CN104536466B - 太阳能板自动跟踪架装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能板自动跟踪架装置，包括：摆杆单元、摆动支架、支承支架、联动杆、驱动杆单元和用于放置太阳能板的托板支架；所述摆动支架置于所述托板支架下方并通过两平行放置的摆杆单元连接，摆动支架转动连接在支承支架上；所述驱动杆单元与托板支架连接，带动托板支架做跟踪方向的摆动；所述联动杆一端铰接于支承支架，一端铰接在托板支架上，在托板支架被驱动杆单元带动而做跟踪方向的摆动时，联动杆带动托板支架做与跟踪方向的摆动相垂直的角调整方向摆动。其优点是，刚性好，摆动幅度低，因此抗风能力强，使用安全性高；跟踪摆动和仰角调整的摆动能实现联动，从而可单轴驱动，由此结构简单、成本低，更适合家庭使用。

Description

太阳能板自动跟踪架装置

技术领域

本发明涉及太阳能跟踪技术，尤其涉及太阳能板自动跟踪架装置。

背景技术

目前太阳能板自动跟踪架一般采用立式设计，即太阳能板主要随立式轴做跟踪太阳的水平转动，同时还可随自身的水平轴做相对太阳的仰角调整的垂直转动，该种自动跟踪架一般需要对两个转轴的转动进行驱动。

目前普遍采用立式自动跟踪架的原因基于这样的认识：立式自动跟踪架相对容易地被设计成一个结构简单的机构，从而使得造价低。

但若将该立式的自动跟踪架用于家庭，例如将其放置于屋顶、露台或凉台上就会显示出很多明显缺陷，首先，由于太阳能板绕立式轴转动，在跟踪太阳的整个过程中基本以直立或略微倾仰的姿态接收阳光的照射，这使太阳能板在整个跟踪过程中迎风面始终大而高，造成抗风能力弱，且将这样基本直立的高大太阳能板置于屋顶、露台或凉台有碍观瞻，很不美观；其次，该种跟踪架需双轴驱动，既使结使构复杂又会增加成本，妨碍太阳能利用在家庭中的推广使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术之缺陷，提供一种适于家庭使用抗风能力强、占地面积小且结构简单单轴驱动的太阳能板自动跟踪架装置。

为实现本发明的目的，本发明设置了这样的太阳能板自动跟踪架装置，包括：摆杆单元2、摆动支架3、支承支架1、联动杆6、驱动杆单元5和用于放置太阳能板的托板支架4；所述摆动支架3置于所述托板支架4下方并通过两平行放置的摆杆单元2连接，所述摆杆单元2由两交叉放置的摆杆21组成，每一摆杆单元2中的两摆杆21的上下端分别与托板支架4和摆动支架3铰接；摆动支架3转动连接在支承支架1上；所述驱动杆单元5与托板支架4连接，带动托板支架4做跟踪方向的摆动；所述联动杆6一端铰接于支承支架1，一端铰接在托板支架4上，在托板支架4被驱动杆单元5带动而做跟踪方向的摆动时，联动杆6带动托板支架4做与跟踪方向的摆动相垂直的角调整方向摆动。

所述托板支架4为矩形框，且在该矩形框的中部设有与该矩形框两相对侧边平行的第一连接杆41，该两第一连接杆41相对该矩形框对应中心线平行对称设置，每一摆杆单元2中的两摆杆21的上端分别与对应第一连接杆41铰接。

为了更好地与托板支架4连接，所述摆动支架3为矩形框，两摆杆单元2中的摆杆21的下端分别与该矩形框两对相对的第一侧边铰接。

为了使每一摆杆单元2中的两摆杆21在摆动时不相互摩擦干涉，其下端分别铰接于所述第一侧边的内外侧面上，使该两摆杆21间隔一个侧边的厚度。

同样，为了更好地与上方的摆动支架3连接，支承支架1设计成矩形框，且该支承支架1与摆动支架3上与第一侧边相垂直的一第二侧边相互铰接，使托板支架4能做仰角调整方向摆动。

所述驱动杆单元5可以为一电动顶杆，该电动顶杆的伸缩端与所述托板支架4铰接，固定端铰接在摆动支架3的所述第二侧边上，电动顶杆沿轴向伸缩运动带动，带动托板支架4做与跟踪方向的摆动相垂直的角调整方向摆动。所述托板支架4的两第一连接杆31之间垂直连接第三连接杆43和第四连接杆44，驱动杆件5和连动杆6的上端分别与第三连接杆43和第四连接杆44铰接。

所述驱动杆单元5还可以为一连杆曲柄机构，因此该驱动杆单元5包括驱动杆51、曲柄52和传动轴53，曲柄52固定在传动轴53上，随传动轴53转动，驱动杆51一端与托板支架4铰接，一端与曲柄52铰接，传动轴53转动，驱动杆51带动托板支架4摆动。所述托板支架4的两第一连接杆41之间至少设有与该第一连接杆41平行的一第五连接杆45，所述支承支架1对应于该第五连接杆45的位置设有第二连接杆11，所述驱动杆51和联动杆6的上端分别铰接于第五连接杆45的对应两侧面铰接，联动杆6的下端铰接在第二连接杆11上。

本发明的自动跟踪架装置使太阳能板能绕卧式（水平）的轴摆动，太阳能板除早晚为接收基本平射过来的太阳光而呈竖直状态外，其它时间是平躺略带仰倾或基本平躺状态，使其迎风面小，更重要的是太阳能板的摆动是由两个交叉摆杆的摆动形成，这种摆动在达到最高摆幅的时摆动高度较一般摆动要低，同时放置太阳能板的托板支架与下方的摆杆支架连接是通过多杆连接形成，具有更好的刚性，因此抗风能力强，使用安全性高；此外，本发明通过摆动支架与支承支架铰接及联动杆分别与托板支架及支承支架铰接，使跟踪架的跟踪摆动和相对太阳的仰角调整的摆动能进行联动，从而可实现单轴驱动，由此结构简单、成本低，更适合家庭使用。

附图说明

图1为本发明太阳能板自动跟踪架一个具体实施方式的结构示意图，图中所示的是早晨同样刚从地平线升起时接受阳光的位置结构。

图2是图1所示自动跟踪架在上午某一时刻接受阳光的位置结构示意图。

图3是图1所示自动跟踪架在正中午接受阳光的位置结构示意图。

图4是图1所示自动跟踪架在正傍晚太阳从地平线落下时接受阳光的位置结构示意图。

图5为本发明太阳能板自动跟踪架另一个具体实施方式的结构示意图，图中所示的是早晨同样刚从地平线升起时接受阳光的位置结构。

图6是图5所示自动跟踪架在上午某一时刻接受阳光的位置结构示意图。

图7是图5所示自动跟踪架在正中午接受阳光的位置结构示意图。

图8是图5所示自动跟踪架在傍晚太阳从地平线落下时接受阳光的位置结构示意图。

图9是图5所示自动跟踪架中的由曲柄连杆机构构成的驱动单元的结构示意图。

具体实施方式

如图1，一个本发明自动跟踪架装置的具体实施方案，它具有一个用于放置太阳能板的托板支架4，在该托板支架4下方设有摆动支架3，托板支架4和摆动支架3之间由两个平行放置的摆杆单元2连接。摆杆单元2由两交叉放置的摆杆21组成，该两摆杆21的上端与托板支架4，下端与摆动支架3铰接，驱动杆单元5是一个电动顶杆50（可由市面购得），通过该电动顶杆50的轴向伸缩运动使摆杆单元2中的摆杆21摆动，带动托板支架4做跟踪方向的摆动。为了使托板支架4在做跟踪方向摆动的同时还做相对太阳仰角调整的摆动，将摆动支架3转动连接在支承支架1上，并采用一联动杆6，该联动杆6一端球铰于支承支架1，一端球铰于托板支架4上，在电动顶杆50做伸缩运动的同时通过联动杆6带动托板支架4及摆动支架3做相对支承支架1的仰角调整方向的摆动。

本实施例的托板支架4、摆动支架3和支承支架1都为一矩形框，托板支架4是其中最大一个矩形框，而摆动支架3和支承支架1则是相对较小的矩形框，并且结构大小基本相同。一个较优选的方案是将摆动支架3置于托板支架4下方相对托板支架4的中心位置上。因此为了通过摆杆单元2与摆动支架3连接，在托板支架4的中部设置与两短侧边平行的第一连接杆41，该两第一连接杆41相对该矩形框长侧边中心线平行对称设置,且与下方的摆动支架3的对应侧边位置相对应，两第一连接杆41下侧分别设有铰链座411。每一摆杆单元2中的两摆杆21的上端分别通过铰链座411与对应的第一连接杆41铰接，两摆杆21下端分别与摆动支架3上对应第一侧边31的内、外侧面铰接，内外侧面间隔一个侧边的厚度，使摆杆单元2中的两摆杆（21）间隔一个侧边的厚度，这样在摆动时相互不干涉，可减少摩擦引起的功率消耗。

为了使托板支架4与电动顶杆50较好地连接，在上述两第一连接杆41之间垂直连接第三连接杆33，电动顶杆50的伸缩端511铰接在该第三连接杆33的下端面，并通过固定端512铰接在摆动支架3的与第一侧边垂直的第二侧边32上。在电动顶杆50的伸缩端511做伸缩运动时，带动托板支架4运动，托板支架4的运动受到两摆杆单元2的约束，使其绕两摆杆单元2中对应两两相对的两组摆杆形成的两水平轴摆动，

为了使联动杆6能较好地与托板支架4和支承支架1连接，在托板支架4的两第一连接杆41之间还垂直连接第四连接杆44，联动杆6的上端球铰接于第四连接杆34上；并在支承支架1的中部设置第二连接杆11, 联动杆6的下端球铰接于该第二连接杆11上。在托板支架4被电动顶杆50驱动做跟踪方向的摆动运动时，通过联动杆6的联动作用，托板支架4同时做相对支承支架1的仰角调整方向的摆动（图中箭头方向的摆动）。

在早晨，托板支架4基本以与地面垂直的位置接受刚刚升出地平线的太阳的光线，如图1，以接受基本水平的光线；随着太阳不断升高，托板支架4上向上摆动，同时还做相对太阳仰角的调整摆动，以使光线基本处于太阳能板的法线方向，如图2；到中午时，太阳升到最高位置，托板支架4摆动到最高位置，托板支架4基本处于平躺状态，如图3。当到傍晚太阳下落到地平线时，太阳能板又摆动到最低位置，太阳能板平面几乎垂直于地面，如图4。

如图5-8，本发明自动跟踪架装置的另一具体实施方案，该自动跟踪架装置中的驱动杆单元5采用了如图9所示的曲柄连杆机构，该机构包括驱动杆51、曲柄52和传动轴53，曲柄52固定在传动轴53上，随传动轴53转动，与托板支架4铰接，下端与曲柄52铰接。为了使托板支架4与 驱动杆51上端连接，在托板支架4的两第一连接杆41之间设置与该第一连接杆41平行的一第五连接杆45，驱动杆51上端铰接在该第五连接杆35一侧面。由此本实施例的一个优选的方案是将联动杆6的上端球铰接该第五连接杆35另一侧面上，使驱动杆51与联动杆6相隔一个杆宽的间距，使两杆在运动时相互不干涉。当传动轴53转动时，曲柄52带动驱动杆51运动，再由该驱动杆51驱动托板支架4摆动。

采用上述曲柄连杆机构作为驱动杆单元5的自动跟踪架装置，可通过一传动轴53对若干个并列放置的自动跟踪架装置进行传动，即将若干自动跟踪架装置上的曲柄52分别固定在该传动轴53的对应一轴向位置上，当该传动轴53转动时，若干自动跟踪架装置上的对应若干曲柄52带动对应驱动杆51运动，再由该驱动杆51驱动对应托板支架4摆动。

本实施例除上述的驱动杆单元5与上述实施例不同外，其它结构及工作机理与上述实施例完全相同，图5-8分别表示跟踪架装置中的托板支架4在早晨、上午、中午和傍晚接受阳光的不同位置状态，其机理也与上述实施例相同，这里不再赘述。

Claims (10)

1.太阳能板自动跟踪架装置，其特征在于：包括摆杆单元（2）、摆动支架（3）、支承支架（1）、联动杆（6）、驱动杆单元（5）和用于放置太阳能板的托板支架（4）；所述摆动支架（3）置于所述托板支架（4）下方并通过两平行放置的摆杆单元（2）与托板支架（4）连接，所述摆杆单元（2）由两交叉放置的摆杆（21）组成，每一摆杆单元（2）中的两摆杆（21）的上下端分别与托板支架（4）和摆动支架（3）铰接；摆动支架（3）转动连接在支承支架（1）上；所述驱动杆单元（5）与托板支架（4）连接，驱动杆单元（ 5） 为一个电动顶杆（50），通过该电动顶杆（50）的轴向伸缩运动使摆杆单元（ 2） 中的摆杆（ 21） 摆动，带动托板支架（4）做跟踪方向的摆动；所述联动杆（6）一端铰接于支承支架（1），一端铰接在托板支架（4）上，在托板支架（4）被驱动杆单元（5）带动而做跟踪方向的摆动时，联动杆（6）带动托板支架（4）做与跟踪方向的摆动相垂直的角调整方向摆动。

2.根据权利要求1所述的太阳能板自动跟踪架装置，其特征在于：所述托板支架（4）为矩形框，且在该矩形框的中部设有与该矩形框两相对侧边平行的第一连接杆（41），两该第一连接杆（41）相对该矩形框对应中心线平行对称设置，每一摆杆单元（2）中的两摆杆（21）的上端分别与对应第一连接杆（41）铰接。

3.根据权利要求2所述的太阳能板自动跟踪架装置，其特征在于：所述摆动支架（3）为矩形框，两摆杆单元（2）中的摆杆（21）的下端分别与该矩形框两对相对的第一侧边铰接。

4.根据权利要求3所述的太阳能板自动跟踪架装置，其特征在于：所述每一摆杆单元（2）中的两摆杆（21）下端分别铰接于所述第一侧边的内外侧面上，使该两摆杆（21）间隔一个侧边的厚度。

5.根据权利要求3所述的太阳能板自动跟踪架装置，其特征在于：所述支承支架（1）为矩形框，该支承支架（1）与摆动支架（3）上第一侧边相垂直的一第二侧边相互铰接。

6.根据权利要求5所述的太阳能板自动跟踪架装置，其特征在于：所述支承支架（1）的中部设有第二连接杆，所述联动杆（6）铰接于第二连接杆上。

7.根据权利要求5或6所述的太阳能板自动跟踪架装置，其特征在于：所述电动顶杆的伸缩端与所述托板支架（4）铰接，固定端铰接在摆动支架（3）的所述第二侧边上，电动顶杆沿轴向伸缩运动并带动托板支架（4）做与跟踪方向的摆动相垂直的角调整方向摆动。

8.根据权利要求7所述的太阳能板自动跟踪架装置，其特征在于：所述托板支架（4）的两第一连接杆（41）之间垂直连接第三连接杆（43）和第四连接杆（44），电动顶杆（50）和联动杆（6）的上端分别与第三连接杆（43）和第四连接杆（44）铰接。

9.根据权利要求1-6任一项所述的太阳能板自动跟踪架装置，其特征在于：所述驱动杆单元（5）包括驱动杆（51）、曲柄（52）和传动轴（53），曲柄（52）固定在传动轴（53）上，随传动轴（53）转动，驱动杆（51）一端与托板支架（4）铰接，一端与曲柄（52）铰接，传动轴（53）转动，驱动杆（51）带动托板支架（4）摆动。

10.根据权利要求9所述的太阳能板自动跟踪架装置，其特征在于：所述托板支架（4）的两第一连接杆（41）之间至少设有与该第一连接杆（41）平行的一第五连接杆（45），所述支承支架（1）对应于该第五连接杆（45）的位置设有第二连接杆（11），所述驱动杆（51）和联动杆（6）的上端分别铰接于第五连接杆（45）的对应两侧面铰接，联动杆（6）的下端铰接在第二连接杆（11）上。