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JPS6395883A - Vacuum cleaner - Google Patents

Vacuum cleaner

Info

Publication number
JPS6395883A
JPS6395883A JP61237942A JP23794286A JPS6395883A JP S6395883 A JPS6395883 A JP S6395883A JP 61237942 A JP61237942 A JP 61237942A JP 23794286 A JP23794286 A JP 23794286A JP S6395883 A JPS6395883 A JP S6395883A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
vacuum cleaner
speed
brushless
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP61237942A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Haruo Oharagi
春雄 小原木
Kazuo Tawara
田原 和雄
Tsunehiro Endo
常博 遠藤
Kunio Miyashita
邦夫 宮下
Hisanori Toyoshima
久則 豊島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP61237942A priority Critical patent/JPS6395883A/en
Priority to KR1019870011223A priority patent/KR940002923B1/en
Priority to US07/105,598 priority patent/US4880474A/en
Priority to DE8787114688T priority patent/DE3776069D1/en
Priority to EP87114688A priority patent/EP0264728B1/en
Priority to EP19910100653 priority patent/EP0424363A3/en
Priority to EP19910100654 priority patent/EP0424364A3/en
Publication of JPS6395883A publication Critical patent/JPS6395883A/en
Priority to US07/365,491 priority patent/US4983895A/en
Priority to US07/592,662 priority patent/US5294872A/en
Priority to US07/592,664 priority patent/US5075607A/en
Priority to US07/771,738 priority patent/US5166585A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y02B40/82

Landscapes

  • Electric Vacuum Cleaner (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電動掃除機に係り、特にそのII駆動源なる電
動機の速度制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electric vacuum cleaner, and particularly to a speed control device for an electric motor that is a II drive source thereof.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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。
An electric blower consisting of a fan and an AC commutator is used as the drive source for a vacuum cleaner. However, it involves mechanical sliding between a brush and a commutator, and with the recent trend toward smaller size and lighter weight due to higher speeds, commutation conditions have become stricter, causing sparks to be generated from the brushes and resulting in a shortened brush life.

この対策として、特開昭60−242827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
As a countermeasure to this problem, an electric blower using a brushless DC motor has been proposed as described in Japanese Patent Laid-Open No. 60-242827. However, no consideration has been given to a speed control method for brushless DC motors suitable for vacuum cleaners.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

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った。
The above-mentioned conventional technology does not consider the speed control method of a brushless DC motor suitable for a vacuum cleaner, and has the problem of not being able to respond to changes in the load condition of the vacuum cleaner.

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。
An object of the present invention is to control the speed of a brushless DC motor depending on the load condition of a vacuum cleaner.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

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、速度指令に基づいた開ループ電圧制御を行い
、さらに速度指令を該電動機の負荷電流に応じて補正す
ることにより、達成される。
The above object is achieved by performing open-loop voltage control on the brushless DC motor using an inverter control device based on a speed command, and further correcting the speed command in accordance with the load current of the motor.

〔作用〕[Effect]

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速度
指令に基づいた開ループ電圧制御を行うので、前記電動
機の垂下特性により負荷変化に応じて回転数が変化する
。さらに、速度指令を前記電動機の負荷電流に応じて補
正することにより、負荷変化に応じた回転数の変化範囲
が大きくなり、直巻特性が得られる。それによって、電
気掃除機の負荷変化に応じた最適な電動機制御が行え、
吸込性能を向上した電気掃除機が得られる。
A brushless DC motor is a synchronous motor that uses a permanent magnet for the field, but since the motor is controlled by an inverter control device in open-loop voltage control based on a speed command, the drooping characteristics of the motor cause the motor to rotate according to load changes. The number changes. Furthermore, by correcting the speed command according to the load current of the electric motor, the range of change in the rotational speed in response to load changes is increased, and a series characteristic is obtained. This allows for optimal motor control in response to vacuum cleaner load changes.
A vacuum cleaner with improved suction performance can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図〜第3図により説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.

第2図は本発明に係わ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。
FIG. 2 shows the overall configuration of a speed control device comprising a brushless DC motor and an inverter control device according to the present invention.

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。
The inverter control device 10 connects an AC power source 14 to a rectifier circuit,
15 and the smoothing capacitor 16, the illustrated DC voltage Ed
is obtained and supplied to the inverter 20.

このインバータ20は、トランジスタT r x〜T 
Reと環流ダイオードD1〜DBとから構成された12
0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T Rx〜TRsの
通流期間(電気角120度)がパルス幅変調を受けてチ
ョッパ動作をすることにより制御されるものとしている
This inverter 20 includes transistors T r x~T
12 composed of Re and freewheeling diodes D1 to DB.
It is a 0 degree conduction type inverter, and its AC output voltage is controlled by chopper operation by pulse width modulation of the conduction period (120 degrees electrical angle) of the positive potential side transistors TRx to TRs of the DC voltage Ed. It is assumed that

また、トランジスタTR4〜TReの共通エミッタ端子
と環流ダイオードD4〜DB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。
Furthermore, a low resistance R1 is connected between the common emitter terminals of the transistors TR4 to TRe and the common anode terminals of the freewheeling diodes D4 to DB.

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Rzの電圧降下によ
って前記電動機9の負荷電流Ioを検出できることにな
る。
The brushless DC motor 9 consists of a rotor 9-2 whose field is a two-pole permanent magnet and a stator into which an armature winding 9-1 is inserted, and the winding current flowing through the armature winding 9-1 is as follows. Since the voltage also flows through the low resistance R1, the load current Io of the motor 9 can be detected by the voltage drop across the low resistance Rz.

ブラシレス直流電動機9の速度を制御する制御回路は、
マイクロコンピュータ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Io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。
The control circuit that controls the speed of the brushless DC motor 9 is
A microcomputer 13, a magnetic pole position detection circuit 12 that detects the magnetic pole position of the rotor 9-2 upon receiving the output from the Hall element 11, a current detection circuit 17 that detects the value of the load current Io from the voltage drop across the low resistance R1, Transistor T R1
” It consists of a pace driver 19 that drives the T Re and a speed command circuit 18 that transmits a reference speed to the microcomputer 13.

磁極検出回路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128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。
The magnetic pole detection circuit 12 is a circuit that receives the output from the Hall element 11 and forms a position detection signal 12S corresponding to the rotor position. Then, using this position detection signal 128, the rotational speed of the brushless DC motor 9 is calculated and determined by the microcomputer 13.

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Ioを検出し、A/D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。
The current detection circuit 17 is a circuit that detects the load current Io in response to a voltage drop across the low resistance R1, and forms a current detection signal 17S using an A/D converter (not shown) or the like.

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パス(図示せず)によ
って接続されているものである。
Further, the microcomputer 13 includes a CPU, R
It is composed of OM, RAM, etc., and is connected to each other by an address bus, a data bus, and a control path (not shown).

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。
The ROM stores various processing programs necessary to drive the brushless DC motor 9, such as speed calculation processing, command acquisition processing, speed control processing, and the like.

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。
On the other hand, the above-mentioned RAM is made up of a storage section for reading and writing various data necessary for executing the above-mentioned various processing programs.

トランジスタT R1〜TRe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
より構成される。なお、電圧指令回路21は後述するよ
うにチョッ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1巻線電流を磁極
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。
The transistors TR1 to TRe are configured by the pace driver 19 in response to the firing signal 13S from the microcomputer 13. Note that the voltage command circuit 21 forms a chopper signal as described later. In other words, in a brushless DC motor, the winding current flowing through the armature winding corresponds to the output torque of the motor, and by controlling the single winding current for each magnetic pole position, continuous control of the output torque is possible. It is.

第1図は本発明の制御回路をブロッ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
マイクロコンピュータ13に入力されると、マイクロコ
ンピュータ13は指令取込処理を行って速度指令N傘を
決定し、ゲインに1で電圧指令v串を出力する。この電
圧指令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る。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing the control circuit of the present invention. In the figure, when a command is input from the speed command circuit 18 to the microcomputer 13, the microcomputer 13 performs command acquisition processing, determines the speed command N, and outputs the voltage command V with a gain of 1. This voltage command V- is input to the D/A converter of the voltage command circuit 21, this output is compared with the output of the triangular wave generation circuit by a comparator, and the output is input to the pace driver 19, and the output is input to the brushless DC motor 9. The applied voltage is determined.

この結果、ブラシレス直流電動機9は速度指令N*に基
づいた開ループ電圧制御で運転されるので、該電動機の
垂下特性により回転数が掃除機の負荷変化(例えば、掃
除機本体のフィルターの目詰りと吸口が床面に接してい
る時の被掃除面の変化等)に応じて変化し、負荷が軽い
と回転数が増加、負荷が重くなると回転数が減少する。
As a result, the brushless DC motor 9 is operated under open-loop voltage control based on the speed command N*, so the rotation speed may change due to the drooping characteristics of the motor due to changes in the load on the vacuum cleaner (for example, due to clogging of the filter in the main body of the vacuum cleaner). When the load is light, the number of revolutions increases, and when the load becomes heavy, the number of revolutions decreases.

すなわち、現在の電気掃除機に使用されている交流整流
子電動機と同一特性が得られ、電気掃除機に適した電動
機制御が行える効果がある。
That is, the same characteristics as AC commutator motors used in current vacuum cleaners can be obtained, and the motor can be controlled appropriately for vacuum cleaners.

さらに、電流検出回路17の出力をマイクロコンピュー
タ13に入力し、マイクロコンピュータ13で負荷電流
Inを演算して基準値Iorとの差(rot−It))
を求め、ゲインに2でΔVを算出し、電圧指令Vlと加
算する構成としている。この結果、ブラシレス直流電動
機9は負荷変化に対応した負荷電流Inの値によって電
圧指令v−が補正され(言い換えれば速度指令N傘が補
正される)、この新しい電圧指令V傘+oV に基づい
て開ループ電圧制御(この制御を直巻化制御と称す)で
運転されるので、回転数の可変範囲が大きくなって直巻
特性化が図れ、吸込性能を向上した電気掃除機が得られ
る効果がある。
Furthermore, the output of the current detection circuit 17 is input to the microcomputer 13, and the microcomputer 13 calculates the load current In and calculates the difference (rot-It) from the reference value Ior.
, calculates ΔV with a gain of 2, and adds it to the voltage command Vl. As a result, the voltage command v- of the brushless DC motor 9 is corrected by the value of the load current In corresponding to the load change (in other words, the speed command N is corrected), and the brushless DC motor 9 is opened based on this new voltage command V+oV. Since it is operated using loop voltage control (this control is called series control), the variable range of rotation speed is widened and series winding characteristics can be achieved, which has the effect of providing a vacuum cleaner with improved suction performance. .

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。
FIG. 3 shows a performance curve of a vacuum cleaner in which a brushless DC motor is driven by the speed control device of the present invention.

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Poutyl電動
機の回転数N及び負荷電流IO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。鎖線は電動機が通常の閉ループ速度制御で運転され
た場合を示し、回転数Nが風量Qの変化に対して一定で
あるので、吸込仕  :事率Poutが小さく、電気掃
除機としての所要性  “能が得られない。これに対し
、実線は電動機を本 4発明の開ループ電圧制御で運転
した場合を示し、回転数が風量Qの減少と共に増加する
ので、吸込仕】IG率Poutが大きく、電気掃除機と
して所要性能が得られる。さらに、一点鎖線は電動機を
本発  1明の直巻化制御で運転した場合を示し、負荷
電流  。
The horizontal axis represents the air volume Q passing through the vacuum cleaner, and the vertical axis represents the suction power Poutyl, which represents the suction performance of the vacuum cleaner.It represents the rotation speed N and load current IO of the motor, from the maximum operating point to the minimum. The range of operating points is the operating range of the vacuum cleaner. The chain line shows the case when the motor is operated under normal closed-loop speed control, and since the rotation speed N is constant with respect to changes in air volume Q, the suction work: rate Pout is small, which is necessary as a vacuum cleaner. On the other hand, the solid line shows the case where the motor is operated under the open-loop voltage control according to the fourth invention, and since the rotational speed increases as the air volume Q decreases, the suction ratio Pout is large, The required performance as a vacuum cleaner can be obtained.Furthermore, the dash-dotted line shows the case where the motor is operated with series winding control according to the present invention, and the load current is .

ID1を基準に負荷電流Ioが風量Qの変化に対して減
少した分(Ioz  Io)から電圧補正分Δv1を求
めているので、回転数が風fQの減少と共に  12乗
的に増加する。この結果、吸込仕事率Pout    
’がさらに大きくなり、吸込性能が向上した電気掃除機
が得られる効果がある。
Since the voltage correction amount Δv1 is determined from the amount by which the load current Io decreases with respect to the change in the air volume Q (Ioz Io) based on ID1, the rotation speed increases to the 12th power as the air flow fQ decreases. As a result, the suction power Pout
' is further increased, which has the effect of providing a vacuum cleaner with improved suction performance.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、電気掃除機の駆動源にインバータ制御
ブラシレス直流直流機を用い、速度指令に基づいた開ル
ープ電圧制御を行い、さらに速度指令を負荷電流に応じ
て補正することにより、電気掃除機の負荷変化に応じた
最適な電動機制御が行え、吸込性能を向上した電気掃除
機が得られる効果がある。
According to the present invention, an inverter-controlled brushless DC DC machine is used as the drive source of the vacuum cleaner, open-loop voltage control is performed based on the speed command, and the speed command is further corrected according to the load current. The electric motor can be controlled optimally in response to changes in the machine's load, and the vacuum cleaner with improved suction performance can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例に係る速度制御装置の制御回
路をブロック的に示した概略構成図、第2図はブラシレ
ス直流電動機とインバータ制御装没からなる速度制御装
置の全体構成図、第3図は本発明による電気掃除機の性
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Im、13・・・マイクロコンピュータ、17・・
電流検出回路、18・・・速度指令回路、19・・・ペ
ースドライバ、20・・・インバータ、21・・・電圧
指令回路。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing in block form a control circuit of a speed control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an overall configuration diagram of a speed control device consisting of a brushless DC motor and an inverter control device, FIG. 3 is a performance curve diagram of the vacuum cleaner according to the present invention. 9... Brushless DC motor, 10... Inverter control device, 11... Hall element, 12... Magnetic pole position detection Im, 13... Microcomputer, 17...
Current detection circuit, 18... Speed command circuit, 19... Pace driver, 20... Inverter, 21... Voltage command circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、駆動源に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を用いた電気掃除機において、 前記インバータ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、磁極位置検出回路及び速度指令回
路で構成し、速度指令回路の速度指令に基づいて前記電
動機を開ループ電圧制御するようにしたことを特徴とす
る電気掃除機。 2、前記特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、 前記速度指令を前記電動機の負荷電流に応じて補正した
ことを特徴とする電気掃除機。
[Claims] 1. In a vacuum cleaner using a speed control device consisting of a brushless DC motor and an inverter control device as a drive source, the control circuit of the inverter control device is a microcomputer, a current detection circuit, and a magnetic pole position detection circuit. and a speed command circuit, and the electric motor is subjected to open-loop voltage control based on the speed command of the speed command circuit. 2. The vacuum cleaner according to claim 1, wherein the speed command is corrected according to the load current of the electric motor.
JP61237942A 1986-10-08 1986-10-08 Vacuum cleaner Pending JPS6395883A (en)

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JP61237942A JPS6395883A (en) 1986-10-08 1986-10-08 Vacuum cleaner
KR1019870011223A KR940002923B1 (en) 1986-10-08 1987-10-06 Method and apparatus for operating vacuum cleaner
EP19910100653 EP0424363A3 (en) 1986-10-08 1987-10-08 Method and apparatus for operating vacuum cleaner
DE8787114688T DE3776069D1 (en) 1986-10-08 1987-10-08 METHOD AND DEVICE FOR OPERATING A VACUUM CLEANER.
EP87114688A EP0264728B1 (en) 1986-10-08 1987-10-08 Method and apparatus for operating vacuum cleaner
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US07/365,491 US4983895A (en) 1986-10-08 1989-06-13 Method and apparatus for operating vacuum cleaner
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US07/592,664 US5075607A (en) 1986-10-08 1990-10-04 Method and apparatus for operating vacuum cleaner
US07/771,738 US5166585A (en) 1986-10-08 1991-10-04 Motor control apparatus for an electric vacuum cleaner

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