单轴线同轴齿轮箱模块化跟踪器系统技术方案

本发明专利技术公开了一种包括至少第一和第二工作台(12a‑b)或在不使用工作台时为连续的模块化跟踪器系统(10)，其包括驱动第一和第二工作台(12a‑b)的单个马达、第一和第二工作台内驱动轴(42a‑b)以及工作台间驱动轴(16a)。每个工作台包括支撑结构(18a‑b)，其包括第一和第二安装柱(20a‑b，22a‑b)，由支撑结构(18a‑b)支撑的框架(26a‑b)，由框架(26a‑b)支撑的至少一个太阳能面板(28)，以及对于每个工作台(12a‑b)同心对准的第一和第二齿轮箱(30a‑d)。第一和第二齿轮箱(30a‑d)各自构造成产生第一输出和第二输出(68a‑d，50a‑d)。第一输出(68a‑d)具有第一转速，第二输出(50a‑d)具有小于第一转速的第二转速并且操作性地耦接至框架(26a‑b)。工作台间驱动轴(16a)将第一工作台(12a)的第二齿轮箱(30b)与第二工作台(12b)的第一齿轮箱(30c)耦接，由此使第一和第二工作台(12a‑b)同步旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单轴线同轴齿轮箱模块化跟踪器系统相关申请的交叉引用本专利申请要求于2016年6月3日递交的序列No.62/392,524的美国临时专利申请、于2016年9月8日递交的序列No.62/495,276的美国临时专利申请、于2017年5月31日递交的序列No.15/610,532的美国非临时专利申请的优先权，这些专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
本申请总体涉及一种模块化太阳能跟踪器。更具体地，本申请描述了使用单个马达和多个齿轮箱将多个太阳能面板耦接在一起成一行的机构和方法。
技术介绍
太阳能跟踪器使太阳能面板长行和/或列旋转，使得太阳能面板跟踪太阳的视路径，从而最大化太阳能面板所吸收的太阳光量。在这方面，传统的太阳能跟踪器通常使用马达和单个齿轮箱来旋转长刚性扭矩管，以有效地旋转太阳能面板。降低每个太阳能面板的马达相对成本的需求取决于增加每行太阳能面板的长度。根据该行中的太阳能面板的数量，马达可能需要产生极高的扭矩，以向扭矩管施加足够的扭矩，以成功地克服由太阳能面板上的风负载产生的扭矩。在这方面，由于单个马达通常用于一行，或者可以用于多行，所以扭矩管需要较长，在某些情况下需要高达300英尺或更长。遗憾的是，长扭矩管产生大扭转偏转，并且由于轴向通过扭矩管的扭转负载和热膨胀而易受过早破坏和低频振动。对于添加到行中的每个工作台，负载扭矩沿着整个管增加，这需要每个太阳能面板具有更高的材料总比率。由于太阳能面板长行的扭矩需求朝向扭矩管的驱动扭矩所施加的点增加，因此导致材料的低效使用。另外，形成为单个结构元件的长扭矩管维持太阳能面板长行的弯曲负载。从通常甚至沿整行的弯曲负载的视角来看，管区段结构要求甚至沿着该行。然而，从扭转负载的视角来看，管区段结构要求朝向驱动扭矩所施加的点增加。因此，单个扭矩管太阳能跟踪器在弯曲负载方面被超安全标准设计，导致材料的非最佳使用。除了单扭矩管太阳能跟踪器之外，还存在双管太阳能跟踪器，其使用两个管以将扭矩从太阳能面板行传递回马达。双管太阳能跟踪器通常具有较短的行，因为它是一种传递扭矩的效率较低的方式，但是这些双管太阳能跟踪器以这种低效换取了将太阳能面板直接安装到扭矩管的简单性，从而避免了对安装轨道的需要。此外，双管太阳能跟踪器具有另一个优点，因为它们允许枢转点更接近旋转质量重心，这减小了静态扭转负载。然而，出于与上述单扭矩管太阳能跟踪器相同的原因，双管太阳能跟踪器对弯曲负载超安全标准设计。显然，在没有显著增加成本以在更长行上传递扭矩负载的情况下，为长行结构提供所需弯曲能力的解决方案将导致对材料的更有效的使用。对单个马达而言，较长行导致了马达和微控制器的每个工作台成本具有更小负担就。除了有效使用材料之外，一种允许长行符合地面起伏的解决方案(这对于刚性扭矩管设计是不可能的)导致安装地点的更少地面准备要求。另外，长刚性管在日常循环中在经常具有宽温度振荡的环境中的热行为产生了有时被忽略的故障风险增大的困难挑战。包括通过柔性构件连接的较小模块结构的系统更好地适应热膨胀-冷缩循环，这将解决热变形的问题，而不需要复杂的补偿机构。另外，具有非常大的惯性质量的长扭矩管的动态响应行为导致非常低的固有频率。匹配低频可能受到风效应的刺激，因此需要昂贵且复杂的阻尼系统来防止故障。导致将行的惯性分解成由齿轮驱动器(例如，不可反转齿轮驱动器)驱动的较小区段的太阳能跟踪器将共振频率的值增加到不受风力动力学刺激的安全水平，这避免了昂贵的阻尼机构。这些问题展示出新设计方法的机会，其导致功能改进、组装简单和节省成本。
技术实现思路
根据示例性实施例，提供了一种模块化跟踪器系统，其包括可旋转地设置成一行的至少第一工作台和第二工作台。第一工作台和第二工作台中的每一个包括：支撑结构，其包括第一安装柱和第二安装柱，该第一安装柱和第二安装柱构造成安装在地面中；由支撑结构支撑的框架；由框架支撑的至少一个太阳能面板；以及第一齿轮箱和第二齿轮箱。第一齿轮箱操作性地耦接到第一安装柱。第一齿轮箱构造成产生第一输出和第二输出，其中，第一输出具有第一转速，且第二输出具有第二转速，该第二转速小于第一转速。第二输出操作性地耦接到框架。第二齿轮箱操作性地耦接到第二安装柱并与同一工作台的第一齿轮箱同心对准。第二齿轮箱构造成产生第一输出和第二输出。第一输出具有第一转速且第二输出具有第二转速。模块化跟踪器系统还包括单个马达，其驱动第一工作台和第二工作台；第一工作台内驱动轴和第二工作台内驱动轴以及工作台间驱动轴。第一工作台内驱动轴连接第一工作台的第一齿轮箱和第二齿轮箱。第二工作台内驱动轴连接第二工作台的第一齿轮箱和第二齿轮箱。工作台间驱动轴将第一工作台的第二齿轮箱与第二工作台的第一齿轮箱耦接，以连接第一工作台和第二工作台，从而使第一工作台和第二工作台同步旋转。根据另一示例性实施例，提供了一种模块化跟踪器系统，其包括可旋转地设置成一行的至少第一工作台和第二工作台、驱动第一工作台和第二工作台的单个马达，以及连接第一工作台和第二工作台的工作台间驱动轴。第一工作台和第二工作台中的每一个包括：支撑结构，其构造成安装在地面中；由支撑结构支撑的框架；由框架支撑的至少一个太阳能面板；以及由支撑结构支撑的至少一个齿轮箱。齿轮箱构造成产生第一输出和第二输出。第一输出具有第一转速。第二输出具有第二转速，该第二转速小于第一转速。第二输出操作性地耦接到框架。工作台间驱动轴将第一工作台的齿轮箱的第一输出与第二工作台的齿轮箱的输入耦接，从而使第一工作台和第二工作台同步旋转。根据另一示例性实施例，提供了一种模块化跟踪器系统，其包括支撑结构，其构造成安装在地面中；由支撑结构支撑的框架；由框架支撑的多个太阳能面板；第一齿轮箱和第二齿轮箱；驱动模块化跟踪器系统的单个马达，以及连接第一齿轮箱和第二齿轮箱的驱动轴。第一齿轮箱由支撑结构支撑并构造成产生第一输出和第二输出。第一输出具有第一转速，并且第二输出具有第二转速，该第二转速小于第一转速。第二输出操作性地耦接到框架。第二齿轮箱由支撑结构支撑并与第一齿轮箱同心对准。第二齿轮箱构造成产生第一输出和第二输出。第一输出具有第一转速，并且第二输出具有第二转速且操作性地耦接到框架。驱动轴将第一齿轮箱的第一输出与第二齿轮箱的输入耦接，从而使多个太阳能面板同步旋转。附图说明通过阅读以下结合附图对一个或多个示例性实施例的详细描述，将使本专利技术的各种附加特征和优点对于本领域普通技术人员变得更加明显。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本专利技术的一个或多个实施例，并且与上面给出的一般描述以及下面给出的详细描述一起用于解释本专利技术的一个或多个实施例。图1是包括四个工作台的模块化跟踪器系统的透视图，每个工作台包括根据本专利技术实施例的太阳能面板。图2是图1的模块化跟踪器系统的透视图，其专注于两个工作台，其中第一个工作台的太阳能面板以虚线显示。图3是图1的模块化跟踪器系统的放大透视图，其专注于工作台，其中第一个工作台的太阳能面板以虚线显示。图3A是根据替代实施例的具有单个齿轮箱的工作台的透视图。图4A是图2的环绕部分4A的详细透视图，其示出了将第一工作台间驱动轴耦接到第二工作台的第一齿轮箱的万向接头。图4B是图4A的分解透视图，其示出了万向接头的细节。图5A是示出图4A的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化跟踪器系统，包括：至少第一工作台和第二工作台，所述第一工作台和所述第二工作台可旋转地设置成一行，所述第一工作台和所述第二工作台中的每一个包括：支撑结构，其包括第一安装柱和第二安装柱，所述第一安装柱和所述第二安装柱构造成安装在地面中；由所述支撑结构支撑的框架；由所述框架支撑的至少一个太阳能面板；第一齿轮箱，其操作性地耦接到所述第一安装柱并限定旋转轴线，所述第一齿轮箱构造成产生第一输出和第二输出，其中，所述第一输出具有第一转速，并且所述第二输出具有第二转速，所述第二转速小于所述第一转速，并且其中，所述第二输出操作性地耦接到所述框架；第二齿轮箱，其操作性地耦接到所述第二安装柱并与同一工作台的所述第一齿轮箱同心对准，所述第二齿轮箱构造成产生第一输出和第二输出，其中，所述第一输出具有所述第一转速并且所述第二输出具有所述第二转速，单个马达，其驱动所述第一工作台和所述第二工作台；第一工作台内驱动轴，其连接所述第一工作台的所述第一齿轮箱和所述第二齿轮箱；第二工作台内驱动轴，其连接第所述第二工作台的所述第一齿轮箱和所述第二齿轮箱；工作台间驱动轴，其将所述第一工作台的所述第二齿轮箱与所述第二工作台的所述第一齿轮箱耦接以连接所述第一工作台和所述第二工作台，从而使所述第一工作台和所述第二工作台同步旋转。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.03 US 62/392,524;2016.09.08 US 62/495,276;1.一种模块化跟踪器系统，包括：至少第一工作台和第二工作台，所述第一工作台和所述第二工作台可旋转地设置成一行，所述第一工作台和所述第二工作台中的每一个包括：支撑结构，其包括第一安装柱和第二安装柱，所述第一安装柱和所述第二安装柱构造成安装在地面中；由所述支撑结构支撑的框架；由所述框架支撑的至少一个太阳能面板；第一齿轮箱，其操作性地耦接到所述第一安装柱并限定旋转轴线，所述第一齿轮箱构造成产生第一输出和第二输出，其中，所述第一输出具有第一转速，并且所述第二输出具有第二转速，所述第二转速小于所述第一转速，并且其中，所述第二输出操作性地耦接到所述框架；第二齿轮箱，其操作性地耦接到所述第二安装柱并与同一工作台的所述第一齿轮箱同心对准，所述第二齿轮箱构造成产生第一输出和第二输出，其中，所述第一输出具有所述第一转速并且所述第二输出具有所述第二转速，单个马达，其驱动所述第一工作台和所述第二工作台；第一工作台内驱动轴，其连接所述第一工作台的所述第一齿轮箱和所述第二齿轮箱；第二工作台内驱动轴，其连接第所述第二工作台的所述第一齿轮箱和所述第二齿轮箱；工作台间驱动轴，其将所述第一工作台的所述第二齿轮箱与所述第二工作台的所述第一齿轮箱耦接以连接所述第一工作台和所述第二工作台，从而使所述第一工作台和所述第二工作台同步旋转。2.根据权利要求1所述的模块化跟踪器系统，其中，所述第一工作台的所述第一齿轮箱的输入耦接到所述单个马达，其中，所述第一工作台的所述第一齿轮箱的所述第一输出耦接到所述第一工作台内驱动轴的第一端部，以及其中，所述第一工作台的所述第二齿轮箱的所述第一输出耦接到所述第一工作台内驱动轴的与所述第一工作台内驱动轴的所述第一端部相反设置的第二端部。3.根据权利要求2所述的模块化跟踪器系统，其中，所述第一工作台的所述第二齿轮箱的输入耦接到所述第一工作台间驱动轴的第一端部，以及其中，所述第二工作台的所述第一齿轮箱的输入耦接到所述工作台间驱动轴的与所述第一端部相反设置的第二端部。4.根据权利要求1所述的模块化跟踪器系统，其中，所述单个马达耦接到所述第一工作台的所述第一齿轮箱的所述第一输出，其中，所述第一工作台的所述第一齿轮箱的所述输入耦接到所述第一工作台内驱动轴的第一端部，以及其中，所述第一工作台的所述第二齿轮箱的所述输入耦接到所述第一工作台内驱动轴的与所述第一端部相反设置的第二端部。5.根据权利要求1所述的模块化跟踪器系统，还包括：万向接头，其将所述工作台间驱动轴连接到所述第一工作台的所述第二齿轮箱和所述第二工作台的所述第一齿轮箱中的至少一个，从而允许旋转从所述第一工作台传递到所述第二工作台，而不强需对准要求。6.根据权利要求5所述的模块化跟踪器系统，其中，所述工作台间驱动轴包括具有第一通孔和第二通孔的中空轴，其中，所述第二工作台的所述第一齿轮箱包括齿轮箱轴，所述齿轮箱轴包括穿过其设置的细长槽，以及其中，所述万向接头还包括：轭，其具有彼此相反设置的弧形端面以及在所述弧形端面之间延伸的通孔，以及紧固件，其延伸穿过所述第一工作台间驱动轴的所述第一通孔、所述轭的所述通孔、所述齿轮箱轴的所述细长槽、以及所述工作台间驱动轴的所述第二通孔。7.根据权利要求6所述的模块化跟踪器系统，其中，所述万向接头还包括：支架，其具有第一端部以及与所述第一端部相反设置的第二端部，其中，所述第一端部包括第一通孔和第二通孔，其中，所述紧固件延伸穿过所述支架的所述第一端部的所述第一通孔、穿过所述工作台间驱动轴的所述第一通孔、穿过所述轭的所述孔、所述齿轮箱轴的所述细长槽、所述第一工作台间驱动轴的所述第二通孔、并通过所述支架的所述第一端部的所述第二通孔。8.根据权利要求1所述的模块化跟踪器，其中，所述工作台间驱动轴是弯曲角度小于6度的柔性轴并且构造为足够刚性以承受扭矩负载，但足够柔性以通过弯曲容纳不对准。9.根据权利要求1所述的模块化跟踪器系统，还包括：至少一个刚性接头，其将所述第一工作台的所述第一齿轮箱和所述第二齿轮箱耦接到所述第一工作台内驱动轴。10.根据权利要求9所述的模块化跟踪器系统，其中，所述第一工作台内驱动轴包括中空轴，所述中空轴包括邻近所述第一工作台内驱动轴的第一端部设置的第一通孔和第二通孔，其中，所述第一工作台的所述第一齿轮箱包括齿轮箱轴，所述齿轮箱轴包括细长槽，以及其中，将所述第一工作台的所述第一齿轮箱耦接到所述第一工作台内驱动轴的所述刚性接头还包括：间隔件，其包括沿第一方向延伸的第一通孔以及沿垂直于所述第一方向的方向延伸并构造成接收所述齿轮箱轴的第二通孔，以及紧固件，其延伸穿过所述第一工作台内驱动轴的所述第一通孔、所述间隔件的所述第一通孔、所述齿轮箱轴的所述细长槽、以及所述第一工作台内驱动轴的所述第二通孔。11.根据权利要求10所述的模块化跟踪器系统，其中，将所述第一工作台的所述第一齿轮箱耦接到所述第一工作台内驱动轴的所述刚性接头还包括：支架，其具有第一端部以及与所述第一端部相反设置的第二端部，其中，所述第二端部包括第一通孔和第二通孔，其中，所述紧固件延伸穿过所述支架的所述第二端部的所述第一通孔、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·M·L·普拉卡，Y·雷茨尼科夫，
申请(专利权)人：RBI太阳能公司，
类型：发明
国别省市：美国,US