一种压电驱动的太阳能电池板智能调节装置制造方法及图纸

一种压电驱动的太阳能电池板智能调节装置，涉及太阳能电池板技术领域，包括支架、太阳能电池板、及智能调节装置本体，所述的智能调节装置本体包括旋转式压电驱动器、活动平台、步进式压电驱动器、活动支架，旋转式压电驱动器的底端与支架转动连接，活动支架的底端一侧通过第一连接件与活动平台的上表面铰接，另一侧通过第二连接件与步进式压电驱动器铰接，太阳能电池板设置于活动支架的上表面，旋转式压电驱动器设有压电自锁器；活动支架上设有光敏传感器，活动平台上设有控制器和电源。本发明专利技术采用压电驱动器代替传统的电磁电机、液压机构和气动机构等动力原件，实现了对太阳能电池板的纵向及水平方向的角度的智能化调节。

【技术实现步骤摘要】
一种压电驱动的太阳能电池板智能调节装置
本专利技术涉及太阳能电池板
，具体涉及一种压电驱动的太阳能电池板智能调节装置。
技术介绍
太阳能电池板是一种绿色环保可再生能源装置，其通过光电效应或者光化学效应将太阳辐射能换成电能，已广泛应用于交通、通信、石油、气象等领域。在实际使用中，太阳能电池板的发电效率与太阳辐射角度(即太阳光入射方向与太阳能电池板顶面夹角)有很大联系。由于地球自转和公转产生的昼夜交替和四季更替，导致太阳能电池板工作环境的太阳光入射方向随时间不断变化。当前，大部分太阳能电池板被安装于固定支架上，无法实现角度调节，严重影响了太阳能电池板的工作效率。少量具有角度调节功能的太阳能电池板装置也都以电磁电机、液压机构和气动机构为动力原件，但是这类装置存在诸多结构和性能缺陷：1.现有太阳能电池板角度调节装置主要以电磁电机、液压机构和气动机构为动力原件，该类调节装置体积大、结构复杂，增加了制备成本和加工难度；此外，电磁电机、液压机构和气动机构性能易受温度、湿度和电磁环境干扰，限制了调节装置的使用范围。2.现有太阳能电池板角度调节装置反应时间长、运动不易控制，且大多只具备垂直方向的角度调节功能，导致太阳能电池板无法及时获得最优的工作状态，进而影响太阳能电池板的能量转化效率。3.现有太阳能电池板角度调节装置在工作过程中有噪声，易发热，无法长时间持续工作，且这类调节装置需要频繁进行润滑、补液和补气等维护工作，增加了设备运营成本，严重影响使用寿命。4.现有太阳能电池板角度调节装置重量大，耗能高，结构不易集成，在新能源产业轻量化、小型化和智能化的发展趋势下，无法满足行业发展所需要的结构和性能要求。压电材料是一种具有压电效应和逆压电效应的功能材料，其刚度大、强度高、工作寿命长、换能效率高、机械加工性能好，能够实现电能和机械能的相互转换。基于逆压电效应的压电驱动器将变形或振动直接作用于从动件进行机械驱动或机械控制，而非传统动力原件那样需通过齿轮或带轮等传动机构将运动传输至从动件，因而具有体积小、结构简单、耐湿热、无噪声、能耗低、驱动力大、无电磁干扰、能量密度高、响应速度快和控制精度高等特点。近年来，压电驱动器已经运用在微机电系统、生物工程以及医疗卫生等领域。关于逆压电效应和压电驱动器：压电材料是一种功能材料，具有逆压电效应，如图1所示，当对压电材料施加电场时，压电材料不仅产生极化，还将产生与电场强度成比例的变形，且变形形式(伸长或缩短)与电场的方向有关，当外加电场撤去时，这些变形也随之消失，这种将电能转化为机械能的现象被称为逆压电效应。压电驱动器是利用压电材料的逆压电效应制作的新型驱动器。当输入一定的电压时，压电驱动器将产生随电压升高而逐渐增大的变形量，从而将电能转变成机械运动。当前，压电驱动器主要包括双晶片型压电驱动器和叠堆型压电驱动器两种。如图2所示，叠堆型压电驱动器主要由压电陶瓷片、内部电极以及外部电极等部分组成，采用机械上串联、电极上并联的方式。与双晶片型压电驱动器相比，叠堆型压电驱动器在变形量、驱动力、能量变换率和稳定性方面都具有明显优势。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种压电驱动的太阳能电池板智能调节装置，该装置根据压电材料的逆压电效应，采用压电驱动器代替传统的电磁电机、液压机构和气动机构等动力原件，实现了对太阳能电池板的纵向及水平方向的角度的智能化调节。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种压电驱动的太阳能电池板智能调节装置，包括支架、太阳能电池板、及智能调节装置本体，所述的支架包括带有底座的支撑杆，在支撑杆上套设有同轴设置的圆柱形套筒，所述的套筒的底端与支撑杆的侧壁顶部固定连接，所述的支撑杆的顶端延伸入套筒内；所述的智能调节装置本体包括设置于套筒内的旋转式压电驱动器、固定连接于旋转式压电驱动器顶端且位于套筒上方的活动平台、设置于活动平台上表面的步进式压电驱动器、设置于活动平台上方的活动支架，所述的旋转式压电驱动器的底端与支撑杆的顶端转动连接，所述的活动支架的底端一侧通过第一连接件与活动平台的上表面铰接，另一侧通过第二连接件与步进式压电驱动器铰接，所述的太阳能电池板设置于活动支架的上表面，所述的旋转式压电驱动器设有压电自锁器；所述的活动支架的边缘还设有光敏传感器，在活动平台的上表面设有控制器和电源，所述的步进式压电驱动器、旋转式压电驱动器、压电自锁器、控制器与电源电性连接，所述的光敏传感器与控制器信号连接，所述的控制器分别与步进式压电驱动器、旋转式压电驱动器、压电自锁器电性连接。优选的，所述的第一连接件包括设置于活动平台上表面左侧前后端的2个冲孔支架，所述的活动支架的下表面左端与冲孔支架的上端铰接；所述的活动平台的上表面的中部还设有沿左右方向设置的导轨，所述的步进式压电驱动器设置于导轨内，在步进式压电驱动器的前端还固定连接有滑块，并通过滑块和第二连接件与活动支架铰接，所述的步进式压电驱动器的前后端面可在通电状态的变化下与导轨的导轨壁锁定或脱离，所述的第二连接件包括连杆，所述的连杆的两端分别与活动支架、滑块的顶端铰接，所述连杆的长度大于第一连接件的长度。优选的，所述的步进式压电驱动器包括压电叠堆A、压电叠堆B、压电叠堆C、柔性铰链A、弹簧、摩擦片A和摩擦片B，所述的压电叠堆B和压电叠堆C分别沿水平垂直于导轨的方向套嵌在柔性铰链A内的两端，所述的压电叠堆A有2个，分别套嵌在压电叠堆B与压电叠堆C之间的柔性铰链A内，所述的弹簧分别与压电叠堆A、压电叠堆B、压电叠堆C的端部固定连接，所述的摩擦片A、摩擦片B分别粘接于柔性铰链A左右端的前后侧端面，并与导轨的导轨壁配合使用。优选的，所述的旋转式压电驱动器包括截面为“凸”形的转子、均匀分布于转子侧壁外表面下部的压电叠堆D、压电叠堆E、压电叠堆F、压电叠堆G,所述的压电叠堆D、压电叠堆E、压电叠堆F、压电叠堆G的下端与转子固定连接，上端还固定连接有质量块，所述的支撑杆顶端设有倒圆台形的滑槽，所述的转子的底端一体成型有与转子同轴的倒圆台形的凸台，所述的凸台与滑槽转动连接。优选的，所述的转子的下部为立方体结构，上部为圆柱型结构，所述的压电叠堆D、压电叠堆E、压电叠堆F、压电叠堆G分别设置于立方体结构的4个侧壁外表面，且压电叠堆D、压电叠堆E、压电叠堆F、压电叠堆G的轴线分别与转子的轴线夹45度角。优选的，所述的压电自锁器包括压电叠堆H、柔性铰链B和摩擦片C，所述的柔性铰链B套设于圆柱形结构的外部，在柔性铰链B内壁表面的两侧还设有柔性菱形框，所述的柔性菱形框架的一端与柔性铰链B的内壁固定连接，与连接处相对的菱形框架的端部、及柔性铰链B的外壁表面均粘接有摩擦片C，所述的压电叠堆H设置于菱形框架内，且压电叠堆H的上下端分别与菱形框架的另外两端固定连接，所述的摩擦片C分别与转子的外壁表面上部、及套筒的内壁表面配合使用。优选的，所述的活动支架为上端敞口的矩形槽结构，在矩形槽的槽壁顶端设有阶梯孔，所述的光敏传感器固定安装于阶梯孔内。优选的，所述的套筒顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电驱动的太阳能电池板智能调节装置，其特征为：包括支架、太阳能电池板、及智能调节装置本体，所述的支架包括带有底座的支撑杆，在支撑杆上套设有同轴设置的圆柱形套筒，所述的套筒的底端与支撑杆的侧壁顶部固定连接，所述的支撑杆的顶端延伸入套筒内；所述的智能调节装置本体包括设置于套筒内的旋转式压电驱动器、固定连接于旋转式压电驱动器顶端且位于套筒上方的活动平台、设置于活动平台上表面的步进式压电驱动器、设置于活动平台上方的活动支架，所述的旋转式压电驱动器的底端与支撑杆的顶端转动连接，所述的活动支架的底端一侧通过第一连接件与活动平台的上表面铰接，另一侧通过第二连接件与步进式压电驱动器铰接，所述的太阳能电池板设置于活动支架的上表面，所述的旋转式压电驱动器设有压电自锁器；所述的活动支架的边缘还设有光敏传感器，在活动平台的上表面设有控制器和电源，所述的步进式压电驱动器、旋转式压电驱动器、压电自锁器、控制器与电源电性连接，所述的光敏传感器与控制器信号连接，所述的控制器分别与步进式压电驱动器、旋转式压电驱动器、压电自锁器电性连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种压电驱动的太阳能电池板智能调节装置，其特征为：包括支架、太阳能电池板、及智能调节装置本体，所述的支架包括带有底座的支撑杆，在支撑杆上套设有同轴设置的圆柱形套筒，所述的套筒的底端与支撑杆的侧壁顶部固定连接，所述的支撑杆的顶端延伸入套筒内；所述的智能调节装置本体包括设置于套筒内的旋转式压电驱动器、固定连接于旋转式压电驱动器顶端且位于套筒上方的活动平台、设置于活动平台上表面的步进式压电驱动器、设置于活动平台上方的活动支架，所述的旋转式压电驱动器的底端与支撑杆的顶端转动连接，所述的活动支架的底端一侧通过第一连接件与活动平台的上表面铰接，另一侧通过第二连接件与步进式压电驱动器铰接，所述的太阳能电池板设置于活动支架的上表面，所述的旋转式压电驱动器设有压电自锁器；所述的活动支架的边缘还设有光敏传感器，在活动平台的上表面设有控制器和电源，所述的步进式压电驱动器、旋转式压电驱动器、压电自锁器、控制器与电源电性连接，所述的光敏传感器与控制器信号连接，所述的控制器分别与步进式压电驱动器、旋转式压电驱动器、压电自锁器电性连接。


2.如权利要求1所述的一种压电驱动的太阳能电池板智能调节装置，其特征为：所述的第一连接件包括设置于活动平台上表面左侧前后端的2个冲孔支架，所述的活动支架的下表面左端与冲孔支架的上端铰接；所述的活动平台的上表面的中部还设有沿左右方向设置的导轨，所述的步进式压电驱动器设置于导轨内，在步进式压电驱动器的前端还固定连接有滑块，并通过滑块和第二连接件与活动支架铰接，所述的步进式压电驱动器的前后端面可在通电状态的变化下与导轨的导轨壁锁定或脱离，所述的第二连接件包括连杆，所述的连杆的两端分别与活动支架、滑块的顶端铰接，所述连杆的长度大于第一连接件的长度。


3.如权利要求2所述的一种压电驱动的太阳能电池板智能调节装置，其特征为：所述的步进式压电驱动器包括压电叠堆A、压电叠堆B、压电叠堆C、柔性铰链A、弹簧、摩擦片A和摩擦片B，所述的压电叠堆B和压电叠堆C分别沿水平垂直于导轨的方向套嵌在柔性铰链A内的两端，所述的压电叠堆A有2个，分别套嵌在压电叠堆...

【专利技术属性】
技术研发人员：周博，马宵，周子钰，王率，薛世峰，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，新疆大学，
类型：发明
国别省市：山东;37