[实用新型]一种分布式太阳采光阵列单驱动双轴联动追踪机构

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳采光装置技术领域，尤其是涉及一种分布式太阳采光阵列单驱动双轴联动追踪机构。

背景技术

地平面坐标系对太阳光的空间位置，采用高度角和方位角来描述。一般的东西向位置用方位角描述，俗称横轴向，南北向位置用高度角描述，俗称纵轴向。众所周知，采光器有一个重要的结构参数，是指采光体开口结构尺寸围成的平面，通常称为光入射面。入射面有一根公法线。很显然，当采光器的公法线随时与太阳光线保持平行时，采光器能够最大接收太阳光。实现这个要求需要精准的机械机构动态追踪。追踪太阳光的方式方法就是太阳光追踪。太阳光的移动轨迹是曲线。所以，采用平面轨迹合成曲线轨迹时，需要在东西向和南北向两个方向上同时运动。俗称“双轴追踪”，或者“全追踪”。很显然，这些采光器不管是任何形式，都需要全追踪太阳光，才能最大发挥其采光面积效率。

目前常用的方式方法，主要表现出二个重要的缺点：

第一，对单体采光器，采用双电机驱动的双轴追踪的采光方法。每个采光器需要2个驱动电机。当多采光器构成分布式采光阵列时，需要2倍于采光器数量的电机驱动，对于多个采光器组成的大型阵列。太多的驱动电机，造成系统投资太大、成本太高。

第二，对于纵轴或者是横轴槽式聚光器，可以多个采光器单轴联动同步追踪，但仍旧没有解决双轴联动追踪的问题。单轴追踪太阳光时，入射面面积利用率只有50％左右。这就大量降低了聚光器的聚光效率，严重制约了产品的市场推广利用。

为了对现有技术进行改进，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种可自动追踪光线的采光器[申请号：CN201410660904.7]，包括采光器本体及控制电路，采光器本体包括支撑底座、两个机械臂、四个舵机、光强传感器、镜面支架及镜面，控制电路包括单片机、四个舵机驱动电路及信号放大电路。

上述方案虽然在一定程度上解决了现有技术的不足，但是结构较为复杂，需要多个驱动，整体设计还不够合理。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，结构简单，可同步联动追踪太阳光的分布式太阳采光阵列单驱动双轴联动追踪机构。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本分布式太阳采光阵列单驱动双轴联动追踪机构包括呈阵列分布的若干单体采光器，所述的单体采光器通过主机联动支架与联动驱动杆组相连接，所述的单体采光器固定在采光器铰支座上，所述的采光器铰支座设置在旋转支筒上，所述的采光器铰支座通过纵轴向追踪推杆与纵轴向追踪行走块相连接，所述的旋转支筒与方位角追踪摆臂相连接，所述的纵轴向追踪行走块与方位角追踪摆臂滑动连接，所述的纵轴向追踪行走块通过第一离合传动结构与驱动电机相连接，所述的旋转支筒的下部固定套接有固定齿轮，所述的固定齿轮通过第二离合传动结构与驱动电机相连接，且当第一离合传动结构和驱动电机相啮合时驱动电机驱动纵轴向追踪行走块移动带动纵轴向追踪推杆驱动采光器铰支座转动使得单体采光器的高度角改变，当第二离合传动结构和驱动电机相啮合时方位角追踪摆臂摆动带动旋转支筒旋转使得单体采光器的方位角改变。

只有一个驱动电机作为单动力源驱动，并根据追踪需求，输出两个力矩分量，产生两个运动分量。其中，驱动电机经过第二离合器、轴向追踪锥形齿轮、横轴向追踪行走齿轮、固定齿轮，输出圆运动分量。另一个是，驱动电机经过第一离合器、纵轴向行走齿条和纵轴向追踪齿轮，输出变速切向输出直线运动分量。两个运动分量，分别对应采光器两个角度方向的不同的追踪要求，满足采光器阵列双轴向联动追踪阳光。适用于多种不同类型的太阳光采光器追踪太阳光。

在上述的分布式太阳采光阵列单驱动双轴联动追踪机构中，所述的第一离合结构包括纵轴向行走齿条，所述的纵轴向行走齿条的一端与纵轴向追踪行走块相连接，纵轴向行走齿条与纵轴向追踪齿轮相啮合，所述的纵轴向追踪齿轮通过第一离合器与驱动电机相连接。变速切向输出直线运动分量的输出，是纵轴向行走齿条来完成，第一离合器、纵轴向追踪齿轮、纵轴向行走齿条有序机械连接。纵轴向行走齿条的一端刚性连接纵轴向追踪行走块。纵轴向追踪齿轮转动时，迫使纵轴向行走齿条作直线移动，并带动纵轴向追踪行走块沿着滑动槽做直线移动。纵轴向追踪行走块通过铰链轴以及联动驱动杆组，就可以带动整个聚光阵列，实施纵轴向同步追踪太阳光。