| 【発明の名称】 |
電気掃除機 |
| 【発明者】 |
【氏名】▲高▼橋 正樹
【氏名】山口 誠二
【氏名】今井 秀利
【氏名】大島 裕夫
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| 【要約】 |
【課題】電動送風機の電流を簡単な構成で検出して、省スペース化、低コスト化を図った電気掃除機を提供する。
【解決手段】電動送風機の吸引力を発生させるモータ２の界磁巻線２ａの両端の電圧を界磁電圧検出手段１０により検出し、制御手段７は、前記界磁電圧に基づいて位相制御量を設定し、その位相制御量に対応する位相制御信号を生成して駆動手段４に出力する。前記界磁電圧によりモータ２の電流を検出することにより、格別なモータ電流検出手段を電気掃除機本体内に設ける必要がなく、省スペース化、低コスト化を図ることができる。なお、前記界磁電圧により検出したモータ２の電流が所定値以上である場合は電流を低下させるように位相制御量を変え、所定値未満であれば手元操作手段９が設定している所定の位相制御量で制御することにより、モータ２の電流が前記所定値以上の過大な電流にならないように制御する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 界磁巻線を備え、電動送風機の吸引力を発生させるモータと、前記界磁巻線の電圧を検出する界磁電圧検出手段と、前記界磁電圧検出手段が検出した界磁電圧に基づいて前記モータの位相制御量を設定し、前記位相制御量に対応する位相制御信号を生成するとともに全体の動作を制御する制御手段と、前記位相制御信号により前記モータを駆動する駆動手段とを備えた電気掃除機。
【請求項２】 界磁電圧検出手段が検出した界磁電圧に重畳している高周波成分を除去するローパスフィルタを備えた請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】 界磁電圧検出手段が検出した界磁電圧を増幅する増幅手段を備えた請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の電気掃除機。
【請求項４】 界磁巻線を備え、電動送風機の吸引力を発生させるモータと、前記界磁巻線と同一巻枠内に巻回された磁束検知コイルと、前記磁束検知コイルに発生する誘起電圧に基づいて前記モータの位相制御量を設定し、前記位相制御量に対応する位相制御信号を生成するとともに全体の動作を制御する制御手段と、前記位相制御信号により前記モータを駆動する駆動手段とを備えた電気掃除機。
【請求項５】 界磁巻線を備え、電動送風機の吸引力を発生させるモータと、前記モータに直列に挿入されて前記モータに過電流が流れ続けることを防止する過電流保護装置と、前記過電流保護装置の両端の電圧に基づいて前記モータの位相制御量を設定し、前記位相制御量に対応する位相制御信号を生成するとともに全体の動作を制御する制御手段と、前記位相制御信号により前記モータを駆動する駆動手段とを備えた電気掃除機。
【請求項６】 界磁巻線の両端から電力を供給され、交流電源で駆動されない部分に電源を供給する回路電源を設けた請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電気掃除機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータ電流を検出して吸い込み力を制御する電気掃除機に係わり、とくにモータ電流の検出手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】以下、従来の電気掃除機について図面を参照しながら説明する。図８は電気掃除機の一般的な構成を示す一部断面外観図である。
【０００３】図に示したように、電気掃除機本体２１は電動送風機２２を備え、吸い込み口２３には手元操作部２４を有するホース２５を接続し、ホース２５の先には延長管２６と吸い込み具２７とを接続している。
【０００４】図９は従来の電気掃除機の構成を示すブロック図である。図において、１は電気掃除機に電力を供給する交流電源、２は電動送風機２２を回転させるモータ、３はモータ２の過電流を保護する過電流保護装置、４は双方向性サイリスタからなる駆動手段、５はモータ２の電流を検出するモータ電流検出手段、６はモータ電流検出手段５の出力を電流に対応した信号に処理する信号処理手段、７は信号処理手段６の信号によりモータ２の位相制御量を決定し、前記位相制御量に対応する位相制御信号を駆動手段４に与えるとともに、全体の動作を制御する制御手段、８は前記信号処理手段６および制御手段７を動作させる電源回路である。モータ２と過電流保護装置３とモータ電流検出手段５との直列回路が交流電源１に接続される。
【０００５】上記構成において、その動作を説明する。まず、使用者が手元操作部２４におけるスイッチ（図示せず）をオンとすると、制御手段７は、所定の位相制御量に対応する位相制御信号を駆動手段４に送信し、駆動手段４は、前記双方向性サイリスタを前記位相制御信号によりオン・オフし、そのオンである期間に交流電源１から電流を流してモータ２を駆動する。このとき、モータ２に直列に設けられたモータ電流検出手段５はモータ２に流れる電流を検出しており、制御手段７はその電流が所定値以上であるか否かを判断し、前記所定値以上である場合には位相制御量を変えて電流が前記所定値を超えないように制御し、前記所定値未満である場合には前記所定の位相制御量で運転するように制御している。
【０００６】なお、過電流保護装置３は、前記所定値よりも大きい過電流が流れ続けたときに電流を遮断する。したがって、制御手段７がモータ２の電流を前記所定値に制御している限りは作動しない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の電気掃除機では、モータ２の電流を検出するためにモータ電流検出手段５をモータ２に直列に挿入して設けており、電気掃除機本体２１の内部でスペースをとるとともに、コスト高となっていた。
【０００８】本発明は上記の課題を解決するもので、電気掃除機本体内でスペースをとらず、かつ低コストでモータの電流を検出して制御することにより、省スペース化、低コスト化を図った電気掃除機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係わる本発明は、モータの界磁巻線の両端の界磁電圧により前記モータの電流を検出し、その電流に対応して制御するようにした電気掃除機である。
【００１０】これにより、電気掃除機本体内の省スペース化と低コスト化を図ることができる。
【００１１】請求項２に係わる本発明は、界磁電圧に重畳している高周波成分を除去するローパスフィルタを備えた請求項１に係わる電気掃除機である。
【００１２】これにより、界磁電圧を正確に検出して、精度よく制御することができる。請求項３に係わる本発明は、界磁電圧を増幅するようにした請求項１ないし請求項２のいずれかに係わる電気掃除機である。
【００１３】これにより、レベルの小さい界磁電圧を増幅して、精度よく制御することができる。
【００１４】請求項４に係わる本発明は、界磁巻線と同一巻枠に巻回した磁束検知コイルの誘起電圧によりモータの電流を検出し、その電流に対応して制御するようにした電気掃除機である。
【００１５】これにより、電気掃除機本体内の省スペース化と低コスト化を図ることができる。
【００１６】請求項５に係わる本発明は、モータに直列に挿入されて前記モータに過電流が流れ続けることを防止する過電流保護装置の両端の電圧により前記モータの電流を検出し、その電流に対応して制御するようにした電気掃除機である。
【００１７】これにより、電気掃除機本体内の省スペース化と低コスト化を図ることができるとともに、モータに界磁電圧を取り出す端子や磁束検知コイルを設ける必要がなく、構成を簡単にできる。
【００１８】請求項６に係わる本発明は、界磁巻線の両端から電力を取り出して電子回路に電力を供給するようにした請求項１ないし請求項５のいずれかに係わる電気掃除機である。
【００１９】これにより、構成を簡単にして省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】請求項１に係わる本発明において、界磁電圧検出手段は、モータの界磁巻線の両端の電圧を検出する手段を意味し、界磁巻線の両端の電圧波形のピーク値ないし平滑後のレベル値を、マイクロコンピュータに内蔵しているＡ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換することにより、その値を判断することができる。
【００２１】請求項２に係わる本発明において、ローパスフィルタは前記界磁電圧に含まれる高周波成分を除去するフィルタを意味し、簡単なＬＣフィルタやデジタルフィルタで構成できる。
【００２２】請求項３に係わる本発明において、増幅手段は前記界磁電圧を増幅する手段を意味し、通常のアナログ増幅回路で増幅することができる。この場合、モータの制御範囲に対応する界磁電圧の範囲のみ増幅すればよい。
【００２３】請求項４に係わる本発明において、磁束検知コイルは、界磁巻線と同一巻枠に巻回したコイルを意味し、モータの電流により発生する誘起電圧を取り出せるものであればよい。
【００２４】請求項５に係わる本発明において、過電流保護装置は、モータに過大電流が流れ続けることを防止する装置を意味し、たとえばフューズ抵抗などであり、抵抗性の負荷でもある。
【００２５】請求項６に係わる本発明において、回路電源は、モータの界磁巻線の両端の電圧から電力を取り出して、制御手段などの電源とするものである。界磁電圧を整流および平滑して実現でき、簡単な電源装置となる。
【００２６】以下、実施例について説明する。
【００２７】
【実施例】
（実施例１）以下、本発明の電気掃除機の実施例１について図面を参照しながら説明する。
【００２８】図１は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、図９に示した従来例と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が従来例と異なる点は、モータ電流検出手段５および信号処理手段６に代えて、モータ２における界磁巻線２ａの電圧を検出する界磁電圧検出手段１０を設け、制御手段７は界磁電圧検出手段１０の出力によりモータ２の電流が所定値以上であるか否かを判断し、その結果に対応して位相制御量を決定して制御するようにしたことにある。なお、手元設定手段９は、使用者が手元操作部２４で操作した風量の強弱などに対応して所定の位相制御量を設定するものとする。
【００２９】図２は本実施例の動作を示す波形図である。図２（ａ）は双方向性サイリスタがフル導通時の界磁巻線２ａの両端の電圧波形、図２（ｂ）は位相制御時の界磁巻線２ａの電圧波形、図２（ｃ）は位相制御信号の波形を示す。
【００３０】上記構成において、その動作を説明する。まず、使用者が手元操作部２４でスイッチをオンとすると、手元設定手段９は前記操作に対応する所定の位相制御量を設定して制御手段７に出力する。その信号を受けた制御手段７は、前記位相制御量に対応する位相制御信号を生成して駆動手段４に送り、駆動手段４の双方向性サイリスタはその位相制御信号によりオン・オフ動作してモータ２を回転させる。モータ２が回転しているとき、界磁巻線２ａに電流が流れ、その両端に電圧が発生する。その電圧（以下、界磁電圧と称す）はモータ２に流れる電流に対応して変化するため、この界磁電圧を検出することによりモータ２の電流を検出したことになる。界磁電圧検出手段１０は前記界磁電圧を検出して制御手段７に出力する。この界磁電圧は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示したように、図２（ｃ）に示した位相制御信号に同期した波形で発生する。
【００３１】制御手段７は、前記界磁電圧波形のピーク値または平滑後のレベル値により電流が所定値以上であるか否かを判断し、所定値以上のときは過電流であると判断し、また、前記所定値より小さいときには電流が少ないと判断する。過電流であると判断した場合にはモータ２に供給する電力量を減らすように位相制御量を変更し、また、電流が少ないと判断した場合には手元設定手段９が設定した内容通りの位相制御量とし、位相制御量に対応する位相制御信号を生成して駆動手段４へ送り、モータ２を駆動する。
【００３２】以上のように本実施例によれば、界磁巻線２ａの両端の電圧によりモータ２の電流を判断するようにしたことにより、電気掃除機本体内でスペースをとるようにモータ電流検出手段が不要になって省スペース化を図れるとともに、低コスト化をも図ることができる。
【００３３】（実施例２）以下、本発明の電気掃除機の実施例２について図面を参照しながら説明する。図３は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、図１と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１と異なる点は、ローパスフィルタ１１を備え、界磁電圧検出手段１０が出力する界磁電圧における高周波成分を除去するようにしたことにある。
【００３４】図において、１１は界磁電圧検出手段１０が検出した界磁電圧に重畳している高周波成分を除去するローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと称す）であり、このＬＰＦ通過後の界磁電圧を制御手段７に送っている。
【００３５】上記構成においてその動作を説明する。界磁電圧検出手段１０が検出した界磁電圧にはモータ２のロータ２ｂの回転（ブラシと整流子とのオン・オフ）により発生する高周波成分が含まれている。そこで前記界磁電圧検出手段１０が出力する界磁電圧から高周波成分をＬＰＦで除去している。そして、高周波成分の含まれない界磁電圧をモータ２の電流値を示す電圧として制御手段７に送っている。
【００３６】以上のように本実施例によれば、界磁巻線２ａの両端の界磁電圧波形における高周波成分をローパスフィルタにより除去することにより、モータ２の電流を正確に検出でき、より精度よく制御することができる。
【００３７】（実施例３）以下、本発明の電気掃除機の実施例３について図面を参照しながら説明する。なお、図１と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例２と異なる点は、増幅手段１２を備え、ローパスフィルタ１１の出力を増幅して制御手段７に与えるようにしたことにある。
【００３８】図において、１２は界磁電圧検出手段１０が検出し、ローパスフィルタ１１で高周波成分を除去した界磁電圧を増幅する増幅手段である。
【００３９】上記構成において、その動作を説明する。界磁電圧検出手段１０によって制御するモータ２の電圧の変化量は僅かである。たとえばモータ２に供給できる最大電力を１１５０Ｗとし、変化させる電力は８５０Ｗ〜１１５０Ｗとすると、１１５０Ｗ時が最大で、８５０Ｗ時が最小となるように界磁電圧を検出できれば、モータ２の電力制御を精度よく行うことができる。
【００４０】ところが、界磁電圧検出手段１０によって検出される界磁電圧は、モータ２が回転していない場合の０Ｗから最大の１１５０Ｗまで大きく変化し、制御に用いる電圧の範囲はその一部の僅かな値となる。そこで、界磁電圧検出手段１０が検出した界磁電圧を増幅手段１２で増幅し、モータ２の位相制御に必要な電力範囲（８５０Ｗ〜１１５０Ｗ）に相当する電圧を増幅し、制御手段７に送っている。
【００４１】以上のように本実施例によれば、界磁電圧検出手段１０で検出した界磁電圧を増幅することにより、電流の変化を正確に検出でき、モータ２を精度よく制御することができる。
【００４２】（実施例４）以下、本発明の電気掃除機の実施例４について図面を参照しながら説明する。なお、図１と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１ないし実施例３と異なる点は、磁束検知コイル１３を備え、磁束検知コイル１３の両端の電圧によりモータ２の電流を検出するようにしたことにある。
【００４３】図において、１３は界磁巻線２ａと同一巻枠内に巻回された磁束検知コイルである。
【００４４】上記構成において、その動作を説明する。モータ２が回転すると、ロータ２ｂと界磁巻線２ａに流れる電流とにより磁束が発生する。この磁束はモータ２に流れる電流により変化するため、界磁巻線２ａが巻かれている巻枠と同一巻枠に巻回された磁束検知コイル１３にも磁束が発生し、磁束検知コイル１３の両端には誘起電圧が発生する。この誘起電圧はモータ２の電流に比例しているのでモータ２の電流検出に利用することができる。この誘起電圧を増幅手段１２で増幅し、制御手段７に送っている。
【００４５】以上のように本実施例によれば、界磁巻線２ａと同一巻枠に巻回された磁束検知コイル１３の両端の電圧によりモータ２の電流を検出することにより、実施例１ないし実施例３と同様に、電気掃除機本体内のスペースをとる格別なモータ電流検出手段が不要になり、省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【００４６】（実施例５）以下、本発明の電気掃除機の実施例５について図面を参照しながら説明する。図６は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、図１と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１ないし実施例４と異なる点は、過電流保護装置３の両端の電圧によりモータ２の電流を検出するようにしたことにある。
【００４７】図において、１４はモータ２に直列に接続されている過電流保護装置３の両端の電圧を検出する保護装置電圧検出手段である。
【００４８】上記構成において、その動作を説明する。駆動手段４がオンすると、モータ２と過電流保護装置３とに電流が流れる。この過電流保護装置３はフューズ抵抗などの電流フューズで構成されており、抵抗負荷であるので、モータ２の電流の変化に応じて過電流保護装置３の両端の電圧も変化する。したがって、この過電流保護装置３の両端の電圧を検出することはモータ電流を検出したことになる。そこで、過電流保護装置３の両端の電圧を保護装置電圧検出手段１４により検出し、その電圧を増幅手段１２で増幅したのち、制御手段７に送っている。
【００４９】以上のように本実施例によれば、モータ２に直列に接続された過電流保護装置３の両端の電圧によりモータ２の電流を検出することにより、実施例１ないし実施例４と同等の効果を得ることができるとともに、モータ２に界磁電圧を取り出す端子や磁束検知コイルを設けるなどの変更を加える必要がなくなり、構成をさらに簡単にすることができる。
【００５０】（実施例６）以下、本発明の電気掃除機の実施例６について図面を参照しながら説明する。図７は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、実施例１ないし実施例５と同じ構成要素には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例１ないし実施例５と異なる点は、電源回路８に代えて回路電源１５を備えたことにある。
【００５１】図において、１５は界磁巻線２ａの両端から電力供給され、制御手段７などに電力を供給する電源を生成する回路電源である。
【００５２】上記構成においてその動作を説明する。モータ２が回転すると、界磁巻線２ａに電流が流れ、界磁巻線２ａ間に電圧が生じる。この界磁巻線２ａに生じた電圧を回路電源１５の電力供給源とし、回路電源１５から制御手段７、界磁電圧検出手段１０などの、交流電源駆動系以外の電子回路に電力を供給する。
【００５３】以上のように本実施例によれば、界磁巻線２ａの両端から電力を取り出して、電子回路の電源とすることにより、界磁巻線２ａの界磁電圧を有効に利用することができる。
【００５４】
【発明の効果】請求項１に係わる本発明は、モータの界磁巻線の両端の界磁電圧により前記モータの電流を検出し、その電流に対応して制御するようにした電気掃除機とすることにより、電気掃除機本体内の省スペース化と低コスト化を図ることができる。
【００５５】請求項２に係わる本発明は、界磁電圧に重畳している高周波成分を除去するローパスフィルタを備えた請求項１に係わる電気掃除機とすることにより、界磁電圧を正確に検出して、精度よく制御することができる。
【００５６】請求項３に係わる本発明は、界磁電圧を増幅するようにした請求項１ないし請求項２のいずれかに係わる電気掃除機とすることにより、レベルの小さい界磁電圧を増幅して、精度よく制御することができる。
【００５７】請求項４に係わる本発明は、界磁巻線と同一巻枠に巻回した磁束検知コイルの誘起電圧によりモータの電流を検出し、その電流に対応して制御するようにした電気掃除機とすることにより、電気掃除機本体内の省スペース化と低コスト化を図ることができる。
【００５８】請求項５に係わる本発明は、モータに直列に挿入されて前記モータに過電流が流れ続けることを防止する過電流保護装置の両端の電圧により前記モータの電流を検出し、その電流に対応して制御するようにした電気掃除機とすることにより、電気掃除機本体内の省スペース化と低コスト化を図ることができるとともに、モータに界磁電圧を取り出す端子や磁束検知コイルを設ける必要がなく、構成を簡単にできる。
【００５９】請求項６に係わる本発明は、界磁巻線の両端から電力を取り出して電子回路に電力を供給するようにした請求項１ないし請求項５のいずれかに係わる電気掃除機とすることにより、構成を簡単にして省スペース化、低コスト化を図ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月２４日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】滝本 智之 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−９５３１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月１９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１６６９８１ |
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