專利名稱：一種新型自鎖式緊湊型太陽光線跟蹤機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽方位的跟蹤裝置，特別是太陽方位角與高度角雙向跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)，屬于光伏發(fā)電機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前用于光伏發(fā)電的太陽光線跟蹤機(jī)構(gòu)有單軸和雙軸兩種。單軸跟蹤機(jī)構(gòu)一般只能實(shí)現(xiàn)東西方向的太陽跟蹤，而不能對太陽南北方向的傾角變化進(jìn)行跟蹤，因此太陽光線接收效率相對較低。雙軸跟蹤機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)太陽東西方向和南北方向同時(shí)跟蹤，最大限度提高太陽光線的接收率。由于雙軸跟蹤機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形式多樣，另外考慮到大風(fēng)、冰凍等天氣狀況，其機(jī)構(gòu)形式要求能可靠定位，具有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力?，F(xiàn)有雙軸跟蹤機(jī)構(gòu)的跟蹤定位主要運(yùn)用電機(jī)和減速器本身來實(shí)現(xiàn)，制動(dòng)力矩小，對電機(jī)的使用壽命有影響；此外，雙軸跟蹤機(jī)構(gòu)的跟蹤精度較低，抗風(fēng)性能較差。所以，研究開發(fā)一種跟蹤精度高、抗風(fēng)性能強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊的太陽光線跟蹤機(jī)構(gòu)，一直是太陽能利用領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服雙軸跟蹤機(jī)構(gòu)存在的不足，提供一種新型自鎖式緊湊型太陽光線跟蹤機(jī)構(gòu)，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)的跟蹤定位效果，提高機(jī)構(gòu)的跟蹤精度、可靠性和安全性。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種新型自鎖式緊湊型太陽光線跟蹤機(jī)構(gòu)，包括太陽能電池板框架、支架、支座、蝸輪蝸桿減速器，其特征是設(shè)有方位角無刷直流電動(dòng)機(jī)、 回轉(zhuǎn)支承、小齒輪、升降機(jī)機(jī)座、絲桿升降機(jī)、高度角無刷直流電動(dòng)機(jī)，所述的回轉(zhuǎn)支承的外圈通過螺栓與所述的支座的上端連接，回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈通過螺栓與所述的支架的底端連接，所述的蝸輪蝸桿減速器固連在所述的支架上，蝸輪蝸桿減速器的輸入軸與所述的方位角無刷直流電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接，蝸輪蝸桿減速器的輸出軸與所述的小齒輪通過鍵連接， 所述的小齒輪與所述的回轉(zhuǎn)支承的外圈輪齒通過輪齒嚙合構(gòu)成齒輪傳動(dòng)，所述的支架的左端通過銷與所述的太陽能電池板框架連接，支架的右端通過銷與所述的升降機(jī)座連接，所述的升降機(jī)座通過螺栓與所述的絲桿升降機(jī)連接，所述的絲桿升降機(jī)的輸入軸與所述的高度角無刷直流電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接，絲桿升降機(jī)的輸出軸通過銷與所述的太陽能電池板框架連接。所述的太陽能電池板框架采用平板式結(jié)構(gòu)，太陽能電池板可平鋪其上，太陽能電池板框架的方位角方向的寬度為太陽能電池板寬度的3倍，太陽能電池板框架的高度角方向的長度為太陽能電池板長度的2倍。所述的支架的上部兩端分別與所述的太陽能電池板框架和所述的升降機(jī)座采用銷連接，中部固定安裝所述的方位角無刷直流電動(dòng)機(jī)及所述的蝸輪蝸桿減速器，支架的外側(cè)設(shè)有護(hù)板。所述的支座的底部通過地角螺栓與地基相連。一種新型自鎖式緊湊型太陽光線跟蹤機(jī)構(gòu)，具有自鎖功能，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，通用性好、適用性廣，最大抗風(fēng)12級，最大工作風(fēng)速9級，方位角跟蹤范圍0 200度，高度角跟蹤范圍0 90度。該機(jī)構(gòu)相對于太陽具有兩個(gè)方向的自由度，可分別通過方位角傳動(dòng)和高度角傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)太陽方位角和高度角跟蹤。方位角傳動(dòng)采用蝸輪蝸桿減速器、小齒輪和回轉(zhuǎn)支承來減速增扭，高度角傳動(dòng)采用絲桿升降機(jī)實(shí)現(xiàn)減速增扭。該機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)部分采用回轉(zhuǎn)支承，其外圈通過螺栓與支座的上端連接，外圈輪齒與小齒輪通過輪齒嚙合構(gòu)成齒輪傳動(dòng)，內(nèi)圈通過螺栓與支架底端連接。太陽能電池板框架采用平板式結(jié)構(gòu)，太陽能電池板可平鋪其上，方位角方向有3 個(gè)太陽能電池板的寬度，高度角方向有2個(gè)太陽能電池板的長度，用角鋼做托架結(jié)構(gòu)，設(shè)置工字型加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋采用矩形鋼，矩形鋼下方設(shè)三處銷孔，分別與支架和絲桿頭部活動(dòng)連接。支架整體結(jié)構(gòu)采用矩形鋼，其底部與回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈采用螺栓連接，連接部分為大直徑圓筒結(jié)構(gòu)，其上部兩端分別與太陽能電池板框架和升降機(jī)座采用銷連接，其內(nèi)側(cè)固定安裝方位角無刷直流電動(dòng)機(jī)及蝸輪蝸桿減速器，其外側(cè)設(shè)有護(hù)板。方位角電機(jī)采用的是無刷直流電機(jī)，高度角電機(jī)采用的是無刷直流電機(jī)。本實(shí)用新型工作原理方位角跟蹤原理控制部分發(fā)出控制信號驅(qū)動(dòng)方位角無刷直流電機(jī)帶動(dòng)蝸輪蝸桿減速器，蝸輪蝸桿減速器帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于回轉(zhuǎn)支承的外圈齒輪不動(dòng)，在小齒輪的驅(qū)動(dòng)下，回轉(zhuǎn)支承以上零部件繞其軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)O 360°太陽方位角跟蹤。高度角跟蹤原理控制部分發(fā)出控制信號驅(qū)動(dòng)高度角無刷直流電機(jī)帶動(dòng)絲桿升降機(jī)，絲桿升降機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿推動(dòng)太陽能電池板框架，實(shí)現(xiàn)0 90°太陽高度角跟蹤。自鎖原理電機(jī)與減速器本身具有一定的自鎖能力，在風(fēng)載不是很大的情況下可承擔(dān)一部分風(fēng)載荷。為防止在兩次跟蹤之間太陽能電池板的姿態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致跟蹤精度下降，本跟蹤機(jī)構(gòu)在方位角跟蹤上采用具有自鎖能力蝸輪蝸桿減速器，同時(shí)蝸輪蝸桿減速器、小齒輪、回轉(zhuǎn)支承及支架之間實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的自鎖。回轉(zhuǎn)支承的外圈固定不動(dòng)，其外圈輪齒與小齒輪嚙合，小齒輪與蝸輪蝸桿減速器的輸出軸通過鍵連接，蝸輪蝸桿減速器固定在支架上，支架與回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈通過螺栓連接，當(dāng)風(fēng)通過太陽能電池板框架帶動(dòng)支架有轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢時(shí)，由于回轉(zhuǎn)支承的外圈輪齒不動(dòng)，小齒輪只能由蝸輪蝸桿減速器驅(qū)動(dòng)，所以在結(jié)構(gòu)上通過輪齒實(shí)現(xiàn)自鎖。本實(shí)用新型可廣泛用于熱帶、高原、沙漠等日照強(qiáng)度大的地區(qū)，也可應(yīng)用于缺電的農(nóng)村地區(qū)，還可普及至企事業(yè)單位、普通家庭。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的右視圖。圖中1太陽能電池板框架、2支架、3方位角無刷直流電機(jī)、4回轉(zhuǎn)支承、5支座、6 小齒輪、7蝸輪蝸桿減速器、8升降機(jī)機(jī)座、9絲桿升降機(jī)、10高度角無刷直流電機(jī)。
具體實(shí)施方式
一種新型自鎖式緊湊型太陽光線跟蹤裝置，由太陽能電池板框架1、支架2、方位角無刷直流電動(dòng)機(jī)3、回轉(zhuǎn)支承4、支座5、小齒輪6、蝸輪蝸桿減速器7、升降機(jī)座8、絲桿升降機(jī)9、高度角無刷直流電動(dòng)機(jī)10等安裝構(gòu)成。在支座5上安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)支承4，回轉(zhuǎn)支承4的外圈與支座5的上部通過螺栓連接，內(nèi)圈與支架2的底部通過螺栓連接，蝸輪蝸桿減速器7固裝在支架2上，蝸輪蝸桿減速器7的輸入軸與方位角無刷直流電動(dòng)機(jī)3的輸出軸連接，輸出軸與小齒輪6通過鍵連接，小齒輪6與回轉(zhuǎn)支承4的外圈輪齒通過輪齒嚙合組成齒輪傳動(dòng)，支架2 —端通過銷與太陽能電池板框架1連接，另一端通過銷與升降機(jī)機(jī)座8連接，升降機(jī)機(jī)座8通過螺栓與絲桿升降機(jī)9連接，升降機(jī)輸入軸與高度角無刷直流電機(jī)10的輸出軸連接，輸出軸通過銷與太陽能電池板框架1連接。支架2為整體結(jié)構(gòu)，采用矩形鋼制造，設(shè)置護(hù)板，其內(nèi)側(cè)(中部)安裝方位角無刷直流電動(dòng)機(jī)3及蝸輪蝸桿減速器。太陽能電池板框架1采用平板式結(jié)構(gòu)，太陽能電池板可平鋪其上，方位角方向有3個(gè)太陽能電池板的寬度，高度角方向有2個(gè)太陽能電池板的長度， 太陽能電池板框架1用角鋼做托架結(jié)構(gòu)，設(shè)置工字型加強(qiáng)筋。加強(qiáng)筋采用矩形鋼，矩形鋼下方設(shè)三處銷孔，太陽能電池板框架1通過銷孔分別與支架2及絲桿升降機(jī)9的輸出軸活動(dòng)連接。支座5的底部通過地角螺栓與地基相連。
權(quán)利要求1.一種新型自鎖式緊湊型太陽光線跟蹤機(jī)構(gòu)，包括太陽能電池板框架(1)、支架(2)、 支座(5)、蝸輪蝸桿減速器(7)，其特征是設(shè)有方位角無刷直流電動(dòng)機(jī)(3)、回轉(zhuǎn)支承(4)、小齒輪(6)、升降機(jī)機(jī)座(8)、絲桿升降機(jī)(9)、高度角無刷直流電動(dòng)機(jī)(10)，所述的回轉(zhuǎn)支承 (4)的外圈通過螺栓與所述的支座(5)的上端連接，回轉(zhuǎn)支承(4)的內(nèi)圈通過螺栓與所述的支架(2)的底端連接，所述的蝸輪蝸桿減速器(7)固連在所述的支架(2)上，蝸輪蝸桿減速器(7)的輸入軸與所述的方位角無刷直流電動(dòng)機(jī)(3)的輸出軸連接，蝸輪蝸桿減速器(7)的輸出軸與所述的小齒輪(6)通過鍵連接，所述的小齒輪(6)與所述的回轉(zhuǎn)支承(4)的外圈輪齒通過輪齒嚙合構(gòu)成齒輪傳動(dòng)，所述的支架(2)的左端通過銷與所述的太陽能電池板框架 (1)連接，支架(2)的右端通過銷與所述的升降機(jī)座(8)連接，所述的升降機(jī)座(8)通過螺栓與所述的絲桿升降機(jī)(9)連接，所述的絲桿升降機(jī)(9)的輸入軸與所述的高度角無刷直流電動(dòng)機(jī)(10)的輸出軸連接，絲桿升降機(jī)(9)的輸出軸通過銷與所述的太陽能電池板框架 (1)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型自鎖式緊湊型太陽光線跟蹤機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的太陽能電池板框架(1)采用平板式結(jié)構(gòu)，太陽能電池板可平鋪其上，太陽能電池板框架 (1)的方位角方向的寬度為太陽能電池板寬度的3倍，太陽能電池板框架(1)的高度角方向的長度為太陽能電池板長度的2倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型自鎖式緊湊型太陽光線跟蹤機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的支架(2)的上部兩端分別與所述的太陽能電池板框架(1)和所述的升降機(jī)座(8)采用銷連接，中部固定安裝所述的方位角無刷直流電動(dòng)機(jī)(3)及所述的蝸輪蝸桿減速器(7)，支架(2)的外側(cè)設(shè)有護(hù)板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型自鎖式緊湊型太陽光線跟蹤機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的支座(5)的底部通過地角螺栓與地基相連。
專利摘要一種新型自鎖式緊湊型太陽光線跟蹤機(jī)構(gòu)，屬于光伏發(fā)電機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括太陽能電池板框架、支架、方位角無刷直流電動(dòng)機(jī)、回轉(zhuǎn)支承、支座、小齒輪、蝸輪蝸桿減速器、升降機(jī)座、絲桿升降機(jī)、高度角無刷直流電動(dòng)機(jī)?；剞D(zhuǎn)支承的外圈與支座連接，回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈與支架連接。蝸輪蝸桿減速器的輸入軸與方位角無刷直流電動(dòng)機(jī)連接，輸出軸與小齒輪連接。小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的外圈輪齒構(gòu)成齒輪傳動(dòng)。支架的一端與太陽能電池板框架連接，另一端與升降機(jī)座連接。絲桿升降機(jī)的輸入軸與高度角無刷直流電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接，輸出軸與太陽能電池板框架連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理、簡單、緊湊，抗風(fēng)能力強(qiáng)，具有自鎖功能，成本低，使用性能好，適用性廣。
文檔編號G05D3/00GK202075627SQ20112011069
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者史旺旺, 張劍峰, 張善文, 秦永法, 陳思棟 申請人:揚(yáng)州大學(xué)