[发明专利]基于形状记忆合金弹簧的无源自动巡日装置

说明书

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种形状记忆合金弹簧致动的无源自动巡日装置，实现光伏板对日照光线的自动跟随。

背景技术

在很多设备(如太阳灶、热水器)中，利用自动巡日装置可以在光电转换中提高对光能的利用率，最大程度的利用太阳能和热能。现有的可实现对太阳跟踪的自动巡日装置有单轴的和双轴的，基本上是电能供给、电机驱动的。现有的双轴自动跟踪装置，无论是程控式的、或传感器式、或阴影跟踪式的，虽可以实现时角跟踪，但是这些装置成本高，而且要消耗电能，在一些没电的地区则不能使用。同时，除程控式跟踪装置外，其余的跟踪信号多由太阳照射与遮光引起的光电变换产生，然后控制伺服系统进行跟踪，因而是间断方式跟踪的，跟踪精度受到影响。一些双轴跟踪装置只是让太阳能板固定的以15°/小时转动，如多弹簧自动跟踪，受小时钟的限制，碰到小时钟没电的情况的就不能正常运行了。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种在广大的范围内对太阳时角跟踪的全自动巡日装置。

本发明装置包括对应设置的两个电池板支架、太阳能光伏电池板和传动机构。

传动机构包括转轴、定位齿轮和行星齿轮。转轴的两端分别通过轴承与两个电池板支架连接，转轴上固定设置有电池板支杆，太阳能光伏电池板的底面通过电池板支杆与转轴连接，太阳能光伏电池板与转轴平行设置。定位齿轮固定设置在一个电池板支架的内侧面，并与转轴同轴设置，定位齿轮与行星齿轮啮合；齿轮支杆的一端与行星齿轮的中心轴连接，另一端与太阳能光伏电池板的底面固定连接。

柱形的聚光镜固定设置在太阳能光伏电池板的一侧，其横截面为半圆形；聚光镜的内侧面为反射面，并且朝向太阳能光伏电池板设置；聚光镜的横截面与太阳能光伏电池板平面以及转轴垂直。保温盒设置在太阳能光伏电池板的一侧与聚光镜的内侧面之间，太阳能光伏电池板的另一侧设置有配重块，配重块的重量与聚光镜和保温盒的重量和相近，调节装置整体重心，用于平衡转轴力矩，使得整个装置在弹簧不伸缩时，保持静止不转动。保温盒朝向聚光镜的侧壁为透明材料，保温盒内设置有形状记忆合金弹簧和复位弹簧。皮带与行星齿轮的中心轴配合连接，皮带的一端穿过保温盒侧壁的一个导向孔与形状记忆合金弹簧的一端连接、另一端穿过保温盒侧壁的另一个导向孔与复位弹簧的一端连接，形状记忆合金弹簧的另一端以及复位弹簧的另一端固定在保温盒上。

本发明利用形状记忆合金(shape memory alloy，SMA)弹簧的形变作为储能和动力元件。初始状态下，太阳能光伏电池板面向东，正对旭日。当太阳光线与太阳能光伏电池板垂直的时候，光线没有投射在聚光镜上。位于保温盒内的形状记忆合金弹簧也就没有受到光线聚焦，温度也就不会上升，形状记忆合金弹簧不会发生形变，太阳能光伏电池板将保持这个状态。当光线与太阳能光伏电池板不垂直时，光线就会照射在聚光镜上。聚光镜反射光线到形状记忆合金弹簧。形状记忆合金弹簧则受到光线聚焦照射导致温度上升。当温度超过形状记忆合金的相变温度后，形状记忆合金弹簧发生形变。由于形状记忆合金弹簧的收缩形变造成行星齿轮的转动以及复位弹簧的拉伸。行星齿轮的转动通过齿轮啮合传动给定位齿轮，由于定位齿轮是固定在支架上的，则行星齿轮绕着圆轨迹运动，从而带动太阳能光伏电池板转动，直到光线与太阳能光伏电池板再次垂直为止。在落日后的夜晚，由于温度下降，保温盒内温度下降到形状记忆合金的相变温度下，形状记忆合金弹簧在复位弹簧的回复力作用下伸长变形，使得太阳能光伏电池板恢复到初始状态。

本发明利用形状记忆合金弹簧随升温而形变、降温而恢复特性，带动太阳能光伏电池板跟随光线转动，实现了自动跟踪，提高了太阳能光伏电池板的光电转换效率。本发明不消耗其它能源，并且结构简化、成本低廉、操作简便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，自动巡日装置包括对应设置的两个电池板支架1、太阳能光伏电池板2和传动机构。

传动机构包括转轴3、定位齿轮13和行星齿轮11。转轴3的两端分别通过轴承与两个电池板支架1连接。转轴3上固定设置有电池板支杆4，太阳能光伏电池板1的底面通过电池板支杆4与转轴3连接，并且太阳能光伏电池板1与转轴3平行设置。定位齿轮13固定设置在一个电池板支架1的内侧面，并与转轴3同轴设置，定位齿轮13与行星齿轮11啮合。齿轮支杆12的一端与行星齿轮11的中心轴连接，另一端与太阳能光伏电池板2的底面固定连接。