一种双轴跟踪装置的制作方法

本实用新型涉及跟踪系统的机构设计技术领域，尤指一种双轴跟踪装置。

背景技术：

太阳能光热发电(CSP，Concentrating Solar Power)是和光伏发电并存的太阳能发电技术。这种技术最有效的方式是利用大规模阵列镜片收集太阳光，再将太阳光投射到一个集中的集热器上，聚集的太阳光通过换热装置生成蒸汽，然后蒸汽推动汽轮机组发电。太阳能光热发电技术直接利用太阳光的热能集中，利用热能生成蒸汽膨胀，通过蒸汽膨胀产生的机械能推动发电机组转换为电能。同时，集中了太阳能热能的换热装置及蒸汽，本身可以贮存热能，在一定时间内没有太阳的情况下仍然能够推动发电机组发电，因此这种技术发电更加稳定，对电网的冲击更小。

由于太阳能光热发电系统中收集热能的集热器处于一个固定的位置，太阳能光板也处于一个固定的位置，而太阳的相对位置每时每刻都在变化，因此太阳能光板都必须固定在一个独立的设备上，此设备必须对太阳能光板的角度进行实时调整，使太阳与镜片的夹角(入射角)和集热器与镜片的夹角(反射角)始终相等，同时反射光的中心线通过集热器的中心。

现有技术已经提出了多种结构的双轴跟踪装置，通过双轴跟踪装置可以有效调节太阳能光板的水平角度和竖直角度，使太阳能光板可以始终对准太阳，从而更充分地吸收太阳光。现有的双轴跟踪装置一般结构较为复杂，运行不稳定，对太阳能光板的角度调节也不够准确。

因此，本申请人致力于提供一种新型的双轴跟踪装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种双轴跟踪装置，其可以调节太阳能光板的竖直角度和水平角度，实现太阳能光板的两自由度运转，且结构稳固，运行平稳，造价低。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种双轴跟踪装置，包括：旋转平台，包括内筒和外筒，所述外筒旋转套设在所述内筒上；第一回转机构，包括第一盘状支架、第一牵引绳、第一输入轴及第一摆臂，所述第一盘状支架固定在所述旋转平台的内筒的底部，所述第一盘状支架的外周具有绕线端，所述第一牵引绳绕设在所述第一盘状支架的绕线端上，所述第一输入轴与所述第一牵引绳连接，所述第一输入轴用于带动所述第一牵引绳沿着所述第一盘状支架的绕线端滑动，所述第一摆臂的第一端与所述第一牵引绳连接，其第二端与所述旋转平台的外筒连接，所述第一牵引绳带动所述第一摆臂转动，所述第一摆臂进一步带动所述外筒在所述内筒上转动。

所述双轴跟踪装置还包括：支架，包括横梁和主框架，所述横梁固定设置在所述旋转平台的外筒的顶部，所述主框架与所述横梁转动连接；第二回转机构，包括第二盘状支架、第二牵引绳、第二输入轴及第二摆臂，所述第二盘状支架固定在所述横梁上，所述第二盘状支架的外周具有绕线端，所述第二牵引绳绕设在所述第二盘状支架的绕线端上，所述第二输入轴与所述第二牵引绳连接，所述第二输入轴用于带动所述第二牵引绳沿着所述第二盘状支架的绕线端滑动，所述第二摆臂的第一端与所述第二牵引绳连接，其第二端与所述主框架连接，所述第二牵引绳带动所述第二摆臂转动，所述第二摆臂进一步带动所述主框架绕着所述横梁转动。

优选地，所述主框架包括一框体和多个连接件，所述框体用于安装太阳能光板，所述连接件与所述框体固定连接，且所述连接件套设在所述横梁上，所述连接件用于带动所述框体绕着所述横梁转动。

优选地，所述第一输入轴与一第一蜗轮蜗杆减速器连接，所述第一输入轴通过所述第一蜗轮蜗杆减速器带动所述第一牵引绳滑动；和/或；所述第二输入轴包括垂直连接的第一子输入轴和第二子输入轴，且所述第一子输入轴和所述第二子输入轴通过第二蜗轮蜗杆减速器连接，所述第一子输入轴沿着所述旋转平台的中心轴贯穿所述内筒和外筒后与所述第二子输入轴连接，所述第二子输入轴与所述第二牵引绳连接。

优选地，所述旋转平台还包括一对限位轴承，所述限位轴承位于所述外筒和内筒之间，所述限位轴承套设在所述内筒上，一对所述限位轴承之间具有间距。

优选地，在所述第一回转机构中，所述第一盘状支架的绕线端上设有用于对所述第一牵引绳进行限位的卡位部；在所述第二回转机构中，所述第二盘状支架的绕线端上设有用于对所述第二牵引绳进行限位的卡位部。

优选地，所述卡位部为凹槽；和/或；所述第一盘状支架的绕线端及所述第二盘状支架的绕线端上均设有多个滑轮，所述滑轮的外周壁上设有所述卡位部。

优选地，所述第一摆臂的第一端设有第一连接件，所述第一连接件与所述第一牵引绳固定连接，所述第一连接件在所述第一牵引绳的带动下在所述第一盘状支架的绕线端上滑动。

优选地，所述第一牵引绳与所述第一连接件连接的连接段为连续结构，且此连续结构穿设在所述第一连接件上；或；所述第一牵引绳与所述第一连接件连接的连接段具有第一开口，所述第一牵引绳在所述第一开口处的两端分别固定在所述第一连接件的两端。

优选地，所述第一牵引绳与所述第一输入轴连接的连接段具有第二开口，所述牵引绳在所述第二开口处的第一端和第二端分别缠绕在所述第一输入轴上，且所述第一输入轴对所述第一牵引绳在所述第二开口处的第一端进行收线时，同时对其第二端进行放线。

优选地，所述第一牵引绳在所述第二开口处的第一端沿第一方向缠绕在所述第一输入轴的第一段，其第二端沿第二方向缠绕在所述第一输入轴的第二段，且所述第一方向与所述第二方向相反。

优选地，所述第一牵引绳与所述第一输入轴连接的连接段为一连续结构，且此连续结构在所述第一输入轴的作用下张紧。

本实用新型的双轴跟踪装置可以实现以下至少一种有益效果。

1、本实用新型的双轴跟踪装置可以分别通过第一回转机构和第二回转机构来实现安装在主框架上的太阳能光板在两个自由度上的运转，其中，旋转平台结构可靠，可以有效避免外筒在内筒上转动时发生倾覆现象，另外，两个回转结构简单，运行可靠，通过选择盘状支架及摆臂的具体尺寸，可以对输出轴(旋转平台的外筒及支架的主框架)施加较大的力臂及力矩，进而保证外筒和主框架的平稳转动。

2、本实用新型的双轴跟踪装置中旋转平台通过在内筒和外筒之间设置限位轴承，可以进一步保证旋转平台的运行稳定性，增强其抗倾覆性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1是本实用新型的双轴跟踪装置的一种具体实施例的结构示意图；

图2是图1中所示的双轴跟踪装置在另一视图上示意图；

图3是图1中所示的双轴跟踪装置在另一视图上示意图；

图4是图1中所示的双轴跟踪装置中旋转平台的结构示意图；

图5是图4中所示的旋转平台的局部剖视图；

图6是图4中所示的旋转平台中内筒的结构示意图；

图7是图1中所示的双轴跟踪装置中第一回转机构的结构示意图；

图8是图7中所示的第一回转机构的局部放大结构示意图；

图9是图1中所示的双轴跟踪装置中第二回转机构的结构示意图；

图10是图9中所示的第二回转机构中第二输入轴的安装示意图；

图11是图10中所示的第二输入轴的局部放大安装示意图；

图12是图10中所示的第二输入轴的局部放大安装示意图；

图13是图1中所示的双轴跟踪装置中支架的结构示意图。

附图标号说明：

旋转平台100，内筒110，外筒120，推力轴承130，限位轴承140；

第一回转机构200，第一盘状支架210，第一牵引绳220，第一输入轴230，第一摆臂240；

支架300，横梁310，主框架320；

第二回转机构400，第二盘状支架410，第二牵引绳420，第二输入轴430，第一子输入轴431，第三子输入轴432，转向器433，第二摆臂440；

太阳能光板A。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

如图1至3所示，本具体实施例公开了一种双轴跟踪装置，包括：旋转平台100、第一回转机构200、支架300及第二回转机构400。

如图4至6所示，旋转平台100包括内筒110和外筒120，外筒120旋转套设在内筒110上。具体的，内筒110上设有推力轴承130，外筒120套设在内筒110上，且外筒120通过推力轴承130在内筒110上旋转。

具体的，旋转平台100还包括一对限位轴承140，限位轴承140位于外筒120和内筒110之间，限位轴承140的内周面固定套设在内筒110上，外周面与外筒120的内壁贴合，一对限位轴承140之间具有间距。

具体的，旋转平台100的内筒110的外周壁上设有延伸部(图中未示出)，延伸部的延伸方向朝向外筒120；外筒120上设有多个限位件(图中未示出)，限位件优选螺钉，且螺钉设置在延伸部的下方。延伸部对螺钉形成阻挡，避免了外筒120在竖直方向上相对于内筒110跳起，从而有效保证了内筒110和外筒120之间的结构稳定性，进一步保证了旋转平台100的运行稳定性。

结合图7、8所示，第一回转机构200包括第一盘状支架210、第一牵引绳220、第一输入轴230及第一摆臂240，第一盘状支架210固定在旋转平台100的内筒110的底部，第一盘状支架210的外周具有绕线端，第一牵引绳220绕设在第一盘状支架210的绕线端上，第一输入轴230与第一牵引绳220连接，第一输入轴230还与一第一蜗轮蜗杆减速器连接，第一输入轴230通过第一蜗轮蜗杆减速器带动第一牵引绳220沿着第一盘状支架210的绕线端滑动，第一摆臂240的第一端与第一牵引绳220连接，其第二端与旋转平台100的外筒120连接，第一牵引绳220带动第一摆臂240转动，第一摆臂240进一步带动外筒120在内筒110上转动。

在第一回转机构200中，第一盘状支架210的绕线端绕线端上设有多个滑轮，滑轮的设置便于牵引绳的平稳滑动。滑轮的外周壁上设有卡位部，卡位部具体为凹槽，第一牵引绳位于此凹槽中，凹槽用于对第一牵引绳220进行限位，从而进一步保证了第一牵引绳220可以在第一盘状支架210上平稳滑动，不会发生脱线逃逸现象。

具体的，第一摆臂240的第一端设有第一连接件，第一连接件与第一牵引绳220固定连接，第一连接件在第一牵引绳220的带动下在第一盘状支架210的绕线端上滑动。第一牵引绳220与第一连接件连接的连接段具有第一开口，第一牵引绳220在第一开口处的两端分别固定在第一连接件的两端。如图所示，连接件上设有一对封闭环形件，第一牵引绳220在第一开口处的两端可以分别拴在这一对封闭环形件上。

具体的，第一牵引绳220与第一输入轴230连接的连接段具有第二开口，第一牵引绳220在第二开口处的第一端沿第一方向缠绕在第一输入轴230的第一段，其第二端沿第二方向缠绕在第一输入轴230的第二段，且第一方向与第二方向相反，当第一输入轴230对第一牵引绳220在第二开口处的第一端进行放线时，对另一端进行收线。

具体的，第一盘状支架210上的绕线端为圆弧形结构，且其圆心角可以设为330°，此时，第一牵引绳220可以带动第一摆臂240在0～330°的范围内进行角度调整。第一盘状支架210的绕线端上各点与外筒120之间的距离保持一定，第一摆臂240的长度固定。第一盘状支架210为镂空盘，这样设置可以减轻支架重量，还可以节约制作成本。

具体的，第一回转机构200还包括第一张紧机构(图中未示出)，第一张紧机构与第一牵引绳220连接，用于在第一牵引绳220的滑动过程中张紧第一牵引绳220。

如图13所示，支架300包括横梁310和主框架320，横梁310固定横设在外筒120的顶部，主框架320与横梁310转动连接。具体的，主框架包括一框体和多个连接件，框体用于安装太阳能光板A，连接件与框体固定连接，且连接件套设在横梁上，连接件用于带动框体绕着横梁转动。为保证支架300的结构稳定性，主框架320中连接件的数目为三个，分别设置在横梁310的两端及中部。主框架整体随着第一回转平台在第一自由度运转，主框架中的框体在第二回转平台的作用下在第二自由度运转，从而实现了太阳能光板A在两个自由度的运转。

如图9所示，第二回转机构400包括第二盘状支架410、第二牵引绳420、第二输入轴430及第二摆臂440，第二盘状支架410固定在横梁310上，第二盘状支架410的外周具有绕线端，第二牵引绳420绕设在第二盘状支架410的绕线端上，第二输入轴430与第二牵引绳420连接，第二输入轴430带动第二牵引绳420沿着第二盘状支架410的绕线端滑动，第二摆臂440的第一端与第二牵引绳420连接，其第二端与所述主框架320连接，第二牵引绳420带动第二摆臂440转动，第二摆臂440进一步带动主框架320绕着横梁310转动。

结合图10、11和12所示，第二输入轴包括垂直连接的第一子输入轴431和第二子输入轴，且第一子输入轴431和第二子输入轴通过第二蜗轮蜗杆减速器连接，第一子输入轴431沿着旋转平台的中心轴贯穿内筒和外筒后与第二子输入轴连接，第二子输入轴与第二牵引绳连接。第一子输入轴通过第二蜗轮蜗杆减速器带动第二子输入轴转动，第二子输入轴带动第二牵引绳滑动。

第二输入轴430还包括第三子输入轴432，第三子输入轴432与第一子输入轴431垂直连接，且第一子输入轴431和第三子输入轴432之间设有转向器433，第一子输入轴431沿着旋转平台100的中心轴贯穿内筒110和外筒120后与第二牵引绳420连接，第三子输入轴432位于旋转平台100的底部，且沿着背离与旋转平台100的方向向外延伸。第三子输入轴与设置在旋转平台外部的驱动器连接，这样设置就可以把第二回转机构的驱动器设置在远离第二回转机构的位置，传统的做法是把驱动器设置在回转机构的附近，且此驱动机构需要在另一个回转机构的作用下一起旋转，传统的做法耗能较大，且运行不稳定，本实施例中的结构可以有效解决这些问题。

在第二回转机构400中，第二盘状支架410的绕线端绕线端上设有多个滑轮。滑轮的外周壁上设有卡位部。卡位部具体为凹槽，卡位部用于对第二牵引绳420进行限位，从而使第二牵引绳420可以在第二盘状支架410上平稳滑动。

具体的，第二摆臂440的第一端设有第二连接件，第二连接件与第二牵引绳420固定连接，第二连接件在第二牵引绳420的带动下在第二盘状支架410的绕线端上滑动。第二牵引绳420与第二连接件连接的连接段具有第一开口，第二牵引绳420在第一开口处的两端分别固定在第二连接件的两端。如图所示，第二连接件上设有一对封闭环形件，第二牵引绳420在第一开口处的两端可以分别拴在这一对封闭环形件上。

具体的，第二牵引绳420与第二输入轴430连接的连接段具有第二开口，第二牵引绳420在第二开口处的第一端沿第一方向缠绕在第二输入轴430的第一段，其第二端沿第二方向缠绕在第二输入轴430的第二段，且第一方向与第二方向相反，当第二输入轴430对第二牵引绳420在第二开口处的第一端进行放线时，对另一端进行收线。

具体的，第二盘状支架410上的绕线端为弧形结构，且其圆心角可以设为90°，此时，第二牵引绳420可以带动第二摆臂440在0～90°范围内进行角度调节，第二盘状支架410的绕线端上各点与横梁310之间的距离不变，第二摆臂440的长度固定。第二盘状支架410为镂空盘，这样设置可以减轻支架重量，还可以节约制作成本。

具体的，第二回转机构400还包括第二张紧机构，与第二牵引绳420连接，用于在第二牵引绳420的滑动过程中张紧第二牵引绳420。

当然了，在其他具体实施例中，旋转平台中的外筒可以直接旋转套设在内筒中，而不设置推力轴承，也可以通过其他的旋转连接件旋转连接；两个回转机构中的盘状支架还可以设为实心盘；牵引绳还可以在盘状支架上缠绕多圈；盘状支架的外周形状还可以设为其他形状；第一输入轴还可以由两个子输入轴构成，然后将牵引绳的两端分别绕设在这两个子输入轴上；牵引绳与输入轴的连接段还可以设为连续结构；牵引绳可以根据需要选择钢丝绳、尼龙绳、皮带、同步带或其他种类的绳状结构；牵引绳和摆臂之间的连接段还可以设为连续结构；第二输入轴中第一子输入轴与第二牵引绳的连接方式可以根据第二回转机构与旋转平台的具体连接方式可以根据实际需要选择；此外，本实用新型的双轴跟踪装置中两个回转机构的具体结构均可以根据需要进行结构的调整，此处不再赘述。

需要说明的是，第一回转机构和第二回转机构的结构设计原理类似，因此，其中一个回转机构的结构调整均可以应用到另一个回转机构上，当然，两个回转机构的具体结构也可以不同，比如说，一个回转机构中包括滑轮，另一个不包括；一个回转机构中的牵引绳整体为连续结构，另一个则在与输入轴和/或摆臂的连接处为断开的结构；一个回转机构中摆臂的长度固定，另一个则长度可调，本领域的技术人员能够从上述公开的内容中推出多种实施例，此处不再一一列举。

示例性的，结合图1至13所示，本实用新型的双轴跟踪装置的具体实施例的应用情况如下：

1、第一回转机构200中的第一输入轴230带动第一牵引绳220在水平面上滑动；

2、第一牵引绳220带动第一摆臂240在水平面上转动；

3、第一摆臂240带动外筒120绕着内筒110在水平面上转动；

4、外筒120带动支架300及第二回转机构400在水平面上转动，从而实现对固定在支架300上的太阳能光板A在水平面上的角度调节；

5、第二回转机构400中的第二输入轴430带动第二牵引绳420在竖直面上滑动；

6、第二牵引绳420带动第二摆臂440在竖直面上转动；

7、第二摆臂440带动主框架320绕着横梁310在竖直面上转动，从而实现对固定在支架300上的太阳能光板A在竖直面上的角度调节。

本实用新型的双轴跟踪装置结构简单，运行可靠，可以实现对太阳能光板在两个自由度上的运转，且造价较低，容易推广。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。