CN105157254B - 适用太阳能聚光系统的跟踪传动机构 - Google Patents

Abstract

适用太阳能聚光系统的跟踪传动机构，水平旋转盘的底部设置定心圆形轨道，主动摩擦轮、从动摩擦轮与定心圆形轨道活动连接，同时，在水平旋转盘上方设置俯仰机构。还包括摩擦轮高度调节装置，摩擦轮高度调节装置连接主动摩擦轮。本发明利用主摩擦轮与定心圆形轨道间的摩擦力，带动水平旋转盘转动，防止电机烧坏；俯仰机构用于调整太阳能聚光镜的朝向；摩擦轮高度调节装置通过调节主动摩擦轮轴承的高度，防止主动摩擦轮与定心圆形轨道脱落；水平旋转盘调整聚光镜的水平方向，用于追踪太阳的方位角，俯仰机构调整聚光镜的垂直角度，用于追踪太阳的高度角，两者配合实现阳光直射镜面，达到最大效率的光电转换。

Description

适用太阳能聚光系统的跟踪传动机构

技术领域

本发明涉及到太阳能技术领域，尤其适用太阳能聚光系统的跟踪传动机构。

背景技术

太阳能聚光系统包括两个主要设备：聚光太阳能电池组件以及跟踪器。跟踪器包括传动机构和电控部分。电控部分控制传动机构运动，传动机构带动太阳能聚光镜运动，使太阳能聚光镜的镜面朝向太阳，将太阳光汇聚在镜面的焦点上。通过跟踪器使太阳能聚光镜的朝向符合太阳的运动轨迹。现有的跟踪传动机构采用链条或齿轮传动机构。链条或齿轮传动机构的配合间隙大，在跟踪传动机构在旋转过程中产生震动，导致跟踪太阳光的精度差。当遇到大风等恶劣环境时，传动机构容易出现故障。并且现有槽式聚光镜都只实现东西方向单轴跟踪聚光技术，而一年四季太阳入射角度有较大变化,一维跟踪太阳的模式，造成很大面积损失，并不能将太阳光能高效利用。

针对上述问题，所属领域的技术人员采用旋转盘与滚动件的连接结构作为跟踪传动机构。如，在一种技术方案中，在旋转盘的外缘端部设置固定槽，固定槽内固定滚动件，旋转盘外缘位于固定槽内并与滚动件活动连接。电机连接旋转盘的中心，直接带动旋转盘旋转。但是上述技术方案中，电机直接带动旋转盘旋转，若旋转盘超载，容易烧坏电机。

由此可知，现有技术中太阳能聚光系统的跟踪传动机构存在以下缺陷：无法对跟踪传动机构进行超载保护，跟踪传动机构容易产生故障。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的太阳能聚光系统的跟踪传动机构采用如下技术方案：

太阳能聚光系统的跟踪传动机构，包括水平旋转盘、电机、主动摩擦轮装置和从动摩擦轮装置，所述水平旋转盘的底部设置定心圆形轨道，所述主动摩擦轮装置连接所述电机，所述主动摩擦轮装置的主动摩擦轮、所述主动摩擦轮装置的从动摩擦轮分别与所述定心圆形轨道活动连接，还包括摩擦轮高度调节装置，所述摩擦轮高度调节装置包括连接板、弹性部件、基座，所述连接板的一端与地面铰接，另一端与所述弹性部件的一端通过调节件连接，所述弹性部件的另一端与所述基座连接，所述主动摩擦轮轴承座固定在所述连接板上。主摩擦轮与定心圆形轨道间的摩擦力大小取决于两者接触面的粗糙程度和压力，当水平旋转盘超载时，主摩擦轮与定心圆形轨道间的摩擦力无法带动水平旋转盘转动，使水平旋转盘处于打滑状态，防止电机烧坏。由于太阳能聚光镜的重心可能不在水平旋转盘的中心线上，太阳能聚光镜的偏向会导致定心圆形轨道往一侧偏沉，使得定心圆形轨道和主动摩擦轮脱离，导致水平旋转盘无法转动。摩擦轮高度调节装置通过调节主动摩擦轮轴承的高度，使主动摩擦轮与定心圆形轨道处于紧密连接的状态。

在一种优选的实施方式中，所述主动摩擦轮装置的主动摩擦轮沿着圆周表面开设凹槽，所述定心圆形轨道位于所述凹槽内。凹槽与定心圆形轨道的接触面积大，使主动摩擦轮与定心圆形轨道间产生的摩擦力足够用于推动水平旋转盘转动。

在一种优选的实施方式中，所述主动摩擦轮装置还包括主动摩擦轮轴承座、主动转轴，所述主动转轴中间的外部连接主动摩擦轮，所述主动转轴的两端分别与所述主动摩擦轮轴承座连接，所述电机的输出端连接所述主动转轴。

在一种优选的实施方式中，所述从动摩擦轮装置还包括从动转轴、从动摩擦轮轴承座，所述从动转轴中间的外部连接从动摩擦轮，所述从动转轴的两端分别与所述从动摩擦轮轴承座连接。

在一种优选的实施方式中，还包括三导轮俯仰机构，所述三导轮俯仰机构包括垂直旋转盘、俯仰电机和三个导轮，其中所述两个导轮通过弹性部件与另一导轮连接形成张紧装置，所述张紧装置将所述垂直旋转盘夹紧，所述俯仰电机用于驱动所述张紧装置中的导轮转动，所述三导轮俯仰机构固定在所述水平旋转盘上方，所述垂直旋转盘用于与所述太阳能聚光镜连接。俯仰电机带动导轮转动，使夹紧在导轮间的垂直旋转盘在竖直面上转动，太阳能聚光镜的镜面朝向符合太阳的高度。

在一种优选的实施方式中，还包括导杆俯仰机构，所述导杆俯仰机构包括转轴、垂直旋转盘、丝杆、丝母、俯仰电机和俯仰转动杆，所述俯仰电机连接所述丝杆，所述丝母沿所述丝杆运动，所述丝母与所述俯仰转动杆活动连接，所述俯仰转动杆与所述转轴固定连接，所述转轴与所述垂直旋转盘固定连接，所述导杆俯仰机构固定在所述水平旋转盘上方。导杆俯仰机构适合对槽式聚光镜进行垂直角度的调整，使阳光利用达到最高效率，实现槽式聚光镜的微型化、轻量化，减少太阳能聚光系统的占用空间。

在一种优选的实施方式中，所述水平旋转盘的中心连接定心机构，所述定心机构包括定心基座、孔盘、抽插锁芯和电磁阀，所述孔盘的中心与所述水平旋转盘的中心固定连接，与定心基座转动连接，所述孔盘沿圆周边开设插孔，所述抽插锁芯与所述电磁阀连接，且抽插锁芯与电磁阀固定在所述定心基座上，所述电磁阀能够推动抽插锁芯插到所述插孔中。水平旋转盘带动孔盘转动，当发生紧急情况或进行维修时，控制电磁阀运动，推动抽插锁芯插到插孔中，锁紧孔盘，从而锁紧水平旋转盘。

在一种优选的实施方式中，所述水平旋转盘的中心、孔盘的中心、定心基座的中心都开设通孔，所述俯仰电机的导线、太阳能聚光系统的导线穿过所述通孔。各种导线通过通孔引出，使水平旋转盘即使无限旋转，也不会导致导线折损。

本发明提供的太阳能聚光系统的跟踪传动机构有益效果为：利用主摩擦轮与定心圆形轨道间的摩擦力，带动水平旋转盘转动，实现对太阳方位角的追踪,当水平旋转盘超载时，主摩擦轮与定心圆形轨道间处于打滑状态，防止电机烧坏；主摩擦轮装置的位置固定，无须考虑电机布线的问题。

为实现本发明能够调节太阳能聚光镜的角度，本发明还设置三导轮俯仰机构或导杆俯仰机构，用于调整太阳能聚光镜的垂直角度，实现太阳能聚光镜对太阳高度角的实时追踪，保证阳光直射镜面，将太阳光在太阳能聚光镜上进行反射、聚焦到光电元件进行光电转换，使阳光利用达到最高效率。本发明通过水平旋转盘调整聚光镜的水平方向，用于追踪太阳的方位角，俯仰机构用于调整聚光镜的垂直角度，用于追踪太阳的高度角，两者配合实现阳光直射镜面，达到最大效率的光电转换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是跟踪传动机构的整体结构图；

图2是主动摩擦轮装置的结构示意图；

图3是从动摩擦轮装置的结构示意图；

图4是定心机构的结构示意图；

图5是摩擦轮高度调节装置的结构示意图；

图6是三导轮俯仰机构的结构示意图；

图7是导杆俯仰机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1-2所示，本实施例的太阳能聚光系统的跟踪传动机构，包括水平旋转盘1、电机2、主动摩擦轮装置3和从动摩擦轮装置4。水平旋转盘1的圆周底部焊接定心圆形轨道11。主动摩擦轮装置3包括主动摩擦轮31、主动摩擦轮轴承32、主动转轴33。主动转轴33中间的外部套置主动摩擦轮31，主动转轴33的两端分别与一个主动摩擦轮轴承座32连接，电机2的输出端连接主动转轴33。电机2采用两档变速式电机，低速用于带动主动摩擦轮32正常转动，实现本实施例对太阳光的常规跟踪；高速用于在紧急情况下将水平旋转盘1快速转回原点，或使水平旋转盘1上的镜面调整到切风侧。从动摩擦轮装置4包括从动摩擦轮41、从动转轴42、从动摩擦轮轴承座43，从动转轴42中间的外部套置从动摩擦轮41，从动转轴42的两端分别与一个从动摩擦轮轴承座43连接。

如图2-3，主动摩擦轮31沿着圆周表面开设凹槽311，定心圆形轨道11位于凹槽311内。凹槽311与定心圆形轨道11的接触面积大，使主动摩擦轮31与定心圆形轨道11间产生的摩擦力足够用于推动水平旋转盘1转动。同样的，从动摩擦轮41沿着圆周表面开设凹槽411，定心圆形轨道11位于凹槽411内。

如图4，水平旋转盘1的中心连接定心机构6，定心机构6包括定心基座61、孔盘62、锁紧器63和电磁阀(图未示)。孔盘62的中心、锁紧器63的中心与水平旋转盘1中心对齐。孔盘62与水平旋转盘1通过螺钉固定连接。孔盘62的中心焊接转筒622，转筒622插入锁紧器63的中心内。锁紧器63通过螺钉固定在定心基座61顶部。孔盘62沿圆周边开设二十个插孔621，锁紧器63的边缘设置抽插锁芯631，电磁阀固定在锁紧器63内部，抽插锁芯631与电磁阀连接。电磁阀能够推动抽插锁芯631插到某个插孔621中。水平旋转盘1带动孔盘62转动，当发生紧急情况或进行维修时，控制电磁阀运动，推动抽插锁芯63插到插孔621中，锁紧孔盘62，从而锁紧水平旋转盘1。水平旋转盘1的中心、孔盘62的中心、定心基座61的中心都开设通孔，电机2的导线、太阳能聚光系统的导线穿过该通孔，水平旋转盘1的旋转不会导致导线折损。

为了防止定心圆形轨道与主动摩擦轮脱离接触，如图5，还包括摩擦轮高度调节装置5。摩擦轮高度调节装置5包括连接板51、弹簧52、基座53。连接板51的一端511通过铰链与地面铰接，并在该端511的上方焊接支撑台55，另一端焊接有平台512。平台512通过预紧螺丝54固定在弹簧52的一端。弹簧52的另一端通过螺钉固定在基座53上。基座53通过螺钉固定在地面。支撑台55上通过螺钉固定支架56，支架56用于固定电机2。平台512上通过螺钉固定主动摩擦轮轴承32。调节弹簧52的高度来调节主动摩擦轮轴承32的高度，从而调节主动摩擦轮31的高度，使主动摩擦轮31与定心圆形轨道11连接。

为太阳能聚光镜的朝向符合太阳的高度，在一种实施方式中，还包括三导轮俯仰机构7，如图6。三导轮俯仰机构7包括垂直旋转盘71、俯仰电机(图未示)、导轮73、导轮74和导轮75。导轮73位于垂直旋转盘71的圆周内，导轮74和导轮75位于垂直旋转盘71的圆周外。导轮73的圆心通过螺钉连接张紧片76，张紧片76的两端分别通过螺钉固定弹簧77、弹簧78。弹簧77、弹簧78分别与导轮74、导轮75连接。导轮73、导轮74和导轮75将垂直旋转盘71夹紧。在导轮74、导轮75之间设置驱动轮72，驱动轮72与俯仰电机连接。俯仰电机采用平行轴减速电动机。为了防止灰尘进入，在导轮74、导轮75的外部套置外壳。三导轮俯仰机构7固定在水平旋转盘1上方。

也可以采用导杆的方式实现对太阳能聚光镜朝向的控制，如图7的一种实施方式中，还包括导杆俯仰机构8。导杆俯仰机构8包括垂直旋转盘81、丝杆82、丝母83、俯仰电机84、俯仰转动杆85、支架86和转轴87。支架86固定在水平旋转盘1的上方。俯仰电机84固定在支架86的下方。俯仰电机84的输出端连接丝杆82。丝母83套在丝杆82外部，可沿丝杆82运动。转轴87的中间固定垂直旋转盘81，转轴87的两端穿过支架86上的连接孔。转轴87的一端通过螺钉与俯仰转动杆85的一端固定连接。俯仰转动杆85的另一端与丝母83通过销钉连接。俯仰电机84带动丝杆82转动，使丝杆82外部的丝母83沿着丝杆82运动。丝母83在运动过程中，使俯仰转动杆85带动转轴87转动，进而使固定在转轴87上的垂直旋转盘81在竖直面上转动，实现对安装在垂直旋转盘81上的太阳能聚光镜的竖直角度调节，实现对太阳高度角的追踪。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.太阳能聚光系统的跟踪传动机构，包括水平旋转盘、电机、还包括主动摩擦轮装置和从动摩擦轮装置，所述水平旋转盘的底部设置定心圆形轨道，所述主动摩擦轮装置连接所述电机，所述主动摩擦轮装置的主动摩擦轮、所述从动摩擦轮装置的从动摩擦轮分别与所述定心圆形轨道活动连接，其特征在于：还包括摩擦轮高度调节装置，所述摩擦轮高度调节装置包括连接板、弹性部件、基座，所述连接板的一端与地面铰接，另一端与所述弹性部件的一端通过调节件连接，所述弹性部件的另一端与所述基座连接，所述主动摩擦轮轴承座固定在所述连接板上。

2.根据权利要求1所述的太阳能聚光系统的跟踪传动机构，其特征在于：所述主动摩擦轮装置的主动摩擦轮沿着圆周表面开设凹槽，所述定心圆形轨道位于所述凹槽内。

3.根据权利要求1所述的太阳能聚光系统的跟踪传动机构，其特征在于：所述主动摩擦轮装置还包括主动摩擦轮轴承座、主动转轴，所述主动转轴中间的外部连接主动摩擦轮，所述主动转轴的两端分别与所述主动摩擦轮轴承座连接，所述电机的输出端连接所述主动转轴。

4.根据权利要求3所述的太阳能聚光系统的跟踪传动机构，其特征在于：所述从动摩擦轮装置还包括从动转轴、从动摩擦轮轴承座，所述从动转轴中间的外部连接从动摩擦轮，所述从动转轴的两端分别与所述从动摩擦轮轴承座连接。

5.根据权利要求4所述的太阳能聚光系统的跟踪传动机构，其特征在于：还包括三导轮俯仰机构，所述三导轮俯仰机构包括垂直旋转盘、俯仰电机和三个导轮，其中所述两个导轮通过弹性部件与另一导轮连接形成张紧装置，所述张紧装置将所述垂直旋转盘夹紧，所述俯仰电机用于驱动所述张紧装置中的导轮转动，所述三导轮俯仰机构固定在所述水平旋转盘上方，所述垂直旋转盘用于与所述太阳能聚光镜连接。

6.根据权利要求5所述的太阳能聚光系统的跟踪传动机构，其特征在于：还包括导杆俯仰机构，所述导杆俯仰机构包括转轴、垂直旋转盘、丝杆、丝母、俯仰电机和俯仰转动杆，所述俯仰电机连接所述丝杆，所述丝母沿所述丝杆运动，所述丝母与所述俯仰转动杆活动连接，所述俯仰转动杆与所述转轴固定连接，所述转轴与所述垂直旋转盘固定连接，所述导杆俯仰机构固定在所述水平旋转盘上方。

7.根据权利要求5或6所述的太阳能聚光系统的跟踪传动机构，其特征在于：所述水平旋转盘的中心连接定心机构，所述定心机构包括定心基座、孔盘、抽插锁芯和电磁阀，所述孔盘的中心与所述水平旋转盘的中心固定连接，与定心基座转动连接，所述孔盘沿圆周边开设插孔，所述抽插锁芯与所述电磁阀连接，且抽插锁芯与电磁阀固定在所述定心基座上，所述电磁阀能够推动抽插锁芯插到所述插孔中。

8.根据权利要求7所述的太阳能聚光系统的跟踪传动机构，其特征在于：所述水平旋转盘的中心、孔盘的中心、定心基座的中心都开设通孔，所述俯仰电机的导线、太阳能聚光系统的导线穿过所述通孔。