CN1982751A - 驱动采光器东西方向转动的机械传动装置及其太阳能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种驱动采光器东西方向转动的机械传动装置及其太阳能系统，属于太阳能利用技术领域。该机械传动装置包括框架，还包括通过万向节与框架一侧连接的第一立柱、与框架另一侧连接的第二立柱，在第一立柱位置半圆形丝杆两端分别活接安装在框架两例面上，以及驱动半圆形丝杆使框架东西方向转动的驱动装置。本发明中的机械传动装置可控制安装框架平面在东西方向转动，安装框架的南北方向可人工调整，半圆形丝杆如同二个三角形对框架的支撑，可承受不平衡配重，抗风力强，成本低、易推广，可应用于各种太阳能系统，如太阳能电池发电和太阳能热水器等。

Description

驱动采光器东西方向转动的机械传动装置及其太阳能系统
技术领域
本发明涉及驱动采光器东西方向转动的机械传动装置及其太阳能系统，属于太阳能应用技术领域。
背景技术
伴随着经济的快速发展，各国所面临的能源短缺问题日益突出。太阳能等新能源和可再生能源可以发挥更重要的积极作用。中国科学院院刊2005年第四期刊登文章《人类即将迎接太阳能时代》何祚庥、陈立泉介绍，太阳能集热、太阳能发电的发展瓶颈是太阳光跟踪聚光系统的构造复杂，价格昂贵。这导致对太阳能的利用率较低。现有技术中的机械传动装置，是主竖轴转动与斜向转动或辅助调节相结合构成的执行机构，如专利号0011207072.7，重心不在主轴，抗风能力差；如申请号03112730.4的跟踪执行机构是二维机械传动机构，由电机及其减速机构驱动的小车带动环形转动架沿环形轨道围绕端口旋转，东西向运动机构调整平面反射镜方位角，螺母带动连杆沿由电机和减速机构驱动的丝杆而升降移动，南北向运动机构调整平面反射镜高度角。专利号03152803.1是高度角和间距角调整机构为平行连杆机构，平面镜支撑框架固定在平行连杆机构的同步运动的平行杆件上。还有竖轴与横杆结构的技术，采光器面积和形状受到限制。这些技术原理结构都比较复杂，需专业培训才能掌握其技术。因此，需要一种结构简单、造价低的机械传动机构，驱动太阳能跟踪聚光系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中驱动采光器转动的机械传动机构稳定性能差、构造复杂且价格昂贵的缺陷，提供一种结构简单、可驱动采光器东西方向转动的机械传动装置以及采用这种机械传动装置的太阳能系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种驱动采光器东西方向转动的机械传动装置，包括安装采光器的框架，通过万向节与框架第一侧连接的第一立柱，通过万向节与框架另一侧连接的第二立柱，两端分别活接安装在框架第一侧上的半圆弧形丝杆，以及驱动半圆弧丝杆使框架东西方向转动的驱动装置。
在本发明所述的机械传动装置中，所述驱动装置包括相对固定在立柱上且能随丝杆摆动的电机和受电机驱动的齿轮，所述齿轮上有内孔，内孔带有内螺牙，齿轮通过所述内螺牙与半圆弧丝杆啮合，所述电机的正反向转动是可控制的。
在本发明所述的机械传动装置中，所述半圆弧形丝杆采用直径为5mm至45mm的金属螺杆，半圆形曲率半径为10cm至450cm。
在本发明所述的机械传动装置中，所述第二立柱为高度可调节结构。
在本发明所述的机械传动装置中，丝杆如果是长于或短于半圆周长的圆弧形，则两端需固接于安装框架上，圆弧形的平面垂直于安装框架平面，并使圆弧形丝杆上的任一点与立柱和安装框架的活接点的距离为圆弧形的半径。
在本发明所述的机械传动装置中，所述框架可以是平面形，也可以是立体形状，方便不同形状的采光器的安装。
一种使用所述机械传动装置的东西方向自动跟踪太阳能电池发电系统，包括安装在所述框架上用于将太阳光转换成电能的太阳能电池发电装置，还包括太阳光方位传感器以及根据太阳光方位传感器的信号提供控制信号给所述驱动装置的控制电路，所述太阳能电池发电装置还包括蓄电池、输送电控制电路。
一种使用所述机械传动装置的太阳能热水器系统，包括安装在所述框架上的用于太阳能热水器装置的集热器，还包括太阳光方位传感器以及根据太阳光方位传感器的信号提供控制信号给所述驱动装置的控制电路，所述太阳能热水器装置还包括储热水箱、输送水管路以及控制输送水的电路。
实施本发明的机械传动装置及其太阳能系统，具有以下有益效果：结构简单、抗风能力强，可承受不平衡配重，安装框架可在东西方向转动，安装框架的南北方向可人工调整，成本低、易推广，可应用于太阳能电池发电和太阳能热水器等，同时也可以应用于其它领域。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明驱动采光器东西方向转动的机械传动装置的结构示意图；
图2是本发明中丝杆驱动机构的结构示意图；
具体实施方式
图1是本发明驱动采光器东西方向转动的机械传动装置的结构示意图。如图1所示，驱动采光器东西方向转动的机械传动装置包括安装采光器的框架1、半圆弧形丝杆2、以及第一立柱31和第二立柱32。框架1的南北轴分别通过万向节与第一和第二立柱31、32活接，北端较高，南端较低。立柱32上带有高度调节装置7，可调节框架的南北方向。
立柱31中部设有东西方向、由厚钢板折成的方孔6，与上下段立柱31固定连接。孔6也可为其它形状，如圆形，多边形等。正反转可控电机5和齿轮4相对固定安装在方孔6中并可随丝杆摆动。如图2所示，齿轮4通过固定槽相对固定在方孔6中，受电机5的驱动。齿轮4带有外齿和内孔，内孔中带有内螺牙。可选用公制标准丝杆，弯成半圆形丝杆2，制造丝杆2的材料可以是钢铁、铁合金、不锈钢、铝合金、锌合金、铜合金或塑料，丝杆2的直径为5mm至45mm，半圆形曲率半径为10cm至450cm，强度足够抵抗台风。丝杆2穿过齿轮4的内孔，并通过外螺牙与齿轮4的内螺牙啮合。半圆形丝杆2的两端与框架1活动连接，且与框架1的南北轴对称。丝杆2的内外弧边螺丝牙距变量在齿轮4的内螺牙公差范围内。也可通过增大齿轮4的内螺牙的公差范围来保证丝杆2的螺牙与齿轮4的内螺牙相互配合。当正反转电机5带动齿轮旋转时，即可带动半圆形丝杆2来回运动，从而驱动框架运动。
丝杆2的东西两边各安装有一个限位开关，可保证框架1在有直射光的东西范围内转动。而第二立柱32上的调节装置7可以使用户根据月份或季度来调节机械传动装置，使采光器南北方向正对太阳，进一步提高采光率。
当弧形丝杆2是长于或短于半圆周长的圆弧形时，弧形丝杆2的两端与框架1固定连接，弧形丝杆2所在的平面垂直于框架平面，且弧形丝杆2上的任一点距第一立柱31与框架1的连接点的距离相等。此时，允许有一定的误差，如±1cm，南北轴在高度上不可调，以保证框架1可绕南北轴转动。
框架1可以根据不同采光器的需要做成平面形或立体形状，方便不同形状的采光器的安装。
为将本发明的装置应用于太阳能应用设备上，可以将各种采光器，如光电池板、集热板、反射镜、抛物反射聚光镜、集能器等安装在框架上，配置相应的装置和线路，从而组成各种不同的太阳能系统。下面具体给出两个应用实例。
应用实例1
一种东西方向自动跟踪太阳能电池发电系统，包括驱动采光器东西方向转动的机械传动装置、太阳光方位传感器、控制机械传动装置的各种信号处理线路、太阳能电池发电装置等，其中，太阳能电池板和太阳光方位传感器安装在机械传动装置的安装框架上。
市场供应的太阳能电池发电装置包括太阳能电池板、蓄电池、逆变器、输送电控制线路。根据各类型太阳能电池板的规格重量，设计制造相应配套的形状规格的机械传动装置及其框架，框架南北轴活接在南北两端的立柱上，其中一立柱上安装东西方向由电机驱动控制地跟踪太阳转动的机械传动装置。还可在另一立柱上安装立柱高度可调节装置，使安装框架南北方向可粗调。配置安装太阳光方位传感器和控制机械传动装置的各种信号处理线路，将太阳能电池板安装在框架上，连接蓄电池、逆变器、输送电控制线路，组合成一套新的全方位自动跟踪太阳能电池发电系统。
应用实例2
一种东西方向自动跟踪太阳能热水器系统，包括驱动采光器东西方向转动的机械传动装置、大阳光方位传感器、控制机械传动装置的各种信号处理线路、太阳能热水器装置组成，其特征是平板式集热器和太阳光方位传感器被安装在机械传动装置的框架上。
太阳能热水器装置包括平板式集热器、储热水箱、输送水管路、输送水控制线路。根据平板式集热器的规格大小设计制造相配套规格的机械传动装置及其框架，框架南北轴活接在南北两端的立柱上，其中一立柱上安装东西方向由电机驱动控制地跟踪太阳转动的机械传动装置。还可在另一立柱上安装立柱高度可调节装置，使框架南北方向可调。配置太阳光方位传感器和控制机械传动装置的各种信号处理线路，将平板式集热器安装在框架上，连接输送水管路和储热水箱，连接输送水控制线路，组成一套南北方向可人工调整，东西方向自动跟踪太阳能热水器系统。

Claims (7)

1、一种驱动采光器东西方向转动的机械传动装置，其特征在于：包括安装采光器的框架、通过万向节与框架一侧连接的第一立柱，通过万向节与框架另一侧连接的第二立柱，两端分别活接安装在框架一侧上的半圆弧形丝杆，以及驱动半圆弧形丝杆使框架东西方向转动的驱动装置。
2、根据权利要求1所述的驱动采光器东西方向转动的机械传动装置，其特征在于，所述驱动装置包括相对固定在立柱上且能随丝杆摆动的电机和受电机驱动的齿轮，所述齿轮上有内孔，内孔带有内螺牙，齿轮通过所述内螺牙与半圆弧丝杆啮合，所述电机的正反向转动是可控制的。
3、根据权利要求1所述的驱动采光器东西方向转动的机械传动装置，其特征在于，所述半圆弧形丝杆采用直径为5mm至45mm的金属螺杆，半圆形曲率半径为10cm至450cm。
4、根据权利要求1所述的驱动采光器东西方向转动的机械传动装置，其特征在于，所述第二立柱为高度可调节结构。
5、根据权利要求1所述的驱动采光器东西方向转动的机械传动装置，其特征是，所述丝杆采用长于或短于半圆周长的圆弧形，则两端需固接于框架上，圆弧形的平面垂直于框架平面，并使圆弧形丝杆上的任一点与立柱和框架的活接点的距离为圆弧形的半径。
6、一种使用如权利要求1-5中任何一项所述机械传动装置的东西方向全自动跟踪太阳能电池发电系统，其特征在于，包括其太阳能电池安装在所述框架上用于将太阳光转换成电能的太阳能电池发电装置，还包括太阳光方位传感器以及根据太阳光方位传感器的信号提供控制信号给所述驱动装置的控制电路，所述太阳能电池发电装置还包括蓄电池、输送电控制电路。
7、一种使用如权利要求1-5中任何一项所述机械传动装置的东西方向全自动跟踪的太阳能热水器系统，其特征在于，包括安装在所述框架上的用于太阳能热水器装置的集热器，还包括太阳光方位传感器以及根据太阳光方位传感器的信号提供控制信号给驱动装置的控制电路，所述太阳能热水器装置还包括储热水箱、输送水管路以及控制输送水的电路。
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