[發明專利]采用串聯方式連接的直流電機電動推桿群系統

有效

• 申請號: 202211227185.0
• 申請日: 2022-10-09
• 公開（公告）號: CN115459669B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 黃建中;范方祝;蔣全;鄒魁;楊超
• 申請（專利權）人: 昆山斯沃普智能裝備有限公司
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06;H02K7/06;H02M7/5387;H02M3/04;H02H7/08;H02H3/08
• 代理公司: 蘇州周智專利代理事務所(特殊普通合伙) 32312
• 代理人: 胡斌

本發明公開了采用串聯方式連接的直流電機電動推桿群系統，上位機通過RS485或CAN總線串行通訊電路給所述電動推桿群中每個電動推桿的控制與通訊單元發出電動推桿編號ID和伸出、縮進或停止指令，以控制對應電動推桿的單相逆變全橋輸出電壓端口Vsubgt;o1/subgt;和Vsubgt;o2/subgt;之間的電壓差，進而控制電動推桿群的伸出、縮進或停止，解決了并聯連接的電動推桿群需要過多的上位機I/O端子和電源連線、位置傳感器信號連線過長的問題，并且用壽命長、開關次數多的直流電源極性變換單相逆變全橋代替常用的機械電磁式繼電器和對電動推桿直流電機實現過電流保護，從而本發明顯著減少了上位機的I/O端子數、節省了電源連線和信號線和提高了電動推桿應用的可靠性和壽命。

技術領域

本發明涉及直流電機電動推桿群系統控制技術領域，具體涉及采用串聯方式連接的直流電機電動推桿群系統。

背景技術

電動推桿是由直流電機、推桿、齒輪組、限位開關和外殼等組成的一種直線運動執行機構，可以實現遠距離控制、集中控制，在一定行程范圍內作往返直線運動。由于其快速可控、無需使用液體或者氣體取代了許多液壓和氣動直線運動執行機構，在提供推力或者拉力的同時實現直線運動的速度和定位控制。電動推桿適用于遠距離操縱而廣泛用于電力、化工、冶金、礦山、輕工、交通、船舶等部門的風門、閥門、閘門等機構的啟閉、物料裝卸、流量控制等。現已被越來越多的場合用它來代替機構手、液壓閥、減速傳動機構等裝置。其中一個典型的應用場景就是新能源電動車動力電池自動換電站，一座電池自動換電站往往就可能采用了多達36個的電動推桿，形成了一組電動推桿群。

如圖1所示，一個直流電機驅動的電動推桿通常需要兩個繼電器RLYnF?和RLYnR（n=1，2，…,?N）來分別控制N個電動推桿的伸出和縮進以及停止三種運動狀態。為了控制被電動推桿所推動的工件或目標物體到指定的位置，通常還會配2個光耦或霍爾位置傳感器SnF和SnR，它們通常由+12V電源供電，輸出PnF和PnR兩路位置信號，可分別用“1”高電平表示所推動的工件已經到達設定的伸出和縮進的停止位置。圖中的CnF和CnR是分別用來控制繼電器RLYnF?和RLYnR導通和斷開的信號。當CnF為高電平、CnR為低電平時，繼電器RLYnF導通，電動推桿伸出；當CnF為低電平、CnR為高電平時，繼電器RLYnR導通，電動推桿縮進。其它狀態下，電動推桿停止運行。

目前電動推桿群都采用圖1所示的并聯方式控制，由1到N個電動推桿、2N個繼電器RLYnF?和RLYnR、2N個位置傳感器SnF和SnR和一個可編程邏輯控制器PLC組成。其中PLC需要至少2N個輸出端子，2N個輸入端子，3N個電源或地端子。每個電動推桿單元都是獨立地連接到電控柜，直流電源線、位置傳感器電源和信號線連接方式相同，即每個電動推桿都用2路電源線連接到控制柜繼電器RLYnF?和RLYnR來獲取電動推桿工作直流電源，位置傳感器SnF和SnR的電源、地線和輸出信號由4路信號電源線也從電動推桿附近連接到電控柜中PLC的端子上。

連接電動推桿群的電源和控制信號線路可能長達7m，電動推桿直流電源連接線就需要36?×?7?×?2?=?504m，?傳感器的連接線就要?36?×?7?×?4?=?1008m，可見連接導線非常長。另外，并聯連接控制的電動推桿群需要PLC具備至少4~7N或（4?~7）×?36=?144?~252個I/O端子，要求的端子數多。隨著電動推桿的個數N增加，I/O端子數目也是顯著增加。此外在使用伸出和縮進繼電器時，也發現在繼電器斷開時由于直流電機和長連接導線電感存在斷電拉弧問題，不久繼電器觸點就被燒傷或者損壞，造成繼電器不能正常工作，即不能正常閉合導通或者繼電器觸點導通電阻明顯增大和發熱，繼電器的壽命在直流電機電動推桿應用場合普遍非常短。

發明內容