CN103191875A - 一种太阳能电池除尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池除尘装置，包括横向设置在太阳能板上方的横梁，横梁上设置有清洁机构，横梁的两端连接在支撑座上，支撑座下方设置有螺母，螺母与设置于太阳能板侧边的丝杆配合，丝杆端部连接有丝杆电机，其特征在于，还设置有横梁升降机构，包括固定于螺母上方的支撑板，支撑板上具有一端位置高于另一端的弧形通孔，支撑座侧面上横向固定设置有穿过弧形通孔的支撑杆，横梁升降机构还包括设置于丝杆两端位置的两个用于对支撑座限位的限位架。相比于现有技术，本发明的太阳能电池除尘装置，具有结构简单，除尘效果好，使用寿命长，运行更稳定，对太阳能板表面损伤小等优点。

Description

一种太阳能电池除尘装置

技术领域

本发明涉及一种光伏组件太阳能电池上用于对太阳能板除尘的太阳能电池除尘装置。

 

背景技术

光伏组件是由太阳能电池片组成的光伏发电的结构单元，俗称太阳能板，是目前利用太阳能产生电能的核心组成部分。目前主流光伏组件都是以硅基电池片为核心的，光电转化效率最高接近20%，组件尺寸最大外尺寸1m×2m左右。

大量的生产实践表明露天放置的光伏组件在使用一段时间后容易在通光面积累灰尘等污染物。灰尘的堆积显著降低光伏组件光通量，进而显著降低光伏组件的电能输出能力。定量的分析测试表明4g/m??的灰尘堆积使得光伏组件电能输出效率降低60%。更有甚者，大块的灰尘或污染物堆积，比如树叶、鸟粪等，会产生热板效应，导致光伏组件局域高温直至烧毁报废。

为了解决上述问题，现有技术中存在一些能够对太阳能除尘的技术，例如我国申请号201110289151.x所公开的一种太阳能板除尘扫雪器，其结构包括电机、与所述电机相连的丝杠，与所述丝杠螺纹连接的横梁，所述丝杠位于所述太阳能板的上方，所述横梁位于所述太阳能板的一端，所述横梁下方设有除尘和/或除雪装置，所述横梁能够在电机的带动下，从太阳能板的一端行进到另一端。这样靠电机通过丝杆带动横梁沿太阳能板表面行走，即可将太阳能板表面的灰尘积雪等扫去。

上述这种现有的太阳能板除尘扫雪器存在以下缺陷：1、横梁在太阳能板上面来回扫动，容易导致除尘扫雪装置很快磨损，同时容易导致一些大颗粒的灰尘被夹杂在扫雪装置与太阳能板之间被来回带动，导致难以清理干净并在摩擦时损坏太阳能板。2、现有的除尘扫雪装置的机构为简单的除尘刷和不锈钢除雪条，其清理效果较差，存在除尘不易扫净的缺点。

 

发明内容

针对上述问题和不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种使用寿命更长，除尘更干净，对太阳能板表面损伤小的太阳能电池除尘装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了以下的技术方案。

一种太阳能电池除尘装置，包括横向设置在太阳能板上方的横梁，横梁上设置有用于清洁太阳能板的清洁机构，横梁的两端连接在支撑座上，支撑座下方设置有螺母，螺母与设置于太阳能板侧边的丝杆配合形成丝杆螺母传动副，丝杆端部连接有丝杆电机，丝杆电机固定于太阳能板并用于带动丝杆转动，其特征在于，还设置有横梁升降机构，所述横梁升降机构包括侧向固定设置于螺母上方的支撑板，支撑板上具有向上弯曲的弧形通孔，弧形通孔一端位置高于另一端，所述支撑座侧面上横向固定设置有支撑杆，支撑杆活动地穿过弧形通孔并形成支撑，横梁升降机构还包括设置于丝杆两端位置的两个限位架，所述限位架具有一个向丝杆中部延伸并正对支撑座设置的用于对支撑座限位的部分。

上述方案的装置，使用过程中，起始位置时，支撑杆位于支撑板上弧形通孔中靠下方一端的位置，然后丝杆电机启动，带动丝杆旋转，进而带动螺母沿丝杆行走，使得横梁沿太阳能板上下行走，横梁上的清洁机构即可进行清洁。由于设置了横梁升降机构，当横梁行走至丝杆一端时，限位架与支撑座相抵接并对支承座限位，此时丝杆继续转动可使螺母带动支撑板继续行走，迫使支撑杆由弧形通孔靠下方一端移动到靠上方一端，此时横梁被提升，使得清洁机构脱离与太阳能板的接触。然后丝杆电机反转带动横梁回复，横梁回复过程中由于横梁处于高处，清洁机构脱离了与太阳能板的接触，故不会将已经扫至太阳能板一端的灰尘垃圾再次带回到太阳能板上。当横梁回复到起始位置时，该位置的限位架对支承座限位迫使弧形通孔内的支撑杆滑动到下方一端位置，此时清洁机构重新与太阳能板接触，丝杆电机恢复正转，即可再次带动横梁进行清洁。以此循环往复，可以保证清洁机构只往一个方向对太阳能板进行清洁，避免了清洁机构在太阳能板上面来回扫动导致灰尘被来回带动进而损坏太阳能板以及难以清理干净等问题。同时，其中横梁升降机构设置巧妙，利用了一个弧形通孔和支撑杆的配合使得丝杆电机的动力能够迫使横梁进行升降，无需额外的动力，简化了机构，降低了生产成本。

作为优化，所述横梁升降机构中还设置有拉力弹簧，拉力弹簧一端连接在支撑杆上，拉力弹簧另一端连接在支撑板上且拉力弹簧的拉力方向与支撑板上的弧形通孔弯曲方向相反。这样优化后，当支撑杆位于弧形通孔的一端位置时，可以靠拉力弹簧的作用力保证其位置不会发生跳动，使得在清洁机构的工作过程和复位过程中横梁均能够保持低位或高位不动，提高了机构运行稳定性。

作为优化，所述横梁两端支撑板上的弧形通孔和对应的支撑杆为并列的两组。这样可以避免支撑座发生旋转，更好地保证支撑稳定性，进而提高装置整体稳定性。

作为清洁机构的优化，所述清洁机构包括所述横梁，所述横梁为转轴的结构，转轴两端靠轴承转动支承在所述支撑座上，转轴一端的支撑座上还设置有用于带动转轴转动的转轴电机，所述转轴外表面设置有刷毛形成滚刷结构。这样优化后，清洁机构靠转轴电机带动滚刷进行清洁，可以更加有效地去除太阳能板表面灰尘。

作为清洁机构的进一步优化，所述转轴一侧还并列设置有截面呈L形的横铲，横铲用于铲除滚刷前方大颗粒污物；所述转轴另一侧还并列设置有抹布支撑条，抹布支撑条下表面设置有用于抹除太阳能板表面污物的抹布条。其中转轴、横铲和抹布支撑条的高度合理设置，使得当横梁升降机构中支撑杆位于弧形通孔低位的端部时，转轴下方的刷毛下端与太阳能板上表面接触，横铲下端与太阳能板表面留有间隙以避免刮伤太阳能板；抹布条与太阳能板表面贴合。这样优化后，可以进行三步清洁，首先靠横铲将太阳能板表面的大颗粒污物（泛指较大的污物，包括树叶甚至禽类粪便堆积物等）铲除，使得滚刷能够更好地工作，避免滚刷工作时被大颗粒污物损坏。然后靠滚刷进行清洁，滚刷在转轴电机带动下高速旋转，能够清除太阳能板表面绝大部分污物和灰尘，包括第一次铲动后的残留物等。最后再靠抹布条进行最后一道清洁，能够将太阳能板表面细小的灰尘擦掉，进一步提高清洁效果。这样就极大地提高了清洁效果，使其除尘更加干净。

作为清洁机构再一步优化，所述转轴上方还设置有半包围式的壳体，壳体两端固定支撑在支撑座上，所述横铲和抹布支撑条可拆卸地连接在壳体的两侧。这样优化后，壳体可以遮挡滚刷的灰尘，避免未使用时滚刷上积灰，保持滚刷的清洁可以更好地保证使用时的清洁效果；同时靠壳体实现对横铲和抹布支撑条的连接和支撑可以使得横铲和抹布支撑条的连接和支撑更加稳定和可靠，保证了横铲和抹布支撑条工作的稳定性。同时所述可拆卸连接可以方便横铲和抹布支撑条的更换。具体实施时，可以靠并列的两排螺栓实现横铲和抹布支撑条与壳体的可拆卸连接。

综上所述，相比于现有技术，本发明的太阳能电池除尘装置，使用时无需水和清洁剂，具有结构简单，除尘效果好，使用寿命长，运行更稳定，对太阳能板表面损伤小等优点。

说明书附图

图1是本装置具体实施时的立体结构示意图。

图2是图1中从俯视方向的结构示意图。

图3是图2的侧视图。

图4是图2的A-A视图。

 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

具体实施时，如图1-图4所示，一种太阳能电池除尘装置，包括横向设置在太阳能板1上方的横梁，横梁上设置有用于清洁太阳能板的清洁机构，横梁的两端连接在支撑座2上，支撑座2下方设置有螺母3，螺母3与设置于太阳能板侧边的丝杆4配合形成丝杆螺母传动副，丝杆4端部连接有丝杆电机5，丝杆电机5固定于太阳能板1并用于带动丝杆4转动，其中，还设置有横梁升降机构，所述横梁升降机构包括侧向固定设置于螺母3上方的支撑板6，支撑板6上具有向上弯曲的弧形通孔7，弧形通孔7一端位置高于另一端，所述支撑座2侧面上横向固定设置有支撑杆8，支撑杆8活动地穿过弧形通孔7并形成支撑，横梁升降机构还包括设置于丝杆两端位置的两个限位架9，所述限位架9具有一个向丝杆4中部延伸并正对支撑座2设置的用于对支撑座2限位的部分。

本具体实施方式中，所述横梁升降机构中还设置有拉力弹簧10，拉力弹簧10一端连接在支撑杆8上，拉力弹簧10另一端连接在支撑板6上且拉力弹簧的拉力方向与支撑板6上的弧形通孔7弯曲方向相反。所述横梁两端支撑板上的弧形通孔7和对应的支撑杆8为并列的两组。

本具体实施方式中，所述清洁机构包括所述横梁，所述横梁为转轴11的结构，转轴11两端靠轴承转动支承在所述支撑座2上，转轴11一端的支撑座上还设置有用于带动转轴转动的转轴电机12，所述转轴11外表面设置有刷毛13形成滚刷结构。所述转轴11一侧还并列设置有截面呈L形的横铲14，横铲14用于铲除滚刷前方大颗粒污物；所述转轴11另一侧还并列设置有抹布支撑条15，抹布支撑条15下表面设置有用于抹除太阳能板表面污物的抹布条。所述转轴11上方还设置有半包围式的壳体16，壳体16两端固定支撑在支撑座2上，所述横铲14和抹布支撑条15可拆卸地连接在壳体的两侧。

另外，具体实施时，所述丝杆电机和转轴电机均采用步进电机，以利于控制。动力源为步进电机，因传动装置提供驱动力使清扫装置来回运动，运动速度要求不高，而且功率要求也不高，负载也是恒定不变的。而步进电机正好适用于低速，恒负载的情况，并且步进电机具有控制方便、工作可靠、价格便宜的优点。所述丝杆电机只设置一个且采用同步带连接太阳能板两侧边的丝杆，使两根丝杆均靠一个丝杆电机带动可以保持更好的同步性，以保证运行的稳定。具体实施时，清洁机构设置为向斜下方行走时进行清洁，向上回复时提升脱离太阳能板，这样向下清洁可以达到更好的清洁效果。

另外，具体实施时，还可以增加智能化控制系统，智能化控制系统中一方面，可以在太阳能板上设置温度传感器和光强传感器采集实时的温度，太阳光强度，将采集数据输送至单片机计算在该温度和太阳光强度下太阳能板吸收太阳能能够达到的电压或电流理论值，将该理论值与实际值对比，判断是否达到预设极限阈值，如果达到则判断灰尘过厚，单片机控制丝杆电机和转轴电机启动开始工作，未达到则不工作，这样可以实现可靠的智能控制。另一方面，还可以进一步通过在光伏玻璃板下面预先设定的、均匀分布在光伏玻璃板下的光电传感器产生的电流、电压与暴露在光伏玻璃板外面的光电传感器产生的电流、电压进行对比，判断是否达到设定的范围。可以是当两个依据同时满足时，除尘动作开始执行。当除尘一段时间后，其中一个依据不满足时，除尘动作停止，并回到初始位置，为下一次的除尘做准备，这样就使其控制更加精确。

本发明除了结构简单，除尘效果好，运行稳定之外，还具有以下优点：1、便于实现智能化，能够自动感知灰尘积累程度，判断是否需要进行除尘作业；2、无水，储存作业过程不需要水，避免水源要求、二次污染和电气安全；3、低耗，待机功耗低，除尘作业功耗低；4、长效，具有高的使用寿命，累计使用不低于10万次。

Claims (6)

1.一种太阳能电池除尘装置，包括横向设置在太阳能板上方的横梁，横梁上设置有用于清洁太阳能板的清洁机构，横梁的两端连接在支撑座上，支撑座下方设置有螺母，螺母与设置于太阳能板侧边的丝杆配合形成丝杆螺母传动副，丝杆端部连接有丝杆电机，丝杆电机固定于太阳能板并用于带动丝杆转动，其特征在于，还设置有横梁升降机构，所述横梁升降机构包括侧向固定设置于螺母上方的支撑板，支撑板上具有向上弯曲的弧形通孔，弧形通孔一端位置高于另一端，所述支撑座侧面上横向固定设置有支撑杆，支撑杆活动地穿过弧形通孔并形成支撑，横梁升降机构还包括设置于丝杆两端位置的两个限位架，所述限位架具有一个向丝杆中部延伸并正对支撑座设置的用于对支撑座限位的部分。

2.如权利要求1所述的太阳能电池除尘装置，其特征在于，所述横梁升降机构中还设置有拉力弹簧，拉力弹簧一端连接在支撑杆上，拉力弹簧另一端连接在支撑板上且拉力弹簧的拉力方向与支撑板上的弧形通孔弯曲方向相反。

3.如权利要求2所述的太阳能电池除尘装置，其特征在于，所述横梁两端支撑板上的弧形通孔和对应的支撑杆为并列的两组。

4.如权利要求1所述的太阳能电池除尘装置，其特征在于，所述清洁机构包括所述横梁，所述横梁为转轴的结构，转轴两端靠轴承转动支承在所述支撑座上，转轴一端的支撑座上还设置有用于带动转轴转动的转轴电机，所述转轴外表面设置有刷毛形成滚刷结构。

5.如权利要求4所述的太阳能电池除尘装置，其特征在于，所述转轴一侧还并列设置有截面呈L形的横铲，横铲用于铲除滚刷前方大颗粒污物；所述转轴另一侧还并列设置有抹布支撑条，抹布支撑条下表面设置有用于抹除太阳能板表面污物的抹布条。

6.如权利要求5所述的太阳能电池除尘装置，其特征在于，所述转轴上方还设置有半包围式的壳体，壳体两端固定支撑在支撑座上，所述横铲和抹布支撑条可拆卸地连接在壳体的两侧。

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