CN103336531B - 双轴太阳能跟踪器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双轴太阳能跟踪器，包括：第一立柱(6.1)，上端安装有旋转机构(2)；第二立柱(6.2)，上端安装有轴承(5)；主梁(3)，一端与旋转机构(2)固定，另一端安装在轴承(5)的轴承孔内；桁架(4)，设置于第一立柱(6.1)与第二立柱(6.2)之间，桁架(4)上设置有垂直于主梁(3)的桁架转轴(4.3)，并且桁架(4)绕桁架转轴(4.3)旋转，桁架(4)上设置有弧形部(4.4)；推拉机构，平行于主梁(3)设置；联杆(8)，联杆(8)的第一端与推拉机构连接，联杆(8)的第二端与弧形部(4.4)相铰接。本发明提供的双轴太阳能跟踪器结构强度高，并且可以实现太阳能电池面板水平向下，减少了太阳能电池面板的清洁和维护成本。

Description

双轴太阳能跟踪器

技术领域

本发明涉及太阳能发电技术领域，尤其涉及一种双轴太阳能跟踪器。

背景技术

传统的双轴太阳能跟踪器都是单立柱结构，结构强度差，使得整个跟踪器需要较高的高度，每个跟踪器需要单独的电机、减速机和推杆等装置，没有实现多个跟踪器的联动，并且每个转动单元的太阳能电池模组或电池片系统要很大面积，因此用钢量大、成本高。此外，传统双轴跟踪器只能将太阳能电池面板吸收太阳光线的一面水平朝上，无法实现水平朝下的功能，在夜间、大风、大雨、大雪等情况下，不能很好的保护太阳能电池的工作表面，导致太阳能电池表面的积灰尘、积雪等现象，增加了对太阳能电池表面的清洁和维护成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种双轴太阳能跟踪器，以解决传统双轴太阳能跟踪器结构强度差的缺陷。

(二)技术方案

针对上述技术问题，本发明提供了一种双轴太阳能跟踪器，包括：

第一立柱(6.1)，上端安装有旋转机构(2)；第二立柱(6.2)，上端安装有轴承(5)；主梁(3)，一端与所述旋转机构(2)固定，另一端安装在所述轴承(5)的轴承孔内；桁架(4)，设置于所述第一立柱(6.1)与所述第二立柱(6.2)之间，所述桁架(4)上设置有垂直于所述主梁(3)的桁架转轴(4.3)，并且所述桁架(4)绕所述桁架转轴(4.3)旋转，所述桁架(4)上设置有弧形部(4.4)；推拉机构，平行于所述主梁(3)设置；联杆(8)，所述联杆(8)的第一端与所述推拉机构连接，所述联杆(8)的第二端与所述弧形部(4.4)相铰接。

进一步地，所述推拉机构包括推杆(1)和导杆(7)，所述导杆(7)设置于所述主梁(3)内部，所述导杆(7)的一端与所述推杆(1)连接，且所述导杆(7)通过连接件(7.1)与所述联杆(8)的第一端连接，所述主梁(3)在所述联杆(8)的第一端的运动路径上设置有开口部(3.2)。

进一步地，所述连接件(7.1)为连接叉。

进一步地，所述弧形部(4.4)上设置有通孔，所述联杆(8)通过所述通孔与所述弧形部(4.4)相铰接。

进一步地，所述桁架(4)的质心点位于所述桁架转轴(4.3)的轴心线上。

进一步地，所述旋转机构(2)为回转减速机。

进一步地，所述主梁(3)还包括垂直于所述主梁()且相对于所述主梁(3)对称设置的主梁转轴(3.1)，所述桁架转轴(4.3)为中空筒状，套接在所述主梁转轴(3.1)上。

进一步地，所述主梁(3)的截面形状为圆形。

进一步地，所述桁架(4)上装有太阳能电池板或塔式聚光发热的定日镜。

进一步地，所述桁架(4)、所述推拉机构、所述联杆(8)、所述太阳能电池板的输电线路、所述旋转机构(2)的控制线路与所述推拉机构的控制线路整体的质心点位于所述主梁(3)的轴心线上。

进一步地，所述主梁(3)的内部具有至少一个半圆弧结构，形成至少一个独立内部空间以容纳所述太阳能电池板的输电线路、所述旋转机构(2)的控制线路与所述推拉机构的控制线路。

作为本发明的另一方面，还提供了一种联动式双轴太阳能跟踪器，包括：多个立柱，第一个立柱上端安装有旋转机构，其它立柱上端均安装有一轴承；主梁，一端与所述旋转机构固定，并穿过所述其它立柱的所述轴承的轴承孔；多个桁架，设置在所述多个立柱的每两个相邻立柱之间，每个所述桁架上均设置有垂直于所述主梁的桁架转轴，并且所述桁架绕所述桁架转轴旋转，每个所述桁架上均设置有弧形部；推拉机构，平行于所述主梁设置；多个联杆，每个所述联杆的一端与所述推拉机构连接，每个所述联杆的另一端分别与多个所述弧形部相铰接。

进一步地，所述主梁由多个相互首尾相连的主梁段构成。

(三)有益效果

1、本发明提供的一种双轴太阳能跟踪器对每一个定日镜或太阳能电池组有二个立柱支撑，使跟踪器的结构强度更高。

2、本发明提供的一种双轴太阳能跟踪器有二个立柱支撑，并在主梁上安装桁架的设计，相对于传统的太阳能跟踪器，立柱的高度可以降低，从而每个定日镜或太阳能电池面的面积可以设置得较小，节约了用钢成本。

3、本发明提供了一种联动式双轴太阳能跟踪器，实现了多个跟踪器的串联连接，并且多个跟踪器串联连接后，只需要一个回转减速机和一个推杆即可运行，节约了系统成本。

4、本发明提供的一种双轴太阳能跟踪器在推杆伸缩时，带动导杆在主梁轴线上前后运动，而导杆与联杆的铰接、联杆与桁架上的弧形部的铰接使得桁架可以实现跟踪太阳高度角的转动，配合旋转机构带动主梁旋转，能够实现太阳能电池面板吸收太阳光线的一面水平朝下，因此，能够更好的保护太阳能电池的工作表面，减少对太阳能电池表面的清洁和维护成本。

5、由于桁架质心点位于桁架转轴的轴心线上，因此仅需要微小的推力就能推动桁架旋转。

6、桁架、推杆、导杆、联杆、太阳能电池板的输电线路、旋转机构的控制线路与推杆的控制线路作为绕主梁轴心线旋转运动的部分，其整体的质心点位于主梁的轴心线上，因此仅需要微小的力矩就能使得绕主梁轴心线旋转运动的部分旋转。

7、主梁内部具有至少一个半圆弧结构，形成至少一个独立内部空间以容纳太阳能电池板的输电线路、旋转机构的控制线路与推拉机构的控制线路。使得对电缆线路布置更加合理，并且省去在地上挖沟埋电缆的大量成本，方便电缆检修和维护，避免了跟踪器外面有线路而产生安全隐患，还增加了主梁的强度。

8、桁架上不仅可以安装太阳能电池板，还可以安装塔式聚光发热的定日镜，可扩展性强。

附图说明

图1是本发明实施例的双轴太阳能跟踪器的整体结构示意图。

图2是本发明实施例的双轴太阳能跟踪器主视图。

图3是本发明实施例的双轴太阳能跟踪器的桁架的结构示意图。

图4是本发明实施例的双轴太阳能跟踪器的主梁的结构示意图。

图5是本发明实施例的双轴太阳能跟踪器的导杆的结构示意图。

图6是本发明实施例的双轴太阳能跟踪器的主梁的剖面图。

图7是本发明实施例的双轴太阳能跟踪器的太阳能面板水平向下时的整体结构示意图。

图8是本发明实施例的双轴太阳能跟踪器的太阳能面板水平向下时的主视图。

图9是本发明另一实施例的联动式双轴太阳能跟踪器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

参考图1-图5，本发明实施例提供了一种双轴太阳能跟踪器，其包括：第一立柱6.1，上端安装有旋转机构2；第二立柱6.2，上端安装有轴承5；主梁3，一端与旋转机构2固定，另一端安装在轴承5的轴承孔内；桁架4，设置于第一立柱6.1与第二立柱6.2之间，桁架4上设置有垂直于所述主梁3的桁架转轴4.3，并且桁架4绕桁架转轴4.3旋转，桁架4上设置有弧形部4.4；推拉机构，平行于所述主梁3设置；联杆8，联杆8的第一端与推拉机构连接，联杆8的第二端与弧形部4.4相铰接。

旋转机构2可驱动主梁3绕轴承5作360度旋转，实现了桁架4跟踪太阳方向角的运动。推拉机构伸缩时，带动联杆8的运动，从而带动桁架4旋转，实现了桁架4跟踪太阳高度角的运动；主梁3旋转带动桁架4旋转实现了桁架4跟踪太阳方位角的运动。本发明实施例提供的双轴太阳能跟踪器由二个立柱支撑，增加了跟踪器的结构强度。

本实施例中，推拉机构包括推杆1和导杆7，导杆7设置于所述主梁3内部，导杆7的一端与所述推杆1连接。推杆1可以为电动推杆，也可以为液压推杆等其他可进行线性运动的推拉机构，且推杆1与导杆7相铰接，使导杆7的运动更加灵活，也更易于安装和拆卸。导杆7通过连接件7.1与联杆8的第一端连接，主梁3在所述联杆8的第一端的运动路径上设置有开口部3.2，便于导杆7在主梁内前后运动。本实施例中，主梁3还包括垂直于主梁3的主梁转轴3.1，且主梁转轴3.1相对于主梁3对称。桁架转轴4.3为中空筒状，套接在主梁转轴3.1上，便于桁架4旋转转动。导杆7通过连接叉7.1与联杆8的一端铰接，使得可以通过导杆7的运动来灵活地带动联杆8运动。除了采用连接叉进行铰接的方式以外，还可以使用本领域已有的任何铰接方式来替代。桁架4的弦杆上设置有弧形部4.4，联杆8的另一端可以通过设置于弧形部4.4上的通孔4.5与弧形部相铰接。桁架4的质心点位于桁架转轴4.3的轴心线上，使得仅需要微小的推力就能推动桁架4绕桁架转轴4.3旋转。桁架4、推杆1、导杆7、联杆8、太阳能电池板的输电线路、旋转机构2的控制线路与推杆1的控制线路线路整体的质心点位于主梁的轴心线上，使得仅需要微小的力矩就能使得绕主梁轴心线旋转的部分旋转；旋转机构2为回转减速机，其能够输出较大的扭矩，性能较佳，旋转机构2还可以为行星减速机等其他可使主梁3旋转的机构，可以根据实际需要而定。根据本实施例的上述设置，可以使得桁架4绕桁架转轴4.3旋转实现对太阳能高度角的跟踪，主梁3旋转带动桁架4旋转实现对太阳方位角的跟踪，从而能够根据实际需要灵活设置太阳能面板的朝向。

图6示出了本实施例中主梁3的剖面图。如图6所示，主梁3内部上、下各有一个半圆弧结构9，两个半圆弧内分别形成独立的内部空间，用于太阳能电池板的输电线路、回转减速机和电动推杆电机的控制线路走线使用。对电缆线路布置更加合理，省去了在地上挖沟埋电缆的大量成本，并且提高安装效率，方便电缆检修和维护，还避免了跟踪器外面有线路而产生安全隐患，并可以使主梁的强度更高。作为一种设计，主梁3的截面为圆形，便于主梁3绕轴承转动。

图7和图8分别示出了太阳能面板水平向下时的双轴太阳能跟踪器的整体结构示意图和主视图。当推杆1伸缩时，带动导杆7沿主梁轴线前后运动，导杆7与联杆8相铰接、且联杆8与弧形部4.4相铰接使得桁架4可以实现对太阳高度角的较大跟踪角度，一般而言，太阳高度角为0～80度，太阳高度角为0度时，桁架4与主梁3平行，太阳高度角为80度时，桁架4与主梁3的夹角为80度，在桁架4与主梁3平行时，太阳能电池面板水平朝上或水平朝下，通过主梁3转动带动桁架4转动，使得太阳能电池面板可以在水平朝上和水平朝下的两种状态之间切换。当导杆7、联杆8运动到图8中所示的位置时，桁架4上的太阳能面板水平向下。从而，在恶劣的天气情况下，能够保护太阳能电池的工作表面，减少对太阳能电池表面的清洁和维护成本。

实施例2

参考图9，本实施例还提供了一种联动式双轴太阳能跟踪器，由若干个双轴太阳能跟踪器串联联动而成，其包括：多个立柱10，第一个立柱上端安装有旋转机构11，其它立柱上端均安装有一轴承12；主梁13，一端与该旋转机构11固定，并穿过其它立柱的轴承12的轴承孔；多个桁架14，设置在多个立柱的每两个相邻立柱之间，每个桁架14上均设置有垂直于主梁的桁架转轴，并且桁架绕桁架转轴旋转，每个桁架上均设置有弧形部；推拉机构，平行于主梁设置；多个联杆，每个联杆的一端与该推拉机构连接，每个联杆的另一端分别与多个弧形部相铰接。

本实施例实现了多套跟踪器只需要一个回转减速机和一个电动推杆即可跟踪太阳运动，从而节省了系统成本。

本实施例中，主梁可以由多个相互首尾相连的主梁段构成，主梁段之间的固定连接可使用现有公知的用于固定连接的连接装置，也可以以焊接的方式连接。

本领域技术人员应当理解，以上所述本发明的具体实施方式仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更或修改均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种双轴太阳能跟踪器，其特征在于，包括：

第一立柱(6.1)，上端安装有旋转机构(2)；

第二立柱(6.2)，上端安装有轴承(5)；

主梁(3)，一端与所述旋转机构(2)固定，另一端安装在所述轴承(5)的轴承孔内；

桁架(4)，设置于所述第一立柱(6.1)与所述第二立柱(6.2)之间，所述桁架(4)上设置有垂直于所述主梁(3)的桁架转轴(4.3)，并且所述桁架(4)绕所述桁架转轴(4.3)旋转，所述桁架(4)上设置有弧形部(4.4)；

推拉机构，平行于所述主梁(3)设置；

联杆(8)，所述联杆(8)的第一端与所述推拉机构连接，所述联杆(8)的第二端与所述弧形部(4.4)相铰接；

其中，所述推拉机构包括推杆(1)和导杆(7)，所述导杆(7)设置于所述主梁(3)内部，所述导杆(7)的一端与所述推杆(1)连接，且所述导杆(7)通过连接件(7.1)与所述联杆(8)的第一端连接，所述主梁(3)在所述联杆(8)的第一端的运动路径上设置有开口部(3.2)。

2.如权利要求1所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于：所述连接件(7.1)为连接叉。

3.如权利要求1所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于：所述弧形部(4.4)上设置有通孔，所述联杆(8)通过所述通孔与所述弧形部(4.4)相铰接。

4.如权利要求1所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于：所述桁架(4)的质心点位于所述桁架转轴(4.3)的轴心线上。

5.如权利要求1所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于：所述旋转机构(2)为回转减速机。

6.如权利要求1所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于：所述主梁(3)还包括垂直于所述主梁(3)且相对于所述主梁(3)对称设置的主梁转轴(3.1)，所述桁架转轴(4.3)为中空筒状，套接在所述主梁转轴(3.1)上。

7.如权利要求1所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于：所述主梁(3)的截面形状为圆形。

8.如权利要求1-7中任一项所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于：所述桁架(4)上装有太阳能电池板或塔式聚光发热的定日镜。

9.如权利要求8所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于：所述桁架(4)、所述推拉机构、所述联杆(8)、所述太阳能电池板的输电线路、所述旋转机构(2)的控制线路与所述推拉机构的控制线路整体的质心点位于所述主梁(3)的轴心线上。

10.如权利要求8所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于，所述主梁(3)的内部具有至少一个半圆弧结构，形成至少一个独立内部空间以容纳所述太阳能电池板的输电线路、所述旋转机构(2)的控制线路与所述推拉机构的控制线路。

11.一种联动式双轴太阳能跟踪器，其特征在于，包括：

多个立柱，第一个立柱上端安装有旋转机构，其它立柱上端均安装有一轴承；

主梁，一端与所述旋转机构固定，并穿过所述其它立柱的所述轴承的轴承孔；

多个桁架，设置在所述多个立柱的每两个相邻立柱之间，每个所述桁架上均设置有垂直于所述主梁的桁架转轴，并且所述桁架绕所述桁架转轴旋转，每个所述桁架上均设置有弧形部；

推拉机构，平行于所述主梁设置；

多个联杆，每个所述联杆的一端与所述推拉机构连接，每个所述联杆的另一端分别与多个所述弧形部相铰接；

其中，所述推拉机构包括推杆和导杆，所述导杆设置于所述主梁内部，所述导杆的一端与所述推杆连接，且所述导杆通过连接件与所述联杆的第一端连接，所述主梁在所述联杆的第一端的运动路径上设置有开口部。

12.如权利要求11所述的双轴太阳能跟踪器，其特征在于：所述主梁由多个相互首尾相连的主梁段构成。