CN208782768U - 一种双轴太阳光跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双轴太阳光跟踪装置，包括四片相同的光电池，四片光电池分别安装在太阳能电池组件的四个方向上同时分别两两组成一对且每对的光电池与太阳能电池组件的夹角相同；支架外设置有支架外壳，太阳能电池组件固定框的另一端通过铰链铰接在第一横梁，第一横梁固定在支撑柱上；太阳能电池组件固定框中下部通过第二横梁固定于支架外壳的另一端；太阳能电池组件固定框上固定有支撑梁；支撑梁用于固定太阳能电池组件。本实用新型通过设置值有第一横梁、第二横梁、太阳能电池组件固定框以及支撑梁使太阳能跟踪装置更稳定牢固，并且方便拆卸；本实用新型采用四个性能相同的光电池进行高度和方位的双轴跟踪，这样既保证了检测范围，又保证了测量精度。

Description

一种双轴太阳光跟踪装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能跟踪装置，具体涉及到一种双轴太阳光跟踪装置，属于太阳能技术领域。

背景技术

能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。当前，包括我国在内的绝大多数国家都以石油、天然气和煤炭等矿物燃料为主要能源。而石油、天然气和煤炭都是有限的，不可再生的，世界多数国家都已经认识到了问题的严重性。新能源技术及节能技术在世界范围内迅速发展，人们对核能以及太阳能、风能、地热能、水力能、生物能等可持续能源资源的利用日益重视，在整个能源消耗中所占的比例正在显著地提高。

太阳光线跟踪装置目前还存在一系列的问题亟待解决，主要有：

1)目前太阳光跟踪装置结构简单、不稳定，不适合在环境恶劣多大风环境下使用；

2)目前太阳光跟踪装置不具备防雨功能，电机等带电元件若长期无遮挡地暴露时间久了容易进水导致元件损坏；

3)目前太阳光线跟踪装置采用两片光电池成人字形设置在太阳能电池组件上，但两片光电池与太阳能电池板之间的夹角始终不可能完全相等，永远无法达到真正意义上的垂直；

因此，急需设计一种新的太阳跟踪装置，使之具有更稳定的结构且具备防风防雨、原理结构简单方便拆卸的特点。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一中结构稳定且具备防风防雨、原理结构简单方便拆卸的特点的太阳能跟踪装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种双轴太阳光跟踪装置，包括底座、支撑柱、转盘支承、支架、太阳能电池组件固定框、第一电机、单级蜗轮蜗杆减速器、小齿轮、联轴器、第二电机、丝杆升降机、连接臂、升降机机座和第一横梁；太阳能电池组件固定框上固定太阳能电池组件；还包括四片相同的光电池，所述四片光电池分别安装在太阳能电池组件的四个方向上同时分别两两组成一对且每对的光电池与太阳能电池组件的夹角相同；所述支架外设置有支架外壳；

所述底座通过地脚螺栓固定在地面上，支座上端固定支撑柱；

所述支撑柱与转盘支承的外圈相连，转盘支承的内圈与支架外壳底部相连，单级蜗轮蜗杆减速器安装在支架内部，单级蜗轮蜗杆减速器的输入轴通过联轴器与第一电机相连，单级蜗轮蜗杆减速器的输出轴与小齿轮相连，小齿轮与转盘支承的外圈轮齿啮合；

支架外壳的一端通过销与连接臂相连；所述连接臂与升降机机座连接；在升降机机座上固定有丝杆升降机，所述丝杆升降机的输入轴与第二电机相连、输出轴铰接太阳能电池组件固定框；

所述太阳能电池组件固定框的另一端通过铰链铰接在第一横梁，所述第一横梁固定在支撑柱上；太阳能电池组件固定框中下部通过第二横梁固定于支架外壳的另一端；

所述太阳能电池组件固定框上固定有支撑梁；所述支撑梁用于固定太阳能电池组件。

进一步，为了增加防雨功能，还包括防雨罩底板，所述防雨罩底板固定于支架外壳的一端且与丝杆升降机同侧；所述防雨罩底板通过第一连接板连接防雨罩。

进一步地，所述防雨罩能遮挡住丝杆升降机和第二电机使其避免被雨水淋湿。

再进一步的，所述防雨罩底板上设置有若干漏水孔。

所述丝杆升降机的顶端通过第二连接板与太阳能电池组件固定框相连。

本实用新型所达到的有益效果：

1.本实用新型采用第一横梁、第二横梁、太阳能电池组件固定框以及支撑梁使太阳能跟踪装置更稳定牢固，并且方便拆卸；

2.本实用新型装置采用蜗轮蜗杆减速机，利用其齿轮的速度转换器，将电机(马达)的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩，从而实现太阳能电池组件的高度角的改变；

3.本实用新型采用四个性能相同的光电池进行高度和方位的双轴跟踪，这样既保证了检测范围，又保证了测量精度；

4.本实用新型采用防雨罩遮挡住丝杆升降机以及与其连接的电机，使元件避免被雨水淋湿，且在防雨罩底板上设置有若干漏水孔，能使进水快速排出。

附图说明

图1是本实用新型具体实施例的装置结构示意图；

图2是本实用新型光电池与太阳能电池组件的位置示意图；

图3是本实用新型方位角光电池布置示意图；

图1～图2中标号定义：1-支撑住；2-转盘支承；3-支架；4-太阳能电池组件固定框；5-方位角无刷直流电机；6-单级蜗轮蜗杆减速器；7-小齿轮；8-联轴器；9-高度角无刷直流电机；10-丝杆升降机；11-升降机输出轴；12-第一连接板；13-连接臂；14-控制器；15-升降机机座；16-防雨罩底板；17-漏水孔；18-防雨罩；19-第一横梁；20-底座；21-地脚螺栓；22-第二连接板；23-支撑梁；24-太阳能电池组件；25-第二横梁；26-铰链；27-支架外壳；28-光电池。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

图1是本实用新型具体实施例的装置结构示意图；图1示出了本实用新型的具体实施例：一种双轴太阳光跟踪装置，包括底座20、支撑柱1、转盘支承2、支架3、太阳能电池组件固定框4、方位角无刷直流电机5、单级蜗轮蜗杆减速器6、小齿轮7、联轴器8、高度角无刷直流电机9、丝杆升降机10、连接臂13、升降机机座15和第一横梁19；太阳能电池组件固定框4上固定太阳能电池组件24；还包括四片相同的光电池28，所述四片光电池28分别安装在太阳能电池组件24的四个方向上同时分别两两组成一对且每对的光电池28与太阳能电池组件24的夹角相同；所述支架3外设置有支架3外壳27；

所述底座20通过地脚螺栓21固定在地面上，支座上端固定支撑柱1；

所述支撑柱1与转盘支承2的外圈相连，转盘支承2的内圈与支架3外壳27底部相连，单级蜗轮蜗杆减速器6安装在支架3内部，单级蜗轮蜗杆减速器6的输入轴通过联轴器8与方位角无刷直流电机5相连，单级蜗轮蜗杆减速器6的输出轴11与小齿轮7相连，小齿轮7与转盘支承2的外圈轮齿啮合；

支架3外壳27的一端通过销与连接臂13相连；所述连接臂13与升降机机座15连接；在升降机机座15上固定有丝杆升降机10，所述丝杆升降机10的输入轴与高度角无刷直流电机9相连、输出轴11铰接太阳能电池组件固定框4；

所述太阳能电池组件固定框4的另一端通过铰链26铰接在第一横梁19，所述第一横梁19固定在支撑柱1上；太阳能电池组件固定框4中下部通过第二横梁25固定于支架3外壳27的另一端；

所述太阳能电池组件固定框4上固定有支撑梁23；所述支撑梁23用于固定太阳能电池组件24。

本实用新型采用太阳能电池组件固定框4来固定太阳能电池组件24，更加牢固且增加了称重能力；同时采用第一横梁19固定太阳能电池组件固定框4并通过铰接的方式连接，可使太阳能电池组件固定框4在丝杆升降机10的推动下自如地沿第一横梁19在高度上上下升降；采用第二横杆固定太阳能电池组件固定框4使其在方位角电机的带动下水平旋转的时候更加牢固稳定；在固定框4上还设置了支撑梁23，进一步增加了称重能力，可在固定框4上设置多个太阳能电池组件24；

为了使丝杆升降机10及电机避免被雨水淋湿，在以上实施例的基础上还包括防雨罩18底板16，所述防雨罩18底板16固定于支架3外壳27的一端且与丝杆升降机10同侧；所述防雨罩18底板16通过第一连接板12连接防雨罩18。

为了增加排水功能在所述防雨罩18底板16上设置有若干漏水孔17。

所述丝杆升降机10的顶端通过第二连接板22与太阳能电池组件固定框4相连。

所述方位角无刷直流电机5和高度角无刷直流电机9都采用无刷直流电机。

为了使电机在运行过程中更稳定，可在所述方位角无刷直流电机5和高度角无刷直流电机9下端设置有用于固定电机的基座。

本装置工作的原理是：通过光电池28检测太阳光并将输出信号传输至控制器14，控制器14通过调节方位角无刷直流电机5和高度角无刷直流电机9的转动实现装置方位角和高度角的调节，所以还包括用于对光电池28输出的信号进行处理并调节装置运动的控制机构，所述控制机构设置于支撑柱1外侧。

在具体实施例中，控制机构的主控芯片采用MC56F8346，它是Freescale公司推出的一款低价格、高性能数字电机控制(DMC)专用芯片，它是一款16位定点DSP，属56F8000E系列，主频可达60M/Hz。它将高性能DSP内核与丰富的微处理器外设功能集于一身，并集成高性能外围电路。它具有运算速度快、实时性强、编程简单等优点。

四个光电池28安装在太阳能电池组件上，主要用于检测装置运行时的环境条件，包括获取光电池28与太阳角度差，以此输出检测信号；检测环境光线强弱程度，以区别白昼和夜晚；在阴天光照强度不够时，装置监测到信号后自动处于待机状态，避免不必要的能源浪费。

四片相同的小光电池28，两两组成一对，一对负责检测高度角差，另一对负责检测方位角差。图2是本实用新型光电池28与太阳能电池组件的位置示意图，图3是本实用新型方位角光电池28布置示意图；如图2、图3所示每片小光电池28与下面的太阳能电池组件平面都保持一样的角度θ。

本实用新型具体实施例中实现方位角和高度角变化的电机优选地都采用无刷直流电机(无刷直流永磁电动机)，与传统的有刷直流电动机相比，无刷直流永磁电动机除保持了直流电动机良好的机械特性和调速特性外，还具有自己独特的优点：

1)无刷直流永磁电动机的气隙磁场由永磁体产生，与传统的电磁励磁相比没有励磁损耗，因而效率更高；

2)结构简单，体积小，用铜量小，效率高；

3)由于无刷直流永磁电动机采用电子换向，没有电刷，因而维修方便，减少了维修费用。

本装置的运动过程如下：

方位角的运动：通过方位角无刷直流电机5、单级蜗轮蜗杆减速器6、小齿轮7带动整个旋转部分360度旋转；

高度角的运动：通过高度角无刷直流电机9旋转，带动丝杆升降机10旋转，边上的轴可以上下伸缩移动，太阳能电池组件就可以竖直平面内转动了。

本实用新型方位角跟踪采用蜗轮蜗杆和齿轮传动，可得到较大的传动比，结构紧凑，运动空间大，可实现360o转动，设计总传动比为360。方位角传动机构中，蜗轮蜗杆减速器6传动结构上可实现自锁功能，因此可以抵御一定等级的大风和提高了保持方位角跟踪精度的能力；高度角传动机构选择丝杆升降机10，其可实现太阳能电池组件的起升和放平功能，其具有结构紧凑、体积小、重量轻、能自锁、安装方便等优点，设计总传动比为24。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种双轴太阳光跟踪装置，其特征是，包括底座、支撑柱、转盘支承、支架、太阳能电池组件固定框、第一电机、单级蜗轮蜗杆减速器、小齿轮、联轴器、第二电机、丝杆升降机、连接臂、升降机机座和第一横梁；太阳能电池组件固定框上固定太阳能电池组件；还包括四片相同的光电池，所述四片光电池分别安装在太阳能电池组件的四个方向上同时分别两两组成一对且每对的光电池与太阳能电池组件的夹角相同；所述支架外设置有支架外壳；

所述底座通过地脚螺栓固定在地面上，支座上端固定支撑柱；

所述支撑柱与转盘支承的外圈相连，转盘支承的内圈与支架外壳底部相连，单级蜗轮蜗杆减速器安装在支架内部，单级蜗轮蜗杆减速器的输入轴通过联轴器与第一电机相连，单级蜗轮蜗杆减速器的输出轴与小齿轮相连，小齿轮与转盘支承的外圈轮齿啮合；

支架外壳的一端通过销与连接臂相连；所述连接臂与升降机机座连接；在升降机机座上固定有丝杆升降机，所述丝杆升降机的输入轴与第二电机相连、输出轴铰接太阳能电池组件固定框；

所述太阳能电池组件固定框的另一端通过铰链铰接在第一横梁，所述第一横梁固定在支撑柱上；太阳能电池组件固定框中下部通过第二横梁固定于支架外壳的另一端；

所述太阳能电池组件固定框上固定有支撑梁；所述支撑梁用于固定太阳能电池组件。

2.如权利要求1所述的双轴太阳光跟踪装置，其特征在于，包括防雨罩底板，所述防雨罩底板固定于支架外壳的一端且与丝杆升降机同侧；所述防雨罩底板通过第一连接板连接防雨罩。

3.如权利要求2所述的双轴太阳光跟踪装置，其特征在于，所述防雨罩能遮挡住丝杆升降机和第二电机使其避免被雨水淋湿。

4.如权利要求3所述的双轴太阳光跟踪装置，其特征在于，所述防雨罩底板上设置有若干漏水孔。

5.如权利要求1所述的双轴太阳光跟踪装置，其特征在于，所述丝杆升降机的顶端通过第二连接板与太阳能电池组件固定框相连。

6.如权利要求1～5任意一项权利要求所述的双轴太阳光跟踪装置，其特征在于，所述第一电机和第二电机都采用无刷直流电机。

7.如权利要求1～5任意一项权利要求所述的双轴太阳光跟踪装置，其特征在于，所述第一电机和第二电机下端设置有用于固定电机的基座。

8.如权利要求1所述的双轴太阳光跟踪装置，其特征在于，还包括用于对光电池输出的信号进行处理并调节装置运动的控制机构。

9.如权利要求8所述的双轴太阳光跟踪装置，其特征在于，所述控制机构设置于支撑柱外侧。