一种单轴驱动的双轴太阳能电池板跟踪器

技术领域

本发明涉及太阳能电池组件领域，具体涉及一种单轴驱动的双轴太阳能电池板跟踪器。

背景技术

单一太阳能电池板的两维控制的跟踪器的使用案例有大量报导。目前的跟踪器大多是单台控制，该类方案的缺点是制作成本与运行成本高。

在双轴太阳能跟踪器的案例中，太阳方位角与太阳高度角的调节与跟踪通常由两个独立的驱动系统分别控制调节太阳能电池板的俯仰角与方位角。而该操作的执行通常采用跟踪光电探测器检测阳光的入射角，再通过控制系统驱动电机的运动来调节太阳能电池板面的倾角来实现。或者根据光伏电站所在地的太阳方位角与太阳高度角运行数据，采用计算机的软件控制电机驱动系统对太阳能电池板实现时钟式的方位调控。由于太阳方位角与太阳高度角跟踪采用了独立的驱动系统将增加装机成本及电器控制与机械传动部分的维修成本。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种单轴驱动的双轴太阳能电池板跟踪器，该跟踪器通过方位角转动机构与俯仰角转动机构的联动设置，使得跟踪器每天在方位角变化的同时改变其俯仰角的角度。 

本发明的实现由以下技术方案完成：

一种单轴驱动的双轴太阳能电池板跟踪器，包括太阳能电池板支架，其特征在于：所述跟踪器还包括俯仰角转动机构、方位角转动机构、电机驱动系统，所述方位角转动机构连接控制所述太阳能电池板支架，并控制其方位角度的变化；所述俯仰角转动机构连接控制所述太阳能电池板支架，并控制其俯仰角度的变化；所述电机驱动系统连接并驱动所述方位角转动机构的动作；所述俯仰角转动结构与所述方位角转动机构联动，即所述电机驱动系统连接驱动所述方位角转动机构动作实现所述太阳能电池板支架方位角度的变化，同时联动带动所述俯仰角转动机构实现所述太阳能电池板支架角度变化。

所述方向角转动机构由方位角转动轴、不完全齿轮、超越离合器、驱动齿轮、蜗杆、蜗轮、蜗轮销轴组成，所述不完全齿轮套装于所述方位角转动轴外围，所述蜗杆的轴端连接所述超越离合器，所述超越离合器外环装所述驱动齿轮，所述不完全齿轮与所述驱动齿轮啮合，所述蜗杆啮合驱动所述蜗轮，且所述蜗轮侧面装有所述蜗轮销轴，其中驱动齿轮齿数是所述不完全齿轮齿数的整数倍，所述方位角转动由所述电机驱动系统驱动，随着所述方位角转动轴转动，所述转动经由所述不完全齿轮、驱动齿轮、蜗杆、蜗轮、蜗轮销轴传递至所述俯仰角转动机构。

所述驱动齿轮齿数与所述不完全齿轮齿数之比为5:1，所述方位角转动轴每日完成一次太阳方位角的跟踪，同时带动所述蜗轮旋转1/365圈，使得所述太阳能电池板支架每年完成一次俯仰角跟踪的循环。

所述俯仰角转动机构由俯仰角转动销轴、俯仰角转动销轴座、驱动装置组成，所述太阳能电池板支架通过所述俯仰角转动销轴与所述俯仰角转动销轴座铰接，所述驱动装置一端与所述太阳能电池板支架固定连接，另一端与所述蜗轮销轴固定连接。

所述驱动装置由驱动滑套、连杆、推杆滑套、推杆组成，所述驱动滑套套装在所述方位角转动轴上，所述连杆一端与所述驱动滑套固定连接，另一端与所述蜗轮销轴固定连接，所述驱动滑套与所述推杆滑套间隙配合连接，所述推杆一端与所述推杆滑套连接，另一端与所述太阳能电池板支架固定连接，所述连杆随着所述蜗轮销轴的转动推动所述驱动滑套在所述方位角转动轴上进行上下滑动，所述驱动滑套驱动所述推杆滑套上下滑动，所述推杆滑套通过固接的所述推杆推动所述太阳能电池板支架进行俯仰角变化。

所述电机驱动系统连接驱动所述方位角转动轴每日完成一次太阳方位角的跟踪，所述方位角转动轴带动所述蜗轮旋转1/365圈。

所述不完全齿轮设置有若干齿牙，所述驱动齿轮上设置若干凹弧面，所述若干凹弧面圆直径等于所述不完全齿轮的分度圈直径，且所述凹弧面之间有齿牙，所述不完全齿轮与所述驱动齿轮通过所述齿牙啮合。

本发明的优点是：通过方位角转动机构每日完成一次太阳方位角的跟踪，同时带动俯仰角转动机构旋转1/365圈，以每年完成一次俯仰角跟踪的循环。节约制造成本和维护成本。

附图说明

图1是本发明使用时的结构图；

图2是本发明跟踪器的结构图；

图3是本发明中驱动滑套剖视图；

图4是本发明中不完全齿轮与驱动齿轮啮合示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-3所示，图中标记1-28分别为：太阳能电池板支架1、支架销轴座2、推杆铰链座3、俯仰角转动销轴4、俯仰角转动销轴座5、方位角转动轴6、推杆滑套7、盖板8、驱动滑套9、不完全齿轮10、主支架11、电机驱动系统12、推杆13、推杆销轴14、滑套销轴15、滑套销轴座16、滑套销轴17、连杆18、超越离合器19、驱动齿轮20、蜗杆21、蜗轮22、蜗轮支架23、蜗轮销轴24、齿牙25、凹弧面26、分度圈直径27、齿牙28。

实施例：如图1、2所示，太阳能电池板支架1通过中心部位固定的支架销轴座2，俯仰角转动销轴4及俯仰角转动销轴座5，连接在方位角转动轴6上。太阳能电池板支架1可以以俯仰角转动销轴4为轴心摆动。方位角转动轴6置于主支架11中，可以自由转动。方位角转动轴6的驱动采用由包含蜗轮蜗杆的电机驱动系统12带动，采用计算机的软件控制，每日作一次正向与反向的旋转循环动作，实现时钟式的方位跟踪调控。

方位角转动轴6上套装不完全齿轮10。 蜗杆21轴端连接一个超越离合器19，且超越离合器19外环装有一个驱动齿轮20。不完全齿轮10与驱动齿轮20啮合。驱动齿轮20只有在正向旋转时才带动蜗杆21转动。蜗杆21驱动一个蜗轮22，蜗轮22由蜗轮支架23支撑。蜗轮22侧面装有蜗轮销轴24。连杆18的一头套装在蜗轮销轴24上，可自由转动。连杆18的另一头通过滑套销轴17与滑套销轴座16，连接在驱动滑套9上。此处需要额外阐明的是：当方位角转动轴6每天正向旋转时，随着传动机构的配合，连杆18才带动蜗轮销轴24进行运动，而其余时候，由于不完全齿轮10和超越离合器19的设置，连杆18不带动蜗轮销轴24运动，以进一步精确控制太阳能电池板支架1的俯仰角变化。

如图4所示，在本实施案例中，不完全齿轮10上加工了3个齿牙25，驱动齿轮20是一种锁止弧齿轮，上加工了5个凹弧面26，凹弧面26圆直径等于不完全齿轮的分度圈直径27，且每两个凹弧面26之间有2个齿牙28。

驱动滑套9套装在方位角转动轴6上，在连杆18的推动下可延方位角转动轴6垂直方向上自由移动。驱动滑套9上方有一个推杆滑套7，可以沿轴向垂直滑动。如图3所示，推杆滑套7底部设计有台肩，装入驱动滑套9顶端的凹台内，上端装有盖板8，各接触面均保持了一定的装配间隙，以使推杆滑套7即可在驱动滑套9自由转动，有可在驱动滑套9驱动下沿方位角转动轴6上下滑动。

推杆滑套7上通过滑套销轴15铰接了推杆13。推杆13的另一端装有推杆销轴14，并与固定在太阳能电池板支架1上的推杆铰链座3铰接。在推杆13的推动作用下，实现太阳能电池板支架1俯仰角的调节。

本实施例在具体实施时：蜗轮22齿数，驱动齿轮20齿数与不完全齿轮10齿数之间的对应关系如下：

蜗轮齿数N_蜗轮=365/n，n为整数。在本实施中，n取5，蜗轮22的设计齿数为N=73齿。而驱动齿轮20的齿数N_驱动齿轮与不完全齿轮10齿数N之间有如下关系：N_{不完全齿轮}＝N_驱动齿轮/n。在本实施中，驱动齿轮20按照齿数N_驱动齿轮=30设计分度圈直径。不完全齿轮10齿数N=3。

方位角转动轴6每日完成一次太阳方位角的跟踪，同时带动蜗轮22旋转1/365圈。蜗轮22每天使得太阳能电池板支架1按俯仰角旋转角度，即每年自动完成一次俯仰角跟踪的循环。