CN105207590A - 一种回转一体式太阳能模组双轴跟踪支架结构 - Google Patents

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郭丽敏
张衡
陈星伟
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Abstract

本发明公开了一种回转一体式太阳能模组双轴跟踪支架结构，包括单根立柱、旋转定位支架、回转一体式减速机构，回转一体式减速机构包括水平蜗轮蜗杆减速器、用于驱动该水平蜗轮蜗杆减速器动作的水平减速电机、俯仰蜗轮蜗杆减速器、用于驱动该俯仰蜗轮蜗杆减速器动作的俯仰减速电机，水平蜗轮蜗杆减速器的动盘安装在立柱顶部的法兰盘上，俯仰蜗轮蜗杆减速器装于水平蜗轮蜗杆减速器的动盘上，其动盘垂直于水平蜗轮蜗杆减速器的动盘，旋转定位支架的主横梁上的焊接法兰盘与俯仰蜗轮蜗杆减速器的动盘连接在一起。本发明可随光照条件变化进行调整，实现对太阳光的实时跟踪，最高跟踪精度可以达到±0.1°以内，从而使太阳能发电模组达到最大的工作效率。

Description

一种回转一体式太阳能模组双轴跟踪支架结构
技术领域
本发明涉及太阳能发电设备的技术领域，尤其是指一种可随太阳入射光变化而进行旋转定位的回转一体式太阳能模组双轴跟踪支架结构。
背景技术
众所周知，太阳能是最洁净的一种能源，取之不尽，用之不竭，而太阳能发电是一种持续的可再生能源发电技术。太阳能发电技术是把一定面积上的太阳光汇聚在一个狭小的太阳能电池上，通过光电转换产生电能。这就要求太阳光能垂直入射太阳能电池板，因而支架设计要求采用可跟踪太阳入射光的支架系统。
目前，普遍应用的太阳能模组支架中，多采用推杆结构来实现太阳能模组的俯仰运动。但推杆结构具有受力点面积小，且容易抖动的缺点，限定了太阳能模组支架的面积，同时架构的结构也较为复杂，支架刚度要求很高，才能保证太阳能模组的俯仰和水平跟踪精度。
有鉴于此，本设计人针对现有的太阳能模组双轴跟踪支架结构进行了研究改进，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、实用、稳定、可靠、高效的可随太阳入射光变化而进行旋转定位的回转一体式双轴跟踪支架结构。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种回转一体式太阳能模组双轴跟踪支架结构，包括有单根立柱、旋转定位支架及用于带动该旋转定位支架做水平旋转运动和竖直俯仰运动的回转一体式减速机构，太阳能模组平铺装于旋转定位支架上，在回转一体式减速机构作用下，随旋转定位支架的旋转定位而跟踪太阳入射光，以使太阳光的入射方向始终垂直于太阳能模组；其中，所述回转一体式减速机构包括有水平蜗轮蜗杆减速器、用于驱动该水平蜗轮蜗杆减速器动作的水平减速电机、俯仰蜗轮蜗杆减速器、用于驱动该俯仰蜗轮蜗杆减速器动作的俯仰减速电机，所述水平蜗轮蜗杆减速器的动盘安装在立柱顶部的法兰盘上，可绕立柱进行水平旋转运动，所述俯仰蜗轮蜗杆减速器装于水平蜗轮蜗杆减速器的动盘上，随该水平蜗轮蜗杆减速器的动盘转动可一起进行水平旋转运动，所述俯仰蜗轮蜗杆减速器的动盘垂直于水平蜗轮蜗杆减速器的动盘，所述旋转定位支架的主横梁上的焊接法兰盘与俯仰蜗轮蜗杆减速器的动盘连接在一起，可随该俯仰蜗轮蜗杆减速器的动盘一起转动，进而带动旋转定位支架进行竖直俯仰运动。
所述旋转定位支架包括有主横梁、支撑纵梁、模组安装横梁、主横梁支撑架和辅助拉杆结构，其中，所述主横梁的中间部位处设置有焊接法兰盘，该主横梁通过其上的焊接法兰盘与俯仰蜗轮蜗杆减速器的动盘连接在一起，固为一整体；所述支撑纵梁成对布置，有多个对称分布在主横梁的相对两侧，且同一侧的支撑纵梁沿主横梁的长度方向等距间隔均布，并垂直固定于主横梁上；所述模组安装横梁有多根横跨在主横梁两侧的支撑纵梁上，并从一侧的支撑纵梁往另一侧的支撑纵梁方向等距间隔均布，平行于主横梁，太阳能模组安装在该多根模组安装横梁上的相应太阳能模组安装位处；所述主横梁支撑架安装在主横梁的底部，并与主横梁形成稳定的三角形架构，该主横梁支撑架通过自身的固定长度来抵消主横梁在竖直方向上的形变；所述辅助拉杆结构设置在模组安装横梁的下方，其是以主横梁为对称中心线的多边形结构，该多边形结构相对称的两部分均由固定拉杆和可调拉杆组成，所述固定拉杆连接至少两个支撑纵梁，所述可调拉杆的一端固定在主横梁上，其另一端固定在相应的支撑纵梁上，所述可调拉杆由正反扣长螺母和正、反扣拉杆构成，所述正、反扣拉杆的一端连接正反扣长螺母的相应端，其另一端连接各自相应的主横梁和支撑纵梁，通过调节正、反扣拉杆和正反扣长螺母间的扣合长度来抵消主横梁在水平方向上的形变，并保证主横梁和支撑纵梁的相对位置稳定。
所述主横梁支撑架包括有斜向支撑和水平支撑，所述斜向支撑和水平支撑通过法兰盘连接，采用螺栓固定紧固和螺栓顶紧，形成为具有既顶又拉的调节机构，通过调节主横梁间的长度来抵消转动主横梁在竖直方向的形变。
所述多根模组安装横梁上的太阳能模组安装位处均装有用于调整相应太阳能模组安装平面的弹簧，以使全部太阳能模组的上平面保持一致。
所述支撑纵梁为三角形结构。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、通过固定在立柱上的回转一体式减速机构实现太阳能模组的水平转动和竖直俯仰，回转一体式减速机构结构简单，稳定可靠，同时再加上电机控制达到预定的转动角度，使太阳能模组始终垂直于太阳光的入射方向，达到最大的工作效率，同时回转一体式减速机构安装维护方便，大大缩短了维护周期，降低了维护费用。
2、主横梁采用了三角形的主横梁支撑架和辅助拉杆结构，结构简单稳定，且主横梁支撑架和辅助拉杆结构均可调节主横梁竖直和水平方向的长度，大大减小了主横梁变形，进而很大程度上克服了旋转定位支架抖动的问题。
附图说明
图1为本发明所述回转一体式太阳能模组双轴跟踪支架结构的立体示意图。
图2为本发明所述旋转定位支架拆除模组安装横梁后的结构示意图。
图3为本发明所述回转一体式减速机构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，本实施例所述的回转一体式太阳能模组双轴跟踪支架结构，包括有单根立柱1、旋转定位支架及用于带动该旋转定位支架做水平旋转运动和竖直俯仰运动的回转一体式减速机构2，太阳能模组平铺装于旋转定位支架上，在回转一体式减速机构2作用下，随旋转定位支架的旋转定位而跟踪太阳入射光，以使太阳光的入射方向始终垂直于太阳能模组。所述回转一体式减速机构2包括有水平蜗轮蜗杆减速器201、用于驱动该水平蜗轮蜗杆减速器201动作的水平减速电机202、俯仰蜗轮蜗杆减速器203、用于驱动该俯仰蜗轮蜗杆减速器203动作的俯仰减速电机204，所述立柱1的底部法兰盘固定连接到地桩上，所述水平蜗轮蜗杆减速器201的动盘安装在立柱1顶部的法兰盘上，可绕立柱1进行水平旋转运动，所述俯仰蜗轮蜗杆减速器203通过螺栓安装于水平蜗轮蜗杆减速器201的动盘上，随该水平蜗轮蜗杆减速器201的动盘转动可一起进行水平旋转运动，所述俯仰蜗轮蜗杆减速器203的动盘垂直于水平蜗轮蜗杆减速器201的动盘，所述旋转定位支架的主横梁3上的焊接法兰盘301与俯仰蜗轮蜗杆减速器203的动盘连接在一起，可随该俯仰蜗轮蜗杆减速器203的动盘一起转动，进而带动旋转定位支架进行竖直俯仰运动。旋转定位支架通过固定在立柱1上的回转一体式减速机构2实现太阳能模组的水平转动和竖直俯仰。
所述旋转定位支架包括有主横梁3、支撑纵梁4、模组安装横梁5、主横梁支撑架6和辅助拉杆结构。所述主横梁3的主体结构可以呈现圆管、方管、H型钢等多种形式，只要满足强度条件即可，而在本实施例中采用的是方管形式；所述焊接法兰盘301安装在主横梁3的中间部位，该主横梁3通过其上的焊接法兰盘301与俯仰蜗轮蜗杆减速器203的动盘连接在一起，固为一整体；所述支撑纵梁4成对布置，有多个对称分布在主横梁3的相对两侧，且同一侧的支撑纵梁4沿主横梁3的长度方向等距间隔均布，并垂直固定于主横梁3上，在本实施例中，该所述支撑纵梁4的主体结构为三角形结构，结构简单稳定；所述模组安装横梁5有多根横跨在主横梁3两侧的支撑纵梁4上，并从一侧的支撑纵梁往另一侧的支撑纵梁方向等距间隔均布，平行于主横梁3，太阳能模组安装在该多根模组安装横梁5上的相应太阳能模组安装位处，且太阳能模组安装位处均装有用于调整相应太阳能模组安装平面的弹簧，以使全部太阳能模组的上平面保持一致，从而保证跟踪精度；所述主横梁支撑架6安装在主横梁3的底部，并与主横梁3形成稳定的三角形架构，该主横梁支撑架6包括有斜向支撑601和水平支撑602，所述斜向支撑601和水平支撑602通过法兰盘连接，采用螺栓固定紧固和螺栓顶紧，形成为具有既顶又拉的调节机构，通过调节主横梁间的长度来抵消转动主横梁3在竖直方向的形变。所述辅助拉杆结构设置在模组安装横梁5的下方，其是以主横梁3为对称中心线的多边形结构，该多边形结构相对称的两部分均由固定拉杆701和可调拉杆702组成，所述固定拉杆701连接至少两个支撑纵梁4，所述可调拉杆702的一端固定在主横梁3上，其另一端固定在相应的支撑纵梁4上，所述可调拉杆702由正反扣长螺母702-1和正、反扣拉杆702-2、702-3构成，所述正、反扣拉杆702-2、702-3的一端连接正反扣长螺母702-1的相应端，其另一端连接各自相应的主横梁3和支撑纵梁4，通过调节正、反扣拉杆和正反扣长螺母间的扣合长度来抵消主横梁3在水平方向上的形变，并保证主横梁3和支撑纵梁4的相对位置稳定。
在采用以上方案后，工作时，本发明的水平蜗轮蜗杆减速器和俯仰蜗轮蜗杆减速器在控制器的作用下使太阳能模组进行水平旋转和俯仰运动，可随光照条件变化进行调整，实现对太阳光的实时跟踪，最高跟踪精度可以达到±0.1°以内，从而使太阳能模组和太阳入射光始终保持垂直，进而最大程度上提高太阳能模组的发电效率。这相比现有技术，本发明的结构简单、稳定可靠、效率高，是一款理想实用的可随太阳入射光变化而进行旋转定位的回转一体式太阳能模组支架，值得推广。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种回转一体式太阳能模组双轴跟踪支架结构，其特征在于：包括有单根立柱(1)、旋转定位支架及用于带动该旋转定位支架做水平旋转运动和竖直俯仰运动的回转一体式减速机构(2)，太阳能模组平铺装于旋转定位支架上，在回转一体式减速机构(2)作用下，随旋转定位支架的旋转定位而跟踪太阳入射光，以使太阳光的入射方向始终垂直于太阳能模组；其中，所述回转一体式减速机构(2)包括有水平蜗轮蜗杆减速器(201)、用于驱动该水平蜗轮蜗杆减速器(201)动作的水平减速电机(202)、俯仰蜗轮蜗杆减速器(203)、用于驱动该俯仰蜗轮蜗杆减速器(203)动作的俯仰减速电机(204)，所述水平蜗轮蜗杆减速器(201)的动盘安装在立柱(1)顶部的法兰盘上，可绕立柱(1)进行水平旋转运动，所述俯仰蜗轮蜗杆减速器(203)装于水平蜗轮蜗杆减速器(201)的动盘上，随该水平蜗轮蜗杆减速器(201)的动盘转动可一起进行水平旋转运动，所述俯仰蜗轮蜗杆减速器(203)的动盘垂直于水平蜗轮蜗杆减速器(201)的动盘，所述旋转定位支架的主横梁(3)上的焊接法兰盘(301)与俯仰蜗轮蜗杆减速器(203)的动盘连接在一起，可随该俯仰蜗轮蜗杆减速器(203)的动盘一起转动，进而带动旋转定位支架进行竖直俯仰运动。
2.根据权利要求1所述的一种回转一体式太阳能模组双轴跟踪支架结构，其特征在于：所述旋转定位支架包括有主横梁(3)、支撑纵梁(4)、模组安装横梁(5)、主横梁支撑架(6)和辅助拉杆结构，其中，所述主横梁(3)的中间部位处设置有焊接法兰盘(301)，该主横梁(3)通过其上的焊接法兰盘(301)与俯仰蜗轮蜗杆减速器(203)的动盘连接在一起，固为一整体；所述支撑纵梁(4)成对布置，有多个对称分布在主横梁(3)的相对两侧，且同一侧的支撑纵梁(4)沿主横梁(3)的长度方向等距间隔均布，并垂直固定于主横梁(3)上；所述模组安装横梁(5)有多根横跨在主横梁(3)两侧的支撑纵梁(4)上，并从一侧的支撑纵梁往另一侧的支撑纵梁方向等距间隔均布，平行于主横梁(3)，太阳能模组安装在该多根模组安装横梁(5)上的相应太阳能模组安装位处；所述主横梁支撑架(6)安装在主横梁(3)的底部，并与主横梁(3)形成稳定的三角形架构，该主横梁支撑架(6)通过自身的固定长度来抵消主横梁(3)在竖直方向上的形变；所述辅助拉杆结构设置在模组安装横梁(5)的下方，其是以主横梁(3)为对称中心线的多边形结构，该多边形结构相对称的两部分均由固定拉杆(701)和可调拉杆(702)组成，所述固定拉杆(701)连接至少两个支撑纵梁(4)，所述可调拉杆(702)的一端固定在主横梁(3)上，其另一端固定在相应的支撑纵梁(4)上，所述可调拉杆(702)由正反扣长螺母(702-1)和正、反扣拉杆(702-2、702-3)构成，所述正、反扣拉杆(702-2、702-3)的一端连接正反扣长螺母(702-1)的相应端，其另一端连接各自相应的主横梁(3)和支撑纵梁(4)，通过调节正、反扣拉杆和正反扣长螺母间的扣合长度来抵消主横梁(3)在水平方向上的形变，并保证主横梁(3)和支撑纵梁(4)的相对位置稳定。
3.根据权利要求2所述的一种回转一体式太阳能模组双轴跟踪支架结构，其特征在于：所述主横梁支撑架(6)包括有斜向支撑(601)和水平支撑(602)，所述斜向支撑(601)和水平支撑(602)通过法兰盘连接，采用螺栓固定紧固和螺栓顶紧，形成为具有既顶又拉的调节机构，通过调节主横梁间的长度来抵消转动主横梁(3)在竖直方向的形变。
4.根据权利要求2所述的一种回转一体式太阳能模组双轴跟踪支架结构，其特征在于：所述多根模组安装横梁(5)上的太阳能模组安装位处均装有用于调整相应太阳能模组安装平面的弹簧，以使全部太阳能模组的上平面保持一致。
5.根据权利要求2所述的一种回转一体式太阳能模组双轴跟踪支架结构，其特征在于：所述支撑纵梁(4)为三角形结构。
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