專利名稱：液壓桿傳動單點同步支撐跟蹤采光太陽能電站的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種太陽光自動跟蹤技術，特別是一種可用于多個太陽能電池板或多個其他太陽能接收設備同步自動跟蹤太陽光的液壓桿傳動單點同步支撐跟蹤采光太陽 能電站，該電站可以帶動多個太陽能電池板或多個其他太陽能接收設備同步自動跟蹤太陽 光，完成太陽能的自動跟蹤采集。
背景技術：
太陽能是一種清潔能源，取之不盡、用之不竭，也不會造成環(huán)境污染，如今，無論在 沿海城市，還是在內(nèi)陸城市，太陽能產(chǎn)品正越來越多地進入人們的視野，太陽能路燈、太陽 能草坪燈、太陽能庭院燈、太陽能樓道燈、公交站臺燈、交通信號燈等等，但這些太陽能產(chǎn)品 的太陽能接收元件大多以位置固定方式接收太陽光的，因不能全天與太陽光保持垂直，造 成太陽能利用率低下。近年來國外在一些太陽能電站的光伏矩陣中實現(xiàn)了太陽光的自動跟 蹤，在全國各地也有一些小型、中型的太陽能電站投入運行，他們的接收元件有些是以位置 固定方式接收太陽光的，有些實現(xiàn)了太陽光的自動跟蹤，但這些跟蹤裝置的水平跟蹤轉(zhuǎn)動 軸垂直于地平面，豎直跟蹤轉(zhuǎn)動軸與地平面平行，水平和豎直兩個方向必須實時跟蹤才能 實現(xiàn)太陽能電池板接收平面與太陽光保持垂直，使得這些跟蹤裝置結(jié)構(gòu)復雜、體積龐大、造 價高、能耗大，難以推廣應用。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的跟蹤裝置機械結(jié)構(gòu)復雜、體積龐大、成本高、能耗大等缺點，本發(fā) 明針對現(xiàn)有技術存在的不足對現(xiàn)有技術進行了改進，把三維跟蹤分解為軌道跟蹤和軌道俯 角跟蹤，并以此為依據(jù)提出了一種結(jié)構(gòu)簡單可靠、成本低，跟蹤能耗小、抗風能力強的太陽 能電站。該電站每個太陽能電池板的連接軸的軸線與地球繞太陽運行軌道的軸線平行，太 陽能電池板可在控制系統(tǒng)的驅(qū)動下繞該連接軸的軸線轉(zhuǎn)動，從而使太陽能電池板平面實時 保持與太陽光垂直，實現(xiàn)電站的軌道跟蹤。另一組連接軸的軸線與每個太陽能電池板的連 接軸的軸線垂直，該電站的所有太陽能電池板可在控制系統(tǒng)的驅(qū)動下同時同步的繞該連接 軸的軸線轉(zhuǎn)動，可調(diào)整每個太陽能電池板的連接軸的軸線與地球繞太陽運行軌道的軸線保 持平行，實現(xiàn)電站的軌道俯角跟蹤。因地球繞太陽運行一年，該連接軸的軸線相對于地球繞 太陽運行軌道的軸線變化很緩慢，所以軌道俯角跟蹤的調(diào)整可一天或幾天進行一次，可大 大降低太陽能電站的跟蹤能耗。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是N個太陽能電池板被分為多組，每 組的太陽能電池板都通過連接軸牢固的串接在一起。各組太陽能電池板的連接軸的軸線相 互平行且與地球繞太陽運行軌道的軸線平行，使得太陽光線與各組太陽能電池板的連接軸 的軸線垂直。每組的太陽能電池板的重量均勻分布在該組連接軸的軸線兩側(cè)，每組的太陽 能電池板的上表面相互平行。每組太陽能電池板的連接軸通過軸承及軸承架被安裝在同一 組相互平行的支撐梁上，使得每組的太陽能電池板可繞該組的連接軸的軸線光滑的轉(zhuǎn)動。支撐梁牢固的固定在兩個支撐架上，支撐架通過兩個連接軸和兩個主支撐桿相連接，兩個 連接軸的軸線與各組太陽能電池板的連接軸的軸線相互垂直且與地表面平行，支撐架可繞 兩個連接軸的軸線光滑的轉(zhuǎn)動并通過支撐梁帶動各組的太陽能電池板繞兩個連接軸的軸 線同時同步同向的轉(zhuǎn)動。各組太陽能電池板的連接軸的上端都牢固的安裝了一個同軸雙齒形帶輪，同軸雙 齒形帶輪與該連接軸同心軸線相互重合且牢固的固定在該連接軸上，同軸雙齒形帶輪上的 兩個齒形帶輪軸線相互重合且各項尺寸對應相等，各組太陽能電池板的連接軸上的同軸雙 齒形帶輪的各項尺寸對應相等，每一組太陽能電池板連接軸上的同軸雙齒形帶輪都分別與 兩根齒形帶良好的相齒合，其中一根齒形帶和該組一側(cè)相鄰的一組太陽能電池板連接軸上 的同軸雙齒形帶輪良好的相齒合，另一根齒形帶和該組另一側(cè)相鄰的另一組太陽能電池板 連接軸上的同軸雙齒形帶輪良好的相齒合。
在上述相互平行的支撐梁中的一個支撐梁上牢固的固定了一個減速箱體，一條驅(qū) 動軸通過軸承及軸承架被安裝在減速箱體上。在減速箱體內(nèi)一個蝸輪與一個蝸桿良好的相 齒合，一個直齒輪與蝸桿同心軸線相互重合且牢固的固定在蝸桿上，另一直齒輪與一個電 機的電機軸同心軸線相互重合且牢固的固定在該電機軸上，兩個直齒輪良好的相齒合。蝸 輪與上述驅(qū)動軸同心軸線相互重合且牢固的固定在該驅(qū)動軸上，該驅(qū)動軸的一端從減速箱 體內(nèi)伸出并和一個直齒輪相連，該直齒輪與該驅(qū)動軸同心軸線相互重合且牢固的固定在該 驅(qū)動軸上，另一個直齒輪和一組太陽能電池板的連接軸同心軸線相互重合且牢固的固定在 該連接軸上，該直齒輪可通過該連接軸帶動該組太陽能電池板繞該組連接軸的軸線光滑的 轉(zhuǎn)動，并通過該組太陽能電池板連接軸上的同軸雙齒形帶輪和齒形帶帶動各組太陽能電池 板繞各組連接軸的軸線同時同步同向光滑的轉(zhuǎn)動，上述兩個直齒輪良好的相齒合。當太陽光線與各組太陽能電池板的上表面偏離垂直位子時由控制系統(tǒng)驅(qū)動電機 轉(zhuǎn)動，電機通過四個直齒輪、蝸桿、蝸輪、同軸雙齒形帶輪和齒形帶帶動各組太陽能電池板 同時同步同向繞各組太陽能電池板的連接軸的軸線轉(zhuǎn)動，使得各組太陽能電池板同時恢復 到與太陽光線垂直位子上。一個連接架的上端牢固的固定在減速箱體下端，一個由活塞桿和活塞缸體構(gòu)成的 液壓桿位于減速箱體下面，連接架的下端通過一個連接軸與一個液壓桿的活塞桿的上端光 滑的相連接，活塞桿的下端光滑的伸入一個液壓桿的活塞缸體內(nèi)，活塞缸體的下端通過一 個連接軸與一個輔支撐桿的上端光滑的相連接，輔支撐桿的下端牢固的固定在地面上。當各組太陽能電池板的連接軸的軸線與地球繞太陽運行軌道的軸線偏離平行位 子時由控制系統(tǒng)驅(qū)動，通過對液壓桿的上油腔加壓注油下油腔放油或?qū)ι嫌颓环庞拖掠颓?加壓注油帶動活塞桿沿活塞缸體的軸線上下運動，并通過活塞桿、連接架和減速箱體帶動 各組太陽能電池板同時同步同向的繞連接支撐架和主支撐桿的兩個連接軸的軸線轉(zhuǎn)動，使 得各組太陽能電池板的連接軸的軸線同時恢復到與地球繞太陽運行軌道的軸線平行位子 上。本發(fā)明的有益效果是由蝸桿、蝸輪傳動的單向性和不可逆性，可實現(xiàn)良好的抗風 性能，跟蹤能耗小、成本低，結(jié)構(gòu)簡單可靠。
下面以十個太陽能電池板為實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的整體原理圖。圖2是本發(fā)明的A-A剖視圖。圖3是本發(fā)明的B-B剖視圖。圖4是本發(fā)明的C-C剖視圖。圖5是本發(fā)明的減速箱體的放大剖視圖。圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6中1-1-1.太陽能電池板，1_1_2.太陽能電池板，1-2-1.太陽能電池板，1-2-2.太陽能電池板，1-3-1.太陽能電池板，1-3-2.太陽能電池板，
1-4-1.太陽能電池板，1-4-2.太陽能電池板，1-5-1.太陽能電池板，1-5-2.太陽能電池板，
2-1-1.活塞桿，2-2-1.活塞缸體，2-3-1.上油腔，2_3_2.下油腔，3-1.主支撐桿，3-2.主支 撐桿，3-3.輔支撐桿，4-1-1.支撐架，4-1-2.支撐架，4-2-1.支撐梁，4_2_2.支撐梁，4_2_3. 支撐梁，5-1-1.連接軸，5-1-2.連接軸，5-2-1.連接軸，5-3-1.連接軸，6-1-1.連接架，7-1. 減速箱體，7-2.減速箱體，8-1.齒形帶，8-2.齒形帶，8-3.齒形帶，8-4.齒形帶，9-1-1.連 接軸，9-1-2.連接軸，9-1-3.連接軸，9-2-1.連接軸，9_2_2.連接軸，9_2_3.連接軸，9-3-1. 連接軸，9-3-2.連接軸，9-3-3.連接軸，9-4-1.連接軸，9_4_2.連接軸，9_4_3.連接軸， 9-5-1.連接軸，9-5-2.連接軸，9-5-3.連接軸，10-1.同軸雙齒形帶輪，10-2.同軸雙齒形 帶輪，10-3.同軸雙齒形帶輪，10-4.同軸雙齒形帶輪，10-5.同軸雙齒形帶輪，12-1.電機， 13-1.電機軸，14-1.直齒輪，14-2.直齒輪，15-1.蝸桿，16-1.蝸輪，17-1.驅(qū)動軸，18.控制 電路板，19.直齒輪，20.直齒輪。
具體實施例方式在圖1和圖2中，太陽能電池板被分成五組，太陽能電池板(1-1-1)和太陽能電 池板(1-1-2)為第一組，太陽能電池板(1-2-1)和太陽能電池板(1-2-2)為第二組，太陽 能電池板(1-3-1)和太陽能電池板(1-3-2)為第三組，太陽能電池板(1-4-1)和太陽能 電池板(1-4-2)為第四組，太陽能電池板(1-5-1)和太陽能電池板(1-5-2)為第五組，每 組太陽能電池板的上表面相互平行。連接軸也被分成五組，下連接軸(9-1-1)、中連接軸 (9-1-2)和上連接軸(9-1-3)為第一組，下連接軸(9-2-1)、中連接軸(9_2_2)和上連接軸 (9-2-3)為第二組，下連接軸(9-3-1)、中連接軸(9-3-2)和上連接軸(9_3_3)為第三組，下 連接軸(9-4-1)、中連接軸(9-4-2)和上連接軸(9-4-3)為第四組，下連接軸(9_5_1)、中連 接軸(9-5-2)和上連接軸(9-5-3)為第五組。支撐梁(4-2-1)、支撐梁(4_2_2)和支撐梁 (4-2-3)被牢固的固定在支撐架(4-1-1)和支撐架(4-1-2)上，三個支撐梁相互平行，支撐 架(4-1-1)通過連接軸(5-1-1)與主支撐桿(3-1)的上端相連接，支撐架(4-1-2)通過連 接軸(5-1-2)與主支撐桿(3-2)的上端相連接，主支撐桿(3-1)和主支撐桿(3-2)下端牢 固的固定在地面上，連接軸(5-1-1)和連接軸(5-1-2)同心軸線相互重合，兩個支撐架可帶 動三個支撐梁繞連接軸(5-1-1)和連接軸(5-1-2)的軸線光滑的轉(zhuǎn)動。讓i分別取一、二、 三、四、五。第i組太陽能電池板通過第i組連接軸牢固的串接在一起，第i組的三個連接 軸同心且三個連接軸的軸線相互重合，第i組太陽能電池板的重量均勻分布在第i組連接 軸的軸線兩側(cè)，第i組的上連接軸通過軸承及軸承架被安裝在支撐梁(4-2-3)上，第i組的中連接軸通過軸承及軸承架被安裝在支撐梁(4-2-2)上，第i組的下連接軸通過軸承及軸承架被安裝在支撐梁(4-2-1)上，第i組太陽能電池板可繞第i組連接軸的軸線光滑的轉(zhuǎn) 動。各組連接軸的軸線相互平行且與地球繞太陽運行軌道的軸線平行。在圖1、圖2、圖3、圖4和圖5中，減速箱體(7_2)牢固的固定在支撐梁(4_2_3) 上，控制電路板(18)被安裝在減速箱體(7-2)內(nèi)，驅(qū)動軸(17-1)通過軸承及軸承架安裝 在減速箱體(7-2)上。電機(12-1)良好的固定在減速箱體(7-2)上，直齒輪(14-1)與電 機(12-1)的電機軸(13-1)同心軸線相互重合且牢固的固定在電機軸(13-1)上，直齒輪 (14-2)與蝸桿(15-1)同心軸線相互重合且牢固的固定在蝸桿(15-1)上，蝸桿(15-1)通過 軸承及軸承架安裝在減速箱體(7-2)上，直齒輪(14-1)和直齒輪(14-2)良好的相齒合，蝸 桿(15-1)與蝸輪(16-1)良好的相齒合，蝸輪(16-1)與驅(qū)動軸(17-1)同心軸線相互重合 且牢固的固定在驅(qū)動軸(17-1)上，驅(qū)動軸(17-1)的一端從減速箱體(7-2)內(nèi)伸出并和直 齒輪(19)相連接，直齒輪(19)與驅(qū)動軸(17-1)同心軸線相互重合且牢固的固定在驅(qū)動軸 (17-1)上。同軸雙齒形帶輪(10-1)牢固的固定在連接軸(9-1-3)的上端，同軸雙齒形帶 輪(10-2)牢固的固定在連接軸(9-2-3)的上端，同軸雙齒形帶輪(10-3)牢固的固定在連 接軸(9-3-3)的上端，直齒輪(20)與連接軸(9-3-3)同心軸線相互重合且牢固的固定在連 接軸(9-3-3)上，直齒輪(19)與直齒輪(20)良好的相齒合，同軸雙齒形帶輪(10-4)牢固 的固定在連接軸(9-4-3)的上端，同軸雙齒形帶輪(10-5)牢固的固定在連接軸(9-5-3)的 上端。齒形帶(8-1)與同軸雙齒形帶輪(10-1)和同軸雙齒形帶輪(10-2)良好的相齒合，齒 形帶(8-2)與同軸雙齒形帶輪(10-2)和同軸雙齒形帶輪(10-3)良好的相齒合，齒形帶(8-3) 與同軸雙齒形帶輪(10-3)和同軸雙齒形帶輪(10-4)良好的相齒合，齒形帶(8-4)與同軸雙 齒形帶輪(10-4)和同軸雙齒形帶輪(10-5)良好的相齒合，五個同軸雙齒形帶輪完全相同。當電機(12-1)轉(zhuǎn)動時，通過電機軸(13-1)、直齒輪(14-1)、直齒輪(14_2)、蝸桿 (15-1)、蝸輪(16-1)、驅(qū)動軸(17-1)和直齒輪(19)帶動直齒輪(20)轉(zhuǎn)動，直齒輪(20)通 過同軸雙齒形帶輪(10-1)、同軸雙齒形帶輪(10-2)、同軸雙齒形帶輪(10-3)、同軸雙齒形 帶輪(10-4)、同軸雙齒形帶輪(10-5)齒形帶(8-1)、齒形帶(8-4)、齒形帶(8_4)和齒形帶 (8-4)帶動各組太陽能電池板繞其連接軸的軸線同時、同步、同向跟隨太陽光轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)電 站的軌道跟蹤。連接架(6-1-1)的上端牢固的固定在減速箱體(7-2)的下端，由活塞桿(2-1-1) 和活塞缸體(2-2-1)構(gòu)成的液壓桿位于減速箱體(7-2)下面，連接架(6-1-1)的下端通過 連接軸(5-2-1)與活塞桿(2-1-1)的上端光滑的相連接，活塞桿(2-1-1)的下端光滑的伸 入活塞缸體(2-2-1)內(nèi)，活塞缸體(2-2-1)的下端通過連接軸(5-3-1)與輔支撐桿(3_3) 的上端光滑的相連接，輔支撐桿(3-3)的下端牢固的固定在地面上。當各組太陽能電池板的連接軸的軸線與地球繞太陽運行軌道的軸線偏離平行位 子時，通過對液壓桿的上油腔(2-3-1)加壓注油下油腔(2-3-2)放油或?qū)ι嫌颓?2-3-1) 放油下油腔(2-3-2)加壓注油帶動活塞桿(2-1-1)沿活塞缸體(2-2-1)的軸線上下運動， 并通過活塞桿(2-1-1)、連接架(6-1-1)和減速箱體(7-2)帶動各組太陽能電池板同時同步 同向的繞連接軸(5-1-1)和連接軸(5-1-2)的軸線光滑的轉(zhuǎn)動，使得各組太陽能電池板的 連接軸的軸線同時恢復到與地球繞太陽運行軌道的軸線平行位子上，可調(diào)整各組太陽能連 接軸的軸線與地球繞太陽運行軌道的軸線保持平行，實現(xiàn)電站的軌道俯角跟蹤。
控制系統(tǒng)電路板(18)被安裝在減速箱體(7-2)內(nèi)，控制系統(tǒng)電路板(18)可實時監(jiān)測太陽的位子和太陽運行軌道的俯角變化，完成電站的軌道跟蹤和軌道俯角跟蹤。
權利要求
一個由齒形帶、同軸雙齒形、直齒輪、蝸輪、蝸桿、電機、驅(qū)動軸、連接軸、連接軸、連接架、支撐架、支撐梁、主支撐桿、輔支撐桿、活塞缸體和活塞桿構(gòu)成的液壓桿、N個太陽能電池板和減速箱體等構(gòu)成的液壓桿傳動單點同步支撐跟蹤采光太陽能電站，N個太陽能電池板被分為多組，其特征是每組的太陽能電池板都通過一組連接軸牢固的串接在一起并且每組內(nèi)連接軸的軸線相互重合且各組太陽能電池板的連接軸的軸線相互平行，各組太陽能電池板的連接軸上都牢固的安裝了一個同軸雙齒形帶輪，各組太陽能電池板的連接軸上的同軸雙齒形帶輪與該組太陽能電池板的連接軸同心軸線相互重合且牢固的固定在該組連接軸上，相鄰兩組太陽能電池板的連接軸上的同軸雙齒形帶輪分別通過一根齒形帶相連接，齒形帶與同軸雙齒形帶輪良好的相齒合，每組太陽能電池板的各個連接軸都通過軸承和軸承架被安裝在同一組相互平行的支撐梁上，該組支撐梁牢固的固定在一組支撐架上，該組支撐架分別通過一組連接軸和一組主支撐桿相連接并且該組連接軸的軸線相互重合且與各組太陽能電池板連接軸的軸線相互垂直，在上述一個支撐梁上牢固的安裝了一個減速箱體，在減速箱體內(nèi)安裝了由一個電機、一條驅(qū)動軸、一組直齒輪、一個蝸桿、一個蝸輪構(gòu)成的減速驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動軸的一端從減速箱體內(nèi)伸出并和一個直齒輪相連，該直齒輪與該驅(qū)動軸同心軸線相互重合且牢固的固定在該驅(qū)動軸上，另一個直齒輪和上述太陽能電池板其中一組的連接軸同心軸線相互重合且牢固的固定在該連接軸上，上述兩個直齒輪良好的相齒合，一個連接架的上端牢固的固定在減速箱體下面，連接架的下端通過一個連接軸與一個液壓桿的活塞桿的上端光滑的相連接，活塞桿的下端光滑的伸入一個液壓桿的活塞缸體內(nèi)，活塞缸體的下端通過一個連接軸與一個輔支撐桿的上端光滑的相連接，輔支撐桿的下端牢固的固定在地面上。
2.根據(jù)權利要求1所述的液壓桿傳動單點同步支撐跟蹤采光太陽能電站，其特征是 上述各同軸雙齒形帶輪上的兩個齒形帶輪的軸線相互重合且各項尺寸對應相等。
3.根據(jù)權利要求1所述的液壓桿傳動單點同步支撐跟蹤采光太陽能電站，其特征是 每組的太陽能電池板的上表面相互平行且重量均勻分布在該組連接軸的軸線兩側(cè)。
4.根據(jù)權利要求1所述的液壓桿傳動單點同步支撐跟蹤采光太陽能電站，其特征是 各組太陽能電池板的連接軸上的同軸雙齒形帶輪的各項尺寸對應相等。
5.根據(jù)權利要求1所述的液壓桿傳動單點同步支撐跟蹤采光太陽能電站，其特征是 在減速箱體內(nèi)一個直齒輪與電機的電機軸同心軸線相互重合且牢固的固定在該電機的電 機軸上，另一個直齒輪與蝸桿同心軸線相互重合且牢固的固定在該蝸桿上，上述兩個直齒 輪良好的相齒合，上述蝸輪和蝸桿良好的相齒合，上述蝸輪與驅(qū)動軸同心軸線相互重合且 牢固的固定在該驅(qū)動軸上。
6.根據(jù)權利要求1所述的液壓桿傳動單點同步支撐跟蹤采光太陽能電站，其特征是 上述液壓桿可通過連接架、減速箱體、支撐架、支撐梁帶動各組太陽能電池板同時同步同向 的繞連接支撐架和主支撐桿的連接軸的軸線轉(zhuǎn)動。
全文摘要
一種可由電機驅(qū)動，可實現(xiàn)太陽光采集自動跟蹤的液壓桿傳動單點同步支撐跟蹤采光太陽能電站，它可由液壓桿和由電機、直齒輪、齒形帶、同軸雙齒形帶輪、蝸桿和蝸輪等組成的機械傳動機構(gòu)帶動多個太陽能電池板完成同步自動跟蹤太陽光運動，可用來帶動多個太陽能電池板實現(xiàn)太陽光采集的群同步自動跟蹤。
文檔編號F15B15/14GK101847946SQ20101011788
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權日2010年3月4日
發(fā)明者張晉 申請人:張晉