专利名称：电动机器的制作方法
技术区域本发明涉及一般家庭等中使用的电动吸尘器等电动机器。
背景技术：
现有的电动吸尘器的一般性构成如日本专利公开公报特开昭63-274396号、特开平7-67816号中所示。下面对其具体构成进行说明。
首先，特开昭63-274396号中的构成如后面的图10中所示。其中，1为电动机(电动风机)，5为市电电源，6为驱动电动风机1的双方向性可控硅(下面称为双向可控硅)。7为使所述双向可控硅6的相位角发生变化从而使吸尘器主机体的吸引力发生变化的可控硅驱动装置。
这一电路构成中加在电动风机1上的电压如图11中所示。具体说来，该电压在每个周期中有一个较小的相位角α1和一个较大的相位角α2交互地发生变化后，再加到双向可控硅6上。此时，由于加到电动风机1上的有效电压基本上处于相位角α1和相位角α2的中间，因此可以实现速度调节。这样，由于在驱动电动风机时发生的高次谐波电流有在相位角α1下发生的高次谐波电流和在相位角α2下发生的高次谐波电流这2种，在各个相位角产生高次谐波电流的电平将成为原来的一半，高次谐波电流的整体电平可以降低。
另外，特开平7-67816号中所示的构成如图12中所示。其中，1为电动风机，1a、1b为定子，2u为电动风机驱动装置，3为切换装置，4为输入选择装置，5为市电电源。
在这一电路构成中，通过切换装置3来对从定子1a、1b引出的抽头进行选择，通过这样的抽头可以在高输入和低输入这2种输入中进行选择。选择低输入侧的抽头的话，在电动风机中流过的电流较少，高次谐波电流也小，通过相位控制就可以使输入发生变动，高次谐波电流同时也可以得到满足。相反，选择高输入侧的抽头时，由于高次谐波电流将达到不能满足行业强制标准(以下简称“标准”)的电平，因此只能用于最大输入，实现高输入化。另外，在常规的电动吸尘器的输入中，低输入侧和高输入侧的输入之间没有什么差别，因此，使用高输入侧的抽头进行操作时，无需进行特别的控制。
但是，特开昭63-274396号的构成中存在下面的问题。在对电动风机1进行驱动时，由于每个循环中施加在电动风机1上的电压都是变化的，对电动风机1驱动时将产生振动及异响，进行上述控制的电动吸尘器主机体也会发生振动，这样的振动会传到用户手上，造成电动吸尘器使用时的舒适性下降。另外，在通过增大电动风机1的输入功率来提高电动吸尘器的性能的场合下，随着电动风机1输入功率的增大，电动风机1中流过的电流也将增大，高次谐波电流也将变大。在这样的场合下，为了降低高次谐波电流的电平，在上述的控制方法中需要增大2个相位角α1和α2之间的相位差。但是，随着相位差的增大，电动风机的振动、异响也将增大。这样，在通过上述的控制来抑制高次谐波电流的场合下，电动风机1的输入功率的增大也是有限制的。
另外，象特开平7-67816号文献那样将输入通过抽头从低输入切换至高输入的装置中，由于输入将发生较大的变化，电动风机1产生的声音也将发生很大的变动，有时会让用户有不协调感。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中出现的上述问题，其目的在于提供这样一种电动机器，这种电动机器能够通过控制电动风机等电动机来抑制高次谐波电流同时降低电动机的振动，同时降低并且抑制切换时的电动机的音差，使用方便性也能得到提高。
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明从电动机的定子引出多个抽头，通过抽头的切换来切换电动机的输入功率，其中，通过进行通常的一般性相位控制来抑制从电动机发生的振动，而且在高输入侧通过加上相位控制、在高次谐波电流低的区域通过抽头切换来降低全部区域中的高次谐波电流电平，从而满足标准。
本发明产生的技术效果如下。本发明可以使电动机的抽头发生切换来使高次谐波电流满足标准，同时消除电动机的振动，从而使抽头切换时的输入变化音变得柔和，另外对于电动机的高输入化的趋势也能适应。
本发明第1方案的电动机器包括从定子引出多个中间抽头、通过使抽头发生切换来改变输入功率的电动机；用于通过各个抽头驱动电动机的驱动装置；和用于选择各个抽头的切换装置。所述驱动装置的构成为，在由所述切换装置所选择的一对抽头所决定的输入范围中，可以使所述电动机的输入功率任意变化；电动机输入值可以在电动机可以实现的整个输出范围内发生变化。
第2方案中的驱动装置的构成为在通过抽头切换所选择的各输入范围中，使电动机工作在高次谐波满足标准的区域内；在超过标准的区域中，通过抽头切换在其他的输入范围内。
第3方案中的驱动装置的构成为在通过抽头的切换而选择的各个输入范围中，使电动机输入值分段地发生变化。
第4方案中的驱动装置的构成为在通过抽头切换选择的输入范围中通过相位控制来改变电动机输入值时，对于电动机的高次谐波不满足标准的区域，使输入跳过这样的区域。
第5方案中的驱动装置的构成为在通过抽头切换选择的输入范围中通过相位控制来改变电动机输入值时，对于高次谐波不满足标准的区域，通过进行抽头切换来选择其他的输入区域进行操作。
第6方案中还包括在通过抽头的切换装置所选择的输入范围中用于分别检测电动机中流过的电流的电流检测装置；和用于将在进行抽头切换时各个输入范围的误差产生的输入功率差调整到最小的调整装置。通过所述调整装置的调整来抑制偏差。
第7方案中还包括电流检测装置；和根据所述电流检测装置检测出的电流值来判断电动机中是否发生了断线的断线检测装置。
第8方案的电动机器包括在其中一个定子上设置有多个绕组、引出有多个抽头并通过切换抽头可以改变输入的电动机；用于在选择各个抽头时驱动电动机的驱动装置；和用于选择各个抽头的切换装置。其中，所述驱动装置的构成为，在各个输入范围中使电动机工作在高次谐波满足标准的区域内，对于超过标准的区域中，则通过抽头切换工作在其他的输入范围中。
第9方案的驱动装置的构成为，在通过抽头切换而选择的各个输入范围内，使电动机的输入值分段地发生改变。
第10方案中还设有相位控制单元，其驱动装置的构成为，在通过抽头切换而选择的输入范围中通过相位控制来改变电动机输入值时，对于电动机高次谐波不满足标准的区域，使输入跳过且只跳过这样的区域。
第11方案中还设有相位控制单元，其驱动装置的构成为，在通过抽头切换而选择的输入范围中通过相位控制来改变电动机输入值时，对于高次谐波不满足标准的区域，通过切换抽头来选择其他的输入区域进行操作。
第12方案中还设有用于在由抽头的切换装置选择的输入范围中分别检测电动机中流过的电流的电流检测装置、和用于将进行抽头切换时由各个输入范围的差异产生的输入差调整到最小的调整装置。通过所述调整装置的调整来抑制偏差。
第13方案中还包括电流检测装置、和通过电流检测值来判断电动机中是否发生了断线的断线检测装置。
图1为本发明第1实施例中的电路方框图，图2为本发明第1实施例中的电动风机的输入范围示意表，图3为本发明第1实施例中的电路结构图，图4为本发明第1实施例中施加到电动风机中的电压的相位量和电动风机的输入值之间的关系图，图5为本发明第1实施例中的电动机在使用时施加在电动风机上的电压的相位量和高次谐波电流值之间的关系图，图6为本发明第1实施例中施加在电动风机中的电压的相位量和高次谐波电流之间的关系图，图7为本发明第2实施例的电路方框图，图8为本发明第2实施例中施加在电动风机中的电压的相位量和电动风机的输入值之间的关系图，图9为本发明第3实施例的电路方框图，图10为现有电动吸尘器的电路方框图，图11为现有电动吸尘器中加在电动风机上的电压波形图，图12为现有电动吸尘器的电路方框图。
图中，1为电动风机(电动机)，1a～1b为定子，1c～1h为输入取出用抽头，2为驱动装置，2i～2n为切换开关，2o～2q为切换驱动装置，2r～2u为电动风机驱动装置，3为切换装置，4为输入选择装置，5为市电电源，6为双向可控硅，7为双向可控硅驱动装置，8为控制装置，9为电流检测装置。
具体实施例方式
下面对本发明的电动机器的实施例进行详细说明，这里以电动吸尘器作为电动机器的一个例子来进行说明。
(实施例1)图1～图6示出了本发明的第1个实施例。其中，图1中示出了电动吸尘器的电路方框图，图2为电动风机的输入范围，图3为电动风机的驱动电路图，图4为在对电动风机进行控制时施加在电动风机上的电压的相位量和电动风机的输入值之间的关系图，图5为使用可以进行抽头切换的电动风机时，施加在电动风机上的电压的相位量和高次谐波电流值之间的关系图，图6为施加在电动风机中的电压的相位量和高次谐波电流值之间的关系图。
图1中，1为由电动机构成的电动风机，用于吸引灰尘。在1a、1b的定子中间，设有抽头1c、1d、1e、1f、1g和1h。2为用于驱动所述电动风机1的驱动装置，3为用于对设置在所述电动风机1中的抽头1c～1h进行切换的切换装置，设有如下的切换开关2i、2j、2k、2l、2m、2n为用于切换所述抽头1c～1h的切换开关，2o、2p、2q为用于驱动上述切换开关2i～2n的切换驱动装置。另外，驱动装置2中还设有用于通过设在所述电动风机1中的各个抽头1f～1h来驱动电动风机1的电动风机驱动装置2r、2s和2t。4为使所述电动风机1的输入发生改变的输入选择装置，5为市电电源。
下面对具有上述构成的电动吸尘器中的操作情况进行描述。
从电动风机1的定子1a、1b的中途引出有高输入、中输入、低输入等分别对应的多个抽头，通过选择其中一对这样的抽头，就可以确定电动风机1的输入。在图1中所示的电动风机的场合下，选择抽头1c和1h(下面称为抽头对A)的场合下，电动风机的输入为低输入，选择抽头1d和1g(下面称为抽头对B)时为中输入，选择抽头1e和1f(下面称为抽头对C)时为高输入。
上述的抽头对A、B和C通过切换装置3进行切换，本实施例中采用了对各个抽头均设置相应的切换开关的构成。在本实施例的场合下，切换开关2i与抽头1c相对应，另外，切换开关2j与抽头1d、2k与1e、21与1f、2m与1g、2n与1h分别对应。
这里，为了使上述的抽头组合、亦即抽头对A、B、C中的各个抽头同时地“接通”或“断开”，切换开关2i和2n、2j和2m、2k和2l被设置成同时地进行“接通”或“断开”操作。
另外，在利用这些切换开关2i～2n进行具体的切换操作时，可以采用比方说象微动开关那样的使接点机械地进行“接通”、“断开”操作的开关，以上面所述的组合方式进行驱动，来在抽头对A、B、C之间进行切换。在这一场合下，切换驱动装置2o、2p、2q具有能够分别使所述切换开关2i和2n、2j和2m、2k和2l同时发生“接通”或“断开”的机械结构。
另外，也可以考虑使用双向可控硅那样的通过电子方式进行“接通”、“断开”的装置。在这样的场合下，切换驱动装置2o、2p、2q可以通过微电脑等来实现。
在本实施例中，切换开关使用的是微动开关。
接着，在通过切换装置3选择电动风机1的抽头对A、B、C中的任一种抽头后，通过电动风机驱动装置2r、2s、2t对电动风机1进行驱动。在本实施例中，为了使输入功率能够象图2中所示的那样从低输入到高输入连续地变化，可以考虑使用双向可控硅作为切换装置。另外，输入选择装置4可以使用滑动电阻等元件，使用户能够对输入值进行选择。在本实施例中，选择抽头对A、B、C中的任一个时的电路构成如图3中所示，下面使用这一电路作为电动风机1的驱动电路进行详细说明。
在图3中，11为对电动风机1进行控制的相位控制单元，其中还设有双向三端可控硅14和双向可控硅15，双向三端可控硅14根据由电容器12和滑动电阻13确定的电压来决定相位角，双向可控硅15再根据双向三端可控硅14的输出对电动风机1进行驱动控制。图中5为市电电源。
采用这样的电路构成之后，当作为输入选择装置4的滑动电阻13的电阻值从较大值向较小值变化时，电动风机1的输入功率也将逐渐增大。在选择抽头对A时，如果输入功率已经达到最大，则对切换开关进行驱动，将切换到抽头对B。这里的电阻值是这样设定的，即，通过将抽头切换后的输入选择装置4的滑动电阻电阻值设定成比抽头切换前的的电阻值要高，使抽头切换前后的输入功率为相同值。从此开始徐徐地降低电阻值时，抽头对B的输入将逐渐增大，最后达到最大；在达到最大时切换到抽头对C的操作与上面所述的切换操作相同。
在完成上面的操作后，本实施例中的电动吸尘器的输入功率将达到图2中所示的最大消费电源功率1800W。这里，本发明如果不使用带抽头的电动风机的话，最大输入为1800W的电动风机的操作情况如图4中所示；如果再加上相位控制进行驱动的话，如图5中所示，在驱动电动风机1的相位接近90°的部分中，所述电动风机1中流过的电流将变大，高次谐波电流也将增大，从而就满足不了标准(虚线所示)。
这里，将各个抽头的输入功率设定成图2所示的那样时，产生的高次谐波电流与相位的关系如图6所示。另外，图4中示出了每个抽头的相位和输入之间的关系。图4中的虚线部分为高次谐波电流超过标准的范围。从图4中可以看出，在低输入的范围中，可以使用抽头对A来驱动电动风机1；当抽头对A达到最大输入时，可以切换到抽头对B，在输入与抽头对A的最大输入值相同的相位上对电动风机1进行驱动。同样，当抽头对B达到最大输入时，进行向抽头对C的切换。通过进行以上的操作，可以实现能够使高次谐波电流满足标准的电动风机1驱动。
另外，在增大电动风机1的输入、提高电动吸尘器的性能的场合下，在抽头的切换部分中也可能出现高次谐波电流不能满足标准的情况。在这样的场合下，对于高次谐波电流不能满足标准的部分，可以并用现有技术中的在每1Hz中使相位发生变化、从而抑制高次谐波电流等手段，将高次谐波电流加以抑制。
(实施例2)下面通过图7～图8来对本发明的第2实施例进行详细说明。其中，与上述实施例1中相同的部分被标上了相同的符号，并省略对其的重复说明。
图7为电路方框图，图8为在使用可以进行抽头切换的电动风机时加在电动风机上的电压相位量与输入功率之间的关系图。
图7中，8为使驱动装置2进行操作的控制装置，9为用于通过驱动装置2来检测电动风机1中流过的电流量的电流检测装置。下面对具有上述构成的电动吸尘器的详细操作进行说明。
如实施例1中所示的那样，为了使抽头对A、B、C发生切换从而改变电动风机1的输入功率，驱动装置2的切换开关使用的是双向可控硅2i～2n。这些双向可控硅2i～2n还兼有电动风机驱动装置的功能。
在这样的状态下，通过操作输入选择装置来驱动双向可控硅2i～2n，改变其相位，从而使电动风机的输入功率逐渐增大；当输入达到最大值时，则驱动用于选择抽头对B的双向可控硅。切换至抽头对C时进行的操作也与之相同。
通过这样的控制，可以实现与实施例1中相同的、如图4中所示的控制。而且，由于此时选择装置4中使用的部件数量可以减少，因此可以降低电路的制造成本。
另外，通过使输入功率跳过高次谐波电流不能满足标准的范围，可以使高次谐波电流也能满足标准。举例来说，在图7的构成中省去抽头对B的部分、只用抽头对A和抽头对C来构成电动风机1的场合下，在图4中将抽头对A控制成达到最大输入、然后再进行切换到抽头对C的控制操作时，抽头对C时的输入值在1200W至1450W为高次谐波电流不能满足标准的区域。因此，此时可以通过抽头对A实现从300W至1200W的操作，再由抽头对C实现从1450W至1800W的驱动。通过使输入发生跳跃，虽然输入的切换进行得不够连贯，但是在电动吸尘器的使用实感中不会出现任何问题。
此外，通过对输入进行分段选择，也可以使高次谐波电流满足标准。例如，在通过输入控制装置4可以选择的输入功率为300W、1000W、1450W、1800W的场合下，可以使抽头对A选择300W、1000W，使抽头对B或者抽头对C选择1450W，最后由抽头对C选择1800W。
另外，也可以提高电动风机1的各抽头的输入功率，使电动风机1的最高输入功率达到2100W。此时，电动风机1的每个抽头的相位和高次谐波电流达不到标准的范围的关系如图8中所示。此时，抽头的切换顺序如图8中所示，为从抽头对A至抽头对B(图中①的部分)、再从抽头对B至抽头对A(图中②)、再从抽头对A至抽头对B(图中③)、最后从抽头对B至抽头对C(图中④)。这样，对于电动风机1的输入功率增大的场合也能适应。
还有，在进行抽头切换时，即使将相位设定成使抽头切换前后的输入保持一致，但由于在电动风机1的定子上卷绕绕组时会产生误差，输入值也可以发生偏差。此时，可以在控制装置8中设置上调整装置，分别检测出抽头切换前在电动风机1中流过的电流和抽头切换后的电流，且使这两个电流值成为相同值。这样，抽头切换时发生的输入功率误差可以得到消除，可以实现顺畅的操作。另外，通过由电流检测装置9检测出操作中的电流值，电动风机1的绕阻层间短路等异常状态可以尽早发现，安全性可以得到提高。
(实施例3)下面通过图9来对本发明的第3实施例进行描述。其中，与前面描述过的实施例中相同的部分被标上了相同的符号，并省略对其的重复说明。
图9为本发明第3实施例的电路框图。
在本实施例中的电动风机1的定子21的一侧，构成共线22的导线以绕组抽头的形式从电动风机中引出，另外从该定子21中还引出用于获取低输入功率的抽头23，卷绕在该定子21上的绕组还拉长后卷绕在另一个定子24上，在其终端拉出另一个抽头25。
到目前为止，电动风机的输入功率都是用一对抽头来取出的，采用上面所述的构成后，就可以从共线22和与各输入对应的抽头23、25来取出输入功率。另外，在可以用来取出各个输入的抽头23和25之间再引出多个抽头的话，还可以实现一种能够选择多种输入的电动风机。
采用上述电动风机的话，可以实现与实施例2中同样的驱动操作，但是可以减少驱动装置2内的切换装置兼电动风机驱动装置的数量。这样，电路构成可以简化，制造成本可以降低，同时部件的种类可以减少，制造基板时的设计自由度也可以得到提高。
综上所述，本发明中的电动机器可以抑制高次谐波电流，实现振动很少的控制，从而可以提高产品性能，且能够与今后提高输入来改进性能的趋势相适应。
此外，由于通过进行本发明中所述的控制可以抑制高次谐波电流，因此本发明不但可以使用在电动吸尘器中，在电动吸尘器以外的机器如电动洗衣机、干衣机等使用电动机的任何机器设备中都可以利用。
权利要求
1.一种电动机器，其特征在于包括从定子引出多个中间抽头、通过使所述抽头发生切换来改变输入功率的电动机；用于通过各个抽头来驱动电动机的驱动装置；和用于选择各个抽头的切换装置，所述驱动装置的构成为在由所述切换装置所选择的一对抽头所决定的输入范围中，可以使所述电动机的输入功率任意变化，且使电动机输入值可以在电动机能够实现的整个输出范围内发生变化。
2.如权利要求1所述的电动机器，其特征在于所述驱动装置的构成为在通过抽头切换所选择的各输入范围中，使电动机工作在高次谐波满足标准的区域内；对于超过标准的区域，则通过抽头切换移到其他的输入范围内。
3.如权利要求1所述的电动机器，其特征在于所述驱动装置的构成为在通过抽头的切换而选择的各个输入范围中使电动机输入值分段地发生变化。
4.如权利要求1所述的电动机器，其特征在于所述驱动装置的构成为在通过抽头切换选择的输入范围中通过相位控制来改变电动机输入值时，对于电动机的高次谐波不满足标准的区域，使输入跳过这样的区域。
5.如权利要求1所述的电动机器，其特征在于所述驱动装置的构成为在通过抽头切换选择的输入范围中通过相位控制来改变电动机输入值时，对于高次谐波不满足标准的区域，通过进行抽头切换、选择其他的输入区域来进行操作。
6.如权利要求1所述的电动机器，其特征在于还设有在通过抽头的切换装置所选择的输入范围中用于分别检测电动机中流过的电流的电流检测装置；和用于将在进行抽头切换时各个输入范围的误差产生的输入功率差调整到最小的调整装置，通过所述调整装置的调整来抑制偏差。
7.如权利要求1所述的电动机器，其特征在于还包括电流检测装置，和根据所述电流检测装置检测出的电流值来判断电动机中是否发生了断线的断线检测装置。
8.一种电动机器，其特征在于包括在其中一个定子上设置有多个绕组、引出有多个抽头并通过切换抽头可以改变输入的电动机；用于通过各个抽头来驱动电动机的驱动装置；和用于选择各个抽头的切换装置，其中，所述驱动装置的构成为在各个输入范围中，使电动机工作在高次谐波满足标准的区域内；对于超过标准的区域中，则通过抽头的切换转移到其他的输入范围中。
9.如权利要求8所述的电动机器，其特征在于所述驱动装置的构成为在通过抽头切换而选择的各个输入范围内，电动机的输入值分段地发生改变。
10.如权利要求8所述的电动机器，其特征在于还设有相位控制单元，所述驱动装置的构成为在通过抽头切换而选择的输入范围中通过相位控制来改变电动机输入值时，对于电动机高次谐波不满足标准的区域，使输入跳过这样的区域。
11.如权利要求8所述的电动机器，其特征在于还设有相位控制单元，所述驱动装置的构成为在通过抽头切换而选择的输入范围中通过相位控制来改变电动机输入值时，对于高次谐波不满足标准的区域，通过切换抽头来选择其他的输入区域进行操作。
12.如权利要求8所述的电动机器，其特征在于包括用于在由抽头的切换装置选择的输入范围中分别检测电动机中流过的电流的电流检测装置；和用于将进行抽头切换时由各个输入范围的差异产生的输入差调整到最小的调整装置，通过所述调整装置的调整来抑制偏差。
13.如权利要求8所述的电动机器，其特征在于还包括电流检测装置；和通过电流检测值来判断电动机中是否发生了断线的断线检测装置。
全文摘要
本发明提供了一种通过控制电动机来抑制高次谐波电流及电动机的振动、同时能够降低制造成本且使用也方便的电动机器。其中，从电动机(1)的定子(1a、1b)引出多个抽头(1c～1h)，通过抽头的切换来切换电动机(1)的输入功率。另外，通过进行通常的相位控制来抑制电动机(1)产生的振动，而且，在电源的高次谐波较低的区域，通过抽头切换来在整个区域中降低高次谐波电流的电平。
文档编号A47L9/28GK1757372SQ20051010716
公开日2006年4月12日 申请日期2005年9月28日 优先权日2004年10月6日
发明者都筑真一, 藤原俊明, 村田吉隆, 福嶋雅一 申请人:松下电器产业株式会社