專利名稱：基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置及其控制調節(jié)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能應用技術領域，特別涉及基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置及其控制調節(jié)方法。
背景技術：
隨著社會的發(fā)展，節(jié)能減排已成為人們所關注的問題，太陽能作為一種新興的綠色能源，正得到迅速發(fā)展與應用，尤其是在無電力設施或電力線難以到達的偏遠地區(qū)，利用太陽能發(fā)電就顯得極為重要。由于太陽相對地球的運動，導致照射到固定的光伏電池板上的太陽光每天在不同的時刻或每年不同的時間具有不同的入射角。此種入射光線會降低太陽能電池板的收集效率及減少此太陽能電池板產生的電量。由于收集的太陽能量與余弦角成正比，即太陽光的入射角與太陽能電池板的垂直表面之間的夾角，此效果所導致的損失即為熟知的余弦損失。為提高太陽光的收集效率，太陽能電池板可使用一個跟蹤裝置以便令其與太陽入射光保持接近垂直的位置。理論研究表明，采用太陽跟蹤比不采用時能量的接受率提高37.7%。目前，現(xiàn)有的太陽跟蹤裝置主要以二維跟蹤為主，早期的一維跟蹤裝置由于效率低、機構復雜、靈活性差等因素基本已經停止應用。二維跟蹤以太陽高度角和方位角為參量進行跟蹤，在設計跟蹤方法時，通常是通過太陽能板圍繞自身的水平中心軸翻轉實現(xiàn)對太陽高度角跟蹤，通過太陽能板圍繞支柱中心軸旋轉實現(xiàn)對太陽方位角跟蹤。而，在現(xiàn)有技術中，上述跟蹤方法的機構裝置大多是基于蝸輪蝸桿形式來實現(xiàn)的，雖然能滿足跟蹤太陽的轉動范圍要求，但蝸輪蝸桿的傳動效率低、磨損嚴重、體積相對較大、難以實現(xiàn)較大變速比， 而且跟蹤方位角進行水平轉動時，轉動機構需承受整個裝置的重量，這無疑增大了電機的驅動功率需求，從而增加成本和功耗。此外，還存在著機械結構復雜、制造成本高，整體結構不夠緊湊，維護和保養(yǎng)相對成本較高等缺點，以及底座無法水平調整，從而不能直接在山地安裝。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種結構簡單、合理，適合于山地安裝的基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置。本發(fā)明的另一目的在于提供上述裝置的控制調節(jié)方法。為達上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置，包括太陽能板托架、太陽能板轉動驅動機構和底座，所述太陽能板托架的上表面外接太陽能板；所述太陽能板轉動驅動機構包括平行設置的轉動支撐機構、第一絲桿傳動機構和第二絲桿傳動機構，所述轉動支撐機構的兩端分別連接在太陽能板托架的幾何中心位置、底座的幾何中心位置上；第一絲桿傳動機構的兩端、 第二絲桿傳動機構的兩端都分別連接在太陽能板托架、底座上；所述轉動支撐機構、第一絲桿傳動機構、第二絲桿傳動機構均呈豎直設置，且所述轉動支撐機構與第一絲桿傳動機構的中心連線垂直于轉動支撐機構與第二絲桿傳動機構的中心連線。所述第一絲桿傳動機構包括第一聯(lián)軸器、第一套筒、第一絲桿螺母、第一絲桿、第二聯(lián)軸器以及第一電機，第一聯(lián)軸器、第一套筒、第一絲桿螺母由上而下依次一體連接，第一絲桿螺母與第一絲桿螺紋連接，第二聯(lián)軸器的兩端分別連接第一絲桿的下端以及第一電機的輸出軸；所述第一聯(lián)軸器的上端固定在太陽能板托架的下表面上，第一電機的兩側設有轉軸，底座上設有第一軸承座和第二軸承座，第一電機兩側的轉軸通過滾珠軸承(優(yōu)選為帶座滾珠軸承)分別與第一軸承座、第二軸承座配合連接，這樣可將所述電機安裝在底座上，且可實現(xiàn)所述電機的機身繞著所述軸轉動；第一電機外接控制系統(tǒng)。所述第二絲桿傳動機構包括第三聯(lián)軸器、第二套筒、第二絲桿螺母、第二絲桿、第四聯(lián)軸器以及第二電機，第三聯(lián)軸器、第二套筒、第二絲桿螺母由上而下依次一體連接，第二絲桿螺母與第二絲桿螺紋連接，第四聯(lián)軸器的兩端分別連接第二絲桿的下端以及第二電機的輸出軸；所述第三聯(lián)軸器的上端固定在太陽能板托架的下表面上，第二電機連接在底座上，且第二電機外接控制系統(tǒng)。作為一種優(yōu)選方案，所述第二絲桿傳動機構還包括電機固定板，第二電機與電機固定板連接，電機固定板連接在底座上。作為另一種優(yōu)選方案，所述第二絲桿傳動機構還包括設置在底座上的第三軸承座和第四軸承座，第二電機的兩側設有轉軸，且所述轉軸通過滾珠軸承(優(yōu)選為帶座滾珠軸承)分別與第三軸承座、第四軸承座配合連接，這樣可將所述電機安裝在底座上，且可實現(xiàn)所述電機的機身繞著所述軸轉動。所述第一聯(lián)軸器、第二聯(lián)軸器、第三聯(lián)軸器均為十字軸式萬向聯(lián)軸器。所述第一聯(lián)軸器、第三聯(lián)軸器的一端分別安裝于太陽能板托架底部且經過其幾何中心的相互垂直的兩條中線位置上；第一聯(lián)軸器、第三聯(lián)軸器的另一端與鋁合金材質的第一套筒、第二套筒相連，所述第一套筒、第二套筒的另一端與所述第一絲桿螺母、第二絲桿螺母相連，通過套筒實現(xiàn)了十字軸式萬向聯(lián)軸器與絲桿的傳動連接。進一步地，所述兩只電機在所述底座上的安裝位置，分別位于經過所述底座幾何中心的相互垂直的兩條中線上，而且應滿足當所述太陽能板托架平面與所述底座平面平行時，所述兩根絲桿及所述支撐桿三者之間相互平行且均垂直于底座。所述轉動支撐機構包括球鉸鏈以及支撐桿，所述球鉸鏈的球鉸座固定在太陽能板托架下表面的幾何中心位置上，當太陽能板轉動時作為其轉動支點；球鉸鏈的球鉸與支撐桿的上端連接；支撐桿的下端固定在底座的幾何中心位置上。兩根絲桿分別通過聯(lián)軸器與兩只電機的轉動輸出軸相連，將電機的轉動轉為絲桿的傳動。作為優(yōu)選方案，所述太陽能板托架包括托架橫向桿、托架縱向桿及位于四側邊的托架側邊桿，托架橫向桿的兩端分別連接在其左側的托架側邊桿的中點上、右側的托架側邊桿中點上，托架縱向桿的兩端分別連接在其前側的托架側邊桿的中點上、后側的托架側邊桿中點上；所述底座包括底座橫向桿、底座縱向桿及位于四側邊的底座側邊桿，底座橫向桿的兩端分別連接在其左側的底座側邊桿的中點上、右側的底座側邊桿的中點上，底座縱向桿的兩端分別連接在其前側的底座側邊桿的中點上、后側的底座側邊桿的中點上；
所述第一聯(lián)軸器的上端固定在托架橫向桿上，第一軸承座、第二軸承座分別沿底座縱向桿的平行方向設置于底座橫向桿上；第一電機置于第一軸承座和第二軸承座之間， 且通過其兩側的轉軸與所述第一軸承座、第二軸承座配合連接；所述第三聯(lián)軸器的上端固定在托架縱向桿上，第二電機設置在底座縱向桿上；當?shù)诙姍C采用電機固定板進行固定時，電機固定板連接在底座縱向桿上；當?shù)诙姍C需要通過第三軸承座、第四軸承座進行固定時，則第三軸承座、第四軸承座分別沿底座橫向桿的平行方向設置于底座縱向桿上，第二電機置于第三軸承座和第四軸承座之間，且通過其兩側的轉軸與所述第三軸承座、第四軸承座配合連接。所述球鉸鏈固定在托架橫向桿與托架縱向桿的相交處，支撐桿的下端固定在底座橫向桿與底座縱向桿上的相交處。所述底座下方還連接有支架腳；所述太陽能板托架、底座均呈矩形或方形。所述底座的四只可伸縮的支架腳，用于支撐和安裝整個裝置，通過調整各只支架腳的長度，可以調整底座的水平傾角，從而使所述太陽跟蹤裝置便于在凹凸不平的地面安裝。所述太陽能板托架優(yōu)選為不銹剛材質的矩形框架，用于安裝和固定太陽能電池板。第一電機、第二電機優(yōu)選為直流減速電機。由于所述球鉸鏈有三個轉動自由度，十字軸式萬向聯(lián)軸器有兩個轉動自由度，因此通過所述球鉸鏈和各十字軸式萬向聯(lián)軸器組合可實現(xiàn)太陽能板方位角和高度角兩個自由度的跟蹤轉動，由所述裝置的各部件的安裝及連接方式知，所述支撐桿位于太陽能板的重心位置，當太陽能電池板轉動時，與所述支撐桿相連的所述球鉸鏈起著支點的作用，因而驅動太陽能電池板轉動時的功耗是很低的，主要表現(xiàn)為克服所述球鉸鏈摩擦、所述十字軸式萬向聯(lián)軸器摩擦及所述絲桿傳動摩擦做功時所消耗的能量。所述兩根絲桿副分別用于高度角及方位角的角度控制，通過控制所述電機的正轉或反轉，即可控制所述絲桿的伸長或縮短，從而控制太陽能板的高度角或方位角的角度。上述基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置的控制調節(jié)方法當太陽能板需要在一個太陽方向上轉動一個角度時，外部的控制系統(tǒng)控制第一電機或第二電機轉動，第一電機或第二電機帶動第一絲桿或第二絲桿轉動，第一絲桿螺母或第二絲桿螺母沿著第一絲桿或第二絲桿上下運動，進而帶動第一套筒或第二套筒、第一聯(lián)軸器或第三聯(lián)軸器同步上下運動，同時，太陽能板以球鉸鏈為支點、以第一聯(lián)軸器與球鉸鏈之間的距離為力臂或者以第三聯(lián)軸器與球鉸鏈之間的距離為力臂進行轉動，最終實現(xiàn)太陽能板在此方向上的轉動。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果1、本發(fā)明機械結構簡單、制造成本低、功耗小、適合于山地安裝。2、本發(fā)明太陽能板轉動時只需克服球鉸鏈和絲桿傳動的摩擦，功耗??；3、本發(fā)明具有可水平調整的底座，方便于在凹凸不平的地面安裝。


圖1是本發(fā)明裝置的總體結構示意圖。圖2是圖1所示太陽能板轉動驅動機構的結構示意圖。
圖3是圖1所示太陽能板托架的仰視立體圖。圖4是圖1所示底座的結構示意圖。圖5是實施例2中太陽能板轉動驅動機構的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1圖1 圖4示出了本實施例的具體結構示意圖，如圖1所示，本基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置，包括太陽能板托架9、太陽能板轉動驅動機構和底座1，所述太陽能板托架9的上表面外接太陽能板；所述太陽能板轉動驅動機構包括平行設置的轉動支撐機構、第一絲桿傳動機構和第二絲桿傳動機構，所述轉動支撐機構的兩端分別連接在太陽能板托架9的幾何中心位置、底座1的幾何中心位置上；第一絲桿傳動機構的兩端、第二絲桿傳動機構的兩端都分別連接在太陽能板托架9、底座1上；所述轉動支撐機構、第一絲桿傳動機構、第二絲桿傳動機構均呈豎直設置，且所述轉動支撐機構與第一絲桿傳動機構的中心連線垂直于轉動支撐機構與第二絲桿傳動機構的中心連線。如圖2所示，所述第一絲桿傳動機構包括第一聯(lián)軸器6、第一套筒5、第一絲桿螺母
4、第一絲桿3、第二聯(lián)軸器2以及第一電機19，第一聯(lián)軸器6、第一套筒5、第一絲桿螺母4 由上而下依次一體連接，第一絲桿螺母4與第一絲桿3螺紋連接，第二聯(lián)軸器2的兩端分別連接第一絲桿3的下端以及第一電機19的輸出軸；所述第一聯(lián)軸器6的上端固定在太陽能板托架9的下表面上，第一電機19的機身上對稱地安裝有轉軸20，底座1上設有第一軸承座21和第二軸承座22，第一電機19兩側的轉軸20通過滾珠軸承分別與第一軸承座21、第二軸承座22配合連接，這樣可將所述電機安裝在底座1上，且可實現(xiàn)所述電機的機身繞著所述軸轉動；第一電機19外接控制系統(tǒng)。如圖2所示，所述第二絲桿傳動機構包括第三聯(lián)軸器7、第二套筒10、第二絲桿螺母12、第二絲桿13、第四聯(lián)軸器15、第二電機17以及電機固定板16、電機固定板18，第三聯(lián)軸器7、第二套筒10、第二絲桿螺母12由上而下依次一體連接，第二絲桿螺母12與第二絲桿13螺紋連接，第四聯(lián)軸器15的兩端分別連接第二絲桿13的下端以及第二電機17的輸出軸；所述第三聯(lián)軸器7的上端固定在太陽能板托架9的下表面上，第二電機17連接在底座1上，且第二電機17外接控制系統(tǒng)；第二電機17與電機固定板16、電機固定板18連接， 電機固定板16、電機固定板18連接在底座1上。所述第一聯(lián)軸器6、第二聯(lián)軸器2、第三聯(lián)軸器7均為十字軸式萬向聯(lián)軸器。所述第一聯(lián)軸器6、第三聯(lián)軸器7的一端分別安裝于太陽能板托架9底部且經過其幾何中心的相互垂直的兩條中線位置上；第一聯(lián)軸器6、第三聯(lián)軸器7的另一端與鋁合金材質的第一套筒
5、第二套筒10相連，所述第一套筒5、第二套筒10的另一端與所述第一絲桿螺母4、第二絲桿螺母12相連，通過套筒實現(xiàn)了十字軸式萬向聯(lián)軸器與絲桿的傳動連接。所述兩只電機在所述底座1上的安裝位置，分別位于經過所述底座1幾何中心的相互垂直的兩條中線上，而且應滿足當所述太陽能板托架9平面與所述底座1平面平行時， 所述兩根絲桿及所述支撐桿11三者之間相互平行且均垂直于底座1。
所述轉動支撐機構包括球鉸鏈8以及支撐桿11，所述球鉸鏈8的球鉸座固定在太陽能板托架9下表面的幾何中心位置上，當太陽能板轉動時作為其轉動支點；球鉸鏈8的球鉸與支撐桿11的上端連接；支撐桿11的下端固定在底座1的幾何中心位置上。兩根絲桿分別通過聯(lián)軸器與兩只電機的轉動輸出軸相連，將電機的轉動轉為絲桿的傳動。如圖3所示，所述太陽能板托架9包括托架橫向桿M、托架縱向桿25及位于四側邊的托架側邊桿23，托架橫向桿M的兩端分別連接在其左側邊的托架側邊桿23的中點、右側的托架側邊桿23的中點上，托架縱向桿25的兩端分別連接在其前側邊的托架側邊桿23 的中點、后側邊的托架側邊桿23的中點上；如圖4所示，所述底座1包括底座橫向桿觀、底座縱向桿沈及位于四側邊的底座側邊桿27，底座橫向桿觀的兩端分別連接在其左側邊的底座側邊桿27中點、右側的底座側邊桿27的中點上，底座縱向桿沈的兩端分別連接在其前側邊的底座側邊桿27的中點、后側邊的底座側邊桿27的中點上；所述第一聯(lián)軸器6的上端固定在托架橫向桿M上，第一軸承座21、第二軸承座22 分別沿底座縱向桿26的平行方向設置于底座橫向桿觀上；第一電機19置于第一軸承座 21和第二軸承座22之間，且通過其兩側的轉軸與所述第一軸承座21、第二軸承座22配合連接；所述第三聯(lián)軸器7的上端固定在托架縱向桿25上，電機固定板連接在底座縱向桿 26上。所述球鉸鏈8固定在托架橫向桿M與托架縱向桿25的相交處，支撐桿11的下端固定在底座橫向桿28與底座縱向桿沈上的相交處。所述底座1下方還連接有支架腳14 ；所述太陽能板托架9、底座1均呈矩形或方形。所述底座1的四只可伸縮的支架腳14，支架腳14為不銹鋼材質的套筒式結構，并且它的上面有一只鎖緊螺絲。通過調整四只支架腳14的長度，可調整底座1的水平傾角， 從而使其能方便地在凹凸不平的山地直接安裝，支架腳14的長度調整后可通過鎖緊螺絲來鎖定。所述太陽能板托架9采用為不銹剛材質的矩形框架，用于安裝和固定太陽能電池板。第一電機19、第二電機17為直流減速電機。通過上述各部件的連接關系，只要將太陽能電池板安裝于太陽能板托架91上，就可控制太陽能板轉動驅動機構實現(xiàn)太陽能電池板跟蹤太陽轉動。本發(fā)明的基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置的實現(xiàn)原理是將具有三個自由度的球鉸鏈8和具有兩個自由度的十字軸式萬向聯(lián)軸器組合，可以實現(xiàn)太陽能板兩個自由度的轉動，即能滿足太陽高度角和方位角的二維跟蹤要求。由太陽能板轉動驅動機構的各部件的安裝連接關系知，可控制太陽能板在經底座1的幾何中心的相互垂直的兩條中線方向上轉動。這兩個方向上的轉動角度是分別通過絲桿的傳動來實現(xiàn)的，當要控制太陽能板在某個方向上轉動任意一個角度時，只要控制與之對應的電機的正轉與反轉，即可帶動絲桿的正轉與反轉，從而使絲桿上的螺母沿著絲桿上下運動，由于絲桿上的螺母通過套筒及十字軸式萬向聯(lián)軸器與太陽能板建立了連接關系，可通過絲桿上的螺母的上下運動帶動套筒沿絲桿的上下運動，最終實現(xiàn)太陽能板在此方向上的轉動，即通過絲桿的傳動實現(xiàn)太陽能板的轉動。通過兩根絲桿的傳動控制組合， 可實現(xiàn)太陽光任意高度角和方位角的跟蹤。此外，當通過絲桿的傳動機構帶動太陽能板轉動時，太陽能板也會給絲桿的傳動機構一個反作用力，由于兩只十字軸式萬向聯(lián)軸器與球鉸鏈8在太陽能板托架9上的安裝位置是相對固定的，而且絲桿的傳動機構中的直流減速電機是通過其機身上的兩根軸安裝在滾珠軸承上的，所以這個反作用力會使絲桿傳動機構以滾珠軸承為支點在豎直方向上發(fā)生一個微小的傾斜角度，以達到太陽能板轉動的力學平由于球鉸鏈8安裝于太陽能板托架9的幾何中心，也就是安裝在太陽能板托架9 的質心位置，且與球鉸鏈8相連的支撐桿11垂直固定于底座1的幾何中心，因此太陽能板轉動時以球鉸鏈8為支點、以十字軸式萬向聯(lián)軸器與球鉸鏈8之間的距離為力臂進行轉動。 這種結構是很省力的，理論上只需克服十字軸式萬向聯(lián)軸器、球鉸鏈8、絲桿傳動以及電機以滾珠軸承為支點轉動時本身的摩擦力做功。而在整個太陽能板轉動驅動機構中的主要耗能部件的絲桿采用的是滾珠絲桿，其傳動效率達97%以上，因而其傳動摩擦力是很小的。由此可見，本發(fā)明的太陽跟蹤裝置的功耗較小，減小了對電機的功率需求，從而減小了購置電機的成本。此外，本發(fā)明的太陽跟蹤裝置是通過商品化的標準裝配件連接起來的，加工工藝簡單，制造成本低。上述基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置的控制調節(jié)方法當太陽能板需要在一個太陽方向上轉動一個角度時，外部的控制系統(tǒng)控制第一電機19或第二電機17轉動，第一電機19 或第二電機17帶動第一絲桿3或第二絲桿13轉動，第一絲桿螺母4或第二絲桿螺母12沿著第一絲桿3或第二絲桿13上下運動，進而帶動第一套筒5或第二套筒10、第一聯(lián)軸器6 或第三聯(lián)軸器7同步上下運動，同時，太陽能板以球鉸鏈8為支點、以第一聯(lián)軸器6與球鉸鏈8之間的距離為力臂或者以第三聯(lián)軸器7與球鉸鏈8之間的距離為力臂進行轉動，最終實現(xiàn)太陽能板在此方向上的轉動。實施例2本實施例除下述特征外其他結構特征同實施例1 第二絲桿傳動機構的第二電機 17采用軸承座設置在底座上，具體為如圖5所示，所述第二絲桿傳動機構還包括設置在底座上的第三軸承座30和第四軸承座31，第二電機17的機身上對稱地安裝有轉軸四，且所述轉軸四通過滾珠軸承分別與第三軸承座30、第四軸承座31配合連接，這樣可將所述電機安裝在底座上，且可實現(xiàn)所述電機的17機身繞著所述軸四轉動。第三軸承座30、第四軸承座31分別沿底座橫向桿的平行方向設置于底座縱向桿上，第二電機17置于第三軸承座 30和第四軸承座31之間，且通過其兩側的轉軸與所述第三軸承座30、第四軸承座31配合連接。第三軸承座30、第四軸承座31均為枕式軸承座。每個電機與兩只滾珠軸承連接，而所述兩只滾珠軸承分別通過枕式軸承座，對稱地安裝在以經過底座1的幾何中心的兩條相互垂直的中線的任一條的兩端，以此將電機安裝在底座1上，并可實現(xiàn)直流減速電機以兩只滾珠軸承為支點進行轉動。這樣就可將兩只直流減速電機安裝在經過底座1的幾何中心的兩條相互垂直的中線上，并且使兩只直流電機分別以滾珠軸承為支點轉動時的方向是相互垂直的。同時，直流減速電機在底座1上的安裝位置還應滿足當太陽能板托架9的平面與底座1的平面平行時，兩根絲桿及支撐桿三者之間是相互平行的，且三者均垂直于兩個平面。 上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置，其特征在于包括太陽能板托架、太陽能板轉動驅動機構和底座，所述太陽能板托架的上表面外接太陽能板；所述太陽能板轉動驅動機構包括平行設置的轉動支撐機構、第一絲桿傳動機構和第二絲桿傳動機構，所述轉動支撐機構的兩端分別連接在太陽能板托架的幾何中心位置、底座的幾何中心位置上；第一絲桿傳動機構的兩端、第二絲桿傳動機構的兩端都分別連接在太陽能板托架、底座上；所述轉動支撐機構與第一絲桿傳動機構的中心連線垂直于轉動支撐機構與第二絲桿傳動機構的中心連線。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置，其特征在于所述第一絲桿傳動機構包括第一聯(lián)軸器、第一套筒、第一絲桿螺母、第一絲桿、第二聯(lián)軸器以及第一電機， 第一聯(lián)軸器、第一套筒、第一絲桿螺母由上而下依次一體連接，第一絲桿螺母與第一絲桿螺紋連接，第二聯(lián)軸器的兩端分別連接第一絲桿的下端以及第一電機的輸出軸；所述第一聯(lián)軸器的上端固定在太陽能板托架的下表面上，第一電機的兩側設有轉軸，底座上設有第一軸承座和第二軸承座，第一電機兩側的轉軸通過滾珠軸承分別與第一軸承座、第二軸承座配合連接；第一電機外接控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置，其特征在于所述第二絲桿傳動機構包括第三聯(lián)軸器、第二套筒、第二絲桿螺母、第二絲桿、第四聯(lián)軸器以及第二電機， 第三聯(lián)軸器、第二套筒、第二絲桿螺母由上而下依次一體連接，第二絲桿螺母與第二絲桿螺紋連接，第四聯(lián)軸器的兩端分別連接第二絲桿的下端以及第二電機的輸出軸；所述第三聯(lián)軸器的上端固定在太陽能板托架的下表面上，第二電機連接在底座上，且第二電機外接控制系統(tǒng)。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置，其特征在于所述第二絲桿傳動機構還包括電機固定板，第二電機與電機固定板連接，電機固定板連接在底座上。
5.根據(jù)權利要求3所述的基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置，其特征在于所述第二絲桿傳動機構還包括設置在底座上的第三軸承座和第四軸承座，第二電機的兩側設有轉軸，且所述轉軸通過滾珠軸承分別與第三軸承座、第四軸承座配合連接。
6.根據(jù)權利要求3所述的基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置，其特征在于所述第一聯(lián)軸器、第二聯(lián)軸器、第三聯(lián)軸器均為十字軸式萬向聯(lián)軸器。
7.根據(jù)權利要求3所述的基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置，其特征在于所述轉動支撐機構包括球鉸鏈以及支撐桿，所述球鉸鏈的球鉸座固定在太陽能板托架下表面的幾何中心位置上，其球鉸與支撐桿的上端連接；支撐桿的下端固定在底座的幾何中心位置上。
8.根據(jù)權利要求7所述的基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置，其特征在于所述太陽能板托架包括托架橫向桿、托架縱向桿及位于四側邊的托架側邊桿，托架橫向桿的兩端分別連接在其左側的托架側邊桿的中點上、右側的托架側邊桿的中點上，托架縱向桿的兩端分別連接在其前側的托架側邊桿的中點上、后側的托架側邊桿的中點上；所述底座包括底座橫向桿、底座縱向桿及位于四側邊的底座側邊桿，底座橫向桿的兩端分別連接在其左側的底座側邊桿的中點上、右側的底座側邊桿中點上，底座縱向桿的兩端分別連接在其前側的底座側邊桿的中點上、后側的底座側邊桿的中點上；所述第一聯(lián)軸器的上端固定在托架橫向桿上，第一軸承座、第二軸承座分別沿底座縱向桿的平行方向設置于底座橫向桿上；第一電機置于第一軸承座和第二軸承座之間，且通過其兩側的轉軸與所述第一軸承座、第二軸承座配合連接；所述第三聯(lián)軸器的上端固定在托架縱向桿上，第二電機設置在底座縱向桿上； 所述球鉸鏈固定在托架橫向桿與托架縱向桿的相交處，支撐桿的下端固定在底座橫向桿與底座縱向桿上的相交處。
9.根據(jù)權利要求6所述的基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置，其特征在于所述底座下方還連接有支架腳；所述太陽能板托架、底座均呈矩形或方形。
10.權利要求8所述基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置的控制調節(jié)方法，其特征在于當太陽能板需要在一個太陽方向上轉動一個角度時，外部的控制系統(tǒng)控制第一電機或第二電機轉動，第一電機或第二電機帶動第一絲桿或第二絲桿轉動，第一絲桿螺母或第二絲桿螺母沿著第一絲桿或第二絲桿上下運動，進而帶動第一套筒或第二套筒、第一聯(lián)軸器或第三聯(lián)軸器同步上下運動，同時，太陽能板以球鉸鏈為支點、以第一聯(lián)軸器與球鉸鏈之間的距離為力臂或者以第三聯(lián)軸器與球鉸鏈之間的距離為力臂進行轉動，最終實現(xiàn)太陽能板在此方向上的轉動。
全文摘要
本發(fā)明提供了基于絲桿傳動的太陽跟蹤裝置，包括太陽能板托架、太陽能板轉動驅動機構和底座，所述太陽能板托架的上表面外接太陽能板；太陽能板轉動驅動機構包括平行設置的轉動支撐機構、第一絲桿傳動機構和第二絲桿傳動機構，轉動支撐機構的兩端分別連接在太陽能板托架的幾何中心位置、底座的幾何中心位置上；第一絲桿傳動機構的兩端、第二絲桿傳動機構的兩端都分別連接在太陽能板托架、底座上；轉動支撐機構、第一絲桿傳動機構、第二絲桿傳動機構均呈豎直設置，且所述轉動支撐機構與第一絲桿傳動機構的中心連線垂直于轉動支撐機構與第二絲桿傳動機構的中心連線。本發(fā)明還提供上述裝置的控制調節(jié)方法。本發(fā)明功耗小、適合于山地安裝。
文檔編號G05D3/00GK102156483SQ20111010331
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權日2011年4月25日
發(fā)明者唐清泉, 岳學軍, 朱余清, 李加念, 李震, 江澤良, 洪添勝, 陳展云 申請人:華南農業(yè)大學