专利名称：具有电磁失电制动器的太阳光线双轴跟踪装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳方位的跟踪装置，特别是双轴式跟踪装置的结构，属于 太阳能利用设备技术领域。
背景技术：
现有的双轴式跟踪装置既可对太阳方位变化进行跟踪，也可对太阳高度变化进行 跟踪，双轴跟踪能最大效率的利用太阳能。现有的双轴式跟踪装置主要由机械系统、检测与 控制系统两大部分组成。考虑到大风、冰冻等天气状况，跟踪装置中需要设置可靠的制动装 置，以实现跟踪间隙的电池板位置的可靠制动。现有跟踪装置的制动主要运用电机和减速 器本身来实现，制动力矩小，对电机的使用寿命有影响。
实用新型内容本实用新型目的就是针对现有的双轴式跟踪装置存在的不足，设计一种具有锁紧 功能，结构紧凑，通过性好、适用性广、抗风能力强、跟踪能耗低，跟踪精度高的具有电磁失 电制动器的太阳光线双轴跟踪装置。本实用新型的目的是这样实现的，具有电磁失电制动器的太阳光线双轴跟踪装 置，包括机械系统、检测与控制系统两大部分，其特征是机械系统设有支座、支架、水平转 轴、垂直转轴、太阳能电池板框架、水平齿轮传动机构、电磁失电制动器、水平转轴电动机、 垂直转轴电动机、双级蜗轮蜗杆减速器和两级行星齿轮传动机构，水平转轴通过轴承安装 在支架上，太阳能电池板框架通过法兰连接水平转轴，水平转轴电动机通过双级蜗轮蜗杆 减速器和水平齿轮传动机构与水平转轴驱动连接，垂直转轴通过轴承安装在与支座相联接 的支撑箱体上，垂直转轴上部与支架通过键连接，垂直转轴电动机通过两级行星齿轮传动 机构与垂直转轴驱动连接，水平转轴和垂直转轴上分别安装起锁紧作用的电磁失电制动
o所述的电磁失电制动器为失电式电磁制动器。所述的水平齿轮传动机构设有相互啮合的大、小齿轮，大齿轮安装在水平转轴上， 小齿轮安装在双级蜗轮蜗杆减速器的输出轴上。所述的水平转轴电动机和垂直转轴电动机为无刷直流电机。所述的检测与控制系统的控制系统采用基于天文学参数计算的闭环控制系统，检 测系统直接采用太阳能电池片做太阳光线的感光器件。本实用新型工作原理控制工作原理根据天文学中太阳运行规律的公式计算出一天内某时刻太阳高度 角和方位角的理论值，控制系统根据计算的理论值分别驱动垂直转轴电动机和水平转轴电 动机，垂直转轴电动机通过两只行星齿轮减速实现太阳方位角的跟踪。水平转轴电动机经 双级蜗轮蜗杆减速器和水平齿轮传动机构减速作用，实现高度角的跟踪。误差补偿工作原理太阳能电池片直接作为感光器件，检测系统处于检测工作状态，感光元件太阳能电池片通过光伏生电产生电压差，对驱动器发出太阳光线与太阳能电 池板的垂直偏差补偿信号，分别驱动垂直转轴和水平转轴电动机，两电动机分别通过各自 的传动机构，实现垂直转轴和水平转轴的转动，从而实现太阳能电池板的位姿对太阳方位 角和高度角的跟踪。制动原理电机与减速器本身具有一定的自锁能力，在风载不是很大的情况下可 承担一部分风载荷。为防止在转轴两次转动之间太阳能电池板的姿态发生变化，导致跟踪 精度下降，本跟踪装置在垂直转轴和水平转轴上都装有失电式电磁制动器，当制动器不得 电时，电磁失电制动器对跟踪装置的转轴实现制动。当需要转轴转动时，使电磁失电制动器 得电，松开跟踪装置的转轴，由两只电动机分别驱动两根转轴，实现太阳能电池板对太阳方 位角及高度角的跟踪。采用电磁失电制动器，使太阳光线双轴跟踪装置在两次调整动作之 间具有制动功能。本实用新型结构合理、简单、紧凑，生产制造容易，成本低。使用性能好，具有锁紧 功能，通过性好，适用性广。采用两只电动机分别驱动两根转轴，垂直转轴采用两级行星齿 轮传动机构来减速增扭，水平转轴采用水平传动机构和双级蜗轮蜗杆减速器相结合的方式 实现减速增扭。增强了电池板跟踪转轴的制动效果，提高了跟踪装置的可靠性和安全性。最 大抗风150KM/H、9级风自动放平、跟踪能耗1W，跟踪精度士 1度，方位角跟踪范围0 200 度，高度角跟踪范围0 90度，与固定光伏系统比较，全年平均提高发电量30%左右。本 实用新型可广泛用于热带、高原、沙漠等日照强度大的地区，也可应用于缺电的农村地区， 还可普及至企事业单位、普通家庭。
图1为本实用新型的结构示意图。图中1-太阳能电池板框架、2-水平转轴、3-轴承座、4-轴承、5-水平传动机构、 6-双级蜗轮蜗杆减速器、7-水平转轴电动机、8-电磁失电制动器、9-支架、10-行星齿轮传 动机构、11-行星齿轮传动机构、12-垂直转轴电动机、13-电磁失电制动器、14-垂直转轴、 15-控制柜、16-支座、17-轴承。
具体实施方式
如图1所示，在支架9上安装一对轴承座3及一对轴承4，水平转轴2装在一对轴 承4上，水平转轴2通过法兰与太阳能电池板框架1联接。水平转轴2中间装有水平转轴 电磁失电制动器8和水平传动机构5中的大齿轮，大齿轮通过键与水平转轴连接。大齿轮 下面装有小齿轮，大齿轮与小齿轮相互啮合，小齿轮通过键与双级蜗轮蜗杆减速器6的输 出轴相连，双级蜗轮蜗杆减速器6的输入轴与水平转轴电动机7的输出轴相连。双级蜗轮 蜗杆减速器具有一定的自锁能力。支架9下面与垂直转轴14通过键连接，垂直转轴14上装有两个圆锥滚子轴承17、 两级行星齿轮传动机构10、11、垂直转轴电磁失电制动器13。垂直转轴上装的两个圆锥滚 子轴承，一个大圆锥滚子轴承起定位、支撑和回转的作用，一个小圆锥滚子轴承起定位和支 撑作用。垂直转轴14与垂直转轴电动机和两级行星齿轮传动机构之间通过联轴器和键连 接。垂直转轴14上的轴承17装在与整体支座16相联的支撑箱体内，控制柜15装在支撑箱体正下方。电磁失电制动器为失电式电磁制动器，水平转轴和垂直转轴上都装有失电式 电磁制动器，起锁紧作用。水平转轴电动机和垂直转轴电动机均为无刷直流电机。控制系 统采用基于天文学参数计算的闭环控制系统，检测系统直接采用太阳能电池片做太阳光线 的感光器件。 太阳能电池板框架采用直板式布置，当太阳能电池板框架垂直于地面时，其水平 方向有三块太阳能电池板的宽度，竖直方向有两块太阳能电池板的长度，框架前端采用槽 铝型材联接而成，后端是桁架结构铝合金管联接，与水平转轴垂直相交的是铝合金板，结构 对称。
权利要求具有电磁失电制动器的太阳光线双轴跟踪装置，包括机械系统、检测与控制系统两大部分，其特征是机械系统设有支座、支架、水平转轴、垂直转轴、太阳能电池板框架、水平传动机构、电磁失电制动器、水平转轴电动机、垂直转轴电动机、双级蜗轮蜗杆减速器和两级行星齿轮传动机构，水平转轴通过轴承、轴承座安装在支架上，太阳能电池板框架通过法兰连接水平转轴，水平转轴电动机通过双级蜗轮蜗杆减速器和水平传动机构与水平转轴驱动连接，垂直转轴通过轴承安装在与支座相联接的支撑箱体上，垂直转轴上部与支架固定连接，垂直转轴电动机通过两级行星齿轮传动机构与垂直转轴驱动连接，水平转轴和垂直转轴上分别安装起锁紧作用的电磁失电制动器。
2.根据权利要求1所述的具有电磁失电制动器的太阳光线双轴跟踪装置，其特征是所 述的电磁失电制动器为失电式电磁制动器。
3.根据权利要求1所述的具有电磁失电制动器的太阳光线双轴跟踪装置，其特征是所 述的水平传动机构设有相互啮合的大、小齿轮，大齿轮安装在水平转轴上，小齿轮安装在双 级蜗轮蜗杆减速器的输出轴上。
4.根据权利要求1所述的具有电磁失电制动器的太阳光线双轴跟踪装置，其特征是所 述的水平转轴电动机和垂直转轴电动机为无刷直流电机。
5.根据权利要求1所述的具有电磁失电制动器的太阳光线双轴跟踪装置，其特征是所 述的检测与控制系统的控制系统采用基于天文学参数计算的闭环控制系统，检测系统直接 采用太阳能电池片做太阳光线的感光器件。
专利摘要具有电磁失电制动器的太阳光线双轴跟踪装置，属于太阳能利用设备技术领域。包括机械系统、检测与控制系统两大部分，机械系统设有支座、支架、水平转轴、垂直转轴、太阳能电池板框架、水平齿轮传动机构、电磁失电制动器、水平转轴、垂直转轴电动机、蜗轮蜗杆减速器和行星齿轮传动机构，水平转轴安装在支架上，太阳能电池板框架连接水平转轴，水平转轴电动机与水平转轴驱动连接，垂直转轴安装在支撑箱体上，垂直转轴与支架连接，垂直转轴电动机与垂直转轴驱动连接，水平转轴和垂直转轴上分别安装电磁失电制动器。本实用新型结构合理、简单、紧凑，生产制造容易，成本低。使用性能好，具有锁紧功能，通过性好，适用性广。
文档编号G05D3/00GK201584921SQ20092028316
公开日2010年9月15日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者史旺旺, 张剑峰, 张善文, 秦永法, 陈思栋 申请人:扬州大学