(57)【要約】【課題】電気掃除機の起動指示後、瞬時にファンモータが起動する、使用感に優れた電気掃除機を実現すること。【解決手段】ファン、およびファンを駆動する機能を有するインバータ回路と、外部から停止指令が入力された後に、ファンモータの減速を行った後で位置決めを行い運転停止する機能を有した制御手段とを備えたことにより、速やかな運転立ち上げがなされ、使用感に優れ確実な起動が実施される信頼性の高い電気掃除機を実現することができる。【選択図】図１
2013013223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファン、および前記ファンを駆動するブラシレスＤＣモータとから構成されるファンモータと、
前記ファンモータを駆動する機能を有するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御すると共に、前記ファンモータの停止時にはファンモータのブラシレスＤＣモータの位置決めを実施する機能を有する制御手段と、を具備したことを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
ファン、および前記ファンを駆動するブラシレスＤＣモータとから構成されるファンモータと、
前記ファンモータを駆動する機能を有するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御すると共に、前記インバータ回路に電源が入力されてからファンモータの起動指令が入力されるまでの間に、ファンモータのブラシレスＤＣモータの位置決めを実施する機能を有する制御手段と、を具備したことを特徴とする電気掃除機。
【請求項３】
前記制御手段は、ファンモータのブラシレスＤＣモータの位置決めを実施したことを記憶する位置決め記憶手段を備え、位置決め記憶手段に位置決めの実施記憶が設定されていない場合には、前記インバータ回路に電源が入力されてからファンモータの起動指令が入力されるまでの間に、ファンモータのブラシレスＤＣモータの位置決めを実施する機能を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電気掃除機。
【請求項４】
前記制御手段は、前記インバータ回路から前記ブラシレスＤＣモータに直流電流を供給することにより位置決めを実施することを特徴とする請求項１または２に記載の電気掃除機。
【請求項５】
前記制御手段は、前記インバータ回路から前記ブラシレスＤＣモータに所定のパターンで直流電流を供給した後、別のパターンで直流電流を供給することにより位置決めを実施することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項６】
ファン、および前記ファンを駆動するブラシレスＤＣモータとから構成されるファンモータと、
前記ファンモータを駆動する機能を有するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御すると共に、停止指令が入力された後に、前記ファンモータのブラシレスＤＣモータにブレーキをかけ減速を実施する機能を有する制御手段と、を具備したことを特徴とする電気掃除機。
【請求項７】
前記制御手段が、前記インバータ回路から前記ファンモータのブラシレスＤＣモータに直流電流を出力することにより減速を実施することを特徴とする請求項６に記載の電気掃除機。
【請求項８】
前記制御手段が、前記インバータ回路から前記ファンモータのブラシレスＤＣモータに回生電力を発生しない位相の交流電流を出力することにより減速を実施することを特徴とする請求項６に記載の電気掃除機。
【請求項９】
前記制御手段が、前記ファンモータを減速した後、ブラシレスＤＣモータの位置決めを実施する機能を有することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ、およびその回転数を制御する駆動回路を有したファンモータから構成される電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源からの交流電力を用いて、ファンが直結されたモータを駆動し、それにより発生する空気の吸い込み力を利用して掃除を行う電気掃除機において、近年、その良好な保守性、排気の清潔さ、などからブラシレスモータを利用した電気掃除機が実用化されている。そのブラシレスモータの駆動にはインバータが使用され、その回転数はその交流出力の周波数を変化させることにより制御されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、一般的な磁石を用いたブラシレスＤＣモータとそれを駆動するインバータ装置を用いたモータ駆動装置においては、モータを確実に駆動するためにはモータの磁極位置を検出し、その磁極位置に同期させた交流をモータに供給することが必要である。
【０００４】
そのための磁極位置検出手段として、エンコーダなどのセンサが使用されるが、電気掃除機のような商品の場合には、このような高価なエンコーダの代わりに安価なホールセンサを用いた磁極位置検出手段などが使用されている。これにより、ブラシレスＤＣモータの磁極位置を把握し、その磁極位置に同期させた交流電力をインバータが供給することによりブラシレスＤＣモータを正確に駆動することができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３３６６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなブラシレスＤＣモータをインバータ装置で駆動するファンモータにより構成される電気掃除機において、特に磁極位置検出手段として、安価なホールセンサを用いた磁極位置検出手段を使用した装置の場合、起動時にはモータの磁極位置は低い精度でしか検出できないため、起動トルクを確保することが難しかった。そのため、磁極位置を精度良く検出し、十分な起動トルクを得てモータをスムーズに起動するためには、モータに直流を流すことによりロータの磁極位置を固定する位置決めが必要であった。
【０００７】
しかしながら、立ち上げ時の位置決めは時間を要するため、電気掃除機のファンモータの場合、電気掃除機の起動に多くの時間を要することとなりユーザーの使用感の悪い電気掃除機となる課題があった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ブラシレスＤＣモータ、およびその回転数を制御する駆動回路を有したファンモータから構成される電気掃除機において、電気掃除機の起動指示後、瞬時にファンモータが起動可能な使用性に優れた電気掃除機を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電気掃除機は、ファン、および前記ファンを駆動するブラシレスＤＣモータとから構成されるファンモータと、ファンモータを駆動
する機能を有するインバータ回路と、インバータ回路を制御すると共に、ファンモータの停止時にはファンモータのブラシレスＤＣモータの位置決めを実施する機能を有する制御手段とを具備した電気掃除機である。
【００１０】
これにより、運転停止時にモータの位置決めが実施され、電気掃除機の起動指示後、瞬時にファンモータが起動できる使用性に優れた電気掃除機が実現される。
【００１１】
また、本発明の電気掃除機は、ファン、および前記ファンを駆動するブラシレスＤＣモータとから構成されるファンモータと、ファンモータを駆動する機能を有するインバータ回路と、インバータ回路を制御すると共に、インバータ回路に電源が入力されてからファンモータの起動指令が入力されるまでの間に、ファンモータのブラシレスＤＣモータの位置決めを実施する機能を有する制御手段とを具備した電気掃除機である。
【００１２】
これにより、起動指示前にモータの位置決めが実施され、電気掃除機の起動指示後、瞬時にファンモータが起動する、使用感に優れた電気掃除機が実現される。
【００１３】
前記電気掃除機においては、インバータ回路からブラシレスＤＣモータに直流電流を供給することにより位置決めを実施する制御手段を具備すればよい。
【００１４】
これにより、ファンモータであるブラシレスＤＣモータのロータの磁極位置を所定の位置に確実に設定することができ、安定して確実な起動が実施される信頼性に優れた電気掃除機が実現される。
【００１５】
前記電気掃除機においては、インバータ回路からブラシレスＤＣモータに所定のパターンで直流電流を供給した後、別のパターンで直流電流を供給することにより位置決めを実施する制御手段を具備すればよい。
【００１６】
これにより、ファンモータであるブラシレスＤＣモータのロータの初期の磁極位置にかかわらず所定の位置に確実に設定することができ、安定して確実な起動が実施される信頼性に優れた電気掃除機が実現される。
【００１７】
前記電気掃除機においては、ファン、およびファンを駆動するブラシレスＤＣモータとから構成されるファンモータと、ファンモータを駆動する機能を有するインバータ回路と、インバータ回路を制御すると共に、停止指令が入力された後にファンモータのブラシレスＤＣモータにブレーキをかけ減速を実施する機能を有する制御手段とを具備すればよい。
【００１８】
これにより、電気掃除機の停止時には確実にファンモータであるブラシレスＤＣモータを短時間で停止させることができ、次回の起動のための位置決めが確実に実施される信頼性に優れた電気掃除機が実現される。
【００１９】
前記電気掃除機においては、インバータ回路からファンモータのブラシレスＤＣモータに直流電流を出力することにより減速を実施する制御手段を具備すればよい。
【００２０】
これにより、ファンモータであるブラシレスＤＣモータを発電させることなく回路の破壊なしに確実な減速が実施される信頼性に優れた電気掃除機が実現される。
【００２１】
前記電気掃除機においては、インバータ回路からファンモータのブラシレスＤＣモータに回生電力を発生しない位相の交流電流を出力することにより減速を実施する制御手段を具備すればよい。
【００２２】
これにより、ファンモータであるブラシレスＤＣモータを発電させることなく回路の破壊なしに確実な減速が実施される信頼性に優れた電気掃除機が実現される。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように本発明によれば、その運転起動前に確実にモータ位置決めをすることにより、速やかな運転立ち上げがなされ、使用感に優れ確実な起動が実施される信頼性の高い電気掃除機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る電気掃除機の駆動回路のブロック構成図
【図２】同、電気掃除機の制御手段における電気掃除機停止時の動作フローチャート
【図３】同、電気掃除機のブレーキをかける際のモータ電流の方向およびステータとロータの位置関係の一例を表した概要図
【図４】同、電気掃除機の位置決めを行う際のモータ電流の方向およびステータとロータの位置関係の一例を表した概要図
【図５】同、電気掃除機の制御手段における電気掃除機電源投入時の動作フローチャート
【図６】同、電気掃除機の制御手段動作時の電気掃除機ファンモータの回転数の時間との推移を示した関係図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
（実施の形態１）
以下、本発明の第一の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この実施形態に係る電気掃除機の駆動回路のブロック構成図である。
【００２７】
交流電源２０より与えられる交流電力は、電気掃除機内の駆動回路２１に備えられた整流回路２３、平滑コンデンサ２４により一旦、直流化される。その後、還流ダイオード２５ｂ〜３０ｂが並列に備えられたスイッチング素子２５ａ〜３０ａにより構成されるインバータ部に供給される。
【００２８】
インバータ部は、スイッチング素子２５ａ〜３０ａにより構成される上アーム側のスイッチング素子と下アーム側のスイッチング素子による直列回路を３相分有し、これら直列回路における上アームと下アームの相互接続点が、負荷であるファンモータ２２に接続された構成となっている。
【００２９】
制御手段３１は、マイクロコンピュータにより構成され、特にその内部に有するタイマ機能を用いて、ファンモータ２２が所望の回転数で回転するような交流電力をインバータ部が出力するように、スイッチング素子２５ａ〜３０ａのスイッチングを制御する。
【００３０】
スイッチングの方法としては、素子の駆動パルスの時間幅により出力電圧を制御する、一般的なパルス幅変調（ＰＷＭ）方式が用いられる。また、スイッチング素子２５ａ〜３０ａとしては、例えばＩＧＢＴのような高速スイッチングが可能なデバイスが用いられる。
【００３１】
このように制御手段３１は、ファンモータ２２に出力する交流をスイッチング素子２５ａ〜３０ａにおいてパルス幅変調（ＰＷＭ）により作成するためのスイッチングパターン
を出力する。このような構成によりファンモータ２２を所望の回転数にて回転させることにより、電気掃除機の吸い込み力を発生させて電気掃除機としての機能を実現する。
【００３２】
次に本実施の形態に係る電気掃除機の制御手段における電気掃除機停止時の動作フローチャートを図２に示す。電気掃除機の運転時にステップＳ１０１において外部から停止指示が入力されていると判断されたときには、ステップＳ１０２において、電気掃除機の動作を停止させるためにブレーキをかけ減速させる。
【００３３】
図３にブレーキをかける際のモータ電流の方向およびステータとロータの位置関係の一例を表した概要図を示す。このようにブレーキをかける際には、駆動回路２１はＶ相とＷ相からＵ相へ直流電流を流すように３相電圧を出力する。その際のファンモータ２２のステータの磁束の位置関係は図に示すように設定される。これによりファンモータ２２のロータは、この磁束の位置に対応した位置に停止しようとする力が働き減速する。
【００３４】
次にステップＳ１０３において、時間計測などの方法によりモータが停止したと判断された後、ステップＳ１０４においてロータの位置決めが実施される。
【００３５】
図４に位置決めを行う際のモータ電流の方向およびステータとロータの位置関係の一例を表した概要図を示す。この実施例の場合には、位置決めを２段に分けて行う。これは１段のみの場合、ロータの初期位置によっては回転力が微小となる可能性があり、それにより位置決めができない可能性があるからである。それに対し２段の位置決めを行った場合、ロータの初期位置によって１段目で回転せずに位置決めができなかった場合でも、２段目においては回転力が発生するため位置決めが確実に完了する。
【００３６】
まず、１段目においては、駆動回路２１はＶ相とＷ相からＵ相へ直流電流を流すように３相電圧を出力する。その際のファンモータ２２のステータとロータの位置関係は図に示すように設定される。次に２段目において、駆動回路２１はＷ相からＵ相とＶ相へ直流電流を流すように３相電圧を出力する。その際のファンモータ２２のロータは６０度回転し、ステータとロータの位置関係は図に示すように確実に設定される。これにより、次回の起動時には確実に駆動トルクを与えることができ、起動不良のない信頼性の高い電気掃除機が実現される。
【００３７】
次にステップＳ１０５において、位置決めを実施完了したことを位置決め記憶手段３２に記憶する。これにより、次回の電気掃除機の起動前に、位置決めを行うかどうかを判断することができる。
【００３８】
本実施形態に係る電気掃除機の制御手段動作時の電気掃除機ファンモータの回転数の推移を表す推移図を図６に示す。回転数Ｆ０にてファンモータが回転している状態から、時刻ｔ０において外部から停止指示が入力された場合、電気掃除機の動作を停止させるためにブレーキがかけられファンモータが減速し、回転数が低下する。
その後、時刻ｔ１においてロータが停止し、ファンモータ２２は回転を停止する。回転が停止した後、時刻ｔ２まで位置決めが実施される。それにより、ロータの位置が所定の位置に固定され、次回の起動時には確実に駆動トルクを与えることができるものである。
【００３９】
本実施形態に係る電気掃除機の制御手段における電気掃除機電源投入時の動作フローチャートを図５に示す。ステップＳ２０１において制御電圧が上昇し制御手段の電圧が確保されるなどにより、電気掃除機の電源ケーブルに電力が入力されたことを検出する。これにより、電源が投入されたことが検出されると、ステップＳ２０２において、位置決め記憶手段３２に記憶された位置決めを実施完了したかどうかの情報を判定する。
【００４０】
位置決めが完了している場合には、次のステップＳ２０４において起動指示待ち状態に入り、起動指示が入力されると通常運転に入る。一方、前回の電気掃除機停止の際、運転中に電源コンセントを抜くなどの異常な停止をした場合など位置決めが完了していない場合には、次のステップＳ２０３において位置決めを実施する。位置決め方法は、図４に示したモータ電流の方向およびステータとロータの位置関係の一例と同様の方法により実施する。その後、次のステップＳ２０４において起動指示待ち状態に入り、起動指示が入力されると通常運転に入る。
【００４１】
このように、本実施形態における電気掃除機においては、電気掃除機停止時、および電源が入力されてから。ファンモータの起動指令が入力されるまでの間に、ファンモータのブラシレスＤＣモータの位置決めを実施することにより、起動指示入力後には速やかに確実な起動が行われ、使用感の良い信頼性の高い電気掃除機が実現される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上説明したように本発明は、モータ、およびその回転数を制御する駆動回路を有したファンモータから構成される電気掃除機に関し、起動時間の短い使用感に優れた信頼性の高い動作が必要な電気掃除機について有用である。
【符号の説明】
【００４３】
２０  交流電源
２１  駆動回路
２２  ファンモータ
２３  整流回路
２４  平滑コンデンサ
２５ａ〜３０ａ  スイッチング素子
２５ｂ〜３０ｂ  還流ダイオード
３１  制御手段
３２  位置決め記憶手段
【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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【図６】
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