長行程液壓杆傳動單點支撐直齒條驅動群同步跟蹤採光太陽能家用電源的製作方法

2023-09-12 10:56:25 2

專利名稱：長行程液壓杆傳動單點支撐直齒條驅動群同步跟蹤採光太陽能家用電源的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽光自動跟蹤技術，特別是一種可用於多個太陽能電池板或多
個其他太陽能接收設備同步自動跟蹤太陽光的長行程液壓杆傳動單點支撐直齒條驅動群 同步跟蹤採光太陽能家用電源，該太陽能家用電源可固定在外牆面上並可以帶動多個太陽 能電池板同步自動跟蹤太陽光，完成太陽能的自動跟蹤採集。
背景技術：
太陽能是一種清潔能源，取之不盡、用之不竭，也不會造成環境汙染，如今，無論在 沿海城市，還是在內陸城市，太陽能產品正越來越多地進入人們的視野，太陽能路燈、太陽 能草坪燈、太陽能庭院燈、太陽能樓道燈、公交站檯燈、交通信號燈等等，但這些太陽能產品 的太陽能接收元件大多以位置固定方式接收太陽光的，因不能全天與太陽光保持垂直，造 成太陽能利用率低下。近年來國外在一些太陽能電站的光伏矩陣中實現了太陽光的自動跟 蹤，在全國各地也有一些小型、中型的太陽能電站投入運行，他們的接收元件有些是以位置 固定方式接收太陽光的，有些實現了太陽光的自動跟蹤，但這些跟蹤裝置的水平跟蹤轉動 軸垂直於地平面，豎直跟蹤轉動軸與地平面平行，水平和豎直兩個方向必須實時跟蹤才能 實現太陽能電池板接收平面與太陽光保持垂直，使得這些跟蹤裝置結構複雜、體積龐大、造 價高、能耗大，難以推廣應用。

發明內容
為了克服現有的跟蹤裝置機械結構複雜、體積龐大、成本高、能耗大等缺點，本發 明針對現有技術存在的不足對現有技術進行了改進，把三維跟蹤分解為軌道跟蹤和軌道俯 角跟蹤，並以此為依據提出了一種結構簡單可靠、成本低，跟蹤能耗小、抗風能力強的太陽 能家用電源。該太陽能家用電源的每個太陽能電池板的連接軸的軸線與地球繞太陽運行軌 道的軸線平行，太陽能電池板可在控制系統的驅動下繞該連接軸的軸線轉動，從而使太陽 能電池板平面實時保持與太陽光垂直，實現太陽能家用電源的軌道跟蹤。另一個連接軸與 每個太陽能電池板的連接軸的軸線垂直，該太陽能家用電源的所有太陽能電池板可在控制 系統的驅動下同時同步的繞該連接軸轉動，可調整每個太陽能電池板的連接軸的軸線與地 球繞太陽運行軌道的軸線保持平行，實現太陽能家用電源的軌道俯角跟蹤。因地球繞太陽 運行一年，連接軸的軸線相對於地球繞太陽運行軌道的軸線變化很緩慢，所以該方向的調 整可一天或幾天進行一次，可大大降低太陽能家用電源的跟蹤能耗。 本發明解決其技術問題所採用的技術方案是每一個太陽能電池板都通過一組軸 線相互重合的連接軸牢固的串接在一起，並且每個太陽能電池板的重量均勻分布在該太陽 能電池板的連接軸的軸線兩側，各太陽能電池板的上表面相互平行，每個太陽能電池板的 各連接軸都通過軸承和軸承架被安裝在同一組相互平行的支撐梁上，各支撐梁牢固的固定 在同一組相互平行的支撐架上，各支撐梁和各支撐架相互垂直，使得每個太陽能電池板可繞該太陽能電池板的連接軸的軸線光滑的轉動，各太陽能電池板的連接軸的軸線相互平行 並且各太陽能電池板的連接軸的軸線與地球繞太陽運行軌道的軸線平行，使得太陽光線與 各太陽能電池板的連接軸的軸線垂直。 上述各支撐架通過一組軸線相互重合的連接軸與一組三角架光滑的相連接，各三
角架都牢固的固定在外牆面上，並且該組連接軸的軸線與各太陽能電池板的連接軸的軸線
相互垂直且該組連接軸的軸線與地表面平行，上述各支撐架可繞該組連接軸的軸線光滑的
轉動並通過上述各支撐梁帶動各太陽能電池板繞該組連接軸的軸線同時同步同向的轉動。 每一個太陽能電池板的連接軸的上端都牢固的安裝了一個直齒輪，各直齒輪與各
連接軸同心軸線相互重合，各太陽能電池板的連接軸上的各直齒輪的各項尺寸對應相等，
每一個太陽能電池板連接軸上的直齒輪都與同一根長直齒條與良好的相齒合。 在上述相互平行的支撐梁中的一個支撐梁上牢固的固定了 一個減速箱體和一個
連接架，在減速箱體內安裝了由電機、蝸杆、蝸輪、小直齒輪一、大直齒輪一和驅動軸構成的
減速驅動機構，電機牢固的固定在減速箱體內，在減速箱體內小直齒輪一與電機的電機軸
同心軸線相互重合且小直齒輪一牢固的固定在電機的電機軸上，大直齒輪一與蝸杆同心軸
線相互重合且大直齒輪一牢固的固定在蝸杆上，蝸杆通過軸承和軸承架被安裝在減速箱體
上，驅動軸通過軸承和軸承架被安裝在減速箱體上，蝸輪與驅動軸同心軸線相互重合且蝸
輪牢固的固定在驅動軸上，小直齒輪一和大直齒輪一 良好的相齒合，蝸杆與蝸輪良好的相
齒合。驅動軸的一端從減速箱體內伸出並和減速箱體外的小直齒輪三相連接，小直齒輪三
與驅動軸同心軸線相互重合且小直齒輪三牢固的固定在驅動軸上，大直齒輪三和一個太陽
能電池板的連接軸同心軸線相互重合且大直齒輪三牢固的固定在該連接軸上，小直齒輪三
和大直齒輪三良好的相齒合，大直齒輪三可通過該連接軸帶動該太陽能電池板繞該組連接
軸的軸線光滑的轉動，並通過該太陽能電池板連接軸上的直齒輪帶動長直齒條運動，長直
齒條通過各組連接軸上的直齒輪帶動各個太陽能電池板繞各組連接軸的軸線同時同步同
向的光滑的轉動，使得各個太陽能電池板的上表面與太陽光線保持垂直。 當太陽光線與各太陽能電池板的上表面偏離垂直位子時由控制系統驅動電機轉
動，電機通過小直齒輪一、大直齒輪一、小直齒輪三、大直齒輪三、蝸杆、蝸輪、長直齒條和各
個太陽能電池板連接軸上的直齒輪帶動各太陽能電池板同時同步同向的繞各太陽能電池
板連接軸的軸線轉動，使得各太陽能電池板的上表面同時恢復到與太陽光線垂直位子上。 在減速箱體外還安裝了由活塞杆、小活塞缸體和大活塞缸體構成的長行程液壓
杆、連接架、輔支撐杆構成的支撐連動機構。 在減速箱體外由活塞杆、小活塞缸體和大活塞缸體構成的長行程液壓杆位於連接 架的下端，連接架的下端通過銷軸一與活塞杆的上端光滑的相連接，活塞杆的下端光滑的 伸入小活塞缸體內，小活塞缸體的下端光滑的伸入大活塞缸體內，大活塞缸體的下端通過 銷軸二與輔支撐杆的上端光滑的相連接，輔支撐杆的下端通過連接板牢固的固定在外牆面 上。 當各太陽能電池板的連接軸的軸線與地球繞太陽運行軌道的軸線偏離平行位子 時，通過對長行程液壓杆的兩個上油腔加壓注油兩個下油腔放油或對兩個上油腔放油兩個 下油腔加壓注油帶動活塞杆沿長行程液壓杆的軸線上下運動，並通過長行程液壓杆、連接 架帶動各太陽能電池板同時、同步、同向的繞連接支撐架和三角架的連接軸的軸線轉動，使
4得各太陽能電池板的連接軸的軸線同時恢復到與地球繞太陽運行軌道的軸線平行位子上。 當電機不加電轉動時，因蝸杆、蝸輪和長絲槓傳動的單向性和不可逆性，太陽能電
池板不會在風力、以及其他外力作用下運動，因此該裝置具有良好的抗風性能。 本發明的有益效果是由蝸杆、蝸輪和長絲槓傳動的單向性和不可逆性，可實現良
好的抗風性能，跟蹤能耗小、成本低，結構簡單可靠。


下面以五個太陽能電池板為實施例結合附圖對本發明進一步說明。
圖1是本發明的整體原理圖。 圖2是本發明的A-A剖視圖。 圖3是本發明的B-B剖視圖。 圖4是本發明的C-C剖視圖。 圖5是本發明的減速箱的放大剖視圖。 圖1、圖2、圖3、圖4和圖5中，太陽能電池板一 1-1-1，太陽能電池板二 l-2-l，太 陽能電池板三l-3-l，太陽能電池板四l-4-l，太陽能電池板五1-5-1，活塞杆2-1-1，小活塞 缸體2-2-1 ，大活塞缸體2-3-1 ，上油腔一 2-4-1 ，上油腔二 2-5-1 ，下油腔一 2_4_2，下油腔二 2-5-2，三角架一 3-1 ，三角架二 3-2，輔支撐杆一 3-3，連接板3_5，支撐架一 4_1_1 ，支撐架二 4-1-2，支撐梁一 4-2-1 ，支撐梁二 4-2-2，連接軸一 5_1_1 ，連接軸二 5_1_2，銷軸一 5_2_1 ，銷 軸二 5-3-1 ，連接架一 6-1-1 ，減速箱蓋7-1 ，減速箱體7-2，下連接軸一 9-1-1 ，上連接軸一 9-1-2，下連接軸二 9-2-1，上連接軸二 9-2-2，下連接軸三9_3_1，上連接軸三9_3_2，下連接 軸四9-4-1 ，上連接軸四9-4-2，下連接軸五9-5-1，上連接軸五9-5-2，直齒輪一 10-l，直齒 輪二 10-2，直齒輪三10-3，直齒輪四10-4，直齒輪五10-5，長直齒條11，電機12-1，小直齒 輪一 14-1，大直齒輪一 14-2，蝸杆15-1，蝸輪16-1，驅動軸17-1，控制系統電路板18，小直 齒輪三19，大直齒輪三20。
具體實施例方式
在圖1圖2和圖3中，太陽能電池板一 l-l-l、太陽能電池板二 l-2-l、太陽能電池 板三l-3-l、太陽能電池板四1-4-1和太陽能電池板五1-5-1的上表面相互平行。連接軸也 被分成五組，下連接軸一 9-1-1和上連接軸一 9-1-2為第一組，下連接軸二 9-2-1和上連接 軸二 9-2-2為第二組，下連接軸三9-3-1和上連接軸三9-3-2為第三組，下連接軸四9_4_1 和上連接軸四9-4-2為第四組，下連接軸五9-5-1和上連接軸五9-5-2為第五組。支撐梁 一 4-2-1和支撐梁二 4-2-2被牢固的固定在支撐架一 4-1-1和支撐架二 4-1-2上，支撐梁 一 4-2-1和支撐梁二 4-2-2相互平行。支撐梁一 4-2-1 、支撐梁二 4_2_2和支撐架一 4_1_1、 支撐架二 4-1-2相互垂直，支撐架一 4-1-1通過連接軸一 5-1-1與三角架一 3-1的上端光 滑的相連接，支撐架二 4-1-2通過連接軸二 5-1-2與三角架二 3-2的上端光滑的相連接，三 角架一 3-1和三角架二 3-2的牢固的固定在外牆面上，連接軸一 5-1-1和連接軸二 5-1-2 同心軸線相互重合，支撐架一 4-1-1和支撐架二 4-1-2可帶動支撐梁一 4-2-1和支撐梁二 4-2-2繞連接軸一 5-1-1和連接軸二 5-1-2光滑的轉動。讓i分別取一、二、三、四、五。第 i個太陽能電池板通過第i組連接軸牢固的串接在一起，第i組的各個連接軸同心且各個連接軸的軸線相互重合，第i個太陽能電池板的重量均勻分布在第i組連接軸的軸線兩側，第 i組的上連接軸通過軸承及軸承架被安裝在支撐梁4-2-2上，第i組的下連接軸通過軸承及 軸承架被安裝在支撐梁4-2-1上，第i個太陽能電池板可繞第i組連接軸的軸線光滑的轉 動。各組連接軸的軸線相互平行且各組連接軸的軸線與地球繞太陽運行軌道的軸線平行。
在圖1、圖2、圖3，圖4和圖5中，減速箱體7-2和連接架一 6-1-1牢固的固定在支 撐梁二 4-2-2上，控制系統電路板18被安裝在減速箱體7-2內，在減速箱體7-2內安裝了由 電機12-1、蝸杆15-1、蝸輪16-1、小直齒輪一 14-1、大直齒輪一 14-2和驅動軸17-1構成的 減速驅動機構，電機12-1良好的固定在減速箱體7-2上，小直齒輪一 14-1與電機12-1的電 機軸同心軸線相互重合且小直齒輪一 14-1牢固的固定在電機12-1的電機軸上，大直齒輪 一 14-2與蝸杆15-1同心軸線相互重合且大直齒輪一 14-2牢固的固定在蝸杆15-1上，蝸 輪16-1與驅動軸17-1同心軸線相互重合且蝸輪16-1牢固的固定在驅動軸17-1上，蝸杆 15-1通過軸承和軸承架安裝在減速箱體7-2上，驅動軸17-1通過軸承和軸承架安裝在減速 箱體7-2上，小直齒輪一 14-1和大直齒輪一 14-2良好的相齒合，蝸杆15-1與蝸輪16-1良 好的相齒合，驅動軸17-1的一端從減速箱體7-2內伸出並和小直齒輪三19相連接，小直齒 輪三19與驅動軸17-1同心軸線相互重合且小直齒輪三19牢固的固定在驅動軸17-1上。
直齒輪一 10-1與上連接軸一 9-1-2同心軸線相互重合且直齒輪一 10-1牢固的固 定在上連接軸一 9-1-2上，直齒輪二 10-2與上連接軸二 9-2-2同心軸線相互重合且直齒 輪二 10-2牢固的固定在上連接軸二 9-2-2上，直齒輪三10-3與上連接軸三9-3-2同心軸 線相互重合且直齒輪三10-3牢固的固定在上連接軸三9-3-2上，直齒輪四10-4與上連接 軸四9-4-2同心軸線相互重合且直齒輪四10-4牢固的固定在上連接軸四9-4-2上，直齒輪 五10-5與上連接軸五9-5-2同心軸線相互重合且直齒輪五10-5牢固的固定在上連接軸五 9-5-2上，大直齒輪三20與上連接軸三9-5-2同心軸線相互重合且大直齒輪三20牢固的固 定在上連接軸三9-5-2上，小直齒輪三19與大直齒輪三20良好的相齒合，長直齒條11與 直齒輪五10-5、直齒輪四10-4、直齒輪三10-3、直齒輪二 10-2和直齒輪一 10-1良好的相齒 合，直齒輪五10-5、直齒輪四10-4、直齒輪三10-3、直齒輪二 10-2和直齒輪一 10-1的各項 尺寸對應相等。 當電機12-1轉動時，電機12-1通過小直齒輪一 14-1、大直齒輪一 14-2、蝸杆
15-1、蝸輪16-1、驅動軸17-1和小直齒輪三19帶動大直齒輪三20轉動，大直齒輪三20通
過直齒輪三10-3帶動長直齒條11並通過長直齒條11和直齒輪五10-5、直齒輪四10-4、直
齒輪三10-3、直齒輪二 10-2和直齒輪一 10-1帶動各太陽能電池板繞各太陽能電池板的連
接軸的軸線同時、同步、同向跟隨太陽光轉動，實現太陽能家用電源的俯角跟蹤。 在減速箱體7-2外還安裝了由活塞杆2-1-1、小活塞缸體2-2-1和大活塞缸體
2- 3-1構成的長行程液壓杆、連接架6-l-l、輔支撐杆3-3構成的支撐連動機構。 由活塞杆2-1-1 、小活塞缸體2-2-1和大活塞缸體2-3-1構成的長行程液壓杆位於 連接架6-1-1的下端，連接架6-1-1的下端通過銷軸一 5-2-1與活塞杆2-1-1的上端光滑 的相連接，活塞杆2-1-1的下端光滑的伸入小活塞缸體2-2-1內，小活塞缸體2-2-1的下端 光滑的伸入大活塞缸體2-3-1內，大活塞缸體2-3-1的下端通過銷軸二 5-3-1與輔支撐杆
3- 3的上端光滑的相連接，輔支撐杆3-3的下端通過連接板3-5牢固的固定在外牆面上。
當各太陽能電池板的連接軸的軸線與地球繞太陽運行軌道的軸線偏離平行位子
6時，通過對長行程液壓杆的上油腔一 2-4-1和上油腔二 2-5-1加壓注油下油腔一 2-4-2和 下油腔一 2-5-2放油或對上油腔一 2-4-1和上油腔二 2-5-1放油下油腔一 2_4_2和下油腔 一 2-5-2加壓注油帶動活塞杆2-1-1沿長行程液壓杆的軸線上下運動，並通過長行程液壓 杆和連接架6-1-1帶動各太陽能電池板同時、同步、同向的繞連接支撐架一 4-l-l、支撐架 一 4-1-2和三角架一 3-l、三角架二 3-2的連接軸的軸線轉動，使得各太陽能電池板的連接 軸的軸線同時恢復到與地球繞太陽運行軌道的軸線平行位子上。實現太陽能家用電源的軌 道俯角跟蹤。 控制系統電路板18被安裝在減速箱體7-2內，控制系統電路板18可實時監測太 陽的位子和太陽運行軌道的俯角變化，並驅動電機一 12-1和電機二 12-2完成太陽能家用 電源的軌道跟蹤和軌道俯角跟蹤。
權利要求
一個由連接架、三角架、連接板、輔支撐杆、支撐架、支撐梁、由活塞杆和小活塞缸體和大活塞缸體構成的長行程液壓杆、銷軸、電機、蝸杆、蝸輪、驅動軸、小直齒輪一、大直齒輪一、小直齒輪三、大直齒輪三、控制系統電路板、長直齒條、連接軸、直齒輪、太陽能電池板和減速箱體構成的長行程液壓杆傳動單點支撐直齒條驅動群同步跟蹤採光太陽能家用電源，其特徵是每一個太陽能電池板都通過一組軸線相互重合的連接軸牢固的串接在一起，並且每個太陽能電池板的重量均勻分布在該太陽能電池板的連接軸的軸線兩側，且各太陽能電池板的上表面相互平行，每個太陽能電池板的各個連接軸都通過軸承和軸承架被安裝在同一組相互平行的支撐梁上，各支撐梁牢固的固定在同一組相互平行的支撐架上，各支撐梁和各支撐架相互垂直，各太陽能電池板的連接軸的軸線相互平行並且各太陽能電池板的連接軸的軸線與地球繞太陽運行軌道的軸線平行，上述各支撐架通過一組軸線相互重合的連接軸與一組三角架光滑的相連接，並且該組連接軸的軸線與各太陽能電池板的連接軸的軸線相互垂直且該組連接軸的軸線與地表面平行，每一個太陽能電池板的連接軸的上端都牢固的安裝了一個直齒輪，並且各連接軸上的直齒輪與各連接軸同心軸線相互重合，各太陽能電池板的連接軸上的直齒輪的各項尺寸對應相等，每一個太陽能電池板連接軸上的直齒輪都與同一根長直齒條良好的相齒合，在上述相互平行的支撐梁中的一個支撐梁上牢固的固定了一個減速箱體和一個連接架，在減速箱體內安裝了由電機、蝸杆、蝸輪、小直齒輪一、大直齒輪一和驅動軸構成的減速驅動機構，電機牢固的固定在減速箱體內，蝸杆通過軸承和軸承架被安裝在減速箱體上，驅動軸通過軸承和軸承架被安裝在減速箱體上，在減速箱體內小直齒輪一與電機的電機軸同心軸線相互重合且小直齒輪一牢固的固定在電機的電機軸上，大直齒輪一與蝸杆同心軸線相互重合且大直齒輪一牢固的固定在蝸杆上，蝸輪與驅動軸同心軸線相互重合且蝸輪牢固的固定在驅動軸上，小直齒輪一和大直齒輪一良好的相齒合，蝸杆與蝸輪良好的相齒合，驅動軸的一端從減速箱體內伸出並和減速箱體外的小直齒輪三相連接，小直齒輪三與驅動軸同心軸線相互重合且小直齒輪三牢固的固定在驅動軸上，大直齒輪三和一個太陽能電池板的連接軸同心軸線相互重合且大直齒輪三牢固的固定在該連接軸上，小直齒輪三和大直齒輪三良好的相齒合，在減速箱體外還安裝了由活塞杆、小活塞缸體和大活塞缸體構成的長行程液壓杆、連接架、輔支撐杆構成的支撐連動機構，在減速箱體外由活塞杆、小活塞缸體和大活塞缸體構成的長行程液壓杆位於連接架的下端，連接架的下端通過銷軸一與活塞杆的上端光滑的相連接，活塞杆的下端光滑的伸入小活塞缸體內，小活塞缸體的下端光滑的伸入大活塞缸體內，大活塞缸體的下端通過銷軸二與輔支撐杆的上端光滑的相連接，輔支撐杆的下端通過連接板牢固的固定在外牆面上。
2. 根據權利要求1所述的長行程液壓杆傳動單點支撐直齒條驅動群同步跟蹤採光太陽能家用電源，其特徵是安裝在各太陽能電池板的連接軸上的直齒輪的各項尺寸對應相等。
全文摘要
一種可由電機和長行程液壓杆驅動，可實現太陽光採集自動跟蹤的長行程液壓杆傳動單點支撐直齒條驅動群同步跟蹤採光太陽能家用電源，它可由由電機、活塞杆和小活塞缸體和大活塞缸體構成的長行程液壓杆、直齒輪、長直齒條、蝸杆和蝸輪等組成的機械傳動機構帶動多個太陽能電池板完成同步自動跟蹤太陽光運動，可用來帶動多個太陽能電池板實現太陽光採集的群同步自動跟蹤。
文檔編號H02N6/00GK101795096SQ20101013377
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月29日 優先權日2010年3月29日
發明者張立君 申請人:北京印刷學院