專利名稱：錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能利用技術領域，特別是涉及一種對太陽能進行跟蹤利用的 光伏發電陣列的聯動支架機構。
背景技術：
太陽能是一種清潔無污染的可再生能源，取之不盡，用之不竭，充分開發利用太陽 能不僅可以節約日益枯竭的常規能源，緩解嚴峻的資源短缺問題，而且還可以減少污染，保 護人類賴以生存的生態環境。在眾多的太陽能利用技術中，太陽能光伏發電技術實現了直接將太陽能轉化為電 能，是一種最方便的利用方式，它具有運行安全可靠、無需燃料、無噪聲、無污染、可就地利 用、使用維護簡便、規模可大可小等優點，因而受到了世界各國的重視。雖然太陽能光伏發電具有很多優點，但在光伏發電的發展過程中，使用成本過高 一直是制約其迅速推廣應用的關鍵因素。其重要原因之一是用于生產太陽能電池的半導 體材料價格昂貴，消耗大量的常規能源，導致以太陽能電池為核心的光伏發電系統的成本 難以大幅度降低。常規的光伏發電系統一般是將太陽能電池固定安裝，價格居高不下，難以迅速推 廣應用。根據太陽能電池在一定條件下輸出的電流與接受的光照強度成正比增加而又不至 于影響光伏電池壽命的特征，人們開始研究采用聚光和跟蹤技術，希望在獲得同樣電能的 情況下減少太陽能電池的用量，而增加的跟蹤聚光的成本遠低于所節約的太陽能電池的成 本，相當于用普通的金屬玻璃等材料代替昂貴的半導體材料。德國、美國、西班牙、澳大利亞等國都分別開發了菲涅爾透鏡聚光、反射聚光等各 種聚光光伏發電系統，現有折射聚光的缺點是光強均勻性較差，透過率難以提高，制造成 本較高，大型拋物面反射聚光的缺點是拋物面反射鏡制造難度大，成本較高，反射鏡容易破 碎，機構整體防風性能差。這些均導致整套系統性價比提高不明顯，使得聚光光伏發電系統 的優勢難以體現。到目前為止，僅有少量試驗、示范性質的聚光光伏發電系統投入運行。我國太陽能光伏組件產量幾乎以每年翻番的速度增長，但太陽能光伏技術開發和 利用的水平不僅遠低于發達國家，也落后于印度、巴西等發展中國家。盡管我國有著很好的 太陽能資源和光伏電池制造能力，但是太陽能光伏產業的整體水平與發達國家還有很大的 差距，是太陽能電池所使用的晶體硅原料的生產依賴進口，原料緊缺，目前乃至今后很長一 段時期，成本下降的空間較小。近幾年來，國內外聚光光伏發電技術一般采用單立柱、軌道式二維跟蹤和斜軸一 維跟蹤太陽運行。采用單立柱跟蹤形式，其單機功率小，自身能耗高。最大的缺點是功率稍 大時，結構就會變得非常復雜，抗風性能很差，不適合大范圍規模推廣。采用軌道式的二維跟蹤機構，與單立柱結構一樣，由于太陽光在方位角與高度角 兩個方向的運動的速率是在不斷變化的，不能直接采用常規的勻速轉動的電機，而必須采 用單片機或PLC等帶有邏輯運算功能的電路才可以控制，還要運行專門編寫控制程序，可靠性差，維護量高，整體擁有成本高。采用單體一維斜軸機構進行跟蹤，目前主要也是采用單機控制策略，也就是每一 套斜軸跟蹤機構采用一套獨立的控制系統，從而使維護量變得很大。目前已經制作出樣機 的例子，或者是進行示范建設的斜軸跟蹤太陽能電站，均存在高度尺寸較大的缺點。這勢必 會使抗風性能減弱。如果尺寸做得小一些，因為控制成本的上升，仍使其喪失了經濟上的優 勢而難以推廣。目前，也有采用一套跟蹤機構帶動一臺大型聚光器運行的跟蹤機構樣機，但 隨著機型尺寸放大，其成本也成倍增加、穩定性較差，幾十噸的大型聚光器對使用場所的基 礎要求也很高，尤其是抗風性能差，制造成本與維護成本高。以上各種太陽能光伏跟蹤系統 的各種缺點，也在一定程度上限制了光伏跟蹤發電技術的推廣。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種易于制造、成本低廉、性價比高、具有較高抗風性 能、易于擴展的錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構。為實現上述目的，本實用新型的技術解決方案是本實用新型是一種錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構，它包括聯動式支架 機構和聯動式傳動機構。聯動式支架機構包括兩個以上的聯動式斜軸跟蹤支架單元，聯動 式斜軸跟蹤支架單元按照縱向和橫向兩個方向排列組合而成。所述縱向，是指與所在地與 經線平行的方向。所述橫向是指所在地與緯線平行的方向。在本實用新型的錐齒輪陣列聯 動太陽能利用斜軸跟蹤機構中，所述縱向與橫向之間為垂直關系，且與地面平行。聯動式斜軸跟蹤支架單元包括基礎平臺、斜軸旋轉機構、縱向傳動機構。其中，斜 軸旋轉機構和縱向傳動機構都安裝在基礎平臺上。每個聯動式斜軸跟蹤支架單元具有的很 簡單的結構，從而降低了支架成本。基礎平臺包括固定螺栓、縱向固定支架、橫向固定支架、固定基礎、斜軸旋轉基 座、斜軸旋轉軸套。固定基礎是固定在地面上的承載基礎。固定基礎上端預埋或者焊接垂 直向上的固定螺桿。縱向固定支架和橫向固定支架相互垂直聯結固定，在垂直聯結固定節 點下方，通過固定螺桿緊固在固定基礎上。調整固定螺桿上的螺帽可以將縱向固定支架和 橫向固定支架調節至設計要求的水平高度上。斜軸旋轉軸套以一定角度固定在斜軸旋轉基 座上，這個角度與當地緯度值相同或相近。斜軸旋轉基座固定在縱向固定支架和橫向固定 支架相互聯接的節點處。斜軸旋轉機構包括旋轉斜軸、斜軸扇形錐齒輪、斜軸電池組件支架、太陽能電池 組件。其中，斜軸扇形錐齒輪固定在旋轉斜軸下端一側，斜軸電池組件支架固定在旋轉斜軸 上端，太陽能電池組件固定在斜軸電池組件支架上。太陽能電池組件要求對稱固定在旋轉 斜軸上，并且采用精確的質量匹配措施，使斜軸旋轉機構的質量中心點位于旋轉斜軸的旋 轉軸上。縱向傳動機構包括縱向傳動軸、縱向傳動軸軸承座、縱向傳動錐齒輪。其中，縱向 傳動軸兩端安裝有縱向傳動軸端部連接法蘭，起聯接和聯軸器的作用。縱向傳動軸上固定 縱向傳動錐齒輪，縱向傳動軸固定在縱向傳動軸軸承座上，縱向傳動軸以縱向傳動軸軸承 座為支撐進行旋轉運動。旋轉斜軸下端一側部分安裝在斜軸旋轉軸套內。縱向傳動軸帶動 縱向傳動錐齒輪，以縱向傳動軸軸承座為支撐點進行旋轉轉動，縱向傳動軸軸承座安裝固定在縱向固定支架上。旋轉斜軸安裝在斜軸旋轉軸套上，并可在斜軸旋轉軸套內做旋轉運 動。縱向傳動錐齒輪和斜軸扇形錐齒輪分別固定在縱向傳動軸和旋轉斜軸的適當位置上， 實現錐齒輪傳動嚙合。當縱向傳動軸旋轉時，通過縱向傳動錐齒輪帶動斜軸扇形錐齒輪轉 動，從而實現利用水平轉動帶動旋轉斜軸轉動傳動的目的。根據力學知識可知，由于斜軸旋轉機構的質量中心點位于旋轉斜軸的旋轉軸上， 當縱向傳動軸通過錐齒輪嚙合傳動使斜軸旋轉機構沿旋轉斜軸轉動時，在縱向傳動軸施加 的轉動力矩是一個定值，這個力矩是為了克服斜軸旋轉機構和縱向傳動機構在旋轉時的摩 擦阻力。也就是說，這個力矩也是使斜軸旋轉機構產生轉動的最小力矩。當這個力矩達到 最小值時，就可以使整個錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構在進行斜軸跟蹤轉動時 的耗能達到最小值。同時，這個轉動力矩只是為了克服轉動時的摩擦阻力，因此，施加在縱 向傳動軸上的力矩也非常小。選取合適的材料做傳動軸，可以使傳動力矩的傳送更遠的距 離。因此在本實用新型錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構中，動力傳送遠且機構形 式簡單的優點。當多個聯動式斜軸跟蹤支架單元組成縱橫聯動式支架機構時，縱向固定支架和橫 向固定支架通過聯接的方式，形成平面方格網狀結構。在縱向固定支架和橫向固定支架聯 接的節點下方，是固定基礎，每個聯動式斜軸跟蹤支架單元的整體重量都施加在每個對應 的固定基礎上。每個聯動式斜軸跟蹤支架單元的前后左右的平衡通過縱向固定支架和橫向 固定支架聯接形成的平面方格網狀結構來保證。由于每個聯動式斜軸跟蹤支架單元因安裝 了少量的太陽能電池組件，且整體高度較低，風阻小，從而使整個錐齒輪陣列聯動太陽能利 用斜軸跟蹤機構的抗風性能得到了提高。聯動式斜軸跟蹤支架單元是模塊化結構，可以沿 縱向進行擴展聯接，共用一個轉動力矩。當聯動式斜軸跟蹤支架單元按縱橫方向排列為不 規則聯接結構時，共用的轉動力矩仍可使每一個聯動式斜軸跟蹤支架單元實現對太陽能的 跟蹤轉動。也就是說，錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構可以充分利用不規則的地 塊。聯動式傳動機構包括電動機、減速機、減速機固定板、橫向傳動軸、固定基礎。減 速機固定板固定在固定基礎上。電動機固定在減速機的輸入端。減速機固定在減速機固定 板上。減速機的輸入端有減速機輸入端法蘭，輸出端有減速機輸出端法蘭。橫向傳動軸兩 端有橫向傳動軸端部法蘭。當電動機轉動輸入到減速機的輸入端時，通過減速機的減速，將 動力從減速機輸出端法蘭輸出。再通過橫向傳動軸及其橫向傳動軸端部法蘭將動力送入下 一級減速機。再通過減速機輸出端法蘭實現將轉動減速，并實現動力在水平面上的90°變 送。通過聯動式傳動機構中的電動機與減速機的配合傳動，將電動機的動力傳送到錐齒輪 陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構中每一個聯動式斜軸跟蹤支架單元。選擇合適減速比的 減速機組合，可以使用普通電動機，經過適當的減速機構，使斜軸旋轉機構的轉動速率與地 球自轉速率相同。也就是說，本實用新型的錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構的整 體轉動是勻速轉動，其動力源可以采用普通電動機，而不采用昂貴的步進電機或伺服電動 機。又因為采用了多級減速機，減速比很大，因此動力源的功率可以很小。這兩方面因素可 使跟蹤動力源的成本大大降低。又因為采用了多級減速機組合，尤其是采用蝸輪桿減速機 時，輸出端具自鎖功能，也就是說，當有風、雪等擾動干擾時，蝸輪桿減速機的自鎖功能使機 構跟蹤的穩定性得到提高。
5[0021]聯動式傳動機構聯接在聯動式支架機構上。在聯動式傳動機構中，通過減速機的 減速機輸出端法蘭與縱向傳動軸相聯接。與縱向傳動軸相聯接的減速機采用相同型號和減 速比，使每一個縱向傳動軸具有相同的轉動方向和轉動力矩，從而實現聯動式支架機構的 同步跟蹤運轉。橫向傳動軸將動力傳遞至每一級減速機，從而實現整個聯動式支架機構利 用一個電動機驅動的目的。通過減速機的減速機輸出端法蘭的級聯輸出，可以以電動機為 中心，在縱向和橫向兩個方向進行擴展。除電機需要電力驅動以外的所有結構不需要電力驅動的，而只需要聯動的機械傳 動。當天氣寒冷時，錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構中依靠機械傳動實現跟蹤運 動的絕大部分結構是不會因為低溫而發生停機的，具有極高的可靠性。本實用新型的關鍵點在于1、聯動式支架機構包括兩個以上的聯動式斜軸跟蹤支架單元，聯動式斜軸跟蹤支 架單元按照縱向和橫向兩個方向排列組合而成，所述縱向與橫向之間為垂直關系，且與地 面平行。2、每個聯動式斜軸跟蹤支架單元具有的很簡單的結構，從而降低了整體支架結構 的成本。3、斜軸旋轉機構的質量中心點位于旋轉斜軸的中心旋轉軸上，使其轉動的力矩為 最小定值。在縱向傳動軸上施加小且恒定大小的力矩，傳動力矩通過法蘭聯接的縱向傳動 軸上傳送至很遠的距離，而沒有使機構的復雜性提高。4、具有利用水平轉動帶動旋轉斜軸轉動傳動的優點。5、多個聯動式斜軸跟蹤支架單元，通過縱向固定支架和橫向固定支架的聯接形成 平面方格網狀結構。由于每個聯動式斜軸跟蹤支架單元因安裝了少量的太陽能電池組件， 且整體高度較低，風阻小，從而使整個錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構的抗風性 能得到了提高。聯動式斜軸跟蹤支架單元是模塊化結構，可以沿縱向進行擴展聯接，可以充 分利用不規則的地塊。6、聯動式傳動機構通過減速機將轉動減速，實現動力在水平面上的90°變送。動 力源使用普通電動機，并使最終轉動速率與地球自轉速率相同的水平。當采用蝸輪桿減速 機時，輸出端具自鎖功能，使機構跟蹤的穩定性得到提高。7、除電機需要電力驅動以外的所有結構不需要電力驅動的，而只需要聯動的機械 傳動。當天氣寒冷時，錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構中依靠機械傳動實現跟蹤 運動的絕大部分結構是不會因為低溫而發生停機的，具有極高的可靠性。
圖1是本實用新型的俯視結構示意圖；圖2是本實用新型的聯動式斜軸跟蹤支架單元的結構示意圖；圖3是本實用新型的基礎平臺結構示意圖；圖4是本實用新型的斜軸旋轉機構示意圖；圖5是本實用新型的縱向傳動機構示意圖；圖6是本實用新型的聯動式斜軸跟蹤支架單元中錐齒輪嚙合傳動的結構示意圖；圖7是本實用新型的側俯視結構示意圖；[0038]圖8是本實用新型的聯動式傳動機構的結構示意圖；圖9是本實用新型的聯動式傳動機構中的電機驅動結構示意圖；圖10是本實用新型的聯動式支架機構和聯動式傳動機構聯接結構示意圖。圖中 標號說明如下1-聯動式支架機構、2-聯動式傳動機構、3-聯動式斜軸跟蹤支架單元、10-基礎平 臺、11-固定螺栓、12-縱向固定支架、13-橫向固定支架、14-固定基礎、31-斜軸旋轉基座、 32-斜軸旋轉軸套、20-斜軸旋轉機構、21-旋轉斜軸、22-斜軸扇形錐齒輪、23-斜軸電池組 件支架、24-太陽能電池組件、40-縱向傳動機構、41-縱向傳動軸、42-縱向傳動軸端部連接 法蘭、43-縱向傳動軸軸承座、44-縱向傳動錐齒輪、51-電動機、52-減速機、53-減速機固定 板、54-減速機輸出端法蘭、55-橫向傳動軸、56-橫向傳動軸端部法蘭、57-減速機輸入端法
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型是一種錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構，它包 括聯動式支架機構1和聯動式傳動機構2。聯動式支架機構1包括兩個以上的聯動式斜軸 跟蹤支架單元3，聯動式斜軸跟蹤支架單元3按照縱向和橫向兩個方向排列組合而成。所述 縱向，是指與所在地面與經線平行的方向。所述橫向是指所在地面與緯線平行的方向。在 本實用新型的錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構中，所述縱向與橫向之間為垂直關 系，且與地面平行。如圖2所示，聯動式斜軸跟蹤支架單元3包括基礎平臺10、斜軸旋轉機構20、縱向 傳動機構40。其中斜軸旋轉機構20和縱向傳動機構40都安裝在基礎平臺10上。每個聯 動式斜軸跟蹤支架單元3的結構簡單，從而降低了支架成本。如圖3所示，基礎平臺10包括固定螺栓11、縱向固定支架12、橫向固定支架13、 固定基礎14、斜軸旋轉基座31、斜軸旋轉軸套32。固定基礎14是固定在地面上的承載基 礎，用鋼筋水泥澆鑄而成，或者直接使用成型鋼材，例如鋼管，將其下端一部分插埋于地表 以下，并達到一定承載重量和穩定性。固定基礎14上端預埋或者焊接垂直向上的固定螺栓 11。縱向固定支架12和橫向固定支架13相互垂直聯結固定，在垂直聯結固定節點下方，通 過固定螺栓11緊固在固定基礎14上。調整固定螺栓11上的螺帽可以將縱向固定支架12 和橫向固定支架13調節至設計要求的水平高度上。這個水平高度要充分考慮當地的氣象 條件，滿足在降雪以及積水條件下，不影響本實用新型的錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸 跟蹤機構的長年正常工作。縱向固定支架12和橫向固定支架13可以使用標準型材，包括槽鋼、工字鋼、C形 鋼以及各種折彎成型的型材。斜軸旋轉軸套32以一定角度固定在斜軸旋轉基座31上，這 個角度與當地緯度值相同或相近，斜軸旋轉軸套32的軸線與地球自轉軸相平行。斜軸旋轉 基座31固定在縱向固定支架12和橫向固定支架13相互聯接的節點附近。如圖4所示，斜軸旋轉機構20包括旋轉斜軸21、斜軸扇形錐齒輪22、斜軸電池組 件支架23、太陽能電池組件M。其中，斜軸扇形錐齒輪22固定在旋轉斜軸21下端一側，斜 軸電池組件支架23固定在旋轉斜軸21上端一側，太陽能電池組件M固定在斜軸電池組件 支架23上。太陽能電池組件M要求對稱固定在旋轉斜軸21上，并且采用精確的質量匹配措施，使斜軸旋轉機構20的質量中心點位于旋轉斜軸21的旋轉軸上。如圖5所示，縱向傳動機構40包括縱向傳動軸41、縱向傳動軸軸承座43、縱向傳 動錐齒輪44。其中，縱向傳動軸41兩端安裝有縱向傳動軸端部連接法蘭42，起聯接和聯軸 器的作用。縱向傳動軸41上固定縱向傳動錐齒輪44，縱向傳動軸41固定在縱向傳動軸軸 承座43上，縱向傳動軸41以縱向傳動軸軸承座43為支撐進行旋轉運動。如圖6所示，旋轉斜軸21下端一側部分安裝在斜軸旋轉軸套32內。縱向傳動軸 41帶動縱向傳動錐齒輪44，以縱向傳動軸軸承座43為支撐點進行旋轉轉動，縱向傳動軸軸 承座43安裝固定在縱向固定支架12上。旋轉斜軸21安裝在斜軸旋轉軸套32上，并可在斜 軸旋轉軸套32內做旋轉運動。縱向傳動錐齒輪44和斜軸扇形錐齒輪22分別固定在縱向 傳動軸41和旋轉斜軸21的適當位置上，實現錐齒輪傳動嚙合。當縱向傳動軸41旋轉時， 通過縱向傳動錐齒輪44帶動斜軸扇形錐齒輪22轉動，從而實現利用水平轉動帶動旋轉斜 軸轉動傳動的目的。根據力學知識可知，由于斜軸旋轉機構20采用了精確的質量匹配措施，斜軸旋轉 機構20的質量中心點位于旋轉斜軸21的旋轉軸上。當縱向傳動軸41通過錐齒輪嚙合傳動 使斜軸旋轉機構20沿旋轉斜軸21轉動時，在縱向傳動軸41施加的轉動力矩是一個定值， 這個力矩是為了克服斜軸旋轉機構20和縱向傳動機構40在旋轉時的摩擦阻力，也就是說， 這個力矩也是使斜軸旋轉機構20產生轉動的最小力矩。當這個力矩達到最小值時，就可以 使整個錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構在進行斜軸跟蹤轉動時的耗能達到最小 值。同時，這個轉動力矩只是為了克服轉動時的摩擦阻力，因此，施加在縱向傳動軸41上的 力矩也非常小，選取合適的材料做傳動軸，施加相同大小的轉動力矩，可以使傳動力矩的傳 送至更遠的距離。從理論上，當摩擦阻力為零時，選取剛性的材料做傳動軸，可以將傳動力 矩傳送至無限遠。但實際上，由于地理地形條件和材料的扭力矩極限等條件限制，不可能將 轉動力矩向無限遠傳送，但足以將轉動力矩沿軸向傳送很遠的距離，因此在本實用新型錐 齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構中，動力傳送遠且機構形式簡單的優點。如圖7所示，當多個聯動式斜軸跟蹤支架單元3組成縱橫聯動式支架機構1時，縱 向固定支架12和橫向固定支架13通過聯接的方式，形成排列整齊的平面方格網狀結構。在 縱向固定支架12和橫向固定支架13聯接的節點下方，是固定基礎14，每個聯動式斜軸跟蹤 支架單元3的整體重量都施加在每個對應的固定基礎14上。每個聯動式斜軸跟蹤支架單 元3的前后左右的平衡通過縱向固定支架12和橫向固定支架13聯接形成的平面方格網狀 結構來保證。由于每個聯動式斜軸跟蹤支架單元3因安裝了少量的太陽能電池組件24，且 整體高度較低，風阻小，每個聯動式斜軸跟蹤支架單元3的抗風性能都得到了很大提高，從 而使整個錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構的抗風性能得到了提高。聯動式斜軸跟 蹤支架單元3是模塊化結構，可以沿縱向進行擴展聯接，共用一個轉動力矩。當聯動式斜軸 跟蹤支架單元3按縱橫方向排列為不規則聯接結構時，共用的轉動力矩仍可使每一個聯動 式斜軸跟蹤支架單元3實現對太陽能的跟蹤轉動。錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機 構可以充分利用不規則的地塊，而不只限于圓形、方形或其他規則地塊。如圖8、圖9所示，聯動式傳動機構2包括電動機51、減速機52、減速機固定板 53、橫向傳動軸55、固定基礎14。減速機固定板53固定在固定基礎14上。電動機51固定 在減速機52的輸入端。減速機52固定在減速機固定板53上。減速機52的輸入端有減速機輸入端法蘭57，輸出端有減速機輸出端法蘭M。橫向傳動軸55兩端有橫向傳動軸端部 法蘭56。當電動機51轉動輸入到減速機52的輸入端時，通過減速機52的減速，將動力從 減速機輸出端法蘭M輸出。再通過橫向傳動軸陽及其橫向傳動軸端部法蘭56將動力送 入下一級減速機52。再通過減速機輸出端法蘭M實現將轉動減速，并實現動力在水平面 上的90°變送。通過聯動式傳動機構2中的電動機51與減速機52的配合傳動，將電動機 51的動力傳送到錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構中每一個聯動式斜軸跟蹤支架 單元3。選擇合適減速比的減速機組合，可以使用普通電動機，并使斜軸旋轉機構的轉動速 率與地球自轉速率相同。本實用新型的錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構的整體轉 動是勻速轉動，其動力源可以采用普通電動機，而不采用昂貴的步進電機或伺服電動機。又 因為采用了多級減速機，減速比很大，因此動力源的功率可以很小，這兩方面因素可使跟蹤 動力源的成本大大降低。又因為采用了多級減速機組合，尤其是采用蝸輪桿減速機時，輸出 端具自鎖功能，當有風、雪等擾動干擾時，蝸輪桿減速機的自鎖功能使機構跟蹤的穩定性得 到提高。如圖10所示，聯動式傳動機構2聯接在聯動式支架機構1上。在聯動式傳動機構 2中，通過減速機52的減速機輸出端法蘭M與縱向傳動軸41相聯接。與縱向傳動軸41相 聯接的減速機52采用相同型號和減速比，使每一個縱向傳動軸41具有相同的轉動方向和 轉動力矩，從而實現聯動式支架機構1的同步跟蹤運轉。橫向傳動軸55將動力傳遞至每一 級減速機52，從而實現整個聯動式支架機構1利用一個電動機驅動的目的。通過減速機52 的減速機輸出端法蘭M的級聯輸出，可以以電動機為中心，在縱向和橫向兩個方向進行最 大限度的擴展。如圖9、圖10所示，除電機51需要電力驅動以外的所有結構不需要電力驅動的，而 只需要聯動的機械傳動。當天氣寒冷時，錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構中依靠 機械傳動而實現跟蹤運動的絕大部分結構是不會因為低溫而發生停機的，具有極高的可靠 性。相反，如果采用過多的電子器件，往往會在極端氣象條件下發生各種無法預知的故障。
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權利要求1.一種錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構，其特征在于它包括聯動式支架機 構(1)和聯動式傳動機構O)；聯動式支架機構(1)包括兩個以上的聯動式斜軸跟蹤支架 單元(3)，并按縱向和橫向兩個相互垂直且均與地面平行的方向排列聯接，縱向固定支架 (12)和橫向固定支架(1 通過相互垂直聯接，形成平面方格網狀結構；所述縱向，是指與 所在地面與經線平行的方向；所述橫向是指所在地面與緯線平行的方向；聯動式傳動機構 (2)聯接在聯動式支架機構(1)上。
2.根據權利要求1所述的錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構，其特征在于聯 動式斜軸跟蹤支架單元C3)包括基礎平臺(10)、斜軸旋轉機構(20)、縱向傳動機構00)； 斜軸旋轉機構O0)和縱向傳動機構GO)都安裝在基礎平臺(10)上；基礎平臺(10)包括固 定螺栓(11)、縱向固定支架(12)、橫向固定支架(13)、固定基礎(14)、斜軸旋轉基座(31)、 斜軸旋轉軸套(3 ；縱向固定支架(1 和橫向固定支架(1 相互垂直聯結固定，在垂直 聯接節點下方，通過固定螺栓(11)緊固在固定基礎(14)上；固定螺栓(11)上的螺帽用于 調整縱向固定支架(1 和橫向固定支架(1 的水平高度；斜軸旋轉軸套(3 以一定角度 固定在斜軸旋轉基座(31)上，其軸線與地球自轉軸相平行；斜軸旋轉基座(31)固定在縱向 固定支架(1 和橫向固定支架(1 相互聯接的節點處。
3.根據權利要求1所述的錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構，其特征在于斜 軸旋轉機構O0)包括旋轉斜軸(21)、斜軸扇形錐齒輪(22)、斜軸電池組件支架(23)、太 陽能電池組件04)；斜軸扇形錐齒輪0 固定在旋轉斜軸下端，斜軸電池組件支架 (23)固定在旋轉斜軸上端，太陽能電池組件04)固定在斜軸電池組件支架上； 太陽能電池組件04)對稱固定在旋轉斜軸上，斜軸旋轉機構OO)的質量中心點位于 旋轉斜軸的旋轉軸上。
4.根據權利要求1所述的錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構，其特征在于縱 向傳動機構GO)包括縱向傳動軸(41)、縱向傳動軸軸承座(43)、縱向傳動錐齒輪04)；縱 向傳動軸Gl)兩端有縱向傳動軸端部連接法蘭0 ；縱向傳動軸軸承座^幻安裝固定在 縱向固定支架(1 上；縱向傳動軸Gl)上固定縱向傳動錐齒輪(44)，并以縱向傳動軸軸 承座^幻為支撐做旋轉運動。
5.根據權利要求1所述的錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構，其特征在于旋 轉斜軸下端一側部分安裝在斜軸旋轉軸套(3 內做旋轉運動；縱向傳動軸Gl)帶動 縱向傳動錐齒輪G4)進行旋轉轉動；縱向傳動錐齒輪G4)和斜軸扇形錐齒輪0 分別固 定在縱向傳動軸Gl)和旋轉斜軸的適當位置上，以錐齒輪傳動方式正確嚙合傳動。
6.根據權利要求1所述的錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構，其特征在于聯動 式傳動機構(2)包括電動機(51)、減速機(52)、減速機固定板(53)、橫向傳動軸(55)、固定基 礎(14)；減速機固定板(5 固定在固定基礎(14)上；電動機(51)固定在減速機(5 的輸 入端，減速機(52)固定在減速機固定板(5 上；減速機(52)的輸入端有減速機輸入端法蘭 (57)，輸出端有減速機輸出端法蘭(54)；橫向傳動軸(5 兩端有橫向傳動軸端部法蘭(56)； 當電動機(51)轉動輸入到減速機(5 的輸入端時，通過減速機(5 的減速，將動力從減速 機輸出端法蘭(54)輸出，通過橫向傳動軸(5 及其橫向傳動軸端部法蘭(5 將動力送入 下一級減速機(52)；通過減速機輸出端法蘭(54)實現將轉動減速，并實現動力在水平面上的 90°變送；減速機(5 的減速機輸出端法蘭(54)與縱向傳動軸聯接傳動。
專利摘要本實用新型公開了一種錐齒輪陣列聯動太陽能利用斜軸跟蹤機構，由兩個以上的聯動式斜軸跟蹤支架單元和聯動傳動機構聯接組成。聯動式斜軸跟蹤支架單元的結構簡單，具有較小的空間尺寸，按照縱向和橫向兩個方向排列組合聯接。縱向傳動機構將水平轉動通過安裝在聯動式斜軸跟蹤支架單元上的錐齒輪傳動機構，實現對太陽能的斜軸轉動。太陽能電池組件對稱固定在旋轉斜軸上，采用質量匹配措施，使斜軸旋轉機構的質量中心點位于旋轉斜軸的旋轉軸上。通過聯動式傳動機構中的電動機與減速機的配合傳動，將電動機的動力傳送到縱橫聯動式太陽能斜軸跟蹤支架機構中每一個聯動式斜軸跟蹤支架單元。有結構簡單、抗風性能好、易擴展、可靠性能高、成本低的優點。
文檔編號G05D3/00GK201821291SQ20102053507
公開日2011年5月4日 申請日期2010年9月19日 優先權日2010年9月19日
發明者屈良 申請人:屈良