CN101924419A - 一种电动推杆 - Google Patents

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Abstract

一种电动推杆，属于太阳能应用领域，用于太阳能集热、采热系统以及太阳能光伏发电系统的太阳方位的实时动态跟踪设备的原动件，在传动方式上，一改传统的“枢轴式”驱动为高效、稳定的“边缘式”驱动，减少了设备的自重和功耗，降低成本，提高了抗风能力。其特征为：包含一组滑动套1、一根带齿条或齿孔的长杆2、一个带齿的驱动轮3、一副蜗轮蜗杆减速机4、一只电动机5，构成一套所述的电动推杆装置；长杆2套装在滑动套1内，驱动轮3安装在滑动套1的一侧并与长杆2上的齿条或齿孔相啮合，驱动轮3由蜗轮蜗杆减速机4驱动，蜗轮蜗杆减速机4由电动机5带动。用一套所述的电动推杆可组成一维太阳跟踪系统，用二套所述的电动推杆在平面上互成90°安装，即可组成二维的太阳跟踪系统。

Description

一种电动推杆
所属技术领域
本发明为一种电动推杆，属于机械领域和太阳能应用领域，作为原动件，本电动推杆可用于太阳能集热、采热系统以及太阳能光伏发电系统对太阳能的跟踪采集，尤其是太阳能高倍率聚光采集系统不可或缺的实时动态跟踪设备的原动件。
背景技术
在全球化石能源即将枯竭的今天，太阳能的深度开发应用已被人们所关注。但以往人们仅在太阳能的低温应用领域上开发了一些基础产品，如太阳能热水器、太阳能光伏电池等对跟踪要求不高或基本无需跟踪的产品，并且，由于过去的太阳跟踪设备造价高昂、技术尚未成熟，所以跟踪技术没有得到广泛应用。今天，人们已深入到太阳能中、高温应用领域和高倍率聚光光伏应用领域的研究和开发，人们发现，由于太阳能的能流密度较低，属于低品位的热源，若要将其提升为中、高品位的热源，使之产生高温、高热和高光强，就得设法将太阳光进行高倍聚光，而一旦采用聚光手段，则离不开对太阳的高精度超广角的适时动态跟踪，这就对跟踪器提出了很高的要求。
在现有技术中，太阳跟踪器总是采用“旋转中柱+圆弧齿轮”的有如常见的卫星接收天线式的“枢轴驱动”式结构，导致设备结构宠大、造价高、抗风差、需大动力驱动，使之无法推广使用，给太阳能的高温应用造成了难以愈越的屏障。
发明内容
本发明的目的，就是为聚光太阳能集热系统以及光伏发电系统提供一种经济实用、性能可靠、易于实现、功耗小、抗风能力强、适合于露天开式环境使用的太阳跟踪器的电动推杆装置，以将传统的“枢轴驱动”式的结构方案改变为新型的“边缘驱动”式的结构方案，以保证太阳能采集系统的可靠、高效工作。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
用一组滑动套1、一根带齿条或齿孔的长杆2、一个带齿的驱动轮3、一副蜗轮蜗杆减速机4、一只电动机5，构成一套所述的电动推杆装置；带齿条或齿孔的长杆2套装在滑动套1内，带齿的驱动轮3安装在滑套1的一侧并与带齿条或齿孔的长杆2上的齿条或齿孔相啮合，带齿的驱动轮3由蜗轮蜗杆减速机4驱动，蜗轮蜗杆减速机4由电动机5带动。
滑动套1的周边分两行分布着数对滚子6，滚子6可在固定销7内自由滚动，带齿条或齿孔的长杆2可在数对滚子6所限制的内侧空间里作上下抽动。
滑动套1的内侧面装有减磨助滑组件8，此组件可用尼龙或聚四氟乙烯或含石墨的填充高分子材料制造，减磨助滑组件8与带齿条或齿孔的长杆2的四个接触面上有数条与带齿条或齿孔的长杆长度方向相平行的凸棱，使得二者在工作中保持线接触，并使带齿条或齿孔的长杆2可在所述的凸棱所限制的内侧空间里作上下抽动。
滑动套1的内侧面还可以是装有减磨助滑组件9，此组件可用尼龙或聚四氟乙烯或含石墨的填充高分子材料制造，在减磨助滑组件9的四个平面上开有数列圆孔，孔内装有能在其中自由滚动的钢珠10，使得减磨助滑组件9成为钢珠固定架，使得二者在工作中保持多点滚动接触，并使带齿条或齿孔的长杆2可在减磨助滑组件9的滚动钢珠所限制的内侧空间里作上下滑动。
带齿条或齿孔的长杆2是一根带有齿条或带有一列至数列齿孔的杆件，其齿形可以是渐开线圆柱齿、圆弧齿、矩形齿、滚子链齿。
带齿条或齿孔的长杆2的横剖面形状可以是矩形、带定位凸棱或定位凹槽的圆形、椭圆形。
带齿条或齿孔的长杆2可用空芯或实芯的金属型材制造，也可以用经折制的金属板材与齿条或带有已预冲出齿孔排的构件复合而成，其一端可以留一铰支孔，用以与其它构件相铰接。
与电机相联接的减速机构可以由多级齿轮或链轮或皮带轮级联而成，但必须至少有一级蜗轮蜗杆传动副，以使机构能自锁，无论滑动套运行在带齿条或齿孔的长杆的任何位置上，均能可靠自琐，不致下滑。
用一组所述的电动推杆装置，通过一座标太阳跟踪传感器以及一套电器驱动系统，可带动太阳能光伏电池板、太阳能光热接收器、太阳蓬对太阳作一坐标跟踪，使受光面始终基本朝向太阳；用二组所述的电动推杆装置安装在互为垂直铰联的二自由度二层刚性支架上，并通过二座标太阳跟踪传感器以及电器驱动系统，可驱动太阳能光伏电池板、太阳能光热接收器、太阳蓬对太阳作全方位跟踪，使之受光面始终朝向太阳。
用所述的电动推杆装置装在一个水平电动旋转平台上，并通过二座标太阳跟踪传感器以及电器驱动系统，可驱动太阳能光伏电池板、太阳能光热接收器、太阳蓬对太阳作三维跟踪，使之受光面始终朝向太阳。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的主视图
图2是本发明的左视图
图3是本发明的右视图
图4是本发明的剖视图
图5是本发明的实施例2的剖视图
图6是本发明的实施例2的减磨助滑组件8主视图
图7是本发明的实施例2的减磨助滑组件8的俯视图
图8是本发明的实施例3的减磨助滑组件9主视图
图9是本发明的实施例3的减磨助滑组件9的剖视图
图10是本发明的实施例4的带齿条或齿孔的长杆上的齿条与齿轮的啮合示意图
图11是本发明具体应用的工作台平放状态示意图
图12是本发明具体应用的工作台倾斜状态示意图
上图中：1是滑动套，2是带齿条或齿孔的长杆，3是带齿的驱动轮，4是蜗轮蜗杆减速机，5是电动机，6是滚子，7是固定销，8是减磨助滑组件a，9是减磨助滑组件b，10是钢珠，11是齿轮，12是齿条，13是太阳能接收组件。
具体实施方式
本实施例一的结构如图1、图2、图3、图4所示，带齿条或齿孔的长杆2套装在滑套1内，驱动轮3安装在滑套1的一侧并与带齿条或齿孔的长杆2上的齿条或齿孔相啮合，驱动轮3由蜗轮蜗杆减速机4驱动，蜗轮蜗杆减速机4由电动机5带动。本实施例的带齿条或齿孔的长杆2上冲有齿孔(或链孔)，当电动机5得电旋转时，通过减速机4的减速，将低速大转矩传递给带齿的驱动轮3，通过带齿的驱动轮3与带齿条或齿孔的长杆2上齿孔(或链孔)的相互啮合，推动滑套1在带齿条或齿孔的长杆2上作上、下运动，并由固接于滑套1一侧的铰支孔带动太阳能接收器作垂直方向的俯仰运动。
由于减速机4中至少有一级为蜗轮蜗杆副，具有自锁功能，所以，无论滑套1处于带齿条或齿孔的长杆2上的任何位置，机构都能可靠自锁，不会在外力(如太阳能接收器重力)的作用下产生上、下滑动而移位。
其中，为减少滑套1与带齿条或齿孔的长杆2之间的摩擦力，在滑套1的两侧设置了两组滚子6，使得当滑套1在带齿条或齿孔的长杆2上作上、下运动时，滚子6在带齿条或齿孔的长杆2的两相对面上作滚动，减少了其磨擦力。
本实施例二的结构如图1、图2、图5、图6、图7所示，其中工作原理与实施例一基本相同，不同之处在于：在滑动套1的内侧面装有减磨助滑组件8，此组件可用尼龙或聚四氟乙烯或含石墨的填充高分子材料制造，减磨助滑组件8与带齿条或齿孔的长杆2的四个接触面上有数条与带齿条或齿孔的长杆长度方向相平行的凸棱，使得二者在工作中保持线接触，并使带齿条或齿孔的长杆2可在所述的凸棱所限制的内侧空间里作有固体润滑的上下抽动。
本实施例三的结构如图1、图2、图5、图8、图9所示，其中工作原理与实施例一基本相同，不同之处在于：滑动套1的内侧面装有减磨助滑组件9，此组件可用尼龙或聚四氟乙烯或含石墨的填充高分子材料制造，在减磨助滑组件9的四个平面上开有数列圆孔，孔内装有能在其中自由滚动的钢珠10，使得减磨助滑组件9成为钢珠固定架，二者得以在工作中保持多点滚动接触，并使带齿条或齿孔的长杆2可在减磨助滑组件9的滚动钢珠所限制的内侧空间里作有固体润滑和滚动的上下滑动。
本实施例四的结构如图10所示，本图中带齿条或齿孔的长杆2为带齿的杆件，与之相啮合的驱动轮3也为相应的齿形。
图11、图12是本发明的具体应用示意图，用一组本发明的电动推杆装置，再配之太阳跟踪传感器及其驱动系统，可带动太阳能接收组件13对太阳作一坐标跟踪，使受光面始终基本朝向太阳。用一组本发明的电动推杆装置，安装在电动旋转平台上，可带动太阳能接收组件13对太阳作二坐标的精确跟踪，使受光面始终朝向太阳。用二组本发明的电动推杆装置，安装在互为垂直铰联的二自由度二层刚性支架上，并通过二座标太阳跟踪传感器以及电器驱动系统，可驱动太阳能接收组件13对太阳作二座标精确跟踪，使之受光面始终朝向太阳。用二组本发明的电动推杆装置，安装在电动旋转平台上，并通过二座标太阳跟踪传感器以及电器驱动系统，可驱动太阳能接收组件13对太阳作二座标精确跟踪，使之受光面始终朝向太阳。

Claims (10)

1.一种电动推杆，其特征在于：包含一组滑动套1、一根带齿条或齿孔的长杆2、一个带齿的驱动轮3、一副蜗轮蜗杆减速机4、一只电动机5，构成一套所述的电动推杆装置；带齿条或齿孔的长杆2套装在滑动套1内，带齿的驱动轮3安装在滑套1的一侧并与带齿条或齿孔的长杆2上的齿条或齿孔相啮合，带齿的驱动轮3由蜗轮蜗杆减速机4驱动，蜗轮蜗杆减速机4由电动机5带动。
2.根据权利要求1所述的电动推杆装置，其特征在于：滑动套1的周边分两行分布着数对滚子6，滚子6可在固定销7内自由滚动，带齿条或齿孔的长杆2可在数对滚子6所限制的内侧空间里作上下抽动。
3.根据权利要求1所述的电动推杆装置，其特征在于：滑动套1的内侧面四周均装有减磨助滑组件8，此组件可用尼龙或聚四氟乙烯或含石墨的填充高分子材料制造，减磨助滑组件8与带齿条或齿孔的长杆2的四个接触面上有数条与带齿条或齿孔的长杆长度方向相平行的凸棱，使得二者在工作中保持线接触，并使带齿条或齿孔的长杆2可在所述的凸棱所限制的内侧空间里作上下抽动。
4.根据权利要求1所述的电动推杆装置，其特征在于：滑动套1的内侧面装有减磨助滑组件9，此组件可用尼龙或聚四氟乙烯或含石墨的填充高分子材料制造，在减磨助滑组件9的四个平面上开有数列圆孔，孔内装有能在其中自由滚动的钢珠10，使得减磨助滑组件9成为钢珠固定架，二者得以在工作中保持多点滚动接触，并使带齿条或齿孔的长杆2可在减磨助滑组件9的滚动钢珠10所限制的内侧空间里作上下滑动。
5.根据权利要求1所述的电动推杆装置，其特征在于：带齿条或齿孔的长杆2是一根带有齿条或带有一列至数列齿孔的杆件，其齿形可以是渐开线圆柱齿、圆弧齿、矩形齿、滚子链齿。
6.根据权利要求1或5所述的电动推杆装置，其特征在于：带齿条或齿孔的长杆2的横剖面形状可以是矩形、带定位凸棱或定位凹槽的圆形、椭圆形。
7.根据权利要求1或5或6所述的电动推杆装置，其特征在于：带齿条或齿孔的长杆2可用空芯或实芯的金属型材制造，也可以用经折制的金属板材与齿条或带有已预冲出齿孔排的构件复合而成，其一端可以留一铰支孔，用以与其它构件相铰接。
8.根据权利要求1所述的电动推杆装置，其特征在于：与电机相联接的减速机构可以由多级齿轮或链轮或皮带轮级联而成，但至少有一级蜗轮蜗杆传动副，以使机构能自锁。
9.根据权利要求1至8所述的电动推杆装置，其特征在于：用一组所述的电动推杆装置，通过一座标太阳跟踪传感器以及一套电器驱动系统，可带动太阳能光伏电池板、太阳能光热接收器、太阳蓬对太阳作一坐标跟踪，使受光面始终基本朝向太阳；用二组所述的电动推杆装置安装在互为垂直铰联的二自由度二层刚性支架上，并通过二座标太阳跟踪传感器以及电器驱动系统，可驱动太阳能光伏电池板、太阳能光热接收器、太阳蓬对太阳作全方位跟踪，使之受光面始终朝向太阳。
10.根据权利要求1至8所述的电动推杆装置，其特征在于：用所述的电动推杆装置装在一个水平电动旋转平台上，并通过二座标太阳跟踪传感器以及电器驱动系统，可驱动太阳能光伏电池板、太阳能光热接收器、太阳蓬对太阳作三维跟踪，使之受光面始终朝向太阳。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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