JPH0928640A - 電気掃除機のモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化、低コストの電気掃除機のモータ制御
装置を提供する。 【解決手段】 モータ２を流れる電流を抵抗Ｒ１１で検
知し、この抵抗Ｒ１１の検知電圧が所定値以上となる
と、点弧パルスレベル制御回路６の、トランジスタＱ３
とトランジスタＱ４を半サイクル毎にオン／オフし、サ
イリスタ３のゲートに加えられる点弧パルスのレベルを
制御して、モータ２、サイリスタ３の通電時間を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電気掃除機のモ
ータ制御装置、特にモータの電流検出により、パワー制
御を行う電気掃除機のモータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気掃除機のモータ制御装置の中
には、抵抗、可変抵抗、及びコンデンサからなる時定数
回路を含む点弧パルス発生回路を備え、交流電源の零ク
ロス点に同期して、時定数に応じた位相の点弧パルスを
発生し、この点弧パルスを双方向性三端子サイリスタ等
の電流制御素子に与えてオンし、モータを通電するよう
にしたものがある。この種の電気掃除機では、可変抵抗
の抵抗値を大きい方向に変化させると時定数回路の時定
数が大となり、位相角が遅れ、モータに通電される角度
が小となり、モータに通電される電流が小となる。逆に
可変抵抗の抵抗値を小さい方向に変化させると時定数が
小となり、位相角が進み、モータに通電される角度が大
となり、通電電流が大となる。したがって、可変抵抗の
抵抗値を変化させることにより、モータパワーを調整す
ることができる。

【０００３】また、一般の電気掃除機において、ブラシ
（吸引部）を空中に持ち上げた状態、つまり吸引空気量
が最大状態でのモータへの電力供給を制限し、被清掃面
にブラシが密接した時点、つまり掃除したい状態では、
供給電力を大にすることが望ましい。そのため、本出願
人は、図３に示すように、モータ２１と電流制御素子２
２の直列接続からなり、交流電源２３に接続され、電流
制御素子２２がオンすると、モータ２１に通電する回路
２４と、時定数回路を含み、時定数回路の時定数に応じ
た位相角で、前記交流電源の零クロス点に同期して点弧
パルスを発生する点弧パルス発生回路２５と、前記点弧
パルスを前記電流素子２２に与え、この電流制御素子２
２をオンする点弧回路２６と、前記電流制御素子２２に
通電する電流を検出する電流検出回路２７と、検出され
た電流に応じて前記時定数回路の時定数を変化させる時
定数制御回路２８とから構成されるモータ制御装置を提
案している。

【０００４】この電気掃除機のモータ制御装置では、ブ
ラシ開放及び開放に近い状態では、空気流量Ｑが大で、
モータ２１に流れる電流が大であり、電流検出回路２７
で大なる電流が検出される。この大なる電流に応じた信
号が点弧パルス発生回路２５の時定数回路に与えられ、
時定数を大きくさせるので、点弧パルス発生回路２５か
ら点弧回路２６に出力される点弧パルスの位相角は遅
れ、モータ２１への電力供給が抑えられる。一方、被清
掃面にブラシが密接すると、モータ、電流制御素子２２
に流れる電流が小さくなり、検出電圧も小さいので、時
定数回路の時定数も小さくされ、点弧パルスの発生位相
角が進む。そのため、モータ２１の通電電流は大とな
り、電力供給は平準化される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の電気掃
除機のモータ制御装置は、モータの電流を検出し、この
モータ電流に応じ、点弧パルス発生回路の位相角を制御
することにより、供給電力を平滑化し、真に吸引中に、
より電力が供給されるが、点弧パルス発生回路の位相
角、つまり、パルス発生回路に含まれる時定数回路の時
定数を制御するものであるから、時定数制御回路の具体
的な構成が複雑となり、回路部品を多く必要とし、小型
化の妨げとなる上、製品価格を低減できない、という問
題があった。

【０００６】この発明は上記問題点に着目してなされた
ものであって、小型化で、低コストを実現し得る電気掃
除機のモータ制御装置を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の電気掃除機の
モータ制御装置は、モータと電流制御素子の直列接続か
らなり、交流電源に接続され、電流制御素子がオンする
とモータに通電する回路と、所定の位相角の点弧パルス
を発生する点弧パルス発生回路とを備え、前記点弧パル
スを受けて、前記電流制御素子をオンするものにおい
て、前記モータの電流を検出する電流検知回路と、この
検知電流に応じて点弧パルスレベルを制御する点弧パル
スレベル制御回路とを特徴的に備えている。

【０００８】この電気掃除機のモータ制御装置では、点
弧パルス発生回路で発生した点弧パルスが電流制御素子
のゲートに与えられ、点弧パルスの位相角に応じた期
間、電流制御素子がオンし、モータを駆動する。モータ
に通電すると、その電流が電流検知回路で検知され、点
弧パルスレベル制御回路に加えられる。点弧パルスレベ
ル制御回路は、検知された電流値に応じて点弧パルスの
レベルを制御し、電流制御素子の通電時間を制御するこ
とにより電力供給を平準化する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の実施の
一形態を示す電気掃除機のモータ制御装置の回路図であ
る。図１において、商用交流電源１が接続される交流電
源ライン７、８間にモータ２、双方向性三端子サイリス
タ（以下、サイリスタという）３と、抵抗Ｒ１１の直列
回路が接続されている。また、交流電源ライン７と、サ
イリスタ３のカソードＫと抵抗Ｒ１１の接続点９間に、
抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８の直列回路が接続されている。ま
た、抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８の接続点とサイリスタ３のゲー
トＧ間に、ダイオードＤ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５からなる
全波整流回路４の入力端ａ、ｂが接続され、全波整流回
路４の出力端ｃ、ｄが、点弧パルス発生回路としての位
相制御回路５の直流電源ライン１０、１１に接続されて
いる。

【００１０】位相制御回路５の抵抗Ｒ１と、ＮＰＮ型の
トランジスタＱ１の直列回路が直流電源ライン１０、１
１間に接続され、トランジスタＱ１のベースが抵抗Ｒ３
を介して、ＰＮＰ型のトランジスタＱ２のコレクタに接
続されるとともに、抵抗Ｒ２を介して直流電源ライン１
１に接続されている。また、直流電源ライン１０、１１
間に抵抗Ｒ４、Ｒ５の直列回路がそれぞれに接続されて
いる。この直流電源ライン１０、１１間に抵抗Ｒ６、可
変抵抗ＶＲ１、コンデンサＣ１の直列回路が接続され、
時定数回路を構成している。位相制御回路５を構成する
トランジスタＱ２のベースと、抵抗Ｒ４、Ｒ５の接続点
間にダイオードＤ１が接続され、トランジスタＱ２のエ
ミッタが可変抵抗ＶＲ１とコンデンサＣ２の接続点に接
続されている。

【００１１】図１において、一点鎖線で囲む回路６は、
点弧パルスレベル制御回路である。この点弧パルスレベ
ル制御回路６の内部接続について説明する。ＰＮＰ型の
トランジスタＱ３のコレクタがサイリスタ３のゲートＧ
に接続され、トランジスタＱ３のエミッタが抵抗Ｒ１７
を介して交流電源ライン９に接続されている。トランジ
スタＱ３のベースと交流電源ライン９間に、抵抗Ｒ１８
が接続されている。また、ＰＮＰ型のトランジスタＱ４
のコレクタが交流電源ライン９に接続されるとともに、
エミッタが抵抗Ｒ２０を介してサイリスタ３のゲートＧ
に接続されている。トランジスタＱ４のベースとサイリ
スタ３のゲートＧ間に抵抗Ｒ２１が接続されている。

【００１２】交流電源ライン７から抵抗Ｒ１２、ダイオ
ードＤ６、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ１３及び半可変抵抗
ＶＲ２が、順次直列に接続され、演算回路ＩＣ１の
（−）入力端子に接続されている。コンデンサＣ２と抵
抗Ｒ１３の接続点が電源ライン９に接続されている。演
算回路ＩＣ１の（＋）入力端子と、交流電源ライン８間
に抵抗Ｒ１４が接続されている。演算回路ＩＣ１の
（−）入力端子と出力端子間に抵抗Ｒ１５が接続されて
いる。

【００１３】コンデンサＣ２と抵抗Ｒ１３の接続点は、
抵抗Ｒ１６を介して演算回路ＩＣ２の（−）入力端子に
接続されている。演算回路ＩＣ２の（＋）入力端子に
は、演算回路ＩＣ１の出力端子が接続される。演算回路
ＩＣ２の（−）入力端子にダイオードＤ７のカソード
が、演算回路ＩＣ２の出力端子にダイオードＤ７のアノ
ードが接続されている。

【００１４】演算回路ＩＣ２の出力端子は、コンデンサ
Ｃ３を介してダイオードＤ８のアノードと、ダイオード
Ｄ９のカソードに接続されている。ダイオードＤ８のカ
ソードは、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ１３の接続点に接続
されるとともに、コンデンサＣ４の一端に接続されてい
る。ダイオードＤ９のアノードは、コンデンサＣ４の他
端に接続されるとともに、抵抗Ｒ１９を介して、トラン
ジスタＱ３のベースに、抵抗Ｒ２２を介してトランジス
タＱ４のベースに、それぞれ接続されている。

【００１５】抵抗Ｒ１１は、モータ２に流れる電流を検
知するためのものであり、この抵抗Ｒ１１は、プリント
配線パターン間に接続されるソリッド抵抗であっても良
いし、プリント配線パターンの一部を形成する箔板であ
っても良い。次に、この実施の形態例回路の動作を説明
する。交流電源１が回路に接続されない状態では、トラ
ンジスタＱ２のエミッタには電圧が印加されないのでオ
ンせず、したがって、トランジスタＱ１のベースに何ら
電圧が印加されず、オフの状態なので、整流回路４を介
してサイリスタ３のゲートＧに信号が与えられず、点弧
しないのでモータ２に駆動電流が流れない。

【００１６】ここで交流電源１を接続すると、整流回路
４を経て、直流電源ライン１０、１１間に直流電圧が与
えられ、コンデンサＣ２は抵抗Ｒ６、可変抵抗ＶＲ１を
経て充電され、トランジスタＱ２のエミッタ電圧となり
上昇して、抵抗Ｒ４、Ｒ５で分圧印加されているトラン
ジスタＱ２のベースの電圧を超えるとベース電流が流れ
てオンし、コンデンサＣ１に充電された電荷は抵抗Ｒ
３、Ｒ２を介して放電し、パルスを発振する。コンデン
サＣ１の充放電は、可変抵抗ＶＲ１の可変により半サイ
クル中で１ないし１０数回も繰り返され、半サイクルに
おける最初のクロスを電源周波数に同期して発生する。
したがって、そのクロスにおける抵抗Ｒ２の電圧がトラ
ンジスタＱ１のベースに与えれらてトランジスタＱ１は
オンし、全波整流回路４を介して、パルス信号分が点弧
パルスとしてサイリスタ３のゲートＧに印加され、点弧
し、モータ２に位相制御された電圧が印加される。これ
により、モータ２に可変抵抗ＶＲ１で設定した位相角に
応じた電流が流れる。

【００１７】モータ２に流れる電流が抵抗Ｒ１１を流れ
ると、この抵抗Ｒ１１の両端には、モータの電流に比例
した電圧が発生する。この抵抗Ｒ１１の両端電圧は、演
算回路ＩＣ１で増幅されるが、演算回路ＩＣ１は片電源
で動作させているので、＋側の半波しか電圧が出力され
ない。つまり、半サイクル毎に、モータ２に流れる電流
に応じた電圧が出力される。演算回路ＩＣ２はバッファ
機能を持つが、バッファでなくても良い。ダイオードＤ
７で温度補償を行う。すなわち、温度が上昇すると、ダ
イオードＤ７のＶ_F が下がり、フィードバック量が増
え、出力を下げる。

【００１８】コンデンサＣ３、ダイオードＤ８、コンデ
ンサＣ４、ダイオードＤ９は、ポンプ式の倍電圧整流回
路で負に充電される。この負電圧が抵抗Ｒ１９、Ｒ２２
を介して、トランジスタＱ３、Ｑ４のベースに加えられ
る。モータ電流が増加すると、制御出力、つまり負電圧
は大きくなり（−が深くなる）、交流電源が負の半サイ
クルで、トランジスタＱ３がオン状態に近くなり、正の
半サイクルでトランジスタＱ４がオン状態に近づきサイ
リスタ３のゲートＧに係る電圧が小さくなる。このよう
に、モータ電流が所定値以上となると、トランジスタＱ
３、Ｑ４は、交流電源電圧の正負に応じて交互にオンす
る。このオンにより、全波整流回路４のｂ点電圧、すな
わち、サイリスタ３のゲート印加電圧が低くなる。

【００１９】そのため、元来、時定数回路で設定されて
いたサイリスタの点弧位相では、ゲート・トリガ電圧に
達せず、設定位相より若干遅れた電源位相（即ち、高い
電源電圧）でしかサイリスタ３は点弧できないこととな
り、設定位相でのモータ２の通電電流よりも、電流値は
減少することとなる。どのくらいの電流値を検出した場
合に、かかる電流値の減少を開始させるかの閾値の設定
は、演算回路ＩＣ１の入力側の半可変抵抗ＶＲ２の調整
で設定する。

【００２０】このような動作で、初期の目的、即ち被清
掃床面の清掃状況に最適な入力に設定されていた掃除機
が、吸引ノズルを床面より離して、空中に持ち上げた場
合等に過大な空気吸込み量となり、過大入力となろうと
する際に、その増加する電流値を検出して、過大な入力
増加を低減するべく無駄な電力消費を低減する効果が得
られる。

【００２１】また、このような状態から、再度ノズルが
被清掃床面等に降ろされ密着すると、真空度が高まり、
吸引空気量は減少してモータ２の入力電流も減少し始め
る。この場合には、抵抗Ｒ１１の電圧降下も減少し、倍
電圧出力も減少し、トランジスタＱ３、Ｑ４のゲート抵
抗Ｒ１８、Ｒ２１両端の電圧も減少（−が浅くなる）
し、トランジスタＱ３、Ｑ４も開放され（オフ状態）、
位相制御回路５からの点弧パルス電圧は、そのまま減衰
されずに、サイリスタ３のゲートに点弧可能なゲート・
トリガ電圧として印加されるため、設定された位相でサ
イリスタ３は点弧して、初期の設定入力に回復する。な
お、この実施の形態例ではダイオードＤ９の出力電圧は
負としているが、ダイオードＤ９の極性を逆にして、正
電圧を導出し、一方トランジスタＱ３、Ｑ４としてＮＰ
Ｎ型を用いることにより、図１の場合と同様のパワー制
御を行うことができる。

【００２２】図２は、この発明の他の実施の形態例を示
す電気掃除機のモータ制御装置の回路図である。図２に
おいて、商用交流電源１が、交流電源ライン７、８によ
り接続され、モータ２、サイリスタ３、抵抗Ｒ１１の直
列回路と、ダイオードＤ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５の全波整
流回路４と抵抗Ｒ２３の直列回路に、並列接続されてい
る。全波整流回路４の出力直流電圧は、位相制御回路５
の直流電源電圧として供給される。

【００２３】位相制御回路５の直流電源ライン１０、１
１間には、抵抗Ｒ２４、ダイオードＤ１０、抵抗Ｒ２５
の直列回路と、抵抗Ｒ３０とＵＪＴ１３の直列回路と、
ダイオードＤ１１、Ｄ１２の直列回路が、それぞれ並列
に接続されている。また、ダイオードＤ１０と抵抗Ｒ２
５の接続点と直流電源ライン１１間に、抵抗Ｒ２６とＲ
２７の直列回路、可変抵抗ＶＲ３とコンデンサＣ５の直
列回路が互いに並列に接続されている。抵抗Ｒ２６とＲ
２７の接続点は、ＵＪＴ１２のゲートに接続され、可変
抵抗ＶＲ３とコンデンサＣ５の接続点は、ＵＪＴ１２の
アノードに接続され、ＵＪＴ１２のカソードは、抵抗Ｒ
２８を介してＵＪＴ１３のゲートに接続されている。Ｕ
ＪＴ１２のゲートは抵抗Ｒ２７により、直流電源ライン
１１に接続されている。また、ダイオードＤ１１とＤ１
２の接続点が、サイリスタ３のゲートＧに接続されてい
る。ここでの位相制御回路５は、図１の場合がトランジ
スタＱ１、Ｑ２を使用しているに対し、ＵＪＴ１２、１
３を用いているが、点弧パルス発生動作は同じである。

【００２４】なお、点弧パルスレベル制御回路６は、基
本構成が図１のものと同じである。図２では、サイリス
タ３と電流検知用の抵抗Ｒ１１の接続点、つまり電源ラ
イン９が抵抗Ｒ１４を介して、演算回路ＩＣ１の（＋）
入力端に接続されているこの実施の形態の回路において
も、モータ２に大なる電流が流れると、点弧パルスレベ
ル制御回路６の出力として負の大なる電圧が導出され、
これに応じ、交流電源の負の半サイクルでトランジスタ
Ｑ３がオンし、正の半サイクルでトランジスタＱ４がオ
ンし、いずれも点弧パルスレベルを下げるので、点弧位
相角が大となり、サイリスタ２の点弧時間が小さくな
り、モータ２の電力量を軽減する。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、半導体素子で構成す
る点弧パルス発生回路からの点弧パルスにより、モータ
に直列接続される電流制御素子のオン／オフを制御する
ものにおいて、モータ電流を検出し、その電流に応じて
点弧パルスレベルを調整して、ノズル開放時に電力供給
を低減し、逆に、床面密着時は電力供給を大きくでき、
効率良く清掃できる、という機能を、簡単な構成で、か
つ低コストで実現でき、しかも小型化も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の一例を示す電気掃除機
のモータ制御装置の構成を示す回路図である。

【図２】この発明の実施の形態の他の例を示す電気掃除
機のモータ制御装置の構成を示す回路図である。

【図３】従来の電気掃除機のモータ制御装置を説明する
概略ブロック図である。

【符号の説明】

２ モータ ３ 双方向性三端子サイリスタ ６ 点弧パルスレベル制御回路 Ｒ１１ 電流検知抵抗 Ｑ３、Ｑ４ トランジスタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータと電流制御素子の直列接続からな
   り、交流電源に接続され、電流制御素子がオンするとモ
   ータに通電する回路と、所定の位相角の点弧パルスを発
   生する点弧パルス発生回路とを備え、前記点弧パルスを
   受けて、前記電流制御素子をオンする電気掃除機のモー
   タ制御装置において、 前記モータの電流を検出する電流検知回路と、この検知
   電流に応じて点弧パルスレベルを制御する点弧パルスレ
   ベル制御回路とを備えたことを特徴とする電気掃除機の
   モータ制御装置。
2. 【請求項２】前記電流検知回路は、前記モータに直列に
   接続される抵抗で構成されるものである請求項１記載の
   電気掃除機のモータ制御装置。
3. 【請求項３】前記抵抗は、プリント回路を構成する箔板
   で形成されるものである請求項２記載の電気掃除機のモ
   ータ制御装置。
4. 【請求項４】前記点弧パルスレベルの制御回路は、検知
   電流に応じた電圧を導出する回路と、この導出電圧が所
   定値以上であることに応答して、交流電源の正の半サイ
   クル時にオンして、電流制御素子のゲートへの電圧を下
   げる第１のスイッチング素子と、前記導出電圧が所定値
   以上であることに応答して、交流電源の負の半サイクル
   時にオンして電流制御素子のゲートへの電圧を下げる第
   ２のスイッチング素子を備えるものである請求項１、請
   求項２、または請求項３に記載の電気掃除機のモータ制
   御装置。