CN203133613U - 基于伺服控制太阳能跟随装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种基于伺服控制太阳能跟随装置，其包括底座、控制太阳能电池板在竖向转动的竖向驱动机构、控制太阳能电池板在水平方向转动的水平驱动机构、固定架、固定支撑太阳能电池板的耳座；所述耳座固定连接太阳能电池板，且耳座和竖向驱动机构安装在固定架上。本实用新型降低了生产和经营成本，使太阳光线接收更优化，摆脱了液压装置在安装中复杂的过程和选择位置的弊端，实现了具有双轴一体的太阳光线跟随装置。故本实用新型具有较强的实用性，生产成本十分低，适合广泛地使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能设备，具体 是一种基于伺服控制的基于伺服控制太阳能跟随装置。
背景技术
目前能源短缺问题是世界各国所共同面临的问题，太阳能作为一种清洁无污染的能源有着巨大的开发前景，利用太阳能的关键是提高太阳能电池的转化效率，其很大部分作用取决于太阳能光线跟随装置。在太阳能光线跟随装置机械系统方面，我国在1997年研制了单轴太阳跟踪器，完成了东西方向的自动跟踪，而南北方向则通过手动调节，接收器的接收效率提高了。1998年美国加州成功的研究了ATM两轴跟踪器，并在太阳能面板上装有集中阳光的透镜，这样可以使小块的太阳能面板硅收集更多的能量，使效率进一步提高。2002年2月美国亚利桑那大学推出了新型太阳能跟踪装置，该装置利用控制电机完成跟踪，采用铝型材框架结构，结构紧凑，重量轻，大大拓宽了跟踪器的应用领域。其中双轴驱动的太阳光线跟随装置，是采用液压来驱动，虽然接收能量得到更优化但造成了太阳光线跟随装置的成本上升，让消费者难以考虑使用。除此之外这些跟随装置还存在能耗高、抗风强度低、跟踪精度不高等不足。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服上述技术存在之不足，提供一种消除太阳光线跟随装置在能量利用不充分和成本上的问题，降低生产和经营成本，克服液压装置在安装中过程复杂和选择位置的弊端，具有双轴一体的太阳光线跟随装置。
本实用新型为了实现上述目的所采用的技术方案如下：
一种基于伺服控制太阳能跟随装置，其特征在于：包括底座、控制太阳能电池板在竖向转动的竖向驱动机构、控制太阳能电池板在水平方向转动的水平驱动机构、固定架、固定支撑太阳能电池板的耳座；所述耳座固定连接太阳能电池板，且耳座和竖向驱动机构安装在固定架上，所述竖向驱动机构带动耳座及太阳能电池板在竖向整体转动；所述水平驱动机构安装在固定架下方的底座上并带动固定架、竖向驱动机构、耳座及太阳能电池板整体在水平方向转动；所述竖向驱动机构包括水平安装的驱动电机A、安装在驱动电机A输出轴上的小齿轮A、与小齿轮A相应配合的大齿轮A和穿过大齿轮A中心且两端穿过耳座并安装在固定架上的转动轴A；所述水平驱动机构包括竖向安装的驱动电机B、安装在驱动电机B输出轴上的小齿轮B、与小齿轮B相应配合的大齿轮B和一端安装在底座上另一端穿过大齿轮B中心安装在固定架上的转动轴B。
根据本实用新型中所述的基于伺服控制太阳能跟随装置，其特征在于：所述固定架由主板和安装在主板两端的侧板构成。
根据本实用新型中所述的基于伺服控制太阳能跟随装置，其特征在于：所述水平驱动机构安装在保护壳内，所述转动轴B上端穿过保护壳安装在固定架的主板中心位置上。
根据本实用新型中所述的基于伺服控制太阳能跟随装置，其特征在于：所述保护壳为圆柱状，其下端固定在底座上。
根据本实用新型中所述的基于伺服控制太阳能跟随装置，其特征在于：所述主板中心位置内侧上还设有安装板，所述驱动电机A安装在该安装板上，其输出轴穿过安装板。
根据本实用新型中所述的基于伺服控制太阳能跟随装置，其特征在于：所述耳座安装在侧板内侧。
本实用新型采用双步进电机来驱动双轴运动，降低了现有太阳光线跟随装置生产和经营成本，有效地消除太阳光线跟随装置在能量利用不充分和成本上的问题。
本实用新型具有如下优点：降低了生产和经营成本，使太阳光线接收更优化，摆脱了液压装置在安装中复杂的过程和选择位置的弊端，实现了具有双轴一体的太阳光线跟随装置。故本实用新型具有较强的实用性，生产成本十分低，适合广泛地使用。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图
图2是第二驱动机构剖面结构示意图
图中：1-固定架，101-主板，102-侧板，2-耳座，3-驱动电机A，4-小齿轮A，5-大齿轮A，6-转动轴A；7-驱动电机B，8-小齿轮B，9-大齿轮B，10-转动轴B，11-底座，12-太阳能电池板，13-安装板，14-保护壳
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明，但本实用新型并不仅限于以下实施方式。
如图1所示：如图1、2所示：一种基于伺服控制太阳能跟随装置，其包括底座、控制太阳能电池板在竖向转动的竖向驱动机构、控制太阳能电池板在水平方向转动的水平驱动机构、固定架1、固定支撑太阳能电池板的耳座2。其中固定架1由主板101和安装在主板两端的侧板102构成。
所述竖向驱动机构包括水平安装的驱动电机A3、安装在驱动电机A3输出轴上的小齿轮A4、与小齿轮A4相应配合的大齿轮A5和穿过大齿轮A5中心且两端穿过耳座2并安装在固定架1上的转动轴A6。该竖向驱动机构的驱动电机A3通过一个固定在固定架1的主板101中心位置的安装板13固定安装在固定架1上，从而能进一步地固定好驱动电机A的位置。
所述水平驱动机构包括竖向安装的驱动电机B7、安装在驱动电机B7输出轴上的小齿轮B8、与小齿轮B8相应配合的大齿轮B9和一端安装在底座11上另一端穿过大齿轮B9中心并安装在固定架1上的转动轴B10。转动轴A通过大齿轮轴承连接大齿轮A并与耳座固定连接且转动轴A两端用大齿轮轴挡圈固定在固定架1的侧板。小齿轮A与大齿轮A啮合且安装在驱动电机A的输出轴上，驱动电机A固定在主板101上。
所述耳座2固定连接太阳能电池板12，且耳座2和竖向驱动机构安装在固定架1的内侧上。具体的是耳座2安装在固定架1的侧板102上；然后转动轴A6的中间穿过大齿轮A5的中心，与大齿轮A5采用花键等方式固定连接，转动轴A6的两端依次穿过耳座2且与耳座2固定练级，然后再安装在两侧板102上，并可带动耳座2一起转动。
所述竖向驱动机构带动耳座2及太阳能电池板12在竖向整体转动；水平驱动机构安装在固定架1下方的底座11上并带动固定架1、竖向驱动机构、耳座2及太阳能电池板12整体在水平方向转动。该竖向驱动机构整体是安装在一个保护壳14内的，其转动轴B10穿过保护壳与固定架1的主板101的中心位置连接。转动轴B的一端固定在底座上且通过六角螺母固定连接大齿轮B，其另一端穿过保护壳与固定架1的主板101的中心位置连接，小齿轮B与大齿轮B啮合且安装在驱动电机B的输出轴上，驱动电机B的另一端与底座的底部固定。
所述太阳能电池板上还可设置多个加强筋，这样能使其刚度和强度能满足该装置最大抗风150 km／h的要求，可实现9级风自动放平功能。
本实用新型在实际使用中底座固定在地面，保护壳扣装在底座上，其内部的大齿轮B和小齿轮B啮合由驱动电机B带动，通过输出轴穿过保护壳连接固定架带动固定架及其安装在固定架上的部件整体在水平方向转动，从而达到控制太阳板水平方向的周向运动，停止时靠电机自身持电静扭矩锁紧。固定架内大齿轮A和小齿轮A啮合由驱动电机A带动，通过转动轴A固定耳座并两侧由大齿轮轴挡圈固定在固定架的侧板上，从而实现太阳板的竖直方向的运动及其锁紧。
本实用新型在具体使用能需要满足以下要求：(1)方位角跟踪范围：0°至200°；高度角跟踪范围：0°至90°，同时要避免极限位置锁死，不跟踪时装置具有锁紧功能。(2)为防止跟踪角加速度过大，引起附加载荷过大，取平均跟踪角速度为0.20／s。(3)跟踪精度为±1°，太阳的平均角速度为0.25°／min，即每隔4 min太阳能电池板与太阳光线就有1°的偏差。因此，最多每隔4 min就要调整一次太阳能电池板的角度。(4)跟踪能耗不能超过1 W。(5)装置的刚度和强度能满足该装置最大抗风150 km／h的要求，可实现9级风自动放平功能。(6)在满足以上性能的同时，尽量简化结构和加工工艺，进一步提高技术经济性，降低成本。故本实用新型具有较强的实用性，生产成本十分低。
Claims (6)
1.一种基于伺服控制太阳能跟随装置，其特征在于：包括底座、控制太阳能电池板在竖向转动的竖向驱动机构、控制太阳能电池板在水平方向转动的水平驱动机构、固定架、固定支撑太阳能电池板的耳座；所述耳座固定连接太阳能电池板，且耳座和竖向驱动机构安装在固定架上，所述竖向驱动机构带动耳座及太阳能电池板在竖向整体转动；所述水平驱动机构安装在固定架下方的底座上并带动固定架、竖向驱动机构、耳座及太阳能电池板整体在水平方向转动；所述竖向驱动机构包括水平安装的驱动电机A、安装在驱动电机A输出轴上的小齿轮A、与小齿轮A相应配合的大齿轮A和穿过大齿轮A中心且两端穿过耳座并安装在固定架上的转动轴A；所述水平驱动机构包括竖向安装的驱动电机B、安装在驱动电机B输出轴上的小齿轮B、与小齿轮B相应配合的大齿轮B和一端安装在底座上另一端穿过大齿轮B中心安装在固定架上的转动轴B。
2.根据权利要求1所述的基于伺服控制太阳能跟随装置，其特征在于：所述固定架由主板和安装在主板两端的侧板构成。
3.根据权利要求2所述的基于伺服控制太阳能跟随装置，其特征在于：所述水平驱动机构安装在保护壳内，所述转动轴B上端穿过保护壳安装在固定架的主板中心位置上。
4.根据权利要求3所述的基于伺服控制太阳能跟随装置，其特征在于：所述保护壳为圆柱状，其下端固定在底座上。
5.根据权利要求2所述的基于伺服控制太阳能跟随装置，其特征在于：所述主板中心位置内侧上还设有安装板，所述驱动电机A安装在该安装板上，其输出轴穿过安装板。
6.根据权利要求2所述的基于伺服控制太阳能跟随装置，其特征在于：所述耳座安装在侧板内侧。
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