CN106877561A - 电动推杆及其保护装置和保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动推杆及其保护装置，包括机械限位保护装置、电气限位保护装置、软件参数限位保护装置和过电流保护装置；机械限位保护装置中旋转螺杆的两端设有不带螺纹的光轴区；电气限位保护装置中两个电气限位行程开关的常闭触点串联在推杆电机供电电路中，位于旋转螺杆的两个光轴区域的内侧，使线性运动螺母套筒在进入两个光轴区域前，首先接触电气限位行程开关；软件参数限位保护装置中倾角检测处理模块与连杆机构的运动臂固定并随着连杆机构运动时的角度变化进行检测，检测信号输入到控制器中进行处理；过电流保护装置的电流检测器件串联到电机供电电路中，检测信号输入到控制器中进行处理。本发明还公开了这种电动推杆多级保护方法。

Description

电动推杆及其保护装置和保护方法

技术领域：

本发明涉及一种将旋转运动改变为直线往复运动的电动推杆，特别是一种带保护装置的电动推杆和保护方法。

背景技术：

电动推杆在户外太阳能发电领域应用广泛，一般是通过电机的转动来带动传动机构、推动执行部件作直线往复运动，具有结构简单、紧凑、传动效率高、动作可靠等优点。电动推杆要在限定的范围内进行往复运动，如果超出限定范围，推杆内部的螺母将会与旋转丝杠的端部产生干涉，损坏机械零件、或因堵转电流增大而烧毁电机。目前，电动推杆采用内部增加行程开关进行终端限位的方式避免损坏，但由于行程开关属于机械电气元件，存在有限寿命问题，如果功能失效，将导致机械损坏的发生；有方案在电动推杆的螺杆两端设计可容纳螺母空转的光轴，光轴部分没有螺纹，可以使螺母进入光轴区域后无法再进一步移动，避免机械损坏，但需要人为调整恢复，导致停机损失；户外运行时，会有瞬间大风情况出现，给电动推杆增加驱动负载，电机堵转电流也随之增大，造成电机线圈烧毁。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种电动推杆，具有机械、电气和软件参数三级限位保护装置和电机过流保护装置，并通过保护装置的保护动作流程设计，提高电动推杆的户外运转可靠性、增加使用年限，确保太阳能发电系统可以在户外条件下长期运转。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

带机械保护装置的电动推杆，具有一个旋转螺杆，旋转螺杆与电机减速机的输出端固定，随着电机减速机的转动而转动；旋转螺杆通过螺纹与线性运动螺母套筒相结合，将旋转运动转化为直线运动；线性运动螺母套筒在推杆套管中自由伸缩；所述的保护装置位于旋转螺杆的两端位置，在这两个部位设置了不带螺纹的光轴区域，光轴区域的宽度可以容纳线性运动螺母套筒的长度，当线性运动螺母套筒移动到光轴区域时，线性运动螺母套筒的螺牙与旋转螺杆的螺牙脱离接触，形成旋转螺杆空转、线性运动螺母套筒不再向极限位置方向移动的效果，有效避免了机械部件的损坏。

一种带电气保护装置的电动推杆，所述的电气保护装置，具有两个行程开关，分别固定在线性运动螺母套筒的两个极限位置；两个行程开关的常闭触点串联在电机供电的主电路中；当线性运动螺母套筒向极限位置移动时，触动行程开关动作，串联在电机供电的主电路中的常闭触点打开，直接切断主电源，从而使线性运动螺母套筒停止运动，避免了电动推杆的机械部件永久损坏。

一种带软件参数限位保护装置的电动推杆，所述的软件参数限位保护装置，具有一个倾角检测信号处理模块，固定在电动推杆所带动的连杆结构上，随着连杆结构的摆动，检测实际倾角的变化值。倾角检测信号处理模块通过通信线路与电动推杆的电源供电控制器相连接；将电动推杆伸缩行程的正中间位置所在的角度设定为零点基准，分别向两端方向设定允许移动距离的参数，当线性运动螺母套筒的运动行程达到设定的允许移动距离参数时，倾角信号检测处理模块通过通信线路通知电动推杆的电源供电控制器停止供电。通过软件参数限位保护装置，避免了线性运动螺母套筒因为超过规定行程而造成机械损坏。

一种带过电流保护装置的电动推杆，所述的过电流保护装置包括电流检测器件，该器件串联接在电机供电电路中，输出端接入控制器输入端；当电动推杆所推动的连杆结构因为负载突然增大时，电流检测器件的输出信号相应增大，输出信号传入控制器后，控制器根据预先设定的电流阈值来决定是否切断供电，从而保护电机线圈不受大电流冲击而烧毁。

一种带机械、电气和软件参数三级限位保护装置和电机过流保护装置的电动推杆，所述的机械、电气、软件参数限位装置与电机过流保护装置的保护动作优先级顺序和保护动作执行方法是：首先过电流保护装置持续检测电动推杆电机的驱动电流大小，当驱动电流大于控制器内设置的过电流保护阈值时，控制器停止向推杆电机供电，并产生过电流报警代码；如果推杆电机驱动电流正常或者过电流保护装置失效，则启动软件参数限位装置来检测推杆伸缩的实际位置，如果实际位置超过了软件参数设定的允许范围，则通知控制器停止向推杆电机供电；如果软件参数限位装置失效，则电动推杆的线性运动螺母套筒向两端极限方向移动时，通过触发电气保护装置的限位开关的方式，直接切断电机供电电源，只允许反向驱动电源的电路导通；如果电气保护装置失效，电动推杆的线性运动螺母套筒继续向极限方向移动，并移动到旋转螺杆两端的光轴部位，螺母将只是打滑，不会产生永久机械损坏。

其进一步技术方案在于：

将三级限位保护装置和过电流保护装置分为四个相互关联的动作顺序和保护等级，其中过电流保护装置会在推杆电机运行的全过程起作用，而三级限位保护装置的优先级顺序和限定的推杆允许行程范围由小到大，分别是软件参数限位保护、电气限位保护、机械限位保护。

本发明的有益效果为：通过多级保护装置避免了电动推杆的机械损害、降低了电机过电流烧毁的风险，提高了电动推杆在户外运转的可靠性，提高了系统长期运行的寿命。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1是本发明的主要组成示意图。

其中：1-倾角检测信号处理模块；1.1-倾角信号输出通道；2-线性运动螺母套筒；2.1-线性运动螺母套筒上的螺母；3-推杆套管；4-旋转螺杆；4.1-旋转螺杆外侧光轴区；4.2-旋转螺杆内侧光轴区；5-推杆电机；6.1-连杆机构摆动臂；6.2-连杆机构固定臂；7.1-控制器；7.2-推杆电机供电电源；8.1-外侧电气限位行程开关；8.2-内侧电气限位行程开关；9-电机电流检测器件；9.1-电流检测信号输出通道；10.1-电机供电电路正极；10.2-电机供电电路负极。

图2是保护装置的保护动作流程图。

图3是机械、电气、软件参数限位装置对电动推杆允许行程范围分级定义示意图。

其中：A、软件参数限位保护装置限定的推杆行程范围；B、电气限位保护装置限定的推杆行程范围；C、机械限位保护装置限定的推杆行程范围；

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，本实施例的线性推杆，包括：

由线性运动螺母套筒2和旋转螺杆4的机械限位保护装置。线性运动螺母套管2通过螺母2.1与旋转螺杆4的螺纹进行配合，将旋转螺杆4的旋转运动转化为线性运动螺母套管2的直线往复运动。当螺母2.1移动到旋转螺杆4的旋转螺杆外侧光轴区4.1或旋转螺杆内侧光轴区4.2时，螺母与旋转螺杆4的螺纹脱开，并且卡在旋转螺杆外侧光轴区4.1或旋转螺杆内侧光轴区4.2中停止继续移动。

由外侧电气限位行程开关8.1、内侧电气限位行程开关8.2、推杆电机5、推杆电机供电电源7.2、电机供电电路正极10.1和电机供电电路负极10.2组成电气限位保护装置。外侧电气限位行程开关8.1固定在推杆套管3的外侧、靠近旋转螺杆外侧光轴区4.1，内侧电气限位行程开关8.2固定在推杆套管3的内侧、靠近旋转螺杆内侧光轴区4.2；外侧电气限位行程开关8.1和内侧电气限位行程开关8.2的常闭触点分别串联在推杆电机5的供电电路正极10.1回路。当线性运动螺母套筒2的螺母2.1向内侧或外侧极限位置移动时，触发外侧电气限位行程开关8.1或内侧电气限位行程开关8.2，相应的常闭触点打开，切断电机供电电路，使电机停转。

由倾角检测信号处理模块1、倾角信号输出通道1.1、控制器7.1、推杆电机供电电源7.2组成软件参数限位保护装置。倾角检测信号处理模块1安装在连杆机构摆动臂6.1上并随之进行摆动，所检测的倾角信号通过倾角信号输出通道1.1输入控制器7.1，控制器7.1对实际角度参数与预设的允许角度范围进行比较，如果超过允许范围，则通知推杆电机供电电源7.2停止为推杆电机5供电。

由电机电流检测器件9、电流检测信号输出通道9.1、控制器7.1、推杆电机供电电源7.2组成过电流保护装置。电机电流检测器件9串联在推杆电机供电电路正极10.1或电机供电电路负极10.2中，对电机电流进行实时检测，检测信号通过输出通道9.1输入到控制器7.1中。控制器7.1对实际电流参数与预设的允许电流数值进行比较，如果超过允许范围，则通知推杆电机供电电源7.2停止为推杆电机5供电。

如图2所示，本实施例的机械、电气、软件参数限位与过电流保护的工作流程为：

首先检测电机驱动电路，如果超过预设的阈值，则停止电机供电、调用故障处理程序并结束；如果没有超过阈值，则检测传动机构的倾角值；如果实际倾角值达到软件设定的极限位置，则停止电机供电、调用提示处理程序、并且允许反向供电；如果没有达到软件设定的极限位置，则检测电气行程开关是否被触发；如果被触发，则停止电机供电、调用提示处理程序、并且允许反向供电；如果没有被触发，则判断电机电流正常的情况下是否倾角输出信号不变；如果判断结果为真，则停止电机供电、调用故障处理程序、结束；如果判断结果为假，则继续检测电机驱动电流，重新开始流程循环。

如图3所示，机械限位保护的允许行程范围大于电气限位保护的允许行程范围、电气限位保护的允许行程范围大于软件参数限位保护的允许行程范围；正常情况下电动推杆的工作范围是A区；当倾角检测信号处理模块出现故障时，电气限位保护生效，令电动推杆的工作范围不超过B区；当电气限位行程开关失效时，机械限位保护生效，令电动推杆的工作范围不超过C区。无论电动推杆工作在A区、B区还是C区，过电流保护都参与电机电流实时检测和保护。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.电动推杆动推杆及其保护装置，其特征在于，包括：机械限位保护装置、电气限位保护装置、软件参数限位保护装置和过电流保护装置；所述的机械限位保护装置中旋转螺杆的两端设有不带螺纹的光轴区；所述的电气限位保护装置中两个电气限位行程开关的常闭触点串联在推杆电机供电电路中，位于旋转螺杆的两个光轴区域的内侧，使线性运动螺母套筒在进入两个光轴区域前，首先接触电气限位行程开关；所述的软件参数限位保护装置中倾角检测处理模块与连杆机构的运动臂固定并随着连杆机构运动时的角度变化进行检测，检测信号输入到控制器中进行处理；所述的过电流保护装置的电流检测器件串联到电机供电电路中，检测信号输入到控制器中进行处理。

2.一种电动推杆多级保护方法，其特征在于，包括：在电动推杆的电机运行器件持续进行电流检测和过电流保护动作，形成第0级保护；通过倾角检测模块实时判断运动机构是否超过设定范围，形成第1级保护；通过电气行程开关的触发直接切断电机电源，令电机停止继续向极限方向运动，形成第2级保护；通过在旋转螺杆两个极限位置设置不带螺纹的光轴区，使线性运动螺母套筒在这个区域失去螺纹配合而停止继续向极限方向运动，形成第3级保护。

3.如权利要求2所述的电动推杆多级保护方法，其特征在于，包括：同时根据电机电流检测模块和倾角仪输出参数的对应变化情况来判断电动推杆是否处于机械限位保护状态，即如果电机电流正常、但倾角仪输出参数没有变化，则判断为电动推杆处于机械限位保护状态，控制器停止为推杆电机供电、并产生报警信号。

4.如权利要求2所述的电动推杆多级保护方法，其特征在于：软件限位保护的允许行程范围小于电气限位保护的允许行程范围，电气限位保护的允许行程范围小于机械限位保护的允许行程范围。