CN116667759B - 一种自动追踪太阳的光伏发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动追踪太阳的光伏发电装置，包括箱体和设置在箱体上方的太阳能板，太阳能板的底部配合安装有无极调节组件，箱体内配合安装有相互连接的蜗轮蜗杆组件和齿轮传动组件，蜗轮蜗杆组件与无极调节组件配合连接。本发明解决了现有装置调节方向单一，收集效率低等问题。具有在经纬两个方向自动追踪太阳，无极调节；正常运行过程中，无需人为干预；使用简单方便；结构自锁，风荷载影响小；故障自报警等优点。

Description

一种自动追踪太阳的光伏发电装置

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种自动追踪太阳的光伏发电装置。

背景技术

太阳能具有显著的环保和经济效益，是最优质的绿色清洁能源，取之不尽，用之不竭。光伏发电得到各国政策上的大力扶持。世界各国纷纷推行了一系列的补贴政策，促进太阳能能源的利用与普及。然而太阳能具有分散性、不稳定性以及空间分布会不断变化等特点，使得太阳能的利用率较低。已有研究表明，自动追踪太阳的发电装置与固定式安装的太阳能发电装置相比，吸收能量的接收率相差37.7%，因此实现光伏发电装置对太阳的自动跟踪是提高太阳能利用率的有效途径。目前市场上的太阳能板基本采用固定式，不能充分利用太阳的能量，收集效率低。

现有的专利，一种自动追踪太阳轨迹电能光电收集装置（专利号：CN114337509A)，通过液压杆实现两块太阳能板开合角度的变化（两板呈“L”型安装，在铰接处有可旋转轴相连）。一方面，两板之间的角度始终小于180度，无法实现太阳光线同时对两块板垂直照射；另一方面，随季节更替，太阳光线入射角变化，但是装置的仰角固定，无法实现太阳能利用的最大化。鉴于以上原因,发明了一种自动追踪太阳的光伏发电装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种自动追踪太阳的光伏发电装置，解决了现有装置调节方向单一，收集效率低等问题。具有在经纬两个方向自动追踪太阳，无极调节；正常运行过程中，无需人为干预；使用简单方便；结构自锁，风荷载影响小；故障自报警等优点。

具体方案如下：

一种自动追踪太阳的光伏发电装置，其特征在于：包括箱体和设置在箱体上方的太阳能板，所述太阳能板的底部配合安装有无极调节组件，所述箱体内配合安装有相互连接的蜗轮蜗杆组件和齿轮传动组件，所述蜗轮蜗杆组件与无极调节组件配合连接。

作为本发明的进一步改进，所述太阳能板的底部沿周向方向固定有三块太阳能固定板，且三块太阳能固定板分别通过D形轴A、D形轴B和D形轴C与摇杆A、摇杆B和摇杆C的上端铰接，所述摇杆A、摇杆B和摇杆C的下端分别与旋转臂A、旋转臂B和旋转臂C的上端铰接，所述旋转臂A、旋转臂B和旋转臂C的下端分别与轴A、轴B、轴C固连，所述轴A通过轴承A与支架D连接，且内部通过轴承B安装有轴B，所述轴B内通过轴承C安装有轴C，所述轴A、轴B、轴C的下端分别固连有锥齿轮A、锥齿轮B、锥齿轮C。

作为本发明的进一步改进，所述蜗轮蜗杆组件包括横向设置且共中轴线的轴G和轴D，所述轴G通过轴承和弹性挡圈D与箱体连接，且内部安装有轴H，轴H内安装有轴I，所述轴G、轴H和轴I分别与锥齿轮G、锥齿轮H和锥齿轮I固连，轴H和轴I的端部分别设有弹性挡圈E和弹性挡圈F，所述锥齿轮G、锥齿轮H和锥齿轮I且分别与锥齿轮A、锥齿轮B、锥齿轮C啮合；所述轴D通过轴承D与支架A和箱体连接，轴D内安装有轴E，所述轴E通过轴承E与支架B连接，轴E内安装有轴F，所述轴F通过轴承F与支架C和箱体连接，所述轴D、轴E和轴F分别与锥齿轮D、锥齿轮E和锥齿轮F固连，所述锥齿轮D、锥齿轮E和锥齿轮F分别与锥齿轮A、锥齿轮B、锥齿轮C啮合；蜗轮A与轴D固连，蜗轮B与轴E固连，蜗轮C与轴F固连，且蜗轮A、蜗轮B和蜗轮C内分别配合安装有弹性挡圈A、弹性挡圈B和弹性挡圈C，蜗杆A上的轴M通过轴承G与支架F、支架G和箱体连接，且蜗杆A与蜗轮A啮合；蜗杆B上的轴N通过轴承H与支架F、支架G和箱体连接，且蜗杆B与蜗轮B啮合；蜗杆C上的轴O通过轴承I与支架E、支架F、支架G和箱体连接，且蜗杆C与蜗轮C啮合。

作为本发明的进一步改进，所述齿轮传动组件包括齿轮A、齿轮B和齿轮C，所述齿轮A、齿轮B和齿轮C通过轴承分别与蜗杆A、蜗杆B、蜗杆C连接，驱动件A与轴M固连，驱动件B与轴N固连，驱动件C与轴O固连，驱动件A、驱动件B和驱动件C上分别设有环形槽A、环形槽B和环形槽C；滑块A通过双头螺纹杆A与斜面滑块A固连，且双头螺纹杆A上套有复位弹簧D，传动齿A与滑块A铰接；滑块B通过双头螺纹杆B与斜面滑块B固连，且双头螺纹杆B上套有复位弹簧E，传动齿B与滑块B铰接；滑块C通过双头螺纹杆C与斜面滑块C 固连，且双头螺纹杆C上套有复位弹簧F，传动齿C与滑块C铰接。

作为本发明的进一步改进，所述滑块A位于挡板E的外侧，斜面滑块A位于挡板E的内侧，复位弹簧D一端与斜面滑块A接触，另一端与挡板E的内壁接触；滑块B位于挡板F 的外侧，斜面滑块B位于挡板F的内侧，复位弹簧E一端与斜面滑块B接触，另一端与挡板F的内壁接触；滑块C位于挡板G的外侧，斜面滑块C位于挡板G的内侧，复位弹簧F一端与斜面滑块C接触，另一端与挡板G的内壁接触。

作为本发明的进一步改进，所述传动齿A、传动齿B和传动齿C分别与内齿圈A、内齿圈B、内齿圈C相适配， 移动套筒A、移动套筒B和移动套筒C通过D形孔分别与套筒A、套筒B和套筒C滑动连接，所述套筒A、套筒B和套筒C与支架G固连，复位弹簧N、复位弹簧O和复位弹簧P的一端分别与套筒A、套筒B和套筒C固连，另一端分别与移动套筒A、移动套筒B和移动套筒C固连；所述移动套筒A、移动套筒B和移动套筒C分别与微动开关D、微动开关E和微动开关F接触；拨杆A、拨杆B和拨杆C通过D型孔分别与轴J、轴K和轴L滑动连接，且轴J、轴K和轴L上分别套有复位弹簧A、复位弹簧B和复位弹簧C；所述拨杆A、拨杆B和拨杆C的下端勾爪分别与移动套筒A上的环形凹槽A、移动套筒B上的环形凹槽B、移动套筒C上的环形凹槽C连接；电磁铁A、电磁铁B、电磁铁C的推杆分别与拨杆A、拨杆B、拨杆C的一侧接触；滑板上的滑轨E与箱体内的移动槽连接，且滑板的一端设有复位弹簧G ，电磁铁D上的推杆与滑板的一端接触；滑板上的三角构件D、三角构件E和三角构件F分别与移动套筒A上的三角构件A、移动套筒B上的三角构件B、移动套筒C上的三角构件C三角滑面接触，滑板的两端处分别设有微动开关I和微动开关J；齿轮A与齿轮B啮合、齿轮B与齿轮C啮合，齿轮D与齿轮B啮合；电机安装在支架H上，电机上的转子轴与太阳轮固连，行星轮与太阳轮啮合，且行星轮上套有行星架，行星架上的轴M与齿轮D固连，行星轮与外齿圈啮合，外齿圈上设有棘轮A、棘轮B和圆弧凸台 ；微动开关G和微动开关H分布在圆弧凸台的两侧。

作为本发明的进一步改进，棘爪A与棘轮A啮合，且套在支架I的轴N 上，复位弹簧H的一侧与棘爪A固连，另一侧与挡板B固连；斜面滑块D的一侧与棘爪A另一侧接触，且斜面滑块D上的滑轨A与支架I上的滑槽B连接，复位弹簧I的一侧与斜面滑块D底端接触，另一端与支架I接触；斜面滑块D的斜面与斜面滑板A的斜面接触，斜面滑板A上的滑轨B与支架I上的滑槽A连接，复位弹簧J一侧与斜面滑板A的一端固连，另一端与支架I固连；电磁铁F的推杆与斜面滑板A凹槽内的一端接触，电磁铁E的推杆与斜面滑块D的上端接触；棘爪B与棘轮B啮合，且套在支架J的轴O上，复位弹簧K的一侧与棘爪B固连，另一侧与挡板D固连；斜面滑块E的一侧与棘爪B另一端接触，且斜面滑块E上的滑轨D与支架J上的滑槽D连接，复位弹簧L的一侧与斜面滑块E底端接触，另一端与支架J接触，斜面滑块E的斜面与斜面滑板B的斜面接触，斜面滑板B上的滑轨C与支架J上的滑槽C连接，复位弹簧M一侧与斜面滑板B的一端固连，另一端的支架J固连；电磁铁H的推杆与斜面滑板B的凹槽内的一端接触，电磁铁G的推杆与斜面滑块E的上端接触，支架I、支架J与箱体固连。

作为本发明的进一步改进，所述D形轴A、D形轴B和D形轴C的结构相同，均为圆轴状结构，其两端对称，截面均为D形；所述D形轴A的一端与太阳能固定板固定连接，另一端安装有光敏元件A，中部与摇杆A的上端铰接；所述D形轴B的一端与太阳能固定板固定连接，另一端安装有光敏元件B，中部与摇杆B的上端铰接；所述D形轴C的一端与太阳能固定板固定连接，另一端安装有光敏元件C，中部与摇杆C的上端铰接，所述光敏元件A、光敏元件B和光敏元件C呈120°分布。

作为本发明的进一步改进，所述旋转臂A、旋转臂B和旋转臂C上分别固定有微动开关A、微动开关B和微动开关C，所述摇杆B、摇杆C上分别设有微动开关K、微动开关L。

作为本发明的进一步改进，所述箱体的顶部安装有与其相适配的箱盖，所述箱盖顶面中部设有把手，两顶角处设有警报灯，所述箱体内部设有控制模块和蓄电池，侧面设有电源开关，且电源开关的两端分别为OFF档位和ON档位。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、通过蜗轮蜗杆、齿轮传动、摇杆和摇臂实现太阳能板角度的无极调节。

2、通过三个光敏元件实时检测光照强度，以实现太阳能板在经纬两个方向自动追踪太阳。

3、蜗轮蜗杆机构实现调节后的自锁，以防止风荷载的作用，导致太阳能板角度发生偏移。

4、装置设有行星齿轮组机构，当传动结构被卡死时，外齿圈的锁止结构会迅速解除，外齿圈旋转触碰微动开关，装置急停（电机断电），报警器发出警报，确保装置安全。

5、该装置实现以经度和纬度方向的自动调节，以实现自动追踪太阳，保证太阳能板与太阳光线近似垂直，达到太阳能板接受太阳光的光通量最大的目的，正常运行过程中，无需人为干预，使用简单方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的右视图。

图3为图1去除箱盖后的结构示意图。

图4为图1去除箱盖、太阳能板、太阳能固定板等部分后的结构示意图。

图5为图4中D形轴A、D形轴B、D形轴C的结构示意图。

图6为蜗轮蜗杆组件和齿轮传动组件的结构示意图。

图7为蜗轮蜗杆组件与无极调节组件的装配示意图和其局部放大图，其中，左图为装配图，右图为左图中A处的局部放大图。

图8为图4去除锥齿轮A、锥齿轮B和锥齿轮C等部分后的结构示意图。

图9为图8去除蜗轮A、蜗轮B、蜗轮C等部分后的结构示意图。

图10为箱体的内部示意图和其局部放大图，其中，左图为内部示意图，右图为左图中K处的局部放大图。

图11为图9的左视图和其局部放大图，其中，右图为图9的左视图，左图为右图中H处的局部放大图。

图12为蜗杆处的结构示意图。

图13为图12的右视图。

图14为滑板的结构示意图。

图15为图12去除拨杆A、拨杆B和拨杆C等部分后的结构示意图。

图16为图15的底部示意图。

图17为驱动件A、驱动件B和驱动件C处的结构示意图，其中，从左往右依次为驱动件A、驱动件B和驱动件C。

图18为驱动件A、驱动件B和驱动件C的剖视局部放大图组，其中，从左往右的三组图分别为驱动件A、驱动件B和驱动件C的剖视局部放大图，每组图的上图分别为下图中局部放大图。

图19为传动齿A、传动齿B和传动齿C的结构示意图，其中，从左往右分别为传动齿A、传动齿B和传动齿C结构示意图。

图20为图8去除箱体等部分后的结构示意图。

图21为齿轮D和外齿圈处的结构示意图。

图22为图21去除支架J等部分后的结构示意图。

图23为图21去除电机、支架I、支架J等部分后的局部结构图和放大图，其中，左图为局部结构图，右图为左图中E处的局部放大图。

图24为支架I的结构图和其局部放大图，其中，左图为结构图，右图为左图中J处的局部放大图。

图25为支架J的结构图和其局部放大图，其中，左图为结构图，右图为左图中F处的局部放大图。

附图标记列表：

1-光敏元件A，11-摇杆A，111-微动开关A，112-D形轴A，12-旋转臂A，13-锥齿轮A，131-轴A，132-轴承A，14-锥齿轮D，141-轴D，142-轴承D，143-蜗轮A，144-弹性挡圈A，145-支架A，146-蜗杆A，1461-轴M，147-齿轮A，1471-内齿圈A，148-驱动件A，1481-斜面滑块A，1482-双头螺纹杆A，1483-复位弹簧D，1484-滑块A，1485-传动齿A，1486-环形槽A，1487-挡板E，15-锥齿轮G，151-轴G，152-弹性挡圈D，16-拨杆A，161-复位弹簧A，162-复位弹簧N，163-电磁铁A，17-移动套筒A，171-微动开关D，172-轴承G，173-环形凹槽A，174-三角构件A，176-套筒A，2-光敏元件B，21-摇杆B，211-微动开关B，212-D形轴B，213-微动开关K，22-旋转臂B，23-锥齿轮B，231-轴B，232-轴承B，24-锥齿轮E，241-轴E，242-轴承E，243-蜗轮B，244-弹性挡圈B，245-支架B，246-蜗杆B，2461-轴N，247-齿轮B，2471-内齿圈B，248-驱动件B，2481-斜面滑块B，2482-双头螺纹杆B，2483-复位弹簧E，2484-滑块B，2485-传动齿B，2486-环形槽B，2487-挡板F，25-锥齿轮H，251-轴H，252-弹性挡圈E，26-拨杆B，261-复位弹簧B，262-复位弹簧O，263-电磁铁B，27-移动套筒B，271-微动开关E，272-轴承H，273-环形凹槽B，274-三角构件B，276-套筒B，3-光敏元件C，31-摇杆C，311-微动开关C，312-D形轴C，313-微动开关L，32-旋转臂C，33-锥齿轮C，331-轴C，332-轴承C，34-锥齿轮F，341-轴F，342-轴承F，343-蜗轮C，344-弹性挡圈C，345-支架C，346-蜗杆C，3461-轴O，347-齿轮C，3471-内齿圈C，348-驱动件C，3481-斜面滑块C，3482-双头螺纹杆C，3483-复位弹簧F，3484-滑块C，3485-传动齿C，3486-环形槽C，3487-挡板G，35-锥齿轮I，351-轴I，352-弹性挡圈F，36-拨杆C，361-复位弹簧C，362-复位弹簧P，363-电磁铁C，37-移动套筒C，371-微动开关F，372-轴承I，373-环形凹槽C，374-三角构件C，376-套筒C，4-太阳能板，41-太阳能固定板，5-箱盖，51-把手，52-警报灯，53-箱体，531-支架D，54-控制模块，55-蓄电池，56-轴承J，561-支架E，562-支架F，563-支架G，564-轴J，565-轴K，566-轴L，567-支架H，57-滑板，574-电磁铁D，575-复位弹簧G，576-滑轨E，577-三角构件D，578-三角构件E，579-三角构件F，58-电源开关，581-OFF档位，582-ON档位，59-微动开关I，591-微动开关J，6-电机，61-支架I，611-棘爪A，6111-复位弹簧H，612-电磁铁E，613-斜面滑块D，6131-复位弹簧I，6132-滑轨A，614-斜面滑板A，6141-滑轨B，6142-复位弹簧J，6143-电磁铁F，62-支架J，621-棘爪B，6211-复位弹簧K，622-电磁铁G，623-斜面滑块E，6231-复位弹簧L，6232-滑轨D，624-斜面滑板B，6241-滑轨C，6242-复位弹簧M，6243-电磁铁H，63-齿轮D，64-外齿圈，641-棘轮A，642-棘轮B，643-圆弧凸台，644-微动开关G，645-微动开关H，65-太阳轮，651-行星轮，652-行星架，6521-轴M，66-滑槽A，661-滑槽B，662-挡板A，663-挡板B，664-轴N，67-滑槽C，671-滑槽D，672-挡板C，673-挡板D，674-轴O。

实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例

初始状态下（箱体（53）上的电源开关（58）处于OFF档位（581）处，太阳能板（4）固定在三块太阳能固定板（41）上，光敏元件A（1）、光敏元件B（2）、光敏元件C（3）分别与太阳能固定板（41）上的D形轴固连，且呈120°分布。摇杆A（11）、摇杆B（21）、摇杆C（31）分别与太阳能固定板（41）上的D形轴铰接，且与光敏元件A（1）、光敏元件B（2）、光敏元件C（3）相对应（光敏元件实时检测光照强度，以实现太阳光线近似垂直于太阳能板（4））；旋转臂A（12）、旋转臂B（22）、旋转臂C（32）分别与摇杆A（11）、摇杆B（21）、摇杆C（31）铰接，以实现太阳能板（4）在经纬两个方向的旋转运动；微动开关A（111）、微动开关B（211）、微动开关C（311）分别固定在旋转臂A（12）、旋转臂B（22）、旋转臂C（32）上（由于太阳高度角的最大范围为0°到90°;对北半球而言，当太阳赤纬大于0°的时候太阳从东偏北方向升起，此时太阳方位角小于90°，落日时太阳方位角大于270°。 当太阳赤纬小于0°的时候太阳从东偏南方向升起，此时太阳方位角大于90°，落日时太阳方位角小于270°。因此将太阳能板与地面所成角度范围设为0°~90°，水平角度范围设置为90°~270°。超出该范围，则会触发微动开关A（111）/微动开关B（211）/微动开关C（311）），摇杆B（21）、摇杆C（31）上设有微动开关K（213）、微动开关L（313）；轴A（131）通过轴承A（132）与支架D（531）连接，且套有轴B（231），轴B（231）内套有轴C（331）。旋转臂A（12）、旋转臂B（22）、旋转臂C（32）的一端分别与轴A（131）、轴B（231）、轴C（331）固连。锥齿轮A（13）、锥齿轮B（23）、锥齿轮C（33）分别与轴A（131）、轴B（231）、轴C（331）固连(通过蜗轮蜗杆、齿轮传动、摇杆和旋转臂传动，实现太阳能板角度的无极调节)。轴G（151）通过轴承、弹性挡圈D（152）与箱体（53）连接，且套有轴H（251），轴H（251）内套有轴I（351）；锥齿轮G（15）、锥齿轮H（25）、锥齿轮I（35）分别与轴G（151）、轴H（251）、轴I（351）固连，且分别与锥齿轮A（13）、锥齿轮B（23）、锥齿轮C（33）啮合。轴D（141）通过轴承D（142）和支架A（145）、箱体（53）连接；轴D（141）内套有轴E（241），轴E（241）通过轴承E（242）与支架B（245）连接；轴E（241）内套有轴F（341），轴F（341）通过轴承F（342）与支架C（345）、箱体（53）连接。锥齿轮D（14）、锥齿轮E（24）、锥齿轮F（34）分别与轴D（141）、轴E（241）、轴F（341）固连，且分别与锥齿轮A（13）、锥齿轮B（23）、锥齿轮C（33）啮合。蜗轮A（143）与轴D（141）固连，蜗轮B（243）与轴E（241）固连，蜗轮C（343）与轴F（341）固连。蜗杆A（146）上的轴M (1461)通过轴承G（172）与支架F（562）、支架G（563）、箱体（53）连接，且蜗杆A（146）与蜗轮A（143）啮合；蜗杆B（246）上的轴N（2461）通过轴承H（272）与支架F（562）、支架G（563）、箱体（53）连接，且蜗杆B（246）与蜗轮B（243）啮合；蜗杆C（346）上的轴O（3461）通过轴承I（372）与支架E（561）、支架F（562）、支架G（563）、箱体（53）连接，且蜗杆C（346）与蜗轮C（343）啮合(蜗轮蜗杆结构，具有自锁功能)。齿轮A（147）、齿轮B（247）、齿轮C（347）通过轴承分别与蜗杆A（146）、蜗杆B（246）、蜗杆C（346）连接。驱动件A(148)与轴M(1461)固连，驱动件B(248)与轴N(2461)固连，驱动件C(348)与轴O（3461）固连。滑块A（1484）通过双头螺纹杆A（1482）与斜面滑块A（1481）固连，且双头螺纹杆A（1482）上套有复位弹簧D（1483），传动齿A（1485）与滑块A（1484）铰接（左右可旋转5°,确保齿与齿啮合）；滑块B（2484）通过双头螺纹杆B（2482）与斜面滑块B（2481）固连，且双头螺纹杆B（2482）上套有复位弹簧E（2483），传动齿B（2485）与滑块B（2484）铰接（左右可旋转5°,确保齿与齿啮合）；滑块C（3484）通过双头螺纹杆C（3482）与斜面滑块C 3481）固连，且双头螺纹杆C（3482）上套有复位弹簧F（3483），传动齿C（3485）与滑块C（3484）铰接（左右可旋转5°,确保齿与齿啮合）。滑块A（1484）位于挡板E（1487）的外侧，斜面滑块A（1481）位于挡板E（1487）的内侧，复位弹簧D（1483）一端与斜面滑块A（1481）接触，另一端与挡板E（1487）的内壁接触；滑块B（2484）位于挡板F （2487）的外侧，斜面滑块B（2481）位于挡板F（2487）的内侧，复位弹簧E（2483）一端与斜面滑块B（2481）接触，另一端与挡板F（2487）的内壁接触；滑块C（3484）位于挡板G（3487）的外侧，斜面滑块C（3481）位于挡板G（3487）的内侧，复位弹簧F（3483）一端与斜面滑块C（3481）接触，另一端与挡板G（3487）的内壁接触。

传动齿A（1485）、传动齿B（2485）、传动齿C（3485）分别与内齿圈A（1471）、内齿圈B（2471）、内齿圈C（3471）处于非啮合状态。移动套筒A（17）、移动套筒B（27）、移动套筒C（37）通过D形孔分别与套筒A（176）、套筒B（276）、套筒C（376）滑动连接，套筒A（176）、套筒B（276）、套筒C（376）与支架G（563）固连，复位弹簧N（162）、复位弹簧O（262）、复位弹簧P（362）的一端分别与套筒A（176）、套筒B（276）、套筒C（376）固连，另一端分别与移动套筒A（17）、移动套筒B（27）、移动套筒C（37）固连;移动套筒A（17）、移动套筒B（27）、移动套筒C（37）分别与微动开关D（171）、微动开关E（271）、微动开关F（371）接触。拨杆A（16）、拨杆B（26）、拨杆C（36）通过D型孔分别与轴J（564）、轴K（565）、轴L（566）滑动连接，且轴J（564）、轴K（565）、轴L（566）上分别套有复位弹簧A（161）、复位弹簧B（261）、复位弹簧C（361）。拨杆A（16）、拨杆B（26）、拨杆C（36）下端的勾爪分别与移动套筒A（17）上的环形凹槽A（173）、移动套筒B（27）上的环形凹槽B（273）、移动套筒C（37）上的环形凹槽C（373）连接。电磁铁A（163）、电磁铁B（263）、电磁铁C（363）的推杆分别与拨杆A（16）、拨杆B（26）、拨杆C（36）的一侧接触。滑板（57）上的滑轨E(576)与箱体（53）内的移动槽连接，且滑板（57）的一端设有复位弹簧G(575)，电磁铁D(574）上的推杆与滑板（57）的一端接触；滑板（57）上的三角构件D（577）、三角构件E（578）、三角构件F（579）分别与移动套筒A（17）上的三角构件A（174）、移动套筒B（27）上的三角构件B（274）、移动套筒C（37）上的三角构件C（374）三角滑面接触。齿轮A（147）与齿轮B（247）啮合、齿轮B（247）与齿轮C（347）啮合，齿轮D（63）与齿轮B（247）啮合；电机（6）上的转子轴与太阳轮（65）固连，行星轮（651）与太阳轮（65）啮合，且行星轮（651）上套有行星架（652），行星架（652）上的轴M（6521）与齿轮D（63）固连，行星轮（651）与外齿圈（64）啮合，（通过太阳轮（65）、行星轮（651）、外齿圈（64)、行星架（652）构成行星轮系）。外齿圈（64）上设有棘轮A（641）、棘轮B（642）、圆弧凸台 （643）；微动开关G（644）、微动开关H（645）分布在圆弧凸台（643）的两侧（角度为5°）（外齿圈（64）通过棘轮棘爪锁定。当传动结构被卡死时，电机得电后三个光敏元件的电压差在一秒内未发生任何变化，外齿圈（64)的锁定结构会迅速解除，此时，行星轮架因蜗轮蜗杆的自锁不旋转，电机的传动导致外齿圈（64）旋转，外齿圈（64)的圆弧凸台（643）旋转触碰微动开关G（644）或微动开关H（645），向控制模块（54）发送信号，电机（6）断电），棘爪A（611）与棘轮A（641）啮合，且套在支架I（61）的轴N(664)上，复位弹簧H（6111）的一侧与棘爪A（611）固连，另一侧与挡板B(663)固连；斜面滑块D（613）的一侧与棘爪A（611）另一侧接触，且斜面滑块D（613）上的滑轨A(6132)与支架I（61）上的滑槽B(661)连接，复位弹簧I（6131）的一侧与斜面滑块D（613）底端接触，另一端与支架I（61）接触；斜面滑块D（613）的斜面与斜面滑板A（614）的斜面接触，斜面滑板A（614）上的滑轨B（6141）与支架I（61）上的滑槽A（66）连接，复位弹簧J（6142）一侧与斜面滑板A（614）的一端固连，另一端与支架I（61）固连；电磁铁F（6143）的推杆与斜面滑板A（614）凹槽内的一端接触，电磁铁E（612）的推杆与斜面滑块D（613）的上端接触。棘爪B（621）与棘轮B（642）啮合，且套在支架J（62）的轴O(674)上，复位弹簧K（6211）的一侧与棘爪B（621）固连，另一侧与挡板D(673)固连；斜面滑块E（623）的一侧与棘爪B（621）另一端接触，且斜面滑块E（623）上的滑轨D(6232)与支架J（62）上的滑槽D (671)连接，复位弹簧L(6231)的一侧与斜面滑块E（623）底端接触，另一端与支架J（62）接触，斜面滑块E（623）的斜面与斜面滑板B（624）的斜面接触，斜面滑板B（624）上的滑轨C(6241)与支架J（62）上的滑槽C（67）连接，复位弹簧M(6242)一侧与斜面滑板B（624）的一端固连，另一端的支架J（62）固连；电磁铁H(6243)的推杆与斜面滑板B（624）的凹槽内的一端接触，电磁铁G（622）的推杆与斜面滑块E（623）的上端接触。支架I（61）、支架J（62）与箱体（53）固连。将装置固定在地面上，把电源开关（58）拨到ON档位（582）上，装置通电，电磁铁A（163）得电，推动拨杆A（16）沿轴J(564)的轴向运动，带动移动套筒A（17）沿套筒A（176）的轴向运动，移动套筒A（17）推动斜面滑块A（1481）沿驱动件A（148）的径向挤出，使得传动齿A（1485）与内齿圈A（1471）啮合；移动套筒A（17）上的三角构件A（174）将滑板（57）上的三角构件D（577）向左挤出，当滑板（57）碰到微动开关I(59)时，此时传动齿A（1485）被完全挤出（将电机的动力传递到蜗杆A上）；滑板（57）在复位弹簧G（575）的作用下回到原位，与微动开关J（591）相接触，控制模块（54）得到信号，电磁铁A（163）失电；电机（6）得电，电机（6）正转带动太阳轮（65）正转，太阳轮（65）带动行星轮（651）反转，行星轮（651）带动行星架（652）正转，齿轮D（63）正转，齿轮D（63）带动齿轮B（247）反转，带动齿轮A（147）正转，齿轮A（147）带动传动齿A（1485）正转，带动驱动件A(148)正转，驱动件A(148)带动蜗杆A（146）正转，带动蜗轮A（143）正转，蜗轮A（143）带动锥齿轮D（14）正转，带动锥齿轮A（13）反转，锥齿轮A（13）带动旋转臂A (12)反转，摇杆A（11）下降使太阳能固定板（41）与地面形成一定角度。当摇杆A（11）触碰到微动开关A（111），摇杆B（21）触碰到微动开关K（213），摇杆C（31）触碰到微动开关L（313）时，控制模块（54）得到信号，电机（6）停止(一方面带动太阳能板运动到预定位置，另一方面检测装置是否出现故障)；电磁铁D（574）得电，将滑板（57）向左推动，当三角构件D（577）与三角构件A（174）脱开，移动套筒A（17）在复位弹簧N（162）的作用下恢复原位并与微动开关D（171）接触，拨杆A（16）在复位弹簧A（161）的作用下恢复原位,传动齿A（1485）、滑块A（1484）、斜面滑块A（1481）在复位弹簧D（1483）的作用下恢复原位；电磁铁D（574）失电，滑板在复位弹簧G（575）的作用下恢复原位，当滑板（57）与微动开关J（591）接触时，电机（6）得电反转0.1S，确保传动齿A（1485）与内齿圈A（1471）脱开（摇杆B（21）、摇杆C（31）的运行、停止过程与摇杆A（11）的相似）。

2、控制模块实时监测光敏元件A（1）、光敏元件B（2）、光敏元件C（3）的电压值。太阳升起时，光敏元件A（1）、光敏元件B（2）、光敏元件C（3）因光照强度差异导致电压值不同，当三个光敏元件两两之间的电压差值有超过规定阈值时（两两电压差有一个或两个或三个超过系统规定阈值），控制模块（54）发出信号，电压差值最大所对应的摇杆会先发生变化，即相应的电磁铁得电，使对应的传动齿与内齿圈啮合(将电机的动力传递到蜗杆上)，通过齿轮、蜗轮蜗杆、锥齿轮的传动带动相应的摇杆上升或下降，使得该电压差值减小，当该电敏元件差值小于规定阈值时，调整结束；控制模块再次检测光敏元件A（1）、光敏元件B（2）、光敏元件C（3）两两电压差值，若有超过规定阈值，再次选择电压差值最大的，装置进行调整方位，如此反复。当所有两两电压差值均小于规定阈值时，认为该装置调整到要求的状态位置，此时太阳能板与太阳光线近似垂直，太阳能板接受太阳光的光通量近似最大。

3、当太阳下山后，三个光敏元件电压差值长时间不发生变化（系统规定30分钟，认为太阳已经下山），控制模块（54）发出信号，电磁铁A（163）得电，通过拨杆A（16）与移动套筒A（17）的运动，使得传动齿A（1485）与内齿圈A（1471）啮合（将电机的动力传递到蜗杆A(146)上）,电机得电，通过齿轮、蜗轮蜗杆、锥齿轮的传动带动摇杆A(11)上升或下降当摇杆A（11）触碰到微动开关A（111）时，电机停止。摇杆B（21）、摇杆C（31）的运行、停止过程与摇杆A（11）的相似，对应的摇杆B（21）、摇杆C（31）分别与微动开关K（213）、微动开关L（313）接触。此时，太阳能固定板（41）恢复初始位置（一天工作结束，为第二天做准备）。

4、装置采用带自锁功能的蜗轮蜗杆的机构，调节到位实现自锁（以防止风荷载对太阳能板方位的影响）。当装置出现故障时（如蜗轮蜗杆或摇杆等损坏卡死，此时齿轮A（147）、齿轮B（247）、齿轮C（347）、齿轮D（63）、行星架（652）会无法运转）。电机得电后，如一秒内光敏元件A（1）、光敏元件B（2）、光敏元件C（3）的电压差值未发生任何变化，控制模块将发出信号，使棘轮A(641)、棘爪A(611)、棘轮B(642)、棘爪B(621)同时脱开（电磁铁E（612）得电，将斜面滑块D（613）向下挤压，斜面滑板A（614）径向移动，当斜面滑块D（613）的斜面与斜面滑板A（614）的斜面脱开后，斜面滑板A（614）在复位弹簧J（6142）的作用下恢复原位，电磁铁E（612）失电，使棘轮A(641)和棘爪A(611)脱开。电磁铁G（622）得电，将斜面滑块E（623）向下挤压，斜面滑板B（624）径向移动，当斜面滑块E（623）的斜面与斜面滑板B（624）的斜面脱开后，斜面滑板B（624）在复位弹簧M(6242)的作用下恢复原位，电磁铁G（622）失电，使棘轮B(642)和棘爪B(621)脱开)，此时外齿圈（64）的锁止被解除，在电机（6）转子轴的带动下通过行星轮系传动，外齿圈（64）旋转，当外齿圈（64）上的圆弧凸台（643）接触到微动开关G（644）或微动开关H（645）时，装置报警，警报灯（52）闪烁，电机（6）断电，装置停止运行，确保装置安全。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种自动追踪太阳的光伏发电装置，其特征在于：包括箱体（53）和设置在箱体（53）上方的太阳能板（4），所述箱体（53）内配合安装有相互连接的蜗轮蜗杆组件和齿轮传动组件；

所述太阳能板（4）的底部沿周向方向固定有三块太阳能固定板（41），且三块太阳能固定板（41）分别通过D形轴A（112）、D形轴B（212）和D形轴C（312）与摇杆A（11）、摇杆B（21）和摇杆C（31）的上端铰接，所述摇杆A（11）、摇杆B（21）和摇杆C（31）的下端分别与旋转臂A（12）、旋转臂B（22）和旋转臂C（32）的上端铰接，所述旋转臂A（12）、旋转臂B（22）和旋转臂C（32）的下端分别与轴A（131）、轴B（231）、轴C（331）固连，所述轴A（131）通过轴承A（132）与支架D（531）连接，且内部通过轴承B（232）安装有轴B（231），所述轴B（231）内通过轴承C（332）安装有轴C（331），所述轴A（131）、轴B（231）、轴C（331）的下端分别固连有锥齿轮A（13）、锥齿轮B（23）、锥齿轮C（33）；

所述蜗轮蜗杆组件包括横向设置且共中轴线的轴G（151）和轴D（141），所述轴G（151）通过轴承和弹性挡圈D（152）与箱体（53）连接，且内部安装有轴H（251），轴H（251）内安装有轴I（351），所述轴G（151）、轴H（251）和轴I（351）分别与锥齿轮G（15）、锥齿轮H（25）和锥齿轮I（35）固连，轴H（251）和轴I（351）的端部分别设有弹性挡圈E（252）和弹性挡圈F（352），所述锥齿轮G（15）、锥齿轮H（25）和锥齿轮I（35）且分别与锥齿轮A（13）、锥齿轮B（23）、锥齿轮C（33）啮合；所述轴D（141）通过轴承D（142）与支架A（145）和箱体（53）连接，轴D（141）内安装有轴E（241），所述轴E（241）通过轴承E（242）与支架B（245）连接，轴E（241）内安装有轴F（341），所述轴F（341）通过轴承F（342）与支架C（345）和箱体（53）连接，所述轴D（141）、轴E（241）和轴F（341）分别与锥齿轮D（14）、锥齿轮E（24）和锥齿轮F（34）固连，所述锥齿轮D（14）、锥齿轮E（24）和锥齿轮F（34）分别与锥齿轮A（13）、锥齿轮B（23）、锥齿轮C（33）啮合；蜗轮A（143）与轴D（141）固连，蜗轮B（243）与轴E（241）固连，蜗轮C（343）与轴F（341）固连，且蜗轮A（143）、蜗轮B（243）和蜗轮C（343）内分别配合安装有弹性挡圈A（144）、弹性挡圈B（244）和弹性挡圈C（344），蜗杆A（146）上的轴M (1461)通过轴承G（172）与支架F（562）、支架G（563）和箱体（53）连接，且蜗杆A（146）与蜗轮A（143）啮合；蜗杆B（246）上的轴N（2461）通过轴承H（272）与支架F（562）、支架G（563）和箱体（53）连接，且蜗杆B（246）与蜗轮B（243）啮合；蜗杆C（346）上的轴O（3461）通过轴承I（372）与支架E（561）、支架F（562）、支架G（563）和箱体（53）连接，且蜗杆C（346）与蜗轮C（343）啮合；

所述齿轮传动组件包括齿轮A（147）、齿轮B（247）和齿轮C（347），所述齿轮A（147）、齿轮B（247）和齿轮C（347）通过轴承分别与蜗杆A（146）、蜗杆B（246）、蜗杆C（346）连接，驱动件A(148)与轴M(1461)固连，驱动件B(248)与轴N(2461)固连，驱动件C(348)与轴O（3461）固连，驱动件A(148)、驱动件B(248)和驱动件C(348)上分别设有环形槽A（1486）、环形槽B（2486）和环形槽C（3486）；滑块A（1484）通过双头螺纹杆A（1482）与斜面滑块A（1481）固连，且双头螺纹杆A（1482）上套有复位弹簧D（1483），传动齿A（1485）与滑块A（1484）铰接；滑块B（2484）通过双头螺纹杆B（2482）与斜面滑块B（2481）固连，且双头螺纹杆B（2482）上套有复位弹簧E（2483），传动齿B（2485）与滑块B（2484）铰接；滑块C（3484）通过双头螺纹杆C（3482）与斜面滑块C 3481）固连，且双头螺纹杆C（3482）上套有复位弹簧F（3483），传动齿C（3485）与滑块C（3484）铰接；

所述滑块A（1484）位于挡板E（1487）的外侧，斜面滑块A（1481）位于挡板E（1487）的内侧，复位弹簧D（1483）一端与斜面滑块A（1481）接触，另一端与挡板E（1487）的内壁接触；滑块B（2484）位于挡板F （2487）的外侧，斜面滑块B（2481）位于挡板F（2487）的内侧，复位弹簧E（2483）一端与斜面滑块B（2481）接触，另一端与挡板F（2487）的内壁接触；滑块C（3484）位于挡板G（3487）的外侧，斜面滑块C（3481）位于挡板G（3487）的内侧，复位弹簧F（3483）一端与斜面滑块C（3481）接触，另一端与挡板G（3487）的内壁接触；

所述传动齿A（1485）、传动齿B（2485）和传动齿C（3485）分别与内齿圈A（1471）、内齿圈B（2471）、内齿圈C（3471）相适配， 移动套筒A（17）、移动套筒B（27）和移动套筒C（37）通过D形孔分别与套筒A（176）、套筒B（276）和套筒C（376）滑动连接，所述套筒A（176）、套筒B（276）和套筒C（376）与支架G（563）固连，复位弹簧N（162）、复位弹簧O（262）和复位弹簧P（362）的一端分别与套筒A（176）、套筒B（276）和套筒C（376）固连，另一端分别与移动套筒A（17）、移动套筒B（27）和移动套筒C（37）固连；所述移动套筒A（17）、移动套筒B（27）和移动套筒C（37）分别与微动开关D（171）、微动开关E（271）和微动开关F（371）接触；拨杆A（16）、拨杆B（26）和拨杆C（36）通过D型孔分别与轴J（564）、轴K（565）和轴L（566）滑动连接，且轴J（564）、轴K（565）和轴L（566）上分别套有复位弹簧A（161）、复位弹簧B（261）和复位弹簧C（361）；所述拨杆A（16）、拨杆B（26）和拨杆C（36）的下端勾爪分别与移动套筒A（17）上的环形凹槽A（173）、移动套筒B（27）上的环形凹槽B（273）、移动套筒C（37）上的环形凹槽C（373）连接；电磁铁A（163）、电磁铁B（263）、电磁铁C（363）的推杆分别与拨杆A（16）、拨杆B（26）、拨杆C（36）的一侧接触；滑板（57）上的滑轨E(576)与箱体（53）内的移动槽连接，且滑板（57）的一端设有复位弹簧G(575)，电磁铁D(574）上的推杆与滑板（57）的一端接触；滑板（57）上的三角构件D（577）、三角构件E（578）和三角构件F（579）分别与移动套筒A（17）上的三角构件A（174）、移动套筒B（27）上的三角构件B（274）、移动套筒C（37）上的三角构件C（374）三角滑面接触，滑板（57）的两端处分别设有微动开关I（59）和微动开关J（591）；齿轮A（147）与齿轮B（247）啮合、齿轮B（247）与齿轮C（347）啮合，齿轮D（63）与齿轮B（247）啮合；电机（6）安装在支架H（567）上，电机（6）上的转子轴与太阳轮（65）固连，行星轮（651）与太阳轮（65）啮合，且行星轮（651）上套有行星架（652），行星架（652）上的轴M（6521）与齿轮D（63）固连，行星轮（651）与外齿圈（64）啮合，外齿圈（64）上设有棘轮A（641）、棘轮B（642）和圆弧凸台 （643）；微动开关G（644）和微动开关H（645）分布在圆弧凸台（643）的两侧；

棘爪A（611）与棘轮A（641）啮合，且套在支架I（61）的轴N (664)上，复位弹簧H（6111）的一侧与棘爪A（611）固连，另一侧与挡板B(663)固连；斜面滑块D（613）的一侧与棘爪A（611）另一侧接触，且斜面滑块D（613）上的滑轨A(6132)与支架I（61）上的滑槽B(661)连接，复位弹簧I（6131）的一侧与斜面滑块D（613）底端接触，另一端与支架I（61）接触；斜面滑块D（613）的斜面与斜面滑板A（614）的斜面接触，斜面滑板A（614）上的滑轨B（6141）与支架I（61）上的滑槽A（66）连接，复位弹簧J（6142）一端与斜面滑板A（614）的一侧固连，另一端与支架I（61）固连；电磁铁F（6143）的推杆与斜面滑板A（614）凹槽内的一端接触，电磁铁E（612）的推杆与斜面滑块D（613）的上端接触；棘爪B（621）与棘轮B（642）啮合，且套在支架J（62）的轴O(674)上，复位弹簧K（6211）的一侧与棘爪B（621）固连，另一侧与挡板D(673)固连；斜面滑块E（623）的一侧与棘爪B（621）另一端接触，且斜面滑块E（623）上的滑轨D(6232)与支架J（62）上的滑槽D(671)连接，复位弹簧L(6231)的一侧与斜面滑块E（623）底端接触，另一端与支架J（62）接触，斜面滑块E（623）的斜面与斜面滑板B（624）的斜面接触，斜面滑板B（624）上的滑轨C(6241)与支架J（62）上的滑槽C（67）连接，复位弹簧M(6242)一端与斜面滑板B（624）的一侧固连，另一端与支架J（62）固连；电磁铁H(6243)的推杆与斜面滑板B（624）的凹槽内的一端接触，电磁铁G（622）的推杆与斜面滑块E（623）的上端接触，支架I（61）、支架J（62）与箱体（53）固连；

所述D形轴A（112）、D形轴B（212）和D形轴C（312）的结构相同，均为圆轴状结构，其两端对称，两端的截面均为D形；所述D形轴A（112）的一端与太阳能固定板（41）固定连接，另一端安装有光敏元件A（1），中部与摇杆A（11）的上端铰接；所述D形轴B（212）的一端与太阳能固定板（41）固定连接，另一端安装有光敏元件B（2），中部与摇杆B（21）的上端铰接；所述D形轴C（312）的一端与太阳能固定板（41）固定连接，另一端安装有光敏元件C（3），中部与摇杆C（31）的上端铰接，所述光敏元件A（1）、光敏元件B（2）和光敏元件C（3）呈120°分布；

所述旋转臂A（12）、旋转臂B（22）和旋转臂C（32）上分别固定有微动开关A（111）、微动开关B（211）和微动开关C（311），所述摇杆B（21）、摇杆C（31）上分别设有微动开关K（213）、微动开关L（313）。

2.根据权利要求1所述的一种自动追踪太阳的光伏发电装置，其特征在于：所述箱体（53）的顶部安装有与其相适配的箱盖（5），所述箱盖（5）顶面中部设有把手（51），两顶角处设有警报灯（52），所述箱体（53）内部设有控制模块（54）和蓄电池（55），侧面设有电源开关（58），且电源开关（58）的两端分别为OFF档位（581）和ON档位（582）。