一種單軸驅動的雙軸太陽能電池板跟蹤器的製作方法

2023-12-04 23:23:16

專利名稱：一種單軸驅動的雙軸太陽能電池板跟蹤器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能電池組件領域，具體涉及一種單軸驅動的雙軸太陽能電池板跟蹤器。
背景技術：
單一太陽能電池板的兩維控制的跟蹤器的使用案例有大量報導。目前的跟蹤器大多是單臺控制，該類方案的缺點是製作成本與運行成本高。在雙軸太陽能跟蹤器的案例中，太陽方位角與太陽高度角的調節與跟蹤通常由兩個獨立的驅動系統分別控制調節太陽能電池板的俯仰角與方位角。而該操作的執行通常採用跟蹤光電探測器檢測陽光的入射角，再通過控制系統驅動電機的運動來調節太陽能電池板面的傾角來實現。或者根據光伏電站所在地的太陽方位角與太陽高度角運行數據，採用 計算機的軟體控制電機驅動系統對太陽能電池板實現時鐘式的方位調控。由於太陽方位角與太陽高度角跟蹤採用了獨立的驅動系統將增加裝機成本及電器控制與機械傳動部分的維修成本。
發明內容本實用新型的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種單軸驅動的雙軸太陽能電池板跟蹤器，該跟蹤器通過方位角轉動機構與俯仰角轉動機構的聯動設置，使得跟蹤器每天在方位角變化的同時改變其俯仰角的角度。本實用新型的實現由以下技術方案完成一種單軸驅動的雙軸太陽能電池板跟蹤器，包括太陽能電池板支架，其特徵在於所述跟蹤器還包括俯仰角轉動機構、方位角轉動機構、電機驅動系統，所述方位角轉動機構連接控制所述太陽能電池板支架，並控制其方位角度的變化；所述俯仰角轉動機構連接控制所述太陽能電池板支架，並控制其俯仰角度的變化；所述電機驅動系統連接並驅動所述方位角轉動機構的動作；所述俯仰角轉動結構與所述方位角轉動機構聯動，即所述電機驅動系統連接驅動所述方位角轉動機構動作實現所述太陽能電池板支架方位角度的變化，同時聯動帶動所述俯仰角轉動機構實現所述太陽能電池板支架角度變化。所述方向角轉動機構由方位角轉動軸、不完全齒輪、超越離合器、驅動齒輪、蝸杆、蝸輪、蝸輪銷軸組成，所述不完全齒輪套裝於所述方位角轉動軸外圍，所述蝸杆的軸端連接所述超越離合器，所述超越離合器外環裝所述驅動齒輪，所述不完全齒輪與所述驅動齒輪嚙合，所述蝸杆嚙合驅動所述蝸輪，且所述蝸輪側面裝有所述蝸輪銷軸，其中驅動齒輪齒數是所述不完全齒輪齒數的整數倍，所述方位角轉動由所述電機驅動系統驅動，隨著所述方位角轉動軸轉動，所述轉動經由所述不完全齒輪、驅動齒輪、蝸杆、蝸輪、蝸輪銷軸傳遞至所述俯仰角轉動機構。所述驅動齒輪齒數與所述不完全齒輪齒數之比為5:1，所述方位角轉動軸每日完成一次太陽方位角的跟蹤，同時帶動所述蝸輪旋轉1/365圈，使得所述太陽能電池板支架每年完成一次俯仰角跟蹤的循環。所述俯仰角轉動機構由俯仰角轉動銷軸、俯仰角轉動銷軸座、驅動裝置組成,所述太陽能電池板支架通過所述俯仰角轉動銷軸與所述俯仰角轉動銷軸座鉸接，所述驅動裝置一端與所述太陽能電池板支架固定連接，另一端與所述蝸輪銷軸固定連接。所述驅動裝置由驅動滑套、連杆、推桿滑套、推桿組成，所述驅動滑套套裝在所述方位角轉動軸上，所述連杆一端與所述驅動滑套固定連接，另一端與所述蝸輪銷軸固定連接，所述驅動滑套與所述推桿滑套間隙配合連接，所述推桿一端與所述推桿滑套連接，另一端與所述太陽能電池板支架固定連接，所述連杆隨著所述蝸輪銷軸的轉動推動所述驅動滑套在所述方位角轉動軸上進行上下滑動，所述驅動滑套驅動所述推桿滑套上下滑動，所述推桿滑套通過固接的所述推桿推動所述太陽能電池板支架進行俯仰角變化。所述電機驅動系統連接驅動所述方位角轉動軸每日完成一次太陽方位角的跟蹤，所述方位角轉動軸帶動所述蝸輪旋轉1/365圈。·[0012]所述不完全齒輪設置有若干齒牙，所述驅動齒輪上設置若干凹弧面，所述若干凹弧面圓直徑等於所述不完全齒輪的分度圈直徑，且所述凹弧面之間有齒牙，所述不完全齒輪與所述驅動齒輪通過所述齒牙嚙合。本實用新型的優點是通過方位角轉動機構每日完成一次太陽方位角的跟蹤，同時帶動俯仰角轉動機構旋轉1/365圈，以每年完成一次俯仰角跟蹤的循環。節約製造成本和維護成本。

圖I是本實用新型使用時的結構圖；圖2是本實用新型跟蹤器的結構圖；圖3是本實用新型中驅動滑套剖視圖；圖4是本實用新型中不完全齒輪與驅動齒輪嚙合示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖通過實施例對本實用新型特徵及其它相關特徵作進一步詳細說明，以便於同行業技術人員的理解如圖1-3所示，圖中標記1-28分別為太陽能電池板支架I、支架銷軸座2、推桿鉸鏈座3、俯仰角轉動銷軸4、俯仰角轉動銷軸座5、方位角轉動軸6、推桿滑套7、蓋板8、驅動滑套9、不完全齒輪10、主支架11、電機驅動系統12、推桿13、推桿銷軸14、滑套銷軸15、滑套銷軸座16、滑套銷軸17、連杆18、超越離合器19、驅動齒輪20、蝸杆21、蝸輪22、蝸輪支架23、蝸輪銷軸24、齒牙25、凹弧面26、分度圈直徑27、齒牙28。實施例如圖1、2所示，太陽能電池板支架I通過中心部位固定的支架銷軸座2，俯仰角轉動銷軸4及俯仰角轉動銷軸座5，連接在方位角轉動軸6上。太陽能電池板支架I可以以俯仰角轉動銷軸4為軸心擺動。方位角轉動軸6置於主支架11中，可以自由轉動。方位角轉動軸6的驅動採用由包含蝸輪蝸杆的電機驅動系統12帶動，採用計算機的軟體控制，每日作一次正向與反向的旋轉循環動作，實現時鐘式的方位跟蹤調控。方位角轉動軸6上套裝不完全齒輪10。蝸杆21軸端連接一個超越離合器19，且超越離合器19外環裝有一個驅動齒輪20。不完全齒輪10與驅動齒輪20嚙合。驅動齒輪20隻有在正向旋轉時才帶動蝸杆21轉動。蝸杆21驅動一個蝸輪22，蝸輪22由蝸輪支架23支撐。蝸輪22側面裝有蝸輪銷軸24。連杆18的一頭套裝在蝸輪銷軸24上，可自由轉動。連杆18的另一頭通過滑套銷軸17與滑套銷軸座16，連接在驅動滑套9上。此處需要額外闡明的是當方位角轉動軸6每天正向旋轉時,隨著傳動機構的配合，連杆18才帶動蝸輪銷軸24進行運動，而其餘時候，由於不完全齒輪10和超越離合器19的設置，連杆18不帶動蝸輪銷軸24運動，以進一步精確控制太陽能電池板支架I的俯仰角變化。如圖4所示，在本實施案例中，不完全齒輪10上加工了 3個齒牙25，驅動齒輪20是一種鎖止弧齒輪，上加工了 5個凹弧面26，凹弧面26圓直徑等於不完全齒輪的分度圈直徑27，且每兩個凹弧面26之間有2個齒牙28。驅動滑套9套裝在方位角轉動軸6上，在連杆18的推動下可延方位角轉動軸6垂直方向上自由移動。驅動滑套9上方有一個推桿滑套7，可以沿軸向垂直滑動。如圖3所 示，推桿滑套7底部設計有臺肩，裝入驅動滑套9頂端的凹臺內，上端裝有蓋板8，各接觸面均保持了一定的裝配間隙，以使推桿滑套7即可在驅動滑套9自由轉動，有可在驅動滑套9驅動下沿方位角轉動軸6上下滑動。推桿滑套7上通過滑套銷軸15鉸接了推桿13。推桿13的另一端裝有推桿銷軸14，並與固定在太陽能電池板支架I上的推桿鉸鏈座3鉸接。在推桿13的推動作用下，實現太陽能電池板支架I俯仰角的調節。本實施例在具體實施時蝸輪22齒數,驅動齒輪20齒數與不完全齒輪10齒數之間的對應關係如下蝸輪齒數NWft=365/n，n為整數。在本實施中，η取5，蝸輪22的設計齒數為N=73齒。而驅動齒輪20的齒數與不完全齒輪10齒數N之間有如下關係Njig Λ /η。在本實施中，驅動齒輪20按照齒數N9gawfe=SO設計分度圈直徑。不完全齒輪10齒數N=3。方位角轉動軸6每日完成一次太陽方位角的跟蹤，同時帶動蝸輪22旋轉1/365圈。蝸輪22每天使得太陽能電池板支架I按俯仰角旋轉角度，即每年自動完成一次俯仰角跟蹤的循環。
權利要求1.一種單軸驅動的雙軸太陽能電池板跟蹤器，包括太陽能電池板支架，其特徵在於所述跟蹤器還包括俯仰角轉動機構、方位角轉動機構、電機驅動系統，所述方位角轉動機構連接控制所述太陽能電池板支架，並控制其方位角度的變化；所述俯仰角轉動機構連接控制所述太陽能電池板支架，並控制其俯仰角度的變化；所述電機驅動系統連接並驅動所述方位角轉動機構的動作；所述俯仰角轉動結構與所述方位角轉動機構聯動，即所述電機驅動系統連接驅動所述方位角轉動機構動作實現所述太陽能電池板支架方位角度的變化，同時聯動帶動所述俯仰角轉動機構實現所述太陽能電池板支架角度變化。
2.根據權利要求I所述的一種單軸驅動的雙軸太陽能電池板跟蹤器，其特徵在於所述方向角轉動機構由方位角轉動軸、不完全齒輪、超越離合器、驅動齒輪、蝸杆、蝸輪、蝸輪銷軸組成，所述不完全齒輪套裝於所述方位角轉動軸外圍，所述蝸杆的軸端連接所述超越離合器，所述超越離合器外環裝所述驅動齒輪，所述不完全齒輪與所述驅動齒輪嚙合，所述蝸杆嚙合驅動所述蝸輪，且所述蝸輪側面裝有所述蝸輪銷軸，其中驅動齒輪齒數是所述不完全齒輪齒數的整數倍。
3.根據權利要求2所述的一種單軸驅動的雙軸太陽能電池板跟蹤器，其特徵在於所述驅動齒輪齒數與所述不完全齒輪齒數之比為5:1。
4.根據權利要求2所述的一種單軸驅動的雙軸太陽能電池板跟蹤器，其特徵在於所述俯仰角轉動機構由俯仰角轉動銷軸、俯仰角轉動銷軸座、驅動裝置組成，所述太陽能電池板支架通過所述俯仰角轉動銷軸與所述俯仰角轉動銷軸座鉸接，所述驅動裝置一端與所述太陽能電池板支架固定連接，另一端與所述蝸輪銷軸固定連接。
5.根據權利要求4所述的一種單軸驅動的雙軸太陽能電池板跟蹤器，其特徵在於所述驅動裝置由驅動滑套、連杆、推桿滑套、推桿組成，所述驅動滑套套裝在所述方位角轉動軸上，所述連杆一端與所述驅動滑套固定連接，另一端與所述蝸輪銷軸固定連接，所述驅動滑套與所述推桿滑套間隙配合連接，所述推桿一端與所述推桿滑套連接，另一端與所述太陽能電池板支架固定連接。
6.根據權利要求I所述的一種單軸驅動的雙軸太陽能電池板跟蹤器，其特徵在於所述電機驅動系統連接驅動所述方位角轉動軸每日完成一次太陽方位角的跟蹤，所述方位角轉動軸帶動所述蝸輪旋轉1/365圈。
7.根據權利要求2所述的一種單軸驅動的雙軸太陽能電池板跟蹤器，其特徵在於所述不完全齒輪設置有若干齒牙，所述驅動齒輪上設置若干凹弧面，所述若干凹弧面圓直徑等於所述不完全齒輪的分度圈直徑，且所述凹弧面之間有齒牙，所述不完全齒輪與所述驅動齒輪通過所述齒牙嚙合。
專利摘要本實用新型涉及太陽能電池組件領域，具體涉及一種單軸驅動的雙軸太陽能電池板跟蹤器，其特徵在於所述跟蹤器至少包括太陽能電池板支架、俯仰角轉動機構、方位角轉動機構、電機驅動系統，所述太陽能電池板支架分別與所述俯仰角轉動機構、所述方位角轉動機構鉸接，所述俯仰角轉動結構與所述方位角轉動機構聯動，所述方位角轉動機構與所述電機驅動系統連接，所述方位角轉動機構帶動所述俯仰角轉動機構使所述太陽能電池板支架旋轉。本實用新型的優點是通過方位角轉動機構每日完成一次太陽方位角的跟蹤，同時帶動俯仰角轉動機構旋轉1/365圈，以每年完成一次俯仰角跟蹤的循環，節約製造成本和維護成本。
文檔編號G05D3/00GK202735847SQ201220301270
公開日2013年2月13日 申請日期2012年6月26日 優先權日2012年6月26日
發明者劉小稚, 王子延 申請人:王子延, 劉小稚