專利名稱：具有電磁失電制動器的太陽光線雙軸跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽方位的跟蹤裝置，特別是雙軸式跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)，屬于 太陽能利用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的雙軸式跟蹤裝置既可對太陽方位變化進行跟蹤，也可對太陽高度變化進行 跟蹤，雙軸跟蹤能最大效率的利用太陽能?，F(xiàn)有的雙軸式跟蹤裝置主要由機械系統(tǒng)、檢測與 控制系統(tǒng)兩大部分組成?？紤]到大風(fēng)、冰凍等天氣狀況，跟蹤裝置中需要設(shè)置可靠的制動裝 置，以實現(xiàn)跟蹤間隙的電池板位置的可靠制動?，F(xiàn)有跟蹤裝置的制動主要運用電機和減速 器本身來實現(xiàn)，制動力矩小，對電機的使用壽命有影響。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的就是針對現(xiàn)有的雙軸式跟蹤裝置存在的不足，設(shè)計一種具有鎖緊 功能，結(jié)構(gòu)緊湊，通過性好、適用性廣、抗風(fēng)能力強、跟蹤能耗低，跟蹤精度高的具有電磁失 電制動器的太陽光線雙軸跟蹤裝置。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，具有電磁失電制動器的太陽光線雙軸跟蹤裝 置，包括機械系統(tǒng)、檢測與控制系統(tǒng)兩大部分，其特征是機械系統(tǒng)設(shè)有支座、支架、水平轉(zhuǎn) 軸、垂直轉(zhuǎn)軸、太陽能電池板框架、水平齒輪傳動機構(gòu)、電磁失電制動器、水平轉(zhuǎn)軸電動機、 垂直轉(zhuǎn)軸電動機、雙級蝸輪蝸桿減速器和兩級行星齒輪傳動機構(gòu)，水平轉(zhuǎn)軸通過軸承安裝 在支架上，太陽能電池板框架通過法蘭連接水平轉(zhuǎn)軸，水平轉(zhuǎn)軸電動機通過雙級蝸輪蝸桿 減速器和水平齒輪傳動機構(gòu)與水平轉(zhuǎn)軸驅(qū)動連接，垂直轉(zhuǎn)軸通過軸承安裝在與支座相聯(lián)接 的支撐箱體上，垂直轉(zhuǎn)軸上部與支架通過鍵連接，垂直轉(zhuǎn)軸電動機通過兩級行星齒輪傳動 機構(gòu)與垂直轉(zhuǎn)軸驅(qū)動連接，水平轉(zhuǎn)軸和垂直轉(zhuǎn)軸上分別安裝起鎖緊作用的電磁失電制動
o所述的電磁失電制動器為失電式電磁制動器。所述的水平齒輪傳動機構(gòu)設(shè)有相互嚙合的大、小齒輪，大齒輪安裝在水平轉(zhuǎn)軸上， 小齒輪安裝在雙級蝸輪蝸桿減速器的輸出軸上。所述的水平轉(zhuǎn)軸電動機和垂直轉(zhuǎn)軸電動機為無刷直流電機。所述的檢測與控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用基于天文學(xué)參數(shù)計算的閉環(huán)控制系統(tǒng)，檢 測系統(tǒng)直接采用太陽能電池片做太陽光線的感光器件。本實用新型工作原理控制工作原理根據(jù)天文學(xué)中太陽運行規(guī)律的公式計算出一天內(nèi)某時刻太陽高度 角和方位角的理論值，控制系統(tǒng)根據(jù)計算的理論值分別驅(qū)動垂直轉(zhuǎn)軸電動機和水平轉(zhuǎn)軸電 動機，垂直轉(zhuǎn)軸電動機通過兩只行星齒輪減速實現(xiàn)太陽方位角的跟蹤。水平轉(zhuǎn)軸電動機經(jīng) 雙級蝸輪蝸桿減速器和水平齒輪傳動機構(gòu)減速作用，實現(xiàn)高度角的跟蹤。誤差補償工作原理太陽能電池片直接作為感光器件，檢測系統(tǒng)處于檢測工作狀態(tài)，感光元件太陽能電池片通過光伏生電產(chǎn)生電壓差，對驅(qū)動器發(fā)出太陽光線與太陽能電 池板的垂直偏差補償信號，分別驅(qū)動垂直轉(zhuǎn)軸和水平轉(zhuǎn)軸電動機，兩電動機分別通過各自 的傳動機構(gòu)，實現(xiàn)垂直轉(zhuǎn)軸和水平轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)太陽能電池板的位姿對太陽方位 角和高度角的跟蹤。制動原理電機與減速器本身具有一定的自鎖能力，在風(fēng)載不是很大的情況下可 承擔(dān)一部分風(fēng)載荷。為防止在轉(zhuǎn)軸兩次轉(zhuǎn)動之間太陽能電池板的姿態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致跟蹤 精度下降，本跟蹤裝置在垂直轉(zhuǎn)軸和水平轉(zhuǎn)軸上都裝有失電式電磁制動器，當(dāng)制動器不得 電時，電磁失電制動器對跟蹤裝置的轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)制動。當(dāng)需要轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，使電磁失電制動器 得電，松開跟蹤裝置的轉(zhuǎn)軸，由兩只電動機分別驅(qū)動兩根轉(zhuǎn)軸，實現(xiàn)太陽能電池板對太陽方 位角及高度角的跟蹤。采用電磁失電制動器，使太陽光線雙軸跟蹤裝置在兩次調(diào)整動作之 間具有制動功能。本實用新型結(jié)構(gòu)合理、簡單、緊湊，生產(chǎn)制造容易，成本低。使用性能好，具有鎖緊 功能，通過性好，適用性廣。采用兩只電動機分別驅(qū)動兩根轉(zhuǎn)軸，垂直轉(zhuǎn)軸采用兩級行星齒 輪傳動機構(gòu)來減速增扭，水平轉(zhuǎn)軸采用水平傳動機構(gòu)和雙級蝸輪蝸桿減速器相結(jié)合的方式 實現(xiàn)減速增扭。增強了電池板跟蹤轉(zhuǎn)軸的制動效果，提高了跟蹤裝置的可靠性和安全性。最 大抗風(fēng)150KM/H、9級風(fēng)自動放平、跟蹤能耗1W，跟蹤精度士 1度，方位角跟蹤范圍0 200 度，高度角跟蹤范圍0 90度，與固定光伏系統(tǒng)比較，全年平均提高發(fā)電量30%左右。本 實用新型可廣泛用于熱帶、高原、沙漠等日照強度大的地區(qū)，也可應(yīng)用于缺電的農(nóng)村地區(qū)， 還可普及至企事業(yè)單位、普通家庭。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-太陽能電池板框架、2-水平轉(zhuǎn)軸、3-軸承座、4-軸承、5-水平傳動機構(gòu)、 6-雙級蝸輪蝸桿減速器、7-水平轉(zhuǎn)軸電動機、8-電磁失電制動器、9-支架、10-行星齒輪傳 動機構(gòu)、11-行星齒輪傳動機構(gòu)、12-垂直轉(zhuǎn)軸電動機、13-電磁失電制動器、14-垂直轉(zhuǎn)軸、 15-控制柜、16-支座、17-軸承。
具體實施方式
如圖1所示，在支架9上安裝一對軸承座3及一對軸承4，水平轉(zhuǎn)軸2裝在一對軸 承4上，水平轉(zhuǎn)軸2通過法蘭與太陽能電池板框架1聯(lián)接。水平轉(zhuǎn)軸2中間裝有水平轉(zhuǎn)軸 電磁失電制動器8和水平傳動機構(gòu)5中的大齒輪，大齒輪通過鍵與水平轉(zhuǎn)軸連接。大齒輪 下面裝有小齒輪，大齒輪與小齒輪相互嚙合，小齒輪通過鍵與雙級蝸輪蝸桿減速器6的輸 出軸相連，雙級蝸輪蝸桿減速器6的輸入軸與水平轉(zhuǎn)軸電動機7的輸出軸相連。雙級蝸輪 蝸桿減速器具有一定的自鎖能力。支架9下面與垂直轉(zhuǎn)軸14通過鍵連接，垂直轉(zhuǎn)軸14上裝有兩個圓錐滾子軸承17、 兩級行星齒輪傳動機構(gòu)10、11、垂直轉(zhuǎn)軸電磁失電制動器13。垂直轉(zhuǎn)軸上裝的兩個圓錐滾 子軸承，一個大圓錐滾子軸承起定位、支撐和回轉(zhuǎn)的作用，一個小圓錐滾子軸承起定位和支 撐作用。垂直轉(zhuǎn)軸14與垂直轉(zhuǎn)軸電動機和兩級行星齒輪傳動機構(gòu)之間通過聯(lián)軸器和鍵連 接。垂直轉(zhuǎn)軸14上的軸承17裝在與整體支座16相聯(lián)的支撐箱體內(nèi)，控制柜15裝在支撐箱體正下方。電磁失電制動器為失電式電磁制動器，水平轉(zhuǎn)軸和垂直轉(zhuǎn)軸上都裝有失電式 電磁制動器，起鎖緊作用。水平轉(zhuǎn)軸電動機和垂直轉(zhuǎn)軸電動機均為無刷直流電機?？刂葡?統(tǒng)采用基于天文學(xué)參數(shù)計算的閉環(huán)控制系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)直接采用太陽能電池片做太陽光線 的感光器件。 太陽能電池板框架采用直板式布置，當(dāng)太陽能電池板框架垂直于地面時，其水平 方向有三塊太陽能電池板的寬度，豎直方向有兩塊太陽能電池板的長度，框架前端采用槽 鋁型材聯(lián)接而成，后端是桁架結(jié)構(gòu)鋁合金管聯(lián)接，與水平轉(zhuǎn)軸垂直相交的是鋁合金板，結(jié)構(gòu) 對稱。
權(quán)利要求具有電磁失電制動器的太陽光線雙軸跟蹤裝置，包括機械系統(tǒng)、檢測與控制系統(tǒng)兩大部分，其特征是機械系統(tǒng)設(shè)有支座、支架、水平轉(zhuǎn)軸、垂直轉(zhuǎn)軸、太陽能電池板框架、水平傳動機構(gòu)、電磁失電制動器、水平轉(zhuǎn)軸電動機、垂直轉(zhuǎn)軸電動機、雙級蝸輪蝸桿減速器和兩級行星齒輪傳動機構(gòu)，水平轉(zhuǎn)軸通過軸承、軸承座安裝在支架上，太陽能電池板框架通過法蘭連接水平轉(zhuǎn)軸，水平轉(zhuǎn)軸電動機通過雙級蝸輪蝸桿減速器和水平傳動機構(gòu)與水平轉(zhuǎn)軸驅(qū)動連接，垂直轉(zhuǎn)軸通過軸承安裝在與支座相聯(lián)接的支撐箱體上，垂直轉(zhuǎn)軸上部與支架固定連接，垂直轉(zhuǎn)軸電動機通過兩級行星齒輪傳動機構(gòu)與垂直轉(zhuǎn)軸驅(qū)動連接，水平轉(zhuǎn)軸和垂直轉(zhuǎn)軸上分別安裝起鎖緊作用的電磁失電制動器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電磁失電制動器的太陽光線雙軸跟蹤裝置，其特征是所 述的電磁失電制動器為失電式電磁制動器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電磁失電制動器的太陽光線雙軸跟蹤裝置，其特征是所 述的水平傳動機構(gòu)設(shè)有相互嚙合的大、小齒輪，大齒輪安裝在水平轉(zhuǎn)軸上，小齒輪安裝在雙 級蝸輪蝸桿減速器的輸出軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電磁失電制動器的太陽光線雙軸跟蹤裝置，其特征是所 述的水平轉(zhuǎn)軸電動機和垂直轉(zhuǎn)軸電動機為無刷直流電機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電磁失電制動器的太陽光線雙軸跟蹤裝置，其特征是所 述的檢測與控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用基于天文學(xué)參數(shù)計算的閉環(huán)控制系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)直接 采用太陽能電池片做太陽光線的感光器件。
專利摘要具有電磁失電制動器的太陽光線雙軸跟蹤裝置，屬于太陽能利用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。包括機械系統(tǒng)、檢測與控制系統(tǒng)兩大部分，機械系統(tǒng)設(shè)有支座、支架、水平轉(zhuǎn)軸、垂直轉(zhuǎn)軸、太陽能電池板框架、水平齒輪傳動機構(gòu)、電磁失電制動器、水平轉(zhuǎn)軸、垂直轉(zhuǎn)軸電動機、蝸輪蝸桿減速器和行星齒輪傳動機構(gòu)，水平轉(zhuǎn)軸安裝在支架上，太陽能電池板框架連接水平轉(zhuǎn)軸，水平轉(zhuǎn)軸電動機與水平轉(zhuǎn)軸驅(qū)動連接，垂直轉(zhuǎn)軸安裝在支撐箱體上，垂直轉(zhuǎn)軸與支架連接，垂直轉(zhuǎn)軸電動機與垂直轉(zhuǎn)軸驅(qū)動連接，水平轉(zhuǎn)軸和垂直轉(zhuǎn)軸上分別安裝電磁失電制動器。本實用新型結(jié)構(gòu)合理、簡單、緊湊，生產(chǎn)制造容易，成本低。使用性能好，具有鎖緊功能，通過性好，適用性廣。
文檔編號G05D3/00GK201584921SQ20092028316
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者史旺旺, 張劍峰, 張善文, 秦永法, 陳思棟 申請人:揚州大學(xué)