CN105162405B - 一种自动跟踪及两维转动太阳能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动跟踪及两维转动太阳能控制系统，包括支架、所述支架上设有第一转轴套，所述第一转轴套内设有第一转轴，所述第一转轴的两端固定设有太阳能板支撑架，所述支架上设有驱动源，第一驱动机构驱动所述太阳能板支撑架以所述第一转轴的轴线为转动轴转动，所述支架上还设有第二转轴套，所述第二转轴套与所述第一转轴套垂直并相互分离，所述第二转轴套内设有第二转轴，所述第二转轴的两端通过转轴支架与所述第一转轴套固定连接，第二驱动机构驱动所述第一转轴套以所述第二转轴的轴线为转动轴转动。由于在支架上设有相互垂直的第一转轴和第二转轴，同一驱动源通过两个驱动机构同时驱动两个转轴转动，大大提高了太阳能板光能的吸收效果。
Description
一种自动跟踪及两维转动太阳能控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及太阳能系统控制换领域，特别是一种自动跟踪及两维转动太阳能控制 系统。
背景技术
[0002] 太阳能的利用目前越来越广泛，尤其是在热水利用和太阳能发电方面。因此，太阳 能板以及可以让太阳能板转动的驱动装置也得到了广泛的发展。太阳能板驱动装置就是为 了能够让太阳能板转动，以使太阳能板的光接收面获得尽可能多的太阳能。从目前发展情 况来看，太阳能板驱动装置一般都是让太阳能板以水平东西向的轴为转动轴进行转动。从 目前发布的专利来看，太阳能驱动装置一般都是让太阳能板绕一个轴转动，而由于每天太 阳的方向和高度都在发生变化，太阳能板绕一个方向转动，即只是考虑了太阳的高度对太 阳能板光能吸收的影响，而没有考虑到太阳的东升西落的方向的影响。
发明内容
[0003] 本发明提供一种自动跟踪及两维转动太阳能控制系统，以解决上述太阳能控制系 统的太阳能板绕一个轴转动的技术问题。
[0004] 为了解决上述技术问题，一种自动跟踪及两维转动太阳能控制系统，包括支架、所 述支架上设有第一转轴套，所述第一转轴套内设有第一转轴，所述第一转轴的两端固定设 有太阳能板支撑架，所述支架上设有驱动源，所述驱动源和所述太阳能板支撑架通过第一 驱动机构连接，所述第一驱动机构驱动所述太阳能板支撑架以所述第一转轴的轴线为转动 轴转动，所述支架上还设有第二转轴套，所述第二转轴套与所述第一转轴套垂直并相互分 离，所述第二转轴套内设有第二转轴，所述第二转轴的两端通过转轴支架与所述第一转轴 套固定连接，所述驱动源和所述第一转轴套通过第二驱动机构连接，所述第二驱动机构驱 动所述第一转轴套以所述第二转轴的轴线为转动轴转动。
[0005] 本发明的有益效果是：由于在支架上设有相互垂直的第一转轴和第二转轴，同一 驱动源通过两个驱动机构同时驱动两个转轴转动，这样，太阳能板支撑架在整个使用的过 程中就可以始终保持与太阳照射方向匹配，大大提高了太阳能板光能的吸收效果。
[0006] 进一步，所述第一驱动机构包括第一万向铰链、第一传动杆、第一滑动杆和第二万 向铰链，所述第一万向铰链分别与所述驱动源和所述第一传动杆连接，所述第一滑动杆的 一端套设在所述第一传动杆内，所述第二万向铰链分别于所述第一滑动杆的另一端和所述 太阳能板支撑架连接。
[0007]采用上述进一步方案的有益效果是:通过铰链结构驱动机构来驱动太阳能板支撑 架绕第一转轴的轴线转动，具有柔性驱动功能，能够很好地控制转动效果。
[0008]进一步，所述第二驱动机构包括第一万向铰链、第二传动杆、第二滑动杆和第三万 向铰链，所述第一万向铰链分别与所述驱动源和所述第二传动杆连接，所述第二滑动杆的 一端套设在所述第二传动杆内，所述第三万向铰链分别于所述第二滑动杆的另一端和所述 第一转轴套连接。
[0009]采用上述进一步方案的有益效果是:通过同一个驱动源来控制第二驱动机构，使 其驱动太阳能板支撑架绕第二转轴的轴线转动，实现了太阳能板支撑架两维跟踪的效果。 [0010]进一步，所述第一转轴的两端分别通过第一端轴套与所述太阳能板支撑架连接固 定连接，所述其中一个第一端轴套上设有垂直于所述第一转轴的连接板，所述连接板与所 述第二转轴平行;所述连接板上设有两个与其垂直的连接杆，所述控制系统还包括7字型的 第三传动杆，所述第三传动杆的“一”字两端分别与所述两个连接杆连接，所述第三传动杆 的另一端，有第四万向铰链，所述第四万向铰链连接有连杆。
[0011]采用上述进一步方案的有益效果是:通过有连接板、连接杆、第三传动杆和第四万 向铰链构成的位移传动机构，当一个太阳能控制系统被驱动机构控制转动时，其转动的位 移会传递给与其连接的连杆，与连杆连接的另外一个位移传动机构也也会同时通过驱动另 外一个太阳能控制系统的太阳能板支撑架转动;实现了一个驱动装置驱动多个太阳能板支 撑架，从而使多个太阳能板同时动作且步调一致，整个太阳能系统的能耗较低。
[0012]竺一步，所述支架的下端还设有底座，所述底座与所述支架可拆卸连接。
[0013]采用上述进一步方案的有益效果是:通过可拆卸连接底座，便于用户在使用时更 换合适的底座，提高了太阳能控制系统的适用范围。
[0014]进一步，所述底座包括底座杆，所述底座杆的上端与所述支架可拆卸连接，所述底 座杆的下端设有与其垂直的底板。
[0015]采用上述进一步方案的有益效果是：由于底座上设有底板，便于太阳能控制系统 安装在平整的工作面上。
[0016]进一步，所述底座包括底座杆，所述底座杆的上端与所述支架可拆卸连接，所述底 座杆的下端设为锥形结构。
[0017]采用上述进一步方案的有益效果是：由于底座杆的端部为锥形结构，便于将其安 装在不平整的工作面上，可以与带有底板的太阳能控制系统一起使用，便于多个太阳能控 制系统的调平。
[0018]进一步，所述支架上设有水平测量装置，所述水平测量装置包括固定套筒和具有 直角的L形转动架，所述固定套筒固定在所述支架上，且所述固定套筒的轴线与所述支架的 轴线平行，所述L形转动架的一端自由设置在所述固定套筒内，所述L形转动架的另一端上 设有与所述支架的轴线垂直的水平尺。
[0019]采用上述进一步方案的有益效果是:水平测量装置可以确保每个独立的太阳能控 制系统在安装时保持自身水平，在安装过程中，通过转动L形转动架，观察l形转动架上的水 平尺的水平情况，操作非常简单。
[0020]进一步，所述支架上设有水平测量装置，所述水平测量装置为一个呈“十，’字型的 水平仪，所述水平仪的一端固定在所述支架上，且所述水平仪的两个边都与所述支架的轴 线垂直。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是：由于水平测量装置为“十”字型的水平仪，在 安装过程中只需要观察“十”字型的水平仪上的水平情况即可，在整个调整过程中方便’快 捷。 '
[0022]进一步，所述支架上设有测高孔，所述测高孔的轴线与所述支架的轴线垂直。 L0023J米用上述进一步方案的有益效果是：由于测高孔的轴线与支架的轴线垂直，在多 个太阳能郷系輸安装赌巾，通通光光束穿过臟太隨獅测高空，就能 够确保所有的太阳能控制系统保持同样的高度，非常实用和方便。
附图说明
[0024]图1是本发明太阳能控制系统的实施方式一结构图，
[0025]图2是实施方式一中第一驱动机构结构图，
[0026]图3是实施方式一中第二驱动机构结构图，
[0027] 图4是底座的实施方式一的结构图，
[0028] 图5是底座的实施方式二的结构图，
[0029] 图6是太阳能控制系统沿第一转轴转动的示意图，
[0030]图7是太阳能控制系统沿第二转轴转动的示意图，
[0031] 图8是水平测量装置实施方式一的结构图，
[0032] 图9是水平测量装置实施方式一的工作示意图
[0033] 图10是水平测量装置实施方式二的结构图，
[0034]图11是多个太阳能控制系统等高调平的工作示意图，
[0035]图12是一个太阳能控制系统驱动多个系统的工作示意图，
[0036] 图13是本发明太阳能控制系统的实施方式二结构图。
[0037] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0038] 01、支架，02、底座，021、底座杆，022、底板，023、锥形结构，03、支架通孔，04、驱动 源支撑板，05、固定套筒，〇6、L开雄动架，07、测高孔，08、第二转轴套，09、第二转轴，10、第二 端轴套，11、转轴支架，12、第一转轴套，I3、第一转轴，14、第一端轴套，15、第一端轴套连接 件，16^撑杆，17、卡扣，1S、驱动源，lg、第一万向铰链，2〇、第二传动杆，2丨、第二滑动杆， 22、第二万向铰链，23、第一传动杆，24、第一滑动杆，25、第二万向铰链，26、连接板，27、连接 杆，28、第三传动杆，29、第四万向铰链，3〇、连杆，31、水平尺，32、水平仪，33、激光发射器
具体实施方式
[0039] 下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
[0040] 本发明太阳能控制系统的实施方式一结构图参见图1，包括支架01、支架01上设有 第一转轴套12,第一转轴套12内设有第一转轴13,第一转轴13的两端固定设有太阳能板支 撑架，太阳能板支撑架包括第一端轴套连接件15和支撑杆16，支撑杆16通过第一端轴套连 接件15与第一端轴套14连接，支撑杆16上设有安装和固定太阳能板的卡扣17;支架〇1上通 过驱动源支撑板04设有驱动源18,驱动源18和太阳能板支撑架通过第一驱动机构连接，第 一驱动机构驱动太阳能板支撑架以第一转轴13的轴线为转动轴转动，其特征在于，支架01 上还设有第二转轴套08,第二转轴套08与第一转轴套12垂直并相互分离，第二转轴套08内 设有弟一转轴〇9,第二转轴〇9的两端通过转轴支架11与第一转轴套12固定连接，驱动源18 和第一转轴套12通过第二驱动机构连接，第二驱动机构驱动第一转轴套u以第二转轴09的 轴线为转动轴转动。
[0041] 第一驱动机构包括第一万向铰链19、第一传动杆23、第一滑动杆24和第二万向铰 链25,第一万向铰链19分别与驱动源18和第一传动杆23连接，第一滑动杆24的一端套设在 第一传动杆23内，第二万向铰链25分别于第一滑动杆24的另一端和太阳能板支撑架连接； 第二驱动机构包括第一万向铰链19、第二传动杆20、第二滑动杆21和第三万向铰链22,第一 万向铰链19分别与驱动源18和第二传动杆20连接，第二滑动杆21的一端套设在第二传动杆 20内，第三万向铰链22分别于第二滑动杆21的另一端和第一转轴套12连接。
[0042]第一转轴13通过第一端轴套14与太阳能板支撑架连接固定连接，其中一个第一端 轴套14上设有垂直于第一转轴13的连接板26,连接板26与第二转轴09平行;连接板26上设 有两个与其垂直的连接杆27，控制系统还包括T字型的第三传动杆28，第三传动杆28的“一” 字两端分别与两个连接杆27连接，第三传动杆28的另一端设有第四万向铰链29，第四万向 铰链29连接有连杆30。 t〇〇43] 支架01的下端还设有底座02,底座02与支架01可拆卸连接;支架01和底座02通过 支架通孔03安装在一起，底座包括底座杆021，底座杆021的上端与支架01可拆卸连接，底座 杆021的下端设有与其垂直的底板022。
[0044]支架01上设有水平测量装置，水平测量装置包括固定套筒05和具有直角的L形转 动架〇6,固定套筒05固定在支架01上，且固定套筒〇5的轴线与支架01的轴线平行，L形转动 架06的一端自由设置在固定套筒05内，L形转动架06的另一端上设有与支架01的轴线垂直 的水平尺31;支架01上设有测高孔07,测高孔07的轴线与支架01的轴线垂直。
[0045]由于在支架上设有相互垂直的第一转轴和第二转轴，同一驱动源通过两个驱动机 构同时驱动两个转轴转动，这样，太阳能板支撑架在整个使用的过程中就可以始终保持与 太阳照射方向匹配，大大提高了太阳能板光能的吸收效果;通过同一个驱动源来控制第一、 第二驱动机构，使其驱动太阳能板支撑架绕第一、第二转轴的轴线为转动轴转动，实现了太 阳能板支撑架两维跟踪的效果。
[0046]通过有连接板、连接杆、第三传动杆和第四万向铰链构成的位移传动机构，当一个 太阳能控制系统被驱动机构控制转动时，其转动的位移会传递给与其连接的连杆，与连杆 连接的另外一个位移传动机构也也会同时通过驱动另外一个太阳能控制系统的太阳能板 支撑架转动;实现了一个驱动装置驱动多个太阳能板支撑架，从而使多个太阳能板同时动 作且步调一致，整个太阳能系统的能耗较低。
[0047]由于底座上设有底板，便于太阳能控制系统安装在平整的工作面上;水平测量装 置可以确保每个独立的太阳能控制系统在安装时保持自身水平，在安装过程中，通过转动L 形转动架，观察L形转动架上的水平尺的水平情况，操作非常简单；由于测高孔的轴线与支 架的轴线，直，在多个太阳能控制系统的安装过程中，通过激光光束穿过所有太阳能控制 系统的测高空，就能够确保所有的太阳能控制系统保持同样的高度，非常实用和方便。
[004S]实施方式一中第一、第二驱动机构结构图参见图2-图3,第二滑动杆21则随着第二 传动杆2〇转动，并在第二传动杆2〇内沿第二传动杆2〇轴线移动，第二滑动杆21和第二传动 杆20之间的相对运动只有沿第二传动杆2〇轴线的移动;第一滑动杆24则随着第一传动杆23 转动，并在第一传动杆23内沿第一传动杆23轴线移动，第一滑动杆24和第一传动杆23之间 的相对运动只有沿第一传动杆23轴线的移动。
[00=]底座的实施方式一和实施方式二的结构图参见图4_图5，底座上的底座杆〇21上与 支架〇1相配合出设置为凸台卡和结构，凸台上设有两个槽形通孔，这样，在安装过程中便于 调整整个太阳能控制系统的高度;一种底板结构和一种锥形结构，可以适用于不同工作面 的安装。
[0050] 太阳能控制系统沿第一转轴转动的示意图参见图6,当调节e角度时，驱动源驱动 第一滑动杆沿第一传动杆做相对滑动，通过第二万向铰链带动太阳能板支撑架转动。
[0051] 太阳能控制系统沿第二转轴转动的示意图参见图7,当当调节a角度时，驱动源驱 动第二滑动杆沿第二传动杆做相对滑动，通过第三万向铰链带动第一转轴套转动，最终，第 一转轴套带动太阳能板支撑架转动，完成a角度的转动。
[0052] 水平测量装置实施方式一及工作示意图参见图8_图9,在测量太阳能控制系统的 水平状况时，转动L形转动架，观察L形转动架上的水平尺的水平情况，操作非常简单。
[0053] 水平测量装置实施方式二的结构图参见图10,支架〇1上设有水平测量装置，水平 测量装置为一个呈“十”字型的水平仪32，水平仪32的一端固定在支架01上，且水平仪32的 两个边都与支架01的轴线垂直。
[00M]采用上述进一步方案的有益效果是：由于水平测量装置为“十”字型的水平仪，在 安装过程中只需要观察“十”字型的水平仪上的水平情况即可，在整个调整过程中方便、快 捷。
[0055]多个太阳能控制系统等高调平的工作示意图参见图11，通过激光发射器33发射出 来的可见激光，将激光光束条水平后，在安装太阳能控制系统过程中，确保激光光束通过所 有太阳能控制系统的测高孔，就确保了所有太阳能控制系统处于同一水平面。
[0056] 一个太阳能控制系统驱动多个系统的工作示意图参见图12,通过有连接板、连接 杆、第三传动杆和第四万向铰链构成的位移传动机构，当一个太阳能控制系统被驱动机构 控制转动时，其转动的位移会传递给与其连接的连杆，与连杆连接的另外一个位移传动机 构也也会同时通过驱动另外一个太阳能控制系统的太阳能板支撑架转动;实现了一个驱动 装置驱动多个太阳能板支撑架，从而使多个太阳能板同时动作且步调一致，整个太阳能系 统的能耗较低。
[0057]本发明太阳能控制系统的实施方式二结构图参见图13,与太阳能控制系统的实施 方式一相比，其区别在于，底座包括底座杆021，底座杆021的上端与支架01可拆卸连接，底 座杆021的下端设为锥形结构023。
[0058] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“竖 直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关 系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有 特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0059] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等 术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是直接相 连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关 系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体 含义。
[0060]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下，’ 可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它 们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方，，和“上面”包括第一特 扯在果一特扯止上万和斜上方，或仅仅表不第一特征水平高度高于第二特征。弟一特征在 第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示 第一特征水平高度小于第二特征。
[0061]以上对本发明的自动跟踪及两维转动太阳能控制系统进行了详细介绍，本文中应 用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述。以上实施例的说明只是用于帮助理 解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施 方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种自动跟踪及两维转动太阳能控制系统，包括支架(01)、所述支架(01)上设有第 一转轴套(12)，所述第一转轴套（12)内设有第一转轴（13)，所述第一转轴（13)的两端固定 设有太阳能板支撑架，所述支架(01)上设有驱动源（18)，所述驱动源（18)和所述太阳能板 支撑架通过第一驱动机构连接，所述第一驱动机构驱动所述太阳能板支撑架以所述第一转 轴(1¾的轴线为转动轴转动，其特征在于，所述支架(01)上还设有第二转轴套(08)，所述第 二转轴套(08)与所述第一转轴套Q2)垂直并相互分离，所述第二转轴套(〇8)内设有第二转 轴(〇9)，所述第二转轴(09)的两端通过转轴支架（11)与所述第一转轴套（12)固定连接，所 述驱动源（1S)和所述第一转轴套（12)通过第二驱动机构连接，所述第二驱动机构驱动所述 第一转轴套（12)以所述第二转轴(〇9)的轴线为转动轴转动； 所述支架(01)上设有水平测量装置，所述水平测量装置包括固定套筒(05)和具有直角 的L形转动架(06)，所述固定套筒(05)固定在所述支架(〇1)上，且所述固定套筒(〇5)的轴线 与所述支架(01)的轴线平行，所述L形转动架(06)的一端自由设置在所述固定套筒(05)内， 所述L形转动架(06)的另一端上设有与所述支架(〇1)的轴线垂直的水平尺(31); 或 所述支架（01)上设有水平测量装置，所述水平测量装置为一个呈“十，，字型的水平仪 (32)，所述水平仪(32)的一端固定在所述支架(〇1)上，且所述水平仪(32)的两个边都与所 述支架(01)的轴线垂直。
2.根据权利要求1所述的自动跟踪及两维转动太阳能控制系统，其特征在于，所述第一 驱动机构包括第一万向铰链(19)、第一传动杆(23)、第一滑动杆(24)和第二万向铰链(25)， 所述第一万向铰链(19)分别与所述驱动源（18)和所述第一传动杆(23)连接，所述第一滑动 杆(24)的一端套设在所述第一传动杆¢3)内，所述第二万向铰链(25)分别于所述第一滑动 杆(24)的另一端和所述太阳能板支撑架连接。
3. 根据权利要求1所述的自动跟踪及两维转动太阳能控制系统，其特征在于，所述第二 驱动机构包括第一万向铰链(19)、第二传动杆(20)、第二滑动杆(21)和第三万向铰链(22)， 所述第一万向较链(I9)分别与所述驱动源（I8)和所述第二传动杆(2〇)连接，所述第二滑动 杆(21)的一端套设在所述第二传动杆(2〇)内，所述第三万向铰链(22)分别于所述第二滑动 杆(21)的另一端和所述第一转轴套(12)连接。
4. 根据权利要求1至3任一权利要求所述的自动跟踪及两维转动太阳能控制系统，其特 征在于，所述第一转轴（13)的两端分别通过第一端轴套（14)与所述太阳能板支撑架连接固 定连接，所述其中一个第一端轴套（14)上设有垂直于所述第一转轴（13)的连接板(26)，所 述连接板(26)与所述第二转轴(〇9)平行;所述连接板(26)上设有两个与其垂直的连接杆 (27)，所述控制系统还包括T字型的第三传动杆(2¾，所述第三传动杆(28；)的“一，，字两端分 别与所述两个连接杆(27)连接，所述第三传动杆(2S)的另一端设有第四万向铰链(29)，所 述第四万向铰链(29)连接有连杆(30)。
5. 根据权利要求1至3任一权利要求所述的自动跟踪及两维转动太阳能控制系统，其特 征在于，所述支架(01)的下端还设有底座(02)，所述底座(〇2)与所述支架(01)可拆卸连接。
6. 根据权利要求5所述的自动跟踪及两维转动太阳能控制系统，其特征在于，所述底座 包括底座杆(〇21)，所述底座杆(〇21)的上端与所述支架(01)可拆卸连接，所述底座杆(021) 的下端设有与其垂直的底板(022)。
7.根据权利要求5所述的自动跟踪及两维转^
8.根据权利要求1至3任一权利要求所述的自动跟踪及两维转动太阳能控制系统，其特 征在于，所述支架(01)上设有测高孔(07)，所述测高孔(07)的轴线与所述支架(01)的轴线 垂直。
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