真空吸尘器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种真空清洁器。
【背景技术】
[0002]持续努力被付出以减小真空吸尘器的成本。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种真空吸尘器，包括:抽吸源，包括叶轮和用于驱动叶轮的第一电机;清洁器头，包括搅拌器和用于驱动搅拌器的第二电机；以及控制器，配置为产生控制信号，用于同时控制第一电机和第二电机的激励，其中第一电机是无刷电机且第二电机是有刷电机。
[0004]通过使用单个控制器，其产生信号用于控制两个电机的激励，真空吸尘器的成本被降低，
[0005]第一电机是无刷电机且第二电机是有刷电机。两个电机由此非常不同且需要不同类型的控制。不管如此，控制器配置为产生控制信号用于控制两个电机的激励。
[0006]清洁器头可与另一清洁器头是可更换的，该另一清洁器头包括另一搅拌器和用于驱动该另一搅拌器的第三电机。控制器于是配置为产生控制信号，用于同时控制第一电机和第三电机的激励。不是三个电机每个具有独立的控制器，而是单个控制器用于控制所有三个电机。结果，真空吸尘器的成本被进一步降低。
[0007]控制器可以产生至少一个第一控制信号，用于控制第一电机的激励，和至少一个第二控制信号，用于控制第二电机的激励。第一控制信号于是使得第一电机的绕组在第一电机的电半周期上被激励一传导时段，第二控制信号为具有恒定周期的PWM信号。控制器于是响应于用于激励第一电机和第二电机的电源电压的改变而调整传导时段和PWM信号的占空比。在传导时段期间被驱入第一电机的电流量且由此功率对电源电压的改变敏感。因此，通过响应于电源电压的变化而改变传导时段的长度，对第一电机的输入或输出功率的更好的控制可以被实现。第二电机的速度可正比于电源电压。因此，通过响应于电源电压的变化而调整PWM信号的占空比，对电机的速度的更好的控制可以被实现。
[0008]当电源电压降低时，在相同的传导时段上更少的电流且由此更小的功率被驱入到第一电机。此外，当电源电压降低时，在使用相同占空比的情况下，第二电机的速度降低。因此，为了补偿这点，控制器可以响应于电源电压的降低而增大传导时段和增大占空比。
[0009]真空吸尘器可包括电压传感器，其向控制器提供用于激励第一电机和第二电机的电压的幅度，且控制器响应于电源电压的改变而产生控制信号，使得第一电机的输出功率恒定且到第二电机的输入电压恒定。结果，真空吸尘器的性能(即由抽吸源7产生的抽吸以及由清洁器头产生的搅拌)对电源电压的变化不敏感。
[0010]真空吸尘器可包括电池组，其提供电源电压，且第一电机和第二电机可使用该电源电压激励。控制器可监控电池组的电压，且产生控制信号使得真空吸尘器的性能在电池组放电时被保持。
【附图说明】
[0011]为了本发明可被更容易地理解，本发明的实施例现在将要参考附图通过实例而被描述，其中:
[0012]图1是根据本发明的真空吸尘器的立体视图，其中真空吸尘器的主体部被附接到第一清洁器头；
[0013]图2是真空吸尘器的另一立体视图，其中主体部被附接到第二清洁器头；
[0014]图3是真空吸尘器的分解视图；
[0015]图4是第一清洁器头的分解视图；
[0016]图5是第二清洁器头的分解视图；
[0017]图6是真空吸尘器的抽吸源的分解视图；
[0018]图7是真空吸尘器的电路组件的方框图；
[0019]图8是电路组件的示意图；
[0020]图9详细说明了逆变器响应于由电路组件的控制器发出的控制信号的允许状态；
[0021]图10示出在加速模式中操作时与抽吸源的无刷电机相关的各种波形；
[0022]图11示出在稳态模式中操作时与抽吸源的无刷电机相关的各种波形；
[0023]图12详细描述了当控制清洁器头的无刷电机时，电路组件的控制器使用的电压查找表的一部分；以及
[0024]图13详细描述了当控制清洁器头的无刷电机时，电路组件的控制器使用的电流查找表的一部分。
【具体实施方式】
[0025]图1到6的真空吸尘器1包括主体部2，清洁器头3通过细长管4附接到主体部2。主体部2包括脏物分离器6，抽吸源7，电路组件8和电池组9。在使用期间，带脏物空气被抽吸通过清洁器头3且经由管4输送到脏物分离器。脏物于是通过脏物分离器6从空气分离并被保持。清洁空气然后被抽吸通过抽吸源7，然后从吸尘器1排出。
[0026]清洁器头3和管4可以从主体部2拆卸。此外，真空吸尘器1包括第二清洁器头5，其可以直接附接到主体部2。结果，真空吸尘器1可以被用于立式或干式吸尘器(即如图1所示，第一清洁器头3和管4被附接到主体部2)或用作手持式吸尘器(即如图2所示第二清洁器头5直接附接到主体部2)。如图3和4所示，两个清洁器头3、5每个包括搅拌器10、12和用于驱动搅拌器10、12的有刷电机11、13。管4于是包括导线(未示出)，其沿着管4的长度延伸，用于将电力从主体部2输送到第一清洁器头3。
[0027]抽吸源7包括叶轮14和用于驱动该叶轮14的无刷电机15。无刷电机15包括四极永磁转子16，其相对于四极定子17旋转。围绕定子17缠绕的导线联接在一起以形成单相绕组18。
[0028]现在参考图7和8，电路组件8负责控制真空吸尘器1的操作，且包括用户可操作开关20、第一驱动电路21、第二驱动电路22、电压传感器23和控制器24。
[0029]用户可操作开关20(图8的SW1)和电池组9在两个电压轨之间串联连接，其用于将电力供应到两个驱动电路21、22。开关20被用于将真空吸尘器1通电和断电。
[0030]第一驱动电路21负责驱动抽吸源7的无刷电机15，且包括过滤器30、逆变器31、门驱动模块32、第一电流传感器33和位置传感器。滤波器30包括链电容C1，其平滑由于逆变器31切换造成的相对高频波动。逆变器31包括将相绕组18联接电压轨25、26的四个功率开关Q1-Q4的全桥。门驱动器模块32响应于从控制器24接收的控制信号驱动功率开关Q1-Q4的断开和闭合。电流传感器33包括定位在逆变器31和零电压轨26之间的分流电阻器R1。跨电流传感器33的电压由此提供相绕组18中的电流的测量值。跨电流传感器33的电压被作为信号I_BRUSHLESS输出至控制器24。位置传感器34包括定位在定子17的槽状开口中的霍尔效应传感器。传感器34输出数字信号HALL，其取决于穿过传感器34的磁通的方向而为逻辑高或低。HALL信号由此提供转子16的角度位置的测量值。
[0031]第二驱动电路22负责驱动每个吸尘器3、5的有刷电机11、13，且包括开关40、驱动器41、第二电流传感器42和镇流电路43。镇流电路43、开关40和电流传感器42被串联布置在两个电压轨25、26之间。开关40采用功率开关Q5的形式，其被驱动器41响应于接收自控制器24的控制信号S5而被驱动断开或闭合。第二电流传感器42包括定位在功率开关Q5和零电压轨26之间的分流电阻器R2。跨分流电阻R2的电压提供在有刷电机11中的电流的测量值，并且作为信号I_BRUSHED输出到控制器。扼流电路43包括共模扼流器L1和与扼流器L1并联布置的二极管D1。扼流器L1的输出被联接到有刷电机11的端子。由扼流器L1和二极管D1提供的回路使得当功率开关Q5断开时有刷电机11中的电流能够续流。
[0032]电压传感器23包括定位在两个电压轨25、26之间的分压器R3、R4。电压传感器输出信号V_DC到控制器24，其表示由电池组9提供的直流电压的缩小比例的测量值。
[0033]控制器24包括微控制器，微控制器具有处理器、存储装置和多个外设(例如ADC、比较器、计时器等)。存储设备存储用于执行处理器的指令，以及在操作期间由处理器使用的控制参数和查找表。控制器24负责控制两个电机11、15的操作。为此，控制器24输出四个控制信号S1-S4用于控制第一驱动电路21的功率开关Q1-Q4，和另一控制信号S5用于控制第二驱动电路22的功率开关Q5。控制信号S1-S4被输出到第一驱动电路21的门驱动模块32且控制信号S5被输出到第二驱动电路22的驱动器41。
[0034]无刷电机的控制
[0035]图9总结了开关Q1-Q4响应于由控制器24输出的控制信号S1-S4的允许状态。后文中，术语“设置”和“清除”将分别用于指示信号已经被拉到逻辑高和低水平。如图9所示，控制器24设置S1和S4并且清除S2和S3，以便于从左到右激励相绕组18。相反地，控制器24设置S2和S3并且清除S1和S4，以便于从右到左激励相绕组18。控制器24清除S1和S3并且设置S2和S4以便于续流相绕组18。续流使得相绕组18中的电流绕逆变器31的低侧回路再循环。在本实施例中，功率开关Q1-Q4能够沿两个方向导通。因此，控制器24在续流期间闭合低侧开关Q2、Q4两者，使得电流流动穿过开关Q2和Q4，而不是较低效的二极管。可设想，逆变