用于太阳追踪器的方位角和仰角转动机构制造技术

一种太阳追踪器的方位角和仰角转动机构，其向方位角转动支撑件(6)提供了围绕竖直基座(2)的方位角转动，太阳能电池板的支撑结构(1)以具有围绕附接到方位角转动支撑件(6)的水平轴的仰角转动能力安装在方位角转动支撑件(6)上。方位角转动是通过单个方位角直线致动器(4)实现的，仰角转动时通过单个仰角直线致动器(5)实现的，因此仅需要两个直线致动器(4，5)来获得完全太阳追踪所需的太阳能电池板的所有位置。

Azimuth and elevation rotation mechanism for solar tracker

【技术实现步骤摘要】
用于太阳追踪器的方位角和仰角转动机构
本专利技术涉及太阳追踪器的
，更具体地涉及由竖直基座构成的T形太阳追踪器，在竖直基座上安装有具有围绕该基座转动的能力的方位角转动支撑件，在方位角转动支撑件上又安装有太阳能电池板的支撑结构，该支撑结构具有围绕连接到方位角转动支撑件的水平轴的仰角转动能力。方位角转动和仰角转动是通过直线致动器(linearactuator)实现的，太阳能电池板可以是光伏太阳能电池板或定日镜。本专利技术尤其涉及一种用于太阳追踪器的方位角和仰角转动机构，其具有提供方位角转动的单个方位角直线致动器以及提供仰角转动的单个仰角直线致动器，使得仅通过两个直线致动器可以获得实施完全太阳追踪所需的太阳能电池板的支撑结构的所有位置。
技术介绍
太阳追踪器使用一些机构来使太阳能电池板的支撑机构定位在合适的方位中以捕获太阳能。该方位取决于追踪器的地理位置、时间选择(一年中的哪天以及一天中的哪个时段)以及所涉及的太阳能技术(太阳热能或光伏)。为了向太阳能电池板的支撑结构提供这种方位，需要根据两个自由度来致动所述机构，在太阳追踪器的大多数机构中这两个自由度是方位角(azimuth)和仰角(elevation)。目前，存在许多提供方位角和仰角致动的太阳追踪器的机构，可以根据致动器的类型(转动型的或直线型的)、致动类型(机电的或电液的)、它们提供的角行程、它们在保持和致动中的负载能力以及根据它们在追踪太阳时的精度来进行分类。所有这些的清晰目标是减少某些特征的制造、组装和维护成本。文献US6123067、WO2013/178850和ES2495590B1披露了基于通过液压直线致动器的方位角和仰角致动的用于太阳追踪器的机构。文献US6123067中描述的机构包括由用于方位角运动的两个液压缸致动的围绕追踪器的基座转动的转动框架，这两个液压缸提供了360°的方位角运动。该机构具有在大约90°的范围内致动仰角运动的第三液压缸，使得其可以将太阳能电池板的支撑结构定位在包括在0°(水平位置)到90°(竖直位置)之间的任何仰角位置中。文献WO2013/178850A1披露了一种方位角液压致动机构，该机构具体体现为两个直线缸体，这两个直线缸体附接到同一共用轴不同的高度处以便于它们不会交叉，能够实现太阳能电池板的支撑结构关于支撑基座完全360°的转动。此外，与之前的机构一样，该机构还包括第三直线致动器以实施大约90°范围内的仰角运动。文献ES2495590B1披露了一种方位角液压致动机构，该机构具体体现为位于相同水平面上的至少三个液压缸，它们附接到同一共用轴上，能够实现太阳能电池板的支撑结构关于支撑基座的完全360°的转动。此外，与之前的机构一样，该机构具有额外的液压缸以实施大约90°范围内的仰角运动。所有这些机构具有大约90°范围的仰角转动，并且能够根据全年一直需要的不同方位定位太阳能电池板的支撑结构，这是由于其方位角致动能够允许关于基座实现大约360°的转动。现在，在方位角轴上的这种大约360°的转动需要必须伴随着施加或保持所需载荷的能力以一直保持所需的方位以及所需的刚度来确保任何方位上的精度，这需要使用至少两个直线致动器来致动方位角轴，从而使得该机构更昂贵。另一方面，使用这两个或更多个致动器来致动相同的自由度引起该机构在方位角上过度致动，这样使该机构的控制更复杂到不同致动器的命令必须在方位角上良好协调以避免不理想的内部工作量以及复杂组装的程度，因为所有的致动器必须具有待安装在共用轴上处于正确位置中的活塞。因此，需要有一种用于太阳追踪器的机构，其能够一直提供太阳能电池板的支撑结构的所需方位并且具有施加或保持必要的载荷和刚度以确保精度的能力、需要更少的致动器、能够更容易地控制、更容易组装且需要更少的维护，所有这些将会导致成本的降低。
技术实现思路
本专利技术通过正如权利要求1中所述的用于太阳追踪器的方位角和仰角转动机构解决了现有技术中存在的这些问题。用于太阳追踪器的方位角和仰角转动机构配置成支撑太阳能电池板的支撑结构并且通过方位角转动设施提供了所述支撑结构围绕布置在太阳追踪器的竖直基座上的固定竖直轴的方位角转动，还通过仰角转动设施提供了支撑结构在大于90°的范围内的仰角转动，使得太阳能电池板的支撑结构能够围绕可动的水平仰角轴向前(根据图1b)和向后(根据图1c)倾斜。当太阳追踪器处于图1a和1b的位置之间的中间位置时，太阳能电池板的支撑结构向前倾斜，而当太阳追踪器处于图1a和1c的位置之间的中间位置时，太阳能电池板的支撑结构向后倾斜。方位角转动设施是由刚性附接到竖直基座的固定部件和通过转动元件附接到该固定部件的方位角转动支撑件构成的。方位角转动支撑件配置成围绕基座的轴转动。此外，可动的水平仰角轴布置在所述方位角转动支撑件上，支撑结构围绕所述可动的水平仰角轴进行仰角转动。所述固定部件可以结合到太阳追踪器的竖直基座，或者其可以是独立部件。至于转动元件，其优选地由通过内圈和外圈形成的回转轴承形成。此外，方位角转动设施具有单个水平的方位角直线致动器，其优选地是液压缸，其缸筒通过第一竖直关节(joint)铰接到方位角转动支撑件，并且其活塞通过第二竖直关节附接，第一铰接组件可以围绕第二竖直关节转动。该第一铰接组件包括第一铰接杆和第二铰接杆，第一铰接杆通过第三固定竖直关节附接到固定部件，第二铰接杆通过一竖直关节附接到第一铰接杆并且通过第四竖直关节附接到方位角转动支撑件。由单个直线致动器和铰接组件构成的这些方位角转动设施提供了围绕竖直轴大约180°的转动。根据本专利技术的不同实施方式，方位角直线致动器以及第一和第二铰接杆可以布置在同一平面上或者布置在不同平面上。根据本专利技术的一个特定实施方式，方位角直线致动器通过所述竖直关节直接附接到第一铰接组件的第一铰接杆和第二铰接。替代性地，方位角直线致动器通过竖直关节附接到第一铰接组件的第一铰接杆或第二铰接杆，这两个铰接杆通过不同于第二、第三和第四竖直关节的另外的第五竖直关节彼此附接。通过使其适应不同的机构尺寸和/或更简单的制造工艺，这可以使其简化这两个杆与直线致动器之间的附接。仰角转动设施具有仰角直线致动器，其优选地是液压缸且与可动的水平仰角轴垂直，根据本专利技术的优选实施方式，其通过与仰角轴平行的相应关节铰接到方位角转动支撑件和太阳能电池板的支撑结构。这些仰角转动设施提供了大于90°的转动范围，即它们还可以使太阳能电池板的支撑表面向后倾斜。因此，这些仰角转动设施通过将太阳能电池板的支撑结构向前和向后倾斜定位而允许其转动。大于90°的这种转动是利用仰角直线致动器的合适的配置和长度获得的。根据本专利技术的另一个特定实施方式，作为对上述实施方式的替代，该仰角直线致动器通过第一水平关节铰接到方位角转动支撑件，所述仰角直线致动器的活塞通过第二水平关节附接，第二铰接组件可以围绕第二水平关节转动。该第二铰接组件包括第三铰接杆和第四铰接杆，第三铰接杆通过第三水平关节附接到支撑结构，第四铰接杆通过一水平关节附接到第三铰接杆并且通过第四水平关节附接到方位角转动支撑件。根据本专利技术的不同实施方式，仰角直线致动器以及第三和第四铰接杆可以布置在同一平面上或者布置在不同平面上。根据本专利技术的一个特定实施方式，仰角直线致动器通过所述水平关节直接附接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于太阳追踪器的方位角和仰角转动机构，所述转动机构配置成支撑太阳能电池板的支撑结构(1)并且：‑通过方位角转动设施提供所述支撑结构(1)围绕布置在太阳追踪器的竖直基座(2)上的固定竖直轴的方位角转动，所述方位角转动设施包括：‑刚性附接到所述竖直基座(2)的固定部件(14)，以及‑通过转动元件(13)附接到所述固定部件(14)的方位角转动支撑件(6)，该方位角转动支撑件(6)配置成围绕所述基座(2)的轴转动，‑通过仰角转动设施提供所述支撑结构(1)围绕布置在所述方位角转动支撑件(6)上的可动的水平仰角轴(17)在两个方向上的仰角转动，所述仰角转动设施包括仰角直线致动器(5)，所述仰角直线致动器与所述可动的水平仰角轴(17)垂直并且铰接到所述方位角转动支撑件(6)和所述支撑结构(1)，所述转动机构(3)的特征在于所述方位角转动设施包括：‑通过第一竖直关节(8)铰接到所述方位角转动支撑件(6)的单个水平的方位角直线致动器(4)，所述方位角直线致动器的活塞通过第二竖直关节(11)附接，第一铰接组件能围绕所述第二竖直关节转动，该第一铰接组件包括：‑第一铰接杆(9)，所述第一铰接杆通过第三固定竖直关节(12)附接到所述固定部件(14)，‑第二铰接杆(10)，所述第二铰接杆通过一竖直关节附接到所述第一铰接杆(9)且通过第四竖直关节(15)附接到所述方位角转动支撑件(6)。...

【技术特征摘要】
2017.10.20 ES P2017312381.一种用于太阳追踪器的方位角和仰角转动机构，所述转动机构配置成支撑太阳能电池板的支撑结构(1)并且：-通过方位角转动设施提供所述支撑结构(1)围绕布置在太阳追踪器的竖直基座(2)上的固定竖直轴的方位角转动，所述方位角转动设施包括：-刚性附接到所述竖直基座(2)的固定部件(14)，以及-通过转动元件(13)附接到所述固定部件(14)的方位角转动支撑件(6)，该方位角转动支撑件(6)配置成围绕所述基座(2)的轴转动，-通过仰角转动设施提供所述支撑结构(1)围绕布置在所述方位角转动支撑件(6)上的可动的水平仰角轴(17)在两个方向上的仰角转动，所述仰角转动设施包括仰角直线致动器(5)，所述仰角直线致动器与所述可动的水平仰角轴(17)垂直并且铰接到所述方位角转动支撑件(6)和所述支撑结构(1)，所述转动机构(3)的特征在于所述方位角转动设施包括：-通过第一竖直关节(8)铰接到所述方位角转动支撑件(6)的单个水平的方位角直线致动器(4)，所述方位角直线致动器的活塞通过第二竖直关节(11)附接，第一铰接组件能围绕所述第二竖直关节转动，该第一铰接组件包括：-第一铰接杆(9)，所述第一铰接杆通过第三固定竖直关节(12)附接到所述固定部件(14)，-第二铰接杆(10)，所述第二铰接杆通过一竖直关节附接到所述第一铰接杆(9)且通过第四竖直关节(15)附接到所述方位角转动支撑件(6)。2.根据权利要求1所述的用于太阳追踪器的方位角和仰角转动机构，其特征在于，所述方位角直线致动器(4)、第一铰接杆(9)和第二铰接杆(10)布置在同一平面上。3.根据权利要求1所述的用于太阳追踪器的方位角和仰角转动机构，其特征在于，所述方位角直线致动器(4)、第一铰接杆(9)和第二铰接杆(10)布置在不同平面上。4.根据前述权利要求中任一项所述的用于太阳追踪器的方位角和仰角转动机构，其特征在于，所述方位角直线致动器(4)通过所述第二竖直关节(11)直接附接到第一铰接组件的第一铰接杆(9)和第二铰接杆(10)，所述第二竖直关节(11)与将所述第一铰接杆(9)和第二铰接杆(10)彼此附接的关节一致。5.根据权利要求1-3中任一项所述的用于太阳追踪器的方位角和仰角转动机构，其特征在于，所述方位角直线致动器(4)通过所述第二竖直关节(11)附接到第一铰接组件的第一铰接杆(9)或第二铰接杆(10)，第一铰接杆(9)和第二铰接杆(10)通过不同于所述第二竖直关节(11)的另外的第五竖直关节(21)彼此附接。6.根据前述权利要求中任一项所述的用于太阳追踪器的方位角和仰角转动机构，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·佩纳·萨加斯图伊，K·穆古鲁扎·阿里巴斯，A·凯夫·马丁内兹，M·德拉托雷·塞拉，
申请(专利权)人：SENER工程系统私人控股公司，
类型：发明
国别省市：西班牙,ES