TWM457156U - 角度調整裝置 - Google Patents

Description

角度調整裝置

本新型是有關於一種角度調整裝置，特別是指一種適合供一個太陽能板安裝以調整該太陽能板朝向太陽的角度的角度調整裝置。

太陽光能的利用，通常是透過太陽能板的光電效應將光能轉換成電能而供使用。一般而言，太陽能板垂直太陽光線時具有最佳發電效率，但因太陽軌跡會隨著時間而變化，太陽光之入射角也隨之改變。若太陽能板是固定地安裝於支撐架上，在實際使用上往往會因為太陽光之入射角度的偏差，而降低能量收集的效率。

為了解決前述問題，目前已發展出一種可調整太陽能板朝向太陽的角度的自動追日裝置，如圖1所示的專利證書號第M334301號新型專利。該新型專利揭露的自動追日裝置包括一個第一支撐單元71、一個與該第一支撐單元71結合安裝並可繞一個垂直軸線701旋轉的第一動力單元72、一個安裝於該第一動力單元72上且可被該第一動力單元72帶動而繞該垂直軸線701旋轉的第二支撐單元73、一個沿著一個水平軸線702可樞轉地安裝於該第二支 撐單元73上且供一太陽能板79安裝的第三支撐單元74，以及一個沿著該水平軸線702安裝於該第二支撐單元73上且可被驅動而帶動該第三支撐單元74轉動的第二動力單元75。

該第二支撐單元73包括一個供該第二動力單元75安裝的第一支架731、一個與該第一支架731間隔的第二支架732，以及一個連接於該第一支架731與該第二支架732的下方且與該第一動力單元72連動安裝的第三支架733。該第一動力單元72被驅動時，可帶動該第二支撐單元73繞該垂直軸線701轉動，進而連動該第三支撐單元74、該太陽能板79與該第二動力單元75一起轉動。

該第三支撐單元74包括一個供該太陽能板79安裝的框架741，以及沿著該水平軸線702分別設置於該框架741之相反兩側的一個第一樞軸742與一個第二樞軸743。該第一樞軸742樞接該第一支架731，並與該第二動力單元75結合，而該第二樞軸743樞接該第二支架732。因此，該第二動力單元75被驅動時，可帶動該第一樞軸742繞該水平軸線702轉動，進而帶動該第三支撐單元74與該太陽能板79轉動。

該自動追日裝置雖然可以調整該太陽能板79朝向太陽的角度，但由於該第二動力單元75是由該第二支撐單元73向外突出地安裝該第一支架731上，即該第二動力單元75與該垂直軸線701的距離較長，因此當該第二支撐單元73繞該垂直軸線701轉動時，該第二動力單元75會 增加轉動慣量而增加該第一動力單元72驅動該第二支撐單元73旋轉時的阻力，除了必須增加動力輸出而耗費能源之外，還會使裝置整體容易晃動而降低結構穩定性，因而容易發生倒塌而壞損。

因此，本新型之目的，即在提供一種結構創新且旋轉阻力較低而結構穩定度高的角度調整裝置。

於是，本新型角度調整裝置，適合供一個太陽能板安裝，該角度調整裝置包含：一個基座、一個第一動力機構、一個第二動力機構，以及一個控制機構。

該基座包括一個固定基架、一個可繞一個垂直軸線轉動地設置於該固定基架上的旋轉基架，以及一個可繞一個水平軸線轉動地設置於該旋轉基架上且供該太陽能板安裝的樞轉基架。該第一動力機構鄰近該垂直軸線地安裝於該旋轉基架上且位於該固定基架與該樞轉基架之間，並可被驅動而使該樞轉基架繞該水平軸線轉動。該第二動力機構安裝於該固定基架上並可被驅動而使該旋轉基架繞該垂直軸線轉動。該控制機構與該基座結合安裝，並可控制該第一動力機構驅動該樞轉基架轉動的動力及可控制該第二動力機構驅動該旋轉基架轉動的動力。

本新型之功效在於：將該第一動力機構鄰近該垂直軸線地安裝於該旋轉基架上的創新結構設計，使該第一動力機構與該垂直軸線的距離變短而降低繞該垂直軸線旋轉時的轉動慣量，可減少該第二動力機構驅動該旋轉基 架旋轉時的阻力以減少動力輸出而節省能源，此外，也可以提升整體結構穩定性，而可避免晃動或倒塌壞損。

1‧‧‧基座

11‧‧‧固定基架

111‧‧‧底基壁

112‧‧‧頂基壁

113‧‧‧連接壁

114‧‧‧支撐壁

115‧‧‧滾輪

12‧‧‧旋轉基架

121‧‧‧承載壁

122‧‧‧夾壁

123‧‧‧安裝壁

124‧‧‧側壁部

125‧‧‧連壁部

126‧‧‧組裝壁

13‧‧‧樞轉基架

131‧‧‧框壁

132‧‧‧環框部

133‧‧‧結合框部

134‧‧‧第一樞接壁

135‧‧‧第二樞接壁

14‧‧‧配重塊

2‧‧‧第一動力機構

21‧‧‧第一減速單元

211‧‧‧第一殼體

212‧‧‧水平蝸桿

213‧‧‧第一水平端

214‧‧‧第二水平端

22‧‧‧第一動力單元

221‧‧‧第一馬達

222‧‧‧第一聯軸器

3‧‧‧第二動力機構

31‧‧‧第二減速單元

311‧‧‧第二殼體

312‧‧‧垂直蝸桿

313‧‧‧第一垂直端

314‧‧‧第二垂直端

32‧‧‧第二動力單元

321‧‧‧第二馬達

322‧‧‧第二聯軸器

4‧‧‧控制機構

41‧‧‧第一編碼器

42‧‧‧第二編碼器

71‧‧‧垂直軸線

72‧‧‧水平軸線

8‧‧‧太陽能板

81‧‧‧受光面

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是專利證書號第M334301號新型專利的一個前視圖；圖2是本新型角度調整裝置之一較佳實施例之一立體圖；圖3是該較佳實施例之一前視圖；及圖4是該較佳實施例之一右視圖。

參閱圖2、3、4，本新型角度調整裝置之較佳實施例適合供一個太陽能板8安裝，並可調整該太陽能板8朝向太陽的角度，使該太陽能板8之一受光面81可以恆與太陽入射的光線垂直以增加發電效率。而該角度調整裝置包含一個基座1，以及安裝於該基座1上的一個第一動力機構2、一個第二動力機構3與一個控制機構4。

本實施例的基座1包括一個固定基架11、一個可繞一個垂直軸線71轉動地設置於該固定基架11上的旋轉基架12、一個可繞一個水平軸線72轉動地設置於該旋轉基架12上且供該太陽能板8安裝的樞轉基架13，以及一個安裝於該樞轉基架13上的配重塊14。

該固定基架11具有一個呈矩形的底基壁111、 一個間隔地位於該底基壁111的上方而供該第二動力機構3安裝且呈矩形的頂基壁112、數個間隔地連接於該頂基壁112與該底基壁111之間的連接壁113、數個等角度間隔地圍繞該垂直軸線71且設置於該頂基壁112上的支撐壁114，以及數個分別可轉動地安裝於該等支撐壁114之頂端而供該旋轉基架12可轉動地設置的滾輪115。

該旋轉基架12具有一個可轉動地設置於該等滾輪115上且呈圓板狀的承載壁121、兩個間隔地位於該垂直軸線71之相反兩側且間隔地位於該承載壁121上方的夾壁122、一個安裝於該等夾壁122與該承載壁121之間的安裝壁123，以及一個與該等夾壁122間隔地設置於該安裝壁123上的組裝壁126。

該安裝壁123具有兩個間隔地位於該垂直軸線71之相反兩側的側壁部124，以及一個連接該等側壁部124與該等夾壁122的連壁部125，而該組裝壁126設置於該連壁部125上。

該樞轉基架13具有一個供該太陽能板8安裝的框壁131、一個連接該框壁131的第一樞接壁134，以及一個連接該框壁131且與該第一樞接壁134間隔的第二樞接壁135。該第一樞接壁134與該第二樞接壁135可繞該水平軸線72轉動地設置於該旋轉基架12的該等夾壁122之相反兩側，且該配重塊14是安裝於該第二樞接壁135的相反於該框壁131之一端。而該框壁131具有一個呈矩形且中央鏤空的環框部132，以及兩個分別間隔地設置於該環框部 132下方的結合框部133，其中一個結合框部133與該第一樞接壁134結合安裝，另一個結合框部133則與該第二樞接壁135結合安裝。

本實施例的第一動力機構2鄰近該垂直軸線71地安裝於該旋轉基架12上且位於該固定基架11與該樞轉基架13之間，並可被該控制機構4驅動而使該樞轉基架13繞該水平軸線72轉動。該第一動力機構2包括一個安裝於該等夾壁122之間的第一減速單元21，以及一個與該安裝壁123的連壁部125結合安裝且位於該第一減速單元21的下方的第一動力單元22，該第一動力單元22可被驅動而提供該第一減速單元21動力。

該第一減速單元21具有一個第一殼體211，以及一個部分安裝於該第一殼體211內且可被該第一動力單元22驅動而繞該水平軸線72轉動的水平蝸桿212。該水平蝸桿212具有分別可轉動地穿設於該等夾壁122的一個第一水平端213與一個第二水平端214，且該第一水平端213與該第一樞接壁134結合安裝，而該第二水平端214與該第二樞接壁135結合安裝，藉此該樞轉基架13可透過該水平蝸桿212可樞轉地設置於該等夾壁122上。

需要說明的是，本實施例的第一減速單元21為蝸輪減速機的形式，並還包括一個安裝於該第一殼體211內且嚙合該水平蝸桿212的第一蝸輪(圖未示)。藉由該第一殼體211容裝該第一蝸輪與部分的該水平蝸桿212，可防止灰塵或髒物落入該水平蝸桿212與該第一蝸輪之間而 干擾兩者的嚙合動作，同時也可避免該水平蝸桿212與該第一蝸輪氧化壞損，故具有保護的作用。

然而在實施上，該第一減速單元21不以具有該第一殼體211為必要。而本實施例的第一動力單元22包括一個第一馬達221，以及一個連接該第一馬達221與該第一減速單元21的第一聯軸器222。由於該第一蝸輪的具體結構，以及該第一馬達221如何被驅動而將動力透過該第一聯軸器222、該第一蝸輪而使該水平蝸桿212轉動皆非本新型創作之重點，不再詳述。

本實施例的第二動力機構3安裝於該固定基架11上，並可被該控制機構4驅動而使該旋轉基架12繞該垂直軸線71轉動。該第二動力機構3包括一個安裝於該承載壁121與該頂基壁112之間的第二減速單元31，以及一個安裝於該頂基壁112上且可被驅動而提供該第二減速單元31動力的第二動力單元32。

該第二減速單元31具有一個第二殼體311，以及一個部分安裝於該第二殼體311內且可被該第二動力單元32驅動而繞該垂直軸線71轉動的垂直蝸桿312。該垂直蝸桿312具有一個安裝於該旋轉基架12之承載壁121上且帶動該承載壁121轉動的第一垂直端313，以及一個相反於該第一垂直端313且穿設該頂基壁112的第二垂直端314。

同樣地，本實施例的第二減速單元31也為蝸輪減速機的形式，並也還包括一個安裝於該第二殼體311內且嚙合該垂直蝸桿312的第二蝸輪(圖未示)，並且透過 該第二殼體311提供該垂直蝸桿312與該第二蝸輪防塵等等的保護，而本實施例的第二動力單元32也包括一個第二馬達321，以及一個連接該第二馬達321與該第二減速單元31的第二聯軸器322。其中，該第一馬達221與該第二馬達321可以是伺服馬達、減速馬達或線性馬達的形式，乃依需求作選擇，不再舉例。

本實施例的控制機構4與該基座1結合安裝，並分別可控制該第一動力機構2驅動該樞轉基架13轉動的動力及該第二動力機構3驅動該旋轉基架12轉動的動力。該控制機構4包括一個設置於該旋轉基架12之組裝壁126上且與該水平蝸桿212的第一水平端213連動的第一編碼器41、一個位於該頂基壁112與該底基壁111之間且與該垂直蝸桿312的第二垂直端314連動的第二編碼器42，以及一個電連接該第一編碼器41、該第二編碼器42、該第一動力單元22與該第二動力單元32的控制單元(圖未示)。

其中，該控制單元可以為電腦的形式，並可輸入太陽運行軌跡資料而控制該第一動力單元22或該第二動力單元32輸出動力，進而改變該基座1的樞轉基架13的上下傾斜角度與左右旋轉角度，來調整該太陽能板8朝向太陽的角度。

具體而言，當該控制單元驅動該第一動力單元22輸出動力而驅使該水平蝸桿212繞該水平軸線72旋轉，進而帶動該第一樞接壁134與該第二樞接壁135旋轉，並使該樞轉基架13相對該旋轉基架12樞擺轉動，因而可以 調整安裝於該樞轉基架13上的該太陽能板8的上下傾斜角度。同時，與該水平蝸桿212之第一水平端213連動安裝的該第一編碼器41會跟著連動旋轉，並偵測運算所旋轉的角度而輸出一個上下傾角資訊。而該控制單元可根據該上下傾角資訊與該太陽軌跡資料判斷是否令該第一動力單元22繼續或停止輸出動力。

在此同時，該控制單元也會驅動該第二動力單元32輸出動力而驅使該垂直蝸桿312繞該垂直軸線71旋轉，並帶動安裝於該垂直蝸桿312之第一垂直端313的該承載壁121轉動，進而使該旋轉基架12連動該樞轉基架13一起相對該固定基架11旋轉，因而可以調整安裝於該樞轉基架13上的該太陽能板8的左右旋轉角度。同時，安裝於該垂直蝸桿312之第二垂直端314的該第二編碼器42會跟著連動旋轉，並偵測運算所旋轉的角度而輸出一個左右轉角資訊。而該控制單元可根據該左右轉角資訊與該太陽軌跡資料判斷是否令該第二動力單元32繼續或停止輸出動力。

也就是說，藉由該第一動力機構2調整該太陽能板8的上下傾斜角度，同時配合該第二動力機構3調整該太陽能板8的左右旋轉角度，進而可流暢地調整該太陽能板8朝向太陽的角度，使該太陽能板8的受光面81可以恆與太陽入射的光線垂直以增加發電效率。

當然，在實施上，該控制機構4可以還包含一個用於偵測太陽位置且電連接該控制單元的偵測單元(圖 未示)，該控制單元可根據該偵測單元所偵測的太陽位置資訊，來控制該第一動力單元22與該第二動力單元32的動力輸出，以調整該太陽能板8面向太陽的角度。因為該控制機構4之各元件之間的電路設計與結構、該第一編碼器41與該第二編碼器42如何進行角度偵測運算而輸出資訊，以及該控制單元如何根據太陽運行軌跡資料、該太陽位置資訊、該上下傾角資訊或該左右轉角資訊來控制該第一動力單元22及該第二動力單元32的動力輸出皆非本新型改良的重點，故不再一一說明。

值得一提的是，當該樞轉基架13或該旋轉基架12分別轉動至適當的角度位置時，透過該第一減速單元21的水平蝸桿212與該第一蝸輪相互嚙合，而該第二減速單元31的垂直蝸桿312與該第二蝸輪相互嚙合，前述設計分別可固定該樞轉基架13或該旋轉基架12轉動後的角度，所以本實施例無須使該第一動力單元22或該第二動力單元32繼續輸出動力，以維持並定位該樞轉基架13或該旋轉基架12轉動後的角度，因而還可達到節能省電的效果。

綜上所述，本新型將該第一動力機構2鄰近該垂直軸線71地安裝於該旋轉基架12上的創新結構設計，當該第二動力機構3被驅動而使該旋轉基架12繞該垂直軸線71轉動時，該第一動力機構2與該垂直軸線71的距離變短而降低旋轉時的轉動慣量，不但可以減少該第二動力機構3驅動該旋轉基架12旋轉時的阻力而減少動力輸出並節省能源，此外，也可以提升整體結構穩定性，因此本新 型角度調整裝置於轉動時不易晃動而可避免倒塌壞損，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧基座

11‧‧‧固定基架

111‧‧‧底基壁

112‧‧‧頂基壁

113‧‧‧連接壁

114‧‧‧支撐壁

115‧‧‧滾輪

12‧‧‧旋轉基架

121‧‧‧承載壁

122‧‧‧夾壁

123‧‧‧安裝壁

124‧‧‧側壁部

125‧‧‧連壁部

126‧‧‧組裝壁

13‧‧‧樞轉基架

131‧‧‧框壁

132‧‧‧環框部

133‧‧‧結合框部

134‧‧‧第一樞接壁

135‧‧‧第二樞接壁

14‧‧‧配重塊

2‧‧‧第一動力機構

21‧‧‧第一減速單元

211‧‧‧第一殼體

212‧‧‧水平蝸桿

213‧‧‧第一水平端

214‧‧‧第二水平端

22‧‧‧第一動力單元

221‧‧‧第一馬達

222‧‧‧第一聯軸器

3‧‧‧第二動力機構

31‧‧‧第二減速單元

311‧‧‧第二殼體

312‧‧‧垂直蝸桿

313‧‧‧第一垂直端

314‧‧‧第二垂直端

32‧‧‧第二動力單元

321‧‧‧第二馬達

322‧‧‧第二聯軸器

4‧‧‧控制機構

41‧‧‧第一編碼器

42‧‧‧第二編碼器

71‧‧‧垂直軸線

72‧‧‧水平軸線

8‧‧‧太陽能板

81‧‧‧受光面

Claims (10)

1. 一種角度調整裝置，適合供一個太陽能板安裝，該角度調整裝置包含：一基座，包括一個固定基架、一個可繞一個垂直軸線轉動地設置於該固定基架上的旋轉基架，以及一個可繞一個水平軸線轉動地設置於該旋轉基架上且供該太陽能板安裝的樞轉基架；一第一動力機構，鄰近該垂直軸線地安裝於該旋轉基架上且位於該固定基架與該樞轉基架之間，並可被驅動而使該樞轉基架繞該水平軸線轉動；一第二動力機構，安裝於該固定基架上並可被驅動而使該旋轉基架繞該垂直軸線轉動；及一控制機構，與該基座結合安裝，並可控制該第一動力機構驅動該樞轉基架轉動的動力及可控制該第二動力機構驅動該旋轉基架轉動的動力。
2. 如請求項1所述的角度調整裝置，其中，該旋轉基架具有兩個間隔地位於該垂直軸線之相反兩側的夾壁，該第一動力機構包括一個安裝於該等夾壁之間的第一減速單元，以及一個位於該第一減速單元的下方且可被驅動而提供該第一減速單元動力的第一動力單元，該第一減速單元具有一個可被該第一動力單元驅動而繞該水平軸線轉動的水平蝸桿，而該樞轉基架則透過該水平蝸桿可樞轉地設置於該等夾壁上。
3. 如請求項2所述的角度調整裝置，其中，該旋轉基架還 具有一個位於該等夾壁下方且可轉動地安裝於該固定基架上的承載壁，以及一個安裝於該等夾壁與該承載壁之間且與該第一動力單元結合安裝的安裝壁。
4. 如請求項3所述的角度調整裝置，其中，該固定基架具有一個供該第二動力機構安裝的頂基壁，而該第二動力機構包括一個安裝於該承載壁與該頂基壁之間的第二減速單元，以及一個可被驅動而提供該第二減速單元動力的第二動力單元，該第二減速單元具有一個可被該第二動力單元驅動而繞該垂直軸線轉動的垂直蝸桿，該垂直蝸桿具有一個安裝於該旋轉基架之承載壁上且帶動該承載壁轉動的第一垂直端。
5. 如請求項4所述的角度調整裝置，其中，該固定基架還具有數個間隔圍繞該垂直軸線地設置於該頂基壁上的支撐壁，以及數個分別可轉動地安裝於該等支撐壁之頂端而供該旋轉基架的承載壁可轉動地設置的滾輪。
6. 如請求項5所述的角度調整裝置，其中，該固定基架還具有一個間隔地位於該頂基壁之下方的底基壁，以及數個間隔地連接於該頂基壁與該底基壁之間的連接壁。
7. 如請求項6所述的角度調整裝置，其中，該旋轉基架還具有一個與該等夾壁間隔地設置於該安裝壁上的組裝壁，該垂直蝸桿還具有一個相反於該第一垂直端且穿設該頂基壁的第二垂直端，而該控制機構包括一個設置於該組裝壁上且與該水平蝸桿連動的第一編碼器，以及一個位於該頂基壁與該底基壁之間且與該垂直蝸桿的第 二垂直端連動的第二編碼器。
8. 如請求項3所述的角度調整裝置，其中，該旋轉基架的安裝壁具有兩個間隔地位於該垂直軸線之相反兩側的側壁部，以及一個連接該等側壁部與該等夾壁且與該第一動力單元結合安裝的連壁部。
9. 如請求項2至8項中任一項所述的角度調整裝置，其中，該水平蝸桿具有分別可轉動地穿設於該等夾壁的一個第一水平端與一個第二水平端，該樞轉基架具有一個供該太陽能板安裝的框壁、一個連接該框壁與該第一水平端的第一樞接壁，以及一個與該第一樞接壁間隔且連接該框壁與該第二水平端的第二樞接壁。
10. 如請求項9所述的角度調整裝置，其中，該基座還包括一個安裝於該第二樞接壁的相反於該框壁之一端的配重塊。