專利名稱：太陽光伏跟蹤系統(tǒng)角度位置反饋模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽自動跟蹤系統(tǒng)，特別涉及一種光伏跟蹤角度位置反饋機構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在我國的蓬勃發(fā)展，太陽光伏跟蹤系統(tǒng)作為太陽光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要構(gòu)件，逐漸成為太陽光伏發(fā)電領(lǐng)域研究的熱點。太陽光伏跟蹤系統(tǒng)能夠跟隨太陽位置變化而相應調(diào)整自身姿態(tài)，它通過自身姿態(tài)的調(diào)整減小了太陽光對太陽光伏陣列的入射角，從而提高太陽電池的發(fā)電效果，降低了系統(tǒng)發(fā)電成本，太陽光伏跟蹤系統(tǒng)一般由跟蹤控制器、電氣傳動執(zhí)行機構(gòu)、光伏支架和位置反饋機構(gòu)等部分組成。在已有的技術(shù)方案中，用于太陽光伏跟蹤系統(tǒng)的角度反饋機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)編碼器和限位開關(guān)都是獨立應用的，因此需要分別考慮旋轉(zhuǎn)編碼器和限位開關(guān)的安裝及防護，由于其應用場合多為荒漠戶外條件，故需要選擇防護等級較高的產(chǎn)品，即便如此，旋轉(zhuǎn)編碼器和限位開關(guān)由于戶外惡劣的雨雪、沙塵天氣也常常出現(xiàn)故障；旋轉(zhuǎn)編碼器作為重要的反饋部件，現(xiàn)場安裝時較易損壞，例如當其轉(zhuǎn)動時若輸出軸徑向受力，其內(nèi)部光柵則較易出現(xiàn)碎裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，針對其中位置反饋機構(gòu)這一重要組成部分提出了一種用于太陽光伏跟蹤系統(tǒng)的角度反饋模塊。本發(fā)明角度反饋模塊集成了角度大小反饋和極限位置報警兩個功能，將旋轉(zhuǎn)編碼器和限位開關(guān)集成在一起，克服了單獨安裝可能出現(xiàn)的問題，達到安裝方便，調(diào)試簡單，運行可靠設(shè)計目的。本發(fā)明角度反饋模塊由外殼，旋轉(zhuǎn)編碼器，碼盤安裝架，模塊底座，連接桿，限位開關(guān)，滑動擋塊，中心軸組合，柔性聯(lián)軸節(jié)等部件組成，其相對位置如下外殼罩在模塊底座上面，將旋轉(zhuǎn)編碼器、碼盤安裝架、限位開關(guān)、滑動擋塊、中心軸組合的上半部，以及柔性聯(lián)軸節(jié)封閉在由外殼罩和模塊底座這兩個部件構(gòu)成的密封腔內(nèi)。旋轉(zhuǎn)編碼器位于外殼內(nèi)部，并由碼盤安裝架支撐固定，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出軸向下穿過碼盤安裝架上表面的中心孔，與柔性聯(lián)軸節(jié)相連。碼盤安裝架位于旋轉(zhuǎn)編碼器和模塊底座之間，碼盤安裝架的矩形窗面對限位開關(guān)，碼盤安裝架下端固定在模塊底座上，上端支撐起旋轉(zhuǎn)編碼器。連接桿位于角度位置反饋模塊的最下方，在模塊底座和外殼構(gòu)成的封閉腔外部， 與中心軸組合的下端聯(lián)接。限位開關(guān)安裝于模塊底座的上表面，與中心軸組合的導軌臨近，并處于同一高度， 限位開關(guān)的觸點正對碼盤安裝架的矩形窗?；瑒訐鯄K固定在中心軸組合的導軌上，初始安裝位置應與限位開關(guān)的觸點、中心軸組合的軸心在一條線上，且位于距離限位開關(guān)觸點最遠的點上。中心軸組合穿過模塊底座中部的圓形通孔，與模塊底座裝配在一起，其中部的滑動軸承與模塊底座緊密結(jié)合，中心軸組合上端和柔性聯(lián)軸節(jié)相連，中心軸組合的下端與連接桿相連。柔性聯(lián)軸節(jié)位于碼盤安裝架內(nèi)部，向下與中心軸組合的上端相連，向上與旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出軸相連。柔性聯(lián)軸位于碼盤安裝內(nèi)部，并處于中心軸組和旋轉(zhuǎn)編碼之間，柔性聯(lián)軸節(jié)上端與旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出軸相連，下端與中心軸組合的上端相連，將旋轉(zhuǎn)編碼器和中心軸組合的同軸連接由剛性連接轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝月?lián)接，降低了對旋轉(zhuǎn)編碼器安裝法蘭碼盤安裝架的加工精度的要求，簡化了旋轉(zhuǎn)編碼器的安裝，增強了旋轉(zhuǎn)編碼器的安裝可靠性。中心軸組合中部設(shè)計有滑動軸承，此滑動軸承外表面嵌入模塊底座中間的通孔，內(nèi)表面套接在中心軸組合上，此滑動軸承支撐起中心軸組合，防止中心軸組合產(chǎn)生徑向晃動，確保中心軸組合與旋轉(zhuǎn)編碼器輸出軸的同心度，同時如果由于某種原因?qū)е陆嵌确答伳K安裝不當，中心軸組合承受徑向作用力，由滑動軸承形成的支撐點可以有效的抵消這種徑向作用力，進而避免中心軸組合上徑向作用力的傳遞，達到對旋轉(zhuǎn)編碼器的保護，提高角度反饋模塊的總體可靠性；本發(fā)明設(shè)計了一款長度可選的滑動擋塊，滑動擋塊設(shè)計為圓弧形，滑動擋塊的弧度與中心軸組合的導軌相匹配，其弧長根據(jù)具體應用場合確定，滑動擋塊安裝在中心軸組合的導軌上，限位開關(guān)安裝在模塊底座上，其觸點正對碼盤安裝架的矩形窗，限位開關(guān)距離中心軸組合的距離經(jīng)過合理地設(shè)計，若中心軸組合順時針轉(zhuǎn)動，滑動擋塊順時針同步轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)至極限角度，滑動擋塊左端觸動限位開關(guān)的觸點，限位開關(guān)動作，相反，若中心軸組合逆時針轉(zhuǎn)動時，當轉(zhuǎn)動到極限角度，滑動擋塊的右端觸動限位開關(guān)的觸點，限位開關(guān)動作，滑動擋塊和限位開關(guān)相互配合完成極限位置反饋功能。使用時可根據(jù)角度限定范圍靈活選取滑動擋塊的長度，例如光伏支架實際可運行的角度范圍為120度，則滑動擋塊7圓弧長度應選擇為240度所對應的弧長，滑動擋塊加工及安裝都較為簡單，單件制造簡單、成本低；本發(fā)明將旋轉(zhuǎn)編碼器、限位開關(guān)等電器元件集成在封閉的外殼內(nèi)，故在電器元件選型時能夠適當放寬對器件防護等級的要求，從而使電器元件的選型范圍擴大。本例中選擇了限位開關(guān)與滑動擋塊配合，實現(xiàn)了兩個極限位置的限位警告信號發(fā)生的功能，比現(xiàn)有技術(shù)節(jié)約了一個限位開關(guān)，使可靠性得到提高，同時降低了成本。本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明將旋轉(zhuǎn)編碼器和限位開關(guān)集成到一起，設(shè)計為密封型設(shè)備，不必再單獨考慮旋轉(zhuǎn)編碼器和限位開關(guān)的IP防護特性，增加了關(guān)鍵部件的選型范圍，同時也保證了位置反饋機構(gòu)具有較高的防護等級；2、增加了對旋轉(zhuǎn)編碼器的保護，避免了旋轉(zhuǎn)編碼器在轉(zhuǎn)動時，其輸出軸承受徑向作用力。本發(fā)明通過滑動軸承和柔性聯(lián)軸節(jié)等部件，解決了旋轉(zhuǎn)編碼器輸出軸與中心軸組合同軸度難保證的問題，完成了轉(zhuǎn)動角度的傳遞，同時也將可能產(chǎn)生的徑向作用力分解到了滑動軸承上，對旋轉(zhuǎn)編碼器形成了有效的保護；3、限位角度范圍調(diào)整靈活，只需要根據(jù)設(shè)計的限位角度加工對應弧長的滑動擋塊即可；4、旋轉(zhuǎn)編碼器、限位開關(guān)、滑動擋塊等部件集成在一處，不必分別為其設(shè)計安裝接口，即簡化了支架的設(shè)計，又方便了這些部件的安裝；5、旋轉(zhuǎn)編碼器和限位開關(guān)在工廠內(nèi)安裝調(diào)試，集成在角度位置反饋模塊內(nèi)，與單獨使用旋轉(zhuǎn)編碼器和限位開關(guān)相比較，集成后的角度位置反饋模塊其外殼堅固，大大降低了在運輸及現(xiàn)場安裝過程中損壞的風險，同時因為集成度較高，一些精細性的工作在出廠前已經(jīng)完成，不僅質(zhì)量較容易控制，其安裝的便利性也大大提高。


圖1為角度位置反饋模塊總體圖，圖中1外殼，2旋轉(zhuǎn)編碼器，3碼盤安裝架，4模塊底座，5連接桿，6限位開關(guān)，7滑動擋塊，8中心軸組合，9柔性聯(lián)軸節(jié)；圖2為模塊底座，圖中4-1、4_2和4_3為碼盤支架安裝孔，4_4和4_5為限位開關(guān)安裝孔，4-6為外殼1的安裝孔，4-7為模塊底座4的中心孔，4-8為旋轉(zhuǎn)編碼器2的輸出電纜出線槽，4-9為限位開關(guān)6的出線孔；圖3為中心軸組合，圖中8-1中心軸組合上端，8-2導軌，8_3滑動軸承，8_4中心軸組合下端；圖4為碼盤支架，圖中3-1、3_2和3_3為旋轉(zhuǎn)編碼器2的安裝孔，3_4和3_5為碼盤安裝架固定孔，3-6為碼盤安裝架中心孔，3-7為矩形窗。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明角度反饋模塊由外殼1，旋轉(zhuǎn)編碼器2，碼盤安裝架3，模塊底座4，連接桿5， 限位開關(guān)6，滑動擋塊7，中心軸組合8，柔性聯(lián)軸節(jié)9等部件組成。如圖1所示，為了將角度位置反饋模塊內(nèi)部展示出來，圖1采用了爆炸圖的形式將外殼1與其它部件分離開，實際裝配時外殼1緊扣在模塊底座4上，并通過兩側(cè)的螺絲進行緊固，旋轉(zhuǎn)編碼器2的外殼固定在碼盤安裝架3上，旋轉(zhuǎn)編碼器2的輸出軸通過柔性聯(lián)軸節(jié) 9與中心軸組合8聯(lián)接，碼盤安裝架3底部固定在模塊底座4上側(cè)，中心軸組合8穿過模塊底座4的中心孔與連接桿5聯(lián)接，限位開關(guān)6裝配在模塊底座4上，滑動擋塊7安裝在中心軸組合8的導軌上。本發(fā)明角度反饋模塊各部件相對位置關(guān)系為外殼1罩在模塊底座4上面，將旋轉(zhuǎn)編碼器2、碼盤安裝架3、限位開關(guān)6、滑動擋塊 7、中心軸組合8的上半部、柔性聯(lián)軸節(jié)9封閉在由它們兩個部件構(gòu)成的密封腔內(nèi)；旋轉(zhuǎn)編碼器2位于外殼1內(nèi)部，并由碼盤安裝架3支撐固定，旋轉(zhuǎn)編碼器2輸出軸向下穿過碼盤安裝架3上表面的中心孔，與柔性聯(lián)軸節(jié)9相連；碼盤安裝架3位于旋轉(zhuǎn)編碼器2和模塊底座4 之間，碼盤安裝架3的矩形窗面對限位開關(guān)6，碼盤安裝架3下端固定在模塊底座4上，上端支撐起旋轉(zhuǎn)編碼器2 ；連接桿5位于角度位置反饋模塊的最下方，在模塊底座4和外殼1 構(gòu)成的密封腔外部，與中心軸組合8的下端聯(lián)接；限位開關(guān)6安裝于模塊底座4的上表面， 與中心軸組合8的導軌鄰近，并處于同一高度，限位開關(guān)6的觸點正對碼盤安裝架3的矩形窗；滑動擋塊7固定在中心軸組合8的導軌上，滑動擋塊7的初始安裝位置應與限位開關(guān)6 的觸點、中心軸組合8的軸心在一條線上，且位于距離限位開關(guān)6觸點最遠的一端；中心軸組合8穿過模塊底座4中部的圓形通孔，與模塊底座4裝配在一起，其中部的滑動軸承與模塊底座4緊密結(jié)合，中心軸組合8上端和柔性聯(lián)軸節(jié)9相連，中心軸組合8的下端與連接桿 5相連；柔性聯(lián)軸節(jié)9位于碼盤安裝架3內(nèi)部，向下與中心軸組合8的上端相連，向上與旋轉(zhuǎn)編碼器2的輸出軸相連。如圖2所示，模塊底座4中，相鄰的2個安裝孔4-4和4_5用于安裝限位開關(guān)，3個對稱分布的安裝孔4-1、4-2和4-3用于固定碼盤安裝架，半圓槽4-8用于旋轉(zhuǎn)編碼器2的電氣電纜走線，圓形通孔4-9用于限位開關(guān)6的電氣線纜走線，以便于限位開關(guān)的電氣信號輸出，側(cè)面小圓孔4-6用于外殼的安裝固定。如圖3所示，中心軸組合8的上端8-1與柔性聯(lián)軸節(jié)相連，導軌8-2用于安裝滑動擋塊，滑動擋塊在導軌8-2上的位置可任意調(diào)整，中部滑動軸承8-3與模塊底座中心孔通過緊配合裝配，對中心軸組合8的起到支撐固定的作用，下端8-4與連接桿相連。如圖4，碼盤安裝架3上端三個對稱分布的安裝孔3-1、3-2和3_3用于安裝旋轉(zhuǎn)編碼器2，下端的安裝孔3-4和3-5用于將碼盤安裝架3固定在模塊底座上，碼盤安裝架中心孔3-6是為旋轉(zhuǎn)編碼器2的輸出軸預留的，便于旋轉(zhuǎn)編碼器2的輸出軸穿過此孔與柔性聯(lián)軸節(jié)連接，碼盤安裝架3側(cè)面開有矩形窗3-7與限位開關(guān)6相對，一方面是為了柔性聯(lián)軸節(jié) 9的安裝方便，另一方面是為限位開關(guān)6留出空間，使限位開關(guān)的觸點能夠接觸到滑動擋塊 7。本發(fā)明角度反饋模塊工作原理如下平單軸光伏跟蹤系統(tǒng)在追蹤太陽時，支架繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，將帶動角度反饋模塊的連接桿5同步轉(zhuǎn)動，連接桿5通過鍵槽連接的方式轉(zhuǎn)動中心軸組合8，中心軸組合8通過柔性聯(lián)軸節(jié)9與旋轉(zhuǎn)編碼器2相連，將支架的轉(zhuǎn)動角度傳遞給旋轉(zhuǎn)編碼器2，從而得到角度反饋信號。柔性聯(lián)軸節(jié)9的使用，使中心主軸組合8和旋轉(zhuǎn)編碼器2的同軸度問題得到了較好地解決，降低了部件的加工和裝配難度；若中心軸組合8在轉(zhuǎn)動時受徑向作用力，此作用力將直接作用到中心軸組合8的滑動軸承8-3上，不會被中心軸組合8傳遞到旋轉(zhuǎn)編碼器 2的轉(zhuǎn)軸上，從而對旋轉(zhuǎn)編碼器2實現(xiàn)了保護作用?；瑒訐鯄K7設(shè)計為圓弧狀，安裝在中心軸組合8的滑軌8-2上，其安裝位置可根據(jù)需要沿滑軌8-2任意調(diào)整，滑動擋塊7的弧長決定了光伏支架被限定角度的大小，例如，滑動擋塊7的弧長對應的圓周角大小為120度，則光伏支架實際可旋轉(zhuǎn)角度最大為240度，因此在不同的應用場合，只需要準備不同弧長的滑動擋塊7即可，滑動擋塊7為提前在工廠中加工，其弧長較易精確控制，所以限位角度也可以準確控制；安裝時，滑動擋塊7的中心點同限位開關(guān)6的觸點相對，成180度角；中心軸組合8隨光伏支架同步轉(zhuǎn)動時，滑動擋塊7也隨之同步轉(zhuǎn)動，若中心軸組合8順時針轉(zhuǎn)動角度范圍越限，如圖2所示，滑動擋塊7的左端將觸動限位開關(guān)6的觸點，限位開關(guān)6發(fā)出開關(guān)信號，若中心軸組合8逆時針轉(zhuǎn)動角度范圍越限，如圖2所示，滑動擋塊7的右端將觸動限位開關(guān)6的觸點，限位開關(guān)6同樣也會發(fā)出開關(guān)信號，至此，無論光伏支架順時針轉(zhuǎn)動超范圍還是逆時針轉(zhuǎn)動超范圍，都可以通過限位開關(guān)6向控制機構(gòu)發(fā)出警告信號，限位反饋功能實現(xiàn)；因為所選用限位開關(guān)6和所設(shè)計滑動擋塊7小巧靈活，并與角度反饋機構(gòu)集成在一起，所以得以對它進行加蓋密閉，使風沙、揚塵、 雨雪等不利環(huán)境因素對限位機構(gòu)不造成影響，很好的解決了其戶外使用適用性的問題。
權(quán)利要求
1.一種太陽光伏跟蹤系統(tǒng)角度位置反饋模塊，其特征在于，所述的角度位置反饋模塊由外殼(1)、旋轉(zhuǎn)編碼器(2)、碼盤安裝架(3)、模塊底座(4)、連接桿(5)、限位開關(guān)(6)、滑動擋塊(7)、中心軸組合⑶和柔性聯(lián)軸節(jié)(9)組成；外殼⑴罩在模塊底座⑷上面，將旋轉(zhuǎn)編碼器O)、碼盤安裝架(3)、限位開關(guān)(6)、滑動擋塊(7)、中心軸組合(8)的上半部，以及柔性聯(lián)軸節(jié)(9)封閉在由外殼(1)和模塊底座(4)構(gòu)成的密封腔內(nèi)；旋轉(zhuǎn)編碼器( 由碼盤安裝架C3)支撐固定，旋轉(zhuǎn)編碼器O)的輸出軸向下穿過碼盤安裝架C3)上表面的中心孔，與柔性聯(lián)軸節(jié)(9)相連；碼盤安裝架( 位于旋轉(zhuǎn)編碼器( 和模塊底座(4)之間，碼盤安裝架(3)的下端固定在模塊底座(4)上，碼盤安裝架(3)的上端支撐旋轉(zhuǎn)編碼器O)； 連接桿(5)位于所述的角度位置反饋模塊的最下方，位于模塊底座(4)和外殼(1)構(gòu)成的密封腔外部，與中心軸組合(8)的下端聯(lián)接；限位開關(guān)(6)安裝于模塊底座的上表面， 與中心軸組合(8)的導軌鄰近，和中心軸組合(8)的導軌處于同一高度；限位開關(guān)(6)的觸點正對碼盤安裝架C3)的矩形窗；滑動擋塊(7)固定在中心軸組合(8)的導軌上，滑動擋塊 (7)的初始安裝位置與限位開關(guān)(6)的觸點，以及中心軸組合(8)的軸心在一條線上，且位于距離限位開關(guān)(6)觸點最遠的一端；中心軸組合(8)穿過模塊底座(4)中部的圓形通孔， 與模塊底座(4)裝配在一起，中心軸組合(8)中部的滑動軸承與模塊底座(4)緊密結(jié)合，中心軸組合(8)上端和柔性聯(lián)軸節(jié)(9)相連，中心軸組合(8)的下端與連接桿( 相連；柔性聯(lián)軸節(jié)(9)位于碼盤安裝架(3)內(nèi)部，向下與中心軸組合(8)的上端相連，向上與旋轉(zhuǎn)編碼器⑵的輸出軸相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的太陽光伏跟蹤系統(tǒng)角度位置反饋模塊，其特征在于，所述的滑動擋塊(7)在中心軸組合(8)的導軌(8- 上的位置任意可調(diào)。
3.按照權(quán)利要求1所述的太陽光伏跟蹤系統(tǒng)角度位置反饋模塊，其特征在于，所述的碼盤安裝架⑶的側(cè)面開有與限位開關(guān)(6)相對的矩形窗(3-7)。
4.按照權(quán)利要求1所述的太陽光伏跟蹤系統(tǒng)角度位置反饋模塊，其特征在于，中心軸組合(8)中部設(shè)計有滑動軸承，滑動軸承嵌入模塊底座的中心孔對中心軸組合進行支撐，同時中心軸組合(8)上端與旋轉(zhuǎn)編碼器( 輸出軸采用柔性聯(lián)軸節(jié)(9)相連。
全文摘要
一種太陽光伏跟蹤系統(tǒng)角度位置反饋模塊，由外殼(1)、旋轉(zhuǎn)編碼器(2)、碼盤安裝架(3)、模塊底座(4)、連接桿(5)、限位開關(guān)(6)、滑動擋塊(7)、中心軸組合(8)和柔性聯(lián)軸節(jié)(9)組成。外殼(1)罩在模塊底座(4)上面，將旋轉(zhuǎn)編碼器(2)、碼盤安裝架(3)、限位開關(guān)(6)、滑動擋塊(7)、中心軸組合(8)的上半部，以及柔性聯(lián)軸節(jié)(9)封閉在由外殼(1)和模塊底座(4)構(gòu)成的密封腔內(nèi)。本發(fā)明集成了角度大小反饋和極限位置報警兩個功能，與采用獨立的元部件相比較，本發(fā)明整體防護等級高，同時增加了對傳感器的保護設(shè)計，限位角度調(diào)節(jié)方便，便于運輸和安裝，使角度位置的反饋更加穩(wěn)定和可靠。
文檔編號G05D3/12GK102289232SQ201110160320
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者劉四洋, 李衛(wèi)軍, 竇偉, 許洪華 申請人:中國科學院電工研究所