JPH0687675B2 - 電気掃除機 - Google Patents

電気掃除機

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JPH0687675B2
JPH0687675B2 JP61237938A JP23793886A JPH0687675B2 JP H0687675 B2 JPH0687675 B2 JP H0687675B2 JP 61237938 A JP61237938 A JP 61237938A JP 23793886 A JP23793886 A JP 23793886A JP H0687675 B2 JPH0687675 B2 JP H0687675B2
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vacuum cleaner
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motor
detection circuit
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和雄 田原
常博 遠藤
邦夫 宮下
久則 豊島
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気掃除機に係り、特にその駆動源となる電動
機の速度制御装置に関する。
〔従来の技術〕
電気掃除機の駆動源にはフアンと交流整流子機からなる
電動送風機が用いられている。近年、電気掃除機は小形
軽量化が図られ、それに伴つて電動送風機も高速化して
小形化されている。しかしながら、電動送風機が高速化
されると、その駆動用交流整流子電動機も高速化され、
必然的にブラシと整流子の機械的摺動による整流作用が
厳しくなり、ブラシから花火を発生し、ブラシ摩耗粉が
電気掃除機から排出されることになる。特に、最近の家
庭ではジユータンが多くなり、ブラシ摩耗粉の排出(電
気掃除機の後部にフイルタがあるのでブラシ摩耗粉の微
粒子が排出される)はジユータンの汚れを促進する問題
があつた。また、ブラシ摩耗粉の排出を抑えるには、フ
イルタを多くすれば良いが、フイルタを増加させること
は電気掃除機の性能低下を招き、得策ではない。
これらの問題を解決するためには、摩耗粉の出る機械的
なブラシを用いない電動機を用いればよいことが明らか
である。
ブラシを具備しない電動機、すなわちブラシレス電動機
を用いた電気掃除機は、特開昭60−242827号公報で提案
されている。
しかしながら、上記特開昭60−242827号公報には、電子
制御回路の冷却について論じられているものの、電動機
すなわち電気掃除機をどのように制御すべきかについて
は特に言及されていない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来の機械式ブラシを具備した技術は電気掃除機の
後部のフイルタから排出されるブラシ摩耗粉の微粒子に
ついて配慮がされておらず、長期間電気掃除機を同じ場
所で使用していると、ジユータン等の汚れを促進する問
題があつた。
又、上前記特開昭60−242827号公報に記載のように、ブ
ラシレス電動機を用いれば摩耗粉の問題は解決できるも
のの、フイルタが目詰りすると吸引力が低下し、掃除機
本来の性能を維持できないという問題点は依然として残
つているものである。
本発明の目的は電気掃除機から排出されるブラシ摩耗粉
の微粒子をなくしてクリーンな排気にすると共に、吸込
性能の向上を図った電気掃除機を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために本発明の特徴とするところ
は、回転数Nと前記電流検出回路から検出された負荷電
流IDに基づいて風量を演算して推定し、風量が減少した
場合には前記電動機の回転数を増加させるように前記電
動機に与える回転速度指令を調整し、該調整された回転
速度指令に基づいて前記通流率を調整して前記電動機に
印加される電圧もしくは電流を制御するように構成した
ことにある。
〔作用〕
本発明によれば、電気掃除機の駆動源をブラシレス電動
機としているので、電気掃除機から排出されるブラシ摩
耗粉の微粒子をなくしたクリーンな排気の電気掃除機を
提供することができる。
また本発明によれば、風量が減少した場合には前記電動
機の回転数を増加させて直巻特性を得るようにしている
ので、電動機の出力を向上させると共に、吸込性能が向
上した電気掃除機を提供することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図〜第5図により説明す
る。
第1図は、本発明の一実施例に係る電気掃除機の概略構
成図である。図において、1は電気掃除機本体、2はホ
ース、3と4は車輪、5は電源コード、6と7はフイル
ター、8はフアン、9はブラシレス直流電動機、10はイ
ンバータ制御装置である。これにより、フアン8とブラ
シレス直流電動機9からなる電動送風機がインバータ制
御装置10によつて駆動されると、ホース2より吸い込ま
れた風が矢印に沿つてフイルター6、フアン8、フイル
ター7の経路で電気掃除機本体1から排出される。その
結果、電気掃除機からブラシ摩耗粉の微粒子が排出され
ることがなく、かつブラシ火花に起因する臭いの発生が
なくなるので、クリーンな環境でユーザーが掃除できる
効果がある。
第2図は本発明のブラシレス直流電動機とインバータ制
御装置からなる速度制御装置の全体構成を示したもので
ある。
インバータ制御装置10は交流電源14から整流回路15及び
平滑コンデンサ16より、図示の直流電圧Edを得て、イン
バータ20に供給するものである。
このインバータ20は、トランジスタTR1〜TR6と環流ダイ
オードD1〜D6とから構成された120度通電形インバータ
であり、その交流出力電圧は、直流電圧Edの正電位側ト
ラジスタTR1〜TR3の通流期間(電気角120度)がパルス
幅変調を受けてチヨツパ動作をすることにより制御され
るものとしている。
また、トランジスタTR4〜TR6の共通エミツタ端子と環流
ダイオードD4〜D6との共通アノード端子間に低抵抗R1
接続されているものである。
ブラシレス直流電動機9は2極の永久磁石を界磁とした
回転子9−2と電機子巻線9−1を挿入した固定子から
なり、電機子巻線9−1に流れる巻線電流は、前記の低
抵抗R1にも流れるので、この低抵抗R1の電圧降下によつ
て前記電動機9の負荷電流IDを検出できることになる。
ブラシレス直流電動機9の速度を制御する制御回路は、
マイクロコンピユータ13、回転子9−2の磁極位置をホ
ール素子11からの出力を受けて検出する磁極位置検出回
路12、低抵抗R1の電圧降下から負荷電流IDの値を検出す
る電流検出回路17、トランジスタンTR1〜TR6に駆動する
ベースドライバ19、マイクロコンピユータ13と基準とな
る速度を伝える速度指令回路18から構成されている。
磁極位置検出回路12は、ホール素子11からの出力を受け
て、回転子位置に対応した位置検出信号12Sを形成する
回路である。そして、この位置検出信号12Sを用いて、
ブラシレス直流電動機9の回転速度を、マイクロコンピ
ユータ13におてい演算して求めるものである。
電流検出回路17は、低抵抗R1の電圧降下を受けて負荷電
流IDを検出し、A/D変換器(図示せず)等により電流検
出信号17Sを形成する回路である。
また、前記のマイクロコンピユータ13は、CPU,ROM及びR
AM等から構成され、それぞれ、アドレスバス,データバ
ス及びコントロールバス(図示せず)によつて接続され
ているものである。
そして、前記のROMは、ブラシレス直流電動機9を駆動
するのに必要な各種処理プログラム、例えば速度演算処
理、指令取り込み処理及び速度制御処理などに係るもの
が記憶されている。
一方、前記のRAMは、前記の各種処理プログラムを実行
するに際して必要となる各種データを読み書きするため
の記憶部と、回転子位置毎に通流すべき巻線電流値に関
連した速度パターンデータを記憶した記憶部からなるも
のである。
トランジスタTR1〜TR6はマイクロコンピユータ13から点
孤信号13Sを受けてベースドライバ19により駆動され
る。
すなわち、ブラシレス直流電動機では、電機子巻線に流
れる巻線電流は、その電動機の出力トルクに対応し、巻
線電流を回転位置毎に制御することにより、出力トルク
の連続制御が可能となるものである。
第4図は電気掃除機の性能曲線を示したもので、横軸に
前記のホース2から吸い込んだ風の風量Qをとり、縦軸
に掃除機の吸込能力を表す吸込仕事率Pout、電動機の回
転数N及び負荷電流IDを表したもので、実線にて従来の
交流整流子電動機、鎖線にてブラシレス直流電動機を使
用した場合を比較して示したものである。最大動作点か
ら最小動作点の範囲が電気掃除機の動作範囲である。
すなわち、従来の交流整流子電動機を使用した場合、吸
込仕事率Poutは最大動作点(ホースの吸口を掃除対象物
から離した状態等)から風量の減少と共に大きくなつて
最大となり、さらに風量が減少すると小さくなつて最小
動作点(フイルターの目づまりや吸口を塞いだ状態等)
に達する。ここで、一般的に掃除対象物がタタミやジユ
ータンの場合においては、動作点が吸込仕事率Poutの最
大の点から風量が小さい側となり、実際上、吸込仕事率
Poutの小さい所で使用していた。このため、ゴミを吸つ
て、そのゴミがたまると電気掃除機の吸込能力が大きく
低下していた。この原因は交流整流子電動機の負荷電流
IDが風量の低下と共に減少し、かつ最大動作点から最小
動作点間の回転数の増加度合いが小さいため、電動機の
出力が減少することに起因している。
したがつて、電気掃除機としては風量の減少に応じてフ
アンを高速で回転させれば良いことになる。
第5図はフアンの回転数NとトルクTの関係を示したも
ので、フアンを高速で回転させようとすれば、トルクT
も大きくなり、言い換えれば電流も増加する。
そこで、第4図で示したように、ブラシレス直流電動機
は一般的に分巻特性となるが、風量の減少と共に回転数
を増加する直巻化制御を行うことにより、鎖線で示した
特性となり、最小動作点近傍の吸込仕事率Poutを向上で
きる効果がある。
第3図はマイクロコンピユータの処理動作の順序を示し
たものである。
すなわち、起動指令が入ると所定の回転数まで起動し、
その後、負荷状態を検出して直巻化制御を行えば、第4
図に示した特性が得られる。
具体的には起動待ちの状態を繰り返し、速度指令回路18
より基準となる速度指令がマイクロコンピユータ13に入
力されると、磁極位置検出してドライブ信号を出力し、
速度演算結果に基づいて速度制御(電動機に印加する電
圧もしくは電流を制御)し、速度指令値に達するまで起
動モードを繰り返す。速度指令値に達すると直巻化制御
モードに移り、磁極位置検出してドライブ信号を出力
し、速度演算結果と負荷電流検出値によつて掃除機の負
荷状態を演算し、この負荷状態演算結果に基づいて所定
の直巻特性となるように速度制御を行い、直巻化制御モ
ードを繰り返す。そして、各モードで速度指令と対比
し、速度指令がなくなる(停止指令が入る)と、電動機
を停止して起動待ちに移る動作を繰り返す。
したがつて、本発明によれば、電気掃除機の駆動源にイ
ンバータ制御ブラシレス直流電動機を用いたことによ
り、排気のクリーン化と悪臭を追放できる。また、速度
制御装置において、速度制御を起動モードと直巻化制御
モードに分け、電動機の回転数と負荷電流から掃除機の
負荷状態を判断し、負荷状態に応じて直巻化制御を行う
ことにより、掃除機の高出力化(吸込性能を表す吸込仕
事率の向上)が図れる効果がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、電気掃除機の駆動
源をブラシレス電動機としているので、電気掃除機から
排出されるブラシ摩耗粉の微粒子をなくしたクリーンな
排気の電気掃除機を提供することができる。
また本発明によれば、風量が減少した場合には前記電動
機の回転数を増加させて直巻特性を得るようにしている
ので、電動機の出力を向上させると共に、吸込性能が向
上した電気掃除機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る電気掃除機の概略構
成図、第2図は、ブラシレス直流電動機とインバータ制
御装置からなる速度制御装置の全体構成図、第3図は、
マイクロコンピユータの処理動作図、第4図は、電気掃
除機の性能曲線図、第5図は、フアンの回転数とトルク
の関係を示す説明図である。 1……電気掃除機本体、2……ホース、8……フアン、
9……ブラシレス直流電動機、10……インバータ制御装
置、11……ホール素子、12……磁極位置検出回路、13…
…マイクロコンピユータ、17……電流検出回路、18……
速度指令回路、19……ベースドライバ、20……インバー
タ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮下 邦夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 豊島 久則 茨城県日立市東多賀町1丁目1番1号 株 式会社日立製作所多賀工場内 (56)参考文献 特開 昭61−173690(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】駆動源にブラシレス電動機と、該ブラシレ
    ス電動機を可変速する速度制御装置とを有する電気掃除
    機において、 前記電動機の回転速度指令を与える速度指令回路と、前
    記電動機の電機子巻線に流れる負荷電流IDを検出する電
    流検出回路と、前記電動機の回転子位置に対応した位置
    を検出する磁極位置検出回路及びこれらの入力信号に基
    づいて前記速度制御装置の通流率を制御するマイクロコ
    ンピュータとを有し、 前記マイクロコンピュータは、前記磁極位置検出回路の
    検出信号に基づいて電動機の回転数Nを演算し、この回
    転数Nと前記電流検出回路から検出された負荷電流ID
    基づいて風量を演算して推定し、風量が減少した場合に
    は前記電動機の回転数を増加させるように前記電動機に
    与える回転速度指令を調整し、該調整された回転速度指
    令に基づいて前記通流率を調整して前記電動機に印加さ
    れる電圧もしくは電流を制御するように構成したことを
    特徴とする電気掃除機。
JP61237938A 1986-10-08 1986-10-08 電気掃除機 Expired - Lifetime JPH0687675B2 (ja)

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US07/105,598 US4880474A (en) 1986-10-08 1987-10-08 Method and apparatus for operating vacuum cleaner
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DE8787114688T DE3776069D1 (de) 1986-10-08 1987-10-08 Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines staubsaugers.
EP87114688A EP0264728B1 (en) 1986-10-08 1987-10-08 Method and apparatus for operating vacuum cleaner
EP19910100653 EP0424363A3 (en) 1986-10-08 1987-10-08 Method and apparatus for operating vacuum cleaner
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US07/592,664 US5075607A (en) 1986-10-08 1990-10-04 Method and apparatus for operating vacuum cleaner
US07/592,662 US5294872A (en) 1986-10-08 1990-10-04 Method and apparatus for operating vacuum cleaner
US07/771,738 US5166585A (en) 1986-10-08 1991-10-04 Motor control apparatus for an electric vacuum cleaner

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WO2015078672A1 (en) * 2013-11-26 2015-06-04 Koninklijke Philips N.V. Air filter monitoring
CN103612277A (zh) * 2013-12-05 2014-03-05 吴中区甪直渡岘工艺品厂 一种模版去胶机

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