JP2017131769A - 電気掃除機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】吸引源と、クリーナー・ヘッドと、コントローラとを備えた電気掃除機である。吸引源はインペラーとインペラーを駆動する第1のモータを備え、クリーナー・ヘッドはアジテーターとアジテーターを駆動する第2のモータを備える。第1のモータはブラシレス・モータであり、第2のモータはブラシ付きモータである。コントローラは、第1のモータ及び第2のモータの励磁を同時に制御する制御信号を生成するよう構成される。
【選択図】図7
Description
に関してより良い制御が達成され得る。第2のモータの速度は供給電圧に比例する。したがって、供給電圧の変化に応じてPWM信号のデューティ・サイクルを調節することにより、モータの速度に関してより良い制御が達成され得る。
込まれ、管4を介してごみ分離器に運ばれる。ごみは空気と分離され、ごみ分離器6により保持される。清浄空気は、吸引源7を通って引き込まれ、掃除機1から排出される。
1と、チョークL1と並列に配置されるダイオードD1を備える。チョークL1の出力はブラシ付きモータ11の端子に結合される。チョークL1とダイオードD1により提供されるループは、パワー・スイッチQ5が遮断された時、ブラシ付きモータ11の電流を惰性回転可能とする。
図9は、コントローラ24による、出力された制御信号S1ないしS4に応じてパワー・スイッチQ1ないしQ4の許可された状態をまとめたものである。以下、用語「セット」及び「クリア」は、信号がそれぞれ論理的にハイ及びローにされたことを示すのに使用される。図9から理解されるように、コントローラ24は、相巻線18を左から右に励磁するために、S1とS4をセットし、S2とS3をクリアする。逆に、コントローラ24は、相巻線18を右から左に励磁するために、S2とS3をセットし、S1とS4をクリアする。コントローラ24は、相巻線18を惰性回転させるために、S1とS3をクリアし、S2とS4をセットする。惰性回転は、相巻線18内の電流がインバータ31のロー側のループの周りで再循環することを可能にする。本発明において、パワー・スイッチQ1ないしQ4は両方向での導通が可能である。したがって、コントローラ24は、惰性回転の間、ロー側のスイッチQ2及びQ4の両方を導通させ、その結果、電流は効率の落ちるダイオードではなくスイッチQ2及びQ4を通って流れる。場合によっては、インバータ31は一方向のみで導通するパワー・スイッチを備え得る。この場合、コントローラ24は、相巻線18を左から右に惰性回転させるために、S1、S2及びS3をクリアし、S4をセットする。その後、コントローラ24は、相巻線18を右から左に惰性回転させるために、S1、S3及びS4をクリアし、S2をセットする。その後、インバータ31のロー側のループの電流は、導通とされたロー側のスイッチ(例えば、Q4)を通って下へ流れ、遮断されたロー側のスイッチ(例えば、Q2)のダイオードを通って上に流れる。
含む。その結果、電流が左から右の方向に相巻線18を通って流れる場合、転流は右から左に巻線を出ることを含む。
加速モードで作動する際、コントローラ24はHALL信号のエッジに同期して相巻線18を転流する。各電気的半サイクルに亘り、コントローラ24は、相巻線18を連続して励磁し、惰性回転(フリーホイール)させる。より詳細には、コントローラ24は、相巻線18を励磁し、電流信号であるI_BRUSHLESSを監視し、相巻線18の電流が所定の限度を超えた場合に相巻線18を惰性回転させる。惰性回転は、所定の惰性回転の期間の間継続し、その間、相巻線18の電流は電流の限度以下のレベルまで低下する。惰性回転の期間が終了すると、コントローラ24は再び相巻線18を励磁する。この相巻線18の励磁と惰性回転のプロセスは、電気的半サイクルの全体の長さに亘り継続する。よってコントローラ24は、各電気的半サイクルの間、励磁から惰性回転への切り替えを複数回行う。
定常状態モードで作動する際、コントローラ24は、各HALLエッジに対して転流を早めても、同期しても又は遅らせても良い。特定のHALLエッジに関連して相巻線18を転流するため、コントローラ24は先行するHALLエッジに応じて作動する。先行するHALLエッジに応じて、コントローラ24は、転流期間T_COMを得るため、HALL期間T_HALLから相期間T_PHASEを減算する。
T_COM=T_HALL−T_PHASE
コントローラ24は、先行するHALLエッジの後、転流期間T_COMにおいて相巻線18を転流する。その結果、コントローラ24は、相期間T_PHASEまで後続するHALLエッジに関連した相巻線18を転流する。相期間が正の場合、HALLエッジより前に転流が起こる(先行転流)。相期間がゼロの場合、HALLエッジにおいて転流が起こる(同期転流)。相期間が負の場合、HALLエッジの後に転流が起こる(遅延転流)。
必要な電流を駆動するため、前もって転流することは必ずしも必要でない。更に、通常、最適な効率が遅延転流により達成される。
供給電圧の大きさは、導通期間に相巻線18に駆動される電流の量に影響する。したがって、モータ15の入力及び出力電力は供給電圧の変化に影響を受けやすい。供給電圧に加え、モータ15の電力は回転子16の速度の変化に影響を受けやすい。回転子16の速度が変化する(例えば、負荷の変化に応じて)のと同じように、逆起電力の大きさも変化する。その結果、導通期間に相巻線18に駆動される電流の量は変化し得る。よってコントローラ24は、供給電圧の大きさの変化に応じて相期間及び導通期間を変化させる。またコントローラ24は、回転子16の速度の変化に応じて相期間を変化させる。
コントローラ24の周辺機器はPWMモジュールを含み、PWMモジュールは、制御信号S5を生成し、出力するよう構成される。プロセッサは、PWMモジュールに固定の期間と、供給電圧及びモータ電流に依存するデューティ・サイクルを読み込む。よって制御信号S5は、固定の期間と可変のデューティ・サイクルを有するPWM信号である。
Vdrop=I×(Rswitch+Rsensor)×デューティ・サイクル
である。
み、この値は15.625%のデューティ・サイクルに相当する。コントローラ24はまた、電圧及び電流参照テーブルにインデックスを付すことにより目標とするデューティ・サイクルを決定する。その後、コントローラ24は、デューティ・サイクルを定期的に増加させる。本実施形態では、コントローラ24は、PWMモジュールのデューティ・サイクル・レジスタを約2.5ミリ秒ごとに0x01だけ増加させる(これは、0.390%のデューティの増加に相当する)。コントローラ24は、デューティ・サイクルが目標とするデューティ・サイクルと等しいか、それより大きくなるまでデューティ・サイクルを定期的に増加し、その時点でコントローラ24は目標とするデューティ・サイクルを使用する。定常状態の間に使用されるよりずっと少ない開始のデューティ・サイクルを使用し、モータが加速するにつれ定期的にデューティ・サイクルを増加させることにより、突入電流が避けられ得る。
コントローラ24は、ブラシレス・モータ15とブラシ付きモータ11、13の励磁を同時に制御する制御信号S1ないしS4及びS5を生成する。これは、コントローラ24のPWMモジュールを構成してブラシ付きモータ11、13のための制御信号S5を生成することにより可能となる。その後、コントローラ24のプロセッサは、ブラシレス・モータ15のための制御信号S1ないしS4を生成するのに必要なソフトウェア指示を自由に実行する。プロセッサは、定期的にPWMモジュールのデューティ・サイクルを更新する。しかし、これは、ブラシレス・モータ15の制御及び動作に不利に干渉することなくメインコード内で行われ得る。
供され得る。例えば、電気掃除機1は主電源により電源供給されても良い。その後、回路アセンブリ8は、一定の供給電圧を提供するために電源電圧で作動する整流器と平滑コンデンサを備える。それでもなお、交流電源のRMS電圧は変化し得、そのことは電気掃除機1の性能に悪い影響を及ぼすかもしれない。したがって、コントローラ24は、供給電圧の変化に応じて、デューティ・サイクル、相期間、及び導通期間を調節し続け、安定した性能を保持する。
2 本体
3 クリーナー・ヘッド
4 管
5 第2のクリーナー・ヘッド
6 ごみ分離器
7 吸引源
8 回路アセンブリ
9 電池パック
Claims (7)
- 電気掃除機であって、
インペラーと前記インペラーを駆動する第1のモータとを備える吸引源と、
アジテーターと前記アジテーターを駆動する第2のモータとを備えるクリーナー・ヘッドと、
前記第1のモータ及び前記第2のモータの励磁を同時に制御する制御信号を生成するよう構成されたコントローラと、
を備え、
前記第1のモータはブラシレス・モータであり、前記第2のモータはブラシ付きモータである、電気掃除機。 - 前記クリーナー・ヘッドは更なるクリーナー・ヘッドと互換可能であり、前記更なるクリーナー・ヘッドは、更なるアジテーターと、前記更なるアジテーターを駆動する第3のモータと、
を備え、
前記第3のモータはブラシ付きモータであり、前記コントローラは、前記第1のモータ及び前記第3のモータの励磁を同時に制御する制御信号を生成するよう構成される、請求項1に記載の電気掃除機。 - 前記コントローラは、前記第1のモータの励磁を制御する少なくとも1つの第1の制御信号と、前記第2のモータの励磁を制御する少なくとも1つの第2の制御信号を生成し、前記第1の制御信号は、前記第1のモータの巻線を前記第1のモータの電気的半サイクルに亘る導通期間の間励磁させ、前記第2の制御信号は、一定の期間を有するPWM信号であり、前記コントローラは、前記第1のモータ及び前記第2のモータを励磁するのに使用される供給電圧の変化に応じて、前記導通期間及び前記PWM信号のデューティ・サイクルを調節する、請求項1又は請求項2に記載の電気掃除機。
- 前記コントローラは、前記供給電圧の減少に応じて、前記導通期間を増加し、前記PWM信号のデューティ・サイクルを増加する、請求項3に記載の電気掃除機。
- 前記コントローラに、前記第1のモータ及び前記第2のモータを励磁するのに使用される供給電圧の大きさの測定を提供する電圧センサを備え、前記コントローラは、供給電圧の変化に応じて、前記第1のモータの出力電力が一定であり、前記第2のモータの入力電圧が一定であるように前記制御信号を生成する、請求項1から請求項4の何れか一項に記載の電気掃除機。
- 供給電圧を提供する電池パックを備え、前記第1のモータ及び前記第2のモータは前記供給電圧を使用して励磁される、請求項1から請求項5の何れか一項に記載の電気掃除機。
- 前記第1のモータは単相の永久磁石モータである、請求項1から請求項6の何れか一項に記載の電気掃除機。
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