CN201726338U - 长行程多点同步支撑跟踪采光太阳能家用电源 - Google Patents

Abstract

一种由电机驱动，可实现太阳光自动跟踪采集的长行程多点同步支撑跟踪采光太阳能家用电源，它可由两台电机通过由直齿轮、连杆、长直连杆、蜗轮、蜗杆、伞齿轮、长丝杠、长螺母丝杠、长螺母等组成的机械传动机构带动多个太阳能电池板完成同步自动跟踪太阳光运动，该太阳能家用电源可固定在外墙面上并可用来带动多个带动太阳能电池板实现太阳光采集的群同步自动跟踪。

Description

长行程多点同步支撑跟踪采光太阳能家用电源

所属技术领域：

本实用新型涉及一种太阳光自动跟踪技术，特别是一种可用于多个太阳能电池板或多个其他太阳能接收设备同步自动跟踪太阳光的长行程多点同步支撑跟踪采光太阳能家用电源，该太阳能家用电源可固定在外墙面上并可以带动多个太阳能电池板同步自动跟踪太阳光，完成太阳能的自动跟踪采集。

背景技术：

太阳能是一种清洁能源，取之不尽、用之不竭，也不会造成环境污染，如今，无论在沿海城市，还是在内陆城市，太阳能产品正越来越多地进入人们的视野，太阳能路灯、太阳能草坪灯、太阳能庭院灯、太阳能楼道灯、公交站台灯、交通信号灯等等，但这些太阳能产品的太阳能接收元件大多以位置固定方式接收太阳光的，因不能全天与太阳光保持垂直，造成太阳能利用率低下。近年来国外在一些太阳能电站的光伏矩阵中实现了太阳光的自动跟踪，在全国各地也有一些小型、中型的太阳能电站投入运行，他们的接收元件有些是以位置固定方式接收太阳光的，有些实现了太阳光的自动跟踪，但这些跟踪装置的水平跟踪转动轴垂直于地平面，竖直跟踪转动轴与地平面平行，水平和竖直两个方向必须实时跟踪才能实现太阳能电池板接收平面与太阳光保持垂直，使得这些跟踪装置结构复杂、体积庞大、造价高、能耗大，难以推广应用。

实用新型内容：

为了克服现有的跟踪装置机械结构复杂、体积庞大、成本高、能耗大等缺点，本实用新型针对现有技术存在的不足对现有技术进行了改进，把三维跟踪分解为轨道跟踪和轨道俯角跟踪，并以此为依据提出了一种结构简单可靠、成本低，跟踪能耗小、抗风能力强的太阳能家用电源。该太阳能家用电源的每个太阳能电池板的连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道的轴线平行，太阳能电池板可在控制系统的驱动下绕该连接轴的轴线转动，从而使太阳能电池板平面实时保持与太阳光垂直，实现太阳能家用电源的轨道跟踪。另一个连接轴与每个太阳能电池板的连接轴的轴线垂直，该太阳能家用电源的所有太阳能电池板可在控制系统的驱动下同时同步的绕该连接轴转动，可调整每个太阳能电池板的连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道的轴线保持平行，实现太阳能家用电源的轨道俯角跟踪。因地球绕太阳运行一年，连接轴的轴线相对于地球绕太阳运行轨道的轴线变化很缓慢，所以该方向的调整可一天或几天进行一次，可大大降低太阳能家用电源的跟踪能耗。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：每个的太阳能电池板都通过连接轴牢固的连接在一起，连接轴的轴线相互重合且与该太阳能电池板的上表面相互平行。各太阳能电池板的连接轴的轴线相互平行且与地球绕太阳运行轨道的轴线平行，使得太阳光线与各太阳能电池板的连接轴的轴线垂直。每个太阳能电池板的重量均匀分布在连接轴的轴线两侧，各太阳能电池板的上表面相互平行。每个太阳能电池板的连接轴通过轴承及轴承架被安装在同一组相互平行的支撑梁上，使得每个太阳能电池板可绕该太阳能电池板的连接轴的轴线光滑的转动。支撑梁牢固的固定在支撑架上，支撑架通过连接轴和两个三角架相连接，两个三角架通过一个连接板牢固的固定在外墙面上，该连接轴的轴线与各太阳能电池板的连接轴的轴线相互垂直且与地表面平行，支撑架可绕该连接轴的轴线光滑的转动并通过支撑梁带动各太阳能电池板绕该连接轴的轴线同时同步同向的转动。各太阳能电池板的连接轴上都和一个连杆的一端牢固的相连接，该连杆与该连接轴垂直，各连接轴上的连杆完全相同，各太阳能电池板连接轴上的连杆的另一端都通过一个连接轴与一个长直连杆相连接。

在上述支撑梁中上面的一个支撑梁上牢固的固定了一个减速箱体，在减速箱体内两条相互垂直的驱动轴通过轴承及轴承架被安装在减速箱体上。在减速箱体内一个蜗轮与一个蜗杆良好的相齿合，一个直齿轮与蜗杆同心轴线相互重合且牢固的固定在蜗杆上，另一直齿轮与一个电机的电机轴同心轴线相互重合且牢固的固定在该电机轴上，两个直齿轮良好的相齿合。蜗轮与上述两条驱动轴中的一条驱动轴同心轴线相互重合且牢固的固定在该驱动轴上，该驱动轴的一端从减速箱体内伸出并和一个直齿轮相连，该直齿轮与该驱动轴同心轴线相互重合且牢固的固定在该驱动轴上，另一个直齿轮和上述一个太阳能电池板的连接轴同心轴线相互重合且牢固的固定在该连接轴上，该直齿轮可通过该连接轴带动该太阳能电池板绕该连接轴的轴线光滑的转动，并通过该太阳能电池板连接轴上的连杆带动长直连杆运动，长直连杆通过各连接轴上的连杆带动各太阳能电池板绕各连接轴的轴线同时同步同向光滑的转动。两个直齿轮良好的相齿合。

当太阳光线与各太阳能电池板的上表面偏离垂直位子时，由控制系统驱动电机转动，电机通过四个直齿轮、蜗杆、蜗轮、长直连杆和各连接轴上的连杆带动各太阳能电池板同时同步同向绕各太阳能电池板连接轴的轴线转动，使得各太阳能电池板同时恢复到与太阳光线垂直位子上。

在减速箱体内另一个蜗轮与另一个蜗杆良好的相齿合，一个直齿轮与该蜗杆同心轴线相互重合且牢固的固定在蜗杆上，另一直齿轮与另一个电机的电机轴同心轴线相互重合且牢固的固定在该电机轴上，两个直齿轮良好的相齿合。蜗轮与上述两条驱动轴中的另一条驱动轴同心轴线相互重合且牢固的固定在该驱动轴上，该驱动轴的两端从减速箱体内伸出并分别与两个伞齿轮相连接，两个伞齿轮与该驱动轴同心轴线相互重合且牢固的固定在该驱动轴的两端，并且该驱动轴的两端通过两个连接架和两个连接块上所开的圆孔与两个连接架和两个连接块光滑的相连接，两个连接架和两个连接块上所开的圆孔与该驱动轴同心轴线相互重合并且两个连接架和两个连接块可以该驱动轴为轴光滑的转动，两个连接架的上端和减速箱体固定在同一个支撑梁上。

在减速箱体一端，一条长丝杠的中上部通过轴承及轴承架被安装在一个连接块下端，一个伞齿轮与该长丝杠同心轴线相互重合且牢固的固定在该长丝杠的中上部，该伞齿轮与固定在上述驱动轴一端的伞齿轮良好的相齿合，该长丝杠的下端从一个长螺母丝杠的上端光滑的旋入该长螺母丝杠，长螺母丝杠的下端从一个长螺母的上端光滑的旋入长螺母，长螺母的下端通过一个连接轴与一个辅支撑杆的上端光滑的相连接。

在减速箱体另一端，另一条长丝杠的中上部通过轴承及轴承架被安装在另一个连接块下端，另一个伞齿轮与该长丝杠同心轴线相互重合且牢固的固定在该长丝杠的中上部，该伞齿轮与固定在上述驱动轴另一端的伞齿轮良好的相齿合，该长丝杠的下端从另一个长螺母丝杠的上端光滑的旋入该长螺母丝杠，长螺母丝杠的下端从另一个长螺母的上端光滑的旋入长螺母，长螺母的下端通过一个连接轴与另一个辅支撑杆的上端光滑的相连接。两个辅支撑杆的下端牢固的固定在连接板上，连接板牢固的固定在墙面上。

当各太阳能电池板的连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道的轴线偏离平行位子时由控制系统驱动电机转动，电机通过两个直齿轮、蜗杆、蜗轮和驱动轴带动两个伞齿轮转动并通过另外两个伞齿轮、两条长丝杠、两个长螺母丝杠和两个长螺母带动各太阳能电池板同时同步同向绕连接支撑架和三角架的连接轴的轴线转动，使得各太阳能电池板的连接轴的轴线同时恢复到与地球绕太阳运行轨道的轴线平行位子上。

当电机不加电转动时，因蜗杆、蜗轮和长丝杠传动的单向性和不可逆性，太阳能电池板不会在风力、以及其他外力作用下运动，因此该装置具有良好的抗风性能。

本实用新型的有益效果是：由蜗杆、蜗轮和长丝杠传动的单向性和不可逆性，可实现良好的抗风性能，跟踪能耗小、成本低，结构简单可靠。

附图说明

下面以五个太阳能电池板为实施例结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的整体原理图。

图2是本实用新型的A-A剖视图。

图3是本实用新型的B-B剖视图。

图4是本实用新型的C-C剖视图。

图5是本实用新型的减速箱体的放大剖视图。

图1、图2、图3、图4、图5和图6中1-1-1.太阳能电池板，1-2-1.太阳能电池板，1-3-1.太阳能电池板，1-4-1.太阳能电池板，1-5-1.太阳能电池板，2-1-1.长丝杠，2-1-2.长丝杠，2-2-1.长螺母丝杠，2-2-2.长螺母丝杠，2-3-1.长螺母，2-3-2.长螺母，3-1.三角架，3-2.三角架，3-3.辅支撑杆，3-4.辅支撑杆，3-5.连接板，4-1-1.支撑架，4-1-2.支撑架，4-2-1.支撑梁，4-2-2.支撑梁，5-1-1.连接轴，5-1-2.连接轴，5-2-1.连接轴，5-2-2.连接轴，6-1-1.连接架，6-1-2.连接架，7-1.减速箱体，7-2.减速箱体，7-3-1.连接块，7-3-2.连接块，8-1.连接轴，8-2.连接轴，8-3.连接轴，8-4.连接轴，8-5.连接轴，9-1-1.连接轴，9-1-2.连接轴，9-2-1.连接轴，9-2-2.连接轴，9-3-1.连接轴，9-3-2.连接轴，9-4-1.连接轴，9-4-2.连接轴，9-5-1.连接轴，9-5-2.连接轴，10-1.连杆，10-2.连杆，10-3.连杆，10-4.连杆，10-5.连杆，11.长直连杆，12-1.电机，12-2.电机，13-1.电机轴，13-2.电机轴，14-1.直齿轮，14-2.直齿轮，14-3.直齿轮，14-4.直齿轮，15-1.蜗杆，15-2.蜗杆，16-1.蜗轮，16-2.蜗轮，17-1.驱动轴，17-2.驱动轴，18.控制电路板，19.直齿轮，20.直齿轮，21.伞齿轮，22.伞直齿轮，23.伞直齿轮，24.伞直齿轮。

具体实施方式

图1、图2、图3、图4和图5中，第一块太阳能电池板(1-1-1)、第二块太阳能电池板(1-2-1)、第三块太阳能电池板(1-3-1)、第四块太阳能电池板(1-4-1)和第五块太阳能电池板(1-5-1)的上表面相互平行。

连接轴被分成五组，下连接轴(9-1-1)和上连接轴(9-1-2)为第一组，下连接轴(9-2-1)和上连接轴(9-2-2)为第二组，下连接轴(9-3-1)和上连接轴(9-3-2)为第三组，下连接轴(9-4-1)上连接轴(9-4-2)为第四组，连下接轴(9-5-1)和上连接轴(9-5-2)为第五组。支撑梁(4-2-1)和支撑梁(4-2-2)被牢固的固定在支撑架(4-1-1)和支撑架(4-1-2)上，两个支撑梁相互平行，支撑架(4-1-1)通过连接轴(5-1-1)与三角架(3-1)的上端相连接，支撑架(4-1-2)通过连接轴(5-1-2)与三角架(3-2)的上端相连接，三角架(3-1)和三角架(3-2)通过连接板(3-5)牢固的固定在外墙面上，连接轴(5-1-1)和连接轴(5-1-2)同心轴线相互重合，两个支撑架可带动两个支撑梁绕连接轴(5-1-1)和连接轴(5-1-2)光滑的转动。让i分别取一、二、三、四、五。第i块太阳能电池板通过第i组连接轴牢固的连接在一起，第i组的两个连接轴同心且轴线相互重合，第i块太阳能电池板的重量均匀分布在第i组连接轴的轴线两侧，第i块太阳能电池板的上连接轴通过轴承及轴承架被安装在支撑梁(4-2-2)上，下连接轴通过轴承及轴承架被安装在支撑梁(4-2-1)上，第i块太阳能电池板可绕第i组连接轴的轴线光滑的转动。各组连接轴的轴线相互平行且与地球绕太阳运行轨道的轴线平行。

在图1、图2、图3、图4和图5中，减速箱体(7-2)牢固的固定在支撑梁(4-2-2)上，控制电路板(18)被安装在减速箱体(7-2)内，驱动轴(17-1)和驱动轴(17-2)相互垂直且通过轴承及轴承架安装在减速箱体(7-2)上。电机(12-1)良好的固定在减速箱体(7-2)上，直齿轮(14-1)与电机(12-1)的电机轴(13-1)同心轴线相互重合且牢固的固定在电机轴(13-1)上，直齿轮(14-2)与蜗杆(15-1)同心轴线相互重合且牢固的固定在蜗杆(15-1)上，蜗杆(15-1)通过轴承及轴承架安装在减速箱体(7-2)上，直齿轮(14-1)和直齿轮(14-2)良好的相齿合，蜗杆(15-1)与蜗轮(16-1)良好的相齿合，蜗轮(16-1)与驱动轴(17-1)同心轴线相互重合且牢固的固定在驱动轴(17-1)上，驱动轴(17-1)的一端从减速箱体(7-2)内伸出并和直齿轮(19)相连接，直齿轮(19)与驱动轴(17-1)同心轴线相互重合且牢固的固定在驱动轴(17-1)上。连杆(10-1)的一端牢固的固定在连接轴(9-1-2)的上端，连杆(10-2)的一端牢固的固定在连接轴(9-2-2)的上端，连杆(10-3)的一端牢固的固定在连接轴(9-3-2)的上端，直齿轮(20)与连接轴(9-3-2)同心轴线相互重合且牢固的固定在连接轴(9-3-2)的上端，直齿轮(19)与直齿轮(20)良好的相齿合，连杆(10-4)的一端牢固的固定在连接轴(9-4-2)的上端，连杆(10-5)的一端牢固的固定在连接轴(9-5-2)的上端。长直连杆(11)通过连接轴(8-1)、连接轴(8-2)、连接轴(8-3)、连接轴(8-4)和连接轴(8-5)与连杆(10-1)、连杆(10-2)、连杆(10-3)、连杆(10-4)和连杆(10-5)的另一端相连接。

当电机(12-1)转动时，通过电机轴(13-1)、直齿轮(14-1)、直齿轮(14-2)、蜗杆(15-1)、蜗轮(16-1)、驱动轴(17-1)、直齿轮(19)带动直齿轮(20)转动，直齿轮(20)通过连杆(10-3)带动长直连杆(11)并通过长直连杆(11)和连杆(10-1)、连杆(10-2)、连杆(10-3)、连杆(10-4)和连杆(10-5)带动各太阳能电池板绕其连接轴的轴线同时、同步、同向跟随太阳光转动，实现太阳能家用电源的轨道跟踪。

在图1、图2、图3、图4和图5中，电机(12-2)良好的固定在减速箱减速箱体(7-2)上，直齿轮(14-3)与电机(12-2)的电机轴(13-2)同心轴线相互重合且牢固的固定在电机轴(13-2)上，直齿轮(14-4)与蜗杆(15-2)同心轴线相互重合且牢固的固定在蜗杆(15-2)上，蜗杆(15-2)通过轴承及轴承架安装在减速箱体(7-2)上，直齿轮(14-3)和直齿轮(14-4)良好的相齿合，蜗杆(15-2)与蜗轮(16-2)良好的相齿合，蜗轮(16-2)与驱动轴(17-2)同心轴线相互重合且牢固的固定在驱动轴(17-2)上，驱动轴(17-2)的两端从减速箱体(7-2)内伸出并分别与伞齿轮(21)和伞齿轮(22)相连接，伞齿轮(21)和伞齿轮(22)与驱动轴(17-2)同心轴线相互重合且牢固的固定在驱动轴(17-2)的两端，并且驱动轴(17-2)的两端通过连接架(6-1-1)、连接架(6-1-2)、连接块(7-3-1)和连接块(7-3-2)上所开的圆孔与连接架(6-1-1)、连接架(6-1-2)、连接块(7-3-1)和连接块(7-3-2)光滑的相连接，连接架(6-1-1)、连接架(6-1-2)、连接块(7-3-1)和连接块(7-3-2)上所开的圆孔与驱动轴(17-2)同心轴线相互重合并且连接架(6-1-1)、连接架(6-1-2)、连接块(7-3-1)和连接块(7-3-2)可以驱动轴(17-2)为轴光滑的转动，连接架(6-1-1)和连接架(6-1-2)的上端牢固的固定在支撑梁(4-2-2)上。

在减速箱体(7-2)的一端，长丝杠(2-1-1)的中上部通过轴承及轴承架被安装在连接块(7-3-1)下端，伞齿轮(23)与长丝杠(2-1-1)同心轴线相互重合且牢固的固定在长丝杠(2-1-1)的中上部，伞齿轮(23)与伞齿轮(21)良好的相齿合，长丝杠(2-1-1)的下端从长螺母丝杠(2-2-1)的上端光滑的旋入长螺母丝杠(2-2-1)，长螺母丝杠(2-2-1)的下端从长螺母(2-3-1)的上端光滑的旋入长螺母(2-3-1)，长螺母(2-3-1)的下端通过一个连接轴与辅支撑杆(3-3)的上端光滑的相连接。

在减速箱体(7-2)的另一端，长丝杠(2-1-2)的中上部通过轴承及轴承架被安装在连接块(7-3-2)下端，伞齿轮(24)与长丝杠(2-1-2)同心轴线相互重合且牢固的固定在长丝杠(2-1-2)的中上部，伞齿轮(24)与伞齿轮(22)良好的相齿合，长丝杠(2-1-2)的下端从长螺母丝杠(2-2-2)的上端光滑的旋入长螺母丝杠(2-2-2)，长螺母丝杠(2-2-2)的下端从长螺母(2-3-2)的上端光滑的旋入长螺母(2-3-2)，长螺母(2-3-2)的下端通过一个连接轴与辅支撑杆(3-4)的上端光滑的相连接。辅支撑杆(3-3)和辅支撑杆(3-4)的下端牢固的固定在连接板(3-5)上，连接板(3-5)牢固的固定在墙面上。

当各太阳能电池板的连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道的轴线偏离平行位子时由控制系统驱动电机(12-2)转动，电机(12-2)通过直齿轮(14-3)、直齿轮(14-4)、蜗杆(15-2)、蜗轮(16-2)和驱动轴(17-2)带动伞齿轮(21)和伞齿轮(22)转动并通过伞齿轮(23)、伞齿轮(24)、长丝杠(2-1-1)、长丝杠(2-1-2)、长螺母丝杠(2-2-1)、长螺母丝杠(2-2-2)、长螺母(2-3-1)和长螺母(2-3-2)带动各太阳能电池板同时同步同向绕连接支撑架和三角架的连接轴的轴线转动，使得各太阳能电池板的连接轴的轴线同时恢复到与地球绕太阳运行轨道的轴线平行位子上。实现太阳能家用电源的轨道俯角跟踪。

控制系统电路板(18)被安装在减速箱体(7-2)内，控制系统电路板(18)可实时监测太阳的位子和太阳运行轨道的俯角变化，并驱动电机(12-1)和电机(12-2)完成太阳能家用电源的轨道跟踪和轨道俯角跟踪。

Claims (6)

1.一种长行程多点同步支撑跟踪采光太阳能家用电源，由长螺母丝杠、长丝杠、长螺母、连杆、长直连杆、直齿轮、蜗轮、蜗杆、长蜗杆、电机、驱动轴、连接轴、连接轴、支撑板、连接架、连接板、支撑架、支撑梁、三角架、辅支撑杆、N个太阳能电池板和减速箱体构成，其特征是：每个太阳能电池板都通过一组连接轴牢固的串接在一起，每组内连接轴的轴线相互重合，各太阳能电池板的连接轴的轴线相互平行，各太阳能电池板的上表面相互平行且重量均匀分布在连接轴的轴线两侧，各太阳能电池板的连接轴上都牢固的安装了一个连杆，该连杆与该太阳能电池板的上表面垂直，各连接轴上的连杆一端与连接轴相连接另一端都分别通过一个连接轴与一个长直连杆相连接，每个太阳能电池板的各连接轴都通过轴承和轴承架被安装在同一组相互平行的支撑梁上，该组支撑梁牢固的固定在两条支撑架上，两条支撑架分别通过两个连接轴和两个三角架相连接并且两个连接轴的轴线与各太阳能电池板连接轴的轴线相互垂直，两个三角架通过一个连接板牢固的固定在墙面上，在一个支撑梁上牢固的安装了一个减速箱体和两个连接架，在减速箱体内安装了两条相互垂直的驱动轴，其中一条驱动轴的一端从减速箱体内伸出并和一个直齿轮相连，该直齿轮与该驱动轴同心轴线相互重合且牢固的固定在该驱动轴上，另一个直齿轮和上述太阳能电池板其中一组的连接轴同心轴线相互重合且牢固的固定在该连接轴上，上述两个直齿轮良好的相齿合，另一条驱动轴的两端从减速箱体内伸出并分别与两条长蜗杆相连接，两条长蜗杆与该驱动轴同心轴线相互重合且牢固的固定在该驱动轴的两端，每条长蜗杆的另一端分别插入一个连接 架下端所开圆孔与连接架光滑相连接，两条长蜗杆的另一端都与安装在一个小减速箱体内的一个蜗轮良好的相齿合，小减速箱体通过长蜗杆与安装在该长蜗杆另一端的连接架光滑的相连接，小减速箱体可以该长蜗杆为轴光滑的转动，每个蜗轮都与一条长丝杠同心轴线相互重合且牢固的固定在该长丝杠的中上部，该长丝杠的中上部通过轴承及轴承架被安装在该小减速箱体内，长丝杠的下端从小减速箱体内伸出并从一个长螺母丝杠的上端光滑的旋入该长螺母丝杠，长螺母丝杠的下端从一个长螺母的上端光滑的旋入长螺母，长螺母的下端通过一个连接轴与一个辅支撑杆的上端光滑的相连接。

2.根据权利要求1所述的长行程多点同步支撑跟踪采光太阳能家用电源，其特征是：安装在各组的连接轴上的连杆的各项尺寸对应相等。

3.根据权利要求1所述的长行程多点同步支撑跟踪采光太阳能家用电源，其特征是：两个小减速箱体内的蜗轮的各项尺寸对应相等。

4.根据权利要求1所述的长行程多点同步支撑跟踪采光太阳能家用电源，其特征是：两条长蜗杆的各项尺寸对应相等，两条长丝杠的各项尺寸对应相等。

5.根据权利要求1所述的长行程多点同步支撑跟踪采光太阳能家用电源，其特征是：两条长螺母丝杠的各项尺寸对应相等，两条长螺母的各项尺寸对应相等。

6.根据权利要求1所述的长行程多点同步支撑跟踪采光太阳能家用电源，其特征是：两条长螺母可绕位于两个辅支撑杆上端的与其相连的连接轴光滑的转动。 

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