CN103885459A

CN103885459A - 一种单立柱双轴太阳能跟踪装置

Info

Publication number: CN103885459A
Application number: CN201410089332.1A
Authority: CN
Inventors: 王晶慧; 王亨雷
Original assignee: MAANSHAN JUBAO NEW ENERGY EQUIPMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: MAANSHAN JUBAO NEW ENERGY EQUIPMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明公开了一种单立柱双轴太阳能跟踪装置，它包括基础、立柱、调整杆、横梁一、耳板、销轴一、铰接支架、销轴二、太阳能板、纵梁、滑轮组、横梁二、立臂、横臂、主梁、拉伸弹簧、钢丝绳、限位开关、限位块、轴承一、减速电机、轴承二、支架一、轴承座、支架二、驱动轴、滑轮和紧定螺栓。本发明所提出的一种单立柱双轴太阳能跟踪装置，利用滑轮系统低成本地实现了大传动比，利用两个主动驱动轴实现了对钢丝绳的驱动和对太阳方位角的自动跟踪，利用拉伸弹簧实现了钢丝绳的张紧力控制，利用钢丝绳和驱动轴之间摩擦力有限的特点低成本地实现了系统的过载保护，利用限位块和限位开关低成本地实现了对大风的感知和躲避。通过对调整杆的手动调整，低成本地实现了对缓慢变化的太阳高度角的手动跟踪。

Description

一种单立柱双轴太阳能跟踪装置

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，特别是指一种适用于太阳能电池的太阳能跟踪装置。

背景技术

太阳能电池具有将太阳光直接转变成电力的能力，为了使太阳能电池板最充分地接收日照，应使电池吸光面始终垂直于所在地的太阳辐射方向，因此跟踪式太阳能电池板支架应跟随太阳缓慢转动。由于转动缓慢，其驱动系统传动比大，现有的设计一般采用齿轮箱与电动推杆或蜗轮蜗杆联合驱动，其缺点是成本高难以推广；因此在保证足够精度的前提下，尽可能降低跟踪装置的成本是光伏发电太阳能跟踪装置的研究方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种单立柱双轴太阳能跟踪装置，通过一个跟踪轴的自动摆动，实现对太阳方位角的自动跟踪；通过对摆动轴倾角的手动调整，实现对太阳高度角的手动跟踪。

为解决上述技术问题，本发明提供一种单立柱双轴太阳能跟踪装置，包括基础、立柱、调整杆、横梁一、耳板、销轴一、铰接支架、销轴二、太阳能板、纵梁、滑轮组、横梁二、立臂、横臂、主梁、拉伸弹簧、钢丝绳、限位开关、限位块、轴承一、减速电机、轴承二、支架一、轴承座、支架二、驱动轴、滑轮和紧定螺栓，立柱通过法兰固定在基础上，立柱的一侧焊接有一块长条钢板，钢板上钻有一排通孔，调整杆下部通过销与长条钢板铰接、调整杆的上部通过销与主梁铰接，立柱的顶端焊有一段开口朝上的U形钢，主梁在U形钢的开口内通过销轴二与立柱铰接，把调整杆的下部铰接于长条钢板上不同位置的孔，可以调整主梁的倾斜角；主梁的左下端上焊有一小段开口朝上的U形钢, 该U形钢上钻有销孔，主梁右上部通过螺栓固定有立臂，立臂与主梁垂直，立臂上部钻有销孔，此销孔与主梁下部U形钢上的销孔同轴，横梁一的中部焊有耳板，耳板上钻有销孔，横梁一通过销轴一与主梁的下部铰接，横梁二中部焊有耳板，通过销轴一与立臂的上部铰接；纵梁通过螺栓安装在横梁一和横梁二上，太阳能板通过螺栓固定在纵梁上，这样太阳能板可绕两个销轴一的轴线转动，也可跟随主梁改变倾斜角；在立臂的下端垂直地安装有横臂，横臂的两端安装有滑轮。在横梁二的两端分别安装有拉伸弹簧，左边的弹簧钩在横梁二的左端，右边的弹簧钩在横梁二的右端。在两个弹簧之间安装有两个滑轮组和两个驱动轴。在弹簧和滑轮组之间安装有限位开关和限位块，限位开关固定在横梁二上，限位块固定在钢丝绳上，钢丝绳的一端拴在左边弹簧的右端，然后穿过左边的滑轮组、横臂左端的滑轮、左边的滑轮组，再多次缠绕两个驱动轴后穿过右边的滑轮组、横臂右端的滑轮、右边的滑轮组后，拴在右边弹簧的左端；支架一用螺栓安装在横梁二上，支架二安装在支架一上，减速电机安装在支架二上，轴承座安装在支架一内，轴承一安装在轴承座中，轴承二安装在横梁二的孔中，驱动轴的两端安装在轴承一和轴承二中，减速电机的输出轴插入驱动轴右端的孔中，并通过紧定螺栓联接，驱动轴上切有几个平行的环槽，用于钢丝绳在驱动轴上有序地缠绕；钢丝绳在驱动轴上多次缠绕后可获得足够的摩擦力，通过控制减速电机的正转或反转可以钢丝绳向左拉或向右拉，当钢丝绳向左拉时，横梁二右边的滑轮组和横臂右端的滑轮之间的钢丝绳被拉短，太阳能板顺时针转动。当钢丝绳向右拉时，横梁二左边的滑轮组和横臂左端的滑轮之间的钢丝绳被拉短，太阳能板逆时针转动。

在太阳能板的转动过程中，横梁二上的两根弹簧始终保持钢丝绳的张紧，从而保证驱动轴与钢丝绳之间摩擦力的稳定。当遇到大风使得太阳能板摇摆剧烈时，导致两根弹簧的松紧变化幅度增大，调整在适当位置并固定在钢丝绳上的限位块会碰到限位开关，从而启动控制系统的避风程序，把太阳能板转到东西向水平位置并保持一段时间，从而减轻大风的危害。

使用时，把本装置的主梁和立臂置于南北向垂直平面内，手动控制减速电机把太阳能板转动到东西向水平。通过把调整杆的下端铰接在立柱上的适当位置，调正太阳能板的高度角。把控制器的摆动角置零，启动控制器，控制器根据当时的时间计算太阳的方位角和光伏板应该转动的角度，然后控制电机转动相应的圈数，以后控制器每隔一个设定的时间间隔就计算并校正一次光伏板的摆动角，从而在一定的精度范围内保持光伏板始终朝向太阳，由于早晨和傍晚的阳光较弱以及本摆动机构能达到的摆动角有限，光伏板的摆动角度大约控制在正60度和负60度之间，当下午光伏板的摆动角度到60度时，控制器停止调整摆动角。每天夜间控制器把太阳能板转到东西向水平位置以避免大风的危害。每天6时左右，控制器驱动光伏板从西向东摆动至负60度摆动角等待日出，上午当阳光的角度大于负60度时，控制器开始每隔一个设定的时间间隔就计算并校正一次光伏板的摆动角，每天如此。

由于季节的变化，太阳的高度角一直在缓慢地变化，可以每隔几天或几周手动调整一次光伏板的仰角。

本发明所提出的一种单立柱双轴太阳能跟踪装置，利用滑轮系统低成本地实现了大传动比，利用两个主动驱动轴实现了对钢丝绳的驱动和对太阳方位角的自动跟踪，利用拉伸弹簧实现了钢丝绳的张紧力控制，利用钢丝绳和驱动轴之间摩擦力有限的特点低成本地实现了系统的过载保护，利用限位块和限位开关低成本地实现了对大风的感知和躲避，通过对调整杆的手动调整，低成本地实现了对缓慢变化的太阳高度角的手动跟踪。

附图说明

图1是本发明所提出的一种单立柱双轴太阳能跟踪装置结构示意图。

图2是图1中的A向示意图。

图3是图1中的C向示意图。

图4是图2中B向剖视示意图。

图5为钢丝绳在两个驱动轴上的缠绕方法示意图。

图中：1、基础 2、立柱 3、调整杆 4、横梁一 5、耳板 6、销轴一 7、铰接支架 8、销轴二 9、太阳能板 10、纵梁 11、滑轮组 12、横梁二 13、立臂 14、横臂 15、主梁 16、拉伸弹簧 17、钢丝绳 18、限位开关 19、限位块 20、轴承一 21、减速电机 22、轴承二 23、支架一 24、轴承座 25、支架二 26、驱动轴 27、滑轮 28、紧定螺栓 29、长条钢板。

具体实施方式

参见附图，一种太阳能跟踪装置，包括基础1、立柱2、调整杆3、横梁一4、耳板5、销轴一6、铰接支架7、销轴二8、太阳能板9、纵梁10、滑轮27组11、横梁二12、立臂13、横臂14、主梁15、拉伸弹簧16、钢丝绳17、限位开关18、限位块19、轴承一20、减速电机21、轴承二22、支架一23、轴承座24、支架二25、驱动轴26、滑轮27和紧定螺栓28，立柱2通过法兰固定在基础1上，立柱2的一侧焊接有一块长条钢板，钢板上钻有一排通孔，调整杆3下部通过销与长条钢板铰接、调整杆3的上部通过销与主梁15铰接，立柱2的顶端焊有一段开口朝上的U形钢，主梁15在U形钢的开口内通过销轴二8与立柱2铰接，把调整杆3的下部铰接于长条钢板29上不同位置的孔，可以调整主梁15的倾斜角；主梁15的左下端上焊有一小段开口朝上的U形钢, 该U形钢上钻有销孔，主梁15右上部通过螺栓固定有立臂13，立臂13与主梁15垂直，立臂13上部钻有销孔，此销孔与主梁15下部U形钢上的销孔同轴，横梁一4的中部焊有耳板5和铰接支架7，耳板5上钻有销孔，横梁一4通过销轴一6与主梁15的下部铰接，横梁二12中部焊有耳板5，通过销轴一6与立臂13的上部铰接，纵梁10通过螺栓安装在横梁一4和横梁二12上，太阳能板9通过螺栓固定在纵梁10上，这样太阳能板9可绕两个销轴一6的轴线转动，也可跟随主梁15改变倾斜角；在立臂13的下端垂直地安装有横臂14，横臂14的两端安装有滑轮27，在横梁二12的两端分别安装有拉伸弹簧16，左边的弹簧钩在横梁二12的左端，右边的弹簧钩在横梁二12的右端，在两个弹簧之间安装有两个滑轮组11和两个驱动轴26，在弹簧和滑轮27组11之间安装有限位开关18和限位块19，限位开关18固定在横梁二12上，限位块19固定在钢丝绳17上。钢丝绳17的一端拴在左边弹簧的右端，然后穿过左边的滑轮组11、横臂14左端的滑轮27、左边的滑轮组11，再多次缠绕两个驱动轴26后穿过右边的滑轮组11、横臂14右端的滑轮27、右边的滑轮组11后，拴在右边弹簧的左端；支架一23用螺栓安装在横梁二12上，支架二25安装在支架一23上，减速电机21安装在支架二25上，轴承座24安装在支架一23内，轴承一20安装在轴承座24中，轴承二22安装在横梁二12的孔中，驱动轴26的两端安装在轴承一20和轴承二22中，减速电机21的输出轴插入驱动轴26右端的孔中，并通过紧定螺栓28联接，驱动轴26上切有几个平行的环槽，用于钢丝绳17在驱动轴26上有序地缠绕；钢丝绳17在驱动轴26上多次缠绕后可获得足够的摩擦力，通过控制减速电机21的正转或反转可以钢丝绳17向左拉或向右拉，当钢丝绳17向左拉时，横梁二12右边的滑轮27组11和横臂14右端的滑轮27之间的钢丝绳17被拉短，太阳能板9顺时针转动。当钢丝绳17向右拉时，横梁二12左边的滑轮27组11和横臂14左端的滑轮27之间的钢丝绳17被拉短，太阳能板9逆时针转动。

在太阳能板9的转动过程中，横梁二12上的两根弹簧始终保持钢丝绳17的张紧，从而保证驱动轴26与钢丝绳17之间摩擦力的稳定。当遇到大风使得太阳能板9摇摆剧烈时，导致两根弹簧的松紧变化幅度增大，调整在适当位置并固定在钢丝绳17上的限位块19会碰到限位开关18，从而启动控制系统的避风程序，把太阳能板9转到东西向水平位置并保持一段时间，从而减轻大风的危害。

使用时，把本装置的主梁15和立臂13置于南北向垂直平面内，手动控制减速电机21把太阳能板9转动到东西向水平。通过把调整杆3的下端铰接在立柱2上的适当位置，调正太阳能板9的高度角。把控制器的摆动角置零，启动控制器，控制器根据当时的时间计算太阳的方位角和光伏板应该转动的角度，然后控制电机转动相应的圈数，以后控制器每隔一个设定的时间间隔就计算并校正一次光伏板的摆动角，从而在一定的精度范围内保持光伏板始终朝向太阳，由于早晨和傍晚的阳光较弱以及本摆动机构能达到的摆动角有限，光伏板的摆动角度大约控制在正60度和负60度之间，当下午光伏板的摆动角度到60度时，控制器停止调整摆动角。每天夜间控制器把太阳能板9转到东西向水平位置以避免大风的危害。每天6时左右，控制器驱动光伏板从西向东摆动至负60度摆动角等待日出，上午当阳光的角度大于负60度时，控制器开始每隔一个设定的时间间隔就计算并校正一次光伏板的摆动角，每天如此。

本发明所提出的一种单立柱2双轴太阳能跟踪装置，利用滑轮27系统低成本地实现了大传动比，利用两个主动驱动轴26实现了对钢丝绳17的驱动和对太阳方位角的自动跟踪，利用拉伸弹簧实现了钢丝绳17的张紧力控制，利用钢丝绳17和驱动轴26之间摩擦力有限的特点低成本地实现了系统的过载保护，利用限位块19和限位开关18低成本地实现了对大风的感知和躲避。通过对调整杆3的手动调整，低成本地实现了对缓慢变化的太阳高度角的手动跟踪。

Claims

1. 一种单立柱双轴太阳能跟踪装置，它包括基础、立柱、调整杆、横梁一、耳板、销轴一、铰接支架、销轴二、太阳能板、纵梁、滑轮组、横梁二、立臂、横臂、主梁、拉伸弹簧、钢丝绳、限位开关、限位块、轴承一、减速电机、轴承二、支架一、轴承座、支架二、驱动轴、滑轮和紧定螺栓，其特征在于立柱通过法兰固定在基础上，调整杆的上部通过销与主梁铰接，立柱的顶端焊有一段开口朝上的U形钢，主梁在U形钢的开口内通过销轴二与立柱铰接，主梁的左下端上焊有一小段开口朝上的U形钢, 该U形钢上钻有销孔，主梁右上部通过螺栓固定有立臂，立臂与主梁垂直，立臂上部钻有销孔，此销孔与主梁下部U形钢上的销孔同轴，横梁一的中部焊有耳板和铰接支架，耳板上钻有销孔，横梁一通过销轴一与主梁的下部铰接，横梁二中部焊有耳板，通过销轴一与立臂的上部铰接，纵梁通过螺栓安装在横梁一和横梁二上，太阳能板通过螺栓固定在纵梁上；在立臂的下端垂直地安装有横臂，横臂的两端安装有滑轮，在横梁二的两端分别安装有拉伸弹簧，左边的弹簧钩在横梁二的左端，右边的弹簧钩在横梁二的右端，在两个弹簧之间安装有两个滑轮组和两个驱动轴，钢丝绳的一端拴在左边弹簧的右端，然后穿过左边的滑轮组、横臂左端的滑轮、左边的滑轮组，再多次缠绕两个驱动轴后穿过右边的滑轮组、横臂右端的滑轮、右边的滑轮组后，拴在右边弹簧的左端；支架一用螺栓安装在横梁二上，支架二安装在支架一上，减速电机安装在支架二上，轴承座安装在支架一内，轴承一安装在轴承座中，轴承二安装在横梁二的孔中，驱动轴的两端安装在轴承一和轴承二中，减速电机的输出轴插入驱动轴右端的孔中，并通过紧定螺栓联接，驱动轴上切有几个平行的环槽，钢丝绳在驱动轴上有序地缠绕。

2. 根据权利要求1所述的一种单立柱双轴太阳能跟踪装置，其特征在于它还包括长条钢板，长条钢板固定设置在立柱一侧，长条钢板开有一排通孔，调整杆的下部通过销与长条钢板铰接。

3.根据权利要求1所述的一种单立柱双轴太阳能跟踪装置，其特征在于它还包括限位开关和限位块，限位开关和限位块设置在弹簧和滑轮组之间，限位开关固定在横梁二上，限位块固定在钢丝绳上。