一種模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置，旨在提供一種在超半球空間內(nèi)對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤、具有兩個(gè)相似的擺轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副，以期減少執(zhí)行機(jī)構(gòu)零件種類，屬于太陽(yáng)能利用領(lǐng)域。本發(fā)明至少包括接收架、上擺轉(zhuǎn)模塊、下擺轉(zhuǎn)模塊、基座模塊。所述上擺轉(zhuǎn)模塊至少由上底座模塊與上精密減速模塊組成。所述下擺轉(zhuǎn)模塊至少由下底座模塊與下精密減速模塊組成。所述的上擺轉(zhuǎn)模塊與下擺轉(zhuǎn)模塊軸向正交安裝，整個(gè)上擺轉(zhuǎn)模塊繞下擺轉(zhuǎn)模塊的下傳動(dòng)軸擺轉(zhuǎn)，接收架繞上擺轉(zhuǎn)模塊的上傳動(dòng)軸擺轉(zhuǎn)。
【專利說(shuō)明】一種模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置，屬于太陽(yáng)能利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，約占70 %，其次是石油，約占21 %。而化石類燃料如煤炭，石油等，其儲(chǔ)量都是一定的?！吨袊?guó)擴(kuò)大內(nèi)需與發(fā)展可再生能源》等資料稱，到本世紀(jì)末，全球?qū)⒚媾R無(wú)煤可燒的境地。在以太陽(yáng)能，地?zé)崮埽四艿葹榇淼男履茉粗?，太?yáng)能無(wú)疑是最清潔的可再生能源，并且有取之不盡，用之不竭的優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)幅員遼闊，太陽(yáng)能資源豐富，充分利用太陽(yáng)能資源，提高其利用效能，不失為解決能源危機(jī)的良策之一，響應(yīng)了國(guó)家提出的建設(shè)資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會(huì)的宏偉藍(lán)圖。但由于太陽(yáng)能本身的分散性、隨機(jī)性和間歇性等特點(diǎn)，使得太陽(yáng)能總量豐富與真下轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)生活所需能量較少的矛盾比較突出。如果能有一種裝置使太陽(yáng)光總能與太陽(yáng)能接收裝置保持垂直入射，則此矛盾可以得到緩解甚至解決。專利號(hào)為ZL200510023149.2的中國(guó)專利公開(kāi)一種帶環(huán)形導(dǎo)軌的球面三自由度并聯(lián)姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)，該方案要點(diǎn)是:每個(gè)運(yùn)動(dòng)副的軸心線交于一個(gè)球心，其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，突破一般三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)空間不夠大的束縛，但其對(duì)機(jī)構(gòu)的制造、安裝要求非常高，任何超出預(yù)定精度范圍的制造，安裝誤差，均會(huì)使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中卡死。專利號(hào)為ZL200820057537.1的中國(guó)專利公丌一種六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)天線座，其方案要點(diǎn)是:六根桿分別由六個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，桿與動(dòng)靜板間均用球鉸(或虎克絞)連接。該方案機(jī)構(gòu)剛度好，但是并聯(lián)機(jī)構(gòu)的反向求解異常繁瑣，球鉸及虎克絞均有運(yùn)動(dòng)角度范圍的限制，該機(jī)構(gòu)能否達(dá)到半球空間或是達(dá)到半球空間球鉸(或虎克絞)是否有干涉未或可知。專利號(hào)ZL200620167990.9的中國(guó)專利公丌一種自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置，其方案要點(diǎn)是:通過(guò)控制一組棘輪機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng)和凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到追蹤要求，該方案追蹤精度高，但是該方案的運(yùn)動(dòng)連接都是通過(guò)高副(點(diǎn)面)連接，棘爪及與凸輪配合的尖推桿極易磨損，固其精度保持性還有待提高。申請(qǐng)?zhí)枮?00810300158.5，申請(qǐng)?zhí)枮?00910310148.4等中國(guó)專利所公開(kāi)的裝置，其方案要點(diǎn)均可以歸結(jié)為一個(gè)水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)和一個(gè)豎直平面內(nèi)的擺動(dòng)，方案均較簡(jiǎn)單實(shí)用，但是其水平轉(zhuǎn)動(dòng)與豎直擺動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要分別設(shè)計(jì)制造。本文所述方案是將兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)都設(shè)計(jì)成擺轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)類似，實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，成組制造，大大降低了重復(fù)設(shè)計(jì)、制造帶來(lái)的勞動(dòng)消耗，該方案最終工作空間可超半球空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置，簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)形式，減少執(zhí)行機(jī)構(gòu)零件種類，降低設(shè)計(jì)制造成本，能夠?qū)崿F(xiàn)在超半球空間內(nèi)追蹤太陽(yáng)。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置，它至少由接收架、上擺轉(zhuǎn)模塊、下擺轉(zhuǎn)模塊、基座模塊所組成。所述接收架至少由太陽(yáng)能接收板1、接收板支撐架2等主要零部件組成。所述上擺轉(zhuǎn)模塊至少由上底座模塊與上精密減速模塊13組成。所述下擺轉(zhuǎn)模塊至少由下底座模塊與下精密減速模塊14組成。所述的上底座模塊，上底座模塊至少包括上擺支承座3、上擺支撐架5、上軸轂10、上傳動(dòng)軸11等主要零部件。所述的下底座模塊，下底座模塊至少包括下擺支承座9、下傳動(dòng)軸7、下軸轂8等主要零部件。所述的上精密減速模塊13，上精密減速模塊13外接電機(jī)17，電機(jī)17通過(guò)聯(lián)軸器19與蝸桿21連接，蝸桿21與渦輪23嚙合，與渦輪23輪轂相連軸的輸出即為上精密減速模塊13的輸出。所述下精密減速模塊14，下精密減速模塊14外接電機(jī)18，電機(jī)18通過(guò)聯(lián)軸器20與蝸桿22連接，蝸桿22與渦輪24嚙合，與渦輪24輪轂相連軸的輸出即為下精密減速模塊14的輸出。所述的上擺轉(zhuǎn)模塊與下擺轉(zhuǎn)模塊軸向正交安裝，整個(gè)上擺轉(zhuǎn)模塊繞下擺轉(zhuǎn)模塊的下傳動(dòng)軸7擺動(dòng)，接收架繞上擺轉(zhuǎn)模塊的上傳動(dòng)軸11擺動(dòng)。所述上擺轉(zhuǎn)模塊及下擺轉(zhuǎn)模塊的運(yùn)動(dòng)形式均為擺轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，上下擺轉(zhuǎn)模塊的主要執(zhí)行零部件分別對(duì)應(yīng)相似，即上擺支承座3、上傳動(dòng)軸11、上軸轂10和下擺支承座9、下傳動(dòng)軸7、下軸轂8對(duì)應(yīng)相似，所述零件可以模塊化設(shè)計(jì)并成組制造。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0007]1.本發(fā)明化兩個(gè)運(yùn)動(dòng)同為擺轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)形式相同使得運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相似，執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要零部件實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，便于成組制造；
[0008]2.本發(fā)明追蹤精度高，且追蹤精度只與精密減速模塊可達(dá)精度相關(guān)；
[0009]3.本發(fā)明采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)具有誤差不累積的優(yōu)良特性，使得該裝置可重復(fù)追蹤定位精度良好；
[0010]4.本發(fā)明工作空間可超過(guò)半球空間。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為上(下)精密減速模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0013]圖3為本發(fā)明東西向粗調(diào)后姿態(tài)示意圖主視圖及左視圖；
[0014]圖4為本發(fā)明東西、南北向微調(diào)后姿態(tài)不意圖主視圖及左視圖；
[0015]圖5為本發(fā)明采用平板狀太陽(yáng)能接收板的結(jié)構(gòu)。
[0016]圖中:1、太陽(yáng)能接收板，2、接收板支撐架，3、上擺支承座，4、端蓋，5、上擺支撐架，
6、軸承，7、下傳動(dòng)軸，8、下軸轂，9、下擺支承座，10、上軸轂，11、上傳動(dòng)軸，12、軸承，13、上精密減速模塊，14、下精密減速模塊，15、基座，17(18)、步進(jìn)電機(jī)，19(20)、聯(lián)軸器，21 (22)、蝸桿，23 (24)、渦輪。
【具體實(shí)施方式】
[0017]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)描述:
[0018]實(shí)施例1:
[0019]如圖1及圖2所示，本發(fā)明中各零部件安裝方式為:太陽(yáng)能接收板I與接收板支撐架2，接收板支撐架2與上軸轂10固結(jié)為一體，上軸轂10與上傳動(dòng)軸11通過(guò)平鍵連接，上傳動(dòng)軸11與上精密減速模塊13的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器連接；下軸轂8與上擺轉(zhuǎn)支承座3通過(guò)上擺支撐架5兩端固連，下軸轂8與下傳動(dòng)軸7通過(guò)平鍵連接，下傳動(dòng)軸7與下精密減速模塊14通過(guò)聯(lián)軸器連接。如圖2所示，上精密減速模塊13及下精密減速模塊14分別外接步進(jìn)電機(jī)17及18，步進(jìn)電機(jī)17與18分別通過(guò)聯(lián)軸器19及20分別與蝸桿21及22連接，蝸桿21及22分別與渦輪23及24嚙合，與渦輪23或24輪轂相連的軸輸出及分別為上精密減速模塊13及下精密減速模塊14的輸出。太陽(yáng)能接收板1、接收板支撐架2、上擺支承座3、上傳動(dòng)軸11、上軸轂10、上精密減速模塊13構(gòu)成上擺轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，南北向安裝，太陽(yáng)能接收板1、接收板支撐架2及上軸轂10固連體東西向擺動(dòng)；下擺支承座9、下擺支承座罩16、基座15、下傳動(dòng)軸7、下軸轂8、下精密減速模塊14構(gòu)成下擺轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，與上擺轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)正交安裝，整個(gè)上擺轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)南北向擺動(dòng)。
[0020]本發(fā)明的初始狀態(tài)是太陽(yáng)能接收板與水平面平行。
[0021]如圖3所示，丌始工作時(shí)，控制單元對(duì)照當(dāng)前時(shí)間，參照設(shè)定的當(dāng)前地點(diǎn)以及在當(dāng)前時(shí)間太陽(yáng)所對(duì)應(yīng)東西向、南北向的傾斜角度，控制單元控制上精密減速模塊13中的步進(jìn)電機(jī)17運(yùn)動(dòng)，通過(guò)包括上精密減速模塊內(nèi)設(shè)的蝸桿21、渦輪23、連接上精密減速模塊13與上傳動(dòng)軸11、上軸轂10等的中間傳動(dòng)裝置從而帶動(dòng)接收架進(jìn)行東西向追蹤。
[0022]如圖4所示，當(dāng)東西向工作到位后，本發(fā)明進(jìn)行南北方向追蹤階段?？刂茊卧刂葡戮軠p速模塊14中的電機(jī)18運(yùn)動(dòng)，通過(guò)包括下精密減速模塊內(nèi)設(shè)的蝸桿22、渦輪24、連接下精密減速模塊14與下傳動(dòng)軸7、下軸轂8等的中間傳動(dòng)裝置從而帶動(dòng)整個(gè)上擺轉(zhuǎn)模塊進(jìn)行南北向追蹤。完成此次太陽(yáng)跟蹤，太陽(yáng)光線與太陽(yáng)能接收板垂直，上下擺轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)均暫時(shí)停止工作，等待下一次跟蹤開(kāi)始，本發(fā)明再次丌始東西向、南北向的追蹤調(diào)節(jié)。
[0023]當(dāng)一天的工作任務(wù)結(jié)束或關(guān)閉該裝置，本發(fā)明自動(dòng)回復(fù)到初始狀態(tài)以待下次追蹤工作。
[0024]實(shí)施例2:
[0025]圖5為采用平板狀太陽(yáng)能接收板的一個(gè)實(shí)施例。如圖5及圖2所示，本發(fā)明中各零部件安裝方式為:太陽(yáng)能接收板I與接收板支撐架2，接收板支撐架2與上軸轂10固結(jié)為一體，上軸轂10與上傳動(dòng)軸11通過(guò)平鍵連接，上傳動(dòng)軸11與上精密減速模塊13的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器連接；下軸轂8與上擺轉(zhuǎn)支承座3通過(guò)上擺支撐架5兩端固連，下軸轂8與下傳動(dòng)軸7通過(guò)平鍵連接，下傳動(dòng)軸7與下精密減速模塊14通過(guò)聯(lián)軸器連接。如圖2所示，上精密減速模塊13及下精密減速模塊14分別外接步進(jìn)電機(jī)17及18，步進(jìn)電機(jī)17與18分別通過(guò)聯(lián)軸器19及20分別與蝸桿21及22連接，蝸桿21及22分別與渦輪23及24嚙合，與渦輪23或24輪轂相連的軸輸出及分別為上精密減速模塊13及下精密減速模塊14的輸出。太陽(yáng)能接收板1、接收板支撐架2、上擺支承座3、上傳動(dòng)軸11、上軸轂10、上精密減速模塊13構(gòu)成上擺轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，南北向安裝，太陽(yáng)能接收板1、接收板支撐架2及上軸轂10固連體東西向擺動(dòng)；下擺支承座9、下擺支承座罩16、基座15、下傳動(dòng)軸7、下軸轂8、下精密減速模塊14構(gòu)成下擺轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，與上擺轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)正交安裝，整個(gè)上擺轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)南北向擺動(dòng)。
[0026]本發(fā)明的初始狀態(tài)是太陽(yáng)能接收板與水平面平行。
[0027]開(kāi)始工作時(shí)，控制單元對(duì)照當(dāng)前時(shí)間，參照設(shè)定的當(dāng)前地點(diǎn)以及在當(dāng)前時(shí)間太陽(yáng)所對(duì)應(yīng)東西向、南北向的傾斜角度，控制單元控制上精密減速模塊13中的步進(jìn)電機(jī)17運(yùn)動(dòng)，通過(guò)包括上精密減速模塊內(nèi)設(shè)的蝸桿21、渦輪23、連接上精密減速模塊13與上傳動(dòng)軸
11、上軸轂10等的中間傳動(dòng)裝置從而帶動(dòng)接收架進(jìn)行東西向追蹤。
[0028]當(dāng)東西向工作到位后，本發(fā)明進(jìn)行南北方向追蹤階段。控制單元控制下精密減速模塊14中的電機(jī)18運(yùn)動(dòng)，通過(guò)包括下精密減速模塊內(nèi)設(shè)的蝸桿22、渦輪24、連接下精密減速模塊14與下傳動(dòng)軸7、下軸轂8等的中間傳動(dòng)裝置從而帶動(dòng)整個(gè)上擺轉(zhuǎn)模塊進(jìn)行南北向追蹤。完成此次太陽(yáng)跟蹤，太陽(yáng)光線與太陽(yáng)能接收板垂直，上下擺轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)均暫時(shí)停止工作，等待下一次跟蹤開(kāi)始，本發(fā)明再次開(kāi)始東西向、南北向的追蹤調(diào)節(jié)。
[0029]當(dāng)一天的工作任務(wù)結(jié)束或關(guān)閉該裝置，本發(fā)明自動(dòng)回復(fù)到初始狀態(tài)以待下次追蹤工作。
[0030]最后說(shuō)明的是本發(fā)明的一種模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置不局限于上述兩個(gè)實(shí)施例，還可以做出各種修改、變換和變形。因此，說(shuō)明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改、修飾或等同變化，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的思想和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于:它至少包括接收架、上擺轉(zhuǎn)模塊、下擺轉(zhuǎn)模塊、基座模塊； 所述接收架至少由太陽(yáng)能接收板(I)、接收板支撐架(2)等主要零部件組成； 所述上擺轉(zhuǎn)模塊至少由上底座模塊與上精密減速模塊(13)組成； 所述下擺轉(zhuǎn)模塊至少由下底座模塊與下精密減速模塊(14)組成；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于:所述的上底座模塊，上底座模塊至少包括上擺支承座(3)、上擺支撐架(5)、上軸轂(10)、上傳動(dòng)軸(11)等主要零部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于:所述的下底座模塊，下底座模塊至少包括下擺支承座(9)、下傳動(dòng)軸(7)、下軸轂(8)等主要零部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于:所述的上精密減速模塊(13)，上精密減速模塊(13)外接電機(jī)(17)，電機(jī)(17)通過(guò)聯(lián)軸器(19)與蝸桿(21)連接，蝸桿(21)與渦輪(23)嚙合，與渦輪(23)輪轂相連軸的輸出即為上精密減速模塊(13)的輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于:所述下精密減速模塊(14)，下精密減速模塊(14)外接電機(jī)(18)，電機(jī)(18)通過(guò)聯(lián)軸器(20)與蝸桿(22)連接，蝸桿(22)與渦輪(24)嚙合，與渦輪(24)輪轂相連軸的輸出即為下精密減速模塊(14)的輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于:所述的上擺轉(zhuǎn)模塊與下擺轉(zhuǎn)模塊軸向正交安裝，整個(gè)上擺轉(zhuǎn)模塊繞下擺轉(zhuǎn)模塊的下傳動(dòng)軸(7)擺動(dòng)，接收架繞上擺轉(zhuǎn)模塊的上傳動(dòng)軸(11)擺動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于:所述上擺轉(zhuǎn)模塊及下擺轉(zhuǎn)模塊的運(yùn)動(dòng)形式均為擺轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK103744435SQ201310586134
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】黃炳瓊, 馮俊杰, 陳琳, 胡飛飛, 潘海鴻 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)