电动吸尘器的制作方法

本发明的实施方式涉及通过开关元件的开关对电动机进行pwm控制的电动吸尘器。

背景技术：

以往，例如无刷马达等电动机通过进行pwm(pulsewidthmodulation：脉冲宽度调制)控制，降低电力损耗并提高电路效率。作为这样的构成，存在根据电动机的加速、减速、稳定旋转中的某一种驱动状态来切换pwm频率的构成。在该构成中，为了在稳定旋转时以较高的分辨率驱动电动机而将pwm频率设定得较高。然而，在电流较大的情况下，若pwm频率较高，则fet等开关元件中的开关损耗增加。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004－7894号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

本发明要解决的课题为，提供一种能够抑制开关元件中的开关损耗的电动吸尘器。

用来解决课题的手段

实施方式的电动吸尘器具有电动机、开关元件、功率检测单元、以及控制单元。开关元件设于向电动机供电的供电路径。功率检测单元检测电动机的功率。控制单元通过开关元件的开关对电动机进行pwm控制，并且根据由功率检测单元检测出的电动机的功率来可变地设定pwm频率。

附图说明

图1是表示一实施方式的电动吸尘器的内部构造的电路图。

图2是表示上述电动吸尘器的立体图。

图3是表示上述电动吸尘器的控制的流程图。

附图标记说明

11电动吸尘器

15电动鼓风机

16控制单元

24作为吸入口体的地板刷

34作为旋转清扫体的旋转刷

35作为电动机的刷用马达

41电动机

42作为功率检测单元的第一电流检测单元

43作为功率检测单元的第二电流检测单元

sw1、sw2开关元件

具体实施方式

以下，参照附图对一实施方式的构成进行说明。

在图2中，11表示所谓的卧式的电动吸尘器，该电动吸尘器11具有：吸尘器主体12；以及作为能够装卸地连接于该吸尘器主体12的风路形成体的管部13。

吸尘器主体12能够在作为被吸尘面的地板面上转弯以及行进，收容有电动鼓风机15、作为控制该电动鼓风机15的动作的主体控制部的控制单元16、以及向这些电动鼓风机15及控制单元16等供电的电源部17等，并且具备与电动鼓风机15的吸入侧连通的集尘部18。另外，在吸尘器主体12的前部开口形成有主体吸入口19，该主体吸入口19与集尘部18连通，并且供管部13的基端侧连接。另外，在本实施方式中，作为集尘部18，例如使用旋风分离式的集尘部，但也能够使用例如纸袋、过滤器等任意的集尘部。

管部13具备：软管体21；能够相对于该软管体21装卸的例如合成树脂制的延长管22；以及作为能够相对于该延长管22装卸的吸入口体的地板刷24。

软管体21具有：具有挠性的软管部25；设于该软管部25的基端侧(下游侧)并与主体吸入口19连接的连接管部26；以及设于软管部25的前端侧(上游侧)的手边操作部27。

延长管22的基端侧(下游侧)能够装卸地连接于手边操作部27。另外，在该手边操作部27中，供使用者把持的把持部28向基端侧突出而形成，在该把持部28配置有设定按钮29，该设定按钮29是用于在控制单元16设定电动鼓风机15的动作模式、地板刷24的动作等的设定单元。

地板刷24通过在地板面上行进来吸入地板面上的尘埃。该地板刷24具备：形成为沿左右方向延伸的长条状即横长的壳体31；以及能够旋转地连接于该壳体31的后部，并能够装卸地连接于延长管22的前端侧(上游侧)的连接管32。而且，在壳体31的与地板面对置的下部，与连接管32连通地设置有吸入尘埃的未图示的吸入口。在该吸入口，能够旋转地安装有作为旋转清扫体的旋转刷34。该旋转刷34被作为(吸入口体用)电动机的刷用马达35旋转驱动，从而进行扫出地板面的尘埃或擦刷地板面等的吸尘辅助动作。

接下来，对上述一实施方式的内部构造进行说明。

如图1所示，(第一)开关元件sw1、设于电动鼓风机15的电动机41、作为(第一)功率检测单元的第一电流检测单元42的串联电路，以及(第二)开关元件sw2、刷用马达35、作为(第二)功率检测单元的第二电流检测单元43的串联电路，相对于电源部17被并联地电连接。即，开关元件sw1、sw2分别设于从电源部17向电动鼓风机15(电动机41)以及刷用马达35供电的供电路径中。

电动机41使电动鼓风机15的风扇旋转。作为该电动机41，在本实施方式中例如使用无刷马达等。

第一电流检测单元42通过检测流经电动机41的电流，来检测电动机41的功率以及与电动鼓风机15的吸入侧连通的风路(集尘部18(图2))的堵塞状态。即，该第一电流检测单元42具有堵塞检测单元的功能。另外，第二电流检测单元43通过检测流经刷用马达35的电流来检测刷用马达35的功率。而且，这些第一以及第二电流检测单元42、43分别与控制单元16电连接，将检测出的电流值输出至控制单元16。

开关元件sw1、sw2分别使用例如fet等。这些开关元件sw1、sw2分别由控制单元16进行开关。另外，在这些开关元件sw1、sw2分别安装有未图示的散热板即散热器，构成为释放因开关损耗而产生的发热。

在控制单元16电连接有操作单元47，该操作单元47根据设定按钮29的操作来生成电动鼓风机15的动作模式、旋转刷34(图2)的旋转的接通断开(刷用马达35的旋转的接通断开)等的操作信号。然后，该控制单元16根据来自操作单元47的操作信号控制开关元件sw1或开关元件sw2的开关、即占空比，从而对电动鼓风机15的电动机41或刷用马达35进行pwm控制。

具体而言，控制单元16例如在通过设定按钮29而成为吸入力相对较强的动作模式(例如强模式)的情况下，相对增大占空比而增大电动鼓风机15的电动机41的输入(通电时间)，在通过设定按钮29而成为吸入力相对较弱的动作模式(例如弱模式)的情况下，相对减小占空比而减小电动鼓风机15的电动机41的输入(通电时间)。

另外，该控制单元16根据由第一电流检测单元42或第二电流检测单元43检测到的电动机41或刷用马达35的功率(电流值)，可变地设定pwm频率(载波频率)。

在此，控制单元16在由第一电流检测单元42或第二电流检测单元43检测出的电动机41或刷用马达35的功率(电流值)相对较大时，将pwm频率设定得相对较小，在由第一电流检测单元42或第二电流检测单元43检测到的电动机41或刷用马达35的功率(电流值)相对较小时，将pwm频率设定得相对较大。具体而言，控制单元16具有单个或多个规定的功率阈值(电流阈值)，根据与该功率阈值(电流阈值)的大小的比较结果来设定pwm频率的大小。在本实施方式中，将电动鼓风机15的电动机41的功率阈值设为500w，将刷用马达35的功率阈值设为20w。

作为电源部17，在本实施方式中例如使用二次电池等直流电源。

接下来，对上述一实施方式的电动吸尘器11的吸尘动作的概略进行说明。

在吸尘时，首先，使用者经由连接管部26将软管体21连通连接于吸尘器主体12的主体吸入口19，并将延长管22以及地板刷24的连接管32依次连通连接于该软管体21的前端侧的手边操作部27。因而，地板刷24的吸入口与电动鼓风机15的吸入侧连通。

接着，将地板刷24载置于地板面上，并设为能够从电源部17向控制单元16以及电动鼓风机15供电的状态，当把持着把持部28的使用者对规定的设定按钮29进行操作时，控制单元16以与对应于通过该设定按钮29设定好的动作模式而从操作单元47输出的操作信号相对应的占空比来对开关元件sw1进行开关，对电动鼓风机15的电动机41的输入进行pwm控制，从而驱动电动鼓风机15。

另外，使用者根据地板面的种类而使旋转刷34适当旋转。此时，当使用者对规定的设定按钮29进行操作时，控制单元16根据对应于该设定按钮29的操作而从操作单元47输出的操作信号，以规定的占空比对开关元件sw2进行开关，对刷用马达35的输入进行pwm控制，从而驱动刷用马达35，并驱动旋转刷34。

然后，使用者使地板刷24在地板面上沿前后行进，从而通过由电动鼓风机15的驱动产生的负压的作用，从地板刷24的前端侧的吸入口将尘埃与空气一起吸入，此外进行利用被驱动的旋转刷34扫出地板面的尘埃或擦刷地板面等的吸尘辅助动作。

被吸入到地板刷24的空气成为吸入风，经由延长管22以及软管体21将尘埃从主体吸入口19向集尘部18运送，由该集尘部18捕集尘埃。

之后，去除了尘埃的吸入风被向电动鼓风机15吸入，通过该电动鼓风机15而成为排气风，从设于吸尘器主体12的后部等的未图示的排气口向吸尘器主体12的外部排气。

然后，吸尘结束，在收纳电动吸尘器11时，通过操作设定按钮29，控制单元16使电动鼓风机15停止。此时，在使旋转刷34驱动的情况下，控制单元16也使刷用马达35停止。

接下来，也参照图3所示的流程图对电动机41以及刷用马达35的控制进行说明。

控制单元16通过经由第一以及第二电流检测单元42、43检测电动机41以及刷用马达35的电流，来分别检测这些电动机41以及刷用马达35的功率(步骤s1)。

接着，控制单元16判断在步骤s1中检测出的电动机41或刷用马达35的功率是否(相对)较大、即在步骤s1中检测出的功率是否为规定的功率阈值以上(步骤s2)。

在该步骤s2中判断为功率为规定的功率阈值以上的情况下，控制单元16将pwm频率设定得相对较小(步骤s3)。即，在判断为电动机41的功率为规定的(第一)功率阈值以上、例如500w以上的情况下，控制单元16将开关元件sw1的pwm频率设定得相对较小。另外，在判断为刷用马达35的功率为规定的(第二)功率阈值以上、例如20w以上的情况下，控制单元16将开关元件sw2的pwm频率设定得相对较小。

另一方面，在步骤s2中判断为功率不为规定的功率阈值以上(小于功率阈值)的情况下，控制单元16将pwm频率设定得相对较大(步骤s4)。即，在判断为电动机41的功率不为规定的(第一)功率阈值以上、例如500w以上的情况下，控制单元16将开关元件sw1的pwm频率设定得相对较大。另外，在判断为刷用马达35的功率不为规定的(第二)功率阈值以上、例如20w以上的情况下，控制单元16将开关元件sw2的pwm频率设定得相对较大。

然后，在步骤s3或步骤s4之后，控制单元16以所设定的pwm频率对电动机41以及刷用马达35进行pwm控制(步骤s5)。

因而，在使用者通过设定按钮29的操作将电动吸尘器11设定为例如强模式时，控制单元16使电动鼓风机15的电动机41的输入(通电时间)相对增加，基本上在起动时设为500w以上的输入，因此将开关元件sw1的pwm控制的pwm频率设定得相对较小。但是，即使在该强模式时，在由于集尘部18等风路的堵塞而电动机41的电流降低了的情况下，由于电动机41的功率降低，因此当输入(通电时间)小于功率阈值时，控制单元16也将开关元件sw1的pwm控制的pwm频率设定得相对较大。

另外，在使用者通过设定按钮29的操作将电动吸尘器11设定为例如弱模式时，控制单元16使电动鼓风机15的电动机41的输入(通电时间)相对减少，因此将开关元件sw1的pwm控制的pwm频率设定得相对较大。

而且，在将地板刷24载置于地板面上的状态下接通了刷用马达35的情况下，控制单元16将开关元件sw2的pwm控制的pwm频率设定得相对较小。

另外，当使用者在使旋转刷34驱动的状态下将地板刷24从地板面抬起时，由于流经刷用马达35的电流降低而功率降低，因此控制单元16将开关元件sw2的pwm控制的pwm频率设定得相对较大。

如此，根据上述一实施方式，根据由第一电流检测单元42或第二电流检测单元43检测出的电动鼓风机15的电动机41或刷用马达35的功率，控制单元16可变地设定基于开关元件sw1或开关元件sw2的开关的pwm控制的pwm频率，从而能够抑制开关元件sw1或开关元件sw2的开关损耗。

具体而言，在由第一电流检测单元42检测出的电动鼓风机15的电动机41的功率相对较大时，控制单元16将基于开关元件sw1的开关的pwm控制的pwm频率设定得相对较小，从而能够抑制开关元件sw1的开关损耗，也能够减小开关元件sw1的大小、安装于开关元件sw1的散热器的大小，能够实现小型化以及轻量化。

同样，在由第二电流检测单元43检测出的旋转刷34的旋转驱动用的刷用马达35的功率相对较大时，控制单元16将基于开关元件sw2的开关的pwm控制的pwm频率设定得相对较小，从而能够抑制开关元件sw2的开关损耗，也能够减小开关元件sw2的大小、安装于开关元件sw2的散热器的大小，能够实现小型化以及轻量化。

另外，在由第一电流检测单元42检测出的电动鼓风机15的电动机41的功率相对较小时，控制单元16将基于开关元件sw1的开关的pwm控制的pwm频率设定得相对较大，从而能够减少电动机41的火花放电，能够延长电动机41(电动鼓风机15)的寿命。

同样，在由第二电流检测单元43检测出的旋转刷34的旋转驱动用的刷用马达35的功率相对较小时，控制单元16将基于开关元件sw2的开关的pwm控制的pwm频率设定得相对较大，从而能够减少刷用马达35的火花放电，能够延长刷用马达35的寿命。

特别是，在电动吸尘器11的情况下，由于使电动机41以及刷用马达35高速旋转(电动机41例如以30000rpm以上、刷用马达35例如以3000rpm以上等进行旋转)，因此损耗容易变大，所以如上述那样能够抑制开关损耗的构成变得更加有效。

另外，在上述一实施方式中，将开关元件sw1、sw2(电动鼓风机15(电动机41)以及刷用马达35)并联连接于电源部17，但也能够分别单独地取得电源。

另外，电动机41以及刷用马达35也可以分别由不同的控制单元进行pwm控制。

而且，作为功率检测单元，也可以检测例如电动机41、刷用马达35的输入(通电时间)。

另外，作为电源部17，也能够使用商用交流电源等交流电源。在这样的情况下，作为开关元件sw1、sw2，通过分别使用三端双向交流开关等交流用的开关元件，能够同样地构成。

而且，根据功率的大小而可变地设定pwm频率的构成也可以仅应用于电动鼓风机15的电动机41和刷用马达35中的任一个。

另外，由控制单元16进行的pwm频率的可变设定例如也能够应用于如下情况：将电动鼓风机15的动作模式设定为根据由尘埃量检测单元检测出的被吸入到集尘部18的尘埃量而使输入可变的自动模式。

而且，作为电动吸尘器11，并不局限于卧式，例如在上下方向上长条状的吸尘器主体12的下部连接有地板刷24的连接管32的所谓的立式、能够将延长管22直接连接于吸尘器主体12的杆式、手持式、或者能够自主行进的扫地机器人等中也能够相应地使用。

对本发明的一实施方式进行了说明，但该实施方式是作为例子而提示的，并不意图将发明的范围限定于该实施方式。该新的实施方式能够以其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。该实施方式、其变形包含在发明的范围、主旨内，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等价的范围内。