CN108111109B - 一种能够调整照射角度的太阳能设备的驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，特别涉及一种能够调整照射角度的太阳能设备的驱动机构，所述驱动机构包括水平旋转机构和俯仰转动机构，所述水平旋转机构包括有旋转平台和驱动旋转平台转动的第一驱动组件，所述旋转平台的底部设置有承重台，所述俯仰转动机构包括有供太阳能电池板安装的框架、驱动框架转动的第二驱动组件和用于限定框架旋转角度的限定组件，本发明将太阳能电池板旋转到最佳照射角度，旋转平稳，能够满足太阳能电池板的照射角度，提高发电效率。

Description

一种能够调整照射角度的太阳能设备的驱动机构

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，特别涉及一种能够调整照射角度的太阳能设备的驱动机构。

背景技术

太阳能电池是指利用太阳光的能量发电的电磁种类。相对于普通电池和可循环充电电 池来说，太阳能电池属于更节能环保的绿色产品。太阳能电池按电池材料可分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池，非晶硅太阳能电池，多元化合物太阳电池和柔性太阳能电池，太阳能发电在我国发展比较缓慢。

现有的太阳能电池板大都是人工固定角度，太阳能电池板的照射角度都是不可调的，也有一些驱动太阳能电池板旋转的驱动机构，但是旋转不够平稳，旋转的精度不高，而且太阳能电池板只能水平旋转。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能够调整照射角度的太阳能设备的驱动机构。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种能够调整照射角度的太阳能设备的驱动机构，包括太阳能电池板、用于检测光照强度的检测装置、控制装置、用于驱动太阳能电池板水平旋转的水平旋转机构和用于驱动太阳能电池板俯仰转动的俯仰转动机构；检测装置包括有用于检测光照强度的检测头和与检测头的电性连接的显示装置，所述控制装置包括有用于检测太阳能电池板旋转角度的传感器组件和控制器，所述传感器组件与控制器电性连接；传感器组件包括有检测太阳能电池板水平旋转角度的第一角度传感器和检测太阳能电池板俯仰旋转角度的第二角度传感器,所述第一角度传感器和第二角度传感器均与控制器电性连接；

所述水平旋转机构包括有旋转平台和驱动旋转平台转动的第一驱动组件，所述旋转平台的底部设置有承重台，所述俯仰转动机构包括有供太阳能电池板安装的框架、驱动框架转动的第二驱动组件和用于限定框架旋转角度的限定组件。

进一步的，所述承重台设置有圆环型滑道，所述旋转平台的底部设置有与圆环型滑道滑动配合的圆环型滑块，所述旋转平台为圆形平台，同时经过旋转平台的圆心和圆环型滑道的圆心的直线经过圆环型滑块的圆心。

进一步的，所述第一驱动组件包括有设置在旋转平台底部的旋转轴和第一驱动电机，旋转轴的一端与旋转平台固定连接，所述旋转轴的轴线垂直于旋转平台的所在平面，所述旋转轴的轴线经过旋转平台的圆心，旋转轴通过齿轮组件与第一驱动电机传动连接。

进一步的，所述齿轮组件包括有套设在第一旋转轴上的第一齿轮和设置在第一驱动电机上的第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮啮合，第一驱动电机的输出轴轴线与旋转轴轴线平行，第一角度传感器设置在旋转轴上。

进一步的，所述框架为矩形结构，旋转平台上设置有与框架宽度方向上的侧边铰接的铰接板，所述铰接板通过第一铰接轴与框架的侧边铰接，所述检测头设置在框架上。

进一步的，所述第二驱动组件包括有连杆机构和第二驱动电机，所述连杆机构通过第二铰接轴与铰接板铰接，所述连杆机构通过第三铰接轴与框架在宽度方向上且远离铰接板的一端铰接，所述第一铰接轴、第二铰接轴和第三铰接轴相互平行，第一铰接轴和第二铰接轴之间设置有供限定组件滑动的滑轨，所述滑轨的长度方向与第一铰接轴垂直。

进一步的，所述连杆机构包括有分别设置在第三铰接轴两端的第一连杆组件和第二连杆组件，所述第一连杆组件包括有第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆的一端与第二连接杆的一端铰接，第一连接杆的长度方向和第二连接杆的长度方向均与第三铰接轴的轴线垂直，第一连接杆的远离第二连接杆的一端与第三铰接轴铰接，第二连接杆远离第一连接杆的一端与第二铰接轴铰接。

进一步的，所述第二连杆组件包括有第三连接杆和第四连接杆，所述第三连接杆的一端与第四连接杆的一端铰接，第三连接杆的长度方向和第四连接杆的长度方向均与第三铰接轴的轴线垂直，第三连接杆的远离第四连接杆的一端与第三铰接轴铰接，第四连接杆远离第三连接杆的一端与第二铰接轴铰接。

进一步的，所述第二驱动电机通过第三连杆组件同时与第一连接杆和第二连接杆铰接，第三连杆组件包括有第五连接杆和第六连接杆，所述第五连接杆的一端通过第四铰接轴同时与第一连接杆的铰接端、第二连接杆的铰接端、第三连接杆的铰接端和第四连接杆的铰接端铰接，第五连接杆远离第一连杆组件的一端与第六连接杆的一端铰接，第六连接杆的一端与第二驱动电机的输出端铰接，第五连接杆和第六连接杆的长度方向均与第二驱动电机的输出轴轴线平行，第四铰接轴和第二驱动电机的输出轴轴线均与第一铰接轴平行。

有益效果：本发明的一种能够调整照射角度的太阳能设备的驱动机构，当检测头检测到光照强度低于预设的最低值，传送一个电信号给控制器，控制器控制第一驱动电机驱动旋转平台旋转，检测头实时检测光照强度，然后控制器控制第二驱动电机通过连杆机构带动框架能够以第一铰接轴为轴线旋转做俯仰转动，控制器根据检测头检测到光照强度最大的角度，控制器根据第一角度传感器和第二角度传感器检测到的旋转角度来控制第一驱动电机和第二驱动电机带动太阳能电池板旋转到最佳照射角度，通过控制屏可以预先设定每个多长时间端检测一次，也可以设置光照强度的最低值，检测头能够准确检测光照强度，通过驱动机构将太阳能电池板旋转到最佳照射角度，旋转平稳，太阳能电池板旋转的精度较高，太阳能电池板能够俯仰旋转和水平旋转，能够满足太阳能电池板的照射角度，提高发电效率。

附图说明

图1为太阳能设备的立体结构示意图一；

图2为太阳能设备的立体结构示意图二；

图3为太阳能设备的立体结构局部剖视图一；

图4为太阳能设备的立体结构局部剖视图二；

图5为驱动机构的立体结构示意图；

图6为第二驱动组件和旋转平台的结构装配示意图；

图7为图6的A处放大图；

图8为第二驱动组件的立体结构示意图；

图9为检测头的结构示意图；

图10为太阳能设备的***框图；

附图标记说明：太阳能电池板1，检测装置2，检测头2a，金属底板2a1，硒层2a2，分界面2a3，金属薄膜2a4，集电环2a5，水平旋转机构3，第一驱动组件3a，第一齿轮3a1，第二齿轮3a2，第一驱动电机3a3，旋转平台3b，承重台3c，圆环型滑道3d，圆环型滑块3e，旋转轴3f，铰接板3g，滑轨3g1，俯仰转动机构4，第二驱动组件4a，限定组件4b，三角支撑架4b1，滑轮4b2，气夹4b3，框架4c，,第一铰接轴4c1，第二铰接轴4c2，第三铰接轴4c3，第四铰接轴4c4，滑槽4c5，连杆机构4d，第一连杆组件4d1，第二连杆组件4d2，第三连杆组件4d3，第一连接杆4d4，第二连接杆4d5，第三连接杆4d6，第四连接杆4d7，第五连接杆4d8，第六连接杆4d9，第二驱动电机4e。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：

参照图1至图10所示的一种能够调整到最佳照射角度的太阳能设备,包括有太阳能电池板1、用于检测光照强度的检测装置2、驱动太阳能电池板1旋转的驱动机构和控制装置，所述驱动机构包括用于驱动太阳能电池板1水平旋转的水平旋转机构3和用于驱动太阳能电池板1俯仰转动的俯仰转动机构4，所述检测装置2包括有用于检测光照强度的检测头2a和与检测头2a的电性连接的显示装置，所述控制装置包括有用于检测太阳能电池板1旋转角度的传感器组件和控制器，所述传感器组件与控制器电性连接，当检测头2a检测到光照强度低于预设的最低值，传送一个电信号给控制器，控制器控制水平旋转机构3和俯仰转动机构4驱动太阳能电池板1旋转固定在最佳的照射角度。

所述检测头2a包括有金属底板2a1、硒层2a2、分界面2a3、金属薄膜2a4和集电环2a5，所述集电环2a5、金属薄膜2a4、分界面2a3、硒层2a2和金属底板2a1依次沿着光线照射方向排列，所述硒层2a2设置在金属底板2a1和分界面2a3之间，所述金属薄膜2a4设置在分界面2a3远离硒层2a2的一侧，所述集电环2a5设置在金属薄膜2a4的向光侧，当阳光照射在分界面2a3上，实现光电转换。

所述显示装置包括有显示屏和微安表，所述集电环2a5与微安表电性连接，所述微安表与显示屏电性连接，当阳光照射在分界面2a3上，实现光电转换，电流流向微安表，然后显示屏显示出光照强度，显示屏实时传送一个电信号给控制器，控制器控制水平旋转机构3和俯仰转动机构4驱动太阳能电池板1旋转固定在最佳的照射角度。

所述传感器组件包括有检测太阳能电池板1水平旋转角度的第一角度传感器和检测太阳能电池板1俯仰旋转角度的第二角度传感器,所述第一角度传感器和第二角度传感器均与控制器电性连接，当检测头2a检测到光照强度低于预设的最低值，传送一个电信号给控制器，控制器控制水平旋转机构3和俯仰转动机构4驱动太阳能电池板1水平旋转和俯仰旋转一个周期，光照强度最大时，第一角度传感器和第二角度传感器检测到旋转的角度，传送电信号给控制器，控制器控制水平旋转机构3和俯仰转动机构4驱动太阳能电池板1旋转固定在最佳的照射角度。

所述控制器电性连接有控制屏，所述控制屏设置有定时模块，每一个小时检测一次光照强度，调整一次太阳能电池板1的被照射角度。

所述水平旋转机构3包括有旋转平台3b和驱动旋转平台3b转动的第一驱动组件3a，所述旋转平台3b的底部设置有承重台3c，第一驱动组件3a驱动旋转平台3b旋转，带动太阳能电池板1水平旋转。

所述俯仰转动机构4包括有供太阳能电池板1安装的框架4c、驱动框架4c转动的第二驱动组件4a和用于限定框架4c旋转角度的限定组件4b，第二驱动组件4a驱动太阳能电池板1俯仰转动，转动到最佳角度后，限定组件4b将太阳能电池板1俯仰角度固定。

所述承重台3c设置有圆环型滑道3d，所述旋转平台3b的底部设置有与圆环型滑道3d滑动配合的圆环型滑块3e，所述旋转平台3b为圆形平台，同时经过旋转平台3b的圆心和圆环型滑道3d的圆心的直线经过圆环型滑块3e的圆心，第一驱动组件3a驱动旋转平台3b在圆环型滑道3d上滑动。

所述第一驱动组件3a包括有设置在旋转平台3b底部的旋转轴3f和第一驱动电机3a3，旋转轴3f的一端与旋转平台3b固定连接，所述旋转轴3f的轴线垂直于旋转平台3b的所在平面，所述旋转轴3f的轴线经过旋转平台3b的圆心，旋转轴3f通过齿轮组件与第一驱动电机3a3传动连接，第一驱动组件3a通过齿轮组件驱动旋转平台3b在圆环型滑道3d上滑动。

所述齿轮组件包括有套设在第一旋转轴3f上的第一齿轮3a1和设置在第一驱动电机3a3上的第二齿轮3a2，所述第一齿轮3a1和第二齿轮3a2啮合，第一驱动电机3a3的输出轴轴线与旋转轴3f轴线平行，所述第一角度传感器设置在旋转轴3f上，第一驱动电机3a3驱动第二齿轮3a2旋转带动第一齿轮3a1旋转，实现旋转平台3b旋转。

所述框架4c为矩形结构，旋转平台3b上设置有与框架4c宽度方向上的侧边铰接的铰接板3g，所述铰接板3g通过第一铰接轴4c1与框架4c的侧边铰接，所述检测头2a设置在框架4c上，框架4c能够以第一铰接轴4c1为轴线旋转做俯仰转动。

所述第二驱动组件4a包括有连杆机构4d和第二驱动电机4e，所述连杆机构4d通过第二铰接轴4c2与铰接板3g铰接，所述连杆机构4d通过第三铰接轴4c3与框架4c在宽度方向上且远离铰接板3g的一端铰接，所述第一铰接轴4c1、第二铰接轴4c2和第三铰接轴4c3相互平行，第一铰接轴4c1和第二铰接轴4c2之间设置有供限定组件4b滑动的滑轨3g1，所述滑轨3g1的长度方向与第一铰接轴4c1垂直，第二驱动电机4e通过连杆机构4d驱动框架4c能够以第一铰接轴4c1为轴线旋转做俯仰转动。

所述连杆机构4d包括有分别设置在第三铰接轴4c3两端的第一连杆组件4d1和第二连杆组件4d2，所述第一连杆组件4d1包括有第一连接杆4d4和第二连接杆4d5，所述第一连接杆4d4的一端与第二连接杆4d5的一端铰接，第一连接杆4d4的长度方向和第二连接杆4d5的长度方向均与第三铰接轴4c3的轴线垂直，第一连接杆4d4的远离第二连接杆4d5的一端与第三铰接轴4c3铰接，第二连接杆4d5远离第一连接杆4d4的一端与第二铰接轴4c2铰接，第二驱动电机4e驱动第一连接杆4d4和第二连接杆4d5之间的夹角变化，带动框架4c能够以第一铰接轴4c1为轴线旋转做俯仰转动。

所述第二连杆组件4d2包括有第三连接杆4d6和第四连接杆4d7，所述第三连接杆4d6的一端与第四连接杆4d7的一端铰接，第三连接杆4d6的长度方向和第四连接杆4d7的长度方向均与第三铰接轴4c3的轴线垂直，第三连接杆4d6的远离第四连接杆4d7的一端与第三铰接轴4c3铰接，第四连接杆4d7远离第三连接杆4d6的一端与第二铰接轴4c2铰接，第二驱动电机4e驱动第一连接杆4d4和第二连接杆4d5之间的夹角变化，同时也驱动第三连接杆4d6和第四连接杆4d7之间的夹角变化，带动框架4c能够以第一铰接轴4c1为轴线旋转做俯仰转动。

所述第二驱动电机4e通过第三连杆组件4d3同时与第一连接杆4d4和第二连接杆4d5铰接，第三连杆组件4d3包括有第五连接杆4d8和第六连接杆4d9，所述第五连接杆4d8的一端通过第四铰接轴4c4同时与第一连接杆4d4的铰接端、第二连接杆4d5的铰接端、第三连接杆4d6的铰接端和第四连接杆4d7的铰接端铰接，第五连接杆4d8远离第一连杆组件4d1的一端与第六连接杆4d9的一端铰接，第六连接杆4d9的一端与第二驱动电机4e的输出端铰接，第五连接杆4d8和第六连接杆4d9的长度方向均与第二驱动电机4e的输出轴轴线平行，第四铰接轴4c4和第二驱动电机4e的输出轴轴线均与第一铰接轴4c1平行，第二驱动电机4e驱动第六连接杆4d9转动，带动第五连接杆4d8推拉第四铰接轴4c4实现第一连接杆4d4和第二连接杆4d5之间的夹角变化，同时也驱动第三连接杆4d6和第四连接杆4d7之间的夹角变化。

所述限定组件4b包括有竖直设置的三角支撑架4b1，所述三角支撑架4b1与铰接板3g的滑轨3g1滑动配合，三角支撑架4b1的顶端设置有滑轮4b2，框架4c设置有供滑轮4b2滑动的滑槽4c5，所述三角支撑架4b1位于滑轮4b2的旁侧设置有用以滑轮4b2制动的气夹4b3，当框架4c能够以第一铰接轴4c1为轴线旋转做俯仰转动到最佳角度，控制器控制气夹4b3将滑轮4b2夹持住，使滑轮4b2停止旋转，三角支撑架4b1能够将框架4c固定在最佳照射角度。

工作原理：当检测头2a检测到光照强度低于预设的最低值，传送一个电信号给控制器，控制器控制第一驱动电机3a3驱动旋转平台3b旋转，检测头2a实时检测光照强度，然后控制器控制第二驱动电机4e通过连杆机构4d带动框架4c能够以第一铰接轴4c1为轴线旋转做俯仰转动，控制器根据检测头2a检测到光照强度最大的角度，控制器根据第一角度传感器和第二检测到的旋转角度来控制第一驱动电机3a3和第二驱动电机4e带动太阳能电池板1旋转到最佳照射角度，通过控制屏可以预先设定每个多长时间端检测一次，也可以设置光照强度的最低值。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种能够调整照射角度的太阳能设备的驱动机构，其特征在于：包括太阳能电池板（1）、用于检测光照强度的检测装置（2）、控制装置、用于驱动太阳能电池板（1）水平旋转的水平旋转机构（3）和用于驱动太阳能电池板（1）俯仰转动的俯仰转动机构（4）；所述检测装置（2）包括有用于检测光照强度的检测头（2a）和与检测头（2a）的电性连接的显示装置；所述控制装置包括有用于检测太阳能电池板（1）旋转角度的传感器组件和控制器，所述传感器组件与控制器电性连接；所述传感器组件包括有检测太阳能电池板（1）水平旋转角度的第一角度传感器和检测太阳能电池板（1）俯仰旋转角度的第二角度传感器,所述第一角度传感器和第二角度传感器均与控制器电性连接；

所述水平旋转机构（3）包括有旋转平台（3b）和驱动旋转平台（3b）转动的第一驱动组件（3a），所述旋转平台（3b）的底部设置有承重台（3c），所述俯仰转动机构（4）包括有供太阳能电池板（1）安装的框架（4c）、驱动框架（4c）转动的第二驱动组件（4a）和用于限定框架（4c）旋转角度的限定组件（4b）；

所述承重台（3c）设置有圆环型滑道（3d），所述旋转平台（3b）的底部设置有与圆环型滑道（3d）滑动配合的圆环型滑块（3e），所述旋转平台（3b）为圆形平台，同时经过旋转平台（3b）的圆心和圆环型滑道（3d）的圆心的直线经过圆环型滑块（3e）的圆心；

所述第一驱动组件（3a）包括有设置在旋转平台（3b）底部的旋转轴（3f）和第一驱动电机（3a3），旋转轴（3f）的一端与旋转平台（3b）固定连接，所述旋转轴（3f）的轴线垂直于旋转平台（3b）的所在平面，所述旋转轴（3f）的轴线经过旋转平台（3b）的圆心，旋转轴（3f）通过齿轮组件与第一驱动电机（3a3）传动连接；

所述齿轮组件包括有套设在第一旋转轴（3f）上的第一齿轮（3a1）和设置在第一驱动电机（3a3）上的第二齿轮（3a2），所述第一齿轮（3a1）和第二齿轮（3a2）啮合，第一驱动电机（3a3）的输出轴轴线与旋转轴（3f）轴线平行，所述第一角度传感器设置在旋转轴（3f）上；

所述框架（4c）为矩形结构，旋转平台（3b）上设置有与框架（4c）宽度方向上的侧边铰接的铰接板（3g），所述铰接板（3g）通过第一铰接轴（4c1）与框架（4c）的侧边铰接，所述检测头（2a）设置在框架（4c）上；

所述第二驱动组件（4a）包括有连杆机构（4d）和第二驱动电机（4e），所述连杆机构（4d）通过第二铰接轴（4c2）与铰接板（3g）铰接，所述连杆机构（4d）通过第三铰接轴（4c3）与框架（4c）在宽度方向上且远离铰接板（3g）的一端铰接，所述第一铰接轴（4c1）、第二铰接轴（4c2）和第三铰接轴（4c3）相互平行，第一铰接轴（4c1）和第二铰接轴（4c2）之间设置有供限定组件（4b）滑动的滑轨（3g1），所述滑轨（3g1）的长度方向与第一铰接轴（4c1）垂直。

2.根据权利要求1所述的一种能够调整照射角度的太阳能设备的驱动机构，其特征在于：所述连杆机构（4d）包括有分别设置在第三铰接轴（4c3）两端的第一连杆组件（4d1）和第二连杆组件（4d2），所述第一连杆组件（4d1）包括有第一连接杆（4d4）和第二连接杆（4d5），所述第一连接杆（4d4）的一端与第二连接杆（4d5）的一端铰接，第一连接杆（4d4）的长度方向和第二连接杆（4d5）的长度方向均与第三铰接轴（4c3）的轴线垂直，第一连接杆（4d4）的远离第二连接杆（4d5）的一端与第三铰接轴（4c3）铰接，第二连接杆（4d5）远离第一连接杆（4d4）的一端与第二铰接轴（4c2）铰接。

3.根据权利要求2所述的一种能够调整照射角度的太阳能设备的驱动机构，其特征在于：所述第二连杆组件（4d2）包括有第三连接杆（4d6）和第四连接杆（4d7），所述第三连接杆（4d6）的一端与第四连接杆（4d7）的一端铰接，第三连接杆（4d6）的长度方向和第四连接杆（4d7）的长度方向均与第三铰接轴（4c3）的轴线垂直，第三连接杆（4d6）的远离第四连接杆（4d7）的一端与第三铰接轴（4c3）铰接，第四连接杆（4d7）远离第三连接杆（4d6）的一端与第二铰接轴（4c2）铰接。

4.根据权利要求3所述的一种能够调整照射角度的太阳能设备的驱动机构，其特征在于：所述第二驱动电机（4e）通过第三连杆组件（4d3）同时与第一连接杆（4d4）和第二连接杆（4d5）铰接，第三连杆组件（4d3）包括有第五连接杆（4d8）和第六连接杆（4d9），所述第五连接杆（4d8）的一端通过第四铰接轴（4c4）同时与第一连接杆（4d4）的铰接端、第二连接杆（4d5）的铰接端、第三连接杆（4d6）的铰接端和第四连接杆（4d7）的铰接端铰接，第五连接杆（4d8）远离第一连杆组件（4d1）的一端与第六连接杆（4d9）的一端铰接，第六连接杆（4d9）的一端与第二驱动电机（4e）的输出端铰接，第五连接杆（4d8）和第六连接杆（4d9）的长度方向均与第二驱动电机（4e）的输出轴轴线平行，第四铰接轴（4c4）和第二驱动电机（4e）的输出轴轴线均与第一铰接轴（4c1）平行。