专利名称：液压传动单点支撑直齿条驱动群同步跟踪采光太阳能家用电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳光自动跟踪技术，特别是一种可用于多个太阳能电池板或多
个其他太阳能接收设备同步自动跟踪太阳光的液压传动单点支撑直齿条驱动群同步跟踪 采光太阳能家用电源，该太阳能家用电源可固定在外墙面上并可以带动多个太阳能电池板 同步自动跟踪太阳光，完成太阳能的自动跟踪采集。
背景技术：
太阳能是一种清洁能源，取之不尽、用之不竭，也不会造成环境污染，如今，无论在 沿海城市，还是在内陆城市，太阳能产品正越来越多地进入人们的视野，太阳能路灯、太阳 能草坪灯、太阳能庭院灯、太阳能楼道灯、公交站台灯、交通信号灯等等，但这些太阳能产品 的太阳能接收元件大多以位置固定方式接收太阳光的，因不能全天与太阳光保持垂直，造 成太阳能利用率低下。近年来国外在一些太阳能电站的光伏矩阵中实现了太阳光的自动跟 踪，在全国各地也有一些小型、中型的太阳能电站投入运行，他们的接收元件有些是以位置 固定方式接收太阳光的，有些实现了太阳光的自动跟踪，但这些跟踪装置的水平跟踪转动 轴垂直于地平面，竖直跟踪转动轴与地平面平行，水平和竖直两个方向必须实时跟踪才能 实现太阳能电池板接收平面与太阳光保持垂直，使得这些跟踪装置结构复杂、体积庞大、造 价高、能耗大，难以推广应用。
发明内容
为了克服现有的跟踪装置机械结构复杂、体积庞大、成本高、能耗大等缺点，本发 明针对现有技术存在的不足对现有技术进行了改进，把三维跟踪分解为轨道跟踪和轨道俯 角跟踪，并以此为依据提出了一种结构简单可靠、成本低，跟踪能耗小、抗风能力强的太阳 能家用电源。该太阳能家用电源的每个太阳能电池板的连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨 道的轴线平行，太阳能电池板可在控制系统的驱动下绕该连接轴的轴线转动，从而使太阳 能电池板平面实时保持与太阳光垂直，实现太阳能家用电源的轨道跟踪。另一个连接轴与 每个太阳能电池板的连接轴的轴线垂直，该太阳能家用电源的所有太阳能电池板可在控制 系统的驱动下同时同步的绕该连接轴转动，可调整每个太阳能电池板的连接轴的轴线与地 球绕太阳运行轨道的轴线保持平行，实现太阳能家用电源的轨道俯角跟踪。因地球绕太阳 运行一年，连接轴的轴线相对于地球绕太阳运行轨道的轴线变化很缓慢，所以该方向的调 整可一天或几天进行一次，可大大降低太阳能家用电源的跟踪能耗。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是每一个太阳能电池板都通过一组轴 线相互重合的连接轴牢固的串接在一起，并且每个太阳能电池板的重量均匀分布在该太阳 能电池板的连接轴的轴线两侧，各太阳能电池板的上表面相互平行，每个太阳能电池板的 各连接轴都通过轴承和轴承架被安装在同一组相互平行的支撑梁上，各支撑梁牢固的固定 在同一组相互平行的支撑架上，各支撑梁和各支撑架相互垂直，使得每个太阳能电池板可绕该太阳能电池板的连接轴的轴线光滑的转动，各太阳能电池板的连接轴的轴线相互平行 并且各太阳能电池板的连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道的轴线平行，使得太阳光线与 各太阳能电池板的连接轴的轴线垂直。 上述各支撑架通过一组轴线相互重合的连接轴与一组三角架光滑的相连接，各三
角架都牢固的固定在外墙面上，并且该组连接轴的轴线与各太阳能电池板的连接轴的轴线
相互垂直且该组连接轴的轴线与地表面平行，上述各支撑架可绕该组连接轴的轴线光滑的
转动并通过上述各支撑梁带动各太阳能电池板绕该组连接轴的轴线同时同步同向的转动。 每一个太阳能电池板的连接轴的上端都牢固的安装了一个直齿轮，各直齿轮与各
连接轴同心轴线相互重合，各太阳能电池板的连接轴上的各直齿轮的各项尺寸对应相等，
每一个太阳能电池板连接轴上的直齿轮都与同一根长直齿条与良好的相齿合。 在上述相互平行的支撑梁中的一个支撑梁上牢固的固定了 一个减速箱体和一个
连接架，在减速箱体内安装了由电机、蜗杆、蜗轮、小直齿轮一、大直齿轮一和驱动轴构成的
减速驱动机构，电机牢固的固定在减速箱体内，在减速箱体内小直齿轮一与电机的电机轴
同心轴线相互重合且小直齿轮一牢固的固定在电机的电机轴上，大直齿轮一与蜗杆同心轴
线相互重合且大直齿轮一牢固的固定在蜗杆上，蜗杆通过轴承和轴承架被安装在减速箱体
上，驱动轴通过轴承和轴承架被安装在减速箱体上，蜗轮与驱动轴同心轴线相互重合且蜗
轮牢固的固定在驱动轴上，小直齿轮一和大直齿轮一 良好的相齿合，蜗杆与蜗轮良好的相
齿合。驱动轴的一端从减速箱体内伸出并和减速箱体外的小直齿轮三相连接，小直齿轮三
与驱动轴同心轴线相互重合且小直齿轮三牢固的固定在驱动轴上，大直齿轮三和一个太阳
能电池板的连接轴同心轴线相互重合且大直齿轮三牢固的固定在该连接轴上，小直齿轮三
和大直齿轮三良好的相齿合，大直齿轮三可通过该连接轴带动该太阳能电池板绕该组连接
轴的轴线光滑的转动，并通过该太阳能电池板连接轴上的直齿轮带动长直齿条运动，长直
齿条通过各组连接轴上的直齿轮带动各个太阳能电池板绕各组连接轴的轴线同时同步同
向的光滑的转动，使得各个太阳能电池板的上表面与太阳光线保持垂直。 当太阳光线与各太阳能电池板的上表面偏离垂直位子时由控制系统驱动电机转
动，电机通过小直齿轮一、大直齿轮一、小直齿轮三、大直齿轮三、蜗杆、蜗轮、长直齿条和各
个太阳能电池板连接轴上的直齿轮带动各太阳能电池板同时同步同向的绕各太阳能电池
板连接轴的轴线转动，使得各太阳能电池板的上表面同时恢复到与太阳光线垂直位子上。 在减速箱体外还安装了由活塞杆和活塞缸体构成的液压杆、连接架、辅支撑杆构
成的支撑连动机构。 在减速箱体外由活塞杆和活塞缸体构成的液压杆位于连接架的下端，连接架的下 端通过销轴一与活塞杆的上端光滑的相连接，活塞杆的下端光滑的伸入活塞缸体内，活塞 缸体的下端通过销轴二与辅支撑杆的上端光滑的相连接，辅支撑杆的下端通过连接板牢固 的固定在外墙面上。 当各太阳能电池板的连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道的轴线偏离平行位子 时，通过对液压杆的上油腔加压注油下油腔放油或对上油腔放油下油腔加压注油带动活塞 杆沿液压杆的轴线上下运动，并通过液压杆、连接架带动各太阳能电池板同时、同步、同向 的绕连接支撑架和三角架的连接轴的轴线转动，使得各太阳能电池板的连接轴的轴线同时 恢复到与地球绕太阳运行轨道的轴线平行位子上。
当电机不加电转动时，因蜗杆、蜗轮和长丝杠传动的单向性和不可逆性，太阳能电
池板不会在风力、以及其他外力作用下运动，因此该装置具有良好的抗风性能。 本发明的有益效果是由蜗杆、蜗轮和长丝杠传动的单向性和不可逆性，可实现良
好的抗风性能，跟踪能耗小、成本低，结构简单可靠。
下面以五个太阳能电池板为实施例结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的整体原理图。 图2是本发明的A-A剖视图。 图3是本发明的B-B剖视图。 图4是本发明的C-C剖视图。 图5是本发明的减速箱的放大剖视图。 图1 、图2、图3、图4和图5中，太阳能电池板一 1-1-1 ，太阳能电池板二 1-2-1 ，太阳 能电池板三l-3-l，太阳能电池板四l-4-l，太阳能电池板五l-5-l，活塞杆2-1-1，活塞缸体
2- 2-1，上油腔2-3-1，下油腔2-3-2，三角架一 3_1，三角架二 3-2，辅支撑杆一 3_3，连接板
3- 5，支撑架一 4-1-1 ，支撑架二 4-1-2，支撑梁一 4-2-1 ，支撑梁二 4-2-2，连接轴一 5-1-1 ，连 接轴二 5-1-2，销轴一 5-2-1 ，销轴二 5-3-1 ，连接架一 6-1-1 ，减速箱盖7-l，减速箱体7-2， 下连接轴一 9-1-1，上连接轴一 9-1-2，下连接轴二 9-2-1，上连接轴二 9-2-2，下连接轴三 9-3-1 ，上连接轴三9-3-2，下连接轴四9-4-1 ，上连接轴四9_4_2，下连接轴五9_5_1 ，上连接 轴五9-5-2，直齿轮一 10-l，直齿轮二 10-2，直齿轮三10-3，直齿轮四10-4，直齿轮五10-5， 长直齿条11，电机12-1，小直齿轮一 14-1，大直齿轮一 14-2，蜗杆15-1，蜗轮16-1 ，驱动轴 17-1，控制系统电路板18，小直齿轮三19，大直齿轮三20。
具体实施例方式
在图1图2和图3中，太阳能电池板一 l-l-l、太阳能电池板二 l-2-l、太阳能电池 板三l-3-l、太阳能电池板四1-4-1和太阳能电池板五1-5-1的上表面相互平行。连接轴也 被分成五组，下连接轴一 9-1-1和上连接轴一 9-1-2为第一组，下连接轴二 9-2-1和上连接 轴二 9-2-2为第二组，下连接轴三9-3-1和上连接轴三9-3-2为第三组，下连接轴四9_4_1 和上连接轴四9-4-2为第四组，下连接轴五9-5-1和上连接轴五9-5-2为第五组。支撑梁 一 4-2-1和支撑梁二 4-2-2被牢固的固定在支撑架一 4-1-1和支撑架二 4-1-2上，支撑梁 一 4-2-1和支撑梁二 4-2-2相互平行。支撑梁一 4-2-1 、支撑梁二 4_2_2和支撑架一 4_1_1、 支撑架二 4-1-2相互垂直，支撑架一 4-1-1通过连接轴一 5-1-1与三角架一 3-1的上端光 滑的相连接，支撑架二 4-1-2通过连接轴二 5-1-2与三角架二 3-2的上端光滑的相连接，三 角架一 3-1和三角架二 3-2的牢固的固定在外墙面上，连接轴一 5-1-1和连接轴二 5-1-2 同心轴线相互重合，支撑架一 4-1-1和支撑架二 4-1-2可带动支撑梁一 4-2-1和支撑梁二
4- 2-2绕连接轴一 5-1-1和连接轴二 5-1-2光滑的转动。让i分别取一、二、三、四、五。第 i个太阳能电池板通过第i组连接轴牢固的串接在一起，第i组的各个连接轴同心且各个连 接轴的轴线相互重合，第i个太阳能电池板的重量均匀分布在第i组连接轴的轴线两侧，第 i组的上连接轴通过轴承及轴承架被安装在支撑梁4-2-2上，第i组的下连接轴通过轴承及
5轴承架被安装在支撑梁4-2-1上，第i个太阳能电池板可绕第i组连接轴的轴线光滑的转 动。各组连接轴的轴线相互平行且各组连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道的轴线平行。
在图1、图2、图3，图4和图5中，减速箱体7-2和连接架一 6-1-1牢固的固定在支 撑梁二 4-2-2上，控制系统电路板18被安装在减速箱体7-2内，在减速箱体7-2内安装了由 电机12-1、蜗杆15-1、蜗轮16-1、小直齿轮一 14-1、大直齿轮一 14-2和驱动轴17-1构成的 减速驱动机构，电机12-1良好的固定在减速箱体7-2上，小直齿轮一 14-1与电机12-1的电 机轴同心轴线相互重合且小直齿轮一 14-1牢固的固定在电机12-1的电机轴上，大直齿轮 一 14-2与蜗杆15-1同心轴线相互重合且大直齿轮一 14-2牢固的固定在蜗杆15-1上，蜗 轮16-1与驱动轴17-1同心轴线相互重合且蜗轮16-1牢固的固定在驱动轴17-1上，蜗杆 15-1通过轴承和轴承架安装在减速箱体7-2上，驱动轴17-1通过轴承和轴承架安装在减速 箱体7-2上，小直齿轮一 14-1和大直齿轮一 14-2良好的相齿合，蜗杆15-1与蜗轮16-1良 好的相齿合，驱动轴17-1的一端从减速箱体7-2内伸出并和小直齿轮三19相连接，小直齿 轮三19与驱动轴17-1同心轴线相互重合且小直齿轮三19牢固的固定在驱动轴17-1上。
直齿轮一 10-1与上连接轴一 9-1-2同心轴线相互重合且直齿轮一 10-1牢固的固 定在上连接轴一 9-1-2上，直齿轮二 10-2与上连接轴二 9-2-2同心轴线相互重合且直齿 轮二 10-2牢固的固定在上连接轴二 9-2-2上，直齿轮三10-3与上连接轴三9-3-2同心轴 线相互重合且直齿轮三10-3牢固的固定在上连接轴三9-3-2上，直齿轮四10-4与上连接 轴四9-4-2同心轴线相互重合且直齿轮四10-4牢固的固定在上连接轴四9-4-2上，直齿轮 五10-5与上连接轴五9-5-2同心轴线相互重合且直齿轮五10-5牢固的固定在上连接轴五 9-5-2上，大直齿轮三20与上连接轴三9-5-2同心轴线相互重合且大直齿轮三20牢固的固 定在上连接轴三9-5-2上，小直齿轮三19与大直齿轮三20良好的相齿合，长直齿条11与 直齿轮五10-5、直齿轮四10-4、直齿轮三10-3、直齿轮二 10-2和直齿轮一 10-1良好的相齿 合，直齿轮五10-5、直齿轮四10-4、直齿轮三10-3、直齿轮二 10-2和直齿轮一 10-1的各项 尺寸对应相等。 当电机12-1转动时，电机12-1通过小直齿轮一 14-1、大直齿轮一 14-2、蜗杆
15-1、蜗轮16-1、驱动轴17-1和小直齿轮三19带动大直齿轮三20转动，大直齿轮三20通
过直齿轮三10-3带动长直齿条11并通过长直齿条11和直齿轮五10-5、直齿轮四10-4、直
齿轮三10-3、直齿轮二 10-2和直齿轮一 10-1带动各太阳能电池板绕各太阳能电池板的连
接轴的轴线同时、同步、同向跟随太阳光转动，实现太阳能家用电源的俯角跟踪。 在减速箱体7-2外还安装了由活塞杆2-1-1和活塞缸体2-2-1构成的液压杆、连
接架6-l-l、辅支撑杆3-3构成的支撑连动机构。 由活塞杆2-1-1和活塞缸体2-2-1构构成的液压杆位于连接架6-1-1的下端，连 接架6-1-1的下端通过销轴一 5-2-1与活塞杆2-1-1的上端光滑的相连接，活塞杆2-1-1 的下端光滑的伸入活塞缸体2-2-1内，活塞缸体2-2-1的下端通过销轴二 5-3-1与辅支撑 杆3-3的上端光滑的相连接，辅支撑杆3-3的下端通过连接板3-5牢固的固定在外墙面上。
当各太阳能电池板的连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道的轴线偏离平行位子 时，通过对液压杆和的上油腔2-3-1加压注油下油腔2-3-2放油或对上油腔2-3-1放油下 油腔2-3-2加压注油带动活塞杆2-1-1沿液压杆的轴线上下运动，并通过液压杆和连接架 6-1-1带动各太阳能电池板同时、同步、同向的绕连接支撑架一 4-l-l、支撑架一 4-1-2和三角架一 3-l、三角架二 3-2的连接轴的轴线转动，使得各太阳能电池板的连接轴的轴线同时 恢复到与地球绕太阳运行轨道的轴线平行位子上。实现太阳能家用电源的轨道俯角跟踪。
控制系统电路板18被安装在减速箱体7-2内，控制系统电路板18可实时监测太 阳的位子和太阳运行轨道的俯角变化，并驱动电机一 12-1和电机二 12-2完成太阳能家用 电源的轨道跟踪和轨道俯角跟踪。
权利要求
一个由连接架、三角架、连接板、辅支撑杆、支撑架、支撑梁、由活塞杆和活塞缸体构成的液压杆、销轴、电机、蜗杆、蜗轮、驱动轴、小直齿轮一、大直齿轮一、小直齿轮三、大直齿轮三、控制系统电路板、长直齿条、连接轴、直齿轮、太阳能电池板和减速箱体构成的液压传动单点支撑直齿条驱动群同步跟踪采光太阳能家用电源，其特征是每一个太阳能电池板都通过一组轴线相互重合的连接轴牢固的串接在一起，并且每个太阳能电池板的重量均匀分布在该太阳能电池板的连接轴的轴线两侧，且各太阳能电池板的上表面相互平行，每个太阳能电池板的各个连接轴都通过轴承和轴承架被安装在同一组相互平行的支撑梁上，各支撑梁牢固的固定在同一组相互平行的支撑架上，各支撑梁和各支撑架相互垂直，各太阳能电池板的连接轴的轴线相互平行并且各太阳能电池板的连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道的轴线平行，上述各支撑架通过一组轴线相互重合的连接轴与一组三角架光滑的相连接，并且该组连接轴的轴线与各太阳能电池板的连接轴的轴线相互垂直且该组连接轴的轴线与地表面平行，每一个太阳能电池板的连接轴的上端都牢固的安装了一个直齿轮，并且各连接轴上的直齿轮与各连接轴同心轴线相互重合，各太阳能电池板的连接轴上的直齿轮的各项尺寸对应相等，每一个太阳能电池板连接轴上的直齿轮都与同一根长直齿条良好的相齿合，在上述相互平行的支撑梁中的一个支撑梁上牢固的固定了一个减速箱体和一个连接架，在减速箱体内安装了由电机、蜗杆、蜗轮、小直齿轮一、大直齿轮一和驱动轴构成的减速驱动机构，电机牢固的固定在减速箱体内，蜗杆通过轴承和轴承架被安装在减速箱体上，驱动轴通过轴承和轴承架被安装在减速箱体上，在减速箱体内小直齿轮一与电机的电机轴同心轴线相互重合且小直齿轮一牢固的固定在电机的电机轴上，大直齿轮一与蜗杆同心轴线相互重合且大直齿轮一牢固的固定在蜗杆上，蜗轮与驱动轴同心轴线相互重合且蜗轮牢固的固定在驱动轴上，小直齿轮一和大直齿轮一良好的相齿合，蜗杆与蜗轮良好的相齿合，驱动轴的一端从减速箱体内伸出并和减速箱体外的小直齿轮三相连接，小直齿轮三与驱动轴同心轴线相互重合且小直齿轮三牢固的固定在驱动轴上，大直齿轮三和一个太阳能电池板的连接轴同心轴线相互重合且大直齿轮三牢固的固定在该连接轴上，小直齿轮三和大直齿轮三良好的相齿合，在减速箱体外还安装了由活塞杆和活塞缸体构成的液压杆、连接架、辅支撑杆构成的支撑连动机构，在减速箱体外由活塞杆和活塞缸体构成的液压杆位于连接架的下端，连接架的下端通过一个销轴与活塞杆的上端光滑的相连接，活塞杆的下端光滑的伸入活塞缸体内，活塞缸体的下端通过另一个销轴与辅支撑杆的上端光滑的相连接，辅支撑杆的下端通过连接板牢固的固定在外墙面上。
2. 根据权利要求1所述的液压传动单点支撑直齿条驱动群同步跟踪采光太阳能家用 电源，其特征是安装在各太阳能电池板的连接轴上的直齿轮的各项尺寸对应相等。
全文摘要
一种可由电机和液压杆驱动，可实现太阳光采集自动跟踪的液压传动单点支撑直齿条驱动群同步跟踪采光太阳能家用电源，它可由液压杆、电机、直齿轮、长直齿条、蜗杆和蜗轮等组成的机械传动机构带动多个太阳能电池板完成同步自动跟踪太阳光运动，可用来带动多个太阳能电池板实现太阳光采集的群同步自动跟踪。
文档编号H02N6/00GK101795093SQ201010133748
公开日2010年8月4日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者张立君 申请人:北京印刷学院