JPH0728547B2 - 電気掃除機 - Google Patents
電気掃除機Info
- Publication number
- JPH0728547B2 JPH0728547B2 JP62080953A JP8095387A JPH0728547B2 JP H0728547 B2 JPH0728547 B2 JP H0728547B2 JP 62080953 A JP62080953 A JP 62080953A JP 8095387 A JP8095387 A JP 8095387A JP H0728547 B2 JPH0728547 B2 JP H0728547B2
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- JP
- Japan
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- electric motor
- speed
- command
- current
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
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。
機の速度制御装置に関する。
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。しかし、ブラシと整流子
からなる機械的摺動を伴い、また、最近の高速化による
小形軽量化指向で整流条件が厳しくなつてブラシから火
花を発生し、ブラシ寿命が短いと言う問題がある。
電動送風機が用いられている。しかし、ブラシと整流子
からなる機械的摺動を伴い、また、最近の高速化による
小形軽量化指向で整流条件が厳しくなつてブラシから火
花を発生し、ブラシ寿命が短いと言う問題がある。
この対策として、特開昭60−242827号公報記載のよう
に、ブラシレス直流電動機を用いた電動送風機が提案さ
れている。しかし、電気掃除機に適したブラシレス直流
電動機の速度制御方法については配慮されていない。
に、ブラシレス直流電動機を用いた電動送風機が提案さ
れている。しかし、電気掃除機に適したブラシレス直流
電動機の速度制御方法については配慮されていない。
上記従来技術は電気掃除機に適したブラシレス直流電動
機の速度制御方法について配慮されておらず、電気掃除
機の負荷状態変化に対応できない問題があつた。
機の速度制御方法について配慮されておらず、電気掃除
機の負荷状態変化に対応できない問題があつた。
本発明の目的は電気掃除機の負荷状態に応じてブラシレ
ス直流電動機の最適な速度制御を行うことにある。
ス直流電動機の最適な速度制御を行うことにある。
上記目的は、ブラシレス直流電動機をインバータ制御装
置により、軽負荷側を閉ループ電流制御，重負荷側を閉
ループ速度制御することにより、達成される。
置により、軽負荷側を閉ループ電流制御，重負荷側を閉
ループ速度制御することにより、達成される。
ブラシレス直流電動機は界磁に永久磁石を用いた同期電
動機であるが、インバータ制御装置で前記電動機を軽負
荷側で閉ループ電流制御，重負荷側で閉ループ速度制御
することにより、負荷変化に応じた最適な電動機制御が
行える。それによつて、電気掃除機の吸込性能を表す吸
込仕事率の略一定制御が行えるので、吸込性能を向上し
た電気掃除機が得られる。
動機であるが、インバータ制御装置で前記電動機を軽負
荷側で閉ループ電流制御，重負荷側で閉ループ速度制御
することにより、負荷変化に応じた最適な電動機制御が
行える。それによつて、電気掃除機の吸込性能を表す吸
込仕事率の略一定制御が行えるので、吸込性能を向上し
た電気掃除機が得られる。
電気掃除機用電動機は従来から機械的なカーボンブラシ
を用いた交流整流子電動機が主に使用されている。しか
し、より以上の高速化，高性能化の要求に対して、イン
バータで駆動される前記ブラシを必要としない電動機も
提案されている。
を用いた交流整流子電動機が主に使用されている。しか
し、より以上の高速化，高性能化の要求に対して、イン
バータで駆動される前記ブラシを必要としない電動機も
提案されている。
前記ブラシを具備せず、インバータで駆動できる電動機
としては、ブラシレス直流電動機を始めとして、誘導電
動機，リアクタンスモータ、更にはヒステリシスモータ
等があり、電気掃除機用電動機としていずれも使用する
ことが可能である。
としては、ブラシレス直流電動機を始めとして、誘導電
動機，リアクタンスモータ、更にはヒステリシスモータ
等があり、電気掃除機用電動機としていずれも使用する
ことが可能である。
本発明はこのようにいずれの電動機の駆動装置にも適用
可能なものであるが、本発明の実施例としては便宜上イ
ンバータで駆動するブラシレス直流電動機を例として説
明する。
可能なものであるが、本発明の実施例としては便宜上イ
ンバータで駆動するブラシレス直流電動機を例として説
明する。
以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図により説明す
る。
る。
第２図は本発明に係る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。
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。
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と還流ダイ
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
ランジスタ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することにより制御され
るものとしている。
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
ランジスタ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が
接続されているものである。
ダイオードD4〜D6との共通アノード端子間に低抵抗R1が
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の負荷電力IDを検出できることになる。
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の負荷電力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TR1〜TR6を駆動するベ
ースドライバ19,マイクロコンピユータ13に基準となる
速度を伝える速度指令回路18から構成されている。
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TR1〜TR6を駆動するベ
ースドライバ19,マイクロコンピユータ13に基準となる
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において演算して求めるものである。
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において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変換器で（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。
流IDを検出し、A/D変換器で（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。
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。
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
の記憶部からなるものである。
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
弧信号13Sを受けてベースドライバ19により駆動され
る。なお、電圧指令回路21は後述するようにチヨツパ信
号を形成するものである。
弧信号13Sを受けてベースドライバ19により駆動され
る。なお、電圧指令回路21は後述するようにチヨツパ信
号を形成するものである。
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
線電流を回転子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。
れる巻線電流は、その電動機の出力トルクに対応し、巻
線電流を回転子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１図は本発明の制御回路をブロツク的に表した概略構
成図である。図において、速度指令回路18より指令がマ
イクロコンピユータ13に入力されると、マイクロコンピ
ユータ13は指令取込処理を行つて、ゲインK1で速度指令
Ｎ＊，ゲインK2で電流指令ID＊を得る。速度指令Ｎ＊と
電流指令ID＊はSw1で選択され、Sw1の出力を電圧指令回
路21のD/A変換器に入力し、この出力と三角波発生回路
の出力とをコンパレータで比較し、その出力がベースド
ライバ19に入力され、ブラシレス直流電動機９に印加さ
れる電圧が決定され。そして、磁極位置検出回路12から
の信号12Sを受けてマイクロコンピユータ13で速度演算
処理を行つて実速度N,電流検出回路17からの信号17Sを
受けてマイクロコンピユータ13で電流演算処理を行つて
負荷電流IDを得る。実速度Ｎと負荷電流IDはSw2で選択
され、Sw2の出力をSw1の出力とつき合わせる構成として
いる。このSw1とSw2は実速度Ｎと負荷電流IDを入力とし
た切替判定処理部で切り替えるようにしている。
成図である。図において、速度指令回路18より指令がマ
イクロコンピユータ13に入力されると、マイクロコンピ
ユータ13は指令取込処理を行つて、ゲインK1で速度指令
Ｎ＊，ゲインK2で電流指令ID＊を得る。速度指令Ｎ＊と
電流指令ID＊はSw1で選択され、Sw1の出力を電圧指令回
路21のD/A変換器に入力し、この出力と三角波発生回路
の出力とをコンパレータで比較し、その出力がベースド
ライバ19に入力され、ブラシレス直流電動機９に印加さ
れる電圧が決定され。そして、磁極位置検出回路12から
の信号12Sを受けてマイクロコンピユータ13で速度演算
処理を行つて実速度N,電流検出回路17からの信号17Sを
受けてマイクロコンピユータ13で電流演算処理を行つて
負荷電流IDを得る。実速度Ｎと負荷電流IDはSw2で選択
され、Sw2の出力をSw1の出力とつき合わせる構成として
いる。このSw1とSw2は実速度Ｎと負荷電流IDを入力とし
た切替判定処理部で切り替えるようにしている。
すなわち、速度指令Ｎ＊をSw1で選択すると共に実速度
ＮをSw2で選択すると、制御系は閉ループ速度制御とな
り、電流指令ID＊をSw1で選択すると共に負荷電流IDをS
w2で選択すると、制御系は閉ループ電流制御となる。こ
のSw1とSw2の切替判定処理部における切替条件は、閉ル
ープ速度制御の時は負荷電流IDの値により閉ループ電流
制御に切り替え、閉ループ電流制御の時は回転数Ｎの値
により閉ループ速度制御に切り替えるものとしている。
ＮをSw2で選択すると、制御系は閉ループ速度制御とな
り、電流指令ID＊をSw1で選択すると共に負荷電流IDをS
w2で選択すると、制御系は閉ループ電流制御となる。こ
のSw1とSw2の切替判定処理部における切替条件は、閉ル
ープ速度制御の時は負荷電流IDの値により閉ループ電流
制御に切り替え、閉ループ電流制御の時は回転数Ｎの値
により閉ループ速度制御に切り替えるものとしている。
第３図は本発明の速度制御装置でブラシレス直流電動機
を駆動した電気掃除機の性能曲線を示し、横軸に電気掃
除機内を通る風の風量Ｑをとり、縦軸に電気掃除機の吸
込性能を表す吸込仕事率Pout，電動機の回転数Ｎ及び負
荷電流IDを表したもので、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。鎖線は従来の電気
掃除機の性能を示し（駆動源に交流整流子機を用い
た）、風量Ｑの変化に対して負荷電流IDが減少し、効に
回転数Ｎは増加する。このため、電動機としては直巻特
性となつている。しかしながら、吸込仕事率Poutは凸形
となつて最大点があり、最大及び最小動作点に近づくに
従つて低下するため、ゴミを吸い込む力が一定でない問
題がある。
を駆動した電気掃除機の性能曲線を示し、横軸に電気掃
除機内を通る風の風量Ｑをとり、縦軸に電気掃除機の吸
込性能を表す吸込仕事率Pout，電動機の回転数Ｎ及び負
荷電流IDを表したもので、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。鎖線は従来の電気
掃除機の性能を示し（駆動源に交流整流子機を用い
た）、風量Ｑの変化に対して負荷電流IDが減少し、効に
回転数Ｎは増加する。このため、電動機としては直巻特
性となつている。しかしながら、吸込仕事率Poutは凸形
となつて最大点があり、最大及び最小動作点に近づくに
従つて低下するため、ゴミを吸い込む力が一定でない問
題がある。
これに対し、実線は本発明による電気掃除機を示し、例
えば軽負荷側で閉ループ電流制御を行つている場合は従
来より負荷電流IDが多くなり、電動機トルクが負荷トル
クよりも大きくなるため、必然的に回転数Ｎが増加して
吸込仕事率Poutが向上する。次に負荷が重くなつて風量
Ｑが増加すると負荷トルクが大きくなるので回転数Ｎが
減少する。回転数Ｎが吸込仕事率Poutの最大点に対応す
るN1になると、第１図に示した切替判定処理部によりS
w1とSw2を切り替え、閉ループ速度制御に切り替える。
これにより、回転数Ｎが一定の回転数N1になるように制
御されるので、風量Ｑの増加と共に負荷トルクが大きく
なつて負荷電流IDが増加し、吸込仕事率Poutが向上す
る。同様に、閉ループ速度制御から閉ループ電流制御へ
の切り替えは、負荷電流IDが吸込仕事率Poutの最大点に
対応するID1になつた場合に行えば良い。
えば軽負荷側で閉ループ電流制御を行つている場合は従
来より負荷電流IDが多くなり、電動機トルクが負荷トル
クよりも大きくなるため、必然的に回転数Ｎが増加して
吸込仕事率Poutが向上する。次に負荷が重くなつて風量
Ｑが増加すると負荷トルクが大きくなるので回転数Ｎが
減少する。回転数Ｎが吸込仕事率Poutの最大点に対応す
るN1になると、第１図に示した切替判定処理部によりS
w1とSw2を切り替え、閉ループ速度制御に切り替える。
これにより、回転数Ｎが一定の回転数N1になるように制
御されるので、風量Ｑの増加と共に負荷トルクが大きく
なつて負荷電流IDが増加し、吸込仕事率Poutが向上す
る。同様に、閉ループ速度制御から閉ループ電流制御へ
の切り替えは、負荷電流IDが吸込仕事率Poutの最大点に
対応するID1になつた場合に行えば良い。
この結果、吸込仕事率Poutが略一定に制御され、全運転
領域（動作範囲内）での吸込仕事率Poutを向上した電気
掃除機が得られる効果がある。
領域（動作範囲内）での吸込仕事率Poutを向上した電気
掃除機が得られる効果がある。
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、軽負荷側で閉ループ電流
制御，重負荷側で閉ループ速度制御を行うことにより、
電気掃除機の吸込性能を表す吸込仕事率の略一定制御が
行え、全運転領域での吸込性能を向上した電気掃除機が
得られる効果がある。
ブラシレス直流電動機を用い、軽負荷側で閉ループ電流
制御，重負荷側で閉ループ速度制御を行うことにより、
電気掃除機の吸込性能を表す吸込仕事率の略一定制御が
行え、全運転領域での吸込性能を向上した電気掃除機が
得られる効果がある。
第１図は本発明のブラシレス直流電動機駆動用の制御回
路をブロツク的に示した概略構成図、第２図は本発明に
係る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図は本発明の電気掃
除機の性能曲線図である。 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、18……速度指令回路、19……
ベースドライバ、20……インバータ、21……電圧指令回
路。
路をブロツク的に示した概略構成図、第２図は本発明に
係る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図は本発明の電気掃
除機の性能曲線図である。 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、18……速度指令回路、19……
ベースドライバ、20……インバータ、21……電圧指令回
路。
───────────────────────────────────────────────────── 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 石井 吉太郎 茨城県日立市東多賀町１丁目１番１号 株 式会社日立製作所多賀工場内 (72)発明者 常楽 文夫 茨城県日立市東多賀町１丁目１番１号 株 式会社日立製作所多賀工場内 (72)発明者 渡辺 修自 茨城県日立市東多賀町１丁目１番１号 株 式会社日立製作所多賀工場内 (72)発明者 豊島 久則 茨城県日立市東多賀町１丁目１番１号 株 式会社日立製作所多賀工場内 (72)発明者 斉藤 幸一 東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 菱 和吉郎 東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地 株式会社日立製作所内
Claims (2)
- 【請求項１】駆動源に電動機と、該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、 前記電動機に与える任意の指令に基づいて前記電動機の
速度指令を演算する手段と、前記電動機に与える任意の
指令に基づいて前記電動機の電流指令を演算する手段
と、前記電動機の回転数を演算する手段と、前記電動機
の負荷電流を演算する手段とを有し、 電気掃除機の吸込仕事率の最大点を境として、軽負荷側
で前記電流指令及び前記負荷電流に基づく閉ループ電流
制御を行い、重負荷側で前記速度指令及び前記回転数に
基づく閉ループ速度制御を行うことを特徴とする電気掃
除機。 - 【請求項２】駆動源に電動機と、該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電流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と、マイクロコンピュータとを有
し、 該マイクロコンピュータは、前記速度指令回路からの指
令に対応した速度指令Ｎ＊を演算する手段と、前記速度
指令回路からの指令に対応した電流指令ID＊を演算する
手段と、前記電流検出回路の検出信号に基づいて負荷電
流IDを演算する手段と、前記磁極位置検出回路の検出信
号に基づいて前記電動機の回転速度Ｎを演算する手段
と、前記速度指令Ｎ＊と前記電流指令ID＊を選択する第
一の選択手段と、前記負荷電流IDと前記電動機の回転速
度Ｎを選択する第二の選択手段と、第一の選択手段及び
第二の選択手段を切替える切替判定処理手段とを有し、 該切替判定処理手段は、軽負荷の場合は前記第一及び第
二の選択手段のそれぞれが前記電流指令ID＊及び前記負
荷電流IDを選択し、重負荷の場合は前記第一及び第二の
選択手段のそれぞれが前記速度指令Ｎ＊及び前記電動機
の回転速度Ｎを選択するようにしたことを特徴とする電
機掃除機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62080953A JPH0728547B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 電気掃除機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62080953A JPH0728547B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 電気掃除機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63249490A JPS63249490A (ja) | 1988-10-17 |
| JPH0728547B2 true JPH0728547B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=13732870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62080953A Expired - Fee Related JPH0728547B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 電気掃除機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0728547B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3656901B2 (ja) * | 2000-08-29 | 2005-06-08 | 東芝テック株式会社 | 電気掃除機用電動送風機のインバータ制御回路を用いた駆動制御回路及びこの駆動制御回路を用いた電気掃除機 |
| JP4584723B2 (ja) * | 2005-01-18 | 2010-11-24 | シャープ株式会社 | 洗濯機のモータ駆動装置 |
| JP2023081406A (ja) * | 2021-12-01 | 2023-06-13 | ミネベアミツミ株式会社 | モータ駆動制御装置、モータユニット、および、モータ駆動制御方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113932A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-22 | 松下電器産業株式会社 | 掃除機の電力制御装置 |
| JPS6244087A (ja) * | 1985-08-22 | 1987-02-26 | Toshiba Corp | 電動機の可変速制御装置 |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP62080953A patent/JPH0728547B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113932A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-22 | 松下電器産業株式会社 | 掃除機の電力制御装置 |
| JPS6244087A (ja) * | 1985-08-22 | 1987-02-26 | Toshiba Corp | 電動機の可変速制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63249490A (ja) | 1988-10-17 |
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