一种柔性双轴跟踪支架的制作方法

1.本发明涉及太阳能技术装备领域，具体地说是用于光伏或聚光太阳能的一种柔性双轴跟踪支架。


背景技术：

2.太阳能跟踪支架用于安装光伏电池板或聚光太阳能的反射镜，其作用是用于更多地收集太阳辐射能，太阳能跟踪支架主要包括支架基础、立柱、支撑架，支撑架上可以安装反射镜或光伏组件，支撑架可绕立柱作水平转动和俯仰运动，保证最大化利用反射太阳光。太阳能跟踪支架包括与支撑架俯仰角度相关的高度角和与镜面水平旋转相关的方位角，高度角和方位角的角度驱动装置中常见有涡轮涡杆减速机、齿轮齿条、液压推杆及电动推杆等几种方式；这些传统驱动方式及传统安装方式，成本高，精度低，安装维护不方便，是现有技术中亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种新型太阳能跟踪支架，旨在解决现有技术中定日镜或光伏双轴跟踪支架驱动方式复杂成本高，安装难，维护不便等问题。本发明的技术方案如下：
4.一种柔性双轴跟踪支架，包括支架基础、立柱、旋转关节、支撑架主梁、支撑架、方位角角度控制装置和高度角角度控制装置，所述支撑架固定在支撑架主梁上，支撑架上面可以安装反射镜或光伏组件，其特征在于，所述支撑架主梁通过旋转关节安装在立柱上，所述旋转关节上部的两侧各设置有顶关节一和顶关节二，两个顶关节都和支撑架主梁连接，使支撑架主梁可做高度角方向旋转，所述高度角角度控制装置驱动支撑架主梁及支撑架做高度角方向旋转，所述方位角角度控制装置驱动旋转关节的外筒做方位角方向旋转并最终带动支撑架做方位角方向旋转，所述高度角角度控制装置包括驱动轮一、传动轮一、驱动绳一和直线驱动机构一，所述直线驱动机构一安装在旋转关节的内筒里面靠中间位置且与旋转关节的外筒相对固定连接并跟随旋转关节的外筒一起在方位角方向上旋转，所述驱动绳一环绕于驱动轮一和传动轮一上，形成紧密旋转机构，所述直线驱动机构一的输出端和驱动绳一固定连接，用于驱动驱动绳一作往复运动，所述驱动绳一驱动驱动轮一旋转，所述驱动轮一安装在支撑架主梁和旋转关节相连的两个顶关节之间，并和支撑架主梁固定连接从而能够最终驱动支撑架作高度角方向旋转。
5.其中，所述方位角角度控制装置包括驱动轮二、传动轮二、驱动绳二和直线驱动机构二，所述直线驱动机构二和传动轮二安装在立柱上，所述驱动轮二固定安装在旋转关节的外筒上并跟随旋转关节的外筒一起在方位角方向上旋转，所述驱动绳二环绕于驱动轮二和传动轮二上，形成紧密旋转机构，所述直线驱动机构二的输出端和驱动绳二固定连接，用于驱动驱动绳二作往复运动，所述驱动绳二驱动驱动轮二旋转，从而能够最终驱动支撑架作方位角方向旋转。
6.其中，所述旋转关节包括内筒、外筒、内筒与外筒之间的轴承、顶关节一和顶关节二；所述顶关节一和顶关节二分左右设置在外筒的顶部，所述顶关节一和顶关节二用来连接支撑架主梁，所述外筒可以相对内筒相对旋转，所述内筒螺栓连接于立柱上。
7.其中，所述旋转关节的内筒与外筒之间的轴承为高分子轴承。
8.其中，所述旋转关节外筒上设置的顶关节一或顶关节二其内部相对旋转的中间部分材料为高分子材料。
9.其中，所述驱动绳与驱动轮固定连接，防止打滑，所述驱动绳环绕驱动轮若干圈，有利于扩大角度调节范围。
10.其中，所述驱动绳为若干条，所述驱动轮上设有若干槽，所述传动轮上设有若干槽，方便安装若干驱动绳。
11.其中，所述驱动绳为钢丝绳，也可以采用软绳、链条或同步带。
12.其中，支撑架与旋转关节之间安装有弹簧装置，当支撑架做高度角方向旋转时，弹簧装置可以抵消一部分自重产生的力矩，从而减轻高度角角度控制装置的负担。
13.其中，所述直线驱动机构1或直线驱动机构2都包括电机、丝杆、丝杆螺母、固定丝杆的轴承座和用于防护及安装的外壳，所述电机驱动丝杆旋转，丝杆驱动丝杆螺母作往复运动。
14.本发明具有如下有益效果：
15.本发明支撑架上可以安装反射镜或光伏组件，所述支撑架通过旋转关节安装在立柱上，高度角角度控制装置驱动支撑架做高度角方向旋转，方位角角度控制装置驱动旋转关节做方位角方向旋转；本发明的高度角角度控制装置及方位角角度控制装置采用驱动绳与丝杆相结合的一种创新方案，极大地改善了传统驱动系统的安装方式，同时又保证了驱动系统的精度，方便密封防护及后期维护；与传统的太阳能跟踪支架角度控制采用的涡轮涡杆减速机、液压推杆或电动推杆驱动相比，极大地降低了跟踪支架的驱动成本，并提高了可靠性。
附图说明
16.图1为本发明一种柔性双轴跟踪支架的结构示意图；
17.图2为本发明一种柔性双轴跟踪支架的主视图；
18.图3为本发明一种柔性双轴跟踪支架的左视图；
19.图4为本发明一种柔性双轴跟踪支架图2的a处放大图；
20.图5为本发明一种柔性双轴跟踪支架的方位角角度控制装置示意图；
21.图6为本发明一种柔性双轴跟踪支架的高度角角度控制装置示意图。
22.图中附图标记表示为：
23.1-支架基础；2-立柱；3-旋转关节；31-内筒；32-外筒；33-轴承；34-顶关节一；35-顶关节二；4-支撑架主梁；5-支撑架；6-方位角角度控制装置；61-驱动轮二；62-传动轮二；63-驱动绳二；64-直线驱动机构二；7-高度角角度控制装置；71-驱动轮一；72-传动轮一；73-驱动绳一；74-直线驱动机构一；75-电机；76-丝杆；77-丝杆螺母；78-外壳；79-轴承座。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
25.参见图1至图6，一种柔性双轴跟踪支架，包括支架基础1、立柱2、旋转关节3、支撑架主梁4、支撑架5、方位角角度控制装置6和高度角角度控制装置7，所述支撑架5固定在支撑架主梁4上，支撑架5上面可以安装反射镜或光伏组件，其特征在于，所述支撑架主梁4通过旋转关节3安装在立柱2上，所述旋转关节3上部的两侧各设置有顶关节一34和顶关节二35，两个顶关节都和支撑架主梁4连接，使支撑架主梁4可做高度角方向旋转，所述高度角角度控制装置7驱动支撑架主梁4及支撑架5做高度角方向旋转，所述方位角角度控制装置驱动旋转关节3的外筒做方位角方向旋转并最终带动支撑架5做方位角方向旋转，所述高度角角度控制装置7包括驱动轮一71、传动轮一72、驱动绳一73和直线驱动机构一74，所述直线驱动机构一74安装在旋转关节3的内筒里面靠中间位置且与旋转关节的外筒相对固定连接并跟随旋转关节的外筒一起在方位角方向上旋转，所述驱动绳一73环绕于驱动轮一71和传动轮一72上，形成紧密旋转机构，所述直线驱动机构一74的输出端和驱动绳一73固定连接，用于驱动驱动绳一73作往复运动，所述驱动绳一73驱动驱动轮一71旋转，所述驱动轮一71安装在支撑架主梁4和旋转关节3相连的两个顶关节之间，并和支撑架主梁4固定连接从而能够最终驱动支撑架5作高度角方向旋转。
26.进一步的，所述方位角角度控制装置6包括驱动轮二61、传动轮二62、驱动绳二63和直线驱动机构二64，所述直线驱动机构二64和传动轮二62安装在立柱2上，所述驱动轮二61固定安装在旋转关节3的外筒上并跟随旋转关节的外筒一起在方位角方向上旋转，所述驱动绳二63环绕于驱动轮二61和传动轮二62上，形成紧密旋转机构，所述直线驱动机构二64的输出端和驱动绳二63固定连接，用于驱动驱动绳二63作往复运动，所述驱动绳二63驱动驱动轮二61旋转，从而能够最终驱动支撑架5作方位角方向旋转。
27.进一步的，所述旋转关节3包括内筒31、外筒32、内筒与外筒之间的轴承33、顶关节一34和顶关节二35；所述顶关节一34和顶关节二35分左右设置在外筒32的顶部，所述顶关节一34和顶关节二35用来连接支撑架主梁4，所述外筒32可以相对内筒31相对旋转，所述内筒31螺栓连接于立柱2上。
28.优选的，所述旋转关节3的内筒31与外筒32之间的轴承33为高分子轴承。
29.优选的，所述旋转关节3外筒32上设置的顶关节一34或顶关节二35其内部相对旋转的中间部分材料为高分子材料，提高耐磨性。
30.进一步的，所述驱动绳与驱动轮固定连接，防止打滑，所述驱动绳环绕驱动轮若干圈，有利于扩大角度调节范围。
31.进一步的，所述驱动绳为若干条，所述驱动轮上设有若干槽，所述传动轮上设有若干槽，方便安装若干驱动绳。
32.进一步的，所述驱动绳为钢丝绳或采用软绳、链条、同步带。
33.进一步的，支撑架5与旋转关节3之间安装有弹簧装置，当支撑架5做高度角方向旋转时，弹簧装置可以抵消一部分自重产生的力矩，从而减轻高度角角度控制装置7的负担。
34.进一步的，所述直线驱动机构1或直线驱动机构2都包括电机75、丝杆76、丝杆螺母77、固定丝杆76的轴承座79和用于防护及安装的外壳78，所述电机75驱动丝杆76旋转，丝杆76驱动丝杆螺母77作往复运动。
35.本发明工作原理：
36.1、反射镜高度角方向调整；旋转关节3上设置有顶关节一34和顶关节二35；所述顶关节一34和顶关节二35用来连接支撑架主梁4，所述支撑架主梁4可在顶关节一与顶关节二上旋转，所述支撑架主梁旋转通过高度角角度控制装置7驱动实现，所述高度角角度控制装置7包括安装在支撑架主梁上的驱动轮一71，安装在与旋转关节的外筒相固定的延伸板上的传动轮一72及直线驱动机构一74，所述直线驱动机构一74安装在旋转关节3的内筒里面中间位置且与旋转关节的外筒相对固定连接并跟随旋转关节的外筒一起在方位角方向上旋转，驱动绳一73环绕于驱动轮一71和传动轮一72上，形成紧密旋转机构，直线驱动机构一74的螺母和驱动绳一73固定连接；当需要调整反射镜高度角角度时，启动直线驱动机构一74，直线驱动机构一74的电机75带动丝杆76旋转，丝杆76旋转带动螺母作上下移动，驱动绳一73与螺母固定连接，螺母上下移动时驱动驱动绳一73作往复运动，所述驱动绳一73驱动驱动轮一71旋转，所述驱动轮一71驱动支撑架主梁旋转从而能够最终驱动支撑架5作高度角方向旋转。
37.2、反射镜方位角方向调整；支撑架固定在支撑架主梁4上，所述支撑架主梁4通过旋转关节3安装在立柱2上，支撑架主梁4通过旋转关节可沿立柱做方位角旋转，所述方位角旋转通过方位角角度控制装置驱动实现；所述方位角角度控制装置6包括安装在旋转关节3外筒上的驱动轮二61、安装在立上的传动轮二62和直线驱动机构二64，所述驱动轮二61固定安装在旋转关节3的外筒上并跟随旋转关节的外筒一起在方位角方向上旋转，所述驱动绳二63环绕于驱动轮二61和传动轮二62上，形成紧密旋转机构，所述直线驱动机构二64的螺母和驱动绳二63固定连接；当需要调整反射镜方位角角度时，启动直线驱动机构二64，直线驱动机构二64的电机75带动丝杆76旋转，丝杆76旋转带动螺母作上下移动，驱动绳二63与螺母固定连接，螺母上下移动时驱动驱动绳二63作往复运动，所述驱动绳二63驱动驱动轮二61旋转，所述驱动轮二61驱动支撑架主梁旋转从而能够最终驱动支撑架5作方位角方向旋转。
38.在发明的描述中，需要理解的是，术语“上方”、“下方”、“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
39.在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
40.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种柔性双轴跟踪支架，包括支架基础(1)、立柱(2)、旋转关节(3)、支撑架主梁(4)、支撑架(5)、方位角角度控制装置(6)和高度角角度控制装置(7)，所述支撑架(5)固定在支撑架主梁(4)上，支撑架(5)上面可以安装反射镜或光伏组件，其特征在于，所述支撑架主梁(4)通过旋转关节(3)安装在立柱(2)上，所述旋转关节(3)上部的两侧各设置有顶关节一和顶关节二，两个顶关节都和支撑架主梁(4)连接，使支撑架主梁(4)可做高度角方向旋转，所述高度角角度控制装置(7)驱动支撑架主梁(4)及支撑架(5)做高度角方向旋转，所述方位角角度控制装置驱动旋转关节(3)的外筒做方位角方向旋转并最终带动支撑架(5)做方位角方向旋转，所述高度角角度控制装置(7)包括驱动轮一(71)、传动轮一(72)、驱动绳一(73)和直线驱动机构一(74)，所述直线驱动机构一(74)安装在旋转关节(3)的内筒里面靠中间位置且与旋转关节的外筒相对固定连接并跟随旋转关节的外筒一起在方位角方向上旋转，所述驱动绳一(73)环绕于驱动轮一(71)和传动轮一(72)上，形成紧密旋转机构，所述直线驱动机构一(74)的输出端和驱动绳一(73)固定连接，用于驱动驱动绳一(73)作往复运动，所述驱动绳一(73)驱动驱动轮一(71)旋转，所述驱动轮一(71)安装在支撑架主梁(4)和旋转关节(3)相连的两个顶关节之间，并和支撑架主梁(4)固定连接从而能够最终驱动支撑架(5)作高度角方向旋转。2.如权利要求1所述的一种柔性双轴跟踪支架，其特征在于，所述方位角角度控制装置(6)包括驱动轮二(61)、传动轮二(62)、驱动绳二(63)和直线驱动机构二(64)，所述直线驱动机构二(64)和传动轮二(62)安装在立柱(2)上，所述驱动轮二(61)固定安装在旋转关节(3)的外筒上并跟随旋转关节的外筒一起在方位角方向上旋转，所述驱动绳二(63)环绕于驱动轮二(61)和传动轮二(62)上，形成紧密旋转机构，所述直线驱动机构二(64)的输出端和驱动绳二(63)固定连接，用于驱动驱动绳二(63)作往复运动，所述驱动绳二(63)驱动驱动轮二(61)旋转，从而能够最终驱动支撑架(5)作方位角方向旋转。3.如权利要求1所述的一种柔性双轴跟踪支架，其特征在于，所述旋转关节(3)包括内筒(31)、外筒(32)、内筒与外筒之间的轴承(33)、顶关节一(34)和顶关节二(35)；所述顶关节一(34)和顶关节二(35)分左右设置在外筒(32)的顶部，所述顶关节一(34)和顶关节二(35)用来连接支撑架主梁(4)，所述外筒(32)可以相对内筒(31)相对旋转，所述内筒(31)螺栓连接于立柱(2)上。4.如权利要求3所述的一种柔性双轴跟踪支架，其特征在于，所述旋转关节(3)的内筒(31)与外筒(32)之间的轴承(33)为高分子轴承。5.如权利要求3所述任意一种柔性双轴跟踪支架，其特征在于，所述旋转关节(3)外筒(32)上设置的顶关节一(34)或顶关节二(35)其内部相对旋转的中间部分材料为高分子材料。6.如权利要求1所述的一种柔性双轴跟踪支架，其特征在于，所述驱动绳与驱动轮固定连接，防止打滑，所述驱动绳环绕驱动轮若干圈，有利于扩大角度调节范围。7.如权利要求6所述的一种柔性双轴跟踪支架，其特征在于，所述驱动绳为若干条，所述驱动轮上设有若干槽，所述传动轮上设有若干槽，方便安装若干驱动绳。8.如权利要求7所述的一种柔性双轴跟踪支架，其特征在于，所述驱动绳为钢丝绳，也可以采用软绳、链条或同步带。9.如权利要求1所述的任意一种柔性双轴跟踪支架，其特征在于，支撑架(5)与旋转关
节(3)之间安装有弹簧装置，当支撑架(5)做高度角方向旋转时，弹簧装置可以抵消一部分自重产生的力矩，从而减轻高度角角度控制装置(7)的负担。10.如权利要求2所述的任意一种柔性双轴跟踪支架，其特征在于，所述直线驱动机构1或直线驱动机构2都包括电机(75)、丝杆(76)、丝杆螺母(77)、固定丝杆(76)的轴承座(79)和用于防护及安装的外壳(78)，所述电机(75)驱动丝杆(76)旋转，丝杆(76)驱动丝杆螺母(77)作往复运动。

技术总结
本发明公开了用于光伏或聚光太阳能的一种柔性双轴跟踪支架，包括支架基础、立柱、旋转关节、支撑架、方位角角度控制装置和高度角角度控制装置，支撑架上可以安装反射镜或光伏组件，所述支撑架通过旋转关节安装在立柱上，高度角角度控制装置驱动支撑架做高度角方向旋转，方位角角度控制装置驱动旋转关节做方位角方向旋转；本发明的高度角角度控制装置采用驱动绳与丝杆相结合的一种创新方案，极大地改善了传统驱动系统的安装方式，同时又保证了驱动系统的精度，方便密封防护及后期维护；与传统的太阳能跟踪支架角度控制采用的涡轮涡杆减速机、液压推杆或电动推杆驱动相比，极大地降低了跟踪支架的驱动成本，并提高了可靠性。并提高了可靠性。并提高了可靠性。


技术研发人员：兰宝胜
受保护的技术使用者：龙岩智康太阳能科技有限公司
技术研发日：2023.01.18
技术公布日：2023/7/22