CN202257284U - 一种新型太阳自动跟踪机械装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型太阳自动跟踪机械装置。主要包括支撑机构、驱动机构、限位机构、并联转向机构。支撑机构包括三角支架1，三角平台6，太阳能板托盘13；驱动机构包括齿轮9，齿条2，步进电机4，电机支架5，导轨8；限位机构包括限位连杆10，细钢丝绳3；并联转向机构包括导向轮7，牛眼万向轮11，铰链12。所述导轨8固定在三角支架1的横梁上，齿条2固定在导轨8上，齿轮9通过步进电机4与齿条2啮合作水平直线运动，步进电机4通过电机支架5固定在导轨8上，三角平台6固定在三角支架1的顶端，牛眼万向轮11的底座与三角平台6固定，另外一端的螺栓端与太阳能板托盘13固联，三套限位连杆10的一端固定在三角平台6上，另外一端通过铰链12成120°角固定在太阳能板托盘13上，三条细钢丝绳3的一端通过铰链12与太阳能板托盘13固联，另一端通过导向轮7连接在齿条2上。该结构简单实用，成本低廉，驱动功耗小，输出的有效电量多。

Description

一种新型太阳自动跟踪机械装置

技术领域

本实用新型属于太阳能利用领域，具体涉及一种太阳自动跟踪机械装置。

背景技术

太阳能是用之不尽的绿色能源，是目前能源战略关键的一环，但太阳能存在着光能密度低、空间分布不断变化的缺点，其利用率十分低。解决这一问题有两种方法，一是提高太阳能装置的能量转换率；二是提高太阳能的接收效率。太阳跟踪系统就属于第二种方法。研究精确的太阳跟踪装置，可使太阳能采光板的接受率大大提高，从而提高太阳能的利用效率。

目前，太阳能自动跟踪装置有多种结构，但都存在着结构复杂、成本较高的问题。而且跟踪装置大都采用步进电机或伺服电机直接驱动太阳能板，这样如果太阳能电池板重量较大时，需要较大功率的电机驱动，造成自身的耗电量提高，其输出的有效能源将大大减少。

针对以上问题本实用新型提出了一种新型并联机构的太阳自动跟踪机械装置，该装置结构简单、灵活度高、成本低廉、自耗电量小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对目前的太阳跟踪装置结构复杂、成本高、功耗大的缺点，提供一种新型并联机构的太阳自动跟踪机械装置，该装置具有结构简单、成本低廉、自耗电量小、精度高和灵活度高的特点。

为了实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新型太阳自动跟踪机械装置主要包括支撑机构、驱动机构、限位机构、并联转向机构。

支撑机构的底部是三角支架，使用三角支架结构进行支撑可以保持整个装置的牢固性。三角支架的顶部是一个三角平台，在三角平台上固联一牛眼万向轮，牛眼万向轮上有一螺栓又与太阳能板托盘的重心固联在一起，这样可以使太阳能板的重量通过牛眼万向轮传递到三角支架上。当电机得电时，只需通过齿轮齿条结构牵动太阳能板托盘边缘处的细钢丝绳，在导向轮作用下作上下的竖直运动。三条细钢丝绳的协调运动使太阳能板的姿态任意改变，可以使方位角达到360°，俯仰角达到110°，实现了全方位的跟踪。

驱动机构通过步进电机将其力矩传递给齿轮，再经其与齿条的啮合传递给细钢丝绳，此驱动机构简单、易于实现，大大节省了成本。现有的单轴、双轴跟踪结构都是将整个太阳能板的重量落在驱动电机上，当太阳能电池板的重量较大时，需要较大功率的电机驱动。而一般驱动电机的能源由太阳能发电提供，如果驱动电机消耗能量较大，则输出的有效能源就大大减少。而在本结构中，由于太阳能板的重力主要落在三角支架上，其位姿变化时只需极小的力矩就能实现，因此可以用极小功率的电机来驱动，从而使输出的有效能源增多。

限位机构是三角平台上的三套连杆机构，三套连杆机构的上端通过铰链与太阳能板托盘相连。3个铰链的三个固定点在太阳能板托盘上构成一个正三角形，该机构可以对太阳能板的转动进行限位，以及当驱动器出现故障或大风天气时防止太阳能板的脱落，起到加固太阳能板的作用。

转向机构使用了一种新型的并联机构。在太阳能板托盘的边缘处120度间隔设置3个铰链，与铰链连接的细钢丝绳通过导向轮固定在齿条上。当电机带动齿轮齿条作直线运动时，通过导向轮可将齿条的水平运动转化为细钢丝绳的上下运动。三根细钢丝绳的协调运动，可以实现太阳能电池板6个自由度的转动。与传统的并联结构相比，本装置的伸缩杆不是气缸、电动缸或者液压缸，而是无弹性的细钢丝绳，这进一步降低了跟踪装置的成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、三角支架；2、齿条；3、细钢丝绳；4、步进电机；5、电机支架；6、三角平台；7、导向轮；8、导轨；9、齿轮；10、限位连杆；11、牛眼万向轮；12、铰链；13、太阳能板托盘。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

作为本实用新型的一种实施方式，请参阅图1，一种新型太阳自动跟踪机械装置包括三角支架1、齿条2、细钢丝绳3、步进电机4、电机支架5、三角平台6、导向轮7、导轨8、齿轮9、限位连杆10、牛眼万向轮11、铰链12、太阳能板托盘13。所述导轨8固定在三角支架1的横梁上，齿条2固定在导轨8上，齿轮9通过步进电机4与齿条2啮合可以来回作水平直线运动，步进电机4通过电机支架5固定在导轨8上，三角平台6固定在三角支架1的顶端，牛眼万向轮11的底座与三角平台6固定，另外一端的螺栓端与太阳能板托盘13固联，三套限位连杆10的一端固定在三角平台6上，另外一端通过铰链12成120°角固定在太阳能板托盘13上，在其上对应的固定点构成一个正三角形，三条细钢丝绳3的一端通过铰链12与太阳能板托盘13固联，另一端通过导向轮7连接在齿条2上。

当三个电机动作时，将带动齿轮转动，齿条通过齿轮传递的力矩在导轨上来回作水平运动，连接在齿条上的细钢丝绳通过导向轮换向后使太阳能板托盘做竖直上下运动，进而改变太阳能板的姿态，完成太阳能板的俯仰和旋转运动。当太阳能板的位姿发生变化时，固定在太阳能板托盘上的牛眼万向轮可以随太阳能板运动，三套限位连杆对太阳能板的转动进行限位。

Claims (4)

1.一种新型太阳自动跟踪机械装置，包括支撑机构、驱动机构、限位机构、并联转向机构，其特征在于：所述导轨固定在三角支架的横梁上，当电机得电后，齿轮通过与齿条的啮合在导轨上作水平直线运动，步进电机通过电机支架固定在导轨上，三角平台固定在三角支架的顶端，牛眼万向轮的底座与三角平台固定，另外一端的螺栓端与太阳能板托盘固联，三套限位连杆的一端固定在三角平台上，另外一端通过铰链成120°角固定在太阳能板托盘上，三条细钢丝绳的一端通过铰链与太阳能板托盘固联，另一端通过导向轮连接在齿条上。

2.根据权利要求1所述的一种太阳自动跟踪机械装置，其特征在于三角支架的一端与三角平台固联，牛眼万向轮的顶点位于太阳能板托盘背后重心处，太阳能板的自身重量主要通过牛眼万向轮由三角支架承担。

3.根据权利要求1所述的一种太阳自动跟踪机械装置，其特征在于在三角支架的三个横梁上，各固连一组步进电机、齿轮齿条及导轨结构，齿条运动方向与所在边平行。

4.根据权利要求1所述的一种太阳自动跟踪机械装置，其特征在于所述的细钢丝绳与齿条固联，通过导向轮换向将水平直线运动转化为竖直的上下运动，太阳能板托盘固联在牛眼万向轮上可以以任意姿态作俯仰和旋转运动。