著录项信息
专利名称 | 一种用于太阳跟踪的自适应回转装置及其工作方法 |
申请号 | CN201110115731.7 | 申请日期 | 2011-05-06 |
法律状态 | 暂无 | 申报国家 | 中国 |
公开/公告日 | 2012-01-04 | 公开/公告号 | CN102306028A |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | G05D3/12 | IPC分类号 | G;0;5;D;3;/;1;2查看分类表>
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申请人 | 成都钟顺科技发展有限公司 | 申请人地址 | 四川省成都市双流县西南航空港经济开发区工业集中发展区三期内
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权利人 | 四川钟顺太阳能开发有限公司 | 当前权利人 | 四川钟顺太阳能开发有限公司 |
发明人 | 黄忠 |
代理机构 | 成都九鼎天元知识产权代理有限公司 | 代理人 | 徐宏;吴彦峰 |
摘要
本发明公开了一种用于太阳跟踪的自适应回转装置,属于太阳跟踪器领域。本发明用于太阳跟踪的自适应回转装置,设置于太阳电池组件的支架上,该自适应回转装置包括方位角回转支撑和/或高度角回转支撑,所述方位角回转支撑和/或高度角回转支撑包括转盘壳体,所述转盘壳体内设置有涡轮,所述涡轮的周围设置有至少两个蜗杆,该多个蜗杆同时保持与涡轮啮合,且在不同时间相序和不同转速下,同趋势共同实现无间隙驱动涡轮转动。本发明用于太阳跟踪系统的回转支撑,结构简单,使用方便,成本低廉,寿命长久;能长期无间隙驱动跟踪,且自动补偿磨损产生的间隙。
1.一种用于太阳跟踪的自适应回转装置,设置于太阳电池组件(1)的支架上,其特征在于:该自适应回转装置包括方位角回转支撑(5)和/或高度角回转支撑(6),所述方位角回转支撑(5)和/或高度角回转支撑(6)包括转盘壳体(5a),所述转盘壳体(5a)内设置有涡轮(5f),所述涡轮(5f)的周围设置有至少两个蜗杆,多个蜗杆同时保持与涡轮(5f)啮合,且在不同时间相序和不同转速下,同趋势共同实现无间隙驱动涡轮(5f)转动,多个蜗杆之间通过控制系统控制,该控制系统可自适应修正,改变多个蜗杆之间的相序差值ΔT及转速差值ΔV,消除传动间隙。
2.如权利要求1所述的用于太阳跟踪的自适应回转装置,其特征在于:所述涡轮(5f)的周围对称分别有两个蜗杆,分别为动力蜗杆(5d)和精控蜗杆(5e),且所述动力蜗杆(5d)和精控蜗杆(5e)均与涡轮(5f)保持啮合,且在不同时间相序和不同转速下,同趋势共同实现无间隙驱动涡轮(5f)转动;动力蜗杆(5d)和精控蜗杆(5e)之间通过控制系统控制,控制系统可自适应修正,改变动力蜗杆(5d)和精控蜗杆(5e)之间的相序差值ΔT及转速差值ΔV,消除传动间隙。
3.如权利要求2所述的用于太阳跟踪的自适应回转装置,其特征在于:所述动力蜗杆(5d)连接到动力电机(5b)上,所述精控蜗杆(5e)连接到精控电机(5c)上。
4.如权利要求1或2或3所述的用于太阳跟踪的自适应回转装置,其特征在于:所述涡轮(5f)的滚道通过两排滚珠(5g)与回转支承内圈(5h)卡接,使回转支承内圈(5h)与涡轮(5f)之间相对转动。
5.如权利要求4所述的用于太阳跟踪的自适应回转装置,其特征在于:所述回转支承内圈(5h)采用上支承块与下支承块组成,上支承块与下支承块,分别从涡轮(5f)的两端装入到涡轮(5f)内侧。
6.一种安装有权利要求2或3或5所述的用于太阳跟踪的自适应回转装置的太阳跟踪系统的工作方法,其特征在于:通过以下步骤实现:
1).需要太阳跟踪系统实现跟踪,即涡轮(5f)正反转时,先启动动力电机(5b),驱动动力蜗杆(5d)转动,所述动力蜗杆(5d)的转速为V1;
2).动力电机(5b)转动T秒,保证动力蜗杆(5d)与涡轮(5f)的轮齿之间、精控蜗杆(5e)与涡轮(5f)的轮齿之间贴合,且无间隙时;
3).再启动精控电机(5c),驱动精控蜗杆(5e)转动,所述精控蜗杆(5e)的转速为V2,且V1> V2,精控蜗杆(5e)与动力蜗杆(5d)同趋势共同驱动涡轮(5f)转动,所述动力蜗杆(5d)和精控蜗杆(5e)均与涡轮(5f)的轮齿贴合,且无间隙,动力蜗杆(5d)始终推动涡轮(5f)转动,所述精控蜗杆(5e)始终处于释放涡轮(5f)的状态;
4).所述涡轮(5f)转动,消除两蜗杆与涡轮(5f)的轮齿之间的传动间隙以及装配时产生的间隙,实现跟踪器的无间隙驱动。
7.如权利要求6所述的用于太阳跟踪的自适应回转装置的太阳跟踪系统的工作方法,其特征在于:该跟踪系统可通过其控制系统的自适应修正功能,重新设定跟踪系统的零点位置为A+ΔA,消除跟踪系统实际回归的起始零点位置A’,与原始起始零点位置A之间存在零点误差ΔA,并通过动力蜗杆(5d)和精控蜗杆(5e)相互配合,消除传动间隙。
一种用于太阳跟踪的自适应回转装置及其工作方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种太阳跟踪系统,尤其是一种太阳跟踪系统上使用的自适应回转装置。\n背景技术\n[0002] 太阳跟踪系统是保持太阳能电池板随时正对太阳,让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置,能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。在太阳跟踪系统上,设置有回转支撑装置,用于驱动太阳跟踪系统对太阳的跟踪。目前使用的回转支撑装置,一般采用的是外齿式单排四点接触球式回转支承与蜗杆相配合的结构,其驱动方式为单电机驱动实现太阳电池组将对太阳方位角上的跟踪运动,也有高度角采用此方式驱动,由于这种回转支撑的转盘,其采用的制造和装配方式,决定了蜗轮与蜗杆之间总会存在一定间隙,目前较好的回转支撑装置,也只能将该间隙值控制在0.1-0.2度之间,更高精度的回转支撑虽然能够更好减小间隙值,但是其成本昂贵,不利于推广应用,单电机驱动的转盘在长期户外使用运行中,由于风载和运行磨损等因素,间隙值会逐渐加大,且无法自动补偿。由于存在着这个间隙,太阳跟踪器无法达到无间隙的跟踪,会造成太阳跟踪器跟踪精度无法提高,且随着使用时间的的推移,间隙逐渐加大,最终因跟踪精度的下降而降低使用寿命。而且目前的回转支撑装置中,采用的是单排四点接触球式结构,该结构虽然能承受轴向力和倾覆力矩,但其承载载荷较小,且单排滚珠运转平稳性相对于双排滚珠的运转平稳性较差。 [0003] 太阳跟踪系统设在室外,在风载的影响下,回转支撑装置因为间隙的存在而使整个太阳跟踪器出现来回震动等现象,使蜗轮蜗杆接触面相互碰撞,极易产生“点蚀”现象,加速设备的损坏,而太阳跟踪设备的使用寿命一般要求在20年以上,具有该种结构的回转支撑使用寿命很难达到要求,而且如何保证太阳跟踪系统的长期无间隙稳定低成本运行,一直是跟踪器设计领域的一大难题。\n发明内容\n[0004] 本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题,提供一种结构简单,使用方便,成本低廉,寿命长久,能长期无间隙驱动跟踪,且具有自动补偿磨损产生的间隙,能校正跟踪精度的用于太阳跟踪的自适应回转装置及其工作方法。\n[0005] 本发明采用的技术方案如下:\n[0006] 本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,该自适应回转装置包括方位角回转支撑和/或高度角回转支撑,所述方位角回转支撑和/或高度角回转支撑包括转盘壳体,所述转盘壳体内设置有涡轮,所述涡轮的周围设置有至少两个蜗杆,该多个蜗杆同时保持与涡轮啮合,且在不同时间相序和不同转速下,同趋势共同实现无间隙驱动涡轮转动。\n[0007] 由于采用了上述结构,在涡轮的周围设置有至少两个蜗杆,且该多个蜗杆同时与涡轮啮合,使得可以通过多个涡轮蜗杆的结构,在蜗杆推动涡轮转动时,控制多个蜗杆在不同时间相序、不同转速下共同驱动涡轮转动,使得各蜗杆与涡轮之间不会发生干涉,保证结构的稳定运行。同时由于涡轮蜗杆是自锁结构,如果若只启动其中的任一蜗杆涡轮,而另外的一个或者多个蜗杆不转动时,蜗轮是不会转动的,因此可以仅启动其中的一个蜗杆转动,该蜗杆的转动使得蜗杆的轮齿与涡轮的轮齿之间的间隙逐渐减小,当该转动的蜗杆继续转动时,其轮齿与涡轮的轮齿之间相互作用,且在涡轮上存在一个沿蜗杆轴线方向上的推力,该推力作用在涡轮的轮齿上,即为涡轮在其圆周方向的圆周力,使得蜗杆的转动不断地消除各蜗杆与涡轮的轮齿之间的间隙,当各个蜗杆与涡轮之间的间隙彻底被消除后,蜗杆与涡轮的轮齿之间紧密贴合,此时能够通过其余蜗杆对涡轮的释放转动(其余的蜗杆的转速比前一蜗杆的转速要小),控制涡轮的无间隙转动。由于能够实现蜗杆与涡轮之间的无间隙转动,在需要控制太阳跟踪系统进行跟踪前,即启动前一蜗杆消除间隙,此时只需启动其余的蜗杆转动,即可立即驱动涡轮转动,实现无间隙跟踪,满足太阳跟踪系统的跟踪精度的要求。此时,前一蜗杆的轮齿与涡轮的轮齿之间紧贴,且涡轮在前一蜗杆的转动下被带动,而其余的蜗杆与前一蜗杆在不同相序、不同转速下共同驱动涡轮转动,但是速度较慢,因此其余的蜗杆的轮齿也会与涡轮的轮齿之间紧贴,但是前一蜗杆与其余蜗杆作用到涡轮上的力刚好相反,即前一蜗杆的轮齿始终向涡轮的轮齿施加一个圆周方向上的推力,而其余蜗杆的轮齿却始终向涡轮的轮齿施加一个圆周方向上的阻力,从而使得前一蜗杆与其余蜗杆对涡轮的作用力始终相反,表现为前一蜗杆驱动涡轮转动,其余蜗杆阻扰涡轮转动,而逐渐释放对涡轮的限制,实现无间隙驱动涡轮转动(若其余蜗杆不转动,不逐渐释放对涡轮的限制,由于涡轮蜗杆结构的自锁功能,则前一蜗杆不能带动涡轮转动)。采用本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,保证了本发明的回转支撑装置制造和装配所产生的间隙得以全部消除,控制多个蜗杆在不同相序、不同转速下共同驱动涡轮转动,实现无间隙驱动涡轮转动。虽然太阳跟踪系统设在室外,但是涡轮的周围均设置有多个蜗杆,即涡轮的周围均受到蜗杆的限制,涡轮蜗杆之间相互预紧约束,使得涡轮在圆周方向被完全约束,从而不会出现震动等现象,使得回转支撑装置寿命更长。本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,可以用于对太阳跟踪系统方位角控制系统的传动,也可以用于对于高度角控制系统的传动。同时,本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,多个蜗杆可以根据其旋向以及与涡轮之间的配合,同向或者反向转动,以保证不同时间相序和不同转速下,共同配合,同趋势实现无间隙驱动涡轮转动。\n[0008] 本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,多个蜗杆之间通过控制系统控制,该控制系统可自适应修正,改变多个蜗杆之间的相序差值ΔT及转速差值ΔV,消除传动间隙。\n[0009] 由于采用了上述结构,可以通过控制系统中程序的自适应修正功能,改变控制芯片内的相序差值ΔT及转速差值ΔV数据,改变多个蜗杆之间的启动时间差,从而消除在工作过程中由磨损而逐渐产生的传动间隙,具有自动补偿磨损产生的间隙,同时能校正跟踪精度,实现太阳跟踪器的长期无间隙驱动跟踪。\n[0010] 本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,所述涡轮的周围对称分布有两个蜗杆,分别为动力蜗杆和精控蜗杆,且所述动力蜗杆和精控蜗杆均与涡轮保持啮合,且在不同时间相序和不同转速下,同趋势共同实现无间隙驱动涡轮转动;动力蜗杆和精控蜗杆之间通过控制系统控制,控制系统可自适应修正,改变动力蜗杆和精控蜗杆蜗杆之间的相序差值ΔT及转速差值ΔV,消除传动间隙。\n[0011] 由于采用了上述结构,在涡轮的两端对称分布有两个蜗杆,分别为动力蜗杆和精控蜗杆,该两个蜗杆在不同相序、不同转速下共同驱动涡轮转动,保证两个蜗杆在转动时,不会对涡轮的转动构成干涉。同时由于涡轮蜗杆是自锁结构,如果若只启动动力蜗杆转动,而精控蜗杆不转动时,蜗轮是不会转动的,因此可以仅启动动力蜗杆转动,该动力蜗杆的转动使得各蜗杆的轮齿与涡轮的轮齿之间的间隙逐渐减小,当该动力蜗杆继续转动时,其轮齿与涡轮的轮齿之间相互作用,且在涡轮上存在一个沿动力蜗杆轴线方向上的推力,该推力作用在涡轮的轮齿上,即为涡轮在其圆周方向的圆周力,使得动力蜗杆的转动,不断地消除两蜗杆的轮齿与涡轮的轮齿之间的间隙,当间隙彻底被消除后,动力蜗杆的轮齿与涡轮的轮齿之间紧密贴合,此时能够通过精控蜗杆的释放蜗轮转动(精控蜗杆的转速比动力蜗杆的转速要小),控制涡轮的无间隙转动。由于能够实现蜗杆与涡轮之间的无间隙转动,在需要控制太阳跟踪系统进行跟踪前,即启动动力蜗杆消除间隙,此时仅启动精控蜗杆转动,即可立即驱动涡轮转动,实现无间隙跟踪,当达到跟踪位置时,立刻关闭精控蜗杆转动即可,满足太阳跟踪系统的跟踪精度的要求。此时,动力蜗杆的轮齿与涡轮的轮齿之间紧贴,且涡轮在动力蜗杆的转动下被带动,而其余的蜗杆与动力蜗杆在不同相序、不同转速下共同驱动涡轮转动,但是速度较慢,因此精控蜗杆的轮齿也会与涡轮的轮齿之间紧贴,但是动力涡杆与精控蜗杆作用到涡轮上的力刚好相反,即动力蜗杆的轮齿始终向涡轮的轮齿施加一个圆周方向上的推力,而精控蜗杆的轮齿却始终向涡轮的轮齿施加一个圆周方向上的阻力,从而使得动力蜗杆与精控蜗杆对涡轮的作用力始终相反,表现为动力蜗杆驱动涡轮转动,精控蜗杆阻扰涡轮转动,而逐渐释放对涡轮的限制,实现无间隙驱动涡轮转动(若精控蜗杆不转动,不逐渐释放对涡轮的限制,由于涡轮蜗杆结构的自锁功能,则动力蜗杆不能带动涡轮转动)。采用本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,保证了本发明的回转支撑装置制造和装配所产生的间隙得以全部消除,控制多个蜗杆在不同相序、不同转速下共同驱动涡轮转动,能够将制造间隙和运动过程中因磨损产生的间隙消除,实现无间隙驱动涡轮转动。在涡轮的周围均设置有两个蜗杆,且两个蜗杆对称分布,使得涡轮受到蜗杆的约束,使得涡轮在圆周方向被完全约束,不会出现震动等现象,使得回转支撑装置寿命更长。本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,可以用于对太阳跟踪系统方位角控制系统的传动,也可以用于对于高度角控制系统的传动。本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,两个蜗杆可以根据其旋向以及与涡轮之间的配合,选择同向或者反向转动,以保证不同时间相序和不同转速下,共同配合,同趋势实现无间隙驱动涡轮转动。同时,可以通过控制系统中程序的自适应修正功能,改变控制芯片内的相序差值ΔT及转速差值ΔV数据,改变两个蜗杆之间的启动时间差,从而消除在工作过程中由磨损而逐渐产生的传动间隙,具有自动补偿磨损产生的间隙,同时能校正跟踪精度,实现太阳跟踪器的长期无间隙驱动跟踪。\n[0012] 本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,所述动力蜗杆连接到动力电机上,所述精控蜗杆连接到精控电机上。\n[0013] 由于采用了上述结构,可以通过控制动力电机,从而达到控制动力蜗杆的转动,同样可以通过控制精控电机,达到控制精控蜗杆的转动,并且动力电机与精控电机通过PLC或者单片机控制多个蜗杆在不同相序、不同转速下共同驱动涡轮转动,从而能够消除涡轮蜗杆啮合之间存在的间隙,该间隙即为制造间隙和运动过程中因磨损产生的间隙,做到太阳跟踪系统无间隙跟踪的自动化与智能化。\n[0014] 本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,所述涡轮的滚道通过两排滚珠与回转支承内圈卡接,使回转支承内圈与涡轮之间相对转动。\n[0015] 由于采用了上述结构,采用双排球式的回转支承,钢球直接排入上下滚道,根据受力状况,安排了上下两排钢球直径。在双排球式的回转支撑中,上下圆弧滚道的承载角都为\n90°,双排球式回转支承的轴向、径向尺寸都比较大,结构坚固。较传统单排四点接触球式回转支承能承受更大的倾覆力矩及轴向力,在同等工况下可采用较小的型号尺寸提供相同的载荷,且运转更加平稳,非常适合太阳跟踪系统所要求的低速、大载荷平稳运行的要求。\n[0016] 本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,所述回转支承内圈采用上支承块与下支承块组成,上支承块与下支承块,分别从涡轮的两端装入到涡轮内侧。\n[0017] 由于采用了上述结构,采用这种开式进行装配,将滚珠与上下支承块装入到涡轮的滚道内侧,极为方便,且当部件损坏时,便于拆卸更换。\n[0018] 本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置的太阳跟踪系统的工作方法,其特征在于:通过以下步骤实现:\n[0019] 1).需要太阳跟踪系统实现跟踪,即涡轮正反转时,先启动动力电机,驱动动力蜗杆转动,所述动力蜗杆的转速为V1;\n[0020] 2).动力电机转动T秒,保证动力蜗杆与涡轮的轮齿之间、精控蜗杆与涡轮的轮齿之间贴合,且无间隙时;\n[0021] 3).再启动精控电机,驱动精控蜗杆转动,所述精控蜗杆的转速为V2,且V1> V2,精控蜗杆与动力蜗杆同趋势共同驱动涡轮转动,所述动力蜗杆与和精控蜗杆均与涡轮的轮齿贴合,且无间隙,动力蜗杆始终推动涡轮转动,所述精控蜗杆始终处于释放涡轮的状态;\n[0022] 4).所述涡轮转动,消除两蜗杆与涡轮的轮齿之间的传动间隙以及装配时产生的间隙,实现跟踪器的无间隙驱动。\n[0023] 由于采用了上述方法,先需要通过控制动力电机带动动力蜗杆转动,动力蜗杆的轮齿逐渐将其与涡轮之间的间隙减小,当蜗杆转动T秒后,动力蜗杆的轮齿与涡轮的轮齿紧贴、精控蜗杆的轮齿与涡轮的轮齿紧贴,且轮齿制之间存在的间隙被消除,该T秒时间根据动力蜗杆的转速以及轮齿之间的间隙所决定,主要由PLC或者单片机根据预设程序控制,当动力电机转动,且间隙被完全消除,此时的动力电机不能继续转动(动力电机在电控方式上采用恒扭矩输出,始终保持在需要的扭矩而不会损害电机),此时,动力蜗杆与精控蜗杆作用到涡轮上的力的方向刚好相反。当间隙被消除后,再启动精控蜗杆,需要保持多个蜗杆在不同相序、不同转速下共同驱动涡轮转动,通过程序的自适应修正,改变控制芯片内的相序差及转速差数据,消除在工作过程中由磨损而逐渐产生的传动间隙,且精控蜗杆的转动速度比动力蜗杆的转动速度慢,使得动力蜗杆始终驱动涡轮转动,而精控蜗杆始终限制涡轮转动而释放涡轮转动,由于两个蜗杆的速度不同,使得两个蜗杆作用到涡轮上的力的方向刚好相反,由于动力蜗杆的转速较大,使得其轮齿始终向涡轮的轮齿施加一个沿涡轮圆周方向上的推力,同样由于精控蜗杆的转速较小,当动力蜗杆驱动涡轮转动时,涡轮的轮齿会始终向涡轮圆周方向上的推力,由于蜗杆涡轮具有自锁功能,即精控蜗杆始终向涡轮施加一个与推力相反的力,使得精控蜗杆的转动始终处于被动状态,其转动始终用于消除涡轮的推力,即精控蜗杆始终用于释放涡轮的转动,因此通过分时地控制动力蜗杆与精控蜗杆的转动,在消除了间隙过后,不等速的转动,能够长期保持蜗杆的轮齿与涡轮的轮齿之间紧密贴合,且无间隙,从而实现跟踪器的无间隙跟踪。\n[0024] 本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置的太阳跟踪系统的工作方法,跟踪系统的起始零点位置为A,跟踪系统每日跟踪完成后需回归至该起始零点位置A,蜗杆涡轮由于制造、装配及长期使用磨损后产生的传动间隙,使跟踪系统反向开始工作(精控蜗杆启动)的起始零点位置为A’,与原始起始零点位置A之间存在零点误差ΔA,为消除该零点误差ΔA,跟踪系统通过其控制系统的自适应修正功能,重新设定跟踪系统的零点位置为A+ΔA,并通过动力蜗杆和精控蜗杆相互配合,消除传动间隙。\n[0025] 由于采用了上述方法,由于涡轮蜗杆长期使用,磨损会产生传动间隙,因此每日跟踪系统回转到的零点位置A后反向开始工作(精控蜗杆启动)的位置为A’,与原始起始零点位置A之间存在零点误差ΔA,为消除该零点误差ΔA,需要重新确定零点位置,才能够使得在原有的相序差以及速度差下,无间隙地驱动涡轮转动。因此本发明可根据涡轮蜗杆在使用过程中,所产生的传动间隙,不断地调整起始零点位置为A+ΔA,从而使得动力蜗杆和精控蜗能在原始相序差ΔT与速度差ΔV下,相互配合同趋势共同驱动涡轮转动,实现跟踪系统的精确跟踪。其中零点位置的改变,是通过控制系统的自适应修正功能来实现的,可以通过在跟踪系统上安装零点基准传感器,通过该传感器为控制系统提供信息,然后通过改变控制芯片的相关起始零点位置,在原有的相序差以及速度差下,通过控制动力蜗杆和精控蜗杆消除因磨损所产生的传动间隙,实现跟踪系统的无间隙、精确地跟踪。\n[0026] 综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:\n[0027] 1. 本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,结构简单,使用方便,成本低廉,寿命长久;\n[0028] 2. 本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,能长期无间隙驱动跟踪,且具有自动补偿磨损产生的间隙;\n[0029] 3. 本发明的安装有回转支撑装置的太阳跟踪系统的工作方法,操作简单,方法独特,在结合回转支撑装置的情况下,能够有效地消除轮齿之间的间隙,达到跟踪器的无间隙驱动。\n附图说明\n[0030] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:\n[0031] 图1是现有的太阳跟踪系统上使用的回转支撑装置的结构示意图;\n[0032] 图2是发明的回转支撑装置在太阳跟踪系统上使用的结构示意图;\n[0033] 图3是发明的回转支撑装置的结构示意图;\n[0034] 图4是图3的A-A剖视图;\n[0035] 图5是图3的B-B剖视图;\n[0036] 图6是图3的D-D剖视图;\n[0037] 图7是现有的外齿式单排四点接触球式回转支撑装置的结构示意图。\n[0038] 图中标记:1-太阳电池组件、2-单驱动回转支撑、3-立柱、4-高度角驱动器、5-方位角回转支撑、6-高度角回转支撑、5a-转盘壳体、5b-动力电机、5c-精控电机、5d-动力蜗杆、5e-精控蜗杆、5f-涡轮、5g-滚珠、5h-回转支承。\n具体实施方式\n[0039] 本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。\n[0040] 本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。\n[0041] 如图2至图6所示,本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,设置于太阳电池组件1的支架上,该自适应回转装置包括方位角回转支撑5和/或高度角回转支撑6,所述方位角回转支撑5和/或高度角回转支撑6包括转盘壳体5a,所述转盘壳体5a内设置有涡轮\n5f,所述涡轮5f的周围对称分别有两个蜗杆,分别为动力蜗杆5d和精控蜗杆5e,且所述动力蜗杆5d和精控蜗杆5e均与涡轮5f啮合,且所述涡轮5f转动时,动力蜗杆5d和精控蜗杆5e转动,所述动力蜗杆5d连接到动力电机5b上,所述精控蜗杆5e连接到精控电机5c上,所述动力蜗杆5d和精控蜗杆5e均与涡轮5f保持啮合,且在不同时间相序和不同转速下,同趋势共同实现无间隙驱动涡轮5f转动,消除涡轮蜗杆之间的装配间隙;动力蜗杆5d和精控蜗杆5e之间通过控制系统控制,控制系统可自适应修正,改变动力蜗杆5d和精控蜗杆5e蜗杆之间的相序差值ΔT及转速差值ΔV,消除传动间隙,所述传动间隙是指在工作过程中由磨损而逐渐产生的传动间隙,所述相序差值ΔT是指两个蜗杆之间的启动时间相序,所述转速差值ΔV为两个蜗杆之间的转速差,即为V1-V2;所述动力蜗杆5d和精控蜗杆5e可以根据其旋向与安装位置,设置为同向转动或者反向转动,当动力蜗杆5d和精控蜗杆5e旋向相同,且其驱动装置安装于同一侧,则两蜗杆须同向转动,若两蜗杆的旋向相反,则反向转动;相应地,若两蜗杆的驱动装置安装于不同的两侧,此时,两蜗杆的旋向相同,则需要相互反向转动,两蜗杆的旋向相反,则需要相互同向转动,具体形式可以根据实际的需要任意选择。本发明的两个蜗杆,可在不同时间相序和不同转速下,同趋势共同实现无间隙驱动涡轮5f转动,应该理解为两个蜗杆相互配合并同时与涡轮5f啮合,但是根据实际的需要,两个蜗杆之间的转动启动时间不同,且其转速不同,而且其转动方向也不同,但是可以通过控制系统,结合上述条件,保证两个蜗杆无论再任何条件下,均能够共同配合,以相同的趋势实现无间隙驱动涡轮5f转动。动力蜗杆5d和精控蜗杆5e之间通过控制系统控制,控制系统可自适应修正,改变动力蜗杆5d和精控蜗杆5e蜗杆之间的相序差值ΔT及转速差值ΔV,消除传动间隙,是由于当涡轮蜗杆再使用一段时间后,由于磨损而会产生一定的转动间隙,如果不对该间隙进行修正,动力蜗杆5d和精控蜗杆5e仍然按照原始设定的相序差和转度差共同驱动涡轮5f转动,由于传动间隙的存在,使得动力蜗杆5d始终未有跑完这段传动间隙,精控蜗杆5e就已经转动,使得对涡轮5f的驱动的精度变差,因此就需要消除该传动间隙,本发明就是通过控制系统的自适应修正功能,改变动力蜗杆5d和精控蜗杆5e蜗杆之间的相序差值ΔT及转速差值ΔV,来消除该传动间隙,实现无间隙跟踪。\n[0042] 所述涡轮5f的内圈通过两排滚珠5g与回转支承5h卡接,使回转支承5h与涡轮\n5f之间相对转动,所述回转支承5h采用上支承块与下支承块组成,上支承块与下支承块,分别从涡轮5f的两端装入到涡轮5f内侧。采用双排球式的回转支承,钢球直接排入上下滚道,根据受力状况,安排了上下两排钢球直径。在双排球式的回转支撑中,上下圆弧滚道的承载角都为90°,双排球式回转支承的轴向、径向尺寸都比较大,结构坚固。较传统单排四点接触球式回转支承能承受更大的倾覆力矩及轴向力,在同等工况下可采用较小的型号尺寸提供相同的载荷,且运转更加平稳,非常适合太阳跟踪系统所要求的低速、大载荷平稳运行的要求。\n[0043] 本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,可以用于对太阳跟踪系统方位角控制系统的传动,也可以用于对于高度角控制系统的传动。\n[0044] 根据本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置的结构原理,可以在涡轮5f的周围设置多个蜗杆,且多个蜗杆均与涡轮啮合,且控制多个蜗杆在不同相序、不同转速下共同驱动涡轮转动,从而使得某些蜗杆推动涡轮5f转动,某些蜗杆释放涡轮5f,各蜗杆的转动相互配合,实现跟踪器的无间隙跟踪。最主要的是在于,这些蜗杆的转速不同,且分时控制、随时软件修正间隙补偿量的原理,能够长期保持蜗杆的轮齿与涡轮的轮齿之间紧密贴合,且无间隙,从而实现跟踪器的无间隙跟踪。多个蜗杆之间通过控制系统控制,该控制系统可自适应修正,改变多个蜗杆之间的相序差值ΔT及转速差值ΔV,消除传动间隙,保证跟踪精度。\n[0045] 本发明的安装有回转支撑装置的太阳跟踪系统的工作方法,通过以下步骤实现:\n[0046] 1).需要太阳跟踪系统实现跟踪,即涡轮5f正反转时,先启动动力电机5b,驱动动力蜗杆5d转动,所述动力蜗杆5d的转速为V1;\n[0047] 2).动力电机5b转动T秒,保证动力蜗杆5d与涡轮5f的轮齿之间、精控蜗杆5e与涡轮5f的轮齿之间贴合,且无间隙时;\n[0048] 3).再启动精控电机5c,驱动精控蜗杆5e转动,精控蜗杆5e与动力蜗杆5d在不同相序、不同转速下转动,同趋势共同驱动涡轮5f转动,所述精控蜗杆5e的转速为V2,且V1> V2;所述动力蜗杆5d的轮齿与和精控蜗杆5e的轮齿均与涡轮5f的轮齿贴合,且无间隙,动力蜗杆5d始终推动涡轮5f转动,所述精控蜗杆5e始终处于在释放涡轮5f的状态;\n[0049] 4).所述涡轮5f转动,消除两蜗杆与涡轮5f的轮齿之间以及装配时产生的间隙,实现跟踪器的无间隙驱动。\n[0050] 本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,结构特点为:在传统的太阳追踪器上增加为一组蜗杆,通过特定的控制模式将制造间隙和运动过程中因磨损产生的间隙消除,做到无间隙跟踪。\n[0051] 控制过程为:开始跟踪时先启动动力电机5b,提供跟踪过程中所需动力(动力电机5b通过控制元件达到恒扭矩输出),这时精控电机5c不启动,动力电机5b带动动力电机\n5b连接蜗杆转动,蜗杆带动蜗轮5f转动将力矩传递给精控电机5c连接的精控蜗杆上,且涡轮5f的轮齿与动力蜗杆5d的轮齿、精控蜗杆的轮齿之间相互贴合,因为涡轮蜗杆是自锁结构,此时的精控蜗杆不转动,蜗轮是不会转动的,这时在动力电机5b作用下将回转支撑制造和装配所产生的间隙全部消除。2、启动动力电机5b后延时(时间根据具体回转支撑制造和装配间隙值设定)启动精控电机5c,精控电机5c与动力电机5b同向或者反向转动,共同驱动涡轮转动,精控电机5c的转动速度略低于动力电机5b,作用为动力电机5b始终在推动蜗轮旋转,精控电机5c始终在释放涡轮5f,具体效果就是涡轮5f的旋转运动始终被动力电机5b和精控电机5c所控制的蜗杆紧紧的锁定,从而实现无间隙驱动。反向运动时原理相同,双蜗杆回转支撑所走的具体位置是由精控电机5c确定的。\n[0052] 对于本发明的用于太阳跟踪的自适应回转装置,跟踪系统的起始零点位置为A,跟踪系统在日出时,需要跟踪太阳,当日落时,跟踪系统需回归至到起始零点位置A,才能在第二日继续进行跟踪,蜗杆涡轮在使用过程中因为磨损产生的间隙增大和制造过程中产生的间隙,使跟踪系统每日实际回归的起始零点位置为A’,该实际回归的起始零点位置为A’与原始起始零点位置A之间存在零点误差ΔA,为消除该零点误差ΔA,跟踪系统通过其控制系统的自适应修正功能,重新设定跟踪系统的零点位置为A+ΔA,从而使得动力蜗杆和精控蜗能在原始相序差ΔT与速度差ΔV下,相互配合同趋势共同驱动涡轮转动,实现跟踪系统的精确跟踪。上述传动间隙表现在涡轮5f的圆周上即为间隙修正值,间隙修正值的产生原因,是因为制造装配过程的间隙和使用一段时间后由于磨损等产生的,该修正值在设备安装时可根据不同的每个转盘的个体差异在软件中现场设定,具体反映为双蜗杆回转支撑的综合最大间隙,当使用一段时间后由于磨损(1年或2年)产生新的间隙后,可根据控制系统的自适应修正功能,随时方便的修正值,长期无间隙驱动跟踪,且具有自动补偿磨损产生的间隙,保证了太阳的跟踪精度,做到太阳能的无间隙跟踪。\n[0053] 本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
法律信息
- 2013-08-28
专利权的转移
登记生效日: 2013.08.07
专利权人由成都钟顺科技发展有限公司变更为四川钟顺太阳能开发有限公司
地址由610041 四川省成都高新区桂溪工业园变更为610207 四川省成都市双流县西南航空港经济开发区工业集中发展区三期内
- 2013-04-17
- 2012-02-22
实质审查的生效
IPC(主分类): G05D 3/12
专利申请号: 201110115731.7
申请日: 2011.05.06
- 2012-01-04
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 |
1
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2006-03-29
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2005-10-14
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2
| | 暂无 |
2011-05-06
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3
| | 暂无 |
2008-06-10
| | |
4
| | 暂无 |
2006-03-06
| | |
5
| | 暂无 |
2007-07-18
| | |
6
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2009-08-05
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2009-02-23
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7
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2010-11-24
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2010-08-16
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8
| | 暂无 |
2008-05-23
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被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有被任何外部专利所引用! |