一种太阳能跟踪器的曲柄摇杆机构的制作方法

本实用新型涉及太阳能跟踪器结构设计领域，尤其涉及一种太阳能跟踪器的曲柄摇杆机构。

背景技术：

太阳能是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。

现有技术中，为了能够提高太阳能的转化率，通常会将太阳能跟踪器制作成能够跟随太阳光照射角度变化而转动的结构，但是通常情况下，转动机构对太阳能光伏板的角度进行调整的能力有限，并且在实际使用过程中，若出现控制转动机构的控制系统故障时，转动机构容易失去控制导致卡死，这样转动机构极易损坏，使用寿命较短。

因此，本申请人致力于提供一种新型的太阳能跟踪器的曲柄摇杆机构。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种太阳能跟踪器的曲柄摇杆机构，可以在控制系统故障时保护转动机构的结构不受到破坏。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种太阳能跟踪器的曲柄摇杆机构，包括：立柱；用于安装太阳能光伏板的主梁，可转动地设置在所述立柱上；推杆，其第一端与所述主梁铰接；摆臂，其第一端与所述推杆的第二端铰接，所述摆臂用于通过所述推杆推动所述主梁在所述立柱上转动；驱动装置，其输出端与所述摆臂的第二端连接，所述驱动装置用于驱动所述摆臂在0～360°范围内转动。

优选地，所述推杆通过一安装块与所述主梁的第一端铰接，所述安装块的第一端与所述推杆铰接，所述安装块的第二端与所述主梁的第一端固定连接。

优选地，所述摆臂与所述驱动装置的铰接点为第一铰接点，所述摆臂与所述推杆的铰接点为第二铰接点，所述推杆与所述主梁的铰接点为第三铰接点；所述第一铰接点、第二铰接点和第三铰接点位于同一直线上且所述第二铰接点位于所述第一铰接点和第三铰接点之间时，所述主梁的转动角度为所述主梁朝第一方向转动的最大角度α₁；所述第一铰接点、第二铰接点和第三铰接点位于同一直线上且所述第一铰接点位于所述第二铰接点和第三铰接点之间时，所述主梁的转动角度为所述主梁朝第二方向转动的最大角度α₂，所述第二方向与所述第一方向相反。

优选地，所述主梁朝第一方向转动的最大角度与其朝向所述第二方向转动的最大角度相同，即α₁＝α₂。

优选地，所述第一铰接点和第二铰接点之间的距离为L₁，所述主梁在所述立柱上的转动点与第三铰接点之间的距离为L₂；所述主梁转动朝第一方向转动的最大角度α₁＝sin(L_1/L₂)。

优选地，从所述摆臂的第二端到第一端，所述摆臂的宽度先增大后减小。

优选地，所述摆臂为一板状结构，所述摆臂由第一半圆板、第二半圆板与连接板组成，所述连接板的两端分别连接所述两片半圆板的水平边，且所述连接板的第一端的长度与第一半圆板的直径的长度相同，所述连接板的第二端的长度与第二半圆板的直径的长度相同，所述第一半圆板的直径尺寸比所述第二半圆板的直径尺寸大。

优选地，所述驱动装置与所述摆臂的第二端通过传动机构传动连接。

优选地，所述传动机构包括相互啮合的涡轮与蜗杆，所述蜗杆的动力输入端与所述驱动装置的动力输出端固定连接，所述涡轮与所述摆臂的第二端固定连接。

优选地，所述主梁为一由多个连杆构成的框型结构，所述推杆与所述框型结构中的连杆铰接；和/或所述推杆为一直杆；和/或所述摆臂的长度小于所述推杆的长度。

本实用新型的太阳能跟踪器的曲柄摇杆机构可以实现以下至少一种有益效果。

1、当转动机构的控制系统发生错误时，本实用新型中的转动机构的摆臂会失控而自行旋转，由于，本实用新型中的摆臂在0°～360°中可以旋转带动主梁来回调整角度，所以，即使是控制系统失控，主梁也可以在不受控制的情况下来回摆动，从而避免造成转动机构卡死，进一步避免了转动机构的结构破坏，另外，由于本发明中的摆臂可以360°旋转，没有极限位置，因此，还可以省去设置极限位置传感器及极限位置限位器，简化了跟踪器的结构。

2、本实用新型中，第一铰接点和第二铰接点之间的距离为L₁，主梁在立柱上的转动点与第三铰接点之间的距离为L₂，α₁为主梁在两个方向上的最大角度，最大角度通过如下公式计算得到：α₁＝sin(L1/L₂)，通过调节L₁与L₂的数值可以确定曲柄摇杆机构调节的角度值，所以本实用新型的转动机构具有广泛的适应性。

3、本实用新型中，将摆臂的形状设计成与驱动装置连接的一端尺寸大较大，与推杆连接的一端尺寸小的形式较小，可以节约材料这样设置即可以保证对摆臂的强度要求，还可以节约材料。

4、本实用新型通过一传动机构将驱动装置与摆臂连接起来，可以减少驱动装置传递给摆臂的振动，增加整体结构的稳定性。

5、本实用新型中摆臂的长度小于推杆的长度，这样设置可以在传递力矩时扩大力矩，在主梁需要相同的力矩的情况下，可以降低需要驱动装置提供的驱动力。

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是本实用新型的太阳能跟踪器的曲柄摇杆机构的一种具体实施例的实际工作结构示意图；

图2是图1所示的太阳能跟踪器的曲柄摇杆机构结构简化示意图；

图3是图1所示的太阳能跟踪器的曲柄摇杆机构的转动机构的局部放大图；

图4是图1所示的太阳能跟踪器的曲柄摇杆机构的主梁朝向第一方向转动到最大角度时的结构示意图；

图5是图1所示的太阳能跟踪器的曲柄摇杆机构的主梁朝向第二方向转动到最大角度时的结构示意图。

附图标号说明：

1-太阳能光伏板；2-檩条；3-主梁；4-安装块；5-推杆；6-摆臂；7-传动装置；8-立柱；A-转动点；B-第三铰接点；C-第二铰接点；D-第一铰接点。

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至图5所示，本具体实施例公开了一种太阳能跟踪器的曲柄摇杆机构，包括：立柱8；用于安装太阳能光伏板的主梁3，太阳能光伏板1通过檩条2固定在主梁3上，主梁3通过一圆形轴头可转动连接于立柱8上；推杆5，为一直杆，其第一端(图1所示推杆5的上端)通过一安装块4与主梁3铰接，如图3所示，安装块4的左端与主梁3固定连接，安装块4的右端与推杆5的第一端铰接；摆臂6，其第一端(图1所示摆臂6的上端)与推杆5的第二端(图1所示推杆5的下端)铰接，如图3所示，摆臂6通过推杆5推动主梁3在立柱8上绕着A点转动，且摆臂6的长度小于推杆5的长度；驱动装置，如图3所示，其输出端通过一传动机构7与摆臂6的第二端连接，驱动装置用于驱动摆臂6在0～360°范围内转动。本实施例中，传动机构7为一组相互啮合的涡轮与蜗杆，蜗杆的动力输入端与驱动装置固定连接，涡轮与摆臂6的第二端固定连接，驱动装置为电机。

其中，摆臂6为一板状结构，所述摆臂6由第一半圆板、第二半圆板与连接板组成，连接板的两端分别连接两片半圆板的水平边，且连接板的第一端的长度与第一半圆板的直径的长度相同，连接板的第二端的长度与第二半圆板的直径的长度相同，第一半圆板的直径尺寸比第二半圆板的直径尺寸大，第一半圆板与涡轮同轴固定连接。

摆臂6与涡轮的铰接点为第一铰接点D，摆臂6与推杆5的铰接点为第二铰接点C，推杆5与主梁3的铰接点为第三铰接点B，主梁3与立柱8的转动点为A。如图4所示，当第一铰接点D、第二铰接点C和第三铰接点B位于同一直线上且第二铰接点C位于第一铰接点D和第三铰接点B之间时，主梁3的转动角度为主梁朝第一方向转动的最大角度α₁。如图5所示，当第一铰接点D、第二铰接点C和第三铰接点B位于同一直线上且第一铰接点D位于第二铰接点C和第三铰接点B之间时，主梁3的转动角度为主梁朝第二方向转动的最大角度α₂，第二方向与第一方向相反，本实施例中，α₁＝α₂。

如图4与图5所示，第一铰接点D和第二铰接点C之间的距离为L₁，主梁3在立柱8上的转动点A与第三铰接点B之间的距离为L₂，主梁3转动的最大角度为：α₁＝α₂＝sin(L_1/L₂)。

实施例二

实施例二公开了太阳能跟踪器的曲柄摇杆机构的另一种具体实施例，实施例二与实施例一的结构基本相同，不同之处在于：实施例二中的主梁为一框型结构，框型结构由多个连杆连接形成，推杆与框型结构的主梁中的连杆铰接；且主梁朝向第一方向转动的最大角度α₁与朝向第二方向转动的最大角度α₂不相等。

当然了，在其他具体实施例中，本实用新型的曲柄摇杆机构中的α₁、α₂的大小也可以根据其他条件确定；摆臂的形状也可以是其他形状，例如规则的长方形条状结构；传动装置也可以是皮带轮、链轮等其他传动结构；推杆可以是弧形杆、曲杆等，此处不再赘述。

示例性的，如图1至图5所示，本实用新型的太阳能跟踪器的曲柄摇杆机构的实施例的具体应用情况如下：

1、电机带动蜗杆旋转，蜗杆带动涡轮旋转；

2、涡轮带动摆臂6绕着第一铰接点D旋转；

3、摆臂6与推杆5连接的第二铰接点C绕着第一铰接点D以L₁为半径作圆周旋转；

4、推杆5与安装块4连接的第三铰接点B在推杆5的推拉下绕着转动点A以L₂为半径作定弧形旋转，进而使得主梁3在第一方向的最大转动角度α₁与第二方向的最大转动角度α₂之间来回摆动。

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。