基于球面机构的太阳跟踪装置制造方法及图纸

一种由底座、支架和动平台构成的太阳跟踪装置，其特征在于：在底座（１）上固定有电机支架（２），电机支架（２）上固装有三个步进电机（３）、电机（８）、电机（１３），电机（３）的输出轴固连在弧形杆件（４）的一端，杆件（４）的另一端与弧形杆件（６）的一端铰接，杆件（６）的另一端与动平台（１８）铰接；电机（８）的输出轴固连在弧形杆件（９）的一端，杆件（９）的另一端与弧形杆件（１１）的一端铰接，杆件（１１）的另一端与动平台（１８）铰接；电机（１３）的输出轴固连在弧形杆件（１４）的一端，杆件（１４）的另一端与弧形杆件（１６）的一端铰接，杆件（１６）的另一端与动平台（１８）铰接；电机与杆件，杆件与杆件以及杆件与动平台联接处的中心轴线均汇交于由它们构成的球面机构的球心，在动平台（１８）上固装着太阳能接受器，太阳能接受器的平板下安装着光敏传感器（１９），光敏传感器（１９）和三个步进电机（３）、（８）、（１３）通过导线分别与步进电机的控制系统连接。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术是一种太阳跟踪装置，特别涉及一种基于三自由度球面机构的太阳跟踪装置。
技术介绍
太阳能利用设备普遍存在着接受效率不高的问题，理论研究表明，采用跟踪即太阳能接受器始终与太阳光垂直，比不采用跟踪能量的接受率提高37.7％。现在已经有许多有关太阳跟踪装置的专利技术，查阅有关资料，简述如下。在ZL01124176专利文件中公开了一种“太阳跟踪方法及装置”，其所用的方法是将地球的周日视运动时间段和周年视时间段各等分为若干调整时间间隔，将每个调整时间间隔内的地球任意点于太阳之间的角度变化各个映射的分配在自转角调整齿轮和仰角调整齿轮上，从而产生相对固定时间间隔的不等角度间隔。这种装置存在的主要缺点是，采用被动跟踪，刚度小，累计误差较大。在ZL99222131专利文件中公开了“一种太阳跟踪装置”，该装置主要特点是在支座的上方固定有一个摆涡轮支板和连接板，之间有摆铰链、丝杠铰链和升降丝杠，升降丝杠向下穿过升降涡轮的中心，并与升降涡轮中心的丝母相配合；连接板的上面有摇摆架和摇摆板，摇摆板的固定在摇摆轴上，而摇摆轴则固定在摇摆涡轮的中心，摇摆板的顶面有安装板，摇摆板和摇摆平面与连接板绕摇摆交联的摆动平面之间相互垂直。这种装置存在的主要缺点是，跟踪范围小。在ZL99241141专利文件中公开了一种“自动跟踪太阳的太阳能装置”，该装置主要包括纬度设置基座，自动跟踪平台和机械时钟，其中纬度设置基座的南北倾角与当地的地理纬度相等，主轴在机械时钟的带动和控制下，带动自动跟踪平台和太阳能收集装置作东西方向且与太阳转速同步的匀速运动。这种装置的主要缺点是，刚度低，时钟控制只能控制跟踪太阳每目的运动，需要定期调整纬度设置基座的角度来跟踪太阳每年往返于南北回归线之间的运动。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中的不足之处而提出的一种跟踪范围大，刚度高的基于球面机构的太阳跟踪装置。本技术的技术解决方案如下基于球面机构的太阳能跟踪装置的结构是基座1上固定有电机支架2，在电机支架2上固装有三个步进电机3、电机8、电机13。电机3的输出轴固连在弧形杆件4的一端，杆件4的另一端与弧形杆件6的一端铰接，杆件6的另一端与动平台18铰接；电机8的输出轴固连在弧形杆件9的一端，杆件9的另一端与弧形杆件11的一端铰接，杆件11的另一端与动平台18铰接；电机13的输出轴固连在弧形杆件14的一端，杆件14的另一端与弧形杆件16的一端铰接，杆件16的另一端与动平台18铰接。电机与杆件，杆件与杆件以及杆件与动平台联接处的中心轴线均汇交于一点，即由它们所构成的球面机构的球心。在动平台18上固装着太阳能接受器和光敏传感器19，光敏传感器19和三个步进电机3、8、13通过导线分别与步进电机的控制系统连接。本技术与现有技术相比有如下的优点1、该装置具有较高的刚度。由于太阳跟踪装置是在野外恶劣的自然条件下工作，并且考虑到增大太阳能接受器的受热面积从而导致太阳能接受器的重量增加，因此该装置应具有较高的刚度。机构采用三自由度球面机构，结构紧凑，三条运动支链协调控制跟踪装置的上平台运动，并且冗余的自由度可以提高机构的刚度。2、装置具有较大的跟踪范围。由于太阳在夏季每天从日出到日落超过12小时，因此对太阳每天自东向西运动的跟踪角度应该超过180°，该装置在运转时，其上平台的运动是围绕着球面机构的球心作球面运动，在考虑到电机固定处对整个装置运转的干涉前提下，仍能满足跟踪范围要求，并且能够实现对太阳赤经运动和赤纬运动这两种运动的跟踪。3、该装置可以分别采用被动式跟踪和主动式跟踪两种控制方式，完成对太阳运动的跟踪。可广泛应用于太阳能领域。附图说明图1是基于球面机构的太阳跟踪装置的主视图；图2是基于球面机构的太阳跟踪装置的俯视图。具体实施方式基于球面机构的太阳跟踪装置的结构如图1、图2所示，底座1用地脚螺栓固定在安装平台上，底座1上用螺栓固装着电机支架2，电机支架2上固装有三个步进电机3、电机8和电机13。电机3的输出轴上固连在弧形杆件4的一端，弧形杆件4的另一端与弧形杆件6的一端通过轴5铰接，弧形杆件6的另一端与动平台18通过轴7铰接；电机8的输出轴上固连着弧形杆件9的一端，弧形杆件9的另一端与弧形杆件11的一端通过轴10铰接，弧形杆件11的另一端与动平台18通过轴12铰接；电机13的输出轴上固连着弧形杆件14的一端，弧形杆件14的另一端与弧形杆件16的一端通过轴15铰接，弧形杆件16的另一端与动平台18通过轴17铰接。轴5、轴7、轴10、轴12、轴15、轴17与电机3、电机8、电机13的输出轴均汇交于一点，即由它们构成的球面机构的球心。在动平台18上固装着太阳能接受器，太阳能接受器的平板下装着光敏传感器19，光敏传感器19和三个步进电机3、8、13通过导线分别与步进电机的控制系统连接。实际使用时，当太阳相对接受器运动时，使安装在太阳能接受器的平板下的光敏传感器接受的光强变化，变化的光强信号传送到控制系统，控制步进电机运动，使太阳能接受器重新对准太阳，实现对太阳的实时跟踪。该装置分别通过步进电机的控制系统控制三个电机转动，配合跟踪方式即可实现对太阳的跟踪。对太阳的被动式跟踪和主动式跟踪均适用本技术，考虑到三自由度并联球面机构的反解较机构的正解容易，因此对于本机构更适用于主动式跟踪。权利要求1.一种由底座、支架和动平台构成的太阳跟踪装置，其特征在于在底座(1)上固定有电机支架(2)，电机支架(2)上固装有三个步进电机(3)、电机(8)、电机(13)，电机(3)的输出轴固连在弧形杆件(4)的一端，杆件(4)的另一端与弧形杆件(6)的一端铰接，杆件(6)的另一端与动平台(18)铰接；电机(8)的输出轴固连在弧形杆件(9)的一端，杆件(9)的另一端与弧形杆件(11)的一端铰接，杆件(11)的另一端与动平台(18)铰接；电机(13)的输出轴固连在弧形杆件(14)的一端，杆件(14)的另一端与弧形杆件(16)的一端铰接，杆件(16)的另一端与动平台(18)铰接；电机与杆件，杆件与杆件以及杆件与动平台联接处的中心轴线均汇交于由它们构成的球面机构的球心，在动平台(18)上固装着太阳能接受器，太阳能接受器的平板下安装着光敏传感器(19)，光敏传感器(19)和三个步进电机(3)、(8)、(13)通过导线分别与步进电机的控制系统连接。专利摘要一种基于球面机构的太阳跟踪装置，其结构是底座上固定有电机支架，电机支架上固装有三个步进电机，电机的输出轴上分别固连着互相铰接的弧形杆件，杆件的另一端铰接在动平台上。电机与杆件，杆件与杆件以及杆件与动平台联接处的中心轴线均汇交于由它们构成的球面机构的球心。动平台上固装着太阳能接受器和光敏传感器。该装置具有较高的刚度和较大的跟踪范围，可以分别采用被动式跟踪和主动式跟踪两种控制方式，完成对太阳运动的跟踪。可广泛应用于太阳能领域。文档编号F24J2/38GK2641540SQ0325842公开日2004年9月15日 申请日期2003年9月10日 优先权日2003年9月10日专利技术者张顺心, 范顺成, 宋开峰, 张建军, 许晓云, 王涛 申请人:河北工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：张顺心，范顺成，宋开峰，张建军，许晓云，王涛，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：实用新型
国别省市：