(57)【要約】【課題】電動機の巻線の絶縁劣化を簡素かつ安価な構成で早期に検知でき、絶縁劣化の程度に応じて電動機を適切に制御できる電動機制御装置、電気掃除機及び手乾燥装置を提供することを目的とする。【解決手段】電動機制御装置は、電動機の巻線に流れる駆動電流に重畳される高周波電流を検出する高周波電流センサと、高周波電流の値に基づいて電動機を減速又は停止させるように構成された制御部と、を有するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の巻線に流れる駆動電流に重畳される高周波電流を検出する高周波電流センサと、
前記高周波電流の値に基づいて前記電動機を減速又は停止させるように構成された制御部と、
を有する電動機制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記高周波電流の値が第１の閾値以上である場合には前記電動機を減速させ、前記高周波電流の値が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上である場合には前記電動機を停止させるように構成されている請求項１に記載の電動機制御装置。
【請求項３】
前記電動機の異常を報知する報知部をさらに有し、
前記制御部は、前記高周波電流の値が前記第１の閾値以上である場合、又は前記高周波電流の値が前記第２の閾値以上である場合には、前記電動機の異常を前記報知部に報知させるように構成されている請求項２に記載の電動機制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電動機制御装置と、前記電動機と、を有する電気掃除機。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電動機制御装置と、前記電動機と、を有する手乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を制御する電動機制御装置、並びにそれを備えた電気掃除機及び手乾燥装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電力用半導体素子のスイッチング動作によって交流電圧を発生するインバータと、交流電圧が印加されるコイル巻線を有する電動機と、を備えた電動機駆動システムを制御する制御装置が記載されている。この制御装置は、電動機の雰囲気湿度を取得する湿度センサと、雰囲気湿度に応じて電力用半導体素子のスイッチング動作条件を可変設定するデッドタイム生成回路と、を備えている。デッドタイム生成回路は、湿度センサの検出値に応じて設定される制御信号に応じて、高湿度時にはデッドタイムを通常時よりも長く設定する。これにより、高湿度時には、表面電荷が拡散できる時間をより長く確保できるので、極性反転時にコイル巻線のギャップに表面電荷によって生じる電界を相対的に弱くすることができる。この結果、表面電荷による電界がギャップ電圧を強めて部分放電が発生しやすくなるような状況を防止できるため、コイル巻線間の層間絶縁破壊を防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の電動機駆動システムの制御装置では、雰囲気湿度に応じてスイッチング素子の動作条件を変更するため、複雑な制御が必要になってしまうという課題があった。また、上記の電動機駆動システムの制御装置では、湿度センサを必要とするため、製造コストが増加してしまうという課題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、電動機の巻線の絶縁劣化を簡素かつ安価な構成で早期に検知でき、絶縁劣化の程度に応じて電動機を適切に制御できる電動機制御装置、電気掃除機及び手乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電動機制御装置は、電動機の巻線に流れる駆動電流に重畳される高周波電流を検出する高周波電流センサと、前記高周波電流の値に基づいて前記電動機を減速又は停止させるように構成された制御部と、を有するものである。
本発明に係る電気掃除機は、上記本発明に係る電動機制御装置と、前記電動機と、を有するものである。
本発明に係る手乾燥装置は、上記本発明に係る電動機制御装置と、前記電動機と、を有するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、巻線間のコロナ放電によって生じる高周波電流を検出することで電動機の巻線の絶縁劣化を検知できるため、巻線の絶縁劣化を簡素かつ安価な構成で早期に検知できる。また、高周波電流の値に基づいて電動機を減速又は停止させるため、巻線の絶縁劣化の程度に応じて電動機を適切に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電動機制御装置２０の概略構成を示すブロック図である。
【図２】コロナ放電の放電レベルと、コロナ放電により生じる高周波電流の大きさと、の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電動機制御装置２０において制御部２３で実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る電気掃除機の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る手乾燥装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る電動機制御装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る電動機制御装置２０の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、電動機制御装置２０は、電源１１から供給される電力により駆動される電動機１２を制御するものである。電源１１としては、例えば、商用電源（電圧ＡＣ１００Ｖ、周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）が用いられる。電動機１２としては、例えば、整流子とブラシとを有し、ステータ巻線とロータ巻線とが直列に接続される交流整流子モータが用いられる。
【００１０】
電動機制御装置２０は、高周波電流センサ２１と、信号処理部２２と、制御部２３と、報知部２４と、を有している。
【００１１】
高周波電流センサ２１は、電動機１２の巻線に流れる駆動電流に重畳される高周波電流を検出するものである。高周波電流センサ２１には、例えば空芯コイル方式が用いられる。ここで、高周波電流とは、電源周波数（すなわち、駆動電流の周波数）と比較して十分に高い周波数（例えば、１ｋＨｚ以上１０ＭＨｚ以下）を有する電流成分のことをいう。高周波電流センサ２１は、電動機１２に流れる全電流を検出できる回路位置に設けられている。
【００１２】
信号処理部２２は、高周波電流センサ２１から出力された出力信号に対して所定の信号処理を施し、検出された高周波電流の値を制御部２３に出力するものである。信号処理部２２は、例えば、電源周波数に近い周波数成分を減衰させて高周波電流成分を取り出す周波数フィルタを備えている。
【００１３】
報知部２４は、電動機１２の異常をユーザに報知するものである。報知部２４は、例えば、電動機１２の異常を情報の表示又は発光によって視覚的に報知する表示部と、電動機１２の異常を音声又は警報音によって報知する音声出力部と、を有している。
【００１４】
制御部２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を備えたマイクロコンピュータを有している。本例の制御部２３は、高周波電流センサ２１から信号処理部２２を介して取得した高周波電流の値に基づいて、電動機１２を減速又は停止させる制御、及び電動機１２の異常を報知部２４に報知させる制御を行うようになっている。
【００１５】
次に、電動機制御装置２０の動作について説明する。電動機１２の巻線には、熱的要因及び機械的要因等の種々の劣化要因によって絶縁劣化が生じる。巻線に絶縁劣化が生じると、絶縁破壊に至るまでの初期段階のトリガとして、巻線間にコロナ放電が発生する。コロナ放電により生じる高周波電流は、高周波電流センサ２１によって検出される。
【００１６】
図２は、コロナ放電の放電レベルと、コロナ放電により生じる高周波電流の大きさと、の関係を示すグラフである。グラフの横軸は、コロナ放電の放電レベルを表している。グラフの縦軸は、信号処理部２２での信号処理によって得られる高周波電流の大きさの値を表している。図２に示すように、コロナ放電の放電レベルとコロナ放電により生じる高周波電流の値とは概ね比例している。電動機１２の巻線間にコロナ放電が発生していない場合、高周波電流の値は０である。電動機１２の巻線間にコロナ放電が発生した場合、高周波電流の値は、コロナ放電の放電レベルに応じた値となる。したがって、高周波電流の値からコロナ放電の放電レベルを把握することができる。
【００１７】
本実施の形態では、後述する高周波電流の閾値として、第１の閾値ｂ１と、第１の閾値ｂ１よりも大きい第２の閾値ｂ２と、が設定されている（０＜ｂ１＜ｂ２）。第１の閾値ｂ１は、放電レベルａ１に対応している。第２の閾値ｂ２は、放電レベルａ１よりも大きい放電レベルａ２に対応している。第１の閾値ｂ１及び第２の閾値ｂ２は、制御部２３のＲＯＭにあらかじめ記憶されている。
【００１８】
図３は、本実施の形態に係る電動機制御装置２０において制御部２３で実行される処理の一例を示すフローチャートである。図３に示す処理は、電動機１２の動作中（例えば、電動機１２を備えた電気機器の実使用中）に所定の時間間隔で繰り返し実行される。
【００１９】
まず、図３のステップＳ１では、制御部２３は、高周波電流センサ２１から信号処理部２２を介して高周波電流の値を取得する。
【００２０】
次に、ステップＳ２では、制御部２３は、取得した高周波電流の値が第２の閾値ｂ２以上であるか否かを判定する。高周波電流の値が第２の閾値ｂ２以上であると判定した場合にはステップＳ３に進み、高周波電流の値が第２の閾値ｂ２未満であると判定した場合にはステップＳ４に進む。
【００２１】
ステップＳ３では、制御部２３は、電動機１２を停止させる制御を行う。また、制御部２３は、電動機１２の異常を報知部２４に報知させる制御を行ってもよい。
【００２２】
ステップＳ４では、制御部２３は、高周波電流の値が第１の閾値ｂ１以上であるか否かを判定する。高周波電流の値が第１の閾値ｂ１以上であると判定した場合にはステップＳ５に進み、高周波電流の値が第１の閾値ｂ１未満であると判定した場合には処理を終了する。
【００２３】
ステップＳ５では、制御部２３は、電動機１２を減速させる制御を行う。また、制御部２３は、電動機１２の異常を報知部２４に報知させる制御を行ってもよい。
【００２４】
以上のように、制御部２３は、高周波電流の値が第１の閾値ｂ１以上第２の閾値ｂ２未満である場合には、電動機１２で放電レベルａ１以上放電レベルａ２未満のコロナ放電が生じていると判断し、電動機１２を減速させる制御を行う（ステップＳ５）。制御部２３は、高周波電流の値が第２の閾値ｂ２以上である場合には、電動機１２で放電レベルａ２以上のコロナ放電が生じていると判断し、電動機１２を停止させる制御を行う（ステップＳ３）。これにより、巻線の絶縁劣化の程度に応じて電動機１２を適切に制御することができ、巻線の絶縁破壊により生じる事故を未然に防ぐことができる。
【００２５】
また、制御部２３は、高周波電流の値が第１の閾値ｂ１以上第２の閾値ｂ２未満である場合、又は、高周波電流の値が第２の閾値ｂ２以上である場合には、電動機１２の異常を報知部２４に報知させる制御を行う（ステップＳ３、Ｓ５）。これにより、ユーザに対して、電動機１２の修理又は交換を適切な時期に促すことができる。
【００２６】
また、ステップＳ３の処理に基づく報知部２４の報知態様と、ステップＳ５の処理に基づく報知部２４の報知態様とは、互いに異なるようにしてもよい。例えば、ステップＳ５の処理に基づく報知態様は表示部での表示のみとし、ステップＳ３の処理に基づく報知態様は、表示部での表示及び音声出力部での音声出力の双方とする。これにより、巻線の絶縁劣化の程度に応じて報知部２４の報知態様をより適切に制御することができる。
【００２７】
以上説明したように、本実施の形態に係る電動機制御装置２０は、電動機１２の巻線に流れる駆動電流に重畳される高周波電流を検出する高周波電流センサ２１と、高周波電流の値に基づいて電動機１２を減速又は停止させるように構成された制御部２３と、を有するものである。
【００２８】
本実施の形態によれば、巻線間のコロナ放電によって生じる高周波電流を検出することで電動機１２の巻線の絶縁劣化を検知できるため、巻線の絶縁劣化を簡素かつ安価な構成で検知できる。また、本実施の形態によれば、巻線の絶縁劣化の初期段階で発生するコロナ放電を検知できるため、巻線の絶縁劣化を早期に検知できる。さらに、本実施の形態によれば、高周波電流の値に基づいて電動機１２を減速又は停止させるため、巻線の絶縁劣化の程度に応じて電動機１２を適切に制御できる。
【００２９】
また、本実施の形態では、電動機１２に流れる全電流を検出できる回路位置に高周波電流センサ２１が設けられている。このため、ステータ巻線及びロータ巻線のいずれの箇所でコロナ放電が発生しても、コロナ放電によって生じる高周波電流を確実に検出することができる。
【００３０】
また、本実施の形態に係る電動機制御装置２０において、制御部２３は、高周波電流の値が第１の閾値ｂ１以上である場合には電動機１２を減速させ、高周波電流の値が第１の閾値ｂ１よりも大きい第２の閾値ｂ２以上である場合には電動機１２を停止させるように構成されていてもよい。これにより、巻線の絶縁劣化の程度に応じて電動機１２を適切に制御することができる。
【００３１】
また、本実施の形態に係る電動機制御装置２０において、電動機１２の異常を報知する報知部２４をさらに有し、制御部２３は、高周波電流の値が第１の閾値ｂ１以上である場合、又は高周波電流の値が第２の閾値ｂ２以上である場合には、電動機１２の異常を報知部２４に報知させるように構成されていてもよい。これにより、ユーザに対して、電動機１２の修理又は交換を適切な時期に促すことができる。
【００３２】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る電気掃除機について説明する。図４は、本実施の形態に係る電気掃除機の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る電気掃除機には、上記実施の形態１に係る電動機制御装置２０及び電動機１２が搭載されている。図４に示すように、電気掃除機本体１０１には、空気を塵埃と共に吸い上げる動力としての電動送風機１０２が内蔵されている。電動送風機１０２は、電動機１２（図４では図示せず）を備えている。電動機１２は、電動機制御装置２０（図４では図示せず）により制御される。電動送風機１０２の上流側には、集塵室１０３が設けられている。電動送風機１０２の下流側には、排気口１１２が設けられている。
【００３３】
電気掃除機本体１０１には、延長目的でホースユニット１０５が設けられている。ホースユニット１０５を構成するホース１０６の一端には、電気掃除機本体１０１の吸込口１１１に着脱可能に接続される接続部１０７が設けられている。ホース１０６の他端には、手元ハンドル１０８が設けられている。手元ハンドル１０８には、延長管１０９が着脱可能に接続されている。延長管１０９の上流側には、床用吸込具１１０が着脱可能に接続されている。床用吸込具１１０から集塵室１０３までの間には、負圧の吸引風路が形成されている。集塵室１０３の下流側から排気口１１２までの間には、排気風路が形成されている。
【００３４】
本実施の形態の電気掃除機は、上記実施の形態１の電動機制御装置２０及び電動機１２を有している。したがって、本実施の形態によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００３５】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る手乾燥装置について説明する。図５は、本実施の形態に係る手乾燥装置の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る手乾燥装置には、上記実施の形態１に係る電動機制御装置２０及び電動機１２が搭載されている。図５に示すように、本体箱体２０１内の上部には、高圧空気流発生部２０２が組み込まれている。本体箱体２０１内の下部には、水受け部２１１が設けられている。高圧空気流発生部２０２と水受け部２１１との間には、手を出し入れできる処理空間２０３が形成されている。
【００３６】
高圧空気流発生部２０２は、吸込口２０５から空気を吸い込み、高圧空気を生成して高速の気流をエアーノズル２１０から処理空間２０３に下向きに吹き出すものである。エアーノズル２１０から吹き出される高速の気流は、処理空間２０３の前面の手挿入口近傍において水分を吹き飛ばす手乾燥に関する作動気流となる。高圧空気流発生部２０２は、電動機１２（図５では図示せず）を備えたターボファンを有している。電動機１２は、電動機制御装置２０（図５では図示せず）により制御される。
【００３７】
水受け部２１１の下部には、水を貯めるドレン容器２０４が、本体箱体２０１の前面側から着脱可能に設けられている。水受け部２１１の上部には、本体箱体２０１からドレン容器２０４上に張り出した導水枠２０７が設けられている。導水枠２０７には、水を受ける水受け板２０８が着脱可能に取り付けられている。水受け板２０８には、受けた水をドレン容器２０４に排水する排水孔２０６が形成されている。ドレン容器２０４の前面部には、水受け板２０８の前縁よりも上方で背面側に張り出して当該前縁上に重なる庇２０９が設けられている。
【００３８】
本実施の形態の手乾燥装置は、上記実施の形態１の電動機制御装置２０及び電動機１２を有している。したがって、本実施の形態によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００３９】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、電動機１２として交流整流子モータを例に挙げたが、電動機１２としては、ステータ及びロータの少なくとも一方に巻線を有する種々の電動機を用いることができる。
【００４０】
また、上記の各実施の形態は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１１  電源、１２  電動機、２０  電動機制御装置、２１  高周波電流センサ、２２  信号処理部、２３  制御部、２４  報知部、１０１  電気掃除機本体、１０２  電動送風機、１０３  集塵室、１０５  ホースユニット、１０６  ホース、１０７  接続部、１０８  手元ハンドル、１０９  延長管、１１０  床用吸込具、１１１  吸込口、１１２  排気口、２０１  本体箱体、２０２  高圧空気流発生部、２０３  処理空間、２０４  ドレン容器、２０５  吸込口、２０６  排水孔、２０７  導水枠、２０８  水受け板、２０９  庇、２１０  エアーノズル、２１１  水受け部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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