[发明专利]一种直线驱动装置及其用于太阳能跟踪的控制及使用方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能跟踪技术领域，特别涉及一种用于太阳能跟踪器的直线驱动装置及其控制和使用方法。

背景技术

如图1所示，为现有的直线驱动装置15在太阳能跟踪器中的具体应用，其主要用于太阳能双轴跟踪器高度角（也可用于方位角）跟踪驱动及单轴跟踪器驱动。现有的直线驱动装置主要存在以下问题：

1、太阳能跟踪器(双轴及单轴)设计时，运动部件均将重心设计至与转动轴重合（接近），从而减小跟踪时所需驱动力矩进而达到跟踪器本声低能耗的要求。在实际工程应用中，由于跟踪器的特殊结构限制，此类驱动器除了提供驱动力之外，还起支撑、稳定运动部件的作用，在大风、雪的影响下，对驱动器的刚度（抗挠度）要求很高，即需要此类驱动器在提供足够驱动力的同时具有较高的抗载荷能力及足够的刚度（抗挠度）保证跟踪器能准确跟踪并稳定运行。

现有用于太阳能跟踪器的此类驱动器与所需驱动力为设计依据，将传动丝杆长径比设计为30～40，传动螺母长径比设计为1.5～2，在丝杆转动部分使用深沟球轴承；虽然能满足驱动力要求，但是驱动器刚度及抗载荷能力有限。另外，现有此类驱动器伸缩杆与外管之间采用大间隙配合，在工程应用中，驱动器在受到跟踪器转动部件推、压力时，此间隙增加了丝杆的挠度，使跟踪器出现晃动，不能精准跟踪。

2、在太阳能跟踪器实际应用中，跟踪器常年在户外各种极端条件下运行，作为跟踪器的关键部件，此类驱动器必须具有很高的防护等级，且必须保证润滑系统在寿命期内良好运行。

现有此类驱动装置伸缩杆与外管为大间隙配合，在实际使用过程中水，沙尘及杂物很将直接进如驱动器内部，直接影响驱动器的传动系统（齿轮及丝杆传动螺母），甚至电路系统，严重影响跟踪器的正常运行。即使有些装置设置了防尘罩，但是由于装置本身的工作环境，防尘罩很容易老化损坏，一旦损坏则同样会面临上述问题。

3、在太阳能跟踪器实际应用中，驱动器件的信号反馈是跟踪器准确跟踪的灵魂，准确可靠的信号反馈系统是跟踪器正常运行的必要条件。

现有此类驱动器电机与丝杆之间传动采用普通齿轮变速器，变速器集成信号反馈系统与丝杆接口处无密封处理，在实际使用过程中，通过伸缩杆渗入的雨水能直接到达变速器内部，使齿轮锈蚀、信号反馈系统短路；在低温环境下还会产生结冰，使驱动器不能工作。另外，现有此类驱动器信号反馈系统与变速器设计为一体并关联，增加了维修、更换的难度。

4、现有此类驱动器采用电机电流监测来实现保护，需配置复杂的外部电路且要求系统硬件必须含有A/D转换模块，占用大量系统资源。传统方法对电机电流监测主要是通过外部采样电阻电流变化后影响采样电阻上的电压变化，控制系统通过判断采样电阻的电压实现对电机电流的监测，该方法还有误差较大，反应不及时等缺点。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种运行可靠稳定、抗挠度及抗载荷能力强且提高太阳能跟踪器跟踪精度的直线驱动装置及其控制和使用方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种直线驱动装置，其特征在于：包括外管以及设置在外管端部的密封端盖，在所述外管内设置有丝杆，所述丝杆一端与驱动机构连接，在所述丝杆上设置有与之螺纹配合的传动螺母，在所述外管与丝杆之间设置有伸缩杆，所述伸缩杆一端与传动螺母连接，其另一端穿过密封端盖，在所述伸缩杆与密封端盖之间设置有密封组件，在所述外管上设置有防水防油透气塞。

本发明所述的直线驱动装置，其所述外管内、丝杆与驱动机构连接端对应设置有单列圆锥滚子轴承，所述单列圆锥滚子轴承的外圈与外管内壁连接，其内圈与丝杆紧密配合，在所述伸缩杆与密封端盖之间设置有滑动轴承。

本发明所述的直线驱动装置，其在所述密封端盖端部、伸缩杆与密封端盖之间设置有防尘圈，所述密封组件设置在防尘圈与滑动轴承之间，所述密封组件由至少一组O型密封圈组成。

本发明所述的直线驱动装置，其所述丝杆的长径比为20～25，所述传动螺母的长径比为3～5，在所述伸缩杆表面设置有耐磨防锈层。

本发明所述的直线驱动装置，其所述驱动机构为带行星减速器及霍尔信号反馈的直流电机，所述直流电机的动力输出端通过连轴器与丝杆一端连接。

本发明所述的直线驱动装置，其所述外管由前、后段两部分螺纹连接且焊接为一整体结构，所述丝杆前端置于外管的前段部分内并通过连轴器与直流电机驱动连接，所述密封端盖设置在外管的后段部分的端部，所述伸缩杆置于外管的后段部分内，在所述密封端盖与外管后段部分的端部之间设置有O型密封圈，在所示丝杆与连轴器接口处设置有密封圈。