专利名称：液压传动同步支撑直齿条驱动群同步跟踪采光太阳能电站的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳光自动跟踪技术，特别是一种可用于多个太阳能电池板或多 个其他太阳能接收设备同步自动跟踪太阳光的液压传动同步支撑直齿条驱动群同步跟踪 采光太阳能电站，该电站可以带动多个太阳能电池板或多个其他太阳能接收设备同步自动 跟踪太阳光，完成太阳能的自动跟踪采集。
背景技术：
太阳能是一种清洁能源，取之不尽、用之不竭，也不会造成环境污染，如今，无论在 沿海城市，还是在内陆城市，太阳能产品正越来越多地进入人们的视野，太阳能路灯、太阳 能草坪灯、太阳能庭院灯、太阳能楼道灯、公交站台灯、交通信号灯等等，但这些太阳能产品 的太阳能接收元件大多以位置固定方式接收太阳光的，因不能全天与太阳光保持垂直 ，造 成太阳能利用率低下。近年来国外在一些太阳能电站的光伏矩阵中实现了太阳光的自动跟 踪，在全国各地也有一些小型、中型的太阳能电站投入运行，他们的接收元件有些是以位置 固定方式接收太阳光的，有些实现了太阳光的自动跟踪，但这些跟踪装置的水平跟踪转动 轴垂直于地平面，竖直跟踪转动轴与地平面平行，水平和竖直两个方向必须实时跟踪才能 实现太阳能电池板接收平面与太阳光保持垂直，使得这些跟踪装置结构复杂、体积庞大、造 价高、能耗大，难以推广应用。
发明内容
为了克服现有的跟踪装置机械结构复杂、体积庞大、成本高、能耗大等缺点，本发 明针对现有技术存在的不足对现有技术进行了改进，把三维跟踪分解为轨道跟踪和轨道俯 角跟踪，并以此为依据提出了一种结构简单可靠、成本低，跟踪能耗小、抗风能力强的太阳 能电站。该电站每个太阳能电池板的连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道的轴线平行，太 阳能电池板可在控制系统的驱动下绕该连接轴的轴线转动，从而使太阳能电池板平面实时 保持与太阳光垂直，实现电站的轨道跟踪。另一个连接轴与每个太阳能电池板的连接轴的 轴线垂直，该电站的所有太阳能电池板可在控制系统的驱动下同时同步的绕该连接轴转 动，可调整每个太阳能电池板的连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道的轴线保持平行，实 现电站的轨道俯角跟踪。因地球绕太阳运行一年，连接轴的轴线相对于地球绕太阳运行轨 道的轴线变化很缓慢，所以该方向的调整可一天或几天进行一次，可大大降低太阳能电站 的跟踪能耗。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是N个太阳能电池板被分为多组，每 一组太阳能电池板都通过一组轴线相互重合的连接轴牢固的串接在一起，并且每组太阳能 电池板的重量均勻分布在该组太阳能电池板的连接轴的轴线两侧，且每组的太阳能电池板 的上表面相互平行，每组太阳能电池板的各个连接轴都通过轴承和轴承架被安装在同一组 相互平行的支撑梁上，各支撑梁牢固的固定在同一组相互平行的支撑架上，各支撑梁和各 支撑架相互垂直，使得每组的太阳能电池板可绕该组太阳能电池板的连接轴的轴线光滑的转动，各组太阳能电池板的连接轴的轴线相互平行并且各组太阳能电池板的连接轴的轴线 与地球绕太阳运行轨道的轴线平行，使得太阳光线与各组太阳能电池板的连接轴的轴线垂
直。上述各支撑架通过一组轴线相互重合的连接轴与一组主支撑杆光滑的相连接，并 且该组连接轴的轴线与各组太阳能电池板的连接轴的轴线相互垂直且该组连接轴的轴线 与地表面平行，上述各支撑架可绕该组连接轴的轴线光滑的转动并通过上述各支撑梁带动 各组太阳能电池板绕该组连接轴的轴线同时同步同向的转动。各组太阳能电池板的连接轴上都牢固的与连接轴垂直的安装了一个直齿轮，并且 每一组连接轴上的直齿轮都与该连接轴同心轴线相互重合，各组太阳能电池板连接轴上的 直齿轮的各项尺寸对应相等，各组太阳能电池板连接轴上的直齿轮都与同一个长直齿条良 好的相齿合。在上述相互平行的支撑梁中的一个支撑梁上牢固的固定了一个减速箱体、连接架 一和连接架二，在减速箱体内安装了由电机、蜗杆、蜗轮、小直齿轮一、大直齿轮一和驱动轴 构成的减速驱动机构，电机牢固的固定在减速箱体内，在减速箱体内小直齿轮一与电机的 电机轴同心轴线相互重合且小直齿轮一牢固的固定在电机的电机轴上，大直齿轮一与蜗杆 同心轴线相互重合且大直齿轮一牢固的固定在蜗杆上，蜗杆通过轴承和轴承架被安装在减 速箱体上，驱动轴通过轴承和轴承架被安装在减速箱体上，蜗轮与驱动轴同心轴线相互重 合且蜗轮牢固的固定在驱动轴上，小直齿轮一和大直齿轮一良好的相齿合，蜗杆与蜗轮良 好的相齿合。驱动轴的一端从减速箱体内伸出并和减速箱体外的小直齿轮三相连接，小直 齿轮三与驱动轴同心轴线相互重合且小直齿轮三牢固的固定在驱动轴上，大直齿轮三和一 组太阳能电池板的连接轴同心轴线相互重合且大直齿轮三牢固的固定在该连接轴上，小直 齿轮三和大直齿轮三良好的相齿合，大直齿轮三可通过该连接轴带动该组太阳能电池板绕 该组连接轴的轴线光滑的转动，并通过该组太阳能电池板连接轴上的直齿轮带动长直齿条 运动，长直齿条通过各组连接轴上的直齿轮带动各组太阳能电池板绕各组连接轴的轴线同 时同步同向的光滑的转动，使得各组太阳能电池板的上表面与太阳光线保持垂直。当太阳光线与各组太阳能电池板的上表面偏离垂直位子时由控制系统驱动电机 转动，电机通过小直齿轮一、大直齿轮一、小直齿轮三、大直齿轮三、蜗杆、蜗轮、长直齿条和 各组太阳能电池板连接轴上的直齿轮带动各组太阳能电池板同时同步同向的绕各组太阳 能电池板连接轴的轴线转动，使得各组太阳能电池板的上表面同时恢复到与太阳光线垂直 位子上。在减速箱体外还安装了由活塞杆一和活塞缸体一构成的液压杆一、活塞杆二和活 塞缸体二构成的液压杆二、连接架一、连接架二、辅支撑杆一和辅支撑杆二构成的支撑连动 机构。在减速箱体外由活塞杆一和活塞缸体一构成的液压杆一位于连接架一的下端，连 接架一的下端通过销轴一与活塞杆一的上端光滑的相连接，活塞杆一的下端光滑的伸入活 塞缸体一内，活塞缸体一的下端通过销轴三与辅支撑杆一的上端光滑的相连接，辅支撑杆 一的下端牢固的固定在地面上。在减速箱体外由活塞杆二和活塞缸体二构成的液压杆二位于连接架二的下端，连 接架二的下端通过销轴二与活塞杆二的上端光滑的相连接，活塞杆二的下端光滑的伸入活塞缸体二内，活塞缸体二的下端通过销轴四与辅支撑杆二的上端光滑的相连接，辅支撑杆 二的下端牢固的固定在地面上。当各组太阳能电池板的连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道的轴线偏离平行位 子时，通过同时对液压杆一和液压杆二的上油腔加压注油下油腔放油或对上油腔放油下油 腔加压注油带动活塞杆一沿液压杆一的轴线上下运动，同时带动活塞杆二沿液压杆二的轴 线上下运动，并通过液压杆一、液压杆二、连接架一和连接架二带动各组太阳能电池板同 时、同步、同向的绕连接支撑架和主支撑杆的连接轴的轴线转动，使得各组太阳能电池板的 连接轴的轴线同时恢复到与地球绕太阳运行轨道的轴线平行位子上。
当电机不加电转动时，因蜗杆、蜗轮和长丝杠传动的单向性和不可逆性，太阳能电 池板不会在风力、以及其他外力作用下运动，因此该装置具有良好的抗风性能。本发明的有益效果是由蜗杆、蜗轮和长丝杠传动的单向性和不可逆性，可实现良 好的抗风性能，跟踪能耗小、成本低，结构简单可靠。
下面以十个太阳能电池板为实施例结合附图对本发明进一步说明。图1是本发明的整体原理图。图2是本发明的A-A剖视图。图3是本发明的B-B剖视图。图4是本发明的C-C剖视图。图5是本发明的减速箱的放大剖视图。 图1、图2、图3、图4和图5中，太阳能电池板一 1_1_1，太阳能电池板二 1_1_2，太阳 能电池板三1-2-1，太阳能电池板四1-2-2，太阳能电池板五1-3-1，太阳能电池板六1-3-2， 太阳能电池板七1-4-1，太阳能电池板八1-4-2，太阳能电池板九1-5-1，太阳能电池板十
1-5-2，活塞杆一2-1-1，活塞杆二 2-1-2，活塞缸体一 2_2_1，活塞缸体二 2-2-2,上油腔一
2-3-1，上油二2-3-2，下油腔一 2-4-1，下油腔二 2_4_2，主支撑杆一 3_1，主支撑杆二 3_2，辅 支撑杆一 3-3，辅支撑杆二 3-4，支撑架一 4-1-1，支撑架二 4-1-2，支撑梁一 4_2_1，支撑梁 二 4-2-2，支撑梁三4-2-3，连接轴一 5-1-1，连接轴二 5-1-2，销轴一 5-2-1，销轴二 5-2-2， 销轴三5-3-1，销轴四5-3-2，连接架一 6-1-1，连接架二 6_1_2，减速箱体盖7_1，减速箱体 7-2，下连接轴一 9-1-1，中连接轴一 9-1-2，上连接轴一 9-1-3，下连接轴二 9_2_1，中连接轴 二 9-2-2，上连接轴二 9-2-3，下连接轴三9-3-1，中连接轴三9_3_2，上连接轴三9_3_3，下连 接轴四9-4-1，中连接轴四9-4-2，上连接轴四9-4-3，下连接轴五9_5_1，中连接轴五9_5_2， 上连接轴五9-5-3，直齿轮一 10-1，直齿轮二 10-2，直齿轮三10-3，直齿轮四10_4，直齿轮五 10-5，长直齿条11，电机12-1，小直齿轮一 14-1，大直齿轮一 14-2，蜗杆15-1，蜗轮16-1，驱 动轴17-1，控制系统电路板18，小直齿轮三19，大直齿轮三20。
具体实施例方式
在图1图2和图3中，太阳能电池板被分成五组，太阳能电池板一 1-1-1和太阳能 电池板二 1-1-2为第一组，太阳能电池板三1-2-1和太阳能电池板四1-2-2为第二组，太 阳能电池板五1-3-1和太阳能电池板六1-3-2为第三组，太阳能电池板七1-4-1和太阳能电池板八1-4-2为第四组，太阳能电池板九1-5-1和太阳能电池板十1-5-2为第五组，每组太阳能电池板的上表面相互平行。连接轴也被分成五组，下连接轴一 9-1-1、中连接轴一 9-1-2和上连接轴一 9-1-3为第一组，下连接轴二 9-2-1、中连接轴二 9_2_2和上连接轴二 9-2-3为第二组，下连接轴三9-3-1、中连接轴三9-3-2和上连接轴三9_3_3为第三组，下连 接轴四9-4-1、中连接轴四9-4-2和上连接轴四9-4-3为第四组，下连接轴五9_5_1、中连 接轴五9-5-2和上连接轴五9-5-3为第五组。支撑梁一 4-2-1、支撑梁二 4_2_2和支撑梁 三4-2-3被牢固的固定在支撑架一 4-1-1和支撑架二 4-1-2上，支撑梁一 4_2_1、支撑梁二 4-2-2和支撑梁三4-2-3相互平行。支撑架一 4-1-1通过连接轴一 5-1-1与主支撑杆一 3_1 的上端光滑的相连接，支撑架二 4-1-2通过连接轴二 5-1-2与主支撑杆二 3-2的上端光滑 的相连接，主支撑杆一 3-1和主支撑杆二 3-2的下端牢固的固定在地面上，连接轴一 5-1-1 和连接轴二 5-1-2同心轴线相互重合，支撑架一 4-1-1和支撑架二 4-1-2可带动支撑梁一 4-2-1、支撑梁二 4-2-2和支撑梁三4-2-3绕连接轴一 5_1_1和连接轴二 5_1_2光滑的转 动。让i分别取一、二、三、四、五。第i组太阳能电池板通过第i组连接轴牢固的串接在一 起，第i组的三个连接轴同心且三个连接轴的轴线相互重合，第i组太阳能电池板的重量均 勻分布在第i组连接轴的轴线两侧，第i组的上连接轴通过轴承及轴承架被安装在支撑梁 4-2-3上，第i组的中连接轴通过轴承及轴承架被安装在支撑梁4-2-2上，第i组的下连接 轴通过轴承及轴承架被安装在支撑梁4-2-1上，第i组太阳能电池板可绕第i组连接轴的 轴线光滑的转动。各组连接轴的轴线相互平行且各组连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道 的轴线平行。在图1、图2、图3，图4和图5中，减速箱体7_2、连接架一 6_1_1和连接架二 6_1_2 牢固的固定在支撑梁三4-2-3上，控制系统电路板18被安装在减速箱体7-2内，在减速箱 体7-2内安装了由电机12-1、蜗杆15-1、蜗轮16-1、小直齿轮一 14_1、大直齿轮一 14_2和 驱动轴17-1构成的减速驱动机构，电机12-1良好的固定在减速箱体7-2上，小直齿轮一 14-1与电机12-1的电机轴同心轴线相互重合且小直齿轮一 14-1牢固的固定在电机12-1 的电机轴上，大直齿轮一 14-2与蜗杆15-1同心轴线相互重合且大直齿轮一 14-2牢固的固 定在蜗杆15-1上，蜗轮16-1与驱动轴17-1同心轴线相互重合且蜗轮16-1牢固的固定在 驱动轴17-1上，蜗杆15-1通过轴承及轴承架安装在减速箱体7-2上，驱动轴17-1通过轴 承及轴承架安装在减速箱体7-2上，小直齿轮一 14-1和大直齿轮一 14-2良好的相齿合，蜗 杆15-1与蜗轮16-1良好的相齿合，驱动轴17-1的一端从减速箱体7-2内伸出并和小直齿 轮三19相连接，小直齿轮三19与驱动轴17-1同心轴线相互重合且小直齿轮三19牢固的 固定在驱动轴17-1上。直齿轮一 10-1的与上连接轴一 9-1-3同心轴线相互重合且直齿轮一 10_1牢固的 固定在上连接轴一 9-1-3上，直齿轮二 10-2与上连接轴二 9-2-3同心轴线相互重合且直齿 轮二 10-2牢固的固定在上连接轴二 9-2-3上，直齿轮三10-3与上连接轴三9_3_3同心轴线 相互重合且直齿轮三10-3牢固的固定在上连接轴三9-3-3上，大直齿轮三20与上连接轴 三9-3-3同心轴线相互重合且大直齿轮三20牢固的固定在上连接轴三9-3-3上，小直齿轮 三19与大直齿轮三20良好的相齿合，直齿轮四10-4与上连接轴四9-4-3同心轴线相互重 合且直齿轮四10-4牢固的固定在上连接轴四9-4-3上，直齿轮五10-5与上连接轴五9_5_3 同心轴线相互重合且直齿轮五10-5牢固的固定在上连接轴五9-5-3上。
长直齿条11与直齿轮一 10-1、直齿轮二 10-2、直齿轮三10-3、直齿轮四10-4和直 齿轮五10-5良好的相齿合。当电机12-1转动时，电机12-1通过小直齿轮一 14-1、大直齿轮一 14-2、蜗杆 15-1、蜗轮16-1、驱动轴17-1和小直齿轮三19带动大直齿轮三20转动，大直齿轮三20通 过直齿轮三10-3带动长直齿条11并通过长直齿条11和直齿轮一 10-1、直齿轮二 10-2、直 齿轮三10-3、直齿轮四10-4和直齿轮五10-5带动各组太阳能电池板绕各组太阳能电池板 的连接轴的轴线同时、同步、同向跟随太阳光转动，实现电站的轨道跟踪。在减速箱体7-2外还安装了由活塞杆一 2-1-1和活塞缸体一 2-2-1构成的液压 杆一、活塞杆二 2-1-2和活塞缸体二 2-2-2构成的液压杆二、连接架一 6-1-1、连接架二 6-1-2、辅支撑杆一 3-3和辅支撑杆二 3-4构成的支撑连动机构。由活塞杆一 2-1-1和活塞缸体一 2-2-1构构成的液压杆一位于连接架一 6-1-1的 下端，连接架一 6-1-1的下端通过销轴一 5-2-1与活塞杆一 2-1-1的上端光滑的相连接，活 塞杆一 2-1-1的下端光滑的伸入活塞缸体一 2-2-1内，活塞缸体一 2-2-1的下端通过销轴 三5-3-1与辅支撑杆一 3-3的上端光滑的相连接，辅支撑杆一 3-3的下端牢固的固定在地 面上。由活塞杆二 2-1-2、活塞缸体二 2-2-2构成的液压杆二位于连接架二 6_1_2的下 端，连接架二 6-1-2的下端通过销轴二 5-2-2与活塞杆二 2-1-2的上端光滑的相连接，活塞 杆二 2-1-2的下端光滑的伸入活塞缸体二 2-2-2内，活塞缸体二 2-2-2的下端通过销轴四 5-3-2与辅支撑杆二 3-4的上端光滑的相连接，辅支撑杆二 3-4的下端牢固的固定在地面 上。当各组太阳能电池板的连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道的轴线偏离平行位 子时，通过同时对液压杆一和液压杆二的上油腔2-3-1和上油腔2-3-2加压注油下油腔 2-4-1和下油腔2-4-2放油或对上油腔2-3-1和上油腔2_3_2放油下油腔2_4_1和下油 腔2-4-2加压注油带动活塞杆一 2-1-1沿液压杆一的轴线上下运动，同时带动活塞杆二 2-1-2沿液压杆二的轴线上下运动，并通过液压杆一、液压杆二、连接架一 6-1-1和连接架 二 6-1-2带动各组太阳能电池板同时、同步、同向的绕连接支撑架和主支撑杆的连接轴的 轴线转动，使得各组太阳能电池板的连接轴的轴线同时恢复到与地球绕太阳运行轨道的轴 线平行位子上。实现电站的轨道俯角跟踪。控制系统电路板18被安装在减速箱体7-2内，控制系统电路板18可实时监测太 阳的位子和太阳运行轨道的俯角变化，并驱动电机一 12-1和电机二 12-2完成电站的轨道 跟踪和轨道俯角跟踪。
权利要求
一个由主支撑杆一、主支撑杆二、辅支撑杆一、辅支撑杆二、支撑架一、支撑架二、支撑梁一、支撑梁二、支撑梁三、由活塞杆一和活塞缸体一构成的液压杆一、由活塞杆二和活塞缸体二构成的液压杆二、连接架一、连接架二、销轴一、销轴二、销轴三、销轴四、销轴五、销轴六、销轴七、销轴八、销轴九、电机、小直齿轮一、大直齿轮一、蜗杆、蜗轮、驱动轴、控制系统电路板、小直齿轮三、大直齿轮三、长直齿条、连接轴、直齿轮、太阳能电池板和减速箱体构成的液压传动同步支撑直齿条驱动群同步跟踪采光太阳能电站，N个太阳能电池板被分为多组，其特征是每一组太阳能电池板都通过一组轴线相互重合的连接轴牢固的串接在一起，并且每组太阳能电池板的重量均匀分布在该组太阳能电池板的连接轴的轴线两侧，且每组的太阳能电池板的上表面相互平行，每组太阳能电池板的各个连接轴都通过轴承和轴承架被安装在同一组相互平行的支撑梁上，各支撑梁牢固的固定在同一组相互平行的支撑架上，各支撑梁和各支撑架相互垂直，各组太阳能电池板的连接轴的轴线相互平行并且各组太阳能电池板的连接轴的轴线与地球绕太阳运行轨道的轴线平行，上述各支撑架通过一组轴线相互重合的连接轴与一组主支撑杆光滑的相连接，并且该组连接轴的轴线与各组太阳能电池板的连接轴的轴线相互垂直且该组连接轴的轴线与地表面平行，每一组太阳能电池板的连接轴上都牢固的安装了一个直齿轮，并且每一组连接轴上的直齿轮都与该连接轴同心轴线相互重合，各组太阳能电池板连接轴上的直齿轮的各项尺寸对应相等，各组太阳能电池板连接轴上的直齿轮都与同一个长直齿条良好的相齿合，减速箱体、连接架一和连接架二牢固的固定在上述支撑梁中的一个支撑梁上，在减速箱体内安装了由电机、蜗杆、蜗轮、小直齿轮一、大直齿轮一和驱动轴构成的减速驱动机构，电机牢固的固定在减速箱体内，蜗杆通过轴承和轴承架被安装在减速箱体上，驱动轴通过轴承及轴承架被安装在减速箱体上，在减速箱体内小直齿轮一与电机的电机轴同心轴线相互重合且小直齿轮一牢固的固定在电机的电机轴上，大直齿轮一与蜗杆同心轴线相互重合且大直齿轮一牢固的固定在蜗杆上，蜗轮与驱动轴同心轴线相互重合且蜗轮牢固的固定在驱动轴上，小 ′齿轮一和大直齿轮一良好的相齿合，蜗杆与蜗轮良好的相齿合，驱动轴的一端从减速箱体内伸出并和减速箱体外的小直齿轮三相连接，小直齿轮三与驱动轴同心轴线相互重合且小直齿轮三牢固的固定在驱动轴上，大直齿轮三和一组太阳能电池板的连接轴同心轴线相互重合且大直齿轮三牢固的固定在该连接轴上，小直齿轮三和大直齿轮三良好的相齿合，在减速箱体外还安装了由活塞杆一和活塞缸体一构成的液压杆一、活塞杆二和活塞缸体二构成的液压杆二、连接架一、连接架二、辅支撑杆一和辅支撑杆二构成的支撑连动机构，在减速箱体外由活塞杆一和活塞缸体一构成的液压杆一位于连接架一的下端，连接架一的下端通过销轴一与活塞杆一的上端光滑的相连接，活塞杆一的下端光滑的伸入活塞缸体一内，活塞缸体一的下端通过销轴三与辅支撑杆一的上端光滑的相连接，辅支撑杆一的下端牢固的固定在地面上，在减速箱体外由活塞杆二和活塞缸体二构成的液压杆二位于连接架二的下端，连接架二的下端通过销轴二与活塞杆二的上端光滑的相连接，活塞杆二的下端光滑的伸入活塞缸体二内，活塞缸体二的下端通过销轴四与辅支撑杆二的上端光滑的相连接，辅支撑杆二的下端牢固的固定在地面上。
2.根据权利要求1所述的液压传动同步支撑直齿条驱动群同步跟踪采光太阳能电站， 其特征是安装在各组太阳能电池板的连接轴上的直齿轮的各项尺寸对应相等。
3.根据权利要求1所述的液压传动同步支撑直齿条驱动群同步跟踪采光太阳能电站， 其特征是由活塞杆一和活塞缸体一构成的液压杆一和由活塞杆二和活塞缸体二构成的液 压杆二的各项尺寸对应相等。
全文摘要
一种可由电机驱动，可实现太阳光采集自动跟踪的液压传动同步支撑直齿条驱动群同步跟踪采光太阳能电站，它可由两个液压杆和由电机、直齿轮、长直齿条、蜗杆和蜗轮等组成的机械传动机构带动多个太阳能电池板完成同步自动跟踪太阳光运动，可用来带动太阳能电池板及其他太阳光采集设备，实现太阳光采集的群同步自动跟踪。
文档编号H02N6/00GK101800497SQ20101012672
公开日2010年8月11日 申请日期2010年3月15日 优先权日2010年3月15日
发明者张立君 申请人:北京印刷学院