本實用新型涉及太陽能跟蹤器結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域,尤其涉及一種太陽能跟蹤器的曲柄搖桿機構(gòu)。
背景技術(shù):
太陽能是指太陽的熱輻射能,主要表現(xiàn)就是常說的太陽光線。在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來,就主要以太陽提供的熱輻射能生存,而自古人類也懂得以陽光曬干物件,并作為制作食物的方法,如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下,太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分,并不斷得到發(fā)展。太陽能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式,太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源。
現(xiàn)有技術(shù)中,為了能夠提高太陽能的轉(zhuǎn)化率,通常會將太陽能跟蹤器制作成能夠跟隨太陽光照射角度變化而轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu),但是通常情況下,轉(zhuǎn)動機構(gòu)對太陽能光伏板的角度進行調(diào)整的能力有限,并且在實際使用過程中,若出現(xiàn)控制轉(zhuǎn)動機構(gòu)的控制系統(tǒng)故障時,轉(zhuǎn)動機構(gòu)容易失去控制導(dǎo)致卡死,這樣轉(zhuǎn)動機構(gòu)極易損壞,使用壽命較短。
因此,本申請人致力于提供一種新型的太陽能跟蹤器的曲柄搖桿機構(gòu)。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本實用新型的目的是提供一種太陽能跟蹤器的曲柄搖桿機構(gòu),可以在控制系統(tǒng)故障時保護轉(zhuǎn)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)不受到破壞。
為解決上述技術(shù)問題,本實用新型提供了一種太陽能跟蹤器的曲柄搖桿機構(gòu),包括:立柱;用于安裝太陽能光伏板的主梁,可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述立柱上;推桿,其第一端與所述主梁鉸接;擺臂,其第一端與所述推桿的第二端鉸接,所述擺臂用于通過所述推桿推動所述主梁在所述立柱上轉(zhuǎn)動;驅(qū)動裝置,其輸出端與所述擺臂的第二端連接,所述驅(qū)動裝置用于驅(qū)動所述擺臂在0~360°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。
優(yōu)選地,所述推桿通過一安裝塊與所述主梁的第一端鉸接,所述安裝塊的第一端與所述推桿鉸接,所述安裝塊的第二端與所述主梁的第一端固定連接。
優(yōu)選地,所述擺臂與所述驅(qū)動裝置的鉸接點為第一鉸接點,所述擺臂與所述推桿的鉸接點為第二鉸接點,所述推桿與所述主梁的鉸接點為第三鉸接點;所述第一鉸接點、第二鉸接點和第三鉸接點位于同一直線上且所述第二鉸接點位于所述第一鉸接點和第三鉸接點之間時,所述主梁的轉(zhuǎn)動角度為所述主梁朝第一方向轉(zhuǎn)動的最大角度α1;所述第一鉸接點、第二鉸接點和第三鉸接點位于同一直線上且所述第一鉸接點位于所述第二鉸接點和第三鉸接點之間時,所述主梁的轉(zhuǎn)動角度為所述主梁朝第二方向轉(zhuǎn)動的最大角度α2,所述第二方向與所述第一方向相反。
優(yōu)選地,所述主梁朝第一方向轉(zhuǎn)動的最大角度與其朝向所述第二方向轉(zhuǎn)動的最大角度相同,即α1=α2。
優(yōu)選地,所述第一鉸接點和第二鉸接點之間的距離為L1,所述主梁在所述立柱上的轉(zhuǎn)動點與第三鉸接點之間的距離為L2;所述主梁轉(zhuǎn)動朝第一方向轉(zhuǎn)動的最大角度α1=sin(L1/L2)。
優(yōu)選地,從所述擺臂的第二端到第一端,所述擺臂的寬度先增大后減小。
優(yōu)選地,所述擺臂為一板狀結(jié)構(gòu),所述擺臂由第一半圓板、第二半圓板與連接板組成,所述連接板的兩端分別連接所述兩片半圓板的水平邊,且所述連接板的第一端的長度與第一半圓板的直徑的長度相同,所述連接板的第二端的長度與第二半圓板的直徑的長度相同,所述第一半圓板的直徑尺寸比所述第二半圓板的直徑尺寸大。
優(yōu)選地,所述驅(qū)動裝置與所述擺臂的第二端通過傳動機構(gòu)傳動連接。
優(yōu)選地,所述傳動機構(gòu)包括相互嚙合的渦輪與蝸桿,所述蝸桿的動力輸入端與所述驅(qū)動裝置的動力輸出端固定連接,所述渦輪與所述擺臂的第二端固定連接。
優(yōu)選地,所述主梁為一由多個連桿構(gòu)成的框型結(jié)構(gòu),所述推桿與所述框型結(jié)構(gòu)中的連桿鉸接;和/或所述推桿為一直桿;和/或所述擺臂的長度小于所述推桿的長度。
本實用新型的太陽能跟蹤器的曲柄搖桿機構(gòu)可以實現(xiàn)以下至少一種有益效果。
1、當(dāng)轉(zhuǎn)動機構(gòu)的控制系統(tǒng)發(fā)生錯誤時,本實用新型中的轉(zhuǎn)動機構(gòu)的擺臂會失控而自行旋轉(zhuǎn),由于,本實用新型中的擺臂在0°~360°中可以旋轉(zhuǎn)帶動主梁來回調(diào)整角度,所以,即使是控制系統(tǒng)失控,主梁也可以在不受控制的情況下來回擺動,從而避免造成轉(zhuǎn)動機構(gòu)卡死,進一步避免了轉(zhuǎn)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)破壞,另外,由于本發(fā)明中的擺臂可以360°旋轉(zhuǎn),沒有極限位置,因此,還可以省去設(shè)置極限位置傳感器及極限位置限位器,簡化了跟蹤器的結(jié)構(gòu)。
2、本實用新型中,第一鉸接點和第二鉸接點之間的距離為L1,主梁在立柱上的轉(zhuǎn)動點與第三鉸接點之間的距離為L2,α1為主梁在兩個方向上的最大角度,最大角度通過如下公式計算得到:α1=sin(L1/L2),通過調(diào)節(jié)L1與L2的數(shù)值可以確定曲柄搖桿機構(gòu)調(diào)節(jié)的角度值,所以本實用新型的轉(zhuǎn)動機構(gòu)具有廣泛的適應(yīng)性。
3、本實用新型中,將擺臂的形狀設(shè)計成與驅(qū)動裝置連接的一端尺寸大較大,與推桿連接的一端尺寸小的形式較小,可以節(jié)約材料這樣設(shè)置即可以保證對擺臂的強度要求,還可以節(jié)約材料。
4、本實用新型通過一傳動機構(gòu)將驅(qū)動裝置與擺臂連接起來,可以減少驅(qū)動裝置傳遞給擺臂的振動,增加整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
5、本實用新型中擺臂的長度小于推桿的長度,這樣設(shè)置可以在傳遞力矩時擴大力矩,在主梁需要相同的力矩的情況下,可以降低需要驅(qū)動裝置提供的驅(qū)動力。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明:
圖1是本實用新型的太陽能跟蹤器的曲柄搖桿機構(gòu)的一種具體實施例的實際工作結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是圖1所示的太陽能跟蹤器的曲柄搖桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡化示意圖;
圖3是圖1所示的太陽能跟蹤器的曲柄搖桿機構(gòu)的轉(zhuǎn)動機構(gòu)的局部放大圖;
圖4是圖1所示的太陽能跟蹤器的曲柄搖桿機構(gòu)的主梁朝向第一方向轉(zhuǎn)動到最大角度時的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5是圖1所示的太陽能跟蹤器的曲柄搖桿機構(gòu)的主梁朝向第二方向轉(zhuǎn)動到最大角度時的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)號說明:
1-太陽能光伏板;2-檁條;3-主梁;4-安裝塊;5-推桿;6-擺臂;7-傳動裝置;8-立柱;A-轉(zhuǎn)動點;B-第三鉸接點;C-第二鉸接點;D-第一鉸接點。
具體實施方式
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
如圖1至圖5所示,本具體實施例公開了一種太陽能跟蹤器的曲柄搖桿機構(gòu),包括:立柱8;用于安裝太陽能光伏板的主梁3,太陽能光伏板1通過檁條2固定在主梁3上,主梁3通過一圓形軸頭可轉(zhuǎn)動連接于立柱8上;推桿5,為一直桿,其第一端(圖1所示推桿5的上端)通過一安裝塊4與主梁3鉸接,如圖3所示,安裝塊4的左端與主梁3固定連接,安裝塊4的右端與推桿5的第一端鉸接;擺臂6,其第一端(圖1所示擺臂6的上端)與推桿5的第二端(圖1所示推桿5的下端)鉸接,如圖3所示,擺臂6通過推桿5推動主梁3在立柱8上繞著A點轉(zhuǎn)動,且擺臂6的長度小于推桿5的長度;驅(qū)動裝置,如圖3所示,其輸出端通過一傳動機構(gòu)7與擺臂6的第二端連接,驅(qū)動裝置用于驅(qū)動擺臂6在0~360°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。本實施例中,傳動機構(gòu)7為一組相互嚙合的渦輪與蝸桿,蝸桿的動力輸入端與驅(qū)動裝置固定連接,渦輪與擺臂6的第二端固定連接,驅(qū)動裝置為電機。
其中,擺臂6為一板狀結(jié)構(gòu),所述擺臂6由第一半圓板、第二半圓板與連接板組成,連接板的兩端分別連接兩片半圓板的水平邊,且連接板的第一端的長度與第一半圓板的直徑的長度相同,連接板的第二端的長度與第二半圓板的直徑的長度相同,第一半圓板的直徑尺寸比第二半圓板的直徑尺寸大,第一半圓板與渦輪同軸固定連接。
擺臂6與渦輪的鉸接點為第一鉸接點D,擺臂6與推桿5的鉸接點為第二鉸接點C,推桿5與主梁3的鉸接點為第三鉸接點B,主梁3與立柱8的轉(zhuǎn)動點為A。如圖4所示,當(dāng)?shù)谝汇q接點D、第二鉸接點C和第三鉸接點B位于同一直線上且第二鉸接點C位于第一鉸接點D和第三鉸接點B之間時,主梁3的轉(zhuǎn)動角度為主梁朝第一方向轉(zhuǎn)動的最大角度α1。如圖5所示,當(dāng)?shù)谝汇q接點D、第二鉸接點C和第三鉸接點B位于同一直線上且第一鉸接點D位于第二鉸接點C和第三鉸接點B之間時,主梁3的轉(zhuǎn)動角度為主梁朝第二方向轉(zhuǎn)動的最大角度α2,第二方向與第一方向相反,本實施例中,α1=α2。
如圖4與圖5所示,第一鉸接點D和第二鉸接點C之間的距離為L1,主梁3在立柱8上的轉(zhuǎn)動點A與第三鉸接點B之間的距離為L2,主梁3轉(zhuǎn)動的最大角度為:α1=α2=sin(L1/L2)。
實施例二
實施例二公開了太陽能跟蹤器的曲柄搖桿機構(gòu)的另一種具體實施例,實施例二與實施例一的結(jié)構(gòu)基本相同,不同之處在于:實施例二中的主梁為一框型結(jié)構(gòu),框型結(jié)構(gòu)由多個連桿連接形成,推桿與框型結(jié)構(gòu)的主梁中的連桿鉸接;且主梁朝向第一方向轉(zhuǎn)動的最大角度α1與朝向第二方向轉(zhuǎn)動的最大角度α2不相等。
當(dāng)然了,在其他具體實施例中,本實用新型的曲柄搖桿機構(gòu)中的α1、α2的大小也可以根據(jù)其他條件確定;擺臂的形狀也可以是其他形狀,例如規(guī)則的長方形條狀結(jié)構(gòu);傳動裝置也可以是皮帶輪、鏈輪等其他傳動結(jié)構(gòu);推桿可以是弧形桿、曲桿等,此處不再贅述。
示例性的,如圖1至圖5所示,本實用新型的太陽能跟蹤器的曲柄搖桿機構(gòu)的實施例的具體應(yīng)用情況如下:
1、電機帶動蝸桿旋轉(zhuǎn),蝸桿帶動渦輪旋轉(zhuǎn);
2、渦輪帶動擺臂6繞著第一鉸接點D旋轉(zhuǎn);
3、擺臂6與推桿5連接的第二鉸接點C繞著第一鉸接點D以L1為半徑作圓周旋轉(zhuǎn);
4、推桿5與安裝塊4連接的第三鉸接點B在推桿5的推拉下繞著轉(zhuǎn)動點A以L2為半徑作定弧形旋轉(zhuǎn),進而使得主梁3在第一方向的最大轉(zhuǎn)動角度α1與第二方向的最大轉(zhuǎn)動角度α2之間來回擺動。
以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本實用新型原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。