CN112003554B - 一种自动追随阳光的支架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动追随阳光的支架，包括底板、齿轮盘、第一电机、第一齿轮、支撑杆、第一轴承、外半齿圈、第二电机、第二轴承、第二齿轮和接触组件；所述底板的上表面开设有圆形槽，所述圆形槽包括环形壁和底壁；所述支撑杆的底部固定穿设于所述第一轴承的内圈；所述第一轴承设置于所述圆形槽内，且所述第一轴承的外圈的外壁与所述环形壁固定贴合接触；通过第一电机来驱动来齿轮盘的转动，从而使得支撑杆水平转动，使得支撑板的方位角发生变化，通过第二电机来驱动外半齿圈的转动，从而使得支撑板的仰角发生变化，结合支撑板的方位角及仰角的变化，来使得支撑板自动追随太阳的功能。
Description
技术领域
本发明涉及光伏设备技术领域，特别涉及一种自动追随阳光的支架。
背景技术
光伏发电装置是利用光生伏特效应将光能转化为电能的装置，现在的光伏发电装置多为光伏发电板；经过串联的光伏电池被盖板、背板和胶膜保护起来，最后采用铝边框封装及硅胶密封形成大面积光伏发电板。
按照上述工序组装成型的光伏发电板通过支架安装在地面，以期得到最大的发电效率。但现有的用来支撑光伏发电板的支架通过所处的经纬度计算所属区域的朝向和倾角来安装，且安装方式为固定安装，此种安装方式的使得支架上的光伏发电板的朝向和倾角是固定的，不能随着太阳转动而改变朝向和角度，发电效率有限。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种自动追随阳光的支架，旨在解决现有的光伏发电板所用的支架是固定安装的，使得支架上的光伏发电板的朝向和倾角固定，不能随着太阳转动而改变朝向和角度，发电效率有限的问题。
为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：
一种自动追随阳光的支架，包括底板、齿轮盘、第一电机、第一齿轮、支撑杆、第一轴承、外半齿圈、第二电机、第二轴承、第二齿轮和接触组件；
所述底板的上表面开设有圆形槽，所述圆形槽包括环形壁和底壁；所述支撑杆的底部固定穿设于所述第一轴承的内圈；所述第一轴承设置于所述圆形槽内，且所述第一轴承的外圈的外壁与所述环形壁固定贴合接触，所述第一轴承的底侧与所述底壁固定贴合接触；
所述支撑杆竖直设置；所述支撑杆穿设所述齿轮盘的圆心位置；所述齿轮盘水平设置，且所述齿轮盘与所述底板的上表面保持有第一预设距离；所述第一电机设置于所述底板的上表面；所述第一齿轮固定套设于所述第一电机的输出轴，所述第一齿轮与所述齿轮盘啮合；
所述支撑杆的顶部开设有凹槽；所述凹槽贯通所述支撑杆的顶部；所述第二轴承固定嵌入所述凹槽中，且所述第二轴承的轴向为水平方向；所述接触组件包括第一杆、第二杆、第三杆和接触板；所述第一杆的两端分别连接于所述第二杆的一端和所述第三杆的一端；所述第二杆和所述第三杆同时垂直于所述第一杆；所述第二杆和所述第三杆共面且彼此正相对；所述支撑板的一侧面同时连接于所述第二杆的另一端和所述第三杆的另一端；所述第二杆和所述第三杆均垂直于所述支撑板；所述支撑板的另一侧面用于安装光伏发电板；所述第一杆固定穿设于所述第二轴承的内圈；
所述外半齿圈的外圈边缘设置有齿；所述外半齿圈固定连接于所述支撑板的连接了所述第二杆的一侧面；所述第二轴承的轴线垂直于所述外半齿圈所在的平面，所述第二杆及所述第三杆所在的平面将所述外半齿圈分割为彼此对称的两部分；所述第二电机固定连接于所述支撑杆；所述第二齿轮固定套设于所述第二电机的输出轴；所述第二齿轮与所述外半齿圈啮合。
优选的，所述第一轴承为圆锥滚子轴承；所述支撑杆的底端与所述底壁之间保持有第二预设距离。
优选的，所述凹槽呈半圆形。
优选的，还包括固定盖；所述固定盖呈半圆形；所述固定盖通过螺栓固定连接于所述支撑杆的底面。
优选的，还包括固定于所述底板的上表面的第一减速器，所述第一电机的输出轴驱动连接于所述第一减速器的输入轴；所述第一减速器的输出轴固定套设所述第一齿轮；所述第一齿轮与所述齿轮盘啮合。
优选的，还包括固定于所述支撑杆的上表面的第二减速器，所述第二电机的输出轴驱动连接于所述第二减速器的输入轴；所述第二减速器的输出轴固定套设所述第二齿轮；所述第二齿轮与所述外半齿圈啮合。
优选的，还包括第一限位组件，所述第一限位组件包括横板、限位钉、定位杆和电动推拉杆；
所述定位杆的所述为至少2根；2根所述定位杆竖直连接于所述齿轮盘的下表面的靠近边缘处；所述横板于竖直方向活动套设于所述定位杆；所述横板水平设置；所述横板的下表面连接竖直设置的所述限位钉；
所述电动推拉杆竖直设置，且所述电动推拉杆的电机端固定连接于所述齿轮盘的下表面，所述电动推拉杆的推杆端连接于所述横板的上表面；
所述底板开设有多个限位孔；多个所述限位孔呈环形均匀分布；多个所述限位孔形成的环形的圆心和齿轮盘的圆心位于同一竖直线上；所述限位钉能插入所述限位孔中。
优选的，所述第一电机和所述第二电机均为步进电机。
优选的，所述支撑杆的水平截面为圆形。
优选的，所述底板水平设置，所述底板由铸铁制成。
与现有技术相比，本发明至少具备以下有益效果：
本发明 提出的自动追随阳光的支架，能够实现随时间变化而自动追随太阳，即自动调节支撑板的方位角和仰角，使得支撑板上安装的太阳能发电板能够时刻与太阳正相对，提升其发电效率。
具体的，通过第一电机来驱动来齿轮盘的转动，从而使得支撑杆水平转动，使得支撑板的方位角发生变化，通过第二电机来驱动外半齿圈的转动，从而使得支撑板的仰角发生变化，结合支撑板的方位角及仰角的变化，来使得支撑板自动追随太阳的功能。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一种自动追随阳光的支架一实施例的结构示意图；
图2为本发明一种自动追随阳光的支架一实施例的结构示意图(2)；
图3为本发明一种自动追随阳光的支架一实施例的结构示意图(3)；
图4为图1中A处结构放大示意图；
图5为图1中B处结构放大示意图；
图6为图1中C处结构放大示意图；
图7为图3中D处结构放大示意图；
图8为本发明一种自动追随阳光的支架一实施例的底板的结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 太阳能发电板 | 360 | 限位卡钉 |
| 110 | 底板 | 410 | 横板 |
| 120 | 齿轮盘 | 420 | 定位杆 |
| 130 | 支撑杆 | 430 | 电动推拉杆 |
| 140 | 第一电机 | 440 | 限位钉 |
| 150 | 第一齿轮 | 510 | 第一轴承 |
| 160 | 第二电机 | 111 | 圆形槽 |
| 170 | 第二齿轮 | 131 | 凹槽 |
| 180 | 外半齿圈 | 112 | 底壁 |
| 210 | 第二轴承 | 113 | 环形壁 |
| 220 | 第一杆 | 114 | 限位孔 |
| 230 | 第二杆 | 310 | 内半齿圈 |
| 240 | 第三杆 | 320 | 连接筒 |
| 250 | 支撑板 | 330 | 滑动铁块 |
| 260 | 固定盖 | 340 | 电磁铁 |
| 350 | 弹簧 | 311 | 卡齿 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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，除非另有明确的限定。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。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种自动追随阳光的支架。
如附图1-附图8所示，一种自动追随阳光的支架的一实施例，本自动追随阳光的支架包括底板110、齿轮盘120、第一电机140、第一齿轮150、支撑杆130、第一轴承510、外半齿圈180、第二电机160、第二轴承210、第二齿轮170和接触组件。
底板110的上表面开设有圆形槽111，圆形槽111用于放置第一轴承510；圆形槽111包括环形壁113和底壁112；支撑杆130的底部固定穿设于第一轴承510的内圈；第一轴承510设置于圆形槽111内，且第一轴承510的外圈的外壁与环形壁113固定贴合接触，第一轴承510的底侧与底壁112固定贴合接触；这样就能使得支撑杆130转动连接于底板110。
支撑杆130竖直设置；支撑杆130穿设齿轮盘120的圆心位置；齿轮盘120水平设置，且齿轮盘120与底板110的上表面保持有第一预设距离(这是为了保证齿轮盘120不与底盘干涉，本实施例优选为10cm)；第一电机140 设置于底板110的上表面；第一齿轮150固定套设于第一电机140的输出轴，第一齿轮150与齿轮盘120啮合。
支撑杆130的顶部开设有凹槽131；凹槽131贯通支撑杆130的顶部；第二轴承210固定嵌入凹槽131中，且第二轴承210的轴向为水平方向；接触组件包括第一杆220、第二杆230、第三杆240和接触板；第一杆220的两端分别连接于第二杆230的一端和第三杆240的一端；第二杆230和第三杆240 同时垂直于第一杆220；第二杆230和第三杆240共面且彼此正相对；支撑板 250的一侧面同时连接于第二杆230的另一端和第三杆240的另一端；第二杆230和第三杆240均垂直于支撑板250；支撑板250的另一侧面用于安装光伏发电板；第一杆220固定穿设于第二轴承210的内圈；
外半齿圈180的外圈边缘设置有齿；外半齿圈180固定连接于支撑板250 的连接了第二杆230的一侧面；第二轴承210的轴线垂直于外半齿圈180所在的平面，第二杆230及第三杆240所在的平面将外半齿圈180分割为彼此对称的两部分；第二电机160固定连接于支撑杆130；第二齿轮170固定套设于第二电机160的输出轴；第二齿轮170与外半齿圈180啮合。
本发明 提出的自动追随阳光的支架(以下简称支架)，能够实现随时间变化而自动追随太阳，即自动调节支撑板250的方位角和仰角，使得支撑板250上安装的太阳能发电板100能够时刻与太阳正相对，提升其发电效率；具体应用时，可通过目前所处的经纬度及时刻值计算目前支撑板正对太阳时的方位角和仰角，并根据方位角和仰角来调节支撑板，使得支撑板250 正对太阳，从而使得太阳能发电板100正对太阳，以此实现对阳光的自动追随功能。
具体的，通过第一电机140来驱动来齿轮盘120的转动，从而使得支撑杆130水平转动，使得支撑板250的方位角发生变化，通过第二电机160来驱动外半齿圈180的转动，从而使得支撑板250的仰角发生变化，结合支撑板250的方位角及仰角的变化，来使得支撑板250自动追随太阳的功能。
此外，如附图1、附图5和附图6所示，第一轴承510为圆锥滚子轴承；圆锥滚子轴承使得第一轴承510能够对支撑杆130具备竖直方向的支撑力，运行更加稳定；支撑杆130的底端与底壁112之间保持有第二预设距离(这里是为了防止支撑杆130的底部和底壁112之间产生接触干涉，优选为3cm)。
同时，凹槽131呈半圆形，还包括固定盖260；固定盖260呈半圆形；固定盖260通过螺栓固定连接于支撑杆130的底面。通过固定盖260增强对第二轴承210的固定能力，使其更加稳固。
此外，本支架还包括固定于底板110的上表面的第一减速器(未示出)，第一电机140的输出轴驱动连接于第一减速器的输入轴；第一减速器的输出轴固定套设第一齿轮150；第一齿轮150与齿轮盘120啮合。通过设置第一减速器，能够对第一电机140进行减速增矩，更容易转动齿轮盘120。
此外，还包括固定于支撑杆130的上表面的第二减速器(未示出)，第二电机160的输出轴驱动连接于第二减速器的输入轴；第二减速器的输出轴固定套设第二齿轮170；第二齿轮170与外半齿圈180啮合。通过设置第二减速器，能够对第二电机160进行减速增矩，更容易转动外半齿圈180。
同时，第一电机140和第二电机160均为步进电机，步进电机相比普通电机，其转动角度可控，对于齿轮盘120及外半齿圈180的控制更加精准，支撑杆130的水平截面为圆形，圆形杆支撑效果好，抗弯曲能力强。
此外，底板110水平设置，底板110由铸铁制成，强度更高。
此外，如附图1-附图4所示，本支架还包括第一限位组件，第一限位组件包括横板410、限位钉440、定位杆420和电动推拉杆430。
定位杆420的为至少2根(本实施例优选为2根)；2根定位杆420竖直连接于齿轮盘120的下表面的靠近边缘处；横板410于竖直方向活动套设于定位杆420；横板410水平设置；横板410的下表面连接竖直设置的限位钉 440。
电动推拉杆430竖直设置，且电动推拉杆430的电机端固定连接于齿轮盘120的下表面，电动推拉杆430的推杆端连接于横板410的上表面。
底板110开设有多个限位孔114(本实施例优选为36个)；多个限位孔114呈环形均匀分布；多个限位孔114形成的环形的圆心和齿轮盘120的圆心位于同一竖直线上，限位孔114的数量实际上就限制了齿轮盘120能够转动的角度，相邻的限位孔114之间的圆心角(本实施例为10°)即为齿轮盘120 每次转动的角度；限位钉440能插入限位孔114中(即限位钉440与支撑杆 130之间的距离和限位孔114与支撑杆130之间的距离一致)，且当限位钉 440插入限位孔114中时，横板410仍然与套设于定位杆420。限位钉440的外径和限位孔114的内径之间的差值不超过2mm，本实施例优选为2mm，这是为了提升限位钉440和限位孔114之间的配合精准度。
通过上述技术方案，能够实现对齿轮盘120的限位，即当齿轮盘120在第一电机140的驱动下转动后，通过第一限位组件能够将齿轮盘120的此时的方位角进行固定，不会再变化(如被外界风吹动)；具体的，齿轮盘120 转动至合适的角度后，电动推拉杆430推出，将横板410向下推动，进而带动限位钉440向下运动，限位钉440插入限位孔114中，并以此将齿轮盘120 固定；当齿轮盘120需要转动时，电动推拉杆430拉回，从而带动横板410 上升，进而带动限位钉440上升而脱离于限位孔114，齿轮盘120即可转动。
此外，如附图1、附图2、附图3和附图7所示，本支架还包括第二限位组件，第二限位组件包括内半齿圈310、连接筒320、滑动铁块330、电磁铁 340、弹簧350和限位卡钉360。
内半齿圈310固定连接于支撑板250，内半齿圈310以支撑杆130与外半齿圈180对称，内半齿圈310的内侧设置有多个连续的卡齿311，连接筒320 固定连接于支撑杆130的外壁，连接筒320的内顶部设置有电磁铁340，滑动铁块330于竖直方向滑动嵌设于所述连接筒320的内壁，滑动铁块330的下部连接有限位卡钉360，滑动铁块330的上部和连接筒320的内顶部之间连接有弹簧350，弹簧350始终呈压缩状态，限位卡钉360能嵌入卡齿311中。
通过上述技术方案，能够实现对支撑板250的仰角的限位，即当支撑板 250在第二电机160的驱动下转动后，通过第二限位组件能够将支撑板250此时的仰角进行固定，不会再变化(如被外界风吹动)；具体的，当支撑板250 需要转动时，电磁铁340通电启动，滑动铁块330被电磁铁340的吸力吸引而向上运动，限位卡钉360也向上运动而脱离卡齿311，使得支撑板250能够进行转动；当支撑板250转动至合适的角度后，电磁铁340断电，滑动铁块330在弹簧350的作用下向下移动，带动限位卡钉360向下运动，限位卡钉 360嵌入卡齿311中，从而对内半齿圈310进行固定，进而对支撑板250的位置进行固定。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种自动追随阳光的支架，其特征在于，包括底板、齿轮盘、第一电机、第一齿轮、支撑杆、第一轴承、外半齿圈、第二电机、第二轴承、第二齿轮和接触组件；
所述底板的上表面开设有圆形槽，所述圆形槽包括环形壁和底壁；所述支撑杆的底部固定穿设于所述第一轴承的内圈；所述第一轴承设置于所述圆形槽内，且所述第一轴承的外圈的外壁与所述环形壁固定贴合接触，所述第一轴承的底侧与所述底壁固定贴合接触；
所述支撑杆竖直设置；所述支撑杆穿设所述齿轮盘的圆心位置；所述齿轮盘水平设置，且所述齿轮盘与所述底板的上表面保持有第一预设距离；所述第一电机设置于所述底板的上表面；所述第一齿轮固定套设于所述第一电机的输出轴，所述第一齿轮与所述齿轮盘啮合；
所述支撑杆的顶部开设有凹槽；所述凹槽呈半圆形；所述凹槽贯通所述支撑杆的顶部；所述第二轴承固定嵌入所述凹槽中，且所述第二轴承的轴向为水平方向；所述接触组件包括第一杆、第二杆、第三杆和接触板；所述第一杆的两端分别连接于所述第二杆的一端和所述第三杆的一端；所述第二杆和所述第三杆同时垂直于所述第一杆；所述第二杆和所述第三杆共面且彼此正相对；所述支撑板的一侧面同时连接于所述第二杆的另一端和所述第三杆的另一端；所述第二杆和所述第三杆均垂直于所述支撑板；所述支撑板的另一侧面用于安装光伏发电板；所述第一杆固定穿设于所述第二轴承的内圈；
所述外半齿圈的外圈边缘设置有齿；所述外半齿圈固定连接于所述支撑板的连接了所述第二杆的一侧面；所述第二轴承的轴线垂直于所述外半齿圈所在的平面，所述第二杆及所述第三杆所在的平面将所述外半齿圈分割为彼此对称的两部分；所述第二电机固定连接于所述支撑杆；所述第二齿轮固定套设于所述第二电机的输出轴；所述第二齿轮与所述外半齿圈啮合；
还包括第二限位组件，第二限位组件包括内半齿圈、连接筒、滑动铁块、电磁铁、弹簧和限位卡钉；
内半齿圈固定连接于支撑板，内半齿圈以支撑杆与外半齿圈对称，内半齿圈的内侧设置有多个连续的卡齿，连接筒固定连接于支撑杆的外壁，连接筒的内顶部设置有电磁铁，滑动铁块于竖直方向滑动嵌设于所述连接筒的内壁，滑动铁块的下部连接有限位卡钉，滑动铁块的上部和连接筒的内顶部之间连接有弹簧，弹簧始终呈压缩状态，限位卡钉能嵌入卡齿中。
2.根据权利要求1所述的一种自动追随阳光的支架，其特征在于，所述第一轴承为圆锥滚子轴承；所述支撑杆的底端与所述底壁之间保持有第二预设距离。
3.根据权利要求1所述的一种自动追随阳光的支架，其特征在于，还包括固定盖；所述固定盖呈半圆形；所述固定盖通过螺栓固定连接于所述支撑杆的底面。
4.根据权利要求1所述的一种自动追随阳光的支架，其特征在于，还包括固定于所述底板的上表面的第一减速器，所述第一电机的输出轴驱动连接于所述第一减速器的输入轴；所述第一减速器的输出轴固定套设所述第一齿轮；所述第一齿轮与所述齿轮盘啮合。
5.根据权利要求1所述的一种自动追随阳光的支架，其特征在于，还包括固定于所述支撑杆的上表面的第二减速器，所述第二电机的输出轴驱动连接于所述第二减速器的输入轴；所述第二减速器的输出轴固定套设所述第二齿轮；所述第二齿轮与所述外半齿圈啮合。
6.根据权利要求1所述的一种自动追随阳光的支架，其特征在于，还包括第一限位组件，所述第一限位组件包括横板、限位钉、定位杆和电动推拉杆；
所述定位杆为至少2根；2根所述定位杆竖直连接于所述齿轮盘的下表面的靠近边缘处；所述横板于竖直方向活动套设于所述定位杆；所述横板水平设置；所述横板的下表面连接竖直设置的所述限位钉；
所述电动推拉杆竖直设置，且所述电动推拉杆的电机端固定连接于所述齿轮盘的下表面，所述电动推拉杆的推杆端连接于所述横板的上表面；
所述底板开设有多个限位孔；多个所述限位孔呈环形均匀分布；多个所述限位孔形成的环形的圆心和齿轮盘的圆心位于同一竖直线上；所述限位钉能插入所述限位孔中。
7.根据权利要求1所述的一种自动追随阳光的支架，其特征在于，所述第一电机和所述第二电机均为步进电机。
8.根据权利要求1所述的一种自动追随阳光的支架，其特征在于，所述支撑杆的水平截面为圆形。
9.根据权利要求1所述的一种自动追随阳光的支架，其特征在于，所述底板水平设置，所述底板由铸铁制成。
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