專利名稱：用于太陽能電池板的太陽跟蹤儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池板，尤其涉及一種用于太陽能電池板的太 陽跟蹤儀，包括在休閑車等移動(dòng)平臺(tái)上調(diào)整電池板定位的設(shè)備，尤其是需 要相對(duì)較少能源的設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制 約國際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來越多的國家開始實(shí)行"陽光計(jì)劃"， 開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。太陽能作為一種可再生的新能 源，越來越引起人們的關(guān)注。光伏發(fā)電是太陽能利用的一種方式，因其節(jié) 能和環(huán)保的效果，受到廣泛的重視。由于太陽能一個(gè)很重要的特點(diǎn)就是太陽的照射方向隨時(shí)在變化，從而 以充分利用太陽能要求，太陽能電池板的位置要隨太陽位置的變化而做出 相應(yīng)變化。配備太陽能電池板的休閑車已廣為人知，但是很少車輛配備的 電池板能夠跟蹤太陽的位置。其主要原因是，太陽跟蹤儀運(yùn)行要求的功耗 較高，而休閑車缺乏備用能源。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一個(gè)低能耗的太陽能跟蹤儀，其控制 太陽能電池板的上升和下降，以跟蹤太陽位置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的太陽跟蹤儀包括 一相對(duì)于底座部件，
來提升用鉸鏈連接的太陽能電池板部件的裝置，所述裝置包括 一對(duì)連接 在鉸鏈連接的部件和底座部件之間的彈簧，鉸鏈連接部件處在下降位置時(shí) 彈簧受到壓力；用來以相反的方向沿軸運(yùn)動(dòng)的第一臂和第二臂，第一臂與 底座部件連接，第二臂與鉸鏈連接部件連接；連接到第一臂和第二臂上的 滑輪系統(tǒng)，滑輪系統(tǒng)用來以可控的方式伸長第一臂和第二臂以提升鉸鏈連 接部件；鉸鏈連接部件的重量在從伸長位置收回臂時(shí)壓縮彈簧。本發(fā)明的太陽跟蹤儀，其通過傳感器控制驅(qū)動(dòng)裝置，并通過滑輪系統(tǒng) 的傳動(dòng)輪，使剛性連桿伸長或縮短，從而使太陽能電池板的一端上升或下 降。此外，本發(fā)明設(shè)置的彈簧系統(tǒng)， 一方面能抵消在太陽能電池板的上升 和下降過程中可能產(chǎn)生的橫向應(yīng)力，另一方面太陽能電池板位于下降位置 時(shí)，本發(fā)明中的兩對(duì)彈簧均被壓縮，故其在太陽能電池板的上升過程中提 供部分的動(dòng)力，從而起到節(jié)約能耗的作用。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1、 2和4分別為本發(fā)明的太陽跟蹤儀俯視圖和兩面的側(cè)視圖；圖5是圖1和2的設(shè)備在上升位置的側(cè)視圖；圖3、 6、 7禾B 8是圖1禾B 2的設(shè)備的側(cè)視圖； 圖9是本發(fā)明的太陽跟蹤儀的立體示意圖； 圖10是圖9中的設(shè)備20的立體示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1是太陽能電池板組件一太陽跟蹤儀10的俯視圖。該組件包括一 個(gè)固定位置的底座部件11和以鉸鏈16連接到底座部件上的活動(dòng)部件12，
可圍繞鉸鏈在上升位置和下降位置之間移動(dòng)，太陽能電池板即被放置在活 動(dòng)部件12上(圖中未給出)，從而在可控的方式下使太陽能電池板能跟蹤 太陽位置。上述結(jié)構(gòu)可同時(shí)參閱圖9。圖2是圖1組件的側(cè)視圖，圖中表示活動(dòng)部件處于下降的位置。從圖中可以看出，此時(shí)活動(dòng)部件12與底座部件11平行放置。底座部件ll安 裝在底座13上，而底座13用來連接休閑車頂，從而將底座部件固定在由 車的位置決定的固定位置處。圖中20表示用于驅(qū)動(dòng)活動(dòng)部件12相對(duì)于底 座部件11上升和下降的裝置，其通過馬達(dá)30提供驅(qū)動(dòng)力。圖3為單獨(dú)的 底座部件的側(cè)視圖。圖4是其俯視圖，圖中可見底座部件ll包括一個(gè)方 形框架14以及左側(cè)的延長部分15。如圖3和4所示，底座部件U還包 括鉸鏈16。活動(dòng)部件12的一側(cè)通過鉸鏈16連接到底座部件11上，因此 相對(duì)于底座部件11，活動(dòng)部件12另一側(cè)能上下運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)活動(dòng)部件12 的上升或下降。圖5給出了活動(dòng)部件12位于上升位置的示意圖，其中清楚地表示了 驅(qū)動(dòng)活動(dòng)部件12的裝置20。裝置20通過剛性部件24的一端連接在活動(dòng) 部件12的位置21處，通過剛性部件23的一端與底座部件11延長部分 15的左端22連接。如圖2所示的裝置20在驅(qū)動(dòng)裝置(馬達(dá))30的作用 下，其中的剛性部件(連桿)或臂23和24被驅(qū)動(dòng)伸長，沿著平行軸以相 反方向運(yùn)動(dòng)，至最大的伸長長度。裝置20包括滑輪系統(tǒng)、纜繩和彈簧系統(tǒng)，共同推動(dòng)裝置20的剛性部 件23和24的運(yùn)動(dòng)。圖6表示裝置20中的滑輪系統(tǒng)和纜繩部分放大后的 側(cè)視圖，包括分別用來推動(dòng)連桿23和24的第一分組件40及第二分組件41。每個(gè)分組件都包括一個(gè)滑輪結(jié)構(gòu)，以分組件40為例(見圖6)，其包 括纜繩42 (可由鋼絲構(gòu)成)，纜繩采用封閉環(huán)結(jié)構(gòu)，從左側(cè)的滑輪43延 伸到右側(cè)的惰輪44，惰輪44繞著樞軸45轉(zhuǎn)動(dòng)，滑輪43繞著由馬達(dá)30 驅(qū)動(dòng)(圖2)的軸旋轉(zhuǎn)。第二分組件41也具有同樣的結(jié)構(gòu)以驅(qū)動(dòng)連桿24。 同時(shí)，分組件40和41的滑輪和纜繩分別按照?qǐng)D6中箭頭46和箭頭47 所示的方向移動(dòng)，反之亦然。剛性部件23和24與纜繩42 (以及分組件 41的纜繩42A)連接(見圖7)，馬達(dá)30啟動(dòng)時(shí)連桿23和24會(huì)沿相反方 向運(yùn)動(dòng)?；喗Y(jié)構(gòu)兩側(cè)對(duì)稱的、與剛性部件平行的設(shè)置有彈簧結(jié)構(gòu)，包括一對(duì) 彈簧60和61，其中彈簧61的一端通過同軸嵌套管與底座部件11連接， 彈簧60 —端通過同軸嵌套管66和活動(dòng)部件12連接(見圖7和圖10)， 彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)置為活動(dòng)部件12處于下降位置時(shí)其中的彈簧被壓縮。上述兩 彈簧分別被裝設(shè)在同軸嵌套管內(nèi)，每個(gè)彈簧只能沿著同軸嵌套管(伸縮管) 所限定的軸伸長。圖7給出了彈簧60和61以及各自的夕卜(內(nèi))導(dǎo)管65 和66的示意圖。彈簧60和彈簧61以及導(dǎo)管65和66在運(yùn)動(dòng)部件12的兩 側(cè)對(duì)稱排列，以避免運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生橫向應(yīng)力。在這種連接中，每個(gè)運(yùn)動(dòng)的彈 簧及導(dǎo)引組件都有自己的馬達(dá)提供動(dòng)力，極為便捷，可協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。上述滑 輪結(jié)構(gòu)和彈簧結(jié)構(gòu)位于同一平面內(nèi)，即圖5所示的裝置20所在的平面。按照設(shè)計(jì)，當(dāng)滑輪(纜繩和彈簧)組件松弛使得運(yùn)動(dòng)部件12降低到 下降位置時(shí)，彈簧60和61被活動(dòng)部件12的重量和其上太陽能電池板的 重量所壓縮。彈簧60和61的運(yùn)行由一對(duì)扭轉(zhuǎn)彈簧(圖8所示的彈簧70) 提供支持。彈簧70位于鉸鏈(組件)16處(見圖5)，運(yùn)動(dòng)部件12降低
時(shí)會(huì)被壓縮。另一彈簧(未顯示)位于另一側(cè)的鉸鏈處。上述彈簧結(jié)構(gòu)用來減少將運(yùn)動(dòng)部件12從完全落下的位置升高所需要 的能量，從而減小提升運(yùn)動(dòng)部件12所需要的馬達(dá)的尺寸。圖1和圖4中的底座部件11的延長部分15用來容納連桿23和24， 并允許運(yùn)動(dòng)部件12降低到水平位置。因此，延長部分15與分組件40和 41不僅可以降低能耗要求，與原先技術(shù)相比，還可以讓太陽能電池板下 降到更低。運(yùn)動(dòng)部件12用來在一天之中跟蹤太陽的位置。因此，該設(shè)備中安裝 圖1和圖5中所示的兩對(duì)傳感器，分別為71和72。傳感器發(fā)送信號(hào)給控 制器(未顯示)，以前述方式來控制太陽能電池板的升降和轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。原型設(shè)備的配置中，太陽能電池板尺寸為35.5英寸X51.3英寸，重 量為35磅，可用LYNX Motion公司的PGHM-17型直流馬達(dá)提升。彈簧 60和61的直徑為0. 875英寸，彈簧絲直徑0. 120英寸，壓縮時(shí)彈力為530 磅。彈簧導(dǎo)管、嵌套管65和66的長度分別為8.5和11英寸，直徑分別 為0. 625和0. 5英寸。連桿23和24長度為12英寸，延長部分15長7. 7 英寸，以使部件12可提升到80度(如圖5所示)。直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)軸連接 到一個(gè)40/1蝸輪上，該蝸輪應(yīng)不透水，在原型裝置中取自2001 Saturn 的風(fēng)擋刮水器組件(無馬達(dá))。提升部件12的設(shè)備(圖1-5)由底座13支撐，該底座在傳統(tǒng)模式下 用來在水平面上驅(qū)動(dòng)設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)。任何現(xiàn)有的此類總成裝置在此均可用。此處描述的內(nèi)容僅為本發(fā)明原理的圖示說明，精通本技術(shù)的人士可在 如下要求中的發(fā)明精神和范圍之內(nèi)做出各種改進(jìn) 例如，滑輪組件的纜繩可用皮帶代替。另外，低能耗跟蹤儀對(duì)于電能 稀缺的休閑車非常有用，它顯然對(duì)于固定裝置也非常有效。此外，盡管按 照描述，該發(fā)明對(duì)于車輛能量的提供非常有效，它同時(shí)也適用于安裝在固 定式的平屋頂上。
權(quán)利要求
1、 一種用于太陽能電池板的太陽跟蹤儀，其特征在于，其包括一相對(duì) 于底座部件，來提升用鉸鏈連接的太陽能電池板部件的裝置，所述裝置包 括 一對(duì)連接在所述鉸鏈連接的部件和所述底座部件之間的彈簧，所述鉸鏈連接部件處在下降位置時(shí)所述彈簧受到壓力；用來以相反的方向沿軸運(yùn) 動(dòng)的第一臂和第二臂，所述第一臂與所述底座部件連接，所述第二臂與所 述鉸鏈連接部件連接；連接到第一臂和第二臂上的滑輪系統(tǒng)，所述滑輪系 統(tǒng)用來以可控的方式伸長所述第一臂和第二臂以提升上述鉸鏈連接部件； 所述鉸鏈連接部件的重量在從伸長位置收回所述臂時(shí)壓縮所述彈簧。
2、 一種用于太陽能電池板的太陽跟蹤儀，其特征在于，所述太陽能跟 蹤儀包括固定位置的底座部件和首端以鉸鏈連接到底座部件的活動(dòng)部件， 還包括用以相對(duì)于所述底座部件提升所述活動(dòng)部件另一端的裝置，所述裝 置包括用于沿著平行軸從未伸長位置轉(zhuǎn)換到伸長位置的第一臂和第二臂， 所述第一臂連接到所述底座部件上，所述第二臂連接到所述活動(dòng)部件的另 一端；纜繩及滑輪系統(tǒng)，用來沿相反方向推動(dòng)所述第一臂和第二臂，以提 升所述活動(dòng)部件的另一端；連接在所述活動(dòng)部件和所述底座部件之間的彈 簧系統(tǒng)，當(dāng)所述第一臂和第二臂返回未伸長位置時(shí)所述彈簧系統(tǒng)的彈簧被 壓縮。
3、 一種用于太陽能電池板的太陽跟蹤儀，其特征在于，包括底座部件、 以鉸鏈連接到所述底座部件上的活動(dòng)部件和用于將所述活動(dòng)部件從通常的 下降位置推動(dòng)到相對(duì)于所述底座部件的上升位置的裝置，所述裝置包括 第一剛性連桿和第二剛性連桿，所述第一剛性連桿和第二剛性連桿沿著第 一平行軸和第二平行軸運(yùn)動(dòng)；所述第一剛性連桿連接到所述底座部件，第 二連桿連接到所述活動(dòng)部件；用于沿所述第一平行軸及第二平行軸以相反 方向推動(dòng)所述兩連桿的裝置，連接到所述兩連桿，以可控的方式推動(dòng)所述 活動(dòng)部件繞所述鉸鏈運(yùn)動(dòng)。
4、 按照權(quán)利要求3所述的跟蹤儀，其特征在于所述用于沿所述第一平行軸及第二平行軸以相反方向推動(dòng)所述兩連桿的裝置，包括一滑輪系統(tǒng)和連接到所述滑輪系統(tǒng)的傳動(dòng)輪；所述滑輪系統(tǒng)連接到所述第一剛性連桿 及第二剛性連桿，沿著所述第一平行軸和第二平行軸推動(dòng)所述兩連桿，以 可控的方式將所述活動(dòng)部件推動(dòng)到既定的提升位置。
5、 按照權(quán)利要求4所述的跟蹤儀，其特征在于用來將所述活動(dòng)部件 從通常的下降位置推動(dòng)到相對(duì)于所述底座部件的上升位置的裝置，還包括 第一彈簧組件，彈簧組件至少包括一根連接在所述底座部件和所述活動(dòng)部 件之間的彈簧，所述活動(dòng)部件位于下降位置時(shí)彈簧被壓縮。
6、 按照權(quán)利要求5所述的跟蹤儀，其特征在于所述第一彈簧組件沿 著由一同軸伸縮管限定的軸延伸。
7、 按照權(quán)利要求6所述的跟蹤儀，其特征在于所述彈簧組件包括分 別沿第三平行軸和第四平行軸運(yùn)動(dòng)的第一彈簧和第二彈簧，所述每個(gè)彈簧 只能沿著由同軸伸縮管限定的第三軸和第四軸運(yùn)動(dòng)。
8、 按照權(quán)利要求7所述的跟蹤儀，其特征在于所述伸縮管分別包圍 所述第一彈簧和所述第二彈簧中的一個(gè)。
9、 按照權(quán)利要求8所述的跟蹤儀，其特征在于設(shè)置有對(duì)太陽位置做 出響應(yīng)的傳感器，用來給驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送信號(hào)，以控制所述活動(dòng)部件的升降。
10、 按照權(quán)利要求5所述的跟蹤儀，其特征在于所述彈簧組件包括一 對(duì)分別連接在所述活動(dòng)部件及所述底座部件之間的彈簧，所述兩彈簧都通 過伸縮管約束到各自的軸上。
11、 按照權(quán)利要求10所述的跟蹤儀，其特征在于還包括第二對(duì)彈簧， 所述第二對(duì)彈簧位于所述活動(dòng)部件和所述底座部件之間的鉸鏈上，所述活 動(dòng)部件處于下降位置時(shí)，所述第二對(duì)彈簧被壓縮。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于太陽能電池板的太陽跟蹤儀，包括一用來提升太陽能電池板的系統(tǒng)，該提升系統(tǒng)利用了纜繩及滑輪系統(tǒng)，與電池板處于降低位置時(shí)被壓縮的彈簧相配合。彈簧在電池板首次開始上升時(shí)用來克服慣性。纜繩及滑輪系統(tǒng)用來沿相反方向伸長一對(duì)臂，其中一條臂連接到電池板底座部件，另一條連接到電池板的運(yùn)動(dòng)部件上。采用本發(fā)明的太陽跟蹤儀，僅需要相對(duì)較低的功耗，即可隨著太陽位置的變化改變太陽能電池板的方位，可廣泛應(yīng)用于太陽能電池系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)G05D3/00GK101123406SQ20071013844
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者杰克·亞倫 申請(qǐng)人:杰克·亞倫