專利名稱：僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)及其控制方法
僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)及其控制方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于清潔能源、光電轉(zhuǎn)換裝置制造領(lǐng)域，特別涉及一種僅需一個(gè)電機(jī)的三 維追日系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能是人類可以無限使用下去的一種巨大的天然能源，并作為一種清潔的、沒 有任何污染的能源越來越受到和引起世界各國(guó)的關(guān)注和極大的興趣。
人類對(duì)太陽(yáng)能的利用有著悠久的歷史，如利用鋼制四面鏡聚焦太陽(yáng)光來點(diǎn)火、利 用太陽(yáng)能來干燥農(nóng)副產(chǎn)品等等。迄今，太陽(yáng)能的利用已日益廣泛，它包括太陽(yáng)能的光熱利 用，太陽(yáng)能的光電利用和太陽(yáng)能的光化學(xué)利用等。
然而，由于技術(shù)問題，迄今商業(yè)化的光伏發(fā)電裝置/太陽(yáng)能電池的價(jià)格太高、光電 轉(zhuǎn)換效率過低。在城市電力系統(tǒng)中，高昂的一次性投資成本無疑更為光伏發(fā)電裝置/太陽(yáng) 能電池產(chǎn)品推廣增加了難度，大規(guī)模開發(fā)和利用光伏太陽(yáng)能發(fā)電，提高電池的光電轉(zhuǎn)換效 率和降低生產(chǎn)成本成為核心所在。
因此，最大程度利用太陽(yáng)(能)、提高光電轉(zhuǎn)換效率、降低生產(chǎn)成本、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模 成為現(xiàn)今開發(fā)、生產(chǎn)光伏發(fā)電裝置/太陽(yáng)能電池的主題。
中國(guó)專利CN94119393.4提出一種太陽(yáng)跟蹤器裝置，包括兩個(gè)隨太陽(yáng)運(yùn)行的太陽(yáng) 跟蹤器及太陽(yáng)能裝置，其特征是這兩個(gè)跟蹤器以液體或氣體作為工作介質(zhì)的力傳遞相互 連接，當(dāng)其中的一個(gè)跟蹤器隨太陽(yáng)運(yùn)行時(shí)，另一個(gè)跟蹤器也進(jìn)行相協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)。然而，這兩 個(gè)跟蹤器的太陽(yáng)能裝置1、1’是通過一個(gè)液壓式的，采用液體或氣體作為工作介質(zhì)的力傳遞 直接相互連接，當(dāng)兩個(gè)跟蹤器之一的太陽(yáng)能裝置隨太陽(yáng)運(yùn)行時(shí)，另一個(gè)跟蹤器太陽(yáng)能裝置 也進(jìn)行相協(xié)調(diào)的互補(bǔ)性的運(yùn)動(dòng)，但不能三維跟蹤太陽(yáng)。
中國(guó)專利公開說明書CN01102265. 5提出一種主要用于太陽(yáng)能利用的跟蹤太陽(yáng)的 方法及裝置。跟蹤太陽(yáng)是等分時(shí)間、擬分角度的間隔調(diào)整。將地球自轉(zhuǎn)一周時(shí)間段和地球 公轉(zhuǎn)一周時(shí)間段等分為若干個(gè)調(diào)整時(shí)間間隔，將每個(gè)調(diào)整時(shí)間間隔內(nèi)太陽(yáng)相對(duì)于地球的角 度變化各個(gè)模擬地分配在模擬赤道的自轉(zhuǎn)角調(diào)整齒輪和模擬黃道的俯仰角調(diào)整齒輪上，從 而產(chǎn)生相對(duì)于固定時(shí)間間隔的角度間隔，通過伺服機(jī)構(gòu)在各自的每個(gè)時(shí)間間隔調(diào)整一次角 度，周期循環(huán)調(diào)整。并根據(jù)該方法給出一個(gè)太陽(yáng)跟蹤裝置。但該裝置不能三維聯(lián)動(dòng)跟蹤太 陽(yáng)。
中國(guó)專利公開說明書CN01124176.4提出一種主要用于太陽(yáng)能利用的跟蹤太陽(yáng)的 方法及裝置。并根據(jù)該方法給出一個(gè)太陽(yáng)跟蹤裝置。該太陽(yáng)跟蹤方法包括:A.將平太陽(yáng)時(shí) 的一個(gè)周日視運(yùn)動(dòng)時(shí)間段與一個(gè)周年視運(yùn)動(dòng)時(shí)間段各等分為若干個(gè)一定合適時(shí)長(zhǎng)的時(shí)間 段。B.將太陽(yáng)與地球表面任一點(diǎn)的連線與這一點(diǎn)的與地軸平行的參考面的夾角變化分解為 地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)和地球自轉(zhuǎn)兩個(gè)夾角變化，前者為仰角變化，后者為自轉(zhuǎn)角變化，對(duì)這兩個(gè) 角度變化的跟蹤是在這一點(diǎn)的與地軸平行的參考面上進(jìn)行的。C.將地球公轉(zhuǎn)一個(gè)周年視 運(yùn)動(dòng)時(shí)間段等分為若干個(gè)調(diào)整時(shí)間間隔，將每個(gè)調(diào)整時(shí)間間隔內(nèi)地球公轉(zhuǎn)過太陽(yáng)的角度變化順序映射在仰角調(diào)整齒輪上，從而產(chǎn)生相對(duì)于固定時(shí)間間隔的角度間隔，通過與仰角調(diào) 整齒輪關(guān)連的角度調(diào)整范圍為正負(fù)23度26分21秒的伺服機(jī)械機(jī)構(gòu)在每個(gè)時(shí)間間隔調(diào)整 一次角度，即完成仰角跟蹤。D.將地球自轉(zhuǎn)一個(gè)平太陽(yáng)日時(shí)間段等分為若干個(gè)調(diào)整時(shí)間間 隔，將每個(gè)調(diào)整時(shí)間間隔內(nèi)地球自轉(zhuǎn)過太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)角視角度變化順序映射在自轉(zhuǎn)角調(diào)整齒 輪上，從而產(chǎn)生相對(duì)于固定時(shí)間間隔的角度間隔，通過與自轉(zhuǎn)角調(diào)整齒輪關(guān)連的伺服機(jī)械 機(jī)構(gòu)在每個(gè)時(shí)間間隔調(diào)整一次角度，即完成自轉(zhuǎn)角跟蹤。E.將仰角調(diào)整齒輪映射地球公轉(zhuǎn) 不等角度的時(shí)間間隔順序的真太陽(yáng)時(shí)與平太陽(yáng)時(shí)時(shí)差所致自轉(zhuǎn)角角度差弧長(zhǎng)輻向順序映 射在仰角調(diào)整齒輪側(cè)面上，并通過相對(duì)應(yīng)的關(guān)連機(jī)械機(jī)構(gòu)反應(yīng)在自轉(zhuǎn)角調(diào)整上，隨仰角調(diào) 整齒輪的調(diào)整而調(diào)整時(shí)差對(duì)自轉(zhuǎn)角調(diào)整的影響，一周一個(gè)時(shí)差調(diào)整循環(huán)，即完成時(shí)差調(diào)整。 F.將仰角跟蹤和自轉(zhuǎn)角跟蹤及時(shí)差調(diào)整疊加為一個(gè)完整系統(tǒng)，周期循環(huán)調(diào)整。但該裝置不 能三維聯(lián)動(dòng)跟蹤太陽(yáng)。
中國(guó)專利CN02222766. O提出一種微功耗定時(shí)太陽(yáng)跟蹤裝置，由一個(gè)步進(jìn)式驅(qū)動(dòng) 的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和微電腦控制電路部分組成。步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)、蝸 輪和蝸桿組成。微電腦控制電路部分由MOSFET步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、光電位置傳感器電路、 單片機(jī)芯片、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片和鍵盤顯示電路組成。它利用地球以每小時(shí)自轉(zhuǎn)15度的規(guī)律， 通過微電腦控制系統(tǒng)和步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使太陽(yáng)射線以接近O度的入射角進(jìn)入 太陽(yáng)能裝置，提高太陽(yáng)能裝置的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率。但該裝置需較高造價(jià)。
中國(guó)專利公開說明書CN03109488. O提出一種單驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，包括定支架、 自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)、仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)和時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)。利用單驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)角跟蹤、時(shí)差 調(diào)整和仰角跟蹤，減化了結(jié)構(gòu)；自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)包括主工作軸、減速機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)和系統(tǒng) 控制器，系統(tǒng)控制器的輸出端連接伺服電機(jī)，伺服電機(jī)輸出軸與減速機(jī)構(gòu)的輸入端同軸連 接，減速機(jī)構(gòu)的輸出端與主工作軸同軸連接，主工作軸轉(zhuǎn)動(dòng)支承在定支架上并與地軸平行， 自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)一個(gè)工作循環(huán)為平太陽(yáng)時(shí)的24小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)I周，連續(xù)驅(qū)動(dòng)主工作軸隨動(dòng)于太 陽(yáng)日視運(yùn)動(dòng)時(shí)角變化；所述的自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)的一個(gè)循環(huán)所用步數(shù)的每步步時(shí)長(zhǎng)為一個(gè)平 太陽(yáng)日的整除步數(shù)時(shí)長(zhǎng)，調(diào)整主工作軸間歇、勻速地隨動(dòng)于太陽(yáng)日視運(yùn)動(dòng)時(shí)角變動(dòng)；所述的 時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)包括螺桿、時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)、時(shí)差調(diào)整桿和時(shí)差傳動(dòng)副，時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)由多 個(gè)時(shí)差調(diào)整模塊活動(dòng)連接而成，每一時(shí)差調(diào)整模塊的外側(cè)面有沿時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)面并與所 述螺桿嚙合的圓弧螺紋槽；在所述時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)的內(nèi)環(huán)側(cè)面有沿環(huán)面的時(shí)差調(diào)整槽，每 塊時(shí)差調(diào)整模塊上的時(shí)差調(diào)整槽對(duì)應(yīng)該模塊調(diào)整時(shí)間區(qū)間的平太陽(yáng)時(shí)與真太陽(yáng)時(shí)的時(shí)差 在太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)中所反映的時(shí)角弧長(zhǎng)曲線，各時(shí)差調(diào)整模塊的時(shí)差調(diào)整槽是連續(xù)、閉合和 不重復(fù)的，整個(gè)時(shí)差調(diào)整槽對(duì)應(yīng)一回歸年的平太陽(yáng)時(shí)與真太陽(yáng)時(shí)時(shí)差在太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)中所 反映的時(shí)角弧長(zhǎng)曲線；所述的時(shí)差調(diào)整桿固定在定支架上，其外端垂直插入所述的時(shí)差調(diào) 整槽內(nèi)；時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)一個(gè)工作循環(huán)為I回歸年，螺桿驅(qū)動(dòng)時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)I周，連續(xù) 調(diào)整I回歸年的平太陽(yáng)時(shí)與真太陽(yáng)時(shí)的時(shí)差；所述的自轉(zhuǎn)角跟蹤機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)控制器、伺服 電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和時(shí)差調(diào)整機(jī)構(gòu)的螺桿、時(shí)差調(diào)整模塊環(huán)、時(shí)差傳動(dòng)副的主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng) 錐齒輪均轉(zhuǎn)動(dòng)支承于動(dòng)支架上，動(dòng)支架繞主工作軸微動(dòng)，所述的螺桿軸向?yàn)橹鞴ぷ鬏S的徑 向。但該裝置結(jié)構(gòu)不易保證該裝置平滑準(zhǔn)確跟蹤太陽(yáng)。
中國(guó)專利公開說明書CN200510094900. 8公開了一種基于跟蹤姿態(tài)反饋的太陽(yáng)跟 蹤裝置及跟蹤方法，裝置包括受光面板與控制器電連接的傳感器、電機(jī)，所說受光面板經(jīng)鉸鏈與支撐桿、高度角調(diào)節(jié)桿連接，支撐桿的另一端與立柱連接，所說控制器為單片機(jī)的模/ 數(shù)端口分別與高度角傳感器和方位角傳感器電連接、數(shù)/模端口分別與高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)控 制端口和方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制端口電連接；跟蹤方法包括利用經(jīng)度、緯度和日期時(shí)間計(jì)算 當(dāng)?shù)禺?dāng)日太陽(yáng)赤緯和時(shí)差，根據(jù)經(jīng)度、緯度、太陽(yáng)赤緯、時(shí)差和時(shí)刻實(shí)時(shí)計(jì)算太陽(yáng)方位角和 高度角，利用閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤；其控制器為單片機(jī)的模/數(shù)端口分別與高度角傳感 器和方位角傳感器電連接、數(shù)/模端口分別與高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制端口和方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī) 控制端口電連接。但該裝置造價(jià)并不能低廉。
中國(guó)專利公開說明書CN201020214261. O公開了一種大功率半齒輪俯角跟蹤太陽(yáng) 能采光裝置，它由太陽(yáng)能電池板、減速箱體、支座、電機(jī)、直齒輪、渦桿、渦輪、豎直驅(qū)動(dòng)軸、水 平驅(qū)動(dòng)軸、小驅(qū)動(dòng)直齒輪、大驅(qū)動(dòng)直齒輪、圓形連接管、控制系統(tǒng)電路板和設(shè)置在減速箱體 外的與水平驅(qū)動(dòng)軸相連接的俯角跟蹤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，由兩臺(tái)電機(jī)通過由豎直驅(qū)動(dòng)軸、水平 驅(qū)動(dòng)軸、渦輪、渦桿、直齒輪等組成的機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)太陽(yáng)能電池板完成沿水平和豎直 兩個(gè)方向的跟蹤太陽(yáng)光運(yùn)動(dòng)，但該裝置造價(jià)也不低廉。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有制造技術(shù) 的不足。
本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明提供的三維追日系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，可以大 規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明提供的三維追日系統(tǒng)可以平滑準(zhǔn)確跟蹤太 陽(yáng)。
本發(fā)明的再一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明提供的三維追日系統(tǒng)僅由一個(gè)電機(jī)直接或通 過減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，使系統(tǒng)中各追日裝置準(zhǔn)確地進(jìn)行隨陽(yáng)方位、高度和赤緯的三維跟蹤。
本發(fā)明涉及的三維追日系統(tǒng)包括一個(gè)控制器、一個(gè)電機(jī)、至少一個(gè)電磁鐵離合裝 置、系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、至少兩個(gè)追日裝置；其中，每個(gè)追日裝置包括由金屬和/或非金 屬材料制成的朝陽(yáng)面板、含有高度調(diào)節(jié)槽或高度調(diào)節(jié)軌道的高度角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、含有帶方位 齒輪、鏈輪或蝸輪的方位角轉(zhuǎn)軸的方位角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、方位支架、支架，這些追日裝置分布在 一根或多根由金屬和/或非金屬材料制成的赤緯角轉(zhuǎn)軸上，多根赤緯角轉(zhuǎn)軸間直接或通過 與其相連的由金屬和/或非金屬材料制成的齒輪、鏈輪或蝸輪由相應(yīng)的齒條、鏈條或蝸桿 連接，系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與一根或多根赤緯角轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)臂相連，各追日裝置中方位角 轉(zhuǎn)軸上的方位齒輪、鏈輪或蝸輪由相應(yīng)的齒條、鏈條或蝸桿連接，至少一個(gè)電磁鐵離合裝置 位于其通電時(shí)能與方位角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相接觸的位置。
本發(fā)明涉及的三維追日系統(tǒng)中各部件可以部分或全部采用金屬和/或非金屬材 料制成；其中，非金屬材料包括高分子材料、高分子材料混合物、高分子合金材料等。
本發(fā)明涉及的三維追日系統(tǒng)中的高度角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括至少一根高度調(diào)節(jié)桿、相應(yīng) 的機(jī)械滑動(dòng)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)部件；其中，高度調(diào)節(jié)桿直接或借助滑動(dòng)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)部件沿高度調(diào)節(jié) 槽或高度調(diào)節(jié)軌道運(yùn)動(dòng)。高度調(diào)節(jié)槽或高度調(diào)節(jié)軌道的形狀是斜線、曲線、直線、螺旋、他們 中任兩種或兩種以上的組合形狀。
所述的系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括帶有齒輪和/或螺旋部分的赤緯角調(diào)節(jié)桿、相應(yīng)的機(jī)械滑動(dòng)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)部件。
所述的方位角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括方位角轉(zhuǎn)軸、相應(yīng)的機(jī)械滑動(dòng)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)部件。
所述的三維追日系統(tǒng)的傳動(dòng)是由電驅(qū)動(dòng)，所用電機(jī)電機(jī)包括恒速電機(jī)、變速電機(jī)、 換向電機(jī)、伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
所述的三維追日系統(tǒng)進(jìn)而可包括方位角、高度角和/或赤緯角刻度標(biāo)記。
所述的三維追日系統(tǒng)進(jìn)而包括含控制開關(guān)、時(shí)間繼電器、時(shí)間控制器、位置控制 器、可編程器、單片機(jī)和/或微機(jī)的控制裝置系統(tǒng)。
所述的三維追日系統(tǒng)進(jìn)而包括由控制系統(tǒng)指令電機(jī)在日沒時(shí)/后運(yùn)轉(zhuǎn)使太陽(yáng)跟 蹤裝置加速回到0°方位或次日日出時(shí)狀態(tài)后停運(yùn)，次日日出時(shí)再自行啟動(dòng)運(yùn)作的功能。
所述的三維追日系統(tǒng)進(jìn)而包括鏈條、蝸桿或齒條松緊調(diào)節(jié)裝置和/或止動(dòng)裝置， 止動(dòng)裝置中包括開關(guān)、電磁鐵、離合器、制動(dòng)器和/或螺旋裝置。
本發(fā)明涉及的僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)的控制方法特征在于由控制器控 制電機(jī)直接、間接或通過減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)追日系統(tǒng)中任一方位角轉(zhuǎn)軸上的方位齒輪、鏈輪或 蝸輪或與其相連的齒條、鏈條或蝸桿，使各追日裝置中與方位角轉(zhuǎn)軸連動(dòng)的朝陽(yáng)面板每天 旋轉(zhuǎn)至少180°，方位角轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)過程中，其上方的方位支架同時(shí)運(yùn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)高度角調(diào)節(jié) 機(jī)構(gòu)中的高度調(diào)節(jié)桿，使該桿沿高度調(diào)節(jié)槽或高度調(diào)節(jié)軌道運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)方位支架上的高度 角調(diào)節(jié)盤，使高度角調(diào)節(jié)盤上的朝陽(yáng)面板與平行于方位角轉(zhuǎn)軸軸心線或面的夾角每天在 0° —180°間變化，方位角轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，控制器按設(shè)定時(shí)間控制電磁鐵離合裝置的離 合動(dòng)作，電磁鐵通電時(shí)，電磁鐵離合裝置與系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及方位角轉(zhuǎn)軸上的方位齒 輪、鏈輪或蝸輪相連，驅(qū)動(dòng)與系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相連的赤緯角轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)臂，使該赤緯角 轉(zhuǎn)軸并通過與該轉(zhuǎn)軸相連的齒條、鏈條或蝸桿使其它赤緯角轉(zhuǎn)軸每年在南向與北向之間 ±23.5°區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)該追日系統(tǒng)僅由一個(gè)電機(jī)直接、間接或通過減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)進(jìn) 行隨陽(yáng)方位、高度和赤緯的三維追日運(yùn)動(dòng)。


圖1是本發(fā)明所涉及的三維追日系統(tǒng)的示意圖。
圖2是本發(fā)明所涉及的帶電磁鐵離合裝置的三維追日系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于在實(shí)施方式說明范 圍內(nèi)。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例包括朝陽(yáng)面板(1)，高度角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(2，4，5)， 高度角調(diào)節(jié)盤(2)，方位支架(3)，高度角調(diào)節(jié)桿(4)，高度調(diào)節(jié)槽或高度調(diào)節(jié)軌道(5)，方位 角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(6，7)，方位角轉(zhuǎn)軸(6)，方位齒輪(7)，支架(8)，支座(9)，赤緯角轉(zhuǎn)軸(10)， 齒條(11,13),推拉桿(12),電磁鐵(15),控制器(16),電機(jī)(17),傳動(dòng)齒3 (21),傳動(dòng)齒 2 (22)，傳動(dòng)齒I (23)，赤緯角轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)臂(24)，電磁鐵離合裝置(25)，系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī) 構(gòu)(10,11,12,21,22,23,24,25)ο
實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施例(參照?qǐng)D1和圖2):如圖1和圖2所示的本發(fā)明涉及的三維追日系統(tǒng)包括至少兩個(gè)追日裝置，追日裝置包括朝陽(yáng)面板(I)、高度角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(2，4，5)、方位角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(6，7)、方位支架(3)、支架(8)，這些追日裝置分布在位于支座(9)中兩根赤緯角轉(zhuǎn)軸(10)上，這兩根赤緯角轉(zhuǎn)軸間通過與其相連的齒輪(未圖示)與齒條(11)連接，各追日裝置中方位角轉(zhuǎn)軸(6)上的方位齒輪(7)與齒條(13)連接。在控制器(16)控制下，電機(jī)(17)驅(qū)動(dòng)追日裝置中齒條(13)以及方位角轉(zhuǎn)軸(6)上的方位齒輪(7)，使各追日裝置中與方位角轉(zhuǎn)軸(6)連動(dòng)的朝陽(yáng)面板(I)每天旋轉(zhuǎn)至少180°，過程中電磁鐵(15)可在控制器(16)控制下按設(shè)定時(shí)間或程序插入齒條(13)的齒間，阻止齒條(13)退回，方位角轉(zhuǎn)軸(6) 旋轉(zhuǎn)過程中，其上方的方位支架(3)同時(shí)運(yùn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)高度角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)高度角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(2， 4,5)的高度調(diào)節(jié)桿(4)，使該桿沿高度調(diào)節(jié)槽或高度調(diào)節(jié)軌道(5)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)方位支架(3) 上的高度角調(diào)節(jié)盤(2)，使高度角調(diào)節(jié)盤(2)上的朝陽(yáng)面板(I)與平行于方位角轉(zhuǎn)軸(6)軸心線或面的夾角每天在0° —180°間變化，方位角轉(zhuǎn)軸(6)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，控制器(16)按設(shè)定時(shí)間控制電磁鐵離合裝置(25)的離合動(dòng)作，電磁鐵離合裝置(25)通電時(shí)，電磁鐵離合裝置(25)與系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)齒2 (22)及方位角轉(zhuǎn)軸(6)上的方位齒輪(7)相連， 驅(qū)動(dòng)與系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的赤緯角轉(zhuǎn)軸(10)上的轉(zhuǎn)臂(24)，使該赤緯角轉(zhuǎn)軸(10)并通過與該轉(zhuǎn)軸相連的齒條(11)使其它赤緯角轉(zhuǎn)軸每年在南向與北向之間±23.5°區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)該追日系統(tǒng)僅由一個(gè)電機(jī)直接、間接或通過減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行隨 陽(yáng)方位、高度和赤纟韋的二維追日運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括一個(gè)控制器、一個(gè)電機(jī)、至少一個(gè)電磁鐵離合裝置、系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、至少兩個(gè)追日裝置；其中，每個(gè)追日裝置包括由金屬和/或非金屬材料制成的朝陽(yáng)面板、含有高度調(diào)節(jié)槽或高度調(diào)節(jié)軌道的高度角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、含有帶方位齒輪、鏈輪或蝸輪的方位角轉(zhuǎn)軸的方位角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、方位支架、支架，這些追日裝置分布在一根或多根由金屬和/或非金屬材料制成的赤緯角轉(zhuǎn)軸上，多根赤緯角轉(zhuǎn)軸間直接或通過與其相連的由金屬和/或非金屬材料制成的齒輪、鏈輪或蝸輪由相應(yīng)的齒條、鏈條或蝸桿連接，系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與一根或多根赤緯角轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)臂相連，各追日裝置中方位角轉(zhuǎn)軸上的方位齒輪、鏈輪或蝸輪由相應(yīng)的齒條、鏈條或蝸桿連接，至少一個(gè)電磁鐵離合裝置位于其通電時(shí)能與方位角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相接觸的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)，其特征在于所述的高度角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括至少一根高度調(diào)節(jié)桿、相應(yīng)的機(jī)械滑動(dòng)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)部件；其中，高度調(diào)節(jié)桿直接或借助滑動(dòng)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)部件沿高度調(diào)節(jié)槽或高度調(diào)節(jié)軌道運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)，其特征在于所述的系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括帶有齒輪和/或螺旋部分的赤緯角調(diào)節(jié)桿、相應(yīng)的機(jī)械滑動(dòng)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)，其特征在于所述的高度調(diào)節(jié)槽或高度調(diào)節(jié)軌道的形狀是斜線、曲線、直線、螺旋、他們中任兩種或兩種以上的組合形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)，其特征在于所述的電機(jī)包括恒速電機(jī)、變速電機(jī)、換向電機(jī)、伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)，其特征在于所述的追日裝置進(jìn)而可包括方位角、高度角和/或赤緯角刻度標(biāo)記。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)，其特征在于所述的追日系統(tǒng)進(jìn)而包括含控制開關(guān)、時(shí)間繼電器、時(shí)間控制器、位置控制器、可編程器、單片機(jī)和/或微機(jī)的控制裝置系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)，其特征在于所述的追日系統(tǒng)進(jìn)而包括由控制系統(tǒng)指令電機(jī)在日沒時(shí)/后運(yùn)轉(zhuǎn)使太陽(yáng)跟蹤裝置加速回到0°方位或次日日出時(shí)狀態(tài)后停運(yùn)，次日日出時(shí)再自行啟動(dòng)運(yùn)作的功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)，其特征在于所述的追日系統(tǒng)進(jìn)而包括鏈條、蝸桿或齒條松緊調(diào)節(jié)裝置和/或止動(dòng)裝置。
10.實(shí)施如權(quán)利要求1所述的僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)的控制方法，其特征在于由控制器控制電機(jī)直接、間接或通過減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)追日系統(tǒng)中任一方位角轉(zhuǎn)軸上的方位齒輪、鏈輪或蝸輪或與其相連的齒條、鏈條或蝸桿，使各追日裝置中與方位角轉(zhuǎn)軸連動(dòng)的朝陽(yáng)面板每天旋轉(zhuǎn)至少180°，方位角轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)過程中，其上方的方位支架同時(shí)運(yùn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)高度角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的高度調(diào)節(jié)桿，使該桿沿高度調(diào)節(jié)槽或高度調(diào)節(jié)軌道運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)方位支架上的高度角調(diào)節(jié)盤，使高度角調(diào)節(jié)盤上的朝陽(yáng)面板與平行于方位角轉(zhuǎn)軸軸心線或面的夾角每天在0° —180°間變化，方位角轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，控制器按設(shè)定時(shí)間控制電磁鐵離合裝置的離合動(dòng)作，電磁鐵通電時(shí)，電磁鐵離合裝置與系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及方位角轉(zhuǎn)軸上的方位齒輪、鏈輪或蝸輪相連，驅(qū)動(dòng)與系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相連的赤緯角轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)臂，使該赤緯角轉(zhuǎn)軸并通過與該轉(zhuǎn)軸相連的齒條、鏈條或蝸桿使其它赤緯角轉(zhuǎn)軸每年在南向與北向之間±23.5°區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)該追日系統(tǒng)僅由一個(gè)電機(jī)直接、間接或通過減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，同 時(shí)進(jìn)行隨陽(yáng)方位、高度和赤緯的三維追日運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種僅需一個(gè)電機(jī)的三維追日系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)包括一個(gè)控制器、一個(gè)電機(jī)、至少一個(gè)電磁鐵離合裝置、系統(tǒng)赤緯角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、至少兩個(gè)追日裝置，其中，控制器控制電機(jī)直接、間接或通過減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)追日系統(tǒng)中任一方位角轉(zhuǎn)軸上的方位齒輪、鏈輪或蝸輪或與其相連的齒條、鏈條或蝸桿，借助電磁鐵離合裝置，使各追日裝置同時(shí)進(jìn)行隨陽(yáng)方位、高度和赤緯的三維追日運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)G05D3/12GK103019254SQ20111027996
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者劉津平, 劉文韜, 高霞 申請(qǐng)人:劉津平, 江西杰彼新能源有限公司