CN105929856B - 太阳能双轴跟踪联动传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了太阳能双轴跟踪联动传动机构，它包括中间轴（6）、伞齿轮传动装置（25）、动态变位传动机构（8）、可逆可调速槽轮机构（9）；驱动机构通过中间轴与伞齿轮传动装置、下链轮（24）相连，所述下链轮与支架主轴上的上链轮（20）上绕接有圆环链（23），所述伞齿轮传动装置连接可逆可调速槽轮机构，所述动态变位传动机构设置在下链轮与上链轮之间；所述动态变位传动机构包括齿条（802），所述圆环链绕接在动态变位传动机构中的半边轮和调整轮上，所述伞齿轮传动装置连接伞齿轮轴，它可减小电机功率及驱动机构和传动机构的重量和体积，使得设备轻量化；本发明还可作为其他领域机器人的传动机构，例如雷达跟踪等。

Description

太阳能双轴跟踪联动传动机构

技术领域

本发明涉及传动机构技术领域，尤其是涉及一种用于光伏光热领域的太阳能双轴跟踪联动传动机构。

背景技术

由于地球的自转，相对于某一个固定地点的太阳能光伏光热发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，如何有效的保证太阳能光伏光热组件能够时刻正对太阳，发电效率达到最佳状态是现在太阳能光伏光热发电技术领域长期需要面对的，太阳能跟踪系统是光伏和光热发电过程中，最优化太阳光利用，达到提高光电转换效率的机械及电控单元系统，保持太阳能光伏光热时正对太阳的动力装置，能够显著提高太阳能光伏组件的光电效率，但目前市场上的太阳能双轴跟踪传动机构仍存在以下问题：1、双轴太阳能跟踪机太多是两轴分开驱动，用电量大成本高，电机等转动装置及各种传感器及电控等用量大且不能相互联动；2、由于整个传动系统负载较大，使得整体钢结构和传动机械设备的各部分重量大、数量多；3、单轴太阳能跟踪机无高度角跟踪传动装置或者为手动随意调节，其跟踪误差大、跟踪精度不高，发电效率（或光伏光热综合效率）低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中太阳能光伏光热设备跟踪系统存在的不足，提供一种提高太阳能利用率、跟踪精度高、跟踪机械设备轻量化、双轴跟踪太阳同步联动，可减少消耗和降低成本的太阳能双轴跟踪联动传动机构。

本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：所述太阳能双轴跟踪联动传动机构，安装在太阳能跟踪互联双柱机器人上，它包括中间轴、伞齿轮传动装置、动态变位传动机构、可逆可调速槽轮机构；驱动机构通过中间轴与伞齿轮传动装置、下链轮相连，所述下链轮与支架主轴上的上链轮绕接有圆环链，所述伞齿轮传动装置连接可逆可调速槽轮机构，所述动态变位传动机构设置在下链轮与上链轮之间；所述动态变位传动机构包括齿条、导向轮、齿条套、调整轮、半边轮；所述可逆可调速槽轮机构包括伞齿轮轴座、伞齿轮轴、槽轮、销柱、主动轮、控制盘，所述圆环链绕接在动态变位传动机构中的半边轮和调整轮上，所述伞齿轮传动装置连接伞齿轮轴，伞齿轮轴座与伞齿轮轴装配在一起并固定在南主柱上，主动轮设置在伞齿轮轴上端并与槽轮位置对应，主动轮上设置有与槽轮中的矩形槽相匹配的销柱以及控制销柱伸缩的控制盘，所述槽轮活动连接在南主柱上，槽轮与南主柱中的螺杆管螺纹连接，螺杆管上端的柱上支座与支架主轴活动连接，柱上支座上连接有凸轮板，所述凸轮板的凸轮面与齿条套中的齿条一端接触，所述齿条与动态变位传动机构的齿轮啮合。

进一步地，还包括弹簧平衡装置，所述弹簧平衡装置一端固定在北主柱上支座，另一端通过平衡绳索固定在光吸收支架上。

本发明的有益效果：与现有技术相比，1、采用跟踪方位角和跟踪高度角传动机构联动的方式，仅需使用一套驱动机构（电机、减速机）等就能驱动多台同类型的太阳能跟踪互联双柱机器人，大量减少消耗和降低成本；2、可逆可调速槽轮机构由驱动机构等驱动中间轴和伞齿轮传动装置提供动力，自动跟踪太阳高度角，动态变位传动机构等由驱动机构等驱动中间轴上的下链轮拉动圆环链带动上链轮及支架主轴和光吸收支架等自动跟踪太阳方位角，并刚性同步联动，太阳双轴跟踪精度高；3、采用弹簧平衡装置来平衡光吸收等主支架在跟踪太阳时带来的力和力矩的变化，可减小电机功率及驱动机构和传动机构的重量和体积，使得设备轻量化；4、本发明还可作为其他领域机器人的传动机构，例如雷达跟踪等。

附图说明

图1为本发明安装在跟踪机器人中的立体结构示意图，

图2为本发明安装在跟踪机器人中的主视结构示意图，

图3为本发明的局部放大结构示意图，

图4为图3的A-A剖视结构示意图。

在图中，1、电机 2、减速机 3、蜗轮蜗杆减速器 4、联轴器 5、北主柱 6、中间轴 7、南主柱 8、动态变位传动机构 800、双轮架 801、链轮长销Ⅰ802、齿条 803、链轮长销Ⅱ 804、导向轮 805、链轮长销Ⅲ 806、中间支座 807、齿条套 808、调整轮809、半边轮 9、可逆可调速槽轮机构 901、伞齿轮轴座 902 、伞齿轮轴 903、槽轮904、销柱 905、主动轮 906、控制盘 907、矩形槽 10、互联长轴 11、柱上支座 12、支架主轴 13、轴支撑座 14、光热光反射组件 15、光反射组件 16、钢丝绳 17、光伏光热组件 18、光吸收支架 19、弹簧平衡装置 20、上链轮 21、导向臂 22、凸轮板 23、圆环链 24、下链轮 25、伞齿轮传动装置 26、螺杆管 27、北主柱上支座。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面根据附图结合具体实施例来进一步详细描述本发明。

如图1、2、3、4所示，所述太阳能双轴跟踪联动传动机构安装在太阳能跟踪互联双柱机器人上，所述太阳能跟踪互联双柱机器人还包括驱动机构、南主柱7、北主柱5、支架主轴12、光吸收支架18（承载光伏光热组件17）；具体的一种所述驱动机构包括电机1（优选变频电机）、减速机2（优选多级谐波减速机）、蜗轮蜗杆减速器3，支架主轴和光吸收支架之间通过轴支撑座13连接，南主柱、北主柱上端分别活动连接支架主轴，另外，为了最大化利用太阳能，还可包括光热光反射组件14和光反射支架15，光反射支架位于光吸收支架两侧倾斜设置，所述光反射支架通过钢丝绳16连接，光热光反射组件和光吸收组件组成为V形面太阳能聚光器。

其中，所述太阳能双轴跟踪联动传动机构包括中间轴6、伞齿轮传动装置25、动态变位传动机构8、可逆可调速槽轮机构9；驱动机构通过联轴器4、中间轴6、互联长轴10、互联轴承座（设置在南主柱和北主柱中，图中未画出，也可采用其他连接方式）与伞齿轮传动装置、下链轮24相连，所述下链轮与支架主轴上的上链轮20绕接有圆环链23，所述伞齿轮传动装置连接可逆可调速槽轮机构，所述动态变位传动机构设置在下链轮与上链轮之间；所述动态变位传动机构包括链条长销（图中有链轮长销Ⅰ801、链轮长销Ⅱ803、链轮长销Ⅲ805）、齿条802、导向轮804、中间支座806、齿条套807、调整轮808、半边轮809；所述可逆可调速槽轮机构包括伞齿轮轴座901、伞齿轮轴902、槽轮903、销柱904、主动轮905、控制盘906，所述圆环链绕接在动态变位传动机构中的半边轮和调整轮上，所述伞齿轮传动装置连接伞齿轮轴，伞齿轮轴座与伞齿轮轴装配在一起并固定在南柱上，主动轮设置在伞齿轮轴上端并与槽轮位置对应，主动轮上设置有与槽轮中的矩形槽907相匹配的销柱以及控制销柱伸缩的控制盘，所述槽轮活动连接在南主柱上，槽轮与南主柱中的螺杆管螺纹连接，螺杆管上端的柱上支座11与支架主轴活动连接，柱上支座上连接有凸轮板，所述凸轮板的凸轮面与齿条套中的齿条一端接触，所述齿条与动态变位传动机构的齿轮（图中未画出）啮合。

上述中，在本发明所述太阳能跟踪互联双柱机器人在进行高度角跟踪的同时，柱上支座连接的凸轮板与螺纹管上下移动推动所述动态变位传动机构，其作用是来调节圆环链的余链长度，以保证圆环链始终处于紧绷状态，起到涨紧圆环链的作用，确保方位角调整精度。

上述中，所述可逆可调速槽轮机构在本发明所述太阳能跟踪互联双柱机器人在进行高度角跟踪（高度角每天每次调整角度不大，为间歇性跟踪调整）的时候，主动轮上的销柱（图中仅示出一个，但不仅限于一个）随伞齿轮轴转动，当转动到槽轮中的矩形槽中（图中有10个槽）后，带动槽轮转动一定角度后，移出槽轮，在经过控制盘后，销柱向下缩回，回转时不再推动槽轮转动，保证槽轮的准确转动（即太阳能高度角的精确调整），当需要使高度角回位（调高或调低）的时候，主动轮上的销柱再次经过控制盘，销柱向上伸出，反方向转动到槽轮中的矩形槽中，使槽轮反方向转动，进而使得太阳能高度角回位（调高或调低）。

另外，本发明还包括弹簧平衡装置19，所述弹簧平衡装置一端固定在北主柱上支座27，另一端通过平衡绳索固定在光吸收支架上，为了达到更好的平衡效果，光吸收支架上可设置平衡绳轮。

当然，本发明需要实现还包括电气控制器、传感器（常用的传感器有光敏传感器、强风传感器、雨量传感器、和雪量传感器等)，所述控制器包括PLC等控制部件，其作用是根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时间太阳所在的高度角和方位角，将一年中每天每个时刻的太阳位置存储到PLC等中来精确控制驱动机构进行方位角跟踪、高度角跟踪调整，另其中所述方位角跟踪调整范围为0-180°，所述高度角跟踪调整范围为0-90°。

工作原理：由PLC变频器等控制电机、减速机等驱动机构驱动蜗轮蜗杆减速器，带动伞齿轮传动装置及伞齿轮轴上的主动轮、销柱拨动槽轮（在控制盘的操控下），槽轮内螺纹旋转，升起或者下放螺杆管，螺杆管上的支架主轴、光吸收支架及光伏光热组件等绕北主柱上支座销中心适时转动太阳能跟踪的高度角。另一传动路径：中间轴在花键轴段带动链轮，并拉动圆环链经动态变位传动机构（也可称为变量余链调整装置，由双轮架调整轮、半边轮、齿条套、中间支座及凸轮板等组成）和导向臂（包括调整轮、链轮长销等）传动上链轮及支架主轴、光吸收主架、光伏光热组件等跟踪太阳能的方位角。

Claims (2)

1.太阳能双轴跟踪联动传动机构，其特征在于：它包括中间轴（6）、伞齿轮传动装置（25）、动态变位传动机构（8）、可逆可调速槽轮机构（9）；驱动机构通过中间轴与伞齿轮传动装置、下链轮（24）相连，所述下链轮与支架主轴上的上链轮（20）上绕接有圆环链（23），所述伞齿轮传动装置连接可逆可调速槽轮机构，所述动态变位传动机构设置在下链轮与上链轮之间；所述动态变位传动机构包括齿条（802）、导向轮（804）、中间支座（806）、齿条套（807）、调整轮（808）、半边轮（809）；所述可逆可调速槽轮机构包括伞齿轮轴座（901）、伞齿轮轴（902）、槽轮（903）、销柱（904）、主动轮（905）、控制盘（906），所述圆环链绕接在动态变位传动机构中的半边轮和调整轮上，所述伞齿轮传动装置连接伞齿轮轴，伞齿轮轴座与伞齿轮轴装配在一起并固定在南主柱（7）上，主动轮设置在伞齿轮轴上端并与槽轮位置对应，主动轮上设置有与槽轮中的矩形槽（907）相匹配的销柱以及控制销柱伸缩的控制盘，所述槽轮活动连接在南主柱上，槽轮与南主柱中的螺杆管螺纹连接，螺杆管上端通过柱上支座与支架主轴活动连接，柱上支座上连接有凸轮板，所述凸轮板的凸轮面与齿条套中的齿条一端接触，所述齿条与动态变位传动机构的齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的太阳能双轴跟踪联动传动机构，其特征在于：还包括弹簧平衡装置（19），所述弹簧平衡装置一端固定在北主柱上支座（27）上，另一端通过平衡绳索固定在光吸收支架上。