[發明專利]凸輪式太陽跟蹤器

無效

• 申請號: 200810045064.8
• 申請日: 2008-03-27
• 公開（公告）號: CN101546970A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 黃忠;李向陽
• 申請（專利權）人: 成都鐘順科技發展有限公司
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;G05D3/00;F24J2/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種凸輪式太陽跟蹤器。

背景技術

太陽能作為一種取之不竭、用之不盡的清潔能源，日益受到人們的青睞。為了克服太陽光能量分散性大、密度低等缺點，提高對太陽能的利用率，人們嘗試采用不同的技術路線，并開發了多種型式的自動跟日裝置。其中許多自動跟日裝置由于各種因素無法長期正常運行，而遭廢棄，造成了巨大的經濟損失。例如上世紀，蘇聯和美國采用矢量追蹤技術建立的矢量間歇跟蹤光伏電站因“齒輪箱破壞、齒輪打滑、漏油”故障頻發、維護成本過高不得不拆除，造成了十幾億美元的經濟損失?，F有的自動跟日裝置主要有計算機程控式、光電傳感式、重錘式和液壓式等。雖然各具優勢，但在成本和長期可靠性方面存在的問題，尚無法使太陽能利用技術得以大規模地應用和推廣。對于自動跟日裝置而言，在降低成本方面，需做到裝置體積小、結構緊湊、耗能少，安裝和維護方便；在長期可靠性方面，需特別考慮裝置的抗風性能，保證在強風條件下，依然能精確追蹤，并且使用壽命長?；谝陨纤悸?，本發明在克服以上難題方面做出重大改進。

發明內容

本發明的目的是提供一種凸輪式太陽跟蹤器。它結構緊湊，耗能少，能夠經受嚴酷的自然環境，在野外長期可靠精確地實現對日跟蹤。

本發明的目的通過以下技術方案實現：它包括兩排由凸輪L、中凸輪和凸輪R構成的凸輪組，其中一排凸輪組與另一排凸輪組前后排列，反對稱布置，各排凸輪組中的每相鄰的兩個凸輪之間水平設置有滑銷，兩排凸輪組中的凸輪L的轉動軸均與帶有步進電機的蝸輪蝸桿減速器相聯接，兩排凸輪組中的中凸輪聯接于同一轉動軸上，兩排凸輪組中的凸輪R的轉動軸均與直流電機相聯接，并套置有扭簧。

正向行程初始時，后一排的凸輪L和凸輪R的輪廓均與相鄰滑銷的端面間隔一定距離，而前一排的凸輪L、中凸輪和凸輪R均與相鄰滑銷的端面相接觸，步進電機通過蝸輪蝸桿減速器帶動凸輪L按0.25°/min的速度轉動150°，與中凸輪轉動軸聯接的太陽能接收裝置由于重力不平衡使得中凸輪產生正向轉動的轉矩，推動其左側的滑銷水平運動，作用在凸輪L的輪廓上，滑銷對凸輪L輪廓施加正壓力為N₁，經過力學分析，凸輪L所受的轉矩為r₁a₁N₁cosθ₁其中r₁為凸輪L輪廓與滑銷接觸處的曲率半徑，θ₁為凸輪L輪廓與滑銷接觸處的螺紋角，μ₁為摩擦系數，a₁＝tanθ₁—μ₁，螺紋角θ₁采用臨界設計，使0<a₁<10^-3；因此，即使強風使得太陽能接受裝置對中凸輪轉動軸產生很大正向轉矩，則N₁很大，但對凸輪L輪廓產生的轉矩很小，只有當步進電機通過蝸輪蝸桿減速器帶動凸輪L轉動時，滑銷才能向左移動，中凸輪的轉動軸帶動太陽能接收裝置正向轉動才能進行，從而使太陽能接收裝置按照步進電機控制的速度進行；而凸輪R在扭簧的作用下正向轉動，推動相鄰的滑銷水平向左運動，始終作用在中凸輪的輪廓上，即使當強風對中凸輪的轉動軸產生很大的反向轉矩時，也無法反向轉動。這點與凸輪L類似，當滑銷對凸輪R輪廓施加很大的反作用力N₂時，凸輪R所受的轉矩為r₂a₂N₂cosθ₂，其中r₂為凸輪R輪廓與滑銷接觸處的曲率半徑，θ₂為凸輪R輪廓與滑銷接觸處的螺紋角，μ₂為摩擦系數，a₂＝tanθ₂—μ₂，螺紋角θ₂采用臨界設計，使0<a₂<10^-3，經計算校核，即使N₂很大，轉矩r₂a₂N₂cosθ₂也很小。通過對參數a₁、a₂，的精心設計，使得蝸輪蝸桿在良好的力學環境下平穩運行，提高了整個跟日器的跟蹤精度和運行壽命。