CN106208945B - 一种二维太阳能跟踪支架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二维太阳能跟踪支架，其特征在于：包括：至少两个立柱；至少一个水平桁架，若干安装部，其安装在水平桁架上，每个安装部均包括转动安装的转动支架，若干第一柔性连接件，其牵引相应水平桁架转动；若干第二柔性连接件，其牵引相应转动支架转动；对地第一维倾角调节装置，驱动水平桁架正反向转动实现对地第一维倾角调节；以及对地第二维倾角调节装置，驱动转动支架正反向转动实现对地第二维倾角调节；本发明的有益效果是：分别采用一个旋转动力输出装置拖动多个联动单元实现对地两个维度方向上的倾角调节及追踪，有效提高了跟踪精度和使用可靠性，简化了整体结构，降低了生产造价。

Description

一种二维太阳能跟踪支架

技术领域

本发明属于太阳能发电技术领域，具体涉及一种二维太阳能跟踪支架。

背景技术

随着经济的高速发展，对于能源的需求和由之带来的高污染问题日趋突出。太阳能作为一种清洁型能源，发展前景相当广阔，在太阳能发电系统中，用于支撑太阳能接收器的支架大体分为固定支架和跟踪支架两大类。而跟踪支架有单轴跟踪支架和双轴跟踪支架。传统的双轴跟踪支架结构形式是在单轴跟踪支架的基础上增加了自动调整支架倾角的功能，使组件每天每时每刻垂直太阳光线，提高发电效率。尽管对太阳能光伏发电组件采用先进的双轴跟踪支架结构可以将其对太阳能的利用率提高，但是，此类跟踪支架多采用连接机构或液压装置实现倾角调节，因此导致其具有结构复杂，质量大，易变性，跨距小，用钢量多，从而产生造价高，维护难等问题；同时具有占用土地面积较大，安装要求较高，调节精度不高等缺点，这就导致了双轴跟踪技术的吸引力大大降低，严重阻碍了太阳能双轴跟踪支架技术的商业化发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种二维太阳能跟踪支架，通过柔性连接件实现倾角的精准调节。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种二维太阳能跟踪支架，包括：

至少两个立柱；

至少一个水平桁架，水平桁架转动安装在两个相邻立柱之间；

若干安装部，其安装在水平桁架上，每个安装部均包括转动安装的转动支架，转动支架用于安装太阳能接收器；

若干第一柔性连接件，其牵引相应水平桁架转动；

若干第二柔性连接件，其牵引相应转动支架转动；

对地第一维倾角调节装置，包括第一传动轴，第一传动轴与第一柔性连接件连接从而驱动水平桁架正反向转动实现对地第一维倾角调节；

以及对地第二维倾角调节装置，包括第二传动轴，第二传动轴与第二柔性连接件间接连接驱动转动支架正反向转动实现对地第二维倾角调节。

进一步地，对地第一维倾角调节装置包括：

第一旋转动力输出装置，其与第一传动轴连接。

进一步地，水平桁架左右两端分别通过一吊臂与立柱转动安装，水平桁架上还安装有第一圆弧架，第一柔性连接件与第一圆弧架的两侧连接。

进一步地，对地第二维倾角调节装置包括：

第二旋转动力输出装置，其与第二传动轴连接；

若干短轴，其转动安装在立柱上并与第二传动轴通过第三柔性连接件连接，实现动力传递。

若干滑轮，安装在水平桁架上用于转向引导第二柔性连接件；

转动支架采用如下方式进行倾角调节：

一种是每一个水平桁架上转动支架左右两端各连接一个第二柔性连接件，并将所有转动支架左端连接的第二柔性连接件通过滑轮导向缠绕于水平桁架一端的短轴上、而所有转动支架右端连接的第二柔性连接件通过滑轮导向缠绕于水平桁架另一端的短轴上；

另一种是：每一个水平桁架上，从左端起第一个转动支架的左端通过滑轮导向与水平桁架一端的短轴缠绕连接、右端通过滑轮导向与第二个转动支架的左端连接，第二个转动支架的右端通过滑轮导向和第三个转动支架的左侧连接，以此类推，最后一个转动支架的右端通过滑轮导向与水平桁架另一端的短轴缠绕连接；

以上两种方式中，通过短轴上缠绕第二柔性连接件的缠绕方向及其端部固定位置的不同来实现水平桁架一端的第二柔性连接件收紧，另一端的第二柔性连接件放松，从而实现转动支架的角度调节。

进一步地，安装部还包括：

一对三脚架，其安装在水平桁架上，转动支架转动安装在三脚架上；

以及第二圆弧架，其安装在转动支架底部，第二柔性连接件的端部与第二圆弧架的两侧连接从而改变转动支架的倾角。

进一步地，第一圆弧架和第二圆弧架上还安装有张紧器，分别用于调节第一柔性连接件与第一圆弧架以及第二柔性连接件与第二圆弧架的连接位置以实现绷紧，同时可以实现各水平桁架之间以及各转动支架之间的角度调节。

进一步地，转动支架上设有太阳能接收器安装平台。

进一步地，水平桁架上安装有用于承托第一传动轴和第二传动轴的弧形托板，弧形托板的内板面与第一传动轴和第二传动轴内切设置，弧形托板的圆心与水平桁架的转动中心重合。

进一步地，第一柔性连接件、第二柔性连接件、第三柔性连接件为钢丝绳。

进一步地，水平桁架至少为两个，且沿其长度方向设置，水平桁架由一个第一传动轴驱动，水平桁架上的转动支架由一个第二传动轴驱动从而实现串联控制。

本发明具有的有益效果：

1.通过电机和钢丝绳实现太阳能接收器在对地两个维度方向上的倾角调节，简化了整体结构，降低了生产造价，降低了安装要求，提高了调节精度，极大地提高了双轴跟踪支架的吸引力。

2.对地第二维倾角调节装置可以采用两种调节方式实现对地第二维的倾角调节，其结构简单巧妙，易于控制和调试，有效提高了跟踪精度和使用可靠性。

3.利用水平桁架自身内部空间安装相关部件，大大降低了整体尺寸，且水平桁架质量小、跨距大、用钢量少，具有较高的抗变形能力，能够承载多个太阳能接收器，从而大大降低了成本，提高了发电效率。

4.立柱和水平桁架均可设置多个，并通过“串联”方式实现一套旋转动力装置调节更多太阳能组件的对地倾角，减少了电机用量，降低了成本，适用于大规模的太阳能组件及相关设施的布置。

附图说明

图1是本发明一个优选实施例的结构主视图；

图2是图1中A向视图；

图3是图1所示实施例中安装部的结构示意图；

图4是图1所示实施例中第一圆弧架的结构示意图；

图5是本发明中另一种优选实施例的示意图；

图6是本发明中短轴缠绕钢丝绳的示意图。

附图标记：

1立柱；2水平桁架；3第一旋转动力输出装置；4第一传动轴；5第一柔性连接件；6第一圆弧架；7第二旋转动力输出装置；8短轴；9安装部；10第三柔性连接件；11第二传动轴；12三脚架；13转动支架；14太阳能接收器安装平台；15太阳能接收器；16弧形托板；17吊臂；18第二柔性连接件；19滑轮；20第二圆弧架；21张紧器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“左”、“右”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”及“若干”的含义均指两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。术语“旋转动力输出装置拖动”也应做广义理解，例如，可以是直接拖动，也可以通过中间媒介间接拖动。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

为了便于描述，以图1中的左侧方向定义成本实施例描述中的左，同理右的定义。

如图1至4所示，一种二维太阳能跟踪支架，包括两个安装在地面上的立柱1，两端分别与立柱1转动安装的水平桁架2，若干安装在水平桁架2上并用于安装太阳能接收器15的安装部9，安装部9包括转动支架13，调节水平桁架2转动倾角的对地第一维倾角调节装置，以及调节转动支架转动13倾角的对地第二维倾角调节装置；对地第一维倾角调节装置通过第一柔性连接件5带动水平桁架2正反向转动；对地第二维倾角调节装置通过第二柔性连接件18带动转动支架13正反向转动。

如图1和2所示，水平桁架2的左右两端还分别通过一吊臂17与立柱1转动安装，使水平桁架2能处于稳定状态，吊臂17的端部还可以分别活动套装在对应的短轴8上形成相对转动连接。水平桁架2的左右两端上还安装有用于固定第一柔性连接件5的第一圆弧架6。

如图1、2和4所示，更具体的，为了便于调节第一柔性连接件5与第一圆弧架6的连接位置，在第一圆弧架6的两端还设置有张紧器21。张紧器21为安装在第一圆弧架6外圆上的铆接件，用于调节第一柔性连接件5与第一圆弧架6的连接位置以实现绷紧，同时可以实现各水平桁架2之间的角度调节。

如图1和2所示，对地第一维倾角调节装置包括第一旋转动力输出装置3，以及由第一旋转动力输出装置3拖动的第一传动轴4；第一柔性连接件5缠绕于第一传动轴4上、同时两端分别与第一圆弧架6两端的张紧器连接，第一旋转动力输出装置3拖动第一传动轴4转动，带动第一柔性连接件5的一端收紧、另一端放松，带动第一圆弧架6在其转动平面内转动，从而实现水平桁架2在其转动平面内顺/逆时针转动；其中由于第一圆弧架6和第一传动轴4直径的不同，使第一旋转动力输出装置3、第一传动轴4、第一圆弧架6、第一柔性连接件5构成减速机构；第一旋转动力输出装置3与第一传动轴4通过涡轮蜗杆减速机构连接。

如图3和4所示，安装部9包括一对安装在水平桁架2上起支撑作用的三脚架12，转动安装在三脚架12上并用于固定太阳能接收器15的转动支架13，以及安装在转动支架13底部用于固定第二柔性连接件18的第二圆弧架20。第一圆弧架6和第二圆弧架20尺寸不同但结构相同

如图1和4所示，更具体的，为了便于调节第二柔性连接件18与第二圆弧架20的连接位置，在第二圆弧架20的两端还设置有张紧器21。张紧器21为安装在第二圆弧架20外圆上的铆接件，用于调节第一柔性连接件5与第一圆弧架6的连接位置以实现绷紧，同时可以实现各转动支架13之间的角度调节。为了便于描述，将转动支架上的第二圆弧架两端的张紧器定义为转动支架的两端。

如图1至3所示，对地第二维倾角调节装置包括第二旋转动力输出装置7，以及由第二旋转动力输出装置7拖动的第二传动轴11，安装在水平桁架2上的滑轮19，以及若干短轴8。每个立柱1上转动安装一个短轴8，（短轴8与第二旋转动力输出装置7的输出轴连接）短轴8与第二传动轴11通过第三柔性连接件10连接形成类似皮带传动的动力传递形式，实现动力传递。

转动支架13的倾角调节方式为：水平桁架2上，从左端起第一个转动支架13的左端通过滑轮19导向与水平桁架2一端的短轴8缠绕连接、右端通过滑轮19导向与第二个转动支架13的左端连接，第二个转动支架13的右端通过滑轮19导向和第三个转动支架13的左侧连接，以此类推，最后一个转动支架13的右端通过滑轮19导向与水平桁架2另一端的短轴8缠绕连接。

如图6所示，水平桁架2上，从左端起第一个第二柔性连接件18的一端固定于水平桁架2左端的短轴8、右端缠绕于短轴8后固定在从左端起第一个转动支架13上，最后一个第二柔性连接件18的一端固定于最后一个转动支架13右端上、另一端缠绕于水平桁架2右端的短轴8后固定在短轴8上。本发明中，还可以采取现有技术中其它缠绕方式实现短轴转动时一端收紧而另一端放松从而带动转动支架转动，故不具体赘述。

第二旋转动力输出装置7拖动第二传动轴11转动，通过第三柔性连接件10带动安装在立柱1上的短轴8转动，带动水平桁架2两侧的短轴8一个卷绕钢丝绳、另一个放松钢丝绳，从而实现转动支架13绕转动中心旋转，旋转动力输出装置7与第二传动轴11通过涡轮蜗杆减速机构连接。

考虑到太阳能接收器15材料的特殊性，其与转动支架13固定困难，因此在安装部9的转动支架13上安装有太阳能接收器安装平台14，太阳能接收器安装平台14具有边框结构与太阳能接收器15外围装配、同时与转动支架13固定连接从而将太阳能接收器15固定于安装部上；既增加了太阳能接收器15的强度，同时又与转动支架13的连接更加方便简单。为提高发电效率，一般太阳能接收器15设置两块以上组件，此时该太阳能接收器安装平台14优点更为突出。太阳能接收器安装平台14还可以是其它能够固定太阳能组件的结构形式，故此处不再赘述。

由于第二传动轴11和第一传动轴4均为长轴，因此在水平桁架2上还安装有用于承托第二传动轴11和第一传动轴4的弧形托板16。弧形托板16的内板面与第一传动轴4和第二传动轴11内切设置，弧形托板16的圆心与水平桁架2的转动中心重合。当水平桁架2转动时，保持该弧形托板16始终承托第一传动轴4和第二传动轴11，防止两者在重力作用下弯曲变形。

第一圆弧架6和第二圆弧架20的外圆面与第一柔性连接件5和第二柔性连接件18配合、且圆心与转动中心重合，一方面能够避免在牵引时钢丝绳松紧不同而发生崩断的情况，另一方面还能实现匀转速的倾角调节。

短轴8还具有变径段，钢丝绳缠绕在不同直径的位置从而改变倾角调节的转速。

本发明的工作原理及过程：

对地第一维倾角调节：如图1和2所示，第一旋转动力输出装置3转动时，其带动第一传动轴4转动，第一传动轴4在转动过程中卷绕钢丝绳导致其两端长度发生改变，从而牵引第一圆弧架6、及水平桁架2一起转动，实现对地第一维倾角的调节。

对地第二维倾角调节：第二旋转动力输出装置7转动时，带动第二传动轴11转动，第二传动轴11进而带动所有短轴8转动，由于短轴8的转向相同，因此导致水平桁架2两端的短轴8一个卷绕钢丝绳、另一个放松钢丝绳。如图1所示，当左侧的短轴8收卷钢丝绳而右侧的短轴8放出钢丝绳时，钢丝绳带动安装部9中的转动支架13绕转动轴逆时针转动；反之则带动安装部9中的转动支架13绕转动轴顺时针转动，从而实现对地第二维倾角调节。

第一柔性连接件5、第二柔性连接件18及第三连接件10为钢丝绳，或者是其它既具有一定的抗拉性能又能随意弯曲的绳类部件。

通过上述倾角调节方式，实现了太阳能接收器15跟踪太阳的目的，从而令其最大化的发挥功用。

实施例二

与实施例一不同之处在于，本实施例中，转动支架倾角调节方式为：水平桁架2上转动支架13左右两端各连接一个第二柔性连接件18，并将所有转动支架13左端连接的第二柔性连接件18通过滑轮19导向缠绕于水平桁架2一端的短轴8上、而所有转动支架13右端连接的第二柔性连接件18通过滑轮19导向缠绕于水平桁架2另一端的短轴8上。

实施例三

如图5所示，与上述实施例不同之处在于，本实施例中，立柱1的数量为三个或更多，对应的水平桁架2的数量为两个或更多，第一传动轴和第二传动轴均为一个，其它部件的连接均与实施例一或实施例二相同，从而实现“一拖多”的串联控制，即采用一个第一旋转动力装置3驱动第一传动轴实现牵引所有水平桁架2的转动，采用一个第二旋转动力输出装置7驱动第二传动轴实现牵引所有转动支架13的转动。因此第一传动轴4和第二传动轴11的长度大大增加从而完成动力传递。这种布置型式可以减少动力部件的使用，实现了大规模的串联控制。

第一旋转动力输出装置3和第二旋转动力输出装置7包括但不限于电机、液力马达、电机与减速装置的组合。

以上实施例中，通过第一柔性连接件5、第二柔性连接件18缠绕方向及其端部固定位置的不同来实现二维太阳能跟踪支架的角度调节。

以上实施例中，太阳能接收器可以为太阳能电池组件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种二维太阳能跟踪支架，其特征在于：包括：

至少两个立柱；

至少一个水平桁架，水平桁架转动安装在两个相邻立柱之间；

若干安装部，其安装在水平桁架上，每个安装部均包括转动安装的转动支架，转动支架用于安装太阳能接收器；

若干第一柔性连接件，其牵引相应水平桁架转动；

若干第二柔性连接件，其牵引相应转动支架转动；

对地第一维倾角调节装置，以及

对地第二维倾角调节装置；

对地第一维倾角调节装置包括：

第一旋转动力输出装置，其与第一传动轴连接，以及

第一传动轴，第一传动轴与第一柔性连接件连接从而驱动水平桁架正反向转动实现对地第一维倾角调节；

对地第二维倾角调节装置包括：

第二传动轴，第二传动轴与第二柔性连接件间接连接驱动转动支架正反向转动实现对地第二维倾角调节，

第二旋转动力输出装置，其与第二传动轴连接，

若干短轴，其转动安装在立柱上并与第二传动轴通过第三柔性连接件连接，实现动力传递，以及

若干滑轮，安装在水平桁架上用于转向引导第二柔性连接件。

2.根据权利要求1所述的一种二维太阳能跟踪支架，其特征在于：水平桁架左右两端分别通过一吊臂与立柱转动安装，水平桁架上还安装有第一圆弧架，第一柔性连接件与第一圆弧架的两侧连接。

3.根据权利要求1所述的一种二维太阳能跟踪支架，其特征在于：

转动支架采用如下方式进行倾角调节：

一种是每一个水平桁架上转动支架左右两端各连接一个第二柔性连接件，并将所有转动支架左端连接的第二柔性连接件通过滑轮导向缠绕于水平桁架一端的短轴上、而所有转动支架右端连接的第二柔性连接件通过滑轮导向缠绕于水平桁架另一端的短轴上；

另一种是：每一个水平桁架上，从左端起第一个转动支架的左端通过滑轮导向与水平桁架一端的短轴缠绕连接、右端通过滑轮导向与第二个转动支架的左端连接，第二个转动支架的右端通过滑轮导向和第三个转动支架的左侧连接，以此类推，最后一个转动支架的右端通过滑轮导向与水平桁架另一端的短轴缠绕连接；

以上两种方式中，通过短轴上缠绕第二柔性连接件的缠绕方向及其端部固定位置的不同来实现水平桁架一端的第二柔性连接件收紧，另一端的第二柔性连接件放松，从而实现转动支架的角度调节。

4.根据权利要求1所述的一种二维太阳能跟踪支架，其特征在于：安装部还包括：

一对三脚架，其安装在水平桁架上，转动支架转动安装在三脚架上；

以及第二圆弧架，其安装在转动支架底部，第二柔性连接件的端部与第二圆弧架的两侧连接从而改变转动支架的倾角。

5.根据权利要求2或4所述的一种二维太阳能跟踪支架，其特征在于：第一圆弧架和第二圆弧架上还安装有张紧器，分别用于调节第一柔性连接件与第一圆弧架以及第二柔性连接件与第二圆弧架的连接位置以实现绷紧，同时可以实现各水平桁架之间以及各转动支架之间的角度调节。

6.根据权利要求5所述的一种二维太阳能跟踪支架，其特征在于：转动支架上设有太阳能接收器安装平台。

7.根据权利要求1、2、3、4或6所述的一种二维太阳能跟踪支架，其特征在于：水平桁架上安装有用于承托第一传动轴和第二传动轴的弧形托板，弧形托板的内板面与第一传动轴和第二传动轴内切设置，弧形托板的圆心与水平桁架的转动中心重合。

8.根据权利要求1、2、3、4或6所述的一种二维太阳能跟踪支架，其特征在于：第一柔性连接件、第二柔性连接件、第三柔性连接件为钢丝绳。

9.根据权利要求8所述的一种二维太阳能跟踪支架，其特征在于：水平桁架至少为两个，且沿其长度方向设置，水平桁架由一个第一传动轴驱动，水平桁架上的转动支架由一个第二传动轴驱动从而实现串联控制。