專利名稱：一種面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用跟蹤單元利用太陽(yáng)能，尤其涉及采用跟蹤單元利用太陽(yáng)能中的一種面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)能增加光伏模塊接收的太陽(yáng)能，提高日用功率和年輸出功率， 但比固定式系統(tǒng)成本高，且更復(fù)雜。太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)存在產(chǎn)品系統(tǒng)可靠性不能滿足要求、跟蹤誤差大、成本過(guò)高等問(wèn)題，如何設(shè)計(jì)一種性價(jià)比及發(fā)電增益高的太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，既提高發(fā)電量，又降低投資成本成為亟待解決的問(wèn)題?，F(xiàn)有的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)主要有單軸系統(tǒng)、雙軸機(jī)械跟蹤定位系統(tǒng)，具體如下(I)單軸跟蹤單軸跟蹤一般采用①傾斜布置東西跟蹤；②焦線南北水平布置，東西跟蹤焦線東西水平布置，南北跟蹤。這三種方式都是單軸轉(zhuǎn)動(dòng)的南北向或東兩向跟蹤，工作原理基本相似。第①種跟蹤方式的原理為跟蹤裝置的轉(zhuǎn)軸南北布置，且傾斜一當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥冉?，東西方向跟蹤太陽(yáng)，一年之中春分、秋分兩天，太陽(yáng)光線與電池板垂直，而在其余時(shí)間太陽(yáng)光線入射角在-23. 5°和+23. 5°之間；第②種跟蹤方式的原理為跟蹤系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸南北方向布置，根據(jù)事先計(jì)算的太陽(yáng)時(shí)角的變化，太陽(yáng)能電池板繞轉(zhuǎn)軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤太陽(yáng)。采用這種跟蹤方式，一年之中太陽(yáng)光線都是斜射，僅在每天正午時(shí)刻電池板太陽(yáng)光入射角最小，此時(shí)光伏電池輸出最大；第③種跟蹤方式是轉(zhuǎn)軸東西水平布置，根據(jù)事先計(jì)算的太陽(yáng)赤緯角的變化自動(dòng)調(diào)整電池板繞轉(zhuǎn)軸作俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤太陽(yáng)，或者根據(jù)一年四季的變化手動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)軸的位置跟蹤太陽(yáng)。理論分析，3種單軸跟蹤之中，第①種方式最優(yōu)，第③種方式最差。雖然單軸跟蹤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是由于入射光線不能始終與豐光軸平行，收集太陽(yáng)能的效果并不理想。
(2)雙軸跟蹤如果能夠在太陽(yáng)高度和赤緯角的變化上都能夠跟蹤太陽(yáng)就可以獲得最多的太陽(yáng)能，全跟蹤即雙軸跟蹤就是根據(jù)這樣的要求而設(shè)計(jì)的。雙軸跟蹤又可以分為兩種方式極軸式全跟蹤和高度角方位角式全跟蹤。
極軸式全跟蹤。其跟蹤裝置的一軸指向天球北極，即與地球自轉(zhuǎn)軸相平行，故稱為極軸；另一軸與極軸垂直，稱為赤緯軸。工作時(shí)電池板繞極軸運(yùn)轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速的設(shè)定與地球自轉(zhuǎn)角速度大小相同方向相反用以跟蹤太陽(yáng)的時(shí)角變化；電池板繞赤緯軸作俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)是為了跟蹤赤緯角的變化。這種跟蹤方式并不復(fù)雜，但在結(jié)構(gòu)上電池板的重量不通過(guò)極軸軸線，極軸支承裝置的設(shè)計(jì)比較困難。
高度角-方位角式太陽(yáng)跟蹤。高度角和方位角式太陽(yáng)跟蹤方法又稱為地平坐標(biāo)系雙軸跟蹤，電池板的方位軸垂直于地平面，另一根軸與方位軸垂直，稱為俯仰軸。工作時(shí)電池板根據(jù)太陽(yáng)的位置變化繞方位軸轉(zhuǎn)動(dòng)改變方位角，繞俯仰軸作俯仰運(yùn)動(dòng)改變電池板的傾斜角，從而使電池板的法線始終與太陽(yáng)光線平行。這種跟蹤系統(tǒng)的特點(diǎn)是跟蹤精度高，而且集熱器的重量保持在垂直軸所在的平面內(nèi)，支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)比較容易。
現(xiàn)有的二軸太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)基本上有兩類，一類是方位角/俯仰角式的，另一類是極軸式的。由于極軸式的太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)承重不平衡，不適于在大型跟蹤系統(tǒng)中應(yīng)用。方位角俯仰角式的跟蹤機(jī)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，需要兩軸的驅(qū)動(dòng)，制造成本高。有文獻(xiàn)提出用三軸的并聯(lián)球面機(jī)構(gòu)作為跟蹤機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且需要三軸驅(qū)動(dòng)，制造成本更高。發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明提供了一種面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括支架、太陽(yáng)能組件安裝板、凸輪、電機(jī)、第一旋轉(zhuǎn)軸和單向聯(lián)軸器，其中，所述電機(jī)設(shè)置在所述支架上，所述電機(jī)通過(guò)所述單向聯(lián)軸器與所述凸輪連接，所述電機(jī)與所述第一旋轉(zhuǎn)軸連接，所述太陽(yáng)能組件安裝板的一端與所述第一旋轉(zhuǎn)軸鉸接，另一端與所述凸輪相接觸抵接，所述電機(jī)通過(guò)所述第一旋轉(zhuǎn)軸與所述太陽(yáng)能組件安裝板連接并驅(qū)動(dòng)所述太陽(yáng)能組件安裝板繞所述凸輪的邊緣自轉(zhuǎn)。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述太陽(yáng)能組件安裝板與所述第一旋轉(zhuǎn)軸的鉸接形成的鉸接旋轉(zhuǎn)軸與所述凸輪相平行。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電機(jī)連接有第一齒輪，所述第一旋轉(zhuǎn)軸連接有第二齒輪，所述第一齒輪與所述第二齒輪相嚙合。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電機(jī)通過(guò)電機(jī)輸出軸與所述第一齒輪連接。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二齒輪與所述單向聯(lián)軸器連接。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二齒輪通過(guò)傳動(dòng)軸與所述單向聯(lián)軸器連接。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述單向聯(lián)軸器與所述凸輪之間連接有減速器。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述減速器通過(guò)減速器輸出軸與所述凸輪連接。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一旋轉(zhuǎn)軸與所述支架鉸接。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述支架包括底板、與所述底板連接的支柱和與所述支柱連接的橫梁，所述第一旋轉(zhuǎn)軸的兩端分別與所述橫梁的兩端相鉸接。
本發(fā)明的有益效果是通過(guò)上述方案，一方面，可以通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能組件安裝板繞凸輪的邊緣自轉(zhuǎn)，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，太陽(yáng)能組件安裝板可以跟隨太陽(yáng)從東轉(zhuǎn)到西，當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，太陽(yáng)能組件安裝板又可以進(jìn)行復(fù)位，準(zhǔn)備好跟蹤第二天的太陽(yáng)，以達(dá)到太陽(yáng)跟蹤的目的，另一方面，又可以通過(guò)單向聯(lián)軸器向凸輪輸出單向驅(qū)動(dòng)，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪不自轉(zhuǎn)， 當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了隨著時(shí)間變化來(lái)調(diào)整凸輪與太陽(yáng)能組件安裝板的接觸點(diǎn)， 從而把太陽(yáng)能組件安裝板調(diào)節(jié)到第二天需要的高度角，通過(guò)一個(gè)電機(jī)輸入轉(zhuǎn)化成兩個(gè)轉(zhuǎn)軸輸出并跟蹤太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，使太陽(yáng)能組件的陽(yáng)光接收面在工作狀態(tài)時(shí)與太陽(yáng)光垂直，提高了吸收到的能量總量，另外，由于比傳統(tǒng)的太陽(yáng)跟蹤器少用一個(gè)電機(jī)，成本更低、可靠性更高。


圖I是本發(fā)明一種面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所述面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)的另一視角的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明所述面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)的主視圖； 圖4是本發(fā)明所述面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)的左視圖； 圖5是圖4的局部放大圖A。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合

及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖I至圖5中的附圖標(biāo)號(hào)為電機(jī)I ;電機(jī)輸出軸11 ;第一齒輪2 ;第二齒輪3 ;傳動(dòng)軸31 ;第一旋轉(zhuǎn)軸4 ;單向聯(lián)軸器5 ;減速器6 ;減速器輸出軸61 ;凸輪7 ;太陽(yáng)能組件安裝板8 ;支架100 ;底板101 ;支柱102 ;橫梁103。
如圖I至圖5所示，一種面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括支架 100、太陽(yáng)能組件安裝板8、凸輪7、電機(jī)I、第一旋轉(zhuǎn)軸4和單向聯(lián)軸器5，其中，所述電機(jī)I 設(shè)置在所述支架100上，所述電機(jī)I通過(guò)所述單向聯(lián)軸器5與所述凸輪7連接，所述電機(jī)I 與所述第一旋轉(zhuǎn)軸4連接，所述太陽(yáng)能組件安裝板8的一端與所述第一旋轉(zhuǎn)軸4鉸接，另一端與所述凸輪7相接觸抵接，所述電機(jī)I通過(guò)所述第一旋轉(zhuǎn)軸4與所述太陽(yáng)能組件安裝板 8連接并驅(qū)動(dòng)所述太陽(yáng)能組件安裝板8繞所述凸輪7的邊緣自轉(zhuǎn)，所述太陽(yáng)能組件安裝板8 上安裝有所述太陽(yáng)能組件，用于太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化。
如圖I至圖5所示，所述太陽(yáng)能組件安裝板8與所述第一旋轉(zhuǎn)軸4的鉸接形成的鉸接旋轉(zhuǎn)軸與所述凸輪7相平行。
如圖I至圖5所示，所述電機(jī)I連接有第一齒輪2，所述第一旋轉(zhuǎn)軸4連接有第二齒輪3，所述第一齒輪2與所述第二齒輪3相嚙合，可通過(guò)所述第一齒輪2與所述第二齒輪 3來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)輸出。
如圖I至圖5所示，所述電機(jī)I通過(guò)電機(jī)輸出軸11與所述第一齒輪2連接。
如圖I至圖5所示，所述第二齒輪3與所述單向聯(lián)軸器5連接。
如圖I至圖5所示，所述第二齒輪3通過(guò)傳動(dòng)軸31與所述單向聯(lián)軸器5連接。
如圖I至圖5所示，所述單向聯(lián)軸器5與所述凸輪7之間連接有減速器6。
如圖I至圖5所示，所述減速器6通過(guò)減速器輸出軸61與所述凸輪7連接。
如圖I至圖5所示，所述第一旋轉(zhuǎn)軸4與所述支架100鉸接。
如圖I至圖5所示，所述支架100包括底板101、與所述底板101連接的支柱102 和與所述支柱102連接的橫梁103，所述第一旋轉(zhuǎn)軸4的兩端分別與所述橫梁103的兩端相鉸接。
本發(fā)明提供的一種面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)，一方面，可以由電機(jī)I、第一齒輪2和第二齒輪3通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)軸4驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能組件安裝板8繞凸輪7的邊緣自轉(zhuǎn)，當(dāng)電機(jī)I正轉(zhuǎn)時(shí)，太陽(yáng)能組件安裝板8可以跟隨太陽(yáng)從東轉(zhuǎn)到西，當(dāng)電機(jī)I反轉(zhuǎn)時(shí)，太陽(yáng)能組件安裝板8又可以進(jìn)行由西到東的復(fù)位，準(zhǔn)備好跟蹤第二天的太陽(yáng)，以達(dá)到太陽(yáng)跟蹤的目的，另一方面，又可以由電機(jī)I、第一齒輪2和第二齒輪3通過(guò)單向聯(lián)軸器5并經(jīng)減速器6減速后向凸輪7輸出單向驅(qū)動(dòng)，其中，減速器6的作用是當(dāng)電機(jī)I反轉(zhuǎn)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能組件安裝板8進(jìn)行復(fù)位，又可以實(shí)現(xiàn)對(duì)凸輪7進(jìn)行小角度的自轉(zhuǎn)調(diào)整，當(dāng)電機(jī)I 正轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪7不自轉(zhuǎn)，以保持當(dāng)天凸輪7與太陽(yáng)能組件安裝板8的接觸點(diǎn)，即保持當(dāng)天太5陽(yáng)能組件安裝板8的高度角，當(dāng)電機(jī)I反轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪7自轉(zhuǎn)，而太陽(yáng)能組件安裝板8由于重力原因?qū)⒏S凸輪7的自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生相應(yīng)調(diào)整，由于所述太陽(yáng)能組件安裝板8的一端與所述第一旋轉(zhuǎn)軸4鉸接，另一端與所述凸輪7相接觸抵接，因此，凸輪7自轉(zhuǎn)調(diào)整的是太陽(yáng)能組件安裝板8的傾斜角度，即太陽(yáng)能組件安裝板8的高度角，實(shí)現(xiàn)了隨著時(shí)間變化來(lái)調(diào)整凸輪7 與太陽(yáng)能組件安裝板8的接觸點(diǎn)，從而把太陽(yáng)能組件安裝板8調(diào)節(jié)到第二天需要的高度角， 通過(guò)一個(gè)電機(jī)I輸入轉(zhuǎn)化成兩個(gè)轉(zhuǎn)軸輸出并跟蹤太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，使太陽(yáng)能組件的陽(yáng)光接收面在工作狀態(tài)時(shí)與太陽(yáng)光垂直，提高了吸收到的能量總量，另外，由于比傳統(tǒng)的太陽(yáng)跟蹤器少用一個(gè)電機(jī)，成本更低、可靠性更高。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于包括支架、太陽(yáng)能組件安裝板、凸輪、電機(jī)、第一旋轉(zhuǎn)軸和單向聯(lián)軸器，其中，所述電機(jī)設(shè)置在所述支架上， 所述電機(jī)通過(guò)所述單向聯(lián)軸器與所述凸輪連接，所述電機(jī)與所述第一旋轉(zhuǎn)軸連接，所述太陽(yáng)能組件安裝板的一端與所述第一旋轉(zhuǎn)軸鉸接，另一端與所述凸輪相接觸抵接，所述電機(jī)通過(guò)所述第一旋轉(zhuǎn)軸與所述太陽(yáng)能組件安裝板連接并驅(qū)動(dòng)所述太陽(yáng)能組件安裝板繞所述凸輪的邊緣自轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述太陽(yáng)能組件安裝板與所述第一旋轉(zhuǎn)軸的鉸接形成的鉸接旋轉(zhuǎn)軸與所述凸輪相平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述電機(jī)連接有第一齒輪，所述第一旋轉(zhuǎn)軸連接有第二齒輪，所述第一齒輪與所述第二齒輪相哨合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述電機(jī)通過(guò)電機(jī)輸出軸與所述第一齒輪連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述第二齒輪與所述單向聯(lián)軸器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述第二齒輪通過(guò)傳動(dòng)軸與所述單向聯(lián)軸器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述單向聯(lián)軸器與所述凸輪之間連接有減速器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述減速器通過(guò)減速器輸出軸與所述凸輪連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述第一旋轉(zhuǎn)軸與所述支架鉸接。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述支架包括底板、與所述底板連接的支柱和與所述支柱連接的橫梁，所述第一旋轉(zhuǎn)軸的兩端分別與所述橫梁的兩端相鉸接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)。本發(fā)明提供了一種面向太陽(yáng)跟蹤的一維驅(qū)動(dòng)兩維輸出機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括支架、太陽(yáng)能組件安裝板、凸輪、電機(jī)、第一旋轉(zhuǎn)軸和單向聯(lián)軸器，電機(jī)設(shè)置在所述支架上，電機(jī)通過(guò)所述單向聯(lián)軸器與所述凸輪連接，電機(jī)與所述第一旋轉(zhuǎn)軸連接，太陽(yáng)能組件安裝板的一端與第一旋轉(zhuǎn)軸鉸接，另一端與凸輪相接觸抵接，電機(jī)通過(guò)所述第一旋轉(zhuǎn)軸與所述太陽(yáng)能組件安裝板連接并驅(qū)動(dòng)所述太陽(yáng)能組件安裝板繞所述凸輪的邊緣自轉(zhuǎn)。本發(fā)明的有益效果是通過(guò)一個(gè)電機(jī)輸入轉(zhuǎn)化成兩個(gè)轉(zhuǎn)軸輸出并跟蹤太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，使太陽(yáng)能組件的陽(yáng)光接收面在工作狀態(tài)時(shí)與太陽(yáng)光垂直，提高了吸收到的能量總量，成本更低、可靠性更高。
文檔編號(hào)G05D3/12GK102541088SQ20121000722
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者楊瑞鵬, 樓云江, 黃瑞寧 申請(qǐng)人:樓云江, 黃瑞寧