專利名稱：一種面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用跟蹤單元利用太陽能，尤其涉及采用跟蹤單元利用太陽能中的一種面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構。
背景技術：
太陽自動跟蹤系統(tǒng)能增加光伏模塊接收的太陽能，提高日用功率和年輸出功率， 但比固定式系統(tǒng)成本高，且更復雜。太陽跟蹤系統(tǒng)存在產(chǎn)品系統(tǒng)可靠性不能滿足要求、跟蹤誤差大、成本過高等問題，如何設計一種性價比及發(fā)電增益高的太陽跟蹤系統(tǒng)，既提高發(fā)電量，又降低投資成本成為亟待解決的問題?，F(xiàn)有的太陽能跟蹤系統(tǒng)主要有單軸系統(tǒng)、雙軸機械跟蹤定位系統(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動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軸南北布置，且傾斜一當?shù)氐牡乩砭暥冉牵瑬|西方向跟蹤太陽，一年之中春分、秋分兩天，太陽光線與電池板垂直，而在其余時間太陽光線入射角在-23. 5°和+23. 5°之間；第②種跟蹤方式的原理為跟蹤系統(tǒng)的轉軸南北方向布置，根據(jù)事先計算的太陽時角的變化，太陽能電池板繞轉軸作勻速轉動跟蹤太陽。采用這種跟蹤方式，一年之中太陽光線都是斜射，僅在每天正午時刻電池板太陽光入射角最小，此時光伏電池輸出最大；第③種跟蹤方式是轉軸東西水平布置，根據(jù)事先計算的太陽赤緯角的變化自動調整電池板繞轉軸作俯仰轉動跟蹤太陽，或者根據(jù)一年四季的變化手動調整轉軸的位置跟蹤太陽。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。雖然單軸跟蹤結構簡單，但是由于入射光線不能始終與豐光軸平行，收集太陽能的效果并不理想。
(2)雙軸跟蹤如果能夠在太陽高度和赤緯角的變化上都能夠跟蹤太陽就可以獲得最多的太陽能，全跟蹤即雙軸跟蹤就是根據(jù)這樣的要求而設計的。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。工作時電池板繞極軸運轉，其轉速的設定與地球自轉角速度大小相同方向相反用以跟蹤太陽的時角變化；電池板繞赤緯軸作俯仰轉動是為了跟蹤赤緯角的變化。這種跟蹤方式并不復雜，但在結構上電池板的重量不通過極軸軸線，極軸支承裝置的設計比較困難。
高度角-方位角式太陽跟蹤。高度角和方位角式太陽跟蹤方法又稱為地平坐標系雙軸跟蹤，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。工作時電池板根據(jù)太陽的位置變化繞方位軸轉動改變方位角，繞俯仰軸作俯仰運動改變電池板的傾斜角，從而使電池板的法線始終與太陽光線平行。這種跟蹤系統(tǒng)的特點是跟蹤精度高，而且集熱器的重量保持在垂直軸所在的平面內(nèi)，支承結構的設計比較容易。
現(xiàn)有的二軸太陽跟蹤機構基本上有兩類，一類是方位角/俯仰角式的，另一類是極軸式的。由于極軸式的太陽跟蹤機構承重不平衡，不適于在大型跟蹤系統(tǒng)中應用。方位角俯仰角式的跟蹤機構原理簡單，需要兩軸的驅動，制造成本高。有文獻提出用三軸的并聯(lián)球面機構作為跟蹤機構，這種機構結構復雜，而且需要三軸驅動，制造成本更高。發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提供了一種面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構。
本發(fā)明提供了一種面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，包括支架、太陽能組件安裝板、凸輪、電機、第一旋轉軸和單向聯(lián)軸器，其中，所述電機設置在所述支架上，所述電機通過所述單向聯(lián)軸器與所述凸輪連接，所述電機與所述第一旋轉軸連接，所述太陽能組件安裝板的一端與所述第一旋轉軸鉸接，另一端與所述凸輪相接觸抵接，所述電機通過所述第一旋轉軸與所述太陽能組件安裝板連接并驅動所述太陽能組件安裝板繞所述凸輪的邊緣自轉。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述太陽能組件安裝板與所述第一旋轉軸的鉸接形成的鉸接旋轉軸與所述凸輪相平行。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述電機連接有第一齒輪，所述第一旋轉軸連接有第二齒輪，所述第一齒輪與所述第二齒輪相嚙合。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述電機通過電機輸出軸與所述第一齒輪連接。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述第二齒輪與所述單向聯(lián)軸器連接。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述第二齒輪通過傳動軸與所述單向聯(lián)軸器連接。
作為本發(fā)明的進一步改進，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)明的進一步改進，所述減速器通過減速器輸出軸與所述凸輪連接。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一旋轉軸與所述支架鉸接。
作為本發(fā)明的進一步改進，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上述方案，一方面，可以通過電機驅動太陽能組件安裝板繞凸輪的邊緣自轉，當電機正轉時，太陽能組件安裝板可以跟隨太陽從東轉到西，當電機反轉時，太陽能組件安裝板又可以進行復位，準備好跟蹤第二天的太陽，以達到太陽跟蹤的目的，另一方面，又可以通過單向聯(lián)軸器向凸輪輸出單向驅動，當電機正轉時，凸輪不自轉， 當電機反轉時，凸輪自轉，實現(xiàn)了隨著時間變化來調整凸輪與太陽能組件安裝板的接觸點， 從而把太陽能組件安裝板調節(jié)到第二天需要的高度角，通過一個電機輸入轉化成兩個轉軸輸出并跟蹤太陽運動，使太陽能組件的陽光接收面在工作狀態(tài)時與太陽光垂直，提高了吸收到的能量總量，另外，由于比傳統(tǒng)的太陽跟蹤器少用一個電機，成本更低、可靠性更高。


圖I是本發(fā)明一種面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構的立體結構示意圖；圖2是本發(fā)明所述面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構的另一視角的立體結構示意圖；圖3是本發(fā)明所述面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構的主視圖； 圖4是本發(fā)明所述面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構的左視圖； 圖5是圖4的局部放大圖A。
具體實施方式
下面結合

及具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。
圖I至圖5中的附圖標號為電機I ;電機輸出軸11 ;第一齒輪2 ;第二齒輪3 ;傳動軸31 ;第一旋轉軸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，一種面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，包括支架 100、太陽能組件安裝板8、凸輪7、電機I、第一旋轉軸4和單向聯(lián)軸器5，其中，所述電機I 設置在所述支架100上，所述電機I通過所述單向聯(lián)軸器5與所述凸輪7連接，所述電機I 與所述第一旋轉軸4連接，所述太陽能組件安裝板8的一端與所述第一旋轉軸4鉸接，另一端與所述凸輪7相接觸抵接，所述電機I通過所述第一旋轉軸4與所述太陽能組件安裝板 8連接并驅動所述太陽能組件安裝板8繞所述凸輪7的邊緣自轉，所述太陽能組件安裝板8 上安裝有所述太陽能組件，用于太陽能的轉化。
如圖I至圖5所示，所述太陽能組件安裝板8與所述第一旋轉軸4的鉸接形成的鉸接旋轉軸與所述凸輪7相平行。
如圖I至圖5所示，所述電機I連接有第一齒輪2，所述第一旋轉軸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，可通過所述第一齒輪2與所述第二齒輪 3來實現(xiàn)電機的旋轉輸出。
如圖I至圖5所示，所述電機I通過電機輸出軸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通過傳動軸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跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，一方面，可以由電機I、第一齒輪2和第二齒輪3通過第一旋轉軸4驅動太陽能組件安裝板8繞凸輪7的邊緣自轉，當電機I正轉時，太陽能組件安裝板8可以跟隨太陽從東轉到西，當電機I反轉時，太陽能組件安裝板8又可以進行由西到東的復位，準備好跟蹤第二天的太陽，以達到太陽跟蹤的目的，另一方面，又可以由電機I、第一齒輪2和第二齒輪3通過單向聯(lián)軸器5并經(jīng)減速器6減速后向凸輪7輸出單向驅動，其中，減速器6的作用是當電機I反轉時，可以實現(xiàn)將太陽能組件安裝板8進行復位，又可以實現(xiàn)對凸輪7進行小角度的自轉調整，當電機I 正轉時，凸輪7不自轉，以保持當天凸輪7與太陽能組件安裝板8的接觸點，即保持當天太5陽能組件安裝板8的高度角，當電機I反轉時，凸輪7自轉，而太陽能組件安裝板8由于重力原因將跟隨凸輪7的自轉而產(chǎn)生相應調整，由于所述太陽能組件安裝板8的一端與所述第一旋轉軸4鉸接，另一端與所述凸輪7相接觸抵接，因此，凸輪7自轉調整的是太陽能組件安裝板8的傾斜角度，即太陽能組件安裝板8的高度角，實現(xiàn)了隨著時間變化來調整凸輪7 與太陽能組件安裝板8的接觸點，從而把太陽能組件安裝板8調節(jié)到第二天需要的高度角， 通過一個電機I輸入轉化成兩個轉軸輸出并跟蹤太陽運動，使太陽能組件的陽光接收面在工作狀態(tài)時與太陽光垂直，提高了吸收到的能量總量，另外，由于比傳統(tǒng)的太陽跟蹤器少用一個電機，成本更低、可靠性更高。
以上內(nèi)容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，其特征在于包括支架、太陽能組件安裝板、凸輪、電機、第一旋轉軸和單向聯(lián)軸器，其中，所述電機設置在所述支架上， 所述電機通過所述單向聯(lián)軸器與所述凸輪連接，所述電機與所述第一旋轉軸連接，所述太陽能組件安裝板的一端與所述第一旋轉軸鉸接，另一端與所述凸輪相接觸抵接，所述電機通過所述第一旋轉軸與所述太陽能組件安裝板連接并驅動所述太陽能組件安裝板繞所述凸輪的邊緣自轉。
2.根據(jù)權利要求I所述面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，其特征在于 所述太陽能組件安裝板與所述第一旋轉軸的鉸接形成的鉸接旋轉軸與所述凸輪相平行。
3.根據(jù)權利要求I所述面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，其特征在于 所述電機連接有第一齒輪，所述第一旋轉軸連接有第二齒輪，所述第一齒輪與所述第二齒輪相哨合。
4.根據(jù)權利要求3所述面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，其特征在于 所述電機通過電機輸出軸與所述第一齒輪連接。
5.根據(jù)權利要求3所述面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，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)權利要求4所述面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，其特征在于 所述第二齒輪通過傳動軸與所述單向聯(lián)軸器連接。
7.根據(jù)權利要求4所述面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，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)權利要求7所述面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，其特征在于 所述減速器通過減速器輸出軸與所述凸輪連接。
9.根據(jù)權利要求I所述面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，其特征在于 所述第一旋轉軸與所述支架鉸接。
10.根據(jù)權利要求I所述面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，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跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構。本發(fā)明提供了一種面向太陽跟蹤的一維驅動兩維輸出機器人機構，包括支架、太陽能組件安裝板、凸輪、電機、第一旋轉軸和單向聯(lián)軸器，電機設置在所述支架上，電機通過所述單向聯(lián)軸器與所述凸輪連接，電機與所述第一旋轉軸連接，太陽能組件安裝板的一端與第一旋轉軸鉸接，另一端與凸輪相接觸抵接，電機通過所述第一旋轉軸與所述太陽能組件安裝板連接并驅動所述太陽能組件安裝板繞所述凸輪的邊緣自轉。本發(fā)明的有益效果是通過一個電機輸入轉化成兩個轉軸輸出并跟蹤太陽運動，使太陽能組件的陽光接收面在工作狀態(tài)時與太陽光垂直，提高了吸收到的能量總量，成本更低、可靠性更高。
文檔編號G05D3/12GK102541088SQ20121000722
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權日2012年1月11日
發(fā)明者楊瑞鵬, 樓云江, 黃瑞寧 申請人:樓云江, 黃瑞寧