブリッジ１０１により前記交流電源ＡＣを全波整流
し、電動機４３の直流電源を作り、さらに抵抗１０２に
て電圧降下させ、コンデンサ１０３にて平滑し、ツェナ
ーダイオード１０４にて安定化させている。

【００３６】こうして電動機４３及び図示しない電気掃
除機本体１内の送風電動機が回転して吸込口体１６の吸
込口３４から気流とともに吸込まれた塵埃は、吸込室２
８、連通室３１を通り、さらに延長管１１およびホース
６を介して電気掃除機本体１内に集塵される。

【００３７】前記吸込口体１６に設けられた電動機４３
は回転ブラシ３５を正反回転させるものでこの回転ブラ
シ３５の回転により特にじゅうたんに潜り込んだ塵埃を
掻き出す役目をする。

【００３８】ここで、前記電動機４３の正反回転につい
て説明する。図５において切替スイッチ５１がＯＮ状態
にあると、タイミング回路７３のＮＯＴゲート１０５の
入力が抵抗１０６を通じて「Ｈ」になっているため、出
力は「Ｌ」となる。このときＮＯＴゲート１０７の出力
は「Ｈ」となる。

【００３９】そして、ＮＯＴゲート１０８の一方の入力
は、ＮＯＴゲート１０５の出力が「Ｌ」のため「Ｌ」と
なり、他方の入力は抵抗１０９を通して「Ｌ」となって
いるため、ＮＯＲゲート１０８の出力は「Ｈ」となる。

【００４０】このためダイオード１１０を通じ、さら
に、正反転ドライブ回路７４、正反転駆動デバイス７５
を構成している抵抗１１１を通じてトランジスタ１１２
にベース電流が流れ、トランジスタ１１２はＯＮする。
続いて抵抗１１３を通じてトランジスタ１１４にベース
電流が流れ、トランジスタ１１４はＯＮする。

【００４１】トランジスタ１１４のコレクタ電流は抵抗
１１５を通じてトランジスタ１１６のベース電流となる
ため、トランジスタ１１６がＯＮする。従って、トラン
ジスタ１１６→電動機４３→トランジスタ１１２を通じ
て電流矢視Ａのように流れ、電動機４３が回転する（こ
の回転方向を正回転と言う）一方ＮＯＲゲート１１７の
一方の入力は、ＮＯＴゲート１０７の出力が「Ｈ」のた
め「Ｈ」となり、他方の入力は抵抗１１８で「Ｌ」とな
っているため、出力は「Ｌ」となり、そのためダイオー
ド１１９は導通せずトランジスタ１２０にはベース電流
が流れないためオフとなり、従ってトランジスタ１２１
にはベース電流が流れずオフで、トランジスタ１２２も
同様オフとなっている。以上のように切換スイッチ５１
がＯＮとなっていると前述したように電動機４３は正回
転する。

【００４２】次に吸込口体１６を後方に移動させると吸
込口体１６に設けられた切換スイッチ５１と連動してい
るスイッチレバーが反転して、切換スイッチ５１をＯＦ
Ｆする。

【００４３】すると、ＮＯＴゲート１０５の入力は、抵
抗１０６、１２３を通じて「Ｌ」になっているため出力
は「Ｈ」になる。このときＮＯＴゲート１０７の出力は
「Ｌ」になる。

【００４４】ＮＯＲゲート１１７の一方の入力は、ＮＯ
Ｔゲート１０７の出力が「Ｌ」のため「Ｌ」で、他方の
入力は抵抗１１８を通して「Ｌ」となっているので、出
力は「Ｈ」となる。このためダイオード１１９、抵抗１
２３を通じてトランジスタ１２０にベース電流が流れオ
ンする。

【００４５】続いて、トランジスタ１２１が抵抗１２４
によるベース電流でオン、トランジスタ１２２は抵抗１
２５によるベース電流でオンし、トランジスタ１２２→
電動機４３→トランジスタ１２０の経路で矢視Ｂのよう
に電流が流れ電動機４３が回転する。

【００４６】上述の場合は、前記した正回転の場合と逆
の電流が流れるため電動機４３の回転は逆方向に回転す
る（この回転方向を反回転と言う）。

【００４７】正反転ドライブ回路７４には、停止検知回
路７８と正反転タイミングを検知する正反転タイミング
検知回路７９が設けられており、次にこれらの動作につ
いて説明する。

【００４８】電動機４３の正反転は前述したような動作
によっておこなわれるが、電動機４３の端子電圧はダイ
オードブリッジ１３１で全波整流され、直流電圧に変換
される。その電圧は抵抗１３２，１３３で分圧され、フ
オトカプラ１３４を駆動する。

【００４９】フオトカプラ１３４の出力側には抵抗１３
５，１３６，コンデンサ１３７，ダイオード１３８が接
続され、フオトカプラ１３４が導通中はコンデンサ１３
７には電源電圧Ｖｃｃが印加され「Ｈ」となっている。

【００５０】２入力ＡＮＤゲート１３９の一方の入力に
は、前記電圧検知部のフオトカプラ１３４の出力が接続
される。他方の入力には正反転切換時のみ正反転タイミ
ング検知回路７９によって「Ｈ」となる信号が接続され
る。

【００５１】前記正反転タイミング検知回路７９は、切
換スイッチ５１が正転ー反転、反転ー正転のタイミング
を検知する回路で、切換時のみ「Ｈ」の出力を出し、停
止検知回路の出力とＡＮＤをとることで電動機正反転
時、電動機端子電圧が０Ｖになった後逆方向に回転スタ
ート可能にする働きを有している。

【００５２】そのため、切換スイッチ５１がＯＦＦにな
ったとき、ＮＯＴゲート１０５の出力は「Ｌ」から
「Ｈ」に、ＮＯＴゲート１０７の出力は「Ｈ」から
「Ｌ」となる。

【００５３】また切換スイッチ５１がＯＮに切換ったと
きは、ＮＯＴゲート１０５の出力は「Ｈ」から「Ｌ」
に、ＮＯＴゲート１０７の出力は「Ｌ」から「Ｈ」とな
る。一方ダイオード１４０，１４１はＯＲ接続されてお
り、ＡＮＤゲート１０５，１０７の出力が「Ｌ」から
「Ｈ」に切換ったときのみ「Ｈ」を出力する。

【００５４】ここでコンデンサ１４２と抵抗１４３は微
分回路を構成し、ダイオード１４０，１４１の出力が
「Ｌ」から「Ｈ」に切換ったときのみ「Ｈ」を出力する
ようになっている。

【００５５】また抵抗１４４およびダイオード１４５は
コンデンサ１４２の放電用である。図６に基づいてさら
にに詳細に説明すると、切換スイッチ５１がＯＦＦにな
ったとき、ＮＯＴゲート１０５の入力は図６ののよう
になる。このときのＡＮＤゲート１３９の入力をみる
と、一方の入力端子へは図６の、他方の入力端子には
図６ののようになり両入力が「Ｈ」の間のみＡＮＤゲ
ート１３９の出力は「Ｈ」となり、ＮＯＲゲート１０
８，１１７の出力は「Ｌ」となり電動機４３は駆動され
ず慣性で回転している。

【００５６】このとき、電動機４３の両端には発電機作
用で、図６ののような電圧が発生し、フオトカプラ１
３４には図６のの電圧が印加されＯＮしている。

【００５７】この電圧がフオトカプラ１３４のドライブ
側ダイオード１４６，１４７の電圧Ｖ_F以下になったと
きフオトカプラ１３４はＯＦＦする。

【００５８】そして、ＡＮＤゲート１３９の一方の入力
電圧は「Ｌ」になり（図６）、ＡＮＤゲート１３９の
出力は「Ｌ」となり（図６）、ＮＯＲゲート１０８の
出力が「Ｌ」（図６）、ＮＯＲゲート１１７の出力が
「Ｈ」となり（図６）、電動機４３には反転方向の電
圧が印加され、回転を始め、反転駆動がスタートする。

【００５９】次に切換スイッチ５１が反転から正転すな
わちＯＮしたときは、上述のＯＦＦの場合と逆の状態と
なるので、詳細な説明は省略することにする。

【００６０】以上のように、吸込口体１６は、吸込口体
１６の前後の移動によって切換スイッチ５１のＯＮ−Ｏ
ＦＦの切換だけによる電動機４３の正反転切換をおこな
うのではなく、切換スイッチ５１のＯＮからＯＦＦ、Ｏ
ＦＦからＯＮへの切換のタイミングと、電動機４３の回
転の停止のタイミングを見計らって切換えがおこなわれ
るものである。

【００６１】

【発明の効果】本発明は以上説明したような構成となっ
ているので、正反転時のサージ電流が軽減できるので、
モータの寿命が増し、端子雑音、電波雑音の雑音低減が
計られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回路を用いた一実施例の電気掃除機の
全体外観図である。

【図２】同じく、吸込口体の上部本体ケースを除いた平
面図である。

【図３】同じく吸込口体の要部側断面図である。

【図４】同じく吸込口体に設けられた電動機の駆動制御
回路のブロック図である。

【図５】同じく電気回路図である。

【図６】同じく図５の電気回路図における各部の動作波
形図である。

【図７】従来の正反転ドライブ回路図である。

【符号の説明】

４３ 電動機 ５１ 正反回転切換スイッチ ７３ タイミング回路 ７４ 正転ドライブ回路 ７６ 反転ドライブ回路 ７８ 停止検知回路 ７９ 正反転タイミング検知回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電動機の正反転ドライブ回路に、前
   記直流電動機の端子電圧を測定することによって電動機
   の停止を検知する停止検知回路と、正反転のタイミング
   を検知する正反転タイミング検知回路を設け、前記端子
   電圧が予め設定された値以下になったときに電動機が駆
   動されるようにしたことを特徴とする直流電動機の正反
   転ドライブ回路。