模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽能自動跟蹤裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽能自動跟蹤裝置，旨在提供一種在超半球空間內(nèi)對太陽進行實時追蹤、具有兩個相似的擺轉(zhuǎn)運動副，以期減少執(zhí)行機構(gòu)零件種類，屬于太陽能利用領(lǐng)域。本實用新型至少包括接收架、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，整個上擺轉(zhuǎn)模塊繞下擺轉(zhuǎn)模塊的下傳動軸擺轉(zhuǎn)，接收架繞上擺轉(zhuǎn)模塊的上傳動軸擺轉(zhuǎn)。
【專利說明】模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽能自動跟蹤裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽能自動跟蹤裝置，屬于太陽能利用領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]我國的能源結(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，其儲量都是一定的?！吨袊鴶U大內(nèi)需與發(fā)展可再生能源》等資料稱，到本世紀術(shù)，全球?qū)⒚媾R無煤可燒的境地。在以太陽能，地熱能，核能等為代表的新能源中，太陽能無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。我國幅員遼闊，太陽能資源豐富，充分利用太陽能資源，提高其利用效能，不失為解決能源危機的良策之一，響應了國家提出的建設資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會的宏偉藍圖。但由于太陽能本身的分散性、隨機性和間歇性等特點，使得太陽能總量豐富與真正轉(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光總能與太陽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。專利號為ZL200510023149.2的中國專利公開一種帶環(huán)形導軌的球面三自由度并聯(lián)姿態(tài)控制機構(gòu)，該方案要點是:每個運動副的軸心線交于一個球心，其機構(gòu)簡單，突破一般三自由度并聯(lián)機構(gòu)運動空間不夠大的束縛，但其對機構(gòu)的制造、安裝要求非常高，任何超出預定精度范圍的制造，安裝誤差，均會使機構(gòu)在運動過程中卡死。專利號為ZL200820057537.1的中國專利公開一種六自由度并聯(lián)機構(gòu)天線座，其方案要點是:六根桿分別由六個電機驅(qū)動，桿與動靜板間均用球鉸(或虎克絞)連接。該方案機構(gòu)剛度好，但是并聯(lián)機構(gòu)的反向求解異常繁瑣，球鉸及虎克絞均有運動角度范圍的限制，該機構(gòu)能否達到半球空間或是達到半球空間球鉸(或虎克絞)是否有干涉未或可知。專利號ZL200620167990.9的中國專利公開一種自動跟蹤太陽裝置，其方案要點是:通過控制一組棘輪機構(gòu)的間歇運動和凸輪機構(gòu)的運動來達到追蹤要求，該方案追蹤精度高，但是該方案的運動連接都是通過高副(點面)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?zhí)枮?00810300158.5，申請?zhí)枮?00910310148.4等中國專利所公開的裝置，其方案要點均可以歸結(jié)為一個水平面內(nèi)的圓周運動和一個豎直平面內(nèi)的擺動，方案均較簡單實用，但是其水平轉(zhuǎn)動與豎直擺動的執(zhí)行機構(gòu)需要分別設計制造。本文所述方案是將兩個運動副的運動都設計成擺轉(zhuǎn)運動，兩個擺動執(zhí)行機構(gòu)類似，實現(xiàn)模塊化設計，成組制造，大大降低了重復設計、制造帶來的勞動消耗，該方案最終工作空間可超半球空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽能自動跟蹤裝置，簡化運動形式，減少執(zhí)行機構(gòu)零件種類，降低設計制造成本，能夠?qū)崿F(xiàn)在超半球空間內(nèi)追蹤太陽。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽能自動跟蹤裝置，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17，電機17通過聯(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18，電機18通過聯(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，整個上擺轉(zhuǎn)模塊繞下擺轉(zhuǎn)模塊的下傳動軸7擺動，接收架繞上擺轉(zhuǎn)模塊的上傳動軸11擺動。所述上擺轉(zhuǎn)模塊及下擺轉(zhuǎn)模塊的運動形式均為擺轉(zhuǎn)運動，上下擺轉(zhuǎn)模塊的主要執(zhí)行零部件分別對應相似，即上擺支承座3、上傳動軸11、上軸轂10和下擺支承座9、下傳動軸7、下軸轂8對應相似，所述零件可以模塊化設計并成組制造。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0007]1.本實用新型化兩個運動同為擺轉(zhuǎn)運動，運動形式相同使得運動執(zhí)行機構(gòu)相似，執(zhí)行機構(gòu)主要零部件實現(xiàn)模塊化設計，便于成組制造；
[0008]2.本實用新型追蹤精度高，且追蹤精度只與精密減速模塊可達精度相關(guān)；
[0009]3.本實用新型采用步進電機驅(qū)動，步進電機具有誤差不累積的優(yōu)良特性，使得該裝置可重復追蹤定位精度良好；
[0010]4.本實用新型工作空間可超過半球空間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型結(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)簡圖；
[0013]圖3為本實用新型東西向粗調(diào)后姿態(tài)示意圖主視圖及左視圖；
[0014]圖4為本實用新型東西、南北向微調(diào)后姿態(tài)不意圖主視圖及左視圖；
[0015]圖5為本實用新型采用平板狀太陽能接收板的結(jié)構(gòu)。
[0016]圖中:1、太陽能接收板，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、下傳動軸，8、下軸轂，9、下擺支承座，10、上軸轂，11、上傳動軸，12、軸承，13、上精密減速模塊，14、下精密減速模塊，15、基座，17(18)、步進電機，19(20)、聯(lián)軸器，21 (22)、蝸桿，23 (24)、渦輪。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述:
[0018]實施例1:
[0019]如圖1及圖2所示，本實用新型中各零部件安裝方式為:太陽能接收板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與上傳動軸11通過平鍵連接，上傳動軸11與上精密減速模塊13的輸出軸通過聯(lián)軸器連接；下軸轂8與上擺轉(zhuǎn)支承座3通過上擺支撐架5兩端固連，下軸轂8與下傳動軸7通過平鍵連接，下傳動軸7與下精密減速模塊14通過聯(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分別外接步進電機17及18，步進電機17與18分別通過聯(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。太陽能接收板1、接收板支撐架2、上擺支承座3、上傳動軸11、上軸轂10、上精密減速模塊13構(gòu)成上擺轉(zhuǎn)機構(gòu)，南北向安裝，太陽能接收板1、接收板支撐架2及上軸轂10固連體東西向擺動；下擺支承座9、下擺支承座罩16、基座15、下傳動軸7、下軸轂8、下精密減速模塊14構(gòu)成下擺轉(zhuǎn)機構(gòu)，與上擺轉(zhuǎn)機構(gòu)正交安裝，整個上擺轉(zhuǎn)機構(gòu)南北向擺動。
[0020]本實用新型的初始狀態(tài)是太陽能接收板與水平面平行。
[0021]如圖3所示，開始工作時，控制單元對照當前時間，參照設定的當前地點以及在當前時間太陽所對應東西向、南北向的傾斜角度，控制單元控制上精密減速模塊13中的步進電機17運動，通過包括上精密減速模塊內(nèi)設的蝸桿21、渦輪23、連接上精密減速模塊13與上傳動軸11、上軸轂10等的中間傳動裝置從而帶動接收架進行東西向追蹤。
[0022]如圖4所示，當東西向工作到位后，本實用新型進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18運動，通過包括下精密減速模塊內(nèi)設的蝸桿22、渦輪24、連接下精密減速模塊14與下傳動軸7、下軸轂8等的中間傳動裝置從而帶動整個上擺轉(zhuǎn)模塊進行南北向追蹤。完成此次太陽跟蹤，太陽光線與太陽能接收板垂直，上下擺轉(zhuǎn)機構(gòu)均暫時停止工作，等待下一次跟蹤開始，本實用新型再次開始東西向、南北向的追蹤調(diào)節(jié)。
[0023]當一天的工作任務結(jié)束或關(guān)閉該裝置，本實用新型自動回復到初始狀態(tài)以待下次追蹤工作。
[0024]實施例2:
[0025]圖5為采用平板狀太陽能接收板的一個實施例。如圖5及圖2所示，本實用新型中各零部件安裝方式為:太陽能接收板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與上傳動軸11通過平鍵連接，上傳動軸11與上精密減速模塊13的輸出軸通過聯(lián)軸器連接；下軸轂8與上擺轉(zhuǎn)支承座3通過上擺支撐架5兩端固連，下軸轂8與下傳動軸7通過平鍵連接，下傳動軸7與下精密減速模塊14通過聯(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分別外接步進電機17及18，步進電機17與18分別通過聯(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。太陽能接收板1、接收板支撐架2、上擺支承座3、上傳動軸11、上軸轂10、上精密減速模塊13構(gòu)成上擺轉(zhuǎn)機構(gòu)，南北向安裝，太陽能接收板1、接收板支撐架2及上軸轂10固連體東西向擺動；下擺支承座9、下擺支承座罩16、基座15、下傳動軸7、下軸轂8、下精密減速模塊14構(gòu)成下擺轉(zhuǎn)機構(gòu)，與上擺轉(zhuǎn)機構(gòu)正交安裝，整個上擺轉(zhuǎn)機構(gòu)南北向擺動。
[0026]本實用新型的初始狀態(tài)是太陽能接收板與水平面平行。
[0027]開始工作時，控制單元對照當前時間，參照設定的當前地點以及在當前時間太陽所對應東西向、南北向的傾斜角度，控制單元控制上精密減速模塊13中的步進電機17運動，通過包括上精密減速模塊內(nèi)設的蝸桿21、渦輪23、連接上精密減速模塊13與上傳動軸
11、上軸轂10等的中間傳動裝置從而帶動接收架進行東西向追蹤。
[0028]當東西向工作到位后，本實用新型進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18運動，通過包括下精密減速模塊內(nèi)設的蝸桿22、渦輪24、連接下精密減速模塊14與下傳動軸7、下軸轂8等的中間傳動裝置從而帶動整個上擺轉(zhuǎn)模塊進行南北向追蹤。完成此次太陽跟蹤，太陽光線與太陽能接收板垂直，上下擺轉(zhuǎn)機構(gòu)均暫時停止工作，等待下一次跟蹤開始，本實用新型再次開始東西向、南北向的追蹤調(diào)節(jié)。
[0029]當一天的工作任務結(jié)束或關(guān)閉該裝置，本實用新型自動回復到初始狀態(tài)以待下次追蹤工作。
[0030]最后說明的是本實用新型的一種模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽能自動跟蹤裝置不局限于上述兩個實施例，還可以做出各種修改、變換和變形。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)方案進行修改、修飾或等同變化，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的思想和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽能自動跟蹤裝置，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)太陽能自動跟蹤裝置，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)太陽能自動跟蹤裝置，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)太陽能自動跟蹤裝置，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(17)，電機(17)通過聯(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)太陽能自動跟蹤裝置，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(18)，電機(18)通過聯(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)太陽能自動跟蹤裝置，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，整個上擺轉(zhuǎn)模塊繞下擺轉(zhuǎn)模塊的下傳動軸(7)擺動，接收架繞上擺轉(zhuǎn)模塊的上傳動軸(11)擺動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化雙擺轉(zhuǎn)太陽能自動跟蹤裝置，其特征在于:所述上擺轉(zhuǎn)模塊及下擺轉(zhuǎn)模塊的運動形式均為擺轉(zhuǎn)運動。
【文檔編號】G05D3/12GK203595945SQ201320736070
【公開日】2014年5月14日 申請日期: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 申請人:廣西大學