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电动吸尘器

文献发布时间:2024-04-18 19:59:31


电动吸尘器

技术领域

本发明的实施方式涉及一种电动吸尘器,具备借助马达而旋转的旋转清扫体。

背景技术

以往,作为用于电动吸尘器的清扫工具,已知有一种具备旋转清扫体、及使该旋转清扫体旋转的马达的所谓可动刷构造的吸入口体。在这样的吸入口体中,借助因马达的力而旋转的旋转清扫体,通过将尘埃从被吸尘面挠起后再吸入,能够从像地毯这样容易附着尘埃的被吸尘面有效地去除尘埃。

若考虑安全性及节能性,旋转清扫体优选在吸入口体的旋转清扫体从被吸尘面离开的状态下抑制或停止旋转。因此,已知在马达驱动的状态下,基于该马达的功耗电流的比较值在规定时间内持续低于规定的阈值时,使马达的驱动电力减少的技术。

在这样地基于马达的电流值来判断旋转清扫体相对于被吸尘面的分离与接触的情况下,需要进一步缩短判断所需要的时间来节省电力。并且,由于马达的电流值因各种各样的原因而变化,需要更高精度地检测旋转清扫体相对于被吸尘面的分离与接触。

专利文献1:日本特开2022-68680号公报

发明内容

本发明要解决的课题在于,提供一种能够节省电力的电动吸尘器。

实施方式的电动吸尘器具备马达、借助马达旋转的旋转清扫体、及控制马达的控制单元。控制单元至少在满足第一条件的情况下使马达的驱动电力减少,该第一条件为基于马达的规定的负载电流值和其紧前的负载电流值的计算值在规定的第一时间中持续大于等于比负载电流值小的第一阈值、且小于等于第二阈值。

发明的效果:根据本发明的电动吸尘器,能够更高精度地检测旋转清扫体相对于被吸尘面的分离与接触从而能够节省电力,并且,兼顾了安全性和吸尘性能。

附图说明

图1是概略地示出第一实施方式的电动吸尘器的一部分的截面图。

图2是示出同上电动吸尘器的一部分的内部构造的框图。

图3是示出同上电动吸尘器的立体图。

图4是示出同上马达的负载电流值随时间变化的一个例子的图表。

图5是示出由同上控制单元进行的控制的流程图。

图6是示出同上马达的负载电流值随时间变化的另一个例子的图表。

图7是示出同上清扫工具的马达的驱动状态的说明图。

图8是概略地示出第二实施方式的电动吸尘器的一部分的截面图。

图9是示出同上马达的负载电流值随时间变化的一个例子的图表。

附图标记的说明

11…旋转清扫体

12…马达

13…控制单元

CL…电动吸尘器

具体实施方式

(第一实施方式)

以下,参照附图对第一实施方式进行说明。

在图1中,1是清扫工具。清扫工具1又称吸尘头等,对作为地面等被吸尘面的被吸尘部F进行吸尘。清扫工具1具备壳体10。在壳体10上,形成有集尘口100。旋转清扫体11探到集尘口100并可旋转地安装在壳体10上有。旋转清扫体11借助马达12旋转,将被吸尘部F的尘埃挠起。如图2所示,马达12由控制单元13控制。此外,以下,如图1所示,清扫工具1的前后方向以使用者使用清扫工具1时从使用者看过去的方向作为基准。一般地,从使用者离开的方向作为前方向,向使用者接近的方向作为后方向。例如,如图1所示的箭头FR方向作为前方向,箭头RR方向作为后方向。

如图3所示,清扫工具1被用于电动吸尘器CL。在本实施方式中,清扫工具1适用于吸引式电动吸尘器CL,其借助配置于电动吸尘器CL的吸尘器主体2的电动鼓风机等吸引源3的驱动所产生的负压,将尘埃与空气一起吸入分离部4。电动吸尘器CL可以是地面行走式或罐式、杆式、直立式、便携式、或自行式电动吸尘器等任意的吸尘器。在本实施方式中,以杆式电动吸尘器举例来说明电动吸尘器CL。并且,在如图所示的例子中,清扫工具1又被称为吸入口体或地板刷,经由作为与壳体10连接的连接部的连接管14,而与作为管部的延长管5、或吸尘器主体2机械地及流体地连接。而且,在本实施方式中,使用者通过操作把持操作用的手边操作部6的开关7,来设定吸引源3的动作或吸引力、及旋转清扫体11或马达12的旋转的开关(on/off)。在吸尘器主体2上,配置有根据由开关7所设定的操作而使吸引源3动作的主体控制部8。开关7或主体控制部8与控制单元13电连接。控制单元13也可以配置在清扫工具1上,但在本实施方式中,控制单元13的至少一部分被包含在主体控制部8中。电动吸尘器CL的电源部B配置在例如吸尘器主体2上。在本实施方式中,电源部B是电池或二次电池,但并不限于此,也可以是从商用电源等外部电源取得电力的卷线器装置等。

接着,参照图1及图2来说明控制单元13的内部构造。

控制单元13具有可改变马达12的驱动电力的电力可变部130。电力可变部130可以使马达12的驱动电力无级地变化,也可以变化为多个等级的任意一个。在本实施方式中,电力可变部130能够将马达12的驱动电力设定为至少多个等级的任意一个。

作为借助电力可变部130的马达12的驱动电力的可变方法,例如调整从电源向马达12的通电时间或通电量,根据马达12的通电时间来设定马达12的驱动电力。作为一个例子,电力可变部130将向马达12的控制信号即外加电压设为PWM信号,通过调整PWM信号的占空比,来设定马达12的驱动电力。即,若PWM信号的占空比设为100%,则马达12的驱动电力最大,通过使PWM信号的占空比下降,马达12的驱动电力减少,旋转清扫体11的旋转速度及旋转扭矩降低。即,电力可变部130在使马达12的驱动电力增加时,使占空比增加,在使马达12的驱动电力减少时,使占空比减少。在本实施方式中,电力可变部130具有多个不同的占空比,通过将马达12的PWM信号的占空比选择性地设定为这些占空比的任意一个,能够将马达12的驱动电力设定为多个不同的驱动电力。

此外,控制单元13或电力可变部130可以以使旋转清扫体11向任意方向旋转的方式来控制马达12。例如,控制单元13或电力可变部130可以不管清扫工具1的行进方向而以将旋转清扫体11的旋转方向固定为一个方向的方式来控制马达12,也可以以根据清扫工具1的行进方向来切换旋转清扫体11的旋转方向的方式来控制马达12。在本实施方式中,控制单元13或电力可变部130控制马达12的旋转方向,使得将旋转清扫体11成为被吸尘部F侧从前方向后方的旋转方向、即如图1所示箭头X所示出的逆时针旋转方向。即,在本实施方式中,控制单元13或电力可变部130控制马达12的旋转方向,使得旋转清扫体11成为对被吸尘部F从前方向后方擦过的旋转方向。即,控制单元13或电力可变部130将马达12的旋转方向设为规定的固定方向。在本实施方式中,旋转清扫体11的旋转方向对于清扫工具1的前进而言是顺旋转或正转、即辅助清扫工具1的前进的方向,对于清扫工具1的后退而言是逆旋转或反转、即对于清扫工具1的后退施加更大负载的方向。

并且,控制单元13具有检测马达12的负载电流值的电流检测部131。马达12的负载电流值是示出借助马达12而旋转的旋转清扫体11的负载状态的电流值,与马达12的实际电流值具有相关性。马达12的实际电流值是,例如每隔规定时间取得规定次数的电流值的平均值。作为一个例子,实际电流值是,N、M为自然数,1/N秒一次取得的电流值的M次平均值。即,实际电流值是取得时间T=M/N秒中的电流值的平均值。优选地,N大于等于2,M是1或N的真约数,即比N小的N的约数。在本实施方式中,设N=1000,M=100,实际电流值为取得时间T=0.1秒中的电流值平均值。该实际电流值大大依存于电力可变部130的PWM信号的占空比。因此,在本实施方式中,负载电流值由于是使其从PWM信号的占空比独立出来,所以求得其为实际电流值除以电力可变部130中的PWM信号的占空比的值。即,(负载电流值)=(实际电流值)/(占空比)。由此,本实施方式的负载电流值是从流过马达12的电流值计算出的值。

并且,负载电流值并不限于从流过马达12的电流值计算出的值,也可以是流过马达12的电流值本身,也可以是从流过马达12的电流值减去规定值的值等。该规定值设定为将旋转清扫体11或马达12的旋转负载设为固定或大致固定时的负载电流值,例如在使旋转清扫体11空转时,特别地设为在清扫工具1制造时为了进行确认而使旋转清扫体11空转时所检测出的马达12的负载电流值的一半的值。即,以下,所谓“负载电流值”,包含从流过马达12的电流值计算出的、与该电流值具有相关性的值。并且,将“旋转清扫体11或马达12的旋转负载”简称为“旋转负载”。

作为借助电流检测部131的马达12的电流值的检测方法,作为一个例子,在作为检测元件的电阻值较小的电阻、即所谓分流电阻中流过电流,将在分流电阻的两端产生的电位差放大,输入至作为变换部的A/D转换器,再获取A/D转换器的输出。

此外,在本实施方式中,说明了一种电流检测部131,具备:电流值取得部,该电流值取得部具有检测元件及A/D转换器等,并取得流过马达12的电流值;求出实际电流值的实际电流值计算部;及,求出负载电流值的负载电流值计算部,但电流值取得部、实际电流值计算部、及负载电流值计算部也可以作为分别单独的电路部分而构成,它们也可以任意地组合而构成,它们的一部分也可以是其他电路部分的一部分。即,电流检测部131并不限定于一体地具备电流值取得部、实际电流值计算部、及负载电流值计算部的结构。

而且,控制单元13具有存储器等存储部132。在本实施方式中,在存储部132中,借助电流检测部131检测到的负载电流值每一次都被存储并保留。存储在存储部132中的负载电流值,可以每次检测出新的负载电流值都被更新,也可以保留规定时间,并删除每次检测出新的负载电流值时的最旧的负载电流值。并且,在存储部132中,存储有负载电流值的最小值及/或最大值。最小值、最大值在保留规定时间后,也可以被删除。而且,在存储部132中存储有各种判断用的阈值或判断值等。此外,以下,所谓最小值,并不限于只有一个最小的值,也可以是与最小的值非常接近的值,或变化的负载电流值中的多个极小值或峰值的任意个,或这些极小值或峰值的至少任意个的平均值等。同样地,所谓最大值,并不限于只有一个最大的值,也可以是与最大的值非常接近的值,或变化的负载电流值中的多个极大值或峰值的任意个,或这些极大值或峰值的至少任意个的平均值等。

并且,控制单元13具有判断部133。判断部133基于由电流检测部131检测出的负载电流值及存储在存储部132中的过去的负载电流值,来判断清扫工具1或旋转清扫体11的状态,同时根据该判断,来控制借助电力可变部130的马达12的驱动电力的设定。关于借助该判断部133的判断,如后所述。

此外,马达12及控制单元13的电源,可以设置在清扫工具1中,也可以取自吸尘器主体2的电源部B。

接着,说明第一实施方式的动作。

吸尘时,使用者通过把持手边操作部6,并操作开关7,主体控制部8使吸引源3动作。由吸引源3的动作而产生的负压经由分离部4作用于延长管5和清扫工具1,由此被吸尘部的尘埃与空气一起从集尘口100被吸入分离部4。使用者在借助手边操作部6将清扫工具1放置在被吸尘部F上的状态下,前后交替地移动,使被吸尘部F上的尘埃向分离部4依次吸入。被吸入分离部4的含尘空气在分离部4中,尘埃被分离收集。在将吸引源3冷却后,分离了尘埃的空气向吸尘器主体2的外部排出。

并且,控制单元13借助电力可变部130使清扫工具1的马达12启动,使旋转清扫体11旋转。通过旋转清扫体11的旋转,被吸尘部F的尘埃被挠起,该被挠起的尘埃借助作用于集尘口100的负压向分离部4被吸入。此外,使用者根据防止物体由旋转清扫体11卷入等需要,能够操作开关7使清扫工具1的旋转清扫体11的旋转停止。

控制单元13可以任意地设定马达12启动时的驱动电力,但在本实施方式中,作为一个例子,在马达12启动时、即使旋转清扫体11开始动作时,不清楚清扫工具1是否与被吸尘部F相接,因此考虑更高的安全,优选地,控制单元13借助电力可变部130使马达12以相对较小的驱动电力启动。由此旋转清扫体11低速旋转。然后,控制单元13在马达12的驱动电力相对较小的状态下,由判断部133判断为满足了规定的增加条件时,借助电力可变部130使马达12的驱动电力增加,使旋转清扫体11高速旋转。该控制以下称为电力增加控制。并且,控制单元13在马达12的驱动电力相对较大的状态下,由判断部133判断满足了规定的减少条件时,借助电力可变部130使马达12的驱动电力减少,使旋转清扫体11低速旋转或停止。该控制以下称为电力减少控制。

上述电力减少控制是指在使马达12的旋转速度从相对较高的状态减少、将旋转清扫体11的旋转速度或旋转扭矩减小的控制。作为应实施电力减少控制的条件,在本实施方式中,考虑(1)清扫工具1或旋转清扫体11从被吸尘部F浮起或从被吸尘部F离开的情况、(2)清扫工具1或旋转清扫体11所接触的被吸尘部F的种类是木地板等旋转负载较小的情况中的至少任意一个情况。在本实施方式中,基于借助控制单元13的电流检测部131检测出的马达12的负载电流值,由判断部133来判断这些情况。

在上述(1)的情况下,施加于旋转清扫体11的负载相对较小,因此马达12的负载电流值相对较小。由此,在这些情况下,如图4所示,设想负载电流值I(t)较小,且负载电流值I(t)或负载电流值I(t)的变化较小的状态持续规定时间以上。

因此,控制单元13在马达12的规定的负载电流值与其紧前的负载电流值大致相同或相同的情况下,判断为负载电流值的变化较小。具体地,控制单元13在判断部133中,判断为至少满足第一条件的情况下,从判断部133向电力可变部130输出信号,使马达12的驱动电力降低,或实施设定为相对较小驱动电力的电力减少控制,该第一条件是基于由电流检测部131检测到的马达12的规定的负载电流值和由存储部132存储的其紧前的负载电流值得到的计算值C在第一时间T1中持续大于等于第一阈值Th1小于等于第二阈值Th2。即,在本实施方式中,第一条件指的是判断为例如清扫工具1或旋转清扫体11对于被吸尘部F的分离与接触的分离与接触判断条件。即,本实施方式的第一条件指的是在规定的第一时间T1中马达12的负载电流值的变化持续地较小。

在本实施方式中,“规定的负载电流值”指的是从判断时起规定的短时间以内、即最近的负载电流值等,最好使用最新的负载电流值,但并不限于此,相对于最新的负载电流值,也可以是紧前的负载电流值、即被存储在存储部132中的负载电流值中最新的值,即从判断时起取得时间T秒前的负载电流值。并且,紧前的负载电流值指的是被存储在存储部132中的负载电流值中离规定的负载电流值最近的、过去的值,即从规定的负载电流值起取得时间T秒前的负载电流值,但并不限于此,也可以使用从规定的负载电流值起2T秒前或3T秒前等、非常短的规定时间以内的过去的负载电流值,且也可以是从规定的负载电流值起规定时间以内的负载电流值的平均值等、从紧前的多个负载电流值计算出的值。

并且,基于规定的负载电流值和其紧前的负载电流值得到的计算值C指的是,例如规定的负载电流值和其紧前的负载电流值之差,及/或规定的负载电流值和其紧前的负载电流值之比。

第一阈值Th1及第二阈值Th2是比负载电流值小很多的值,例如设为负载电流值的大约1/10的量级。

第一阈值Th1及第二阈值Th2是基于将旋转负载设为固定或大致固定时的负载电流值的变化而设定的值。第二阈值Th2是比第一阈值Th1大的值。在计算值C是规定的负载电流值和其紧前的负载电流值之差的情况下,在本实施方式中,设第一阈值Th1是负值,例如-25mA,第二阈值Th2是正值,例如25mA。即,在该例子中,第二阈值Th2与第一阈值Th1绝对值相等。在这种情况下,可以在判断部133中,分别直接比较规定的负载电流值和其紧前的负载电流值之差、与第一阈值Th1及第二阈值Th2,也可以比较规定的负载电流值和其紧前的负载电流值之差的绝对值、与作为第一阈值Th1及第二阈值Th2的绝对值的第一绝对值A1。并且,由于考虑到在旋转清扫体11空转的情况下,因马达12的发热,基本上负载电流值会下降,比起对马达12的负载电流值的减少,判断部133可以对增加进行更加严格的判断。在那种情况下,设第二阈值Th2为比第一阈值Th1的绝对值小的正值。在这种情况下,设第二阈值Th2为例如15mA。

并且,在计算值C是规定的负载电流值和其紧前的负载电流值之比的情况下,在本实施方式中,设第一阈值Th1小于1,例如0.97,第二阈值Th2比1大,例如1/0.97。即,在该例子中,第一阈值Th1和第二阈值Th2互为倒数,分别是正值。在这种情况下,可以在判断部133中分别比较规定的负载电流值和其紧前的负载电流值之比、与第一阈值Th1及第二阈值Th2,也可以比较规定的负载电流值和其紧前的负载电流值之差的绝对值、与将(1-第一阈值Th1)乘以规定的负载电流值或紧前的负载电流值得到的值。并且,由于考虑在旋转清扫体11空转的情况下,因马达12的发热,基本上负载电流值会下降,比起对马达12的负载电流值的减少,判断部133可以对增加进行更加严格的判断。在那种情况下,设第二阈值Th2为比第一阈值Th1的倒数大的正值。在这种情况下,设第二阈值Th2为例如1.01。

而且,由于马达12有时混入来自吸引源3的噪声,并且,有时会有A/D转换器的精度不足的情况,在这样的情况下若计算值C比第一阈值Th1略小,或比第二阈值Th2略大,则上述(1)的判断被推迟第一时间T1。因此,优选地,对由判断部133进行的计算值C和第一阈值Th1及第二阈值Th2的比较判断,分别事先留出余量或宽度。即,在本实施方式中,控制单元13在计算值C比第一阈值Th1小且比第三阈值Th3大情况下,或者,比第二阈值Th2大且小于第四阈值Th4的情况下,将第一时间T1延长。即,在本实施方式中,控制单元13即使在不满足第一条件的情况下,只要计算值在第三阈值Th3和第四阈值Th4之间的范围,就保留判断。

第三阈值Th3及第四阈值Th4是比负载电流值小很多的值,例如设为负载电流值的大约1/10的量级。第三阈值Th3是比第一阈值Th1小的值,第四阈值Th4是比第二阈值Th2大的值。即,在计算值C比第一阈值Th1略小的情况下、或计算值比第二阈值Th2略大的情况下,控制单元13通过将由判断部133进行的判断暂时地保留,实质上将第一时间T1延长。将第一时间T1延长的长度设为比第一时间T1小的规定单位时间。单位时间设为例如与取得时间T具有相关性的非常短的时间,在本实施方式中设为与取得时间T相等。

例如,在计算值C是规定的负载电流值和紧前的负载电流值之差的情况下,第三阈值Th3是负值,设为-50mA,第四阈值Th4是正值,设为50mA等。即,在该例子中,第四阈值Th4与第三阈值Th3绝对值相等。在这种情况下,在判断部133中,可以分别直接比较规定的负载电流值和其紧前的负载电流值之差、与第三阈值Th3及第四阈值Th4,也可以比较规定的负载电流值和其紧前的负载电流值之差的绝对值、与作为第三阈值Th3及第四阈值Th4的绝对值的第二绝对值A2。

并且,在计算值C是规定的负载电流值和其紧前的负载电流值之比的情况下,例如第三阈值Th3是第四阈值Th4的倒数,分别设为正值。在这种情况下,在判断部133中,可以分别比较规定的负载电流值和其紧前的负载电流值之比、与第三阈值Th3及第四阈值Th4,也可以比较规定的负载电流值和其紧前的负载电流值之差的绝对值、及将(1-第三阈值Th3)乘以规定的负载电流值或紧前的负载电流值得到的值。

第一时间T1是与实际电流值或负载电流值的取得时间T具有相关性的时间。例如,第一时间T1是实际电流值或负载电流值的取得时间T的整数倍。在本实施方式中,设第一时间T1小于1秒,例如0.8秒。

但是,在即使清扫工具1在被吸尘部F上暂时静止,使用者为了将旋转清扫体11按压在墙边的被吸尘部F上以将墙边的尘埃挠出、而将清扫工具1固定在被吸尘部F上并有意地使高负载状态持续的情况下,或清扫工具1在纤维较长的地毯等旋转负载大的被吸尘部F上静止的情况下等,考虑到借助旋转清扫体11的除尘的效率,最好不实施电力减少控制。因此,优选地,控制单元13加上马达12的规定的负载电流值的大小来决定是否实施电力减少控制。

在本实施方式中,控制单元13在由判断部133判断为,由电流检测部131检测出的马达12的规定的负载电流值大于等于比第二阈值Th2大的预先设定的第五阈值Th5时,假使计算值在大于等于第一阈值Th1且小于等于第二阈值Th2的状态下持续第一时间T1,也不实施电力减少控制。在本实施方式中,第五阈值Th5设为比第四阈值Th4大的值。所期望的是,该第五阈值Th5设为比在将清扫工具1冷却至小于等于规定温度的状态下使旋转清扫体11空转时的马达12的负载电流值大的值。

参照如图5所示的流程图来说明这些控制。此外,在如图5所示的流程图中,说明了计算值C是规定的负载电流值和紧前的负载电流值之差、第一阈值Th1和第二阈值Th2的绝对值相等、且第三阈值Th3和第四阈值Th4的绝对值相等的情况。

首先,在步骤S1中,控制单元13在判断部133中判断负载电流值I(t)是否大于等于第五阈值Th5、或计算值C的绝对值是否比第二绝对值A2大。即,在步骤S1中,控制单元13在判断部133中判断负载电流值I(t)是否大于等于第五阈值Th5、或计算值C是否比第三阈值Th3小、或计算值C是否比第四阈值Th4大。在步骤S1中,在判断为负载电流值I(t)大于等于第五阈值Th5、或计算值C的绝对值比第二绝对值A2大的情况下,即步骤S1的“是”的情况下,在步骤S2中,控制单元13在判断部133中将判断值重置,即将计数器等的判断值设定为0,进入步骤S5。通过这些步骤S1、S2,在负载电流值I(t)大于等于第五阈值Th5、或计算值C比第三阈值Th3小、或计算值C比第四阈值Th4大的情况下,由判断部133进行的判断分别被重置。

在步骤S1中,在判断为负载电流值I(t)小于第五阈值Th5、且计算值C的绝对值小于等于第二绝对值A2的情况下,即步骤S1的“否”的情况下,在步骤S3中,控制单元13在判断部133中判断计算值C的绝对值是否小于等于第一绝对值A1。即,在步骤S3中,控制单元13在判断部133中判断计算值C是否大于等于第一阈值Th1、且小于等于第二阈值Th2。在步骤S3中,在判断为计算值C的绝对值小于等于第一绝对值A1的情况下,即步骤S3的“是”的情况下,在步骤S4中,将判断值加1,进入步骤S5。即,通过步骤S1、S3、S4,在负载电流值I(t)小于第五阈值Th5、且计算值C大于等于第一阈值Th1且小于等于第二阈值Th2的情况下,判断值被加1。

在步骤S5中,控制单元13在判断部133中判断判断值是否大于等于规定的次数阈值。在步骤S5中,在判断为判断值大于等于规定的次数阈值的情况下,即步骤S5的“是”的情况下,在步骤S6中,控制单元13实施电力减少控制,将判断值重置为0,进入步骤S1。

并且,在步骤S5中,在判断为判断值没有大于等于规定的次数阈值的情况下,即步骤S5的“否”的情况下,直接进入步骤S1。

通过每隔取得时间T来实施这些判断及控制,次数阈值成为与第一时间T1具有相关性的值,在本实施方式中为(第一时间T1)/(取得时间T)。例如,像本实施方式这样,在取得时间T是0.1秒,第一时间T1是0.8秒的情况下,次数阈值为8。

并且,在步骤S3中,在判断为计算值C的绝对值没有小于等于第一绝对值A1的情况下,即步骤S3的“否”的情况下,进入步骤S5。即,通过步骤S1、S3,在计算值C比第一阈值Th1小且比第三阈值Th3大的情况下、或比第二阈值Th2大且小于第四阈值Th4的情况下,判断值既不相加也不被重置,以判断值的值被保留的状态进行判断。由此,在步骤S5中的判断结果保持与上一次的步骤S5的判断结果相同的状态而没有变化,再一次重复步骤S1-S5的控制,即判断被推迟了取得时间T,因此用于判断第一条件的第一时间T1实质上被延长了。

而且,在上述(2)的情况下,旋转负载相对较小,因此马达12的负载电流值相对较小。并且,由于使清扫工具1后退时的负载电流值无论被吸尘部F的种类如何都是大致固定的,所以设想从过去的规定时间内的负载电流值的最小值起的变化,反映了由被吸尘部F造成的旋转负载。

因此,控制单元13在满足了基于规定的第二时间T2内的马达12的负载电流值的变化的第二条件的情况下,也实施电力减少控制。即,在本实施方式中,第二条件指的是基于由被吸尘部F造成的旋转负载的种类判断条件。在如图所示的例子中,第二条件指的是判断被吸尘部F是否是木地板等旋转负载较小的表面的被吸尘部的种类判断条件。

在本实施方式中,第二条件指的是规定的第二时间T2内的马达12的负载电流值的变化较小。作为一个例子,第二条件指的是至少基于马达12的规定的负载电流值和规定的第二时间T2内的马达12的负载电流值的最小值得出的计算值小于等于规定的变化阈值。

具体地,控制单元13在判断部133中判断为规定的负载电流值与规定的第二时间以内的负载电流值的最小值之差及/或之比小于等于规定第一变化阈值的情况下,从判断部133向电力可变部130输出信号,使马达12的驱动电力降低,或实施设定为相对较小的驱动电力的电力减少控制。在该判断部133中的判断中,也可以参考是否判断为计算值C大于等于规定的第六阈值、及/或规定的负载电流值是否大于等于规定的第一阈值电流值及/或小于比第一阈值电流值大的规定的第二阈值电流值。

第二时间T2是与实际电流值或负载电流值的取得时间T具有相关性的时间。例如,第二时间T2是实际电流值或负载电流值的取得时间T的整数倍。在本实施方式中,第二时间T2被设定为,大于等于一般使用者从开始清扫工具1的后退起到停止或再次前进的时间。一般使用者使用清扫工具1的移动速度如JIS等规定的标准所规定的那样,是0.5M/秒,一般使用者从开始清扫工具1的前进起到停止的时间大约是0.8-1秒,从开始清扫工具1的后退起到停止或再次前进的时间是大约1.5-2秒。在本实施方式中,由于控制单元13在短时间内进行由判断部133进行的使用上述第一时间T1的判断,优选地,第二时间T2设为比第一时间T1长的时间,并通过将上述(2)的判断所需要的时间取得比上述(1)的判断所需要的时间长,在提高判断精度的同时,抑制在地毯等旋转负载大的被吸尘部F中马达12的转速即旋转清扫体11的转速的降低,比较理想。优选地,第二时间T2与规定阈值时间相等,在本实施方式中,设为例如2.0秒。

第一变化阈值及第六阈值分别是比负载电流值小很多的值,例如设为负载电流值的大约1/10的量级。

并不限于此,被吸尘部F的种类也可以借助已知的种类判断单元,该种类判断单元基于取得图像或接触阻力等示出被吸尘部F的信息,来判断被吸尘部F的种类。

并且,在本实施方式中,除了上述(1)的情况下的第一条件,进一步还满足第二条件时,控制单元13也可以实施电力减少控制。

此外,在本实施方式中,电力减少控制中的“使马达12的驱动电力减少”或“设定为相对值较小的驱动电力”指的是,控制单元13借助电力可变部130将马达12的驱动电力设定为大于等于0的规定的第一驱动电力。第一驱动电力指的是,在电力可变部130中能够设定的多个驱动电力中相对较小的驱动电力、或即使使用者接触旋转清扫体11也安全的较小的转速的驱动电力等。

在上述(1)及(2)中,第一驱动电力可以分别相同,但优选不同。在上述(1)的情况下,设想清扫工具1或旋转清扫体11从被吸尘部F离开,因此优选使旋转清扫体11的转速进一步降低,设为假使与旋转清扫体11接触也安全的转速。因此,根据上述(1)的情况下的判断结果而设定的一个第一驱动电力,比根据上述(2)的判断结果而设定的另一个第一驱动电力小。例如,电力可变部130将根据上述(1)的判断结果而设定的一个第一驱动电力用的PWM信号的占空比设为20%,并将根据上述(2)的判断结果而设定的另一个第一驱动电力用的PWM信号的占空比设为40%或30%等。

由此,如果马达12的驱动电力以一个第一驱动电力的状态满足第一条件、及马达12的驱动电力以另一个第一驱动电力的状态满足第二条件,马达12的驱动电力就被维持不变。并且,在马达12的驱动电力以另一个第一驱动电力的状态满足第一条件的情况下,马达12的驱动电力被进一步降低。

此外,在旋转清扫体11卷入物体的情况下,或马达12过热的情况下,也可以实施电力减少控制。特别地,在旋转清扫体11卷入物体的情况下,可以使马达12的驱动电力降低为0。在这些情况下,也可以使用马达12的负载电流值及规定时间内的负载电流值的变化来进行判断。

另一方面,上述电力增加控制是指在使马达12的旋转速度从相对低的状态增加、使旋转清扫体11的旋转速度或旋转扭矩加大的控制。作为为了实施电力增加控制的条件,可以是任意的条件,但在本实施方式中,着眼于在吸尘时清扫工具1与被吸尘部F相接的状态下前后往复的动作,在基于马达12的负载电流值而检测到该往复动作的至少一部分的时候,控制单元13实施电力增加控制。

即,在使用者将清扫工具1向前推,清扫工具1或旋转清扫体11以与被吸尘部F相接触的状态前进的情况下,通过对清扫工具1施加向下方的载荷,旋转清扫体11被推压在被吸尘部F,因此,如图6所示,负载电流值I(t)根据被吸尘部F的种类地增加。另一方面,在使用者将清扫工具1向后拉,清扫工具1或旋转清扫体11以与被吸尘部F相接触的状态后退的情况下,通过经由连接管14对清扫工具1作用向斜上方的拉拽力,旋转清扫体11向被吸尘部F的推压被减轻,因此负载电流值I(t)减少。而且,在使用者使清扫工具1在被吸尘部F上停止的情况下,负载电流值比清扫工具1前进时小,比后退时大。

因此,控制单元13在借助判断部133判断为满足由电流检测部131检测出的马达12的规定的负载电流值在规定的第二时间T2以内至少增加的第三条件的情况下,从判断部133向电力可变部130输出信号,使马达12的驱动电力增加,或设定为相对大的驱动电力。优选地,控制单元13借助判断部133判断为满足由电流检测部131检测出的马达12的规定的负载电流值在规定的第二时间T2以内至少增加后再减少的第三条件的情况下,特别地,在本实施方式中,控制单元13借助判断部133判断为满足由电流检测部131检测出的马达12的规定的负载电流值在规定的第二时间T2以内至少增加后再减少然后再增加的第三条件情况下,从判断部133向电力可变部130输出信号,使马达12的驱动电力增加,或设定为相对大的驱动电力。

具体地,控制单元13在判断部133中,在判断为规定的负载电流值与过去的第一规定时间以内的负载电流值的最小值之差及/或之比大于等于规定的第二变化阈值的情况下,判断为负载电流值增加。对该判断部133中的电流增加的判断,可以加上是否判断为计算值C大于等于规定第七阈值、及/或规定的负载电流值是否大于等于规定的第三阈值电流值。

并且,控制单元13在判断部133中,判断为规定的负载电流值与过去的第二规定时间以内的负载电流值的最大值之差及/或之比小于等于规定的第三变化阈值情况下,判断为负载电流值减少。对该判断部133中的判断,可以加上是否判断为计算值C大于等于规定的第八阈值、及/或规定的负载电流值是否大于等于规定的第四阈值电流值及/或小于比第四阈值电流值大的规定的第五阈值电流值。

第一规定时间和第二规定时间可以不同也可以相同。第一规定时间及第二规定时间分别比第二时间T2短,且第一规定时间和第二规定时间之和小于等于第二时间T2。例如,在本实施方式中,第一规定时间及第二规定时间分别设为1.0-2.0秒。

第二变化阈值及第三变化阈值、第七阈值及第八阈值分别是比负载电流值小很多的值,例如设为负载电流值的大约1/10的量级。例如,第二变化阈值和第三变化阈值指的是,在为对于规定的负载电流值与过去的第一规定时间以内的负载电流值的最小值和过去的第二规定时间以内的负载电流值的最大值之差的阈值的情况下,相互绝对值相等,符号相反,即第二变化阈值为正值,第三变化阈值为负值,在为对于规定的负载电流值与过去的第一规定时间以内的负载电流值的最小值和过去的第二规定时间以内的负载电流值的最大值之比的阈值的情况下,设为相互倒数等。

然后,在本实施方式中,控制单元13从判断部133判断马达12的负载电流值是否增加的增加待机状态,若检测出马达12的负载电流值增加,则变成判断马达12的负载电流值是否减少的减少待机状态,从减少待机状态,若检测出马达12的负载电流值减少,则变成判断马达12的负载电流值是否增加的再增加待机状态,若从再增加待机状态检测出马达12的负载电流值增加,则实施电力增加控制。

此外,在本实施方式中,电力增加控制中的“使马达12的驱动电力增加”或“设定为相对值较大的驱动电力”指的是,控制单元13借助电力可变部130将马达12的驱动电力设定为小于等于占空比100%的规定的第二驱动电力。第二驱动电力指的是电力可变部130中能够设定的多个驱动电力中相对较大的驱动电力,比第一驱动电力大。在本实施方式中,电力可变部130将第二驱动电力用的PWM信号的占空比设为例如100%。由此,如果马达12的驱动电力以第二驱动电力的状态满足第三条件,则马达12的驱动电力就维持不变。

但是,在借助判断部133判断马达12的规定的负载电流值增减的第二时间T2以内,在判断为满足第一条件的情况下,控制单元13优先实施电力减少控制,将马达12的规定的负载电流值增减的判断初始化并取消。

即,无论马达12的驱动电力如何都实施上述(1)的判断。即,即使马达12的驱动电力被降低为第一驱动电力,也实施上述(1)的判断。

借助上述电力减少控制及电力增加控制的马达12的状态转换如图7所示。在如图所示的例子中,在运转开始后的马达12的启动时,马达12以相对较小的驱动电力驱动,成为低速旋转状态。此外,作为另一个例子,马达12也可以以第一驱动电力等启动成为高速旋转状态。从低速旋转状态起在满足第三条件的情况下,借助电力增加控制转换为高速旋转状态、即由第二驱动电力驱动的驱动状态。并且,从高速旋转状态起在满足第一条件及/或第二条件的情况下,借助电力减少控制转换为低速旋转状态、即由第一驱动电力驱动的驱动状态,或转换为停止状态。而且,在低速旋转状态中,在减少待机状态及再增加待机状态中,在满足第一条件的情况下,增加判断及减少判断被取消,转换为作为电力增加控制的初始状态的增加待机状态。由此,清扫工具1在地毯等旋转负载大的被吸尘部F上进行吸尘动作时,马达12的驱动电力是占空比100%的第二驱动电力,使马达12及旋转清扫体11高速旋转,在木地板等旋转负载较小的被吸尘部F上进行吸尘动作时,马达12的驱动电力是占空比40%或30%的一个第一驱动电力,使马达12及旋转清扫体11中速旋转或低速旋转,在木地板等旋转负载较小的被吸尘部F上静止时,马达12的驱动电力是占空比20%的另一个第一驱动电力,使马达12及旋转清扫体11低速旋转。运转结束时,马达12的驱动电力成为占空比0%,马达12及旋转清扫体11旋转停止。

而且,控制单元13优选在马达12的启动、及马达12的驱动电力的改变即电力增加控制或电力减少控制的至少任意一个之后的固定时间内,至少不进行与马达12的驱动电力的改变相关的处理。在此,不进行与驱动电力的改变相关的处理,意味着至少以下之中任意一个:不测量马达12的负载电流值、不判断马达12的驱动电力的增加或减少、及不使马达12的驱动电力增加或减少。作为最简单的例子,控制单元13在马达12的启动后、和马达12的驱动电力的改变后即电力增加控制后或电力减少控制后,在固定时间内待机处理。

这样地,根据第一实施方式,至少在基于马达12的规定的负载电流值和其紧前的负载电流值得出的计算值C满足在规定的第一时间T1中持续大于等于比负载电流值小的第一阈值Th1且小于等于第二阈值Th2的第一条件的情况下,控制单元13使马达12的驱动电力减少,因此,能够在短时间内检测出例如清扫工具1或旋转清扫体11从被吸尘部F离开的状态等想要使马达12的驱动电力降低的状态,从而使驱动电力迅速地降低,所以能够节省电力。

即,若清扫工具1或旋转清扫体11从被吸尘部F离开,则旋转清扫体11成为空转状态,因此,比在被吸尘部F上、特别是木地板等旋转负载较小的被吸尘部F上设置清扫工具1的情况,马达的负载电流值下降,且负载电流值的变化与在木地板、地毯等被吸尘部F上进行吸尘时相比显著地变小。由此,在本实施方式中,设想在负载电流值的变化极少的状态持续了规定时间的情况下,清扫工具1或旋转清扫体11从被吸尘部F离开,从而控制单元13能够使马达12的驱动力降低,使旋转清扫体11的旋转扭矩降低。在本实施方式中,由于控制单元13将马达12的规定的负载电流值和紧前的负载电流值进行比较,同与过去的规定时间的负载电流值的最大值或最小值等进行比较的情况相比,不仅能够在短时间内实施判断,存储负载电流值的存储部132也不需要过大,而是简单的结构。并且,不需要用于检测清扫工具1或旋转清扫体11从被吸尘部F离开而使马达12的驱动电力降低的安全装置,能够使清扫工具1轻量化而简单地构成,同时能够兼顾确保安全性和吸尘性能。

由于马达12的负载电流值中包含源于马达12的个体差异—例如绕线电阻的偏差特别是将电力变换为旋转能量的效率的差异、温度、被马达12旋转的旋转清扫体11的污垢、毛发缠结、被吸尘部F的种类、清扫工具1的使用方法等条件的因素,因此,通过将计算值C设为从规定的负载电流值减去紧前的负载电流值的值,能够抑制这些因素引起的负载电流值的差异,通过使用该计算值C,提高控制单元13的判断精度。

在这种情况下,通过设第一阈值Th1为负值,将第二阈值Th2设为与第一阈值Th1绝对值相等的正值,仅将计算值C的绝对值与作为第一阈值Th1及第二阈值Th2的绝对值的第一绝对值A1进行比较,就能够将计算值C与第一阈值Th1及第二阈值Th2分别比较,因此,与将计算值C和第一阈值Th1及第二阈值Th2分别比较的情况相比,能够减轻由控制单元13进行的比较判断处理。

或者,通过将计算值C设为规定的负载电流值除以紧前的负载电流值得到的值,能够抑制马达12的差异、温度或旋转清扫体11的污垢、毛发缠结、被吸尘部F的种类、清扫工具1的使用方法等条件引起的负载电流值的差异,通过使用该计算值C,控制单元13的判断精度提高。

在这种情况下,通过将第二阈值Th2设为第一阈值Th1的倒数,代替计算值C,仅将规定的负载电流值和其紧前的负载电流值之差的绝对值、和规定的负载电流值或紧前的负载电流值乘以(1-第一阈值Th1)的值进行比较,就能够将计算值C与第一阈值Th1及第二阈值Th2分别比较,因此,与将计算值C和第一阈值Th1及第二阈值Th2分别比较的情况相比,能够减轻由控制单元13进行的比较判断处理。

并且,在计算值C比第一阈值Th1小、且大于比第一阈值Th1小的第三阈值Th3的情况下,或比第二阈值Th2大、且小于比第二阈值Th2大的第四阈值Th4的情况下,控制单元13通过将第一时间T1延长,在负载电流值的变化小到足以被认为是由电流检测部131的检测精度、来自吸引源3的噪声等外部因素所引起的程度的情况下,通过保留判断,并等待暂时的电流变化趋于平稳再继续进行判断,与取消判断的情况相比较,能够将判断的延迟抑制为最小限度。

控制单元13在规定的负载电流值大于等于比第二阈值Th2大的第五阈值Th5的情况下,通过不实施使马达12的驱动电力减少的控制,例如在设想使用者将旋转清扫体11按压在墙边的被吸尘部F,为了将墙边的尘埃挠出而将清扫工具1固定在被吸尘部F上并有意地使高负载状态持续的情况下,或在旋转负载大的地毯等被吸尘部F上使清扫工具1静止的情况下,能够以使马达12的驱动电力降低的方式进行控制,确保旋转清扫体11的扭矩,能够确保垃圾清除。

控制单元13因为在满足基于比第一时间T1长的规定的第二时间T2内的负载电流值的变化的第二条件时,使马达12的驱动电力减少,所以能够花费比第一条件的判断更长的时间来由基于负载电流值的变化的第二条件对被吸尘部F的种类进行判断。因此,能够在比较短的第一时间T1中高速地判断清扫工具1或旋转清扫体11对于被吸尘部F的分离与接触,将驱动电力迅速地降低,使旋转清扫体11的旋转扭矩降低,同时,对于被吸尘部F的种类,则通过利用比第一时间T1长的第二时间T2而花费时间,由此能够提高判断精度,能够抑制使马达12的驱动电力降低而造成不期望出现的、对于地毯等旋转负载大的被吸尘部F使马达12的驱动电力降低的情况。

控制单元13通过在满足规定的负载电流值在规定的第二时间T2以内至少增加的第三条件时,优选满足规定的负载电流值在规定的第二时间T2以内至少增加后再减少的第三条件时,在本实施方式中满足在第二时间T2以内增加后再减少然后再增加的第三条件时,使马达12的驱动电力增加,由此根据规定的负载电流值的变化能够检测出例如使用者在将清扫工具1放置在被吸尘部F上的状态下使其前后移动。因此,在马达12以低的驱动电力被驱动的状态下,根据该动作的检测而使马达12的驱动电力增加,由此基于在将吸尘具1与被吸尘部F相接触的状态下使其前后移动的吸尘操作,不需使用安全装置等来检测清扫工具1或旋转清扫体11对于被吸尘部F的分离与接触,并能够容易地使旋转清扫体11的旋转扭矩增加。

此时,在第二时间T2以内满足第一条件的情况下,设想是在清扫工具1或旋转清扫体11对于被吸尘部F离开的状态下使用者与旋转清扫体11接触、或与旋转清扫体11接触后再从旋转清扫体11离开的状态。因此,在这种情况下,通过取消对规定的负载电流值增减的判断,其后使用者假使再次与旋转清扫体11接触,控制单元13也不使马达12的驱动电力增加,而保持旋转清扫体11的旋转扭矩低的状态不变,能够更高地确保安全性。

通过具备上述清扫工具1,能够提供省电且结构简单、并能够兼顾安全性和吸尘性能的电动吸尘器CL。

(第二实施方式)

接着,参照图8及图9说明第二实施方式。此外,对与第一实施方式相同的结构及作用标注了相同符号并省略其说明。

在本实施方式中,清扫工具1具备检测清扫工具1或旋转清扫体11对于被吸尘部F的分离与接触的安全装置9。安全装置9,是已知的一种根据与被吸尘部F的分离与接触来直接检测与被吸尘部F的分离与接触的装置。控制单元13根据检测出安全装置9从被吸尘部F的离开,实施电力减少控制。在这种情况下,如第一实施方式所示,也可以不使用马达12的负载电流值来检测清扫工具1或旋转清扫体11从被吸尘部F的离开。

因此,在本实施方式中,使用马达12的负载电流值来检测清扫工具1在与木地板等的旋转负载较小的被吸尘部F相接触的状态下静止的情况。即,设想在清扫工具1与木地板等的旋转负载较小的被吸尘部F相接触的状态下静止的情况下,马达12的负载电流值较小、且负载电流值或负载电流值的变化较小的状态继续大于等于规定时间。

因此,与第一实施方式同样地,在满足基于马达12的规定的负载电流值和其紧前的负载电流值得到的计算值C在规定的第一时间T1中持续大于等于比负载电流值小的第一阈值Th1且小于等于第二阈值Th2的第一条件的情况下,控制单元13使马达12的驱动电力减少为第一驱动电力,或实施设定为相对较小的第一驱动电力的电力减少控制。即,在本实施方式中,第一条件指的是在旋转负载较小的被吸尘部F中的静止判断条件。

第一时间T1、第一阈值Th1及第二阈值Th2可以与第一实施方式相同也可以不同。例如,在本实施方式的情况下,清扫工具1或旋转清扫体11对于被吸尘部F的分离与接触的判断主要由安全装置9负责,由于判断是否在与木地板等旋转负载较小的被吸尘部F相接触的状态下静止,因此基本上不需要为了确保安全性的在短时间中的判断,第一时间T1比第一实施方式长,提高了判断精度。作为一个例子,第一时间T1设为1.5秒。并且,第一阈值Th1及第二阈值Th2与第一实施方式相同。

这样地,根据本实施方式,具有至少在满足基于马达12的规定的负载电流值和其紧前的负载电流值得出的计算值C在规定的第一时间T1中持续大于等于比负载电流值小的第一阈值Th1且小于等于第二阈值Th2的第一条件的情况下,控制单元13使马达12的驱动电力减少等与第一实施方式相同的结构,因此,因为能够在短时间内检测出例如清扫工具1在木地板等的旋转负载较小的被吸尘部F上静止的状态等的、想要使马达12的驱动电力降低的状态,并使驱动电力迅速地降低,所以能够节省电力等,能够实现与第一实施方式相同的作用效果。

并且,关于电力增加控制,清扫工具1或旋转清扫体11是否与被吸尘部F相接触的判断主要由安全装置9负责,因此,控制单元13如图8及图9所示,在判断为满足由电流检测部131检测出的马达12的规定的负载电流值I(t)在规定的第二时间T2以内增加的第三条件的情况下,优选在判断为满足由电流检测部131检测出的马达12的规定的负载电流值I(t)在规定的第二时间T2以内增加后再减少的第三条件的情况下,从判断部133向电力可变部130输出信号使马达12的驱动电力增加,或设定为相对较大的驱动电力。并且,也可以将马达12的负载电流值I(t)超过规定的负载电流阈值Ith的情况作为进一步判断的条件。负载电流值是否增加的判断可以与第一实施方式相同也可以不同。即,第二变化阈值可以与第一实施方式相同也可以不同。因此,与检测马达12的规定的负载电流值在规定的第二时间T2以内增加后再减少然后再增加的第一实施方式相比,第三条件的判断所需要的时间变短,能够迅速地使马达12的驱动电力即旋转清扫体11的转速增加。

此外,在各实施方式中,电动吸尘器CL并不限于借助吸引源3来产生负压或吸引力的装置,也可以是借助旋转清扫体11的旋转将尘埃挠起并聚集在分离部4的装置。

对本发明的几个实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子提示的,并不意图限定发明的范围。这些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、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围或主旨,并且包含于专利请求的范围记载的发明和其等同的范围内。

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06120116522776