JPS63214219A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ァ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イ゛（１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
くなっ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６（１−２４２８２７号に記載
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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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汎ておらず、フィルタ
ーの目詰り等による電気掃除機の負荷状態変化に対応で
きない問題があった。

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
ス直流電動機の速度制御を行うことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、フィルターの目詰りによる電気掃除機の負
荷状態変化をブラシレス直流電動機の負荷電流とその変
化範囲から判断し、その結果に基づいてブラシレス直流
電動機をインバータ制御装置で速度制御することにより
達成される。

〔作用〕 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が前記電動機の負荷
電流と、その変化範囲とからフィルターの目詰り状態を
判断し、目詰り量に応して前記電動機の速度制御を行う
。それによって、電気掃除機がゴミを吸ってフィルター
の目詰り状態になった時にパワーアップが図れるので、
吸込性能を向上した電気掃除機が得られる。

〔実施例〕

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。

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、リラクタンスモータ、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。

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図により説
明する。

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。

インバータ制御装置１０は交流電源１４から整流回路１
５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Ｔｒｚ〜Ｔｒｅ　
と環流ダイオードＤ１〜ＤＢ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Ｅ、の正電位側１〜ランジスタＴｒ１〜Ｔｒａの通流
期間（電気角１２０度）がパルス幅変調を受けてチョッ
パ動作することにより制御されるものとしている。

また、１〜ランジスタＴＲ４〜Ｔ　Ｒｅの共通エミｒξ
） ツタ端子と環流ダイオードＩ）４〜Ｄ６との共通アノー
ド端子間に低抵抗Ｒｘ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
って前記電動機９の負荷電流Ｉｎを検出できることにな
る。

ブラシレス直’ｔｌ＋を電動機９の速度を制御する制御
回路は、マイクロコンピュータ１３２回転子９−２の磁
極位置をホール素子１１が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Ｉｎの値を検出する電流検出回路１７．トランジスタ
Ｔ　Ｒ１〜Ｔ　Ｒｅ　を駆動するペースドライバ１９．
マイクロコンピュータ１３に基準となる速度を伝える速
度指令回路１７から構成されている。

磁極位置検出回路１２はホール素１１がらの出力を受け
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
ンピュータ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Ｒｚの電圧降下を受けて負
荷電流Ｉｏを検出し、Ａ　／　Ｉ）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ュータ１３は、ＣＰＵ、Ｒ
ＯＭ及びＲＡＭ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
っ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ゲラｌ＼、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、前記の各種処理プラグラムを実
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。

トランジスタＴ　Ｒｓ〜Ｔ　Ｒｅはマイクロコンピュー
タ１３から点弧信号１３Ｓを受けてペースドライバ１９
により駆動される。なお、電圧指令回路２］は後述する
ようにチョッパ信号を作成するものである。

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。

第３図は駆動源にブラシレス直流電動機を用いた電気掃
除機の性能曲線を示したもので、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Ｐ。ｕｔ、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。ところで、フィルタ
ーの目詰りに対する動作点は、目詰り量に応じて風量Ｑ
が減少するため、最大動作点から最小動作点に移行する
。これより、目詰り量が多くなる程、Ｐｓａｘ　を境に
して吸込仕事率Ｐ。ｌｉｔ　が小さくなり、電気掃除機
としての性能が不足する問題がある。

そこで、本発明はフィルターの目詰り度合いをセンサレ
スにて判断し、目詰り量が応じてブラシレス電動機の回
転数を制御して吸込仕事率ＰＯＩＩｔを向上することに
ある。

第４図は運転状態に対する負荷電流ＩＤの変化を示した
もので、第３図に示した風量Ｑが大きいＡの場合は目詰
りなしの場合を示し、この時の負荷電流はＩｏｌからＩ
Ｄ２まで変化する。これに対し、風量Ｑが小さいＢの場
合は目詰り状態の場合を示し、この時の負荷電流はＩＤ
３からＩＤ４まで変化する。すなわち、負荷電流Ｉｎの
変化は電気掃除機の運転状態を示し、この時の最少負荷
電流（ＩｏｌとＩ　Ｄ３）によってフィルターの目詰り
状態をセンサレスにて正確に判断できる。

第１図は本発明のブラシレス直流電動機を駆動する制御
回路をブロック的に示した概略構成図である。なお、速
度制御系は一例として開ループ電圧制御系で示した。

図において、速度指令回路１８より指令がマイクロコン
ピュータ１３に入力されると、マイクロコンピュータ１
−３は指令取込処理を行って速度指令Ｎ＊を出力し、ゲ
インＫ　（Ｋ　ｓ　＞　Ｋ　２　＜　Ｋ　ｓ　＜　Ｋ　
ａ　）でに１を最初に選択し、電圧出力データＶ＊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
力がペースドライバ１９に出力され、ブラシレス直流電
動機９に印加される電圧が決定され、該電動機が基準の
電圧で駆動される。

次に、マイクロコンピュータ１３は電流検出回路１２か
ら電流検出信号１−２８を受けて電流演算処理を行い、
切替判定処理部において負荷電流ＩＤの変化範囲を検出
して電気掃除機が運転状態であるか、否かを判断すると
共に、最小電流を検出してフィルタの目詰り状態を判断
し、目詰り状態であればゲインＫｌによる電圧補正弁Δ
Ｖを加算して、ブラシレス直流電動機の電圧指令を補正
する（言い換えれば速度指令が補正される）、、この結
果、電動機回転数が増加し、電気掃除機の吸込仕事率Ｐ
。Ｕ、が向上する。さらに目詰り状態が進めばゲインを
に３　、に４に切り換えることにより、電気掃除機の吸
込仕事率１）。１．、をさらに向上できる効果がある。

〔発明の効果〕

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、フィルターの目詰り状態
を検出センサを用いずにセンサレスで判断し、この結果
に基づいてパワーアップ制御を行うことにより、吸込性
能を向上した電気掃除機を得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

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
路をブロッ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図は電気掃除機の性
能曲線図、第４図はフィルターの目詰りに対する負荷電
流の変化を示したものである。 ９　・ブラシレス直流電動機、］Ｏ・・インバータ制御
装置、１−１・・ホール素子、１２・電流検出回路、１
３・・・マイクロコンピュータ、１８　・速度指令口素
７区 ２１−一覧＋１王り伴Ｉ！ｊ総 來３図 最小動（下、、：、　　　　　　　最大動作、午、飢童
ｏ（Ｔｒｌ短）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、駆動源に電動機とこれを可変速化する速度制御装置
   及びフィルターを有する電気掃除機において、 前記速度制御装置の制御回路をマイクロコンピュータ、
   電流検出回路及び速度指令回路で構成し、該マイクロコ
   ンピュータで前記電動機の速度制御を行うと共に、掃除
   機態における該電動機の最少動作負荷電流からフィルタ
   の目詰り状態を判断し、その結果に基づいて該電動機の
   速度指令を補正するようにしたことを特徴とした電気掃
   除機。 ２、前記特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、 前記電動機の速度制御を開ループ電圧制御で行うことを
   特徴とする電気掃除機。 ３、前記特許請求の範囲の第１項記載のものにおいて、 前記掃除状態であるか否かを前記電動機の負荷電流の変
   化範囲から判断したことを特徴とする電気掃除機。 ４、前記特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、 前記電動機がブラシレス直流電動機であると共に前記速
   度制御装置がインバータ制御装置であることを特徴とす
   る電気掃除機。