专利名称：垂直轴驱动的单电机双轴随动准三维太阳能路灯跟踪采光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池板跟踪技术，特别是一种可用于太阳能电池板自动跟 踪太阳的垂直轴驱动的单电机双轴随动准三维太阳能路灯跟踪采光装置，该装置可以带动 太阳能路灯的电池板自动跟踪太阳光。
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。因此太阳能接收元件在使用中能否始终对准太阳，就成为人们利用 太阳能时最为关注的问题。近些年，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，国内也 有类似的试验装置，但这些装置结构复杂，造价高，难以在太阳能路灯、太阳能草坪灯等小 型户用太阳能接收设备中使用。
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，且跟踪装置成本高，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，提出了一种体积小、结构 简单可靠、成本低，跟踪能耗小和抗风能力强的太阳光跟踪装置、它可带动太阳能电池板完 成水平和竖直两个方向的跟踪。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是在强度很好的减速箱体内安装了由 一台电机、一个连接板、两个直齿轮、两个齿形带轮、一根齿形带、一个蜗杆、一个蜗轮和一 个竖直主轴构成的机械传动机构，在减速箱体内还安装了由一个圆盘、两个连接架、一个螺 母连杆、一个球体丝杆、两个长连杆和一个水平主轴构成的机械联动机构，两条主轴相互垂 直，在减速箱体下部安装了一个支座，在减速箱体内两条相互垂直的主轴通过轴承及轴承 架被安装在减速箱体上。在减速箱体内蜗轮与蜗杆良好的相齿合，一直齿轮与电机的电机轴同心轴线相互 重合且牢固的固定在电机轴上，另一个直齿轮和一个齿形带轮与一个连接轴同心轴线相互 重合且光滑的安装在该连接轴上，该直齿轮和该齿形带轮牢固的固定在一起，该连接轴和 电机牢固的固定在一个连接板上，连接板牢固的固定在减速箱体内，两个直齿轮良好的相 齿合。另一个齿形带轮与蜗杆同心轴线相互重合且牢固的固定在蜗杆上，两个齿形带轮与 一根齿形带良好的相齿合，蜗轮与上述两条主轴中的一条主轴同心轴线相互重合且牢固的 固定在该主轴上，该主轴的一端从减速箱体内伸出并且牢固的固定在支座上，一个圆盘与 蜗轮同心轴线相互重合且牢固的固定在蜗轮上，支座牢固的固定在相对地面静止的物体上。当电机转动时，通过电机轴和两个直齿轮、两个齿形带轮、一根齿形带带动蜗杆转动，当蜗杆转动时，因主轴和蜗轮固定在支座上静止不动，所以蜗杆将带动减速箱体绕该主 轴转动，并通过另一主轴和减速箱体外两个连接板带动太阳能电池板水平转动。在减速箱体内一个连接架与一个连接轴同心轴线相互重合且光滑的安装在该连 接轴上，该连接轴牢固的竖直固定在圆盘的边缘上，该连接架可绕该连接轴光滑的水平转 动，一个螺母连杆的一端通过一个水平连接轴与该连接架光滑的相连接，该螺母连杆可绕 该连接轴光滑的竖直转动，一个球体丝杆的螺丝杆一端光滑的从螺母连杆另一端的螺纹孔 旋入该螺母连杆，球体丝杆的另一端的球体与另一个连接架的一端光滑的相连接，该球体 可在该连接架内光滑的转动，该连接架的另一端通过一个水平连接轴与两个长连杆的一端 光滑的相连接，两个长连杆的另一端牢固的固定在上述两条主轴中的另一条主轴上，该主 轴的两端从减速箱体内伸出并与两个连接板相连接，两个连接板牢固的固定在该主轴的两 端，两个连接板的上端牢固的固定在太阳能电池板上。当蜗杆带动减速箱体绕蜗轮转动时，因两个长连杆通过上述两个连接架、螺母连 杆、球体丝杆和圆盘与蜗轮相连接，所以两个长连杆可拉动与两个长连杆另一端相连接的 该主轴水平转动并通过减速箱体外固定在该主轴上的两个连接板带动太阳能电池板绕该 主轴的轴线竖直转动，实现单电机三维跟踪。当电机不加电转动时，因蜗杆、蜗轮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。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明的整体原理图。图2是箱体的A-A剖视图。图3是箱体的B-B剖视图。图4是箱体的C-C剖视图。图5是联动机构剖视图的放大图。图1、图2、图3和图4中1.太阳能电池板，2-1.主轴，2-2.主轴，2-3.连接轴， 2-4.连接轴，2-5.连接轴，2-6.连接轴，3.支座，4-1.连接板，4-2.连接板，5-1.电机，6-1. 连接板，7.减速箱体，8-1.直齿轮，8-2.直齿轮，8-3.齿形带轮，8-4.齿形带轮，8-5.齿形 带，9-1.蜗杆，10-1.蜗轮，11.圆盘，12-1.连接架、12-4.连接架、12-2.螺母连杆、12-3.球 体丝杆、12-5.长连杆，12-6.长连杆。
具体实施例方式图1、图2、图3和图4中在强度很好的减速箱体(7)内安装了由电机(5_1)、连 接板(6-1)、直齿轮(8-1)、直齿轮(8-2)、链轮(8-3)、链轮(8_4)、链条(8_5)、蜗杆(9-1), 蜗轮(10-1)和竖直主轴(2-1)构成的机械传动机构，在减速箱体(7)内还安装了由圆盘(11)、连接架(12-1)、连接架(12-4)、螺母连杆(12-2)、球体丝杆(12-3)、长连杆(12-5)、长 连杆(12-6)和水平主轴(2-2)构成的机械联动机构，在减速箱体下部安装了一个支座(3)， 在减速箱体内主轴(2-1)和主轴(2-2)通过轴承及轴承架被安装在减速箱体(7)上，主轴 (2-1)和主轴(2-2)相互垂直。图1、图2、图3和图4中电机(5-1)良好的固定在减速箱体(7)上，与电机(5_1) 的电机轴同心轴线相互重合且牢固的固定在电机(5-1)的电机轴上，直齿轮(8-2)和齿形 带轮(8-3)与连接轴(2-3)同心轴线相互重合且光滑的安装在连接轴(2-3)上，直齿轮 (8-2)和齿形带轮(8-3)牢固的固定在一起，连接轴(2-3)和电机(5-1)牢固的固定在连接 板(6-1)上，连接板(6-1)牢固的固定在减速箱体(7)内，直齿轮(8-1)与直齿轮(8-2)良 好的相齿合。齿形带轮(8-4)与蜗杆(9-1)同心轴线相互重合且牢固的固定在蜗杆(9-1) 上，齿形带轮(8-3)和齿形带轮(8-4)与齿形带(8-5)良好的相齿合，蜗轮(10-1)与主轴 (2-1)同心轴线相互重合且牢固的固定在主轴(2-1)上，主轴(2-1)的一端从减速箱体(7) 内伸出并且牢固的固定在支座(3)上，圆盘(11)与蜗轮(10-1)同心轴线相互重合且牢固 的固定在蜗轮(10-1)上，支座(3)牢固的固定在相对地面静止的物体上。当电机(5-1)转动时，通过直齿轮(8-1)、直齿轮(8-2)、齿形带轮(8_3)、齿形带轮 (8-4)和齿形带(8-5)带动蜗杆(9-1)转动，因主轴(2-1)和蜗轮(10_1)固定在支座(3) 上静止不动，所以蜗杆(9-1)将带动减速箱体(7)绕主轴(2-1)转动，并通过主轴(2-2)、连 接板(4-1)和连接板(4-2)带动太阳能电池板水平转动，实现太阳能路灯电池板对太阳的 水平跟踪。在减速箱体(7)内连接架(12-1)与连接轴(2-4)同心轴线相互重合且光滑的安 装在连接轴(2-4)上，连接轴(2-4)牢固的竖直固定在圆盘(11)的边缘上，连接架(12-1) 可绕连接轴(2-4)光滑的水平转动，螺母连杆(12-2)的一端通过连接轴(2-5)与连接 架(12-1)光滑的相连接，螺母连杆(12-2)可绕连接轴(2-5)光滑的竖直转动，球体丝杆 (12-3)的螺丝杆一端光滑的从螺母连杆(12-2)另一端的螺纹孔旋入螺母连杆(12-2)，球 体丝杆(12-3)的球体一端与连接架(12-4)的一端光滑的相连接，球体丝杆(12-3)上的球 体可在连接架(12-4)内光滑的转动，连接架(12-4)的另一端通过连接轴(2-6)与长连杆 (12-5)和长连杆(12-6)的一端光滑的相连接，长连杆(12-5)和长连杆(12_6)的另一端牢 固的固定在主轴(2-2)上，主轴(2-2)的两端从减速箱体(7)内伸出并与连接板(4-1)和 连接板(4-2)相连接，连接板(4-1)和连接板(4-2)牢固的固定在主轴(2-2)的两端，连接 板(4-1)和连接板(4-2)的上端牢固的固定在太阳能电池板(1)上。当蜗杆(9-1)带动减速箱体(7)绕蜗轮(10-1)转动时，因长连杆(12_5)和长连杆 (12-6)通过连接架(12-1)、连接架(12-4)、螺母连杆(12-2)、球体丝杆(12-3)和圆盘(11) 与蜗轮(10-1)相连接，圆盘(11)、蜗轮(10-1)和主轴(2-1)固定在支座(3)上静止不动， 所以长连杆(12-5)和长连杆(12-6)可拉动主轴(2-2)水平转动并通过连接板(4_1)和连 接板(4-2)带动太阳能电池板⑴绕主轴(2-2)的轴线竖直转动，实现单电机三维跟踪。
权利要求
一个由减速箱体(7)、支座(3)、主轴(2-1)、主轴(2-2)、电机(5-1)、连接板(6-1)、直齿轮(8-1)、直齿轮(8-2)、齿形带轮(8-3)、齿形带轮(8-4)、齿形带(8-5)、蜗杆(9-1)、蜗轮(10-1)、圆盘(11)、连接架(12-1)、连接架(12-4)、螺母连杆(12-2)、球体丝杆(12-3)、长连杆(12-5)和长连杆(12-6)构成的垂直轴驱动的单电机双轴随动准三维太阳能路灯跟踪采光装置，其特征是在减速箱体(7)内安装了由电机(5-1)、连接板(6-1)、直齿轮(8-1)、直齿轮(8-2)、齿形带轮(8-3)、齿形带轮(8-4)、齿形带(8-5)、蜗杆(9-1)、蜗轮(10-1)和竖直主轴(2-1)构成的机械传动机构，在减速箱体(7)内还安装了由圆盘(11)、连接架(12-1)、连接架(12-4)、螺母连杆(12-2)、球体丝杆(12-3)、长连杆(12-5)、长连杆(12-6)和水平主轴(2-2)构成的机械联动机构，并且蜗杆(9-1)与蜗轮(10-1)良好的相齿合，直齿轮(8-1)与直齿轮(8-2)良好的相齿合，齿形带轮(8-3)和齿形带轮(8-4)与齿形带(8-5)良好的相齿合，蜗轮(10-1)与主轴(2-1)同心轴线相互重合且牢固的固定在主轴(2-1)上，主轴(2-1)的一端从减速箱体(7)内伸出并牢固的固定在支座(3)上，支座(3)牢固的固定在相对地面静止的物体上，圆盘(11)与蜗轮(10-1)同心轴线相互重合且牢固的固定在蜗轮(10-1)上，连接架(12-1)与连接轴(2-4)同心轴线相互重合且光滑的安装在连接轴(2-4)上，连接轴(2-4)牢固的竖直固定在圆盘(11)的边缘上，螺母连杆(12-2)的一端通过连接轴(2-5)与连接架(12-1)光滑的相连接，球体丝杆(12-3)的螺丝杆一端光滑的从螺母连杆(12-2)另一端的螺纹孔旋入螺母连杆(12-2)，球体丝杆(12-3)的球体一端与连接架(12-4)的一端光滑的相连接，球体丝杆(12-3)上的球体可在连接架(12-4)内光滑的转动，连接架(12-4)的另一端通过连接轴(2-6)与长连杆(12-5)和长连杆(12-6)的一端光滑的相连接，长连杆(12-5)和长连杆(12-6)的另一端牢固的固定在上述主轴(2-2)上，主轴(2-2)的两端从减速箱体(7)内伸出并与连接板(4-1)和连接板(4-2)相连接，连接板(4-1)和连接板(4-2)牢固的固定在主轴(2-2)的两端，连接板(4-1)和连接板(4-2)的上端牢固的固定在太阳能电池板(1)上。
2.根据权利要求1所述的垂直轴驱动的单电机双轴随动准三维太阳能路灯跟踪采光 装置，其特征是电机(5-1)可通过直齿轮(8-1)、直齿轮(8-2)、齿形带轮(8-3)、齿形带轮 (8-4)和齿形带(8-5)带动蜗杆(9-1)绕蜗轮(10-1)转动并通过蜗杆(9-1)、减速箱体(7)、 主轴(2-2)、连接板(4-1)和连接板(4-2)带动太阳能电池板(1)绕主轴(2-1)水平转动。
3.根据权利要求1所述的垂直轴驱动的单电机双轴随动准三维太阳能路灯跟踪采光 装置，其特征是直齿轮(8-1)与电机(5-1)的电机轴同心轴线相互重合且牢固的固定在电 机(5-1)的电机轴上，齿形带轮(8-4)与蜗杆(9-1)同心轴线相互重合且牢固的固定在蜗 杆(9-1)上。
4.根据权利要求1所述的垂直轴驱动的单电机双轴随动准三维太阳能路灯跟踪采光 装置，其特征是直齿轮(8-2)与齿形带轮(8-3)同心轴线相互重合且牢固的固定在一起。
5.根据权利要求1所述的垂直轴驱动的单电机双轴随动准三维太阳能路灯跟踪采光 装置，其特征是电机(5-1)可通过直齿轮(8-1)、直齿轮(8-2)、齿形带轮(8-3)、齿形带轮 (8-4)和齿形带(8-5)带动蜗杆(9-1)绕蜗轮(10-1)转动并可同时通过连接架(12-1)、连 接架(12-4)、螺母连杆(12-2)、球体丝杆(12-3)、长连杆(12-5)和长连杆(12_6)带动主轴 (2-2)水平转动，并通过连接板(4-1)和连接板(4-2)带动太阳能电池板(1)绕主轴(2-2) 竖直转动。
全文摘要
一种可由单电机驱动，实现太阳光采集自动跟踪的垂直轴驱动的单电机双轴随动准三维太阳能路灯跟踪采光装置，它可由一台电机通过由两条相互垂直的主轴、直齿轮、齿形带轮、齿形带、蜗轮、蜗杆、连接架、螺母连杆、球体丝杆和长连杆等组成的连动机构，带动太阳能电池板完成沿水平和竖直两个方向的跟踪太阳光运动，可用来带动太阳能路灯的太阳能电池板实现太阳光采集的自动跟踪。
文档编号H05B37/02GK101835304SQ20101011530
公开日2010年9月15日 申请日期2010年3月1日 优先权日2010年3月1日
发明者张立君 申请人:北京印刷学院