CN1025714C - 真空吸尘器 - Google Patents

Abstract

一控制装置控制一装在吸尘器主体内的风机马达的抽吸性能。控制装置当吸尘嘴工作时提高抽吸性能，当吸尘嘴不工作时，减小抽吸性能。对应于普通地板吸尘嘴和裂缝吸尘嘴，在预定空流量范围，自动地对判定的吸尘嘴进行最合适的工作控制。预先设置实际使用的多种吸尘器。当改换吸尘嘴时，随着吸尘嘴的改换，改变和选择流量范围。根据工作情况变化大小自动选择和改变多种吸尘嘴。风机马达使用具有斩波控制占空因素100%工作范围的无刷直流马达。

Description

本发明涉及一种有多种可互换使用的吸尘嘴的真空吸尘器，其电驱动风机（吸力产生装置）马达的抽吸特性可根据不同的吸尘嘴或不同的被吸尘的清扫面加以控制。

本发明涉及的真空吸尘器包含一用于检测具有电驱动风机马达的真空吸尘器的工作条件的变化的检测装置和用于根据检测装置的检测值控制电驱动风机马达的控制装置。

本发明涉及的真空吸尘器具有控制真空吸尘器操作的电驱动风机马达，该电驱动风机马达为斩波控制型无刷直流马达。

本发明涉及一种真空吸尘器，尤其涉及对具有斩波控制***变流器驱动（逆变器驱动）无刷直流马达的真空吸尘器的改进。

上述的真空吸尘器，即包含检测具有电驱动风机马达的真空吸尘器的工作条件的变化的检测装置和根据检测装置的检测值控制电驱动风机马达的控制装置的真空吸尘器，在日本专利公开No.280831/1986中已有所揭示。迄今为止，已知有一种根据如压力传感器等检测装置的检测值来控制电驱动风机马达的输出的技术。

然而，这些已有技术的真空吸尘器没有对吸尘嘴的工作状况加以考虑，即没有根据被吸尘的清扫面对真空吸尘器进行最合适的工作特性的控制。

更具体地说，没有考虑不同种类的吸尘嘴的互换使用，或者没有考虑在吸尘器主体的过滤器堵塞时的空气流量范围内对真空吸尘器的工作特性进行控制。

下面将解释使用不同吸尘嘴时真空吸尘器的工作特性的差异。在实际使用时，如图2所示的具有较大开口的例如用于普通地板的吸尘嘴7等和顶端做得较小的例如用于裂缝的吸尘嘴8等的空气流量的范围是不同的。

图3是吸尘器主体上装有用于普通地板的吸尘嘴7时的空气动力学特性曲线图。图中曲线P1是电驱动风机马达的输出静态压力曲线。曲线A1和A2表示在真空吸尘器的过滤器没有被堵塞的情况下，用于普通地板的吸尘嘴的排气损失压力。

如图3所示，在具有用于普通地板的吸尘嘴7的真空吸尘器中，曲线A1是在过滤器没有堵塞期间空气流量Q（a）的下限值，曲线A2是在过滤器没有堵塞期间空气流量Q（a）的上限值。△H1是普通地板的吸尘嘴7的静态压力的变动宽度，△Q1是普通地板的吸尘嘴7的空气流量Q（a）的变动宽度。

当普通地板吸尘嘴7在需吸尘的清扫面上移动时，由于普通地板吸尘嘴7的接触条件变化，排气阻力也变化并在曲线A1和A2之间变动。

吸尘嘴部分的排气损失随空气流量的减小而减小。如图3所示，静态压力变动宽度△H1是曲线A1和A2之差，它是根据吸尘操作的排气损失压力的变动宽度，它被做得较小，并且在曲线接近较小的空气流量的一侧时，曲线A1和A2十分接近。

曲线B1和B2表示在真空吸尘器的过滤器堵塞的情况下的排气损失压力，与曲线A1和A2相比，随着过滤器的堵塞，压力损失增加，其值较大。

如图3所示，曲线B1是过滤器堵塞期间的空气流量Q（b）的下限值，曲线B2是过滤器堵塞期间空气流量Q（b）的上限值。

如上所述，曲线B1和B2之差是吸尘操作产生的变动宽度，也是对应于各空气流量Q（b）的吸尘嘴部分的压力损失变动宽度。另外，空气流量Q（b）表示在灰尘抽吸特性曲线上真空吸尘器实际使用范围的下限。

如图4所示，具有普通地板吸尘嘴7的真空吸尘器实际使用范围在空气流量Q（a）和空气流量Q（b）之间。空气流量小于Q（b）是具有普通地板吸尘嘴7的真空吸尘器不能使用的范围。

在图4中，曲线P2指出了真空吸尘器在100伏强操作期间的抽吸特性，曲线P3指出了真空吸尘器在50伏弱操作期间的抽吸特性。

另外，在吸尘器主体上安装裂缝吸尘嘴8时的空气动力学特性曲线如图5所示。当电驱动风机马达的输出静态压力曲线P3与图3中的曲线P1相同时，由于裂缝吸尘嘴8的开口小，所以排气损失压力就大。

如图5所示，在具有裂缝吸尘嘴8的真空吸尘器中，曲线C1是过滤器没有堵塞期间的空气流量Q（c）的下限值，曲线C2是过滤器没有堵塞期间的空气流量Q（c）的上限值。△H2是裂缝吸尘嘴8的静态压力H的变动宽度，△Q2是由于裂缝吸尘嘴8的空气流量Q（c）的变动宽度。

因此，即使吸尘器主体的过滤器没有堵塞，如曲线C1所示，排气损失压力也较大，即使在最大空气流量情况下，当裂缝吸尘嘴8从被吸尘的清扫面向上移时，它仍具有较大的空气流量Q（c）值。该值基本上等于或大于如图3所示的空气流量的实际使用范围下的空气流量Q（b）的下限值。

如图5所示，曲线D1是过滤器堵塞期间空气流量Q（d）的下限值，曲线D2是过滤器堵塞期间空气流量Q（d）的上限值。

如图6所示，具有裂缝吸尘嘴8的真空吸尘器的实际使用范围在空气流量Q（c）和空气流量Q（d）之间。如图6所示，具有裂缝吸尘嘴8的真空吸尘器的非使用范围是小于空气流量Q（d）的范围。

曲线C2示出了当裂缝吸尘嘴8在需吸尘的清扫面上移动时，起伏变动上限侧的排气损失压力。由于裂缝吸尘嘴8的开口小，裂缝吸尘嘴8与需吸尘的清扫面紧密接触，此时，排气压力损失较大。曲线C1和C2之间的变动宽度大于普通地板吸尘嘴7中曲线A1和A2之间的变动宽度。

当过滤器堵塞时，实际使用范围的空气流量下限值变成空气流量Q（d）。此时，排气损失压力曲线由曲线D1表示，变动上限侧的排气损失压力曲线由曲线D2表示。

如上所述，具有诸如普通地板吸尘嘴7大开口的吸尘嘴的实际使用范围中的空气流量范围Q（a）-Q（b）与诸如裂缝吸尘嘴8小开口的吸尘嘴的实际使用范围中的空气流量范围Q（c）-Q（d）不同。比较有代表性的图3和图5所示的例子，可知空气流量Q（a）＞空气流量Q（c），空气流量Q（b）＞空气流量Q（d）。

对应于图3和图5，在图4和图6中示出了上述实际可使用的空气流量范围和取自灰尘抽吸特性下降点的非使用范围。

如上述各图所示，在实际使用范围之外的即大于空气流量Q（a）和Q（c）的空气流量范围内和在低于空气流量Q（b）和Q（d）的空气流量范围内，通过大大地减小抽吸特性参数，可节省真空吸尘器的耗电和降低其噪声。

为了获得上述抽吸特性，要对吸尘嘴进行控制。当把图4和图6重合成图7时就容易理解，如果只用一条抽吸特性进行控制，不可能获得对两个吸尘嘴相兼容的特性。

即，在小于空气流量Q（b）的空气流量范围内，产生的抽吸特性减小了抽吸力。对于如裂缝吸尘嘴8的小开口的吸尘嘴，由于原先就将控制抽吸力降低，因此，存在一个缺点，即在实际使用时，抽吸力可能变得太弱。

另外，在小于空气流量Q（d）的空气流量范围内，产生的抽吸特性减小了抽吸力。对于如普通地板吸尘嘴7的大开口的吸尘嘴，存在一个缺点，即使用时，吸尘嘴会出现灰尘抽吸力不够的情况。

现有技术的问题在于当改换使用不同种类的吸尘嘴如普通地板吸尘嘴7和裂缝吸尘嘴8时，对所有种类的吸尘嘴进行的是同样的抽吸特性的控制。

即，例如，即使对于普通地板吸尘嘴7来说，是最合适的空气流量，但对于开口小的裂缝吸尘嘴8来说排气损失压力就太大了。因此，这将引起电驱动风机马达的过热，缩短电驱动风机马达的使用寿命。

类似地，例如，即使对于开口小的裂缝吸尘嘴8来说是最适合的空气流量，然而，对于开口大的普通地板吸尘嘴7来说，这将产生抽吸空气流量不够和抽吸特性下降的问题。

在上述的传统技术中，仅仅只有一种工作特性来应付具有不同特性的如蹋蹋米、地板和地毯等被吸尘的清扫面。因此，这几乎不考虑如何对各自特性不同的被吸尘的清扫面进行相应的、适合的抽吸特性的精确的控制。

因此，总的来说是没有对应于各个特性的被吸尘的清扫面充分考虑抽吸特性参数。所以，如果改进上述的不足点，对操作进行自动控制，则真空吸尘器的抽吸特性与传统的真空吸尘器相比将大为提 高。

在已有技术的真空吸尘器中，电驱动风机马达使用斩波控制***变流器驱动无刷直流马达。在例如日本专利公开No.214219/1985中揭示了这种真空吸尘器的斩波控制***变流器驱动无刷直流马达。在这种真空吸尘器中，根据控制无刷直流马达中的转数，获得预定的抽吸力。

而且，迄今为止，在上述的使用斩波控制***变流器驱动无刷直流马达的真空吸尘器中，没有注意根据不正常的转数命令等对过载操作的保护和防止进一步的高速旋转。

本发明的目的是提供一种供实际使用的具有不同空气流量范围的各种吸尘嘴的真空吸尘器，而且是可以获得最合适的抽吸特性参数的真空吸尘器。

本发明的另一个目的是提供一种在非吸尘期间能节省电能和低噪声结构的真空吸尘器。

本发明的进一步目的是提供一种能自动对经鉴别的不同的吸尘嘴进行最适当的工作特性控制的真空吸尘器。

本发明的进一步目的是提供一种能够根据控制抽吸特性参数的控制装置自动判别被吸尘的清扫面的真空吸尘器。

本发明的进一步目的是提供一种能够改进对应于各个被吸尘的清扫面的抽吸特性参数的真空吸尘器。

本发明的进一步目的是提供一种能够预先设定最适合的抽吸特性参数的真空吸尘器。

本发明的进一步目的是提供一种能根据对应于各个被吸尘的清扫面的抽吸特性参数进行精确控制的真空吸尘器。

本发明的进一步目的是提供一种能容易地防止过载工作的具有斩波控制***变流器驱动无刷直流马达的真空吸尘器。

本发明的进一步目的是提供一种具有能防止由于非正常旋转命令值引起的高速旋转的具有斩波控制***度流器驱动无刷直流马达的真空吸尘器。

按照本发明，真空吸尘器包含检测装置，检测随吸尘嘴的工作而变动的变量，该变量包括静态压力、空气流量和电流等;和控制装置，该控制装置根据检测装置检测到的数值控制电驱动风机马达的抽吸特性参数。

当吸尘嘴工作时，控制装置提高抽吸特性，当吸尘嘴停止工作时，控制装置减小抽吸特性。

设定实际使用时空气流量范围的第一下限值，在第一下限值的小空气流量侧，设定第二下限值。当空气流量范围低于第一限值时，抽吸特性大大减小。

在第一和第二下限值之间的空气流量范围内，当抽吸操作引起负荷变动时，它能控制抽吸特性参数按预定量上升，当无负荷变动时，它将维持较低的抽吸特性参数。

当检测到因吸尘嘴的工作引起变动因素如静态压力、空气流量和电流等有变动时，并在预定时间内变动大于预定量时，可以判别它是否适应吸尘嘴的工作情况。

因此，通过按预定量提高抽吸特性参数，可以获得吸尘所需要的抽吸力。另外，当在预定期间如果没有检测到负荷变动，则通过按预定量减小抽吸特性参数，可以节省电能和降低真空吸尘器的噪声。

按照本发明，在吸尘嘴没有工作的非吸尘期间，抽吸特性参数被降低，可以节省电能，降低真空吸尘器的噪声。

根据检测到的因吸尘嘴工作而引起的负荷变动，能自动改进抽吸特性参数，因此，可以获得适合于吸尘操作的抽吸特性参数。且可以根据吸尘嘴的操作数的频度自动控制抽吸特性参数。

仅在对应于大开口的吸尘嘴和小开口的吸尘嘴的预定的空气流量范围内，并且当装上小开口即工作时负荷变动大的吸尘嘴时，控制抽吸特性参数能自动增加。因此，能自动地对接上、经判别的吸尘嘴进行最适当的操作控制。

按照本发明，在可变换使用多种吸尘嘴的真空吸尘器中，包含，多种吸尘嘴的实际使用中的空气流量范围被预告设定的装置和控制装置，用以在更换吸尘嘴时改变和选择适合于相应吸尘嘴情况的空气流量范围。

当变换使用多种吸尘嘴，空气流量范围大于相应吸尘嘴使用时空气流量的上限时，吸尘嘴上移到非吸尘情况。在这种情况下，通过电驱动风机马达输出的减小，能节省电能，减小真空吸尘器的噪声。

另外，当变换使用多种吸尘嘴，空气流量范围小于相应吸尘嘴使用时的空气流量的下限时，吸尘 器处于灰尘抽吸能力不够的情况。在这种情况，由于减小了电驱动风机马达的输出，用户可以注意到过滤器到达了堵塞的极限。同时，通过电驱动风机马达的输出的减小，可以节省电能，降低真空吸尘器的噪声。

除上述以外，即使当如窗帘等薄的粘到吸尘嘴上时，随着电驱动风机马达输出的下降，能容易地进行吸收和释放。

按照本发明，真空吸尘器包含电驱动风机马达，检测真空吸尘器工作条件变化的检测装置和根据检测装置的检测值控制电驱动风机马达的控制装置。

该真空吸尘器包含根据操作情况变化量的大小自动选择和改变多种抽吸特性参数的装置，该真空吸尘器抽吸特性情况的变化可以是真空度和空气流量的变化，也可以是吸尘嘴在被吸尘的清扫面上往复移动期间负荷变动而获取的真空吸尘器操作情况的变化。

按照预先设定的工作抽吸特性参数，它能对各种被吸尘的清扫面自动地检测最适当的工作特性参数。而且，根据这检测结果，可进行自动控制操作。

因此，能进行精确的控制，使抽吸特性适应于被吸尘的清扫面的不同属性。所以，与传统的只有一种工作特性参数对应于多种不同属性的被吸尘的清扫面的真空吸尘器相比，本发明的真空吸尘器的抽吸特性参数能够得到改进。

按照本发明，当对各种不同属性的被吸尘的清扫面进行吸尘时，可以根据真空吸尘器的吸尘嘴的负荷变动获取真空吸尘器工作条件的变化，并自动判别各种被吸尘的清扫面。

根据本发明，在真空吸尘器中，装入通过斩波控制***变流装置控制转数的、电驱动风机的无刷直流马达，并且在吸尘器主体内装置的该电驱动马达是具有100%斩波控制占空因素的工作区域的无刷直流马达。

另外，无刷直流马达为具有永久磁铁作为磁场的同步马达，并且变流装置通过改变占空因素，控制转数，使受控制的转数把它带进负荷状态。

另一方面，当负荷较大，占空因数为100%时，如果转数没有上升到控制转数的情况，则无刷直流马达以平衡负荷转矩的值旋转。

无刷直流马达的规格特性是这样设计的，即，使转子绕组中产生的反电动势电压等于电源电压。因此，在大于上述情况的负荷情况时，仅降低转数，而不会引起输入功率的过大地增加。

即，电流的增加量相应于转数降低而减小的反电动势电压量，这种输入功率的增加被限制在预定量内。

所以，和非吸尘情况下一样，即使由于大空气流量流入电驱动风机马达，使负荷变大，也可能防止输入功率的急剧增大。

而且，当由于控制装置的非正常情况输出了高速能动命令值时，也能自动地阻止转数上升到大于预定转数。

按照本发明，在使用斩波控制***变流装置驱动无刷直流马达的真空吸尘器中，不用专门的保护装置，也能容易地防止过载工作，而且也能阻止因控制装置异常的传动命令值引起不正常的高速转动。因此获得了改进的真空吸尘器。

由于上述防止过载控制不是用控制处理程序来避免过载工作，因此，从可靠性方面说，即使最坏的、微机发生故障的情况下，它也是非常有用的。

而且，在允许的输入功率上限附近，当负荷较大时，斩波控制占空因素几乎是100%。因此，斩波控制不工作或工作得很少，由于中断引起的较高次谐波分量很小，所以，能实现包括变流装置和无刷直流马达在内的***效率的最好状态。即在高负荷侧，真空吸尘器能获得高的效率，例如，能减小温升。

图1是按照本发明的真空吸尘器的一个实施例及其控制装置的框图;

图2是普通地板吸尘嘴和裂缝吸尘嘴的外形图;

图3和图4是表示电驱动风机马达的输出特性和普通地板吸尘嘴的负荷特性之间的关系的空气动力学抽吸特性曲线图;

图5和图6是表示电驱动风机马达的输出特性和裂缝吸尘嘴的负荷特性之间的关系的空气动力学抽吸特性曲线图;

图7把图4和图6叠加在一起，是表示电驱动风机马达的输出特性和普通地板吸尘嘴以及裂缝吸尘嘴的负荷特性之间关系的空气动力学抽吸特性曲线图;

图8是表示本发明电驱动风机马达的输出特性和负荷特性之间的关系的空气动力学抽吸特性曲线图;

图9是表示根据本发明进行抽吸特性控制的一个实施例的电驱动风机马达的输出特性和负荷特性之间的关系的空气动力学抽吸特性曲线图;

图10A是表示根据本发明进行抽吸特性控制的一个实施例的电驱动风机马达的静态压力和吸尘时间之间的关系的图;

图10B是表示根据本发明进行抽吸特性控制的一个实施例的电驱动风机马达的转数和吸尘时间之间的关系的图;

图11是表示根据本发明进行抽吸特性控制的另一个实施例的和负荷特性之间的关系的空气动力学抽吸特性曲线图;

图12A是表示根据本发明进行抽吸特性控制的另一个实施例的电驱动风机马达的静态压力和吸尘时间之间的关系的图;

图12B是表示根据本发明进行抽吸特性控制的另一个实施例的电驱动风机马达的转数和吸尘时间之间的关系的图;

图13是表示电驱动风机马达的输出特性和普通地板吸尘嘴内的负荷特性之间的关系的空气动力学抽吸特性曲线图;

图14是表示电驱动风机马达的输出特性和裂缝地板吸尘嘴内的负荷特性之间的关系的空气动力学抽吸特性图;

图15是按照本发明的转换控制中判别空气流量的流程图;

图16是表示真空度和空气流量之间关系的曲线图，它示出了一相应吸尘嘴中的工作特性;

图17是真空度和空气流量之间关系的曲线图，它示出一相应吸尘嘴的工作特性和一相应吸尘嘴的负荷变动;

图18是按照本发明的另一个实施例的控制装置的控制框图;

图19是一整体结构图，示出了本发明真空吸尘器的另一个实施例的包含无刷直流马达和变流器控制装置的速度控制装置;

图20和图21是使用一个无刷直流马达作为驱动源的真空吸尘器的特性曲线图;

图22是具有输入限制功能的真空吸尘器的特性曲线图。

下面参照附图解释本发明的一个实施例。

图1是真空吸尘器1及其控制装置6的结构框图。真空吸尘器1主要包含电驱动风机马达2、吸尘器主体3、过滤灰尘的过滤器4和灰尘收集箱5。控制装置6用一个框图表示在吸尘器主体3的外侧，控制装置6以电路硬件或微机软件的形式置于吸尘器主体3内。

控制装置6包含执行和处理检测装置9的检测值并输出一个控制值到电源控制装置11的执行和处理装置10和向上述各装置提供电能的电源12。执行和处理装置10包括吸尘嘴等的判别装置13。

检测装置9通过诸如空气流量传感器、压力传感器，电流传感器和转数传感器检测电驱动风机马达2的各种可变因素。该可变因素随真空吸尘器1的工作情况而变化。检测装置9直接输出指示空气流量的测得量或测得量的组合，并利用执行和处理装置10间接获取空气流量。

吸尘嘴等判别装置13包括在执行处理装置10内。判别装置13以上述变化因素诸如变动宽度和变动时间和间隔等形式判别，并进一步判别安装在吸尘器主体3上的吸尘嘴的种类。

即，和上述图3和图4的解释一样，下面将举例说明由于普通地板吸尘嘴7的工作引起的静态压力H或空气流量Q的变动宽度△H1或△Q1的判别。

在大开口的普通地板吸尘嘴7中，变动宽度小。然而，在小开口的裂缝吸尘嘴8中，变动宽度大。因此，利用预定的判定值可以判别出吸尘嘴的种类。

即，只要根据有大于预定判定值的大的变化量存在，就可以判别出是否是诸如裂缝吸尘嘴8等的小开口的吸尘嘴在工作，这个功能可以由电路完成，然而，更适合的是在执行和处理装置10的整个结构下，这个功能由微机的控制软件组成。

下面将参照图8的点划线部分举例解释由上述结构控制的抽吸特性参数。

即，实际使用的空气流量范围的第一下限值设定为空气流量Q（b），第二下限值设定为空气流量Q（d）。当空气流量范围低于空气流量Q（b）时，它被控制在曲线P2所示的低的抽吸特性参数上，并通过途径（0）→（1）→（2）→（3）→ （4）→（5）路线工作在曲线P3所示的高的抽吸特性参数上。

当真空吸尘器1工作在空气流量Q（b）和空气流量Q（d）之间的空气流量范围时，根据变动量，检测装置9检测值的变动宽度大于预定判定值，并且，每一预定间隔的变动量都在预定量的范围内，则它可以判定装在吸尘器主体3上的是小开口的裂缝吸尘嘴8并能进一步判定裂缝吸尘嘴8工作在实际使用情况下。

根据具有上述功能的判别装置13的电信号由执行和处理装置10命令和控制真空吸尘器1增加预定抽吸特性参数。由此，真空吸尘器1能工作在曲线P4（路线（6）→（7）→（8）），所示的低的抽吸特性参数上。曲线P4由点划曲线表示。它适合于开口小的裂缝吸尘嘴8。

当在预定间隔内没有变动大于判定值时，这是吸尘嘴不工作的非吸尘情况或没有安装大开口的普通地板吸尘嘴7的情况。在后一种情况，它产生曲线P2（路线（4）→（5）），所示的低的抽吸特性参数的情况，因此，可以节省电能和降低真空吸尘器1的噪声。

如上所述，通过检测负荷变动宽度的大小、在预定间隔内的变动量和空气流量运动点，就可能自动地对所安装的吸尘嘴获得最合适的抽吸特性参数。

图9-图12B将解释控制增加和减小抽吸特性参数的另一个实施例。比较图9，图10A和图10B，图10A和图10B示出了一个例子，其中横坐标表示工作时间，然后随着静态压力的变化检测出负荷的变动值。

在图9中，曲线P₁和P₁是输出抽吸特性曲线，曲线E1和E2是排气损失压力特性曲线。

在图10A和图10B中，当在预定间隔T期间不存在负荷变动引起的静态压力变化△H时，抽吸特性参数维持在静态压H₁上，其中电驱动风机马达2的转动数N为N₁。在每个检测预定间隔T，如果要根据一个以上超过预定判定值的变动宽度△H₁，如图10B“（A）部分所示，它可以工作于上升到H₁的静态压力，转数为N₁，成为高的抽吸特性参数。

根据这种情况，当不根据变动宽度△H₁时，如图10B（B）部分所示，转数返回到原先的转数N₁，它能在低的抽吸特性参数条件下工作。

上述的控制是对真空吸尘器1的基本控制，当在图10B（A）和（B）部分的电驱动风机马达的转数N由于存在变动，在每个检测预定间隔T时频繁地重得变化时，抽吸参数在短间隔内快速重复变化。由于它会引起诸如真空吸尘器1的节拍声和振动等变动的产生，它可以在所检测的无负荷变动的预定时间间隔T持续n次时（nXT），减慢抽吸特性参数的反应，从而使之降低。

在图11中，曲线Pa、Pb、Pc和Pd是输出抽吸特性曲线，曲线F是排气损失压力特性曲线。

另外，比较图11、图12A和图12B可知，真空吸尘器1是以与在检测预定间隔T期间吸尘嘴工作引起的静态压力H变动量成正比的量增加或减小抽吸特性参数的。

另一方面，真空吸尘器1是以响应于检测预定间隔T期间吸尘嘴工作引起的静态压力H变动量而增加或减小抽吸特性参数的。

此时，在静态压力H很长时间不变动的情况出现时，原先的低的抽吸特性参数的静态压力值Ha被用作设定值。该静态压力值Ha被设定为Hmin（1），即Ha＝Hmin（1），真空吸尘器以转数Na工作。

在吸尘嘴工作次数少，即变动数是在诸如在每个检测预定间隔T内一次和二次的吸尘嘴的低工作数之间的情况下，抽吸特性参数的最小静态压力Hb被作为设定值，该静态压力Hb被设定为Hmin（2）即Hb＝Hmin（2）。

其次随着在每个检测预定间隔T内因吸尘嘴工作引起的静态压力H的变动量的增加，使真空吸尘器以转数Nc和Nd工作，以便以每个预定量增加静态压力Hc和静态压力Hd的抽吸特性参数。

在图12A和图12B中，在操作数大即吸尘嘴在大量和高频度下工作的情况下，把抽吸特性参数最大的静态压力值Hd取为设定值，该静态压力值Hd设定为Hmax，即Hd＝Hmax。

当吸尘嘴的工作量减小时，对应于频度，降低真空吸尘器1的抽吸特性参数。

如上所述，真空吸尘器1的抽吸特性参数在急速工作条件下变强，在慢速工作条件下变弱，因此可以实现对抽吸特性参数的自动控制，适应用户的 感觉和需要。

而且，由于抽吸特性参数下限一侧的设定分为两步设置，即Ha＝Hmin（1）和Hb＝Hmin（2），所以吸尘嘴的工作最低大于一次的情况能获得所必需的抽吸力。因此，当用户没有真正地用吸尘器1或者用户较长时间不使吸尘嘴工作时，抽吸力可大大减小，以节省真空吸尘器的用电。

而且，上述空气流量的控制范围在图8中的例子中，是在空气流量Q（b）和空气流量Q（d）之间。然而，空气流量Q的控制范围并不限于上述例子的范围。

由于在整个空气流量的范围内根据吸尘嘴的工作情况，对应于负荷变动的出现及其变动量对抽吸特性参数进行控制，因此，在吸尘嘴不工作的非吸尘情况下，可以节省电能和降低真空吸尘器噪声。

而且，由于对应于吸尘嘴的工作频度对抽吸特性参数进行控制，所以这时能获得与上述相似的效果。

下面将参照附图，解释本发明真空吸尘器的另一个实施例。

如上所述，在大开口的普通地板吸尘嘴7中，变动宽度小，然而，在小开口的裂缝吸尘嘴8中，因重复进行粘附和释放，所以变动宽度大，因此，按照预定的判定值判别这种吸尘嘴是完全可能的。

即，根据如图15所示的流程的判别路线，把控制变更的空气流量上限值或控制变更的空气流量下限值或控制变更的空气流量的上限和下限值两者更新成预先设定的预定值。

下面，将参照图13和图14解释一个控制具有上述结构的真空吸尘器1的抽吸特性参数的例子。

在图13中，曲线P11、P12和P13是输出抽吸特性曲线。图14中，曲线P14、P15和P16是输出抽吸特性曲线。

即，图13示出了检测值变动宽度小的情况。它是在图15A路线侧判定的，这种情况适用于诸如普通地板吸尘嘴7的大开口的吸尘嘴的情况，这里，设定了空气流量Q（a1）的控制上限和空气流量Q（b1）的控制下限。

并且，这些控制限值是对应于当吸尘嘴与大开口的普通地板吸尘嘴7实际使用范围内的地板相接触时过滤器4没有堵塞的最大空气流量和过滤器4堵塞时灰尘抽吸特性参数的空气流下限值分别设定的。

而且，图13中的曲线P11、P12、P13是电驱动风机马达2的输出特性曲线。输出特性曲线P11、P12和P13预先设定以适应于上述大开口的普通地板吸尘嘴7，通过改变抽吸特性曲线，能够获得预定的抽吸特性参数。

也就是说，图13中的路线（0）→（1）→（2）→（3）→（4）→（5）→（6）→（7），大于空气流量Q（a1）的上限值的范围和小于空气流量Q（b1）的下限值的范围超过了实际使用的范围。因此，不需要输出一个不需要的输出，它能以曲线P11所示的低的输出特性参数工作。

图13中的大于空气流量Q（a1）上限值的路线（0）→（1）的范围是吸尘嘴上移等的非吸尘情况。在这上述情况中，如图13中的路线（0）→（1）所示，通过降低输出，能节省电能，降低真空吸尘器的噪声。

此外，小于空气流量Q（b）下限值的路线（6）→（7）范围内，呈灰尘抽吸能力不够的范围。在这种情况下，如图13路线（6）→（7）所示，通过减小输出，用户可以注意到过滤器4已经堵塞到极限，同时，能达到节省电能，降低真空吸尘器的噪声的效果。

除上述以外，甚至如窗帘等轻薄材料被吸附并与吸尘嘴紧紧地粘在一起，使空气流量减小时，通过减小抽吸特性参数，能容易地释放吸尘嘴并吸尘。

另外，在图13中，空气流量范围Q（a1）-Q（b1）是实际吸尘时的实际应用范围。在该实际使用范围内，能够实现适用于大开口的普通地板吸尘嘴7的最合适的抽吸特性参数。

在图13所示的实施例中，能够用从执行和处理装置10来的命令进行控制。也就是说，在路线（2）-（3）所示的输出特性曲线P13或路线（4）-（5）所示的输出特性曲线P12上，它能在路线（3）→（4）之间变化。

而且，在这个例子中，示出了实际吸尘情况的实际使用范围内所的两个输出特性参数曲线，然而，它不限于两条特性曲线，它能通过大量的输出特性曲线加以改变和组合。

图14示出了检测值变动宽度大的情况，它在 图15B的路线侧判定。这种情况适用于如裂缝吸尘嘴8的小开口听吸尘嘴的情况，设定了空气流量Q（c1）的控制上限和空气流量Q（d1）的控制下限。

而且，图14中的曲线P14、P15、P16是电驱动风机马达2的输出特性曲线。输出特性曲线P14、P15和P16预先设定以适应于上述小开口的裂缝吸尘嘴8。与图13所示的例子相似，通过改变曲线，能够实现经过（0）′→（1）′→（2）′→（3）′→（4）′→（5）′→（6）′→（7）′这条路线的抽吸特性。

图14与图13中所示的实施例有不同之点，在图13中，空气流量Q（1）的值和空气流量（d1）的值被改变，而且空气流量Q（c1）-Q（d1）之间的抽吸特性参数也被改变。

在图14中，把代表电驱动风机马达2的输出特性参数的曲线P14设定成等于图13中所示的曲线P11，也把代表电驱动风机马达2的输出特性参数设定成等于图13中所示的曲线P12。然而，它不需要象图13中的曲线P11和P12一样限制图14所示的曲线P14和P15。

如上所述，根据检测被测值变动宽度的大小可以判别吸尘嘴的种类，根据判定命令，可以使安装在吸尘器主体3上的吸尘嘴在空气流量范围内以最适当的抽吸参性参数工作。

另外，在上述实施例中，例示了由预定判定值判别变动宽度的大小，从而判别吸尘嘴的种类的情况。

然而，也可以把变动宽度与多个提供的判别值比较，以判别吸尘嘴的种类，因此，能够按照最适用于各个吸尘嘴的条件来控制工作特性参数。

而且，不仅通过检测值的变动宽度，也可以通过按照在预定间隔时的抽样判别变动模式或变动状态，来判定吸尘嘴的种类。

下面将参照附图解释本发明的具有无刷直流马达的真空吸尘器的又一实施例。

图16中示出了真空吸尘器工作特性参数的一个例子。图16所示是真空度-空气流量的特性曲线图，它示出了本发明的真空吸尘器的工作抽吸特性参数的一个例子。

在图16中，工作特性参数A2用于被吸尘的清扫面为地板的情况。该工作特性曲线是恒定空气流量Q24和恒定真空度H22的组合，在小于空气流量Q21时，工作在恒定的真空度H21情况下。

与上述相似，工作特性曲线B2用于被吸尘的清扫面为蹋蹋米的情况，工作特性曲线C2用于被吸尘的清扫面为地毯的情况。在用于地毯的工作特性曲线C2中，在电驱动风机马达以恒定转速工作特性参数工作时，在空气流量Q21和Q22之间的特性曲线是一条向下倾斜的特性曲线。

在上述各个工作特性曲线中，小于空气流量Q21时，都在恒定的真空度H21下工作。即，在小于空气流量Q21时，空气流量在由于真空吸尘器内的过滤器堵塞引起的空气流量减小的范围内。该范围不是真空吸尘器使用期间的实际使用范围，工作特性曲线只有一条。

下面将根据实施例解释电驱动风机马达的上述恒定空气流量，恒定真空度和恒定转动数工作的情况。

接着将解释用于正确地判定和选择多个工作抽吸特性曲线并进一步对各个被吸尘的清扫面换用最合适的工作抽吸特性曲线的装置。

也就是说，在使用真空吸尘器1的情况下，当吸尘嘴在被吸尘的清扫面往复移动时，吸尘嘴和被吸尘的清扫面之间的吸合程度、真空吸尘器内部的真空度、电驱动风机马达的电流和电驱动风机马达的抽吸空气流量将改变。上述的变化量可以作为真空吸尘器的工作条件的变化量。

注意到当使用同样的吸尘嘴时，真空吸尘器的上述变化量即由于真空吸尘器的吸尘嘴往复运动引起的真空度、电流和空气流量的变化量与按照被吸尘的清扫面的上述变化量不同。因此，它能判定被吸尘的清扫面的种类，然而对应于判别的结果改变工作特性参数。

上述情况将参照图17更详细地解释。图17是在吸尘嘴在被吸尘的清扫面上往复运动期间负荷变动曲线与图16中所示的真空度-空气流量特性曲线图的重合图。

在图17中，曲线a2、b2、c2和d2是吸尘嘴的负荷特性曲线。在图17中，当被吸尘的是地板时，在真空吸尘器的吸尘嘴在地板上往复移动情况下，吸尘嘴的负荷曲线将在曲线a2和曲线b2之间变动。

此外，当被吸尘的是蹋蹋米时，在真空吸尘器 的吸尘嘴在蹋蹋米上往复移动情况下，吸尘嘴的负荷曲线将在曲线a2和曲线c2之间变动。

此外，当被吸尘的是地毯时，在真空吸尘器的吸尘嘴在地毯上往复移动情况下，吸尘嘴的负荷曲线将在曲线a2和曲线d2之间的变动。

因此，当真空吸尘器工作在工作特性曲线A2下，并对地毯吸尘时，在恒定的空气流量Q24下，工作特性曲线A2上的移动点在（e）点和（f）点之间。这时，真空度按照真空吸尘器1的吸尘嘴的往复运动在H（e）和H（f）之间变动。V表示真空度的变化宽度。

此外，当真空吸尘器工作在工作特性曲线A2下，并对蹋蹋米吸尘时，特性曲线A2上的真空度的变化宽度是W。

此外，当真空吸尘器工作在工作特性曲线A2下，并对地板吸尘时，特性曲线A2上的真空度的变化宽度为X。

如上所述，当真空吸尘器的空气流量为恒定值时，根据真空度变化宽度的不同可以判别被吸尘的清扫面的种类。

另外，当对同样的地毯进行吸尘时，在恒定空气流量Q22情况下，真空度的变化宽度为Z，在恒定空气流量Q23情况下，真空度的变化宽度为Y。这一事实应用于对同样的蹋蹋米或同样的地板吸尘的情况。

也可以采取另一种方案，上述判别阈值可以通过把真空度变化宽度除以平均值，使多种判别值合并成一个判别值，形成一个无量纲的真空度变化率。

另外，在上述情况中，也是工作在恒定空气流量Q下，把真空度的变化用作真空吸尘器1的工作条件的变化的一个例子。

代替上述情况，也能把随真空吸尘器的吸尘嘴的负荷变动而变化的电驱动风机马达2的电流量变化量作为真空吸尘器1的工作条件的变化。

另外，在恒定真空度工作期间，可以把空气流量Q的变化和电流的变化作为真空吸尘器的工作条件的变化。在恒定转数工作期间，可以把真空度的变化，空气流量Q的变化和电流的变化作为真空吸尘器的工作条件变化。

下面，将照图18解释本发明的上述实施例的控制方法。图18是本发明的真空吸尘器的一个实施例的控制框图。

在这个实施例中，电驱动风机马达用的是无刷直流马达25，转数则由变流器加以控制。

在图18中，从插座（未画出）来的市电（交流100V）经转换部分21整流成直流电，然后把直流电通过电流检测部分22送到变流部分23。变流部分23受从主控制电路24来的起动信号的控制产生三相交流电，并把它提供给无刷直流马达25。

无刷直流马达25装有转子位置检测传感器26，并把转子的位置反馈到主控制电路24，而且，检测真空吸尘器内部真空度的压力传感器27连接到主控制电路24。

在上述的结构中，当真空吸尘器以恒定的空气流量工作时，使用空气流量传感器，再利用输出功率，可以对无刷直流马达25的转数进行负反馈控制。

然而，在本发明的这个实施例中，由于没有安装空气流量传感器，它是根据从电流检测部分22和转子位置检测传感器26来的电流值计算无刷直流马达25的转数的。从这些值的执行获得空气流量，并根据该空气流量在恒定空气流量下进行工作。

此外，对恒定真空度下和恒定转数下的工作，分别用压力传感器27和转子位置检测传感器26控制。

根据上述结构，始终把监视真空度、空气流量和无刷直流马达25的电流值，作为真空吸尘器1的工作条件的变化，然后根据工作条件的变化改变真空吸尘器的工作抽吸特性。

下面将照附图解释本发明的真空吸尘器的又一个实施例。

下面参照图19-图22解释具有改进的无刷直流马达的真空吸尘器，图19是速度控制装置整个结构以的解释图，示出了包含无刷直流马达36和变流控制装置31的速度控制装置。

图20和图21是使用斩波控制***变流器驱动无刷直流马达36作为驱动装置的真空吸尘器的抽吸特性曲线图，图22是具有按照本发明的输入功率限制功能的真空吸尘器的抽吸特性曲线图。

在图19中，示出了速度控制装置的整个结构，变流器控制装置31通过整流电路33和平滑 电路34从交流电源32获得直流电压Ed，并把它供给变流装置35。

变流装置35是包含晶体管TR1-TR6和回流二极管D1-D6的120°电阻型变换器。通过接收脉冲宽度调制，根据直流电压Ed的正电压侧的晶体管TR1-TR3的导电电压侧（导电角120°）的斩波操作控制交换装置35的交流输出电压。

此外，小电阻R1连接在晶体管TR4-TR6的公共的发射极端和回流二极管P4-P6的公共正极端之间。无刷直流马达36包含具有双极型永磁铁作为磁场的转子36a和插有转子线圈36b的定子。在转子圈36b中流动的线圈电流也流到小电阻R1，并且根据小电阻R1上的电压降检测无刷直流马达36的负载电流I_D。

控制无刷直流马达36速度的控制电路具有包括CPU，ROM和RAM的微机37，通过从元件38接收输出功率检测转子36a磁极位置的磁极位置检测电路39，根据小电阻R1上的压降检测负载电流I_D的电流检测电路40，驱动晶体管TR1-TR6的基极驱动器41和把标准速度传送到微机37的速度命令电路42。

电流检测电路40通过接收小电阻R1上的电压降检测负载电流I_D并由A/D转换器（未画出）形成电流检测信号40S。

在微机47中的所述ROM中，存储有驱动无刷直流马达36所需要的各种处理程序，例如速度执行处理程序、命令接收处理程序和速度控制处理程序。

另外，在微机47中的所述RAM中包含存储部分，用于接收各种执行各种上述处理程序所需要的数据。

晶体管TR1-TR6从微机37接收启动信号37S，并由基极驱动器41驱动。

电压命令电路43形成一斩波信号。也就是说，在无刷直流马达36中，流到转子线圈36b的线圈电流对应于该无刷直流马达36的输出转矩，并在每个转动位置控制线圈电流，因此，对输出转矩可进行连续的控制。

图20是把无刷直流马达36作为驱动源的真空吸尘器的抽吸特性曲线。其横轴为流过真空吸尘器的空气流量Q，纵轴画出了真空吸尘器抽吸力的静态压力，无刷直流马达36的转数N和输入功率W₁。

真空吸尘器的运动范围从最大运动点Q31到最小运动点Q32，最大运动点Q31附近对应于吸尘嘴口远离被吸尘的清扫面的状况。这时，它需要最大的功率。

另外，如图21所示，对真空吸尘器可以按需要获取最适当的抽吸特性，也就是说，按照适当地选择对应于多种转数的每个曲线和变换操作控制，如图20所示作为基本抽吸特性参数的组合。

然而，看一看对输入功率W₁的限制情况，从控制单元的电流容量和温升等的角度来看，在大于容许输入功率上限W₁的范围内使用是不太好的。

例如，当在空气流量Q33这点上选择转数为N₁，并且输入功率W₁超过容许输入功率上限W₁，就将出现过载情况。

当上述输入功率W₁大于容许输入功率上限W₁时，用控制装置的处理程序，把转数命令值减小到转数N₂或转数N₃，就能避免过载情况的发生。然而，另一方面，它有一个缺点，即控制装置的处理程序变得比较复杂。

此外，也可以使用专门的过载监察装置，然而，采用这种装置，存在费用上升或装置体积大的缺点。

在本发明的这个实施例中，作为真空吸尘器的实际使用范围，其目标是在从吸尘嘴腾起时的非吸尘情况的空气流量Q33到空气流量Q31的范围内，不需要产生大于所需力的抽吸力。因此，本发明的这个实施例中，在上述范围附近，能自动地限制输入功率W₁。

也就是说，在上述转子线圈36部分上对应于转子36a的转动产生反电动势。如图22所示，转子36a的磁动力势和转子线圈36b的线圈数设置得使电源电压平衡反电动势。而且，把它们设置得使100%占空因素负荷情况的空气流量Q变成空气流量Q34。

因此，在与空气流量Q34相比的大空气流量Q的一侧，转数N4从负荷增加的命令值逐渐减小，输入功率W₁逐渐增加并饱和。因此，可以用小于容许输入上限W₁的预定值自动地控制输入功率W₁的增加。

如上所述，即使当工作在任何速度命令值下，在斩波控制占空因素大于100%的大负荷一侧，也 可以自动地限制输入功率W₁的增加。

此外，即使当由于速度命令电路42和微机37异常而输出的高速命令值时，在电气装置的无刷直流马达36一侧仍能自动地防止异常的高速操作。

Claims (17)

1、一种真空吸尘器，包含一检测装置，用于检测随吸尘嘴工作而变动的诸如静态压力、空气流量和电流的变化参数；和一控制装置，用于对应于所述检测装置的检测量控制电驱动风机马达的抽吸特性，其特征在于：

当吸尘嘴置于被吸尘的清扫面上时，所述控制装置提高抽吸特性参数；

当吸尘嘴离开被吸尘的清扫面上时，所述控制装置减小抽吸特性参数；和

当吸尘嘴停止工作超过一预定时间时，所述控制装置把抽吸特性参数降低到预定的抽吸特性参数。

2、如权利要求1所述的真空吸尘器，其特征在于，所述控制装置设置一个提高抽吸特性参数的上限值和一个减少抽吸特性参数的第一下限值。

3、如权利要求1所述的真空吸尘器，其特征在于，所述控制装置在每一预定时间内吸尘嘴部工作时，把抽吸特性参数逐渐提高一相应的预定量，当吸尘嘴不工作时，把抽吸特性参数逐渐减小一相应的预定量。

4、如权利要求3所述的真空吸尘器，其特征在于，所述控制装置设置一个提高抽吸特性参数的上限值和一个减小抽吸特性参数的下限值。

5、如权利要求2所述的真空吸尘器，其特征在于，当在一预定时段内不存在吸尘嘴时，所述控制装置把抽吸特性参数减小到第二下限值，使其成为一大于所述第一下限值的预定的下抽吸特性参数。

6、如权利要求1所述的真空吸尘器，其特征在于，所述预定的增加量与吸尘嘴操作数成比例。

7、如权利要求1所述的真空吸尘器，其特征在于，所述控制装置把抽吸特性参数提高到一与与吸尘嘴的操作数成比例的值或者提高到一预定抽吸特性参数功能。

8、如权利要求7所述的真空吸尘器，其特征在于，所述控制装置设置一个提高抽吸特性参数的上限值和一个减小抽吸特性参数的下限值。

9、一种具有多个可互换使用的吸尘嘴的真空吸尘器，其特征在于，一控制装置预先设置吸尘嘴实际使用的空气流量范围，并在变换吸尘嘴时改变和选择一个适用于相应吸尘嘴的空气流量范围。

10、如权利要求9所述的真空吸尘器，其特征在于，所述控制装置设置多个对应于多个吸尘嘴开口大小的所述空气流量上限值，并在空气流量条件超过吸尘嘴所述相应的上限值时减小抽吸特性参数。

11、如权利要求10所述的真空吸尘器，其特征在于，一吸尘嘴判别装置根据检测到的由吸尘嘴工作引起的诸如静态压力、空气流量、电流等变化因素的变动幅度和变动状态判别吸尘嘴的种类;一空气流量值改变装置按照所述吸尘嘴判别装置的信号改变控制空气流量的上限值。

12、如权利要求11所述的真空吸尘器，其特征在于所述控制装置相应于在小于所述控制空气流量上限值时所述空气流量值改变装置已判定的位置，控制抽吸特性参数的预定抽吸特性参数。

13、一种具有多个可互换使用的吸尘嘴的真空吸尘器，其特征在于，设置有一空气流量检测装置，用于在按照所述空气流量检测装置检测到的值控制电驱动风机马达时检测清扫期间的抽吸空气流量;以及一控制装置设定多个相应于多个吸尘嘴的开口大小的所述空气流量流上限值和下限值，以便在空气流量超过所述相应的上限值和低于多个吸尘嘴的所述相应下限值时减小抽吸特性参数。

14、一种真空吸尘器，包含一电驱动风机马达;一检测真空吸尘器的工作条件变化的检测装置和一根据所述检测装置检测的值控制所述电驱动风机的控制装置，其特征在于，所述控制装置根据随吸尘嘴在被吸尘的清扫面上往复移动期间的负荷变动检测到的真空吸尘器工作条件的变化控制抽吸特性参数。

15、如权利要求14所述的真空吸尘器，其特征在于，所述控制装置根据表示恒定空气流量工作特性参数、恒定真空度工作特性参数、所述电驱动风机马达的恒定真空转数工作特性参数三者结合的多个抽吸性参数以及检测到的按照吸尘嘴在被吸尘的清扫面上往复移动期间负荷变动的真空吸尘器工作条件变化，自动地选择和改变随工作条件变化量变化的多个抽吸特性参数。

16、如权利要求14或15所述的真空吸尘器，其特征在于，所述控制装置通过检测由利用真空吸尘器真空压力的变化量的变动宽度、在吸尘嘴工作期间的负荷变动引起的真空吸尘器的工作条件变化和所述负荷变动引起的所述电驱动风机马达电流变动，改变多个抽吸特性参数，并把所述变动宽度和在每个抽吸特性参数上预先设置的判定界限值进行比较。

17、如权利要求1所述的真空吸尘器，其特征在于，所述电驱动风机马达为具有斩波控制占空因素100%工作区域的无刷直流马达。

Images