CN101663544A - 双轴太阳能跟踪器 - Google Patents

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CN101663544A CN200780050346A CN200780050346A CN101663544A CN 101663544 A CN101663544 A CN 101663544A CN 200780050346 A CN200780050346 A CN 200780050346A CN 200780050346 A CN200780050346 A CN 200780050346A CN 101663544 A CN101663544 A CN 101663544A
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Abstract

本发明是一种太阳能跟踪器，所述的太阳能跟踪器包括：主下部结构，所述主下部结构包括一系列柱以及设置在所述柱之间的横梁部分，所述柱和横梁部分通过中间轴连接起来并且能沿纵轴转动；还包括第二下部结构，所述第二下部结构包括：连接太阳能面板的框架，所述框架能沿纵轴的横向轴转动，所述框架和横梁之间有连接部件与它们分别活动连接，所述框架通过与所述滑道连接的连杆致动。整个结构的重心设置得与纵轴非常靠近，这样能使得整个结构容易致动，降低风灵敏性并且容易架设，另外，由于容许有一定的经向公差，每平方米能得到更多能量从而更好的利用土地。

Description

双轴太阳能跟踪器
技术领域
本发明涉及一种双轴太阳能跟踪器，所述的太阳能跟踪器用于太阳能面板或光电太阳能模块，从而使它们能最大限度地朝向太阳辐射。
本发明的特点在于组成本发明的跟踪器的组件的特别设置和设计从而使所述光电太阳能模块能够实现定位朝向和致动。
本发明的另一个特点在于所述太阳能面板或模块的主结构和第二下部结构的重心的设置，它们的重心设置得非常靠近并且在主转动线以下因而用于产生所述转动的力非常小。
本发明还有一个特点就是，由于上述设置使得所述机构的风灵敏性显著降低，这不权意味着用于调整所述机构需要更小的力还意味着它能通过不同的支撑得到支持并能提供很多的结构优点。
背景技术
到目前为止，太阳能跟踪器能提供一定程度的自由度例如本领域公知的单轴或双轴跟踪器能提供两个方向的自由度。所述的双轴跟踪器能够从东到西跟踪(方位跟踪)和提升跟踪，上述跟踪与固定安装相比能扑捉到近30％的更多能量。
现有技术中的双轴太阳能跟踪系统能用一根单独的柱提供成组的大表面积的光电太阳能面板，上述结构能为所有成组的面板表面提供两个方向的自由度，从而实现方位跟踪和成组表面积的提高。
通过上述方式设置的跟踪器包括：具有两个方向自由度的柱，所述柱的上端安装有一系列成组的光电面板并形成一个表面，虽然这样的设置也有一些缺点。
通常，为了最大化双轴跟踪器的目的，所要控制的表面通常都很大，从几十平方米到将近100平方米。这意味着所述表面的风阻相当大因此所述结构需要增大以便能够提供足够的抵抗力，不仅是为了经受风阻，也是为了经受因压力分配不对称产生的转动，为了控制所述设备的位置还需要有超大尺寸的致动器。
因为所述设备的表面积通常都很大，为了以合适的方式定位所述设备，所述柱就需要达到一定高度，这就涉及到每个跟踪器的架设困难，另外还要考虑它们明显的视觉效应。
单柱结构的面板设置会妨碍控制运算法则的应用，所述的运算法则能够减少周围建筑物的投射的阴影的影响，从而造成跟踪器之间需要有更大的间隔。
跟踪器之间为防止互相投射阴影的距离的加大意味着在每平方米安装能量方面土地利用率的降低。
另外，在架设过程中，这种安装在单柱上的双轴太阳能跟踪器在人力和机械方面都需要一定程度的专业性，这就会造成材料和时间的额外成本从而导致很高的成本。
因此，本发明所提出的双轴太阳能跟踪器的目的在于克服以上提到的各种缺点，一方面，它具有很小的风灵敏性，因此它的架设结构具有很小的结构阻力要求，并且架设过程中允许在一定程度的公差，由于允许每平方安装更多的能量面板因此土地得到更好利用。
发明内容
本发明双轴太阳能跟踪器基本上包括具有两个方向自由度的可移动的太阳能跟踪结构。所述结构包括：具有沿整个结构纵向轴转动能力的主结构，还包括作为连接太阳能面板或光电模板于其上的框架的第二结构。所述第二结构或框架连接在主结构上并且每一第二结构均能通过连杆沿与纵向轴横向的轴转动。
使所述第二结构或框架发生转动的杆的下端连接在一个普通滑道上，通过所述滑道的转动从而使所有的太阳能面板或光电模块发生转动。
因此，总的表面被分成类似于软百叶窗的形式，即，每个面板或光电模块同步转动从而使致动器运动的衰减达到一个特别易于管理的值。
所述的主结构包括：一系列固定在地面并规则布置的柱，在柱的末端设置有横梁部分，所述横梁部分与中间轴连接或通过末端轴与横梁末端连接。
所述连接连续横梁部分的中间轴与横梁的上端连接并且支撑在减摩部件上；这种布置在经向上允许有一定程度的假设公差从而能降低成本，相比于其它要求高精度的双轴跟踪器，不但能减少所用部件，还能节省架设所需的人力。
所述主结构的横梁部分设置相对于经向转动轴有一定的位移，这样所述的设备即第一和第二下部结构的重心与所述主转动轴保持得非常近，从而翻转力矩就会降低到最小。
另外，不只是为了把重心设置在靠近经向转动轴而且还要低于所述的转动轴，这样在架设第二下部结构或框架的过程中就不会有能够使所述设备发生倾覆的翻转力矩。
所述主要下部结构沿纵向轴的转动可以通过单个致动器致动，所述单个致动器的一端固定在一根所述的柱上，另一端固定在设置在两个连续横梁部分的末端的结构上，也可以通过V形设置的成对致动器来使所述的主要下部结构转动，所述的致动器使沿所述结构的纵轴的横向设置的力传送机构启动，所述的力传送机构位于两个连续横梁部分的中间连接轴上。
另外，为了能使每个太阳能面板或光电模块都能转动，在前述安装在横梁上的力传送机构上固定有第二致动器，这样所述第二致动器的末端固定在与所述跟踪设备平行的滑道上。
基于以上结构特点，本设备有以下优点：
一方面，由于本设备在纵向有一定程度的公差，与没有这个特点相比，它能降低架设的成本；
另外，本跟踪器的最终结构具有对高风速的低灵敏性，这意味着所述结构设备具有低的阻力要求；
由于有软百叶窗设置，整个表面的扭矩或致动运动得到显著降低。
有更大的表面积，因为在每平方米上能安装更多的面板，这意味着土地费用的节省。
所述的跟踪设备沿纵轴转动不需要费很大的劲，因为所述转动轴的重心出现在所述主结构的纵向转动轴中。
由于所述设备的重心设置在纵向转动轴以下，因此，在架设设备过程中，能避免所述结构设备的倾覆。
附图说明
为了补充发明书的内容并且更好的理解本发明的特点，本说明书包括了描述本发明的实施方式的附图，这些附图都是出于描述目的而不是出于限制本发明最重要的细节。
图1展示了本发明所述的双轴太阳能跟踪器的透视图。
图2展示了连接主要下部结构的两个连续横梁部分的中间轴的详细透视图。
图3和图4分别展示了图2中所示中间连接轴的主(前)视图和侧视图。
图5展示了第二下部结构或连接所述太阳能面板或模块与所述主要下部结构的框架还有致动装置(方式)。
图6展示了用于转动主要下部结构的致动装置。
图7展示了所述太阳能面板或光电模块单独但同时转动的第二种致动方式。
图8至图10展示了利用在一根柱上V形成对设置的致动器的主要下部结构致动装置的不同程度的细节。
具体实施方式
依据上述附图，下面描述本发明的优选实施方式。
在图1中我们可以看到本发明的双轴太阳能跟踪器具有能够沿整个结构的纵向轴转动的主要下部结构，所述太阳能跟踪器还具有作为与所述太阳能面板或光电模块连接的框架的第二下部结构。所述的第二下部结构或框架连接到所述的主要下部结构并且每个所述的第二下部结构能通过连杆沿与纵向轴横切的轴转动。
所述的主要下部结构包括：一系列固定在地面上并按一定规则布置的柱1，在所述的柱上设有与中间轴4连接的横梁部分3。横梁通过末端轴21与柱1的末端连接。
所述的第二下部结构包括：用于支持并且每个太阳能面板或光电模块2连接其上的框架5，所述框架5与所述的主要下部结构通过U形支撑17(图5)连接。
所有的框架通过滑道7单独的但是同时的方式致动。
附图1展示了用于致动主要下部结构转动的第一致动器8和致动滑道的第二致动器9。
图2至图4展示了连接两个连续横梁部分3的中间轴的细节。可以看到，所述横梁部分相对于纵向轴转动有轻微的位移，这种位移是因为试图把整个结构的重心尽可能向所述纵向轴靠近造成的，这样用来转动整个设备的力就被减小为最小。另外前面我们已经提到，也是为了把整个结构的重心设置在纵向转动轴以下这样在整个架设过程中，所述第二下部结构就没有倾覆的风险。
所述连续横梁部分3与所述中间轴4通过终端垂直部件10连接并用支架11加固。
附加板22连接在所述柱的顶端，在所述的柱上还安装有例如用特氟隆(Teflon)或其它类似材料制成的减摩板13，所述中间轴4安放在所述减摩板13上并用金属夹12通过螺丝帽16连接到所述附加板22上。
在所述柱的侧面及上端设置有阻止位移并固定辊子14的联接螺旋夹15，但是这些还是允许在纵向有一定程度的公差。
图5展示了第二下部结构，所述的第二下部结构包括：支撑和连接每组光电模块的太阳能面板的框架5。所述框架5连接在U形支撑设备17的末端，并且所述支持设备17连接在所述横梁部分3上。
连杆6的末端的一端固定在每一框架5上，另一端固定在滑道7上，从而所述滑道7的位移会使每一所述框架5单独但同时转动。
图6展示了第一种状态，其中所述主要下部结构通过第一致动器8致动转动。所述第一致动器8通过夹子18连接到所述柱1上并且所述致动器的末端与产生转动的力传送机构19连接。
所述力传送机构19包括：一对连接在连续横梁3末端上的横向横木20，所述横向横木设置在所述中间轴的两侧并且与另一对与横向横木20连接的横木21连接在一起，所述第一致动器8的致动端与所述横向横木20的连接横木21连接。
最后，图7展示了第二致动器9是怎么在滑道7上运动的。
所述第二致动器9通过夹子23与所述的力传送机构19连接并且它的致动端与所述滑道活动连接。
所述滑道7通过轭24与所述力传送机构19悬挂起来，所述轭24允许所述滑道7的直线运动。
图8至图10如前所述，展示了所述主要下部结构沿纵向轴转动的另一种方式，这种转动方式通过利用一对V形设置的致动器26和力传送机构25实现。
所述V形致动器29和力传送机构25设置在一个与容纳所述设备的纵向轴的平面垂直的平面内并且设置在中间轴4连接两个连续横梁部分3的位置。
所述V形致动器优选实施方式但并不局限于是具有中间连接室的液压传动装置并且其中的泵(虽然图中没有表现出来)也安装成同样的V形。另一种可选的方式是适合所有可能V形安装的致动器的中心液压系统。
所述力传送机构25出现在所述纵向轴横向并与连接在横梁部分3的末端的终端部件10铰孔连接。所述成对的V形致动器26的每一致动器都是通过活动连接27与所述柱1的下端连接。而所述每一致动器的上端通过活动连接28与所述力传送机构25连接
在图9中可以看到，每一活动连接27包括：一对从横梁两侧出现的平支撑29，所述一对平支撑设置成平行形式并且销30穿过所述每一致动器下端和平支撑。
另外，通过相类似的方式，所述活动连接28包括：在所述力传送机构25的下端出现的分别的平行平支撑31，销32同时穿过所述平支撑31和所述致动器26的上端。
图9和图10展示了用单个致动器9来使每个光电太阳能面板转动的方式，所述单个致动器9与所述滑道7有一定的位移，所述每一第二下部结构5的连杆6连接在滑道7上，上述都如图中所示。
本发明的实质性特点并不因为材料、形式、尺寸和组成部分的安排变化而改变，上述描述方式也不是出于限制的目的并且对于本领域的技术人员来说是足够的可以实现的。

Claims (20)

1、双轴太阳能跟踪器，其特征在于，它的结构包括：
-能够沿整个结构纵轴转动的主下部结构；
-第二下部结构，所述第二下部结构作为把太阳能面板或光电模板连接到主下部结构上的框架并且能够沿与所述纵轴的横切轴转动。
2、如权利要求1所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述主下部结构包括：一系列规则布置的固定在地面的柱(1)，设置在所述的柱(1)之间并用中间轴(4)互相连接在一起的横梁部分(3)。
3、如权利要求2所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述的横梁部分(3)相对所述的转动纵轴有一定的位移，因而所述跟踪器的重心就与所述轴保持得很近。
4、如权利要求2或3所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述跟踪器的重心在转动纵轴以下，因而在整个架设过程中，所述第二下部结构不会倾覆。
5、如前任一权利要求所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述连续横梁部分(3)和所述中间轴(4)是通过终端垂直部件(10)连接并用支架(11)加固，所述的支架(11)有附加板(22)固定在所述柱的上端，在所述柱的上端还安装有减摩板(13)，所述中间轴(4)通过金属夹(12)安放在所述减摩板(13)上。
6、如权利要求5所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述的减摩板(13)是由特氟隆(Teflon)制成的。
7、如前任一权利要求所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，在所述柱的侧面和上端安装有用于固定辊子(14)防止位移的联接螺旋夹(15)。
8、如前任一权利要求所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述第二下部结构包括：支撑和连接每个太阳能面板或光电模块的框架(5)，所述太阳能面板或光电模块与U形支撑设备17的末端活动连接，所述的U形支撑设备也连接在所述横梁部分上。
9、如权利要求8所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，每一框架(5)与连杆(6)的一端固定，连杆(6)的另一端与滑道(7)活动连接，因此，所述滑道(7)的位移会使所述每一框架(5)以单独但同时的方式转动。
10、如权利要求1至8任一所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述主下部结构的转动是通过第一致动器(8)致动转动，所述第一致动器(8)通过夹子(18)固定到所述柱(1)上并且所述致动器的末端与保护转动的力传送结构(19)连接。
11、如权利要求10所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述的力传送机构(19)包括：一对连接在所述连接横梁(3)末端上的横向横木(20)，所述横向横木(20)设置在中间轴(4)两侧并且通过另一对横木(21)与所述中间轴(4)连接在一起，所述致动器(8)的致动端与所述横向横木(20)通过连接横木(21)活动连接。
12、如权利要求1至8任一所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述主下部结构的转动是通过V形设置的一对致动器(26)来实现的，所述成对V形设置的致动器(26)使力传送机构(25)动作，所述成对V形设置的致动器(26)和力传送机构(25)位于与所述设备的纵轴垂直的平面内并且设置在中间轴(4)上。
13、如权利要求12所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述V形设置的致动器是具有中间连接室的液压传动装置。
14、如权利要求13所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述V形设置的致动器同一致动器内安装有泵。
15、如权利要求13所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述V形设置的致动器是通过中心液压系统致动的。
16、如权利要求12所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述的力传送机构(25)出现在所述纵轴的横向并与固定在横梁部分(3)的末端的终端部件(10)保持固定连接。
17、如权利要求12所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，成对V形设置的致动器(26)的每一个致动器与所述柱(1)的下端通过活动连接(27)连接在一起，而每个致动器(26)的上端通过活动连接(28)与力传送机构(25)连接。
18、如权利要求17所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述上端和下端的活动连接包括一对平行设置的平支撑，所述平支撑从横梁或力传送机构出现，销同时穿过所述力传送机构和所述致动器(26)的上端或下端。
19、如权利要求9至11任一所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述滑道(7)的运动是通过用夹子(23)固定在所述力传送机构(19)的第二致动器(9)的致动来实现的，所述第二致动器(9)的致动端活动连接固定在所述滑道(7)上。
20、如权利要求9至11任一所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述滑道(7)通过轭(24)与所述力传送机构(19)悬挂起来，所述轭(24)允许所述滑道(7)的直线运动。
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