CN106452308B - 可多角度手动调节的固定可调式光伏支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可多角度手动调节的固定可调式光伏支架，主要包括光伏组件、压块、三角连接件、横梁、纵梁、手摇器和立柱等。立柱采用特制的工字型钢柱，主转轴和三角连接件可共同地绕柱顶轴线转动，横梁与三角连接件固接，由横梁和纵梁组成转动平面，光伏组件通过压块固定于纵梁之上。手摇器通过角钢与立柱翼缘固定，手摇器与主转轴连接，转动手摇柄时要将其向内挤压，解除自锁状态，当达到理想角度时，结束对手摇柄的挤压，在弹簧作用下进入自锁状态。通过控制手摇柄的转动来实现对光伏支架的角度调整，可达到的调整角度范围大，选择性多，大大提高了光伏转化率，而且不需要复杂的施工工艺，也不需要外加的动力设备，简便易行，节约成本。

Description

可多角度手动调节的固定可调式光伏支架

技术领域

本发明涉及一种可多角度手动调节的固定可调式光伏支架，属于光伏发电领域。

背景技术

太阳能光伏支架是太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳能面板设计的特殊支架，采用不同类型的光伏支架形式会影响光伏组件的发电效率。由于地球的自转和公转，使得相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，太阳的方位角和高度角时时刻刻都在变化，所以将跟踪的理念融入光伏支架的设计中显得尤为重要。其中固定可调式光伏支架，为非连续跟踪，采用月调或季调的方式按一定的周期对电池板的朝向进行调整。其结构形式简单，结构稳定性好，兼顾了固定式支架和跟踪式支架的优点，因而广为应用。

然而目前大部分固定可调式光伏支架，在角度调整完毕后都是用螺栓孔位进行固定，调整角度受螺栓孔数量控制，无法实现更多角度的调节，因而与跟踪式支架相比而言，光伏转化效率提高有限，例如推拉杆式、半圆弧式固定可调式光伏支架都存在这样的问题。此外，调整角度的施工工艺较为繁琐，一般要依赖于外加的动力设备，无法实现简单的手动调节。

发明内容

为了弥补目前大部分固定可调式光伏支架所存在的缺陷，本发明的目的在于提出的一种可多角度手动调节的固定可调式光伏支架。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种可多角度手动调节的固定可调式光伏支架，由光伏组件1、单侧压块组件2、双侧压块组件3、横梁4、纵梁5、三角连接件6、主转轴7、外六角螺栓8、止动垫片9、手摇器、立柱22、第一角钢23、第二角钢24和柱脚25组成，若干个横梁4和纵梁5连接组成支架的转动平面，其中：立柱22布置于支架的左右两侧，采用工字型钢柱，主转轴7两端通过三角连接件6连接立柱22顶部，三角连接件6与主转轴7可共同地绕立柱22顶部工字型截面的弱轴方向转动；所述手摇器由手摇柄10、外转轴11、内转轴12、阻动轮13、主动轮14、从动轮15、弹簧16、固定挡板17、支撑杆18、第一侧板19、第二侧板20和底板21组成，其中外转轴11上设有槽孔，内转轴12上设有条形凸起，内转轴插入外转轴内，内转轴12上的条形凸起伸出外转轴11的槽孔，则外转轴11与内转轴12可沿轴线相对运动、同时又可绕轴线共同转动；阻动轮13套于外转轴11外，外转轴11与阻动轮13共同转动，主动轮14套于内转轴12外，内转轴12与主动轮14共同转动；弹簧16一端与阻动轮13相连，弹簧16绕于外转轴11外，弹簧16另一端与固定挡板17相连，固定挡板17中部开有与外转轴11半径略大的第一通孔，外转轴11穿过该第一通孔，所述第一通孔可使外转轴11在第一通孔内沿轴向运动，固定挡板17通过与其共面的两个相交支撑杆18固定于底板21上；从动轮15套于主转轴7外，从动轮15与主转轴7共同转动，主动轮14与从动轮15相啮合；第一侧板19、底板21和第二侧板20依次连接组成手摇器的外围构件，第一侧板19相应位置处开有与第一通孔孔径一样的第二通孔，外转轴11一端伸出第二通孔外，与手摇柄10连接；第一侧板19的内侧开有与阻动轮13相匹配的凹槽，当阻动轮13在弹簧16的作用下处于凹槽内时，凹槽可阻止其发生转动，实现自锁；第二侧板20相应位置处开有与主转轴7相匹配的第三通孔，主转轴7可转动地穿过第三通孔进入手摇器的外围构件；第二侧板20内侧对应于内转轴12的端部位置，设有用于支撑内转轴12的凸出圆形槽孔；底板21通过第一角钢23、第二角钢24和外六角螺栓8与立柱22翼缘固定连接；立柱22底部通过柱脚25与混凝土支墩锚固连接。

本发明中，立柱22工字型截面的强轴方向对应于前后方向，顶部两侧翼缘伸出，形成两个耳板，并在耳板中部开有与第三通孔孔径一样的第四通孔，三角连接件6的两个端板中部开有与第三通孔孔径一样的第五通孔，三角连接件6置于立柱22的两个耳板之间，使第四通孔与第五通孔共轴线，主转轴7可转动地穿插于第四通孔，固定连接于第五通孔, 主转轴7左侧伸出左立柱22左耳板，主转轴7右侧可转动地固定于右立柱22右耳板。

本发明中，内转轴12的一端在四分点处设置有一定长度的条形凸起，与条形凸起相连的外转轴11的一端为空心圆截面，并在距该端部一段距离的四分点处设置有与条形凸起相匹配的槽孔，外转轴11的内径要大于内转轴12的半径，并且槽孔长度大于条形凸起的长度，从而保证外转轴11与内转轴12可沿轴线相对运动；外转轴11的外径要小于条形凸起顶部到转轴轴线的径向距离，从而保证外转轴11与内转轴12可绕轴线共同转动。

本发明中，阻动轮13在与弹簧16相连的一端，设有一沿轴向的凸起，凸起半径等于弹簧16的内径，凸起长度小于弹簧16的自由长度，将弹簧16的一端套于凸起之上，使弹簧16与阻动轮13共轴线放置；阻动轮13的齿形采用三角形，在满足相应齿宽、齿高、齿厚的前提下，齿数要足够多，保证当其在第一侧板19的凹槽内时固定可靠，具有较高的调整精度。

本发明中，主动轮14与从动轮15的传动比，即从动轮15与主动轮14的齿数之比大于等于2，使得在手摇过程中较为省力，具有较高的调整精度。

本发明中，柱脚25采用工字型截面柱外露式铰接柱脚的构造形式。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1）光伏支架在转动过程中能够实现自锁，可供选择的调整角度大大增多，从而克服了目前大部分固定可调式光伏支架，因受固定螺栓孔数量的限制，能够选择的调整角度极其有限的问题，进一步提高了光伏转化率。

2）通过手动控制手摇器上手摇柄的转动，即可实现光伏支架的角度调整，不需要复杂的施工工艺，也不需要外加的动力设备，简便易行，节约成本。

附图说明

图1为本发明可多角度手动调节的固定可调式光伏支架三维模型图；

图2为本发明中的横梁与三角连接件连接节点示意图；

图3为本发明中的纵梁、横梁连接节点示意图；

图4为本发明中的单侧压块示意图；

图5为本发明中的双侧压块示意图；

图6为本发明中的手摇器局部示意图（一）；

图7为本发明中的手摇器局部示意图（二）；

图8为本发明中的手摇器前视图；

图9为本发明中的手摇器俯视图；

图10为本发明中的内转轴、外转轴示意图；

图11为本发明中的第一侧板、第二侧板内侧示意图；

图12为本发明中的手摇器底板与立柱翼缘连接示意图；

图13为本发明中的柱脚示意图；

图14为本发明中的立柱、三角连接件、阻动轮示意图；

图15为本发明可多角度手动调节的固定可调式光伏支架倾角较小时的左视图；

图16为本发明可多角度手动调节的固定可调式光伏支架倾角较大时的左视图；

图17为本发明中的工字型立柱俯视图；

图18为本发明可多角度手动调节的固定可调式光伏支架三维效果图（前侧）；

图19为本发明可多角度手动调节的固定可调式光伏支架三维效果图（后侧）。

图中标号：1为光伏组件、2为单侧压块组件、3为双侧压块组件、4为横梁、5为纵梁、6为三角连接件、7为主转轴、8为外六角螺栓、9为止动垫片、10为手摇柄、11为外转轴、12为内转轴、13为阻动轮、14为主动轮、15为从动轮、16为弹簧、17为固定挡板、18为支撑杆、19为第一侧板、20为第二侧板、21为底板、22为立柱、23为第一角钢、24为第二角钢、25为柱脚。

具体实施方式

在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、 “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而不是要求本发明必须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。

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。（补充完整各部件之间的连接关系）

实施例1：如图1所示，为本发明的一种可多角度手动调节的固定可调式光伏支架实施例，其主要包括光伏组件1、单侧压块组件2、双侧压块组件3、横梁4、纵梁5、三角连接件6、主转轴7、外六角螺栓8、止动垫片9、手摇柄10、外转轴11、内转轴12、阻动轮13、主动轮14、从动轮15、弹簧16、固定挡板17、支撑杆18、第一侧板19、第二侧板20、底板21、立柱22、第一角钢23、第二角钢24和柱脚25。由横梁4和纵梁5组成转动平面，横梁4左右布置两根，如图2所示，横梁4中部通过外六角螺栓8与三角连接件6的顶板固定连接，并在横梁4内加止动垫片9。纵梁5垂直于横梁4位于其上，等间距布置四根，如图3所示，纵梁5两端通过外六角螺栓8与横梁4固定连接，并在纵梁5内加止动垫片9。如图4、图5所示，光伏组件1通过单侧压块组件2和双侧压块组件3固定于纵梁5之上。横梁4和纵梁5均采用U型檩条，且在固定连接时，横梁4槽口朝内，纵梁5槽口朝上。

立柱22布置于支架的左右两侧，立柱22工字型截面的强轴方向对应于前后方向。如图14所示，立柱22顶部两侧翼缘伸出，形成两个耳板，并在耳板中部开有与第三通孔孔径一样的第四通孔，三角连接件6的两个端板中部开有与第三通孔孔径一样的第五通孔。三角连接件6置于立柱22的两个耳板之间，使第四通孔与第五通孔共轴线，主转轴7可转动地穿插于第四通孔，固定连接于第五通孔。 主转轴7左侧伸出左立柱22左耳板，主转轴7右侧可转动地固定于右立柱22右耳板。

内转轴12的一端在四分点处设置有一定长度的条形凸起，与条形凸起相连的外转轴11的一端为空心圆截面，并在距该端部一段距离的四分点处设置有与条形凸起相匹配的槽孔，如图10所示。外转轴11的内径要大于内转轴12的半径，并且槽孔长度大于条形凸起的长度，从而保证外转轴11与内转轴12可沿轴线相对运动；外转轴11的外径要小于条形凸起顶部到转轴轴线的径向距离，从而保证外转轴11与内转轴12可绕轴线共同转动。

图6、图7、图8和图9为手摇器内部构造示意图，阻动轮13套于外转轴11外，外转轴11与阻动轮13共同转动；主动轮14套于内转轴12外，内转轴12与主动轮14共同转动。弹簧16一端与阻动轮13相连，弹簧16绕于外转轴11外。如图14所示，阻动轮13在与弹簧16相连的一端，设有一沿轴向的凸起，凸起半径等于弹簧16的内径，凸起长度小于弹簧16的自由长度，将弹簧16的一端套于凸起之上，使弹簧16与阻动轮13共轴线放置。弹簧16另一端与固定挡板17相连，固定挡板17中部开有与外转轴11半径略大的第一通孔，外转轴11穿过该第一通孔，所述第一通孔可使外转轴11在第一通孔内沿轴向运动。固定挡板17通过与其共面的两个相交支撑杆18固定于底板21上。从动轮15套于主转轴7外，从动轮15与主转轴7共同转动，主动轮14与从动轮15相啮合。第一侧板19、底板21和第二侧板20依次连接组成手摇器的外围构件。第一侧板19相应位置处开有与第一通孔孔径一样的第二通孔，外转轴11一端伸出第二通孔外，与手摇柄10连接。如图11所示，第一侧板19的内侧开有与阻动轮13相匹配的凹槽，当阻动轮13在弹簧16的作用下处于凹槽内时，凹槽可阻止其发生转动，实现自锁。第二侧板20相应位置处开有与主转轴7相匹配的第三通孔，主转轴7可转动地穿过第三通孔进入手摇器的外围构件。第二侧板20内侧对应于内转轴12的端部位置，设有用于支撑内转轴12的凸出圆形槽孔。如图12所示，手摇器的底板21通过第一角钢23、第二角钢24和外六角螺栓8与立柱22翼缘固定连接。第一角钢23长度较长，用作支撑斜杆，第二角钢24长度较短，用作连接件，第二角钢24的一条肢与立柱22的翼缘或手摇器的底板21通过外六角螺栓8固定连接，第二角钢24的另一条肢通过外六角螺栓8与第一角钢23固定连接。

立柱22底部通过柱脚25与混凝土支墩锚固连接，如图13所示，柱脚25采用工字型截面柱外露式铰接柱脚的构造形式。横梁4、纵梁5、三角连接件6、主转轴7、第一侧板19、第二侧板20、底板21、第一角钢23和第二角钢24均采用性能稳定、承载力高、防腐性能优良的冷弯型钢，其中主转轴7采用空心圆形截面。立柱22的主体部分可采用普通的热轧工字钢，其上伸出的耳板通过焊缝与工字钢连接。如图17所示，为立柱22俯视图，其中x-x为工字型截面的强轴，y-y为工字型截面的弱轴。光伏支架的主要受力构件的钢板壁厚应不小于2mm，连接件的钢板壁厚应不小于3mm。

主动轮14、从动轮15应由轻质高强的金属材料制作，尽量较小齿轮之间的摩擦系数，应具有良好的传动效率，做到啮合牢固、结构紧凑，减小或避免因机械摩擦、传动性差引起的转动困难问题。光伏支架中的转动铰接点，如主转轴7与立柱22耳板的连接节点，为控制支架的变形，应降低铰接点处的加工误差，开孔位置及直径的加工误差需控制在±0.5mm 以内。

图15和图16分别显示了光伏支架在倾角较小和倾角较大时的状态。转动手摇柄10时要将其向内挤压，解除自锁状态，当达到理想角度时，结束对手摇柄10的挤压，在弹簧16作用下进入自锁状态。通过控制手摇柄10的转动便可实现对光伏支架的倾角 α调整，需要调大倾角时，就逆时针转动手摇柄10；需要调小倾角时，就顺时针转动手摇柄10。

Claims (6)

1.一种可多角度手动调节的固定可调式光伏支架，由光伏组件（1）、单侧压块组件（2）、双侧压块组件（3）、横梁（4）、纵梁（5）、三角连接件（6）、主转轴（7）、外六角螺栓（8）、止动垫片（9）、手摇器、立柱（22）、第一角钢（23）、第二角钢（24）和柱脚（25）组成，若干个横梁（4）和纵梁（5）连接组成支架的转动平面，其特征在于：立柱（22）布置于支架的左右两侧，采用工字型钢柱，主转轴（7）两端通过三角连接件（6）连接立柱（22）顶部，三角连接件（6）与主转轴（7）可共同地绕立柱（22）顶部工字型截面的弱轴方向转动；所述手摇器由手摇柄（10）、外转轴（11）、内转轴（12）、阻动轮（13）、主动轮（14）、从动轮（15）、弹簧（16）、固定挡板（17）、支撑杆（18）、第一侧板（19）、第二侧板（20）和底板（21）组成，其中外转轴（11）上设有槽孔，内转轴（12）上设有条形凸起，内转轴插入外转轴内，内转轴（12）上的条形凸起伸出外转轴（11）的槽孔，则外转轴（11）与内转轴（12）可沿轴线相对运动、同时又可绕轴线共同转动；阻动轮（13）套于外转轴（11）外，外转轴（11）与阻动轮（13）共同转动，主动轮（14）套于内转轴（12）外，内转轴（12）与主动轮（14）共同转动；弹簧（16）一端与阻动轮（13）相连，弹簧（16）绕于外转轴（11）外，弹簧（16）另一端与固定挡板（17）相连，固定挡板（17）中部开有与外转轴（11）半径略大的第一通孔，外转轴（11）穿过该第一通孔，所述第一通孔可使外转轴（11）在第一通孔内沿轴向运动，固定挡板（17）通过与其共面的两个相交支撑杆（18）固定于底板（21）上；从动轮（15）套于主转轴（7）外，从动轮（15）与主转轴（7）共同转动，主动轮（14）与从动轮（15）相啮合；第一侧板（19）、底板（21）和第二侧板（20）依次连接组成手摇器的外围构件，第一侧板（19）相应位置处开有与第一通孔孔径一样的第二通孔，外转轴（11）一端伸出第二通孔外，与手摇柄（10）连接；第一侧板（19）的内侧开有与阻动轮（13）相匹配的凹槽，当阻动轮（13）在弹簧（16）的作用下处于凹槽内时，凹槽可阻止其发生转动，实现自锁；第二侧板（20）相应位置处开有与主转轴（7）相匹配的第三通孔，主转轴（7）可转动地穿过第三通孔进入手摇器的外围构件；第二侧板（20）内侧对应于内转轴（12）的端部位置，设有用于支撑内转轴（12）的凸出圆形槽孔；底板（21）通过第一角钢（23）、第二角钢（24）和外六角螺栓（8）与立柱（22）翼缘固定连接；立柱（22）底部通过柱脚（25）与混凝土支墩锚固连接。

2.根据权利要求1所述的可多角度手动调节的固定可调式光伏支架，其特征在于：立柱（22）工字型截面的强轴方向对应于前后方向，顶部两侧翼缘伸出，形成两个耳板，并在耳板中部开有与第三通孔孔径一样的第四通孔，三角连接件（6）的两个端板中部开有与第三通孔孔径一样的第五通孔，三角连接件（6）置于立柱（22）的两个耳板之间，使第四通孔与第五通孔共轴线，主转轴（7）可转动地穿插于第四通孔，固定连接于第五通孔,主转轴（7）左侧伸出左立柱（22）左耳板，主转轴（7）右侧可转动地固定于右立柱（22）右耳板。

3.根据权利要求1所述的可多角度手动调节的固定可调式光伏支架，其特征在于：内转轴（12）的一端在四分点处设置有一定长度的条形凸起，与条形凸起相连的外转轴（11）的一端为空心圆截面，并在距该端部一段距离的四分点处设置有与条形凸起相匹配的槽孔，外转轴（11）的内径要大于内转轴（12）的半径，并且槽孔长度大于条形凸起的长度，从而保证外转轴（11）与内转轴（12）可沿轴线相对运动；外转轴（11）的外径要小于条形凸起顶部到转轴轴线的径向距离，从而保证外转轴（11）与内转轴（12）可绕轴线共同转动。

4.根据权利要求1所述的可多角度手动调节的固定可调式光伏支架，其特征在于：阻动轮（13）在与弹簧（16）相连的一端，设有一沿轴向的凸起，所述凸起半径等于弹簧（16）的内径，凸起长度小于弹簧（16）的自由长度，将弹簧（16）一端套于凸起之上，使弹簧（16）与阻动轮（13）共轴线放置；阻动轮（13）的齿形采用三角形，在满足相应齿宽、齿高、齿厚的前提下，齿数要足够多，保证当其在第一侧板（19）的凹槽内时固定可靠，具有较高的调整精度。

5.根据权利要求1所述的可多角度手动调节的固定可调式光伏支架，其特征在于：主动轮（14）与从动轮（15）的传动比，即从动轮（15）与主动轮（14）的齿数之比大于等于2，使得在手摇过程中较为省力，具有较高的调整精度。

6.根据权利要求1所述的可多角度手动调节的固定可调式光伏支架，其特征在于：柱脚（25）采用工字型截面柱外露式铰接柱脚的构造形式。