專利名稱：一種聯(lián)動式二自由度太陽能跟蹤機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能自動跟蹤機構(gòu)，尤其涉及一種聯(lián)動式單電機驅(qū)動二自由度太陽能自動跟蹤機構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的許多二自由度太陽能自動跟蹤裝置系統(tǒng)，都能實現(xiàn)太陽能自動跟蹤的目的，其原理也基本相同，大都是通過兩臺電機分別控制太陽能板東西方向與南北方向的運動。這種裝置雖然能夠保證太陽能跟蹤的精度，但兩臺電機同時工作也增加了能源的消耗，從而使太陽能的相對發(fā)電效率下降，這也是太陽能自動跟蹤裝置不能大范圍普及的重要因素。在越來越強調(diào)節(jié)能的社會大背景下，有必要設(shè)計一種新型的低能耗、高精度二自由度太陽能自動跟蹤機構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為解決上述問題，提供一種新型單電機驅(qū)動的二自由度太陽能自動跟蹤機構(gòu)，該機構(gòu)實現(xiàn)一臺電機驅(qū)動兩個方向的自動跟蹤，降低了能耗。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種聯(lián)動式二自由度太陽能跟蹤機構(gòu)，包括太陽能板支架、 可調(diào)連桿、下支座、上支座、蝸桿、蝸輪、步進電機和底板；所述下支座與底板固定連接，與蝸輪通過軸承連接；所述上支座底端與蝸輪固定連接，頂端通過兩個滾動軸承與太陽能支架連接；所述步進電機、蝸桿與蝸輪形成傳動機構(gòu)；所述可調(diào)連桿分別與所述底板和所述太陽能板支架通過桿端關(guān)節(jié)軸承連接。進一步，所述可調(diào)連桿包括上連桿、檔位槽、調(diào)整螺栓、下連桿；所述上連桿底端設(shè)有檔位槽，置于下連桿的調(diào)節(jié)腔中，調(diào)節(jié)腔外設(shè)置調(diào)整螺栓。進一步，所述上連桿底端設(shè)有多個檔位槽。進一步，所述太陽能支架與上支座間連接有緩沖彈簧，所述緩沖彈簧位于所述可調(diào)連桿的相對側(cè)。本發(fā)明的有益效果通過蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)，控制太陽能板東西方向的轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)對太陽東西方向的精確跟蹤；通過可調(diào)連桿及兩個固定在連桿兩端的桿端關(guān)節(jié)軸承，實現(xiàn)太陽的高度角的調(diào)整；通過結(jié)構(gòu)的改進實現(xiàn)了通過一臺電機來控制太陽能板兩個自由度方向上的運動，大大減少了機構(gòu)本身的能耗。


圖1是太陽能自動跟蹤機構(gòu)的三維示意圖。圖2是太陽能自動跟蹤機構(gòu)可調(diào)連桿結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是太陽能自動跟蹤機構(gòu)處于起始位置時的示意圖。其中1.太陽板支架，2.第一桿端關(guān)節(jié)軸承，3.可調(diào)連桿，4.第二桿端關(guān)節(jié)軸承，5.下支座，6.緩沖彈簧，7.上支座，8.蝸桿，9.蝸輪，10.步進電機，11.底板，12.
3上連桿，13.檔位槽，14.調(diào)整螺栓，15.下連桿。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細描述。圖1是太陽能自動跟蹤機構(gòu)的三維示意圖，如圖所示，該太陽能跟蹤機構(gòu)包括太陽能板支架1、第一桿端關(guān)節(jié)軸承2、可調(diào)連桿3、第二桿端關(guān)節(jié)軸承4、下支座5、緩沖彈簧 6、上支座7、蝸桿8、蝸輪9、步進電機10和底板11。底板11和下支座5固定連接在一起， 底板11上放置步進電機10和蝸桿8。蝸輪9通過軸承和下支座5連接，實現(xiàn)對太陽方位角方向上的自由跟蹤，渦輪9上端和上支座7固定連接。太陽能支架1和上支座7通過兩個滾動軸承連接，實現(xiàn)對太陽高度角方向上的自由跟蹤?？烧{(diào)連桿3的兩端分別通過第一桿端關(guān)節(jié)軸承2和第二桿端關(guān)節(jié)軸承4與太陽能板支架1和底板11相連，可以實現(xiàn)太陽高度角的調(diào)整。本機構(gòu)的運行過程為步進電機10通過聯(lián)軸器驅(qū)動蝸桿8，蝸桿8帶動蝸輪9轉(zhuǎn)動，蝸輪9通過上支座7帶動太陽能板支架1左右旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)太陽板支架1在東西方向的精確跟蹤。步進電機10帶動太陽板支架1在東西方向跟蹤的同時通過可調(diào)連桿3的聯(lián)動帶動太陽板支架1在南北方向上對太陽進行跟蹤，從而通過一臺電機實現(xiàn)了太陽能板1 在兩個自由度上同時跟蹤太陽，達到了節(jié)能的目的。緩沖彈簧6 —端固定在太陽板支架1上，另一端與上支座7相連，其位置處于可調(diào)連桿3的相對側(cè)。在跟蹤過程中，太陽板支架1在南北方向上的傾角變大，緩沖彈簧6也隨之被拉伸，其拉力抵消了部分太陽板支架1對可調(diào)連桿3的壓力，改善了機構(gòu)的受力狀況， 起到了保護機構(gòu)的作用，另一方面，緩沖彈簧6可作為儲能裝置，優(yōu)化了支架之間能量的轉(zhuǎn)化，提高了系統(tǒng)效率。圖2是太陽能自動跟蹤機構(gòu)可調(diào)連桿結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，可調(diào)連桿包括上連桿12、檔位槽13、調(diào)整螺栓14、下連桿15。上連桿12底端設(shè)有四個檔位槽13，置于下連桿 15的調(diào)節(jié)腔中，調(diào)節(jié)腔外設(shè)置調(diào)整螺栓14。調(diào)節(jié)調(diào)整螺栓14，根據(jù)調(diào)節(jié)螺栓14所卡四個檔位槽13的不同，可實現(xiàn)可調(diào)連桿3自身長度的調(diào)整。由于一年中每天同一時刻的太陽高度角都在發(fā)生著變化但其角度變化很小，在太陽板支架1精確跟蹤太陽東西方向運動的基礎(chǔ)上，可通過調(diào)整可調(diào)連桿3的長度來實現(xiàn)太陽板支架1對太陽高度角的全年的近似跟蹤，保證機構(gòu)跟蹤太陽的精度。太陽的運動是周期變化的，通過數(shù)據(jù)分析計算可確定不同緯度位置4個檔位槽13各自的位置，以及確定太陽在運動周期中四個檔位所處的時間段。圖3是太陽能自動跟蹤機構(gòu)處于起始位置時的示意圖，如圖所示，此刻機構(gòu)跟蹤的時刻應(yīng)是一天的早晨，太陽板支架1在東西方向上轉(zhuǎn)動的角度較大(對應(yīng)此刻較大的太陽方位角)，而此時通過兩端分別固定在太陽板支架1和底板11的可調(diào)連桿3的聯(lián)動，太陽板支架1在南北方向上也形成了相對較大的傾角(對應(yīng)此刻較小的太陽高度角)，在隨后的跟蹤過程中，由于可調(diào)連桿3的聯(lián)動作用，當(dāng)太陽板支架1在東西方向上轉(zhuǎn)動跟蹤時，其在南北方向的傾角也在不斷的變化中，從而實現(xiàn)了太陽能板1在兩個自由度上對太陽的同時足艮S宗。在實施例中，可調(diào)連桿3的長度小于上支座7的高度，以使得太陽能支架1在可調(diào)連桿3的方向有個向下的傾角，以更好的接受太陽光。可調(diào)連桿3與上支座7保持一定距離，以使不會阻礙太陽能支架1的左右旋轉(zhuǎn)。 雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域內(nèi)熟練的技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改。
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)動式二自由度太陽能跟蹤機構(gòu)，包括太陽能板支架(1)、可調(diào)連桿(3)、下支座(5)、上支座(7)、蝸桿(8)、蝸輪(9)、步進電機(10)和底板(11)；所述下支座(5)與底板 (11)固定連接，與蝸輪(9)通過軸承連接；其特征在于所述上支座(7)底端與蝸輪(9)固定連接，頂端通過兩個滾動軸承與太陽能支架(1)連接；所述步進電機(10)、蝸桿(8)與蝸輪(9)形成傳動機構(gòu)；所述可調(diào)連桿(3)分別與所述底板(11)和所述太陽能板支架(1)通過桿端關(guān)節(jié)軸承連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)動式二自由度太陽能跟蹤機構(gòu)，其特征在于所述可調(diào)連桿(3 )包括上連桿(12 )、檔位槽(13 )、調(diào)整螺栓(14 )、下連桿(15);所述上連桿(12 )底端設(shè)有檔位槽(13)，置于下連桿(15)的調(diào)節(jié)腔中，調(diào)節(jié)腔外設(shè)置調(diào)整螺栓(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聯(lián)動式二自由度太陽能跟蹤機構(gòu)，其特征在于所述上連桿(12)底端設(shè)有多個檔位槽(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3其中之一所述的一種聯(lián)動式二自由度太陽能跟蹤機構(gòu)，其特征在于所述太陽能支架(1)與上支座(7)間連接有緩沖彈簧(6)，所述緩沖彈簧(6)位于所述可調(diào)連桿(3)的相對側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種聯(lián)動式二自由度太陽能跟蹤機構(gòu)，該機構(gòu)包括太陽能板支架(1)、可調(diào)連桿(3)、下支座(5)、上支座(7)、蝸桿(8)、蝸輪(9)、步進電機(10)和底板(11)；所述下支座(5)與底板(11)固定連接，與蝸輪(9)通過軸承連接；所述上支座(7)底端與蝸輪(9)固定連接，頂端通過兩個滾動軸承與太陽能支架(1)連接；所述步進電機(10)、蝸桿(8)與蝸輪(9)形成傳動機構(gòu)；所述可調(diào)連桿(3)分別與所述底板(11)和所述太陽能板支架(1)通過桿端關(guān)節(jié)軸承連接。該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，跟蹤精確，能耗低。
文檔編號G05D3/00GK102183966SQ201110155870
公開日2011年9月14日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者段攀登, 王東勇, 蔣益興, 馬冬梅 申請人:常州大學(xué)