JP2007129806A - 電動機の制御装置及びこれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】高入力化が可能で、位相制御による入力制御が幅広い範囲で実現できる電動機の制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】高入力側と低入力側の少なくとも２つの入力端子を備えた電動送風機（電動機）と、所望の入力端子に接続を切り替え、電動送風機の入力制御を行う制御手段とを備え、電動送風機を起動する際に、低入力側の入力端子にて、所定時間運転を行なうことを特徴としたので、電動送風機が起動される際に、所定時間の間、必ず低入力で駆動され、高入力の実現と、起動時の電流の低減を図り、フリッカ対応できる制御が実現できるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機を用いた制御装置に関するものであり、とくに整流子電動機を用いた電動送風機を有する電気掃除機等に関するものである。

まず、従来の一般的な電動機の制御手段について、電気掃除機用の整流子電動機からなる電動送風機と、その制御を例にとって、図２、図３を用いて説明する。

図２は従来の電動送風機の整流子電動機部分を示す等価ブロック図、図３は同電気掃除機の構成を示すブロック図である。図２に示すように、界磁コアのティースＡ（図示せず）には、主界磁巻線６３ａが施され、主界磁巻線６３ａの巻線の一端は電動送風機５０の高入力端子６９ａに接続され、もう一端はブラシ６５ａに接続される。またティースＡには、補助界磁巻線６４ａが施され、補助界磁巻線６４ａの一端は主巻線６３ａの高入力端子６９ａに、もう一端は電動送風機５０の低入力端子７１ａに接続される。

同様に、界磁コアのもう一方のティースＢ（図示せず）には、主界磁巻線６３ｂが施され、主界磁巻線６３ｂの巻線の一端は電動送風機５０の高入力端子６９ｂに接続され、もう一端はブラシ６５ｂに接続される。またティースＢには、補助界磁巻線６４ｂが施され、補助界磁巻線６４ｂの一端は主巻線６３ｂの高入力端子６９ｂに、もう一端は電動送風機５０の低入力端子７１ｂに接続される。

また図３に示すように、電動送風機５０には、前述の４つの接続部（高入力端子６９ａ、６９ｂ、低入力端子７１ａ、７１ｂ）が備えられ、このうち高入力端子６９ａ、低入力端子７１ａは切替手段５３ａに、高入力端子６９ｂ、低入力端子７１ｂは切替手段５３ｂにそれぞれ接続される。

切替手段５３ａのコモン線は、位相制御などの電力制御を行うトライアック５４を介し商用電源に接続され、切替手段５３ｂのコモン線は商用電源のもう片方へ接続される。

切替手段５３ａ、５３ｂとトライアック５４は、ともに制御部５５に接続され、トライアック５４の位相制御の位相角や、切替手段５３の切替制御は、電気掃除機３０に設けられ、使用者が操作する電源スイッチ５１や、運転時の入力を調整するボリュームやスライド式の入力調整手段５２の設定に応じ、制御部５５によって制御される。

上記構成において動作を説明すると、使用者が電気掃除機を運転すると、電動送風機５０に商用電源から電力が供給され電動送風機５０は駆動される。電動送風機５０が駆動されると吸引力を発生し電気掃除機３０は動作する。

このとき、使用者は掃除している床面の種類や塵埃の状況、および掃除している周囲の環境によって所望の入力になるように入力調整手段５２を操作し、電気掃除機３０の運転の入力を調整する。たとえば毛足が長く、深く塵埃が進入している絨毯の掃除や、砂や小石など比較的重量の大きな塵埃を主に掃除する場合、また床面に付着した塵埃などを掃除する際には、電気掃除機３０の入力を高めて掃除すると効率よく掃除できる。逆に、フローリングやタイル面のように比較的少ない吸込力でも塵埃が集塵できる場合や、夜間など騒音を低く押さえて掃除する場合などは、電気掃除機３０の入力を低く押さえて掃除を行う。

このように入力制御をする場合の動作を述べる。入力調整には電動送風機５０を最高入力で運転する場合と、最高入力未満の入力値で運転する場合との大きく２種類に分けられる。

まず最初に、最高入力で運転する場合には、入力調整手段５２からの指示により制御部５５が最高入力での運転を指示されていると判断し、切替手段５３ａ、５３ｂを電動送風機５０の高入力端子６９ａ、６９ｂ側に接続し、なおかつトライアック５４をフル点呼（位相角０°でフル導通）で制御する。このとき商用電源は、電動送風機５０の主界磁巻線６３のみフル導通で通電され、電動送風機５０に最高電力が供給される。

次に、使用者によって入力調整手段５２が調整され、最高入力未満の入力での運転を指示した際に制御手段５５は、切替手段５３ａ、５３ｂを電動送風機５０の低入力端子７１ａ、７１ｂ側に接続し、さらにトライアック５４の位相角を変化させ位相制御で運転する。位相角が０°より大きくなるにつれ電動送風機５０に供給される電力は減少し、電気掃除機３０は最高入力未満の領域で運転される（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−６７８１６号公報

近年、欧州や中国、アジア、中近東など海外市場では高入力の電気掃除機３０が求められている。したがって電気掃除機３０に搭載されるで電動送風機５０も高入力のものを搭載する必要がある。

上記のような高入力の電動送風機を起動する際に、起動の瞬間に起動電流が流れ、商用電源の電圧を幾分ドロップさせる。この起動電流による商用電源のドロップ（具体的には基準電圧からの電圧ドロップする割合）は、‘フリッカ’として地域により法的に規制されており、ある一定の悶値以上発生させてはならず、この規制値を満足しないと商品化でない。

一般的に入力が高い電動送風機と、入力が低い電動送風機を比較した場合、当然のことながら入力が高い仕様の方が電流値が高く、電動送風機を起動させた瞬間の起動電流も同様であり、フリッカに対しても不利な値を示す。過去の経験からフル導通での入力設定が１４００Ｗ〜１５００Ｗ程度の整流子電動機の仕様であれば、起動電流に影響されるフリッカは規制値を満足することができる。また、電動送風機フル導通での入力設定が１６００Ｗ以上のものでは、フリッカは規制値を超えてしまう。

したがって従来の電気掃除機３０では、高入力を実現するためにフリッカ対策として起動時にスロースタート（起動瞬間に入力を低く設定し、その後通常入力に戻る制御）を行う制御方式を採用し、高入力の電気掃除機を実現していた。しかしながら、フリッカ対策の制御を実施するためには、制御手段の中にスロースタートの制御を行う回路構成する必要があり、その分コストがかかり安価に実現することが困難であった。

本発明は、上記課題を解決するもので、市場要望に応える高入力を実現する電気掃除機を安価に提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために本発明は、 高入力側と低入力側の少なくとも２つの入力端子を備えた電動機と、所望の入力端子に接続を切り替え、電動機の入力制御を行う制御手段とを備え、電動機を起動する際に、低入力側の入力端子にて、所定時間、運転を行なうことを特徴とする電動機の制御装置としたものである。

これによって、整流子電動機等が起動される際に、所定時間、必ず低入力で駆動されるので、高入力の実現と、起動時の電流の低減を図ることが可能になり、フリッカ対応ができる制御が実現できるものである。

本発明の電動機の制御装置は、高入力化が可能で、しかも起動時の電流を低減しフリッカの対応が可能となる。

第１の発明は、高入力側と低入力側の少なくとも２つの入力端子を備えた電動機と、所望の入力端子に接続を切り替え、電動機の入力制御を行う制御手段とを備え、電動機を起動する際に、低入力側の入力端子にて、所定時間、運転を行なうことを特徴とする電動機の制御装置としたもので、これにより整流子電動機等が起動される際に、所定時間の間必ず低入力で駆動されるので、高入力の実現と、起動時の電流の低減を図りフリッカ対応できる制御が実現できるものである。

第２の発明は、第１の発明の所定時間Ｔｓを、２０ｍｓｅｃ＜Ｔｓ＜１ｓｅｃに設定したことを特徴とするもので、起動時の低入力で運転される時間を適正に設定するので、起動時の運転に違和感のない制御を実現できるものである。

第３の発明は、第１または第２の発明の電動機を整流子電動機としたもので、整流子電動機におけるフリッカ対策が実現できるので、整流子電動機を用いた制御においてもフリッカ対応できる制御が実現できるものである。

第４の発明は、第３の発明の整流子電動機は、出力軸にファンを備えた電動送風機としたもので、電動送風機におけるフリッカ対策が実現できるので、電動送風機を用いた制御においてもフリッカ対応できる制御が実現できるものである。

第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明の制御装置を備えた電気掃除機としたもので、電気掃除機の高入力化と、フリッカ対応が安価に実現できるので、使用性が高く安価な電気掃除機を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を、図１と、従来例で説明した整流子電動機からなる電動送風機と制御手段を示すブロック図である図３を用いて説明する。説明は一例として整流子電動機からなる電動送風機を搭載した電気掃除機を、その制御を例にとって説明する。なお従来例と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。

図１は本実施の形態の電動送風機の制御を示す関連図である。図１に示すように、電源スイッチ５１が操作され、電動送風機５０が起動される際に、切替手段５３ａ、５３ｂは、電動送風機５０の低入力端子７１ａ、低入力端子７１ｂに必ず接続される。電動送風機５０は低入力端子７１ａ、低入力端子７１ｂに通電され低入力で運転される。

その後、予め設定された所望時間Ｔｓが経過した後に、入力調整手段５２で設定されている所望入力の運転に移行する。起動時から所定時間Ｔｓ経過以降は、使用者は任意に入力調整手段を調整し所望の運転入力で電気掃除機５０を運転することができる。

なお、起動時低入力で運転される時間Ｔｓは、短すぎるとフリッカの悶値を越える可能性があり、また、長すぎると所望の運転入力に移行するまでの時間が多くかかり使用性にかけるため、Ｔｓの時間設定は、２０ｍｓｅｃ＜Ｔｓ＜１ｓｅｃ程度に設定することが好ましい。

このように本実施の形態によれば、電動送風機の起動時に必ず低入力の接続で起動されるので、フリッカを満足することができるものである。

なお、上記に述べた結線の方法は、実現するための一例を示したのみであり、各々の結成状態を変更しても電気的に等価になることはいうまでもなく、同様の効果を得られるものである。

以上のように、本発明にかかる電動機の制御装置は、高入力化と、位相制御による広範囲な入力制御ができるので、整流子電動機等を用いる電気掃除機等の用途にも幅広く適用できる。

本発明の第１の実施の形態における電動機の制御方法を示す図 従来の整流子電動機部分を示すブロック図 従来の電気掃除機の構成を示すブロック図

符号の説明

５０ 電動送風機
５１ 電源スイッチ
５２ 入力調整手段
５３ 切替手段
５４ トライアック
５５ 制御部
６３ 主界磁巻線
６４ 補助界磁巻線
６５ ブラシ
６９ 高入力端子
７１ 低入力端子

Claims (5)

1. 高入力側と低入力側の少なくとも２つの入力端子を備えた電動機と、所望の入力端子に接続を切り替え、電動機の入力制御を行う制御手段とを備え、電動機を起動する際に、低入力側の入力端子にて、所定時間、運転を行なうことを特徴とする電動機の制御装置。
2. 起動の瞬間から低入力で運転される所定時間Ｔｓは、２０ｍｓｅｃ＜Ｔｓ＜１ｓｅｃに設定されたことを特徴とする請求項１記載の電動機の制御装置。
3. 電動機は整流子電動機とした請求項１または２記載の電動機の制御装置。
4. 整流子電動機は出力軸にファンを備えた電動送風機とした請求項３記載の電動機の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機の制御装置を用いた電気掃除機。

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