專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)悟?qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要用于太陽(yáng)能利用裝置中的單驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?11241764的《太陽(yáng)跟蹤方法及裝置》中提出的太陽(yáng)跟蹤方法廣泛適用于太陽(yáng)跟蹤，提出的太陽(yáng)跟蹤裝置因采用兩套伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和采用不等齒距齒輪實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)的二維跟蹤，制造工藝非常復(fù)雜，僅適用要求非常精確二維跟蹤，其時(shí)差調(diào)整槽的設(shè)計(jì)在用于較大的系統(tǒng)時(shí)的受力集中較高，需要加大齒輪直徑或選用較好的材料，并且，太陽(yáng)能實(shí)際應(yīng)用中有部分應(yīng)用只需要一維跟蹤，將時(shí)差調(diào)整槽與仰角跟蹤結(jié)合在一起不利于需要一維跟蹤的場(chǎng)合，這些都相對(duì)提高了造價(jià)和加工難度；在已有的二維太陽(yáng)跟蹤裝置或系統(tǒng)中，一般也是兩套控制與驅(qū)動(dòng)單元，分別跟蹤太時(shí)的自轉(zhuǎn)角(時(shí)角)和仰角(赤緯角)，并且互不關(guān)聯(lián)，跟蹤方式主要依賴(lài)傳感器或信號(hào)采集器，缺點(diǎn)是受限于太陽(yáng)16分視角寬度和傳感器或信號(hào)采集器的工作精度及對(duì)環(huán)境穩(wěn)定性，跟蹤精度比較低，系統(tǒng)可靠性差，控制復(fù)雜、造價(jià)高等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種單驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，以簡(jiǎn)化傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，降低制造難度，提高傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)控制器的工作可靠性。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)包括定支架、自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)和時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)；所述的自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)包括主工作軸、減速機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)和系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器的輸出端連接伺服電機(jī)，伺服電機(jī)輸出軸與減速機(jī)構(gòu)的輸入端同軸連接，減速機(jī)構(gòu)的輸出端與主工作軸同軸連接，主工作軸轉(zhuǎn)動(dòng)支承在定支架上并與地軸平行，自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)一個(gè)工作循環(huán)為平太陽(yáng)時(shí)的24小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)1周，連續(xù)驅(qū)動(dòng)主工作軸隨動(dòng)于太陽(yáng)日視運(yùn)動(dòng)時(shí)角變化；所述的自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)的一個(gè)循環(huán)所用步數(shù)的每步步時(shí)長(zhǎng)為一個(gè)平太陽(yáng)日的整除步數(shù)時(shí)長(zhǎng)，調(diào)整主工作軸間歇、勻速地隨動(dòng)于太陽(yáng)日視運(yùn)動(dòng)時(shí)角變動(dòng)；所述的時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)包括螺桿、時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)、時(shí)差調(diào)整桿和時(shí)差傳動(dòng)副，時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)由多個(gè)時(shí)差調(diào)整模塊活動(dòng)連接而成，每一時(shí)差調(diào)整模塊的外側(cè)面有沿時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)面并與所述螺桿嚙合的圓弧螺紋槽；在所述時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)的內(nèi)環(huán)側(cè)面有沿環(huán)面的時(shí)差調(diào)整槽，每塊時(shí)差調(diào)整模塊上的時(shí)差調(diào)整槽對(duì)應(yīng)該模塊調(diào)整時(shí)間區(qū)間的平太陽(yáng)時(shí)與真太陽(yáng)時(shí)的時(shí)差在太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)中所反映的時(shí)角弧長(zhǎng)曲線，各時(shí)差調(diào)整模塊的時(shí)差調(diào)整槽是連續(xù)、閉合和不重復(fù)的，整個(gè)時(shí)差調(diào)整槽對(duì)應(yīng)一回歸年的平太陽(yáng)時(shí)與真太陽(yáng)時(shí)時(shí)差在太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)中所反映的時(shí)角弧長(zhǎng)曲線；所述的時(shí)差調(diào)整桿固定在定支架上，其外端垂直插入所述的時(shí)差調(diào)整槽內(nèi)；時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)一個(gè)工作循環(huán)為1回歸年，螺桿驅(qū)動(dòng)時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)1周，連續(xù)調(diào)整1回歸年的平太陽(yáng)時(shí)與真太陽(yáng)時(shí)的時(shí)差；所述的自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)控制器、伺服電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)的螺桿、時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)、時(shí)差傳動(dòng)副的主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪均轉(zhuǎn)動(dòng)支承于動(dòng)支架上，動(dòng)支架繞主工作軸微動(dòng)，所述的螺桿軸向?yàn)橹鞴ぷ鬏S的徑向。
所述的減速機(jī)構(gòu)中有2Z-X型少齒差齒輪傳動(dòng)系或諧波齒輪傳動(dòng)系，減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比大于等于480。
所述的減速機(jī)構(gòu)由2Z-XI少齒差齒輪傳動(dòng)系或諧波齒輪傳動(dòng)系與相互嚙合的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)組成。
所述的伺服電機(jī)和系統(tǒng)控制器構(gòu)成一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)控制環(huán)，系統(tǒng)控制器在每個(gè)固定步時(shí)長(zhǎng)的固定時(shí)間位控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)固定的角度。
所述的時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)螺紋槽的螺紋牙總數(shù)為487與所述螺桿螺紋線數(shù)的乘積；所述的時(shí)差傳動(dòng)副由相互嚙合的主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪組成，主動(dòng)錐齒輪與主工作軸同軸連接，從動(dòng)錐齒輪與螺桿同軸連接，主、從動(dòng)錐齒輪之間的傳動(dòng)比為0.75，螺桿與調(diào)整環(huán)之間的傳動(dòng)比為487，總傳動(dòng)比為365.25。
所述的時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)的相對(duì)的兩側(cè)面各有沿環(huán)面并與所述螺桿嚙合的圓弧螺紋槽，螺桿對(duì)稱(chēng)設(shè)置兩根。
還包括仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)，它包括副工作軸、與副工作軸固定在一起工作面、少齒差傳動(dòng)系、定偏心軸、一端有跨隙滑塊的調(diào)整桿、非直槽軌，副工作軸與主工作軸垂直鉸鏈，在工作面沿長(zhǎng)向中間有與主工作軸對(duì)應(yīng)并略寬于主工作軸的間隙；少齒差傳動(dòng)系的一個(gè)內(nèi)齒輪與所述的主工作軸固連，雙聯(lián)行星齒輪設(shè)置在定偏心軸上，輸出內(nèi)齒輪的外緣連接調(diào)整桿的一端，調(diào)整桿的另一端有跨隙滑塊位于非直槽軌內(nèi)，非直槽軌分為兩部分分別與工作面的一端鉸連；所述的定偏心軸固定在定支架上，與主工作軸同軸；所述的少齒差傳動(dòng)系的傳動(dòng)比約等于365；仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)中的少齒差減速機(jī)構(gòu)一年時(shí)間轉(zhuǎn)一周，通過(guò)調(diào)整桿、非直槽軌和工作面之間的機(jī)械配合，驅(qū)動(dòng)工作面一年在正負(fù)23°27′的范圍內(nèi)循環(huán)調(diào)整一次，調(diào)整工作面隨動(dòng)于太陽(yáng)的赤緯角變化。
所述的少齒差傳動(dòng)系為2Z-XI型少齒差齒輪傳動(dòng)，齒數(shù)如下Z1＝62、Z2＝64、Z3＝57、Z4＝59或Z1＝57、Z2＝59、Z3＝62、Z4＝64，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比為365.80或-364.80。
所述的工作面一端的非直槽軌的兩外端同向向上或下傾斜，其系數(shù)K最大為0.033-0.034，從非直槽軌的中間點(diǎn)起到非直槽軌的兩端系數(shù)K的值從0至0.033-0.034之間連續(xù)變化，變化規(guī)律為近似正弦變化，K值為地球在黃道上每日實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)過(guò)的角度與標(biāo)準(zhǔn)圓周運(yùn)動(dòng)計(jì)算角度之間的累計(jì)差與圓周360°角度的比值，經(jīng)過(guò)計(jì)算后按正弦規(guī)律連續(xù)設(shè)置成非直槽軌的軌跡，構(gòu)成非直槽軌的精確軌槽，每個(gè)偏移點(diǎn)與直中線的距離計(jì)算公式為K×軌槽中點(diǎn)至副工作軸的徑長(zhǎng)。
本發(fā)明利用單驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)角跟蹤、時(shí)差調(diào)整和仰角跟蹤，減化了結(jié)構(gòu)；采用標(biāo)準(zhǔn)的傳動(dòng)系裝置進(jìn)行大傳動(dòng)比的減速，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)功率微小化，提高了工作可靠性，降低了能源消耗；采用時(shí)差模塊環(huán)實(shí)現(xiàn)時(shí)差調(diào)整，降低了制作難度，節(jié)省了材料，也提高了工作可靠性。另外，相對(duì)獨(dú)立的仰角跟蹤機(jī)構(gòu)可與主系統(tǒng)分離，且不影響自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)和時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)的工作，并可以視情況還可分離時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)，故可根據(jù)不同的需要進(jìn)行不同的組合，提高了適用性。


圖1是本發(fā)明的整體構(gòu)成示意圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是本發(fā)明的工作主軸、副軸及工作面的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a圖是圖b的c-c剖視圖，b圖a圖的俯視圖，c圖a圖的右視圖。
圖4是本發(fā)明的時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)中的時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)與螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖4的B-B剖視圖。
圖6是圖4所示的模塊環(huán)展開(kāi)后其內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是回歸年平太陽(yáng)時(shí)與真太陽(yáng)時(shí)的時(shí)差曲線圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1-圖7，包括定支架17、自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)、時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)和仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)。所述的自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)包括主工作軸11、減速機(jī)構(gòu)2、伺服電機(jī)4和系統(tǒng)控制器3，系統(tǒng)控制器3的輸出端連接伺服電機(jī)4，伺服電機(jī)4輸出軸與減速機(jī)構(gòu)2的輸入端同軸連接，減速機(jī)構(gòu)2的輸出端與主工作軸11同軸連接，主工作軸11轉(zhuǎn)動(dòng)支承在定支架17上并與地軸平行，自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)一個(gè)工作循環(huán)為平太陽(yáng)時(shí)的24小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)1周，連續(xù)驅(qū)動(dòng)主工作軸11隨動(dòng)于太陽(yáng)日視運(yùn)動(dòng)時(shí)角變化。
所述的時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)由螺桿19、時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)9、時(shí)差調(diào)整桿20和時(shí)差傳動(dòng)副構(gòu)成，所述的時(shí)差傳動(dòng)副由相互嚙合的主動(dòng)錐齒輪7和從動(dòng)錐齒輪8組成，主動(dòng)維齒輪7與主工作軸11同軸連接，從動(dòng)錐齒輪8與螺桿19同軸連接，主、從動(dòng)錐齒輪之間的傳動(dòng)比為0.75，螺桿19與調(diào)整模塊環(huán)9之間的傳動(dòng)比為487，時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)9由多個(gè)時(shí)差調(diào)整模塊91活動(dòng)連接而成，每一時(shí)差調(diào)整模塊91的外側(cè)面有沿時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)面并與所述螺桿19嚙合的圓弧螺紋槽92，該螺紋槽的螺紋牙總數(shù)為487與所述螺桿19螺紋線數(shù)的乘積。模塊環(huán)9置于一個(gè)環(huán)形的導(dǎo)槽93內(nèi)，當(dāng)螺桿19轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)模塊91沿著導(dǎo)槽93循環(huán)移動(dòng)。(參見(jiàn)圖4、5)。
在所述時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)9的內(nèi)環(huán)側(cè)面有沿環(huán)面的時(shí)差調(diào)整槽94，每塊時(shí)差調(diào)整模塊91上的時(shí)差調(diào)整槽94對(duì)應(yīng)該模塊調(diào)整時(shí)間區(qū)間的平太陽(yáng)時(shí)與真太陽(yáng)時(shí)的時(shí)差在太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)中所反映的時(shí)角弧長(zhǎng)曲線，各時(shí)差調(diào)整模塊的時(shí)差調(diào)整槽94是連續(xù)、閉合和不重復(fù)的，整個(gè)時(shí)差調(diào)整槽94對(duì)應(yīng)一回歸年的平太陽(yáng)時(shí)與真太陽(yáng)時(shí)時(shí)差在太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)中所反映的時(shí)角弧長(zhǎng)曲線。(參見(jiàn)圖6、7)。
在所述的時(shí)差調(diào)整桿20固定在定支架上17，其外端經(jīng)兩個(gè)直角彎垂直插入所述的時(shí)差調(diào)整槽94內(nèi)，時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)一個(gè)工作循環(huán)約為1回歸年，螺桿驅(qū)動(dòng)時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)1周，連續(xù)調(diào)整1回歸年的平太陽(yáng)時(shí)與真太陽(yáng)時(shí)的時(shí)差。
所述的自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)控制器3、伺服電機(jī)4、減速機(jī)構(gòu)2和時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)的螺桿19、時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)9、時(shí)差傳動(dòng)副的主動(dòng)錐齒輪7和從動(dòng)錐齒輪8均轉(zhuǎn)動(dòng)支承于一個(gè)動(dòng)支架1上，動(dòng)支架1繞主工作軸11微動(dòng)，所述的螺桿19軸向?yàn)橹鞴ぷ鬏S11的徑向，主工作軸11與時(shí)差調(diào)整環(huán)9之間的傳動(dòng)比為365.25。
所述的減速機(jī)構(gòu)2中有2Z-XI型少齒差齒輪傳動(dòng)系21和蝸輪22蝸桿23機(jī)構(gòu)組成，少齒差傳動(dòng)系21的輸出端與蝸桿23連接，蝸輪22與主工作軸11連接。少齒差傳動(dòng)系21也可采用諧波齒輪傳動(dòng)系，減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比大于等于480。
所述的自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)的一個(gè)循環(huán)所用步數(shù)的每步步時(shí)長(zhǎng)為一個(gè)平太陽(yáng)日的整除步數(shù)時(shí)長(zhǎng)，調(diào)整主工作軸11間歇、勻速地隨動(dòng)于太陽(yáng)日視運(yùn)動(dòng)時(shí)角變動(dòng)。
所述的伺服電機(jī)4和系統(tǒng)控制器3構(gòu)成一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)控制環(huán)，系統(tǒng)控制器3在每個(gè)固定步時(shí)長(zhǎng)的固定時(shí)間位控制驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)固定的角度。
所述的時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)91的相對(duì)的兩側(cè)面各有與所述螺桿19嚙合的圓弧螺紋槽92，螺桿19對(duì)稱(chēng)設(shè)置兩根。
所述的仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)包括工作面12、副工作軸18、少齒差傳動(dòng)系16、定偏心軸21、調(diào)整桿15及調(diào)整桿15端的跨隙滑塊14、非直槽軌13，副工作軸18與工作面12連接，副工作18與工作面12的整體轉(zhuǎn)動(dòng)連接在主工作軸11上，在工作面12的沿長(zhǎng)向中間有與主工作軸11對(duì)應(yīng)并略寬于主工作軸的間隙；少齒差傳動(dòng)系16一個(gè)內(nèi)齒輪162與所述的主工作軸11固連，雙聯(lián)行星齒輪164設(shè)置在與定支架17固定相連的定偏心軸161上，輸出內(nèi)齒輪163的外緣連接調(diào)整桿15的一端，調(diào)整桿15的另一端有跨隙滑塊14位于非直槽軌13內(nèi)，非直槽軌13分為兩部分分別與工作面12的一端鉸連。仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)中的少齒差減速機(jī)構(gòu)16一年時(shí)間轉(zhuǎn)一周，通過(guò)調(diào)整桿15、非直槽軌13和工作面12之間的機(jī)械配合，使工作面一年的調(diào)整范圍在正負(fù)23°27′之間。(參見(jiàn)圖1)。
所述的少齒差傳動(dòng)系16少齒差傳動(dòng)系為2Z-XI型少齒差齒輪傳動(dòng)，齒數(shù)如下Z1＝62、Z2＝64、Z3＝57、Z4＝59或Z1＝57、Z2＝59、Z3＝62、Z4＝64，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比為365.80或-364.80；也可為單級(jí)少齒差傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比365。
所述的工作面12一端的非直槽軌13的兩外端同向向上或下傾斜，其系數(shù)K最大為0.033-0.034，從非直槽軌13的中間點(diǎn)起到非直槽軌13的兩端系數(shù)K的值從0至0.033-0.034之間連續(xù)變化，變化規(guī)律為近似正弦變化，K值為地球在黃道上每日實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)過(guò)的角度與標(biāo)準(zhǔn)圓周運(yùn)動(dòng)計(jì)算角度之間的累計(jì)差與圓周360°角度的比值，經(jīng)過(guò)計(jì)算后按正弦規(guī)律連續(xù)設(shè)置成非直槽軌13的軌跡，構(gòu)成非直槽軌13的精確軌槽，每個(gè)偏移點(diǎn)與直中線131的距離計(jì)算公式為K×軌槽中點(diǎn)至副工作軸的徑長(zhǎng)。(參見(jiàn)圖三c)。
本發(fā)明還可通過(guò)傳動(dòng)副與多套太陽(yáng)能工作面連接，并可安裝任何傾角的面上。
本發(fā)明還可以只將仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)去掉，保留時(shí)差調(diào)整功能，工作面12直接固定在主工作軸11上，可以自動(dòng)調(diào)整工作面12，跟蹤太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)使其實(shí)現(xiàn)精度高的一維跟蹤。
本發(fā)明可以將仰角和時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)去掉構(gòu)成最簡(jiǎn)單的太陽(yáng)跟蹤裝置，工作面12直接固定在工作主軸11上，可用于不需要精確跟蹤的場(chǎng)合。
本發(fā)明的工作原理如下系統(tǒng)系統(tǒng)控制器3控制伺服伺服電機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)2Z-X少齒差減速器2，經(jīng)減速器變大扭距。后輸出到蝸桿6，蝸桿6帶動(dòng)蝸輪5，進(jìn)一步更大的減速和變大扭矩然后驅(qū)動(dòng)與蝸輪5相連的主工作軸11，主工作軸11帶動(dòng)副工作軸18轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)能工作面12，跟蹤太陽(yáng)。系統(tǒng)控制器3控制伺服伺服電機(jī)4運(yùn)行速度反映在主工作軸11上的速度與地球自轉(zhuǎn)速度在單位時(shí)間內(nèi)相等或相近。
蝸輪5上同軸設(shè)置錐齒輪7與蝸輪5一起轉(zhuǎn)動(dòng)，錐齒輪7帶動(dòng)錐齒輪8，錐齒輪8帶動(dòng)螺桿19，螺桿驅(qū)動(dòng)時(shí)差間整模塊環(huán)9在模塊導(dǎo)槽93內(nèi)移動(dòng)，定支架17上的調(diào)整桿20是固定連接的，時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)9上的調(diào)整槽94是彎曲的，相互運(yùn)動(dòng)使動(dòng)支架1產(chǎn)生以主工作軸11為軸的擺動(dòng)，這個(gè)擺動(dòng)與其太陽(yáng)時(shí)和平太陽(yáng)時(shí)的時(shí)差同步，調(diào)整了時(shí)差，使太陽(yáng)跟蹤不因時(shí)差而產(chǎn)生跟蹤誤差。時(shí)差調(diào)整一年一個(gè)循環(huán)。
主工作軸11轉(zhuǎn)動(dòng)，與定支架17固定相連的仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)中的少齒差傳動(dòng)系16的偏心軸21不動(dòng)，與工作軸11固定相連的仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)中的行星齒輪隨動(dòng)干主工作軸11，雙聯(lián)行星齒輪164作行星運(yùn)動(dòng)，通過(guò)輸出內(nèi)齒輪163的調(diào)整桿15驅(qū)動(dòng)了工作面12的仰角。
仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)中的少齒差減速機(jī)構(gòu)16，一年時(shí)間轉(zhuǎn)一周，通過(guò)機(jī)械配合驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能工作面12一年在正負(fù)23°27′的范圍內(nèi)循環(huán)一次，調(diào)整太陽(yáng)工作面12隨動(dòng)于太陽(yáng)的赤緯角變化，使太陽(yáng)跟蹤不同赤緯角變動(dòng)而產(chǎn)生跟蹤誤差，對(duì)于微小的仰角跟蹤誤差，可以視要求進(jìn)行必要的手動(dòng)調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種單驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于包括定支架、自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)和時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)；所述的自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)包括主工作軸、減速機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)和系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器的輸出端連接伺服電機(jī)，伺服電機(jī)輸出軸與減速機(jī)構(gòu)的輸入端同軸連接，減速機(jī)構(gòu)的輸出端與主工作軸同軸連接，主工作軸轉(zhuǎn)動(dòng)支承在定支架上并與地軸平行，自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)一個(gè)工作循環(huán)為平太陽(yáng)時(shí)的24小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)1周，連續(xù)驅(qū)動(dòng)主工作軸隨動(dòng)于太陽(yáng)日視運(yùn)動(dòng)時(shí)角變化；所述的自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)的一個(gè)循環(huán)所用步數(shù)的每步步時(shí)長(zhǎng)為一個(gè)平太陽(yáng)日的整除步數(shù)時(shí)長(zhǎng)，調(diào)整主工作軸間歇、勻速地隨動(dòng)于太陽(yáng)日視運(yùn)動(dòng)時(shí)角變動(dòng)；所述的時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)包括螺桿、時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)、時(shí)差調(diào)整桿和時(shí)差傳動(dòng)副，時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)由多個(gè)時(shí)差調(diào)整模塊活動(dòng)連接而成，每一時(shí)差調(diào)整模塊的外側(cè)面有沿時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)面并與所述螺桿嚙合的圓弧螺紋槽；在所述時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)的內(nèi)環(huán)側(cè)面有沿環(huán)面的時(shí)差調(diào)整槽，每塊時(shí)差調(diào)整模塊上的時(shí)差調(diào)整槽對(duì)應(yīng)該模塊調(diào)整時(shí)間區(qū)間的平太陽(yáng)時(shí)與真太陽(yáng)時(shí)的時(shí)差在太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)中所反映的時(shí)角弧長(zhǎng)曲線，各時(shí)差調(diào)整模塊的時(shí)差調(diào)整槽是連續(xù)、閉合和不重復(fù)的，整個(gè)時(shí)差調(diào)整槽對(duì)應(yīng)一回歸年的平太陽(yáng)時(shí)與真太陽(yáng)時(shí)時(shí)差在太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)中所反映的時(shí)角弧長(zhǎng)曲線；所述的時(shí)差調(diào)整桿固定在定支架上，其外端垂直插入所述的時(shí)差調(diào)整槽內(nèi)；時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)一個(gè)工作循環(huán)為1回歸年，螺桿驅(qū)動(dòng)時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)1周，連續(xù)調(diào)整1回歸年的平太陽(yáng)時(shí)與真太陽(yáng)時(shí)的時(shí)差；所述的自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)控制器、伺服電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)的螺桿、時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)、時(shí)差傳動(dòng)副的主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪均轉(zhuǎn)動(dòng)支承于動(dòng)支架上，動(dòng)支架繞主工作軸微動(dòng)，所述的螺桿軸向?yàn)橹鞴ぷ鬏S的徑向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的減速機(jī)構(gòu)中有2Z-X型少齒差齒輪傳動(dòng)系或諧波齒輪傳動(dòng)系，減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比大于等于480。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的單驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的減速機(jī)構(gòu)由2Z-XI少齒差齒輪傳動(dòng)系或諧波齒輪傳動(dòng)系與相互嚙合的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的伺服電機(jī)和系統(tǒng)控制器構(gòu)成一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)控制環(huán)，系統(tǒng)控制器在每個(gè)固定步時(shí)長(zhǎng)的固定時(shí)間位控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)固定的角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)螺紋槽的螺紋牙總數(shù)為487與所述螺桿螺紋線數(shù)的乘積；所述的時(shí)差傳動(dòng)副由相互嚙合的主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪組成，主動(dòng)錐齒輪與主工作軸同軸連接，從動(dòng)錐齒輪與螺桿同軸連接，主、從動(dòng)錐齒輪之間的傳動(dòng)比為0.75，螺桿與調(diào)整環(huán)之間的傳動(dòng)比為487，總傳動(dòng)比為365.25。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和5所述的單驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)的相對(duì)的兩側(cè)面各有沿環(huán)面并與所述螺桿嚙合的圓弧螺紋槽，螺桿對(duì)稱(chēng)設(shè)置兩根。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于還包括仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)，它包括副工作軸、與副工作軸固定在一起工作面、少齒差傳動(dòng)系、定偏心軸、一端有跨隙滑塊的調(diào)整桿、非直槽軌，副工作軸與主工作軸垂直鉸鏈，在工作面沿長(zhǎng)向中間有與主工作軸對(duì)應(yīng)并略寬于主工作軸的間隙；少齒差傳動(dòng)系的一個(gè)內(nèi)齒輪與所述的主工作軸固連，雙聯(lián)行星齒輪設(shè)置在定偏心軸上，輸出內(nèi)齒輪的外緣連接調(diào)整桿的一端，調(diào)整桿的另一端有跨隙滑塊位于非直槽軌內(nèi)，非直槽軌分為兩部分分別與工作面的一端鉸連；所述的定偏心軸固定在定支架上，與主工作軸同軸；所述的少齒差傳動(dòng)系的傳動(dòng)比約等于365；仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)中的少齒差減速機(jī)構(gòu)一年時(shí)間轉(zhuǎn)一周，通過(guò)調(diào)整桿、非直槽軌和工作面之間的機(jī)械配合，驅(qū)動(dòng)工作面一年在正負(fù)23°27′的范圍內(nèi)循環(huán)調(diào)整一次，調(diào)整工作面隨動(dòng)于太陽(yáng)的赤緯角變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的少齒差傳動(dòng)系為2Z-XI型少齒差齒輪傳動(dòng)，齒數(shù)如下Z1＝62、Z2＝64、Z3＝57、Z4＝59或Z1＝57、Z2＝59、Z3＝62、Z4＝64，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比為365.80或-364.80。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的工作面一端的非直槽軌的兩外端同向向上或下傾斜，其系數(shù)K最大為0.033-0.034，從非直槽軌的中間點(diǎn)起到非直槽軌的兩端系數(shù)K的值從0至0.033-0.034之間連續(xù)變化，變化規(guī)律為近似正弦變化，K值為地球在黃道上每日實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)過(guò)的角度與標(biāo)準(zhǔn)圓周運(yùn)動(dòng)計(jì)算角度之間的累計(jì)差與圓周360°角度的比值，經(jīng)過(guò)計(jì)算后按正弦規(guī)律連續(xù)設(shè)置成非直槽軌的軌跡，構(gòu)成非直槽軌的精確軌槽，每個(gè)偏移點(diǎn)與直中線的距離計(jì)算公式為K×軌槽中點(diǎn)至副工作軸的徑長(zhǎng)。
全文摘要
一種單驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，包括定支架、自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)、仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)和時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)。本發(fā)明利用單驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)角跟蹤、時(shí)差調(diào)整和仰角跟蹤，減化了結(jié)構(gòu)；采用標(biāo)準(zhǔn)的傳動(dòng)系裝置進(jìn)行大傳動(dòng)比的減速，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)功率微小化，提高了工作可靠性，降低了能源消耗；采用時(shí)差模塊環(huán)實(shí)現(xiàn)時(shí)差調(diào)整，降低了制作難度，節(jié)省了材料，也提高了工作可靠性。另外，相對(duì)獨(dú)立的仰角跟蹤機(jī)構(gòu)可與主系統(tǒng)分離，且不影響自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)和時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)的工作，并可以視情況還可分離時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)，故可根據(jù)不同的需要進(jìn)行不同的組合，提高了適用性。
文檔編號(hào)F24J2/38GK1536289SQ03109488
公開(kāi)日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2003年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月10日
發(fā)明者聶紅軍 申請(qǐng)人:聶紅軍