蜗轮杆阵列联动太阳能利用斜轴跟踪机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种蜗轮杆阵列联动太阳能利用斜轴跟踪机构，它由两个以上的联动式斜轴跟踪支架单元和联动传动机构联接组成。联动式斜轴跟踪支架单元的结构简单，具有较低的高度，并按照纵向和横向两个方向排列组合联接。横向传动机构将水平转动通过安装在联动式斜轴跟踪支架单元上的蜗轮杆传动机构，实现对太阳能的斜轴转动。斜轴旋转机构的质量中心点位于旋转斜轴的旋转轴上。通过联动式传动机构中的电动机与减速机的配合传动，将电动机的动力传送到纵横联动式太阳能斜轴跟踪支架机构中每一个联动式斜轴跟踪支架单元。有结构简单、抗风性能好、易扩展、可靠性能高、成本低的优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能利用
，特别是涉及一种对太阳能进行跟踪利用的光伏发电阵列的联动支架机构。
技术介绍
太阳能是一种清洁无污染的可再生能源，取之不尽，用之不竭，充分开发利用太阳能不仅可以节约日益枯竭的常规能源，缓解严峻的资源短缺问题，而且还可以减少污染，保护人类赖以生存的生态环境。在众多的太阳能利用技术中，太阳能光伏发电技术实现了直接将太阳能转化为电能，是一种最方便的利用方式，它具有运行安全可靠、无需燃料、无噪声、无污染、可就地利用、使用维护简便、规模可大可小等优点，因而受到了世界各国的重视。虽然太阳能光伏发电具有很多优点，但在光伏发电的发展过程中，使用成本过高一直是制约其迅速推广应用的关键因素。其重要原因之一是用于生产太阳能电池的半导体材料价格昂贵，消耗大量的常规能源，导致以太阳能电池为核心的光伏发电系统的成本难以大幅度降低。常规的光伏发电系统一般是将太阳能电池固定安装，价格居高不下，难以迅速推广应用。根据太阳能电池在一定条件下输出的电流与接受的光照强度成正比增加而又不至于影响光伏电池寿命的特征，人们开始研究采用聚光和跟踪技术，希望在获得同样电能的情况下减少太阳能电池的用量，而增加的跟踪聚光的成本远低于所节约的太阳能电池的成本，相当于用普通的金属玻璃等材料代替昂贵的半导体材料。德国、美国、西班牙、澳大利亚等国都分别开发了菲涅尔透镜聚光、反射聚光等各种聚光光伏发电系统，现有折射聚光的缺点是光强均勻性较差，透过率难以提高，制造成本较高，大型抛物面反射聚光的缺点是抛物面反射镜制造难度大，成本较高，反射镜容易破碎，机构整体防风性能差。这些均导致整套系统性价比提高不明显，使得聚光光伏发电系统的优势难以体现。到目前为止，仅有少量试验、示范性质的聚光光伏发电系统投入运行。我国太阳能光伏组件产量几乎以每年翻番的速度增长，但太阳能光伏技术开发和利用的水平不仅远低于发达国家，也落后于印度、巴西等发展中国家。尽管我国有着很好的太阳能资源和光伏电池制造能力，但是太阳能光伏产业的整体水平与发达国家还有很大的差距，是太阳能电池所使用的晶体硅原料的生产依赖进口，原料紧缺，目前乃至今后很长一段时期，成本下降的空间较小。近几年来，国内外聚光光伏发电技术一般采用单立柱、轨道式二维跟踪和斜轴一维跟踪太阳运行。采用单立柱跟踪形式，其单机功率小，自身能耗高。最大的缺点是功率稍大时，结构就会变得非常复杂，抗风性能很差，不适合大范围规模推广。采用轨道式的二维跟踪机构，与单立柱结构一样，由于太阳光在方位角与高度角两个方向的运动的速率是在不断变化的，不能直接采用常规的勻速转动的电机，而必须采用单片机或PLC等带有逻辑运算功能的电路才可以控制，还要运行专门编写控制程序，可靠性差，维护量高，整体拥有成本高。采用单体一维斜轴机构进行跟踪，目前主要也是采用单机控制策略，也就是每一套斜轴跟踪机构采用一套独立的控制系统，从而使维护量变得很大。目前已经制作出样机的例子，或者是进行示范建设的斜轴跟踪太阳能电站，均存在高度尺寸较大的缺点。这势必会使抗风性能减弱。如果尺寸做得小一些，因为控制成本的上升，仍使其丧失了经济上的优势而难以推广。目前，也有采用一套跟踪机构带动一台大型聚光器运行的跟踪机构样机， 但随着机型尺寸放大，其成本也成倍增加、稳定性较差，几十吨的大型聚光器对使用场所的基础要求也很高，尤其是抗风性能差，制造成本与维护成本高。以上各种太阳能光伏跟踪系统的各种缺点，也在一定程度上限制了光伏跟踪发电技术的推广。
技术实现思路
本技术提供一种蜗轮杆阵列联动太阳能利用斜轴跟踪机构，通过采用模块化的联动式斜轴跟踪支架单元机构，解决了跟踪支架结构庞大复杂抗风性能差的问题，解决了跟踪控制系统复杂、故障多的问题，解决了驱动多套斜轴跟踪支架运动时的传动问题。为实现上述目的，本技术的技术解决方案是本技术是一种蜗轮杆阵列联动太阳能利用斜轴跟踪机构，它包括联动式支架机构和联动式传动机构。联动式支架机构包括两个以上的联动式斜轴跟踪支架单元，联动式斜轴跟踪支架单元按纵向和横向两个相互垂直且均与地面平行的方向排列联接，纵向固定支架和横向固定支架通过相互垂直联接，形成平面方格网状结构；所述纵向，是指与所在地面与经线平行的方向；所述横向是指所在地面与纬线平行的方向；联动式传动机构联接在联动式支架机构上。联动式斜轴跟踪支架单元包括基础平台、斜轴旋转机构、横向蜗杆传动机构；斜轴旋转机构包括旋转斜轴、斜轴扇形蜗轮、斜轴电池组件支架、太阳能电池组件。其中，斜轴旋转机构和横向蜗杆传动机构都安装在基础平台上。每个联动式斜轴跟踪支架单元具有的很简单的结构，从而降低了支架成本。基础平台包括固定螺栓、纵向固定支架、横向固定支架、固定基础、斜轴旋转基座、斜轴旋转轴套。固定基础是固定在地面上的承载基础。固定基础上端预埋或者焊接垂直向上的固定螺杆。纵向固定支架和横向固定支架相互垂直联结固定，在垂直联结固定节点下方，通过固定螺杆紧固在固定基础上。固定螺栓上的螺帽用于调整纵向固定支架和横向固定支架的水平高度。斜轴旋转轴套以一定角度固定在斜轴旋转基座上，其轴线与地球自转轴平行。斜轴旋转基座固定在纵向固定支架和横向固定支架相互联接的节点处。斜轴旋转机构包括旋转斜轴、斜轴扇形蜗轮、斜轴电池组件支架、太阳能电池组件。其中，斜轴扇形蜗轮固定在旋转斜轴下端一侧，斜轴电池组件支架固定在旋转斜轴上端，太阳能电池组件固定在斜轴电池组件支架上。太阳能电池组件对称固定在旋转斜轴上， 并且采用精确的质量匹配措施，使斜轴旋转机构的质量中心点位于旋转斜轴的旋转轴上。横向蜗杆传动机构包括横向传动轴、轴承座、蜗杆。其中，横向传动轴两端有横向传动轴端部法兰，起联接和联轴器的作用。轴承座安装固定在纵向固定支架上；横向传动轴上固定蜗杆，以轴承座为支撑做旋转运动。旋转斜轴下端安装在斜轴旋转轴套内做旋转运动；横向传动轴带动蜗杆做旋转转动；蜗杆和斜轴扇形蜗轮分别固定在横向传动轴和旋转斜轴的适当位置上，以蜗轮杆传动方式正确啮合。当横向传动轴旋转时，通过蜗杆带动斜轴扇形蜗轮转动，从而实现利用水平转动带动旋转斜轴转动传动的目的。 根据力学知识可知，由于斜轴旋转机构的质量中心点位于旋转斜轴的旋转轴上， 当横向传动轴通过蜗轮杆啮合传动使斜轴旋转机构沿旋转斜轴转动时，在横向传动轴施加的转动力矩是一个定值，这个力矩是为了克服斜轴旋转机构和横向蜗杆传动机构在旋转时的摩擦阻力。也就是说，这个力矩也是使斜轴旋转机构产生转动的最小力矩。当这个力矩达到最小值时，就可以使整个蜗轮杆阵列联动太阳能利用斜轴跟踪机构在进行斜轴跟踪转动时的耗能达到最小值。同时，这个转动力矩只是为了克服转动时的摩擦阻力，因此，施加在横向传动轴上的力矩也非常小。选取合适的材料做传动轴，可以使传动力矩的传送更远的距离。因此在本技术蜗轮杆阵列联动太阳能利用斜轴跟踪机构中，动力传送远且机构形式简单的优点。其有益效果是，跟踪所使用的动力小，能耗小，动力传送远，机构形式简当多个联动式斜轴跟踪支架单元组成纵横联动式支架机构时，纵向固定支架和横向固定支架通过联接的方式，形成平面方格网状结构。在纵向固定支架和横向固定支架联接的节点下方，是固定基础，每个联动式斜轴跟踪支架单元的整体重量都施加在每个对本文档来自技高网...

【技术保护点】
（１０）、斜轴旋转机构（２０）、横向蜗杆传动机构（４０）；斜轴旋转机构（２０）包括旋转斜轴（２１）、斜轴扇形蜗轮（２２）、斜轴电池组件支架（２３）、太阳能电池组件（２４）。（１２）和横向固定支架（１３）通过相互垂直联接，形成平面方格网状结构；所述纵向，是指与所在地面与经线平行的方向；所述横向是指所在地面与纬线平行的方向；联动式传动机构（２）联接在联动式支架机构（１）上；联动式斜轴跟踪支架单元（３）包括基础平台１．一种蜗轮杆阵列联动太阳能利用斜轴跟踪机构，其特征在于：它包括联动式支架机构（１）和联动式传动机构（２）；联动式支架机构（１）包括两个以上的联动式斜轴跟踪支架单元（３），并按纵向和横向两个相互垂直且均与地面平行的方向排列联接，纵向固定支架

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：屈良，
申请(专利权)人：屈良，
类型：实用新型
国别省市：65