CN106712688B - 一种安全可靠的高效太阳能发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种安全可靠的高效太阳能发电装置，包括底座、角度调节机构、太阳能板、驱动机构、保护机构和两个支柱，角度调节机构包括两个角度调节单元和转动管，角度调节单元包括第二驱动电机、第二驱动轴和驱动齿轮，保护机构包括两个保护组件，保护组件包括第二固定杆、两个第一固定杆和若干保护单元，保护单元包括机舱、轮毂和若干桨叶。该安全可靠的高效太阳能发电装置通过第二驱动电机带动转动管转动，实现太阳能板的角度调节，增加了吸收的光量，从而提高了装置的发电效率，不仅如此，通过驱动机构使保护组件的位置上升，减弱风力，不仅使太阳能板承受的作用力减小，保护装置安全运行，而且还增加了发电量，提高了设备的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，特别涉及一种安全可靠的高效太阳能发电装置。
背景技术
太阳能是最清洁的能源，同时太阳能资源非常丰富，太阳能发电系统是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种新型器械，太阳能发电系统配上功率控制器、储能装置、变换器等就组成了光伏发电系统，在环境污染问题日益严重和不可再生能源日益枯竭的今天，太阳能发电日益受到人们的重视并得到了广泛的应用。
但是现有的太阳能发电装置由于太阳能板结构固定，导致太阳光线方向与太阳能板方向越接近(例如早晨和黄昏时分)，单位面积太阳能板上产生的电能越小，从而导致了装置的发电效率低下，不仅如此，为了保证装置的发电能力，通常太阳能板的面积很大，但是采用这种设计时，往往忽视了在狂风天气时，太阳能板上将承受极大的风力，在这种恶劣条件下，太阳能板容易遭受到狂风破坏并导致破裂，从而使设备损坏无法继续发电。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种安全可靠的高效太阳能发电装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种安全可靠的高效太阳能发电装置，包括底座、角度调节机构、太阳能板、驱动机构、保护机构和两个支柱，两个所述支柱分别设置在底座的两端且支柱的底端固定在底座上，所述角度调节机构、太阳能板、驱动机构和保护机构均设置在两个支柱之间，所述角度调节机构设置在支柱的顶端且与太阳能板传动连接，所述驱动机构设置在底座的上方且与保护机构传动连接，各支柱上均设有滑环，两个所述支柱中，其中一个支柱远离太阳能板的一侧设有风力检测机构；
所述角度调节机构包括两个角度调节单元和转动管，两个所述角度调节单元分别设置在转动管的两侧，所述角度调节单元包括第二驱动电机、第二驱动轴和驱动齿轮，所述第二驱动电机固定在支柱的顶端且通过第二驱动轴与驱动齿轮传动连接，所述驱动齿轮设置在转动管内，所述转动管的内侧设有若干从动齿，各从动齿周向均匀分布在转动管的内侧，所述转动管内的从动齿与驱动齿轮啮合；
所述保护机构包括两个保护组件，两个保护组件分别设置在太阳能板的两端，所述保护组件包括第二固定杆、两个第一固定杆和若干保护单元，所述第一固定杆的数量与滑环的数量相等且一一对应，所述第一固定杆与滑环固定连接，所述第二固定杆的两端分别与两个第一固定杆固定连接，各保护单元均匀分布在第二固定杆上，所述保护单元包括机舱、轮毂和若干桨叶，所述桨叶周向均匀分布在轮毂的外周，所述机舱固定在第二固定杆上且通过轮毂与桨叶传动连接。
作为优选，为了实现滑环的高度位置改变，所述驱动机构包括第一驱动电机和设置在第一驱动电机两侧的驱动单元，所述第一驱动电机固定在底座上，所述驱动单元的数量与滑环的数量相等且一一对应，所述驱动单元包括第一驱动轴、套管和铰接块，所述第一驱动电机与第一驱动轴传动连接，所述套管套设在第一驱动轴上，所述套管内设有内螺纹，所述第一驱动轴的外周上设有外螺纹，所述第一驱动轴上的外螺纹与套管内的内螺纹相匹配，所述铰接块固定在套管上，所述铰接块通过连杆与滑环铰接
作为优选，为了检测风力强弱，所述风力检测机构包括外壳和两个挡风板，两个所述挡风板分别设置在外壳内的两侧，所述外壳内设有弹簧和两个风力检测单元，所述风力检测单元的数量与挡风板的数量相等且一一对应，两个所述风力检测单元分别设置在弹簧的两端，所述风力检测单元包括压力传感器、缓冲板、连接杆和套环，所述弹簧通过压力传感器与缓冲板连接，所述缓冲板通过连接杆与挡风板连接，所述套环固定在外壳上且套设在连接杆上。
作为优选，为了增加挡风板与风力接触面积，提高风力检测机构的检测精度，所述挡风板的竖向截面的形状为弧形且弧形截面的圆心设置在外壳内。
作为优选，为了辅助支撑转动管，所述转动管的外侧设有若干凹槽，两个支柱之间设有横杆，所述横杆上设有若干辅助支撑单元，所述辅助支撑单元的数量与凹槽的数量相等且一一对应，所述辅助支撑单元包括支杆和托块，所述支杆的底端固定在横杆上，所述支杆的顶端与托块固定连接，所述托块设置在凹槽内。
作为优选，为了防止转动管转动时抖动，所述托块的宽度与凹槽的宽度相等。
作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第二驱动电机的驱动能力，所述第二驱动电机为直流伺服电机。
作为优选，利用钛合金轻巧坚固的特点，为了保证连杆受力不变形，所述连杆为钛合金杆。
作为优选，利用梯形齿耐磨的特点，为了保证角度调节机构的使用寿命，所述从动齿为梯形齿。
作为优选，为了减小滑环移动时的摩擦力，所述滑环内涂有润滑油。
本发明的有益效果是，该安全可靠的高效太阳能发电装置通过第二驱动电机带动转动管转动，实现太阳能板的角度调节，增加了吸收的光量，从而提高了装置的发电效率，不仅如此，通过驱动机构使保护组件的位置上升，减弱风力，不仅使太阳能板承受的作用力减小，保护装置安全运行，而且还增加了发电量，提高了设备的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的安全可靠的高效太阳能发电装置的结构示意图；
图2是本发明的安全可靠的高效太阳能发电装置的保护机构的结构示意图；
图3是本发明的安全可靠的高效太阳能发电装置的驱动机构的结构示意图；
图4是本发明的安全可靠的高效太阳能发电装置的角度调节机构的结构示意图；
图5是本发明的安全可靠的高效太阳能发电装置的角度调节机构的侧视图；
图6是本发明的安全可靠的高效太阳能发电装置的风力检测机构的结构示意图；
图中：1.底座，2.支柱，3.角度调节机构，4.太阳能板，5.驱动机构，6.保护组件，7.滑环，8.第一固定杆，9.机舱，10.轮毂，11.桨叶，12.第一驱动电机，13.第一驱动轴，14.套管，15.铰接块，16.连杆，17.第二驱动电机，18.转动管，19.凹槽，20.横杆，21.支杆，22.托块，23.第二驱动轴，24.驱动齿轮，25.从动齿，26.外壳，27.弹簧，28.压力传感器，29.缓冲板，30.连接杆，31.套环，32.挡风板，33.第二固定杆，34.风力检测机构。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图6所示，一种安全可靠的高效太阳能发电装置，包括底座1、角度调节机构3、太阳能板4、驱动机构、保护机构和两个支柱2，两个所述支柱2分别设置在底座1的两端且支柱2的底端固定在底座1上，所述角度调节机构3、太阳能板4、驱动机构和保护机构均设置在两个支柱2之间，所述角度调节机构3设置在支柱2的顶端且与太阳能板4传动连接，所述驱动机构设置在底座1的上方且与保护机构传动连接，各支柱2均上设有滑环7，两个所述支柱2中，其中一个支柱2远离太阳能板4的一侧设有风力检测机构34；
所述角度调节机构3包括两个角度调节单元和转动管18，两个所述角度调节单元分别设置在转动管18的两侧，所述角度调节单元包括第二驱动电机17、第二驱动轴23和驱动齿轮24，所述第二驱动电机17固定在支柱2的顶端且通过第二驱动轴23与驱动齿轮24传动连接，所述驱动齿轮24设置在转动管18内，所述转动管18的内侧设有若干从动齿25，各从动齿25周向均匀分布在转动管18的内侧，所述转动管18内的从动齿25与驱动齿轮24啮合；
所述保护机构包括两个保护组件6，两个保护组件6分别设置在太阳能板4的两端，所述保护组件6包括第二固定杆33、两个第一固定杆8和若干保护单元，所述第一固定杆8的数量与滑环7的数量相等且一一对应，所述第一固定杆8与滑环7固定连接，所述第二固定杆33的两端分别与两个第一固定杆8固定连接，各保护单元均匀分布在第二固定杆33上，所述保护单元包括机舱9、轮毂10和若干桨叶11，所述桨叶11周向均匀分布在轮毂10的外周，所述机舱9固定在第二固定杆33上且通过轮毂10与桨叶11传动连接。
作为优选，为了实现滑环7的高度位置改变，所述驱动机构包括第一驱动电机12和设置在第一驱动电机12两侧的驱动单元，所述第一驱动电机12固定在底座1上，所述驱动单元的数量与滑环7的数量相等且一一对应，所述驱动单元包括第一驱动轴13、套管14和铰接块15，所述第一驱动电机12与第一驱动轴13传动连接，所述套管14套设在第一驱动轴13上，所述套管14内设有内螺纹，所述第一驱动轴13的外周上设有外螺纹，所述第一驱动轴13上的外螺纹与套管14内的内螺纹相匹配，所述铰接块15固定在套管14上，所述铰接块15通过连杆16与滑环7铰接。
作为优选，为了检测风力强弱，所述风力检测机构34包括外壳26和两个挡风板32，两个所述挡风板32分别设置在外壳26内的两侧，所述外壳26内设有弹簧27和两个风力检测单元，所述风力检测单元的数量与挡风板32的数量相等且一一对应，两个所述风力检测单元设置在分别弹簧27的两端，所述风力检测单元包括压力传感器28、缓冲板29、连接杆30和套环31，所述弹簧27通过压力传感器28与缓冲板29连接，所述缓冲板29通过连接杆30与挡风板32连接，所述套环31固定在外壳26上且套设在连接杆30上。
作为优选，为了增加挡风板32与风力接触面积，提高风力检测机构34的检测精度，所述挡风板32的竖向截面的形状为弧形且弧形截面的圆心设置在外壳26内。
作为优选，为了辅助支撑转动管18，所述转动管18的外侧设有若干凹槽19，两个支柱2之间设有横杆20，所述横杆20的上设有若干辅助支撑单元，所述辅助支撑单元的数量与凹槽19的数量相等且一一对应，所述辅助支撑单元包括支杆21和托块22，所述支杆21的底端固定在横杆20上，所述支杆21的顶端与托块22固定连接，所述托块22设置在凹槽19内。
作为优选，为了防止转动管18转动时抖动，所述托块22的宽度与凹槽19的宽度相等。
作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第二驱动电机17的驱动能力，所述第二驱动电机17为直流伺服电机。
作为优选，利用钛合金轻巧坚固的特点，为了保证连杆16受力不变形，所述连杆16为钛合金杆。
作为优选，利用梯形齿耐磨的特点，为了保证角度调节机构3的使用寿命，所述从动齿25为梯形齿。
作为优选，为了减小滑环17移动时的摩擦力，所述滑环7内涂有润滑油。
该太阳能发电装置运行时，为了保证太阳能板4能够接收足够的光线，从而保证发电效率，根据当前时间通过支柱2顶端的角度调节机构3调节太阳能板4的角度，在角度调节机构3中，通过转动管18两侧的角度调节单元调节转动管18，通过第二驱动电机17带动驱动齿轮24转动，转动管18内的从动齿25与驱动齿轮24啮合，在驱动齿轮24转动的同时，能够带动转动管18转动，从而实现太阳能板4的角度变化，为了保证转动管18的平衡，通过横杆20上方的各辅助支撑单元对转动管18进行平衡支撑，由于托块22设置在转动管18外侧的凹槽19内，并通过支杆21进行辅助支撑，从而保证了转动管18的稳定转动，进而带动太阳能板4的稳定转动，保证了发电装置的发电效率。该安全可靠的高效太阳能发电装置通过第二驱动电机17带动转动管18转动，实现太阳能板4的角度调节，增加了吸收的光量，从而提高了装置的发电效率。
在装置发电的同时，通过两个支柱2中其中一个支柱2一侧的风力检测机构34检测当前风力，当风吹到挡风板32上时，挡风板32通过连接杆30使缓冲板29移动，压缩弹簧27，使压力传感器28检测到压力数据，当压力数据过大时，通过底座1上方的驱动机构驱动保护机构上升，减弱吹打在太阳能板4上的风力，在驱动机构中，通过第一驱动电机12带动第一驱动轴13沿其中心轴线旋转，使套管14向对应的支柱2移动，由于套管14上的铰接块15通过连杆16与滑环7铰接，从而使滑环7沿着支柱2的方向向上移动，带动两个保护组件6向上移动，使保护组件6挡在太阳能板4前，当风吹到保护组件6上时，风力吹动桨叶11旋转，部分风能转化为桨叶11转动的机械能，桨叶11转动时，通过机舱9将机械能转化为电能，从而增加了发电量，同时由于风力减弱，从而使太阳能板4承受的作用力减小，保护了太阳能板4，保护了装置安全地运行。该安全可靠的高效太阳能发电装置通过驱动机构5使保护组件6的位置上升，减弱风力，不仅使太阳能板4承受的作用力减小，保护装置安全运行，而且还增加了发电量，提高了设备的实用性。
与现有技术相比，该安全可靠的高效太阳能发电装置通过第二驱动电机17带动转动管18转动，实现太阳能板4的角度调节，增加了吸收的光量，从而提高了装置的发电效率，不仅如此，通过驱动机构5使保护组件6的位置上升，减弱风力，不仅使太阳能板4承受的作用力减小，保护装置安全运行，而且还增加了发电量，提高了设备的实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种安全可靠的高效太阳能发电装置，其特征在于，包括底座(1)、角度调节机构(3)、太阳能板(4)、驱动机构、保护机构和两个支柱(2)，两个所述支柱(2)分别设置在底座(1)的两端且支柱(2)的底端固定在底座(1)上，所述角度调节机构(3)、太阳能板(4)、驱动机构和保护机构均设置在两个支柱(2)之间，所述角度调节机构(3)设置在支柱(2)的顶端且与太阳能板(4)传动连接，所述驱动机构设置在底座(1)的上方且与保护机构传动连接，各支柱(2)上均设有滑环(7)，两个所述支柱(2)中，其中一个支柱(2)远离太阳能板(4)的一侧设有风力检测机构(34)；
所述角度调节机构(3)包括两个角度调节单元和转动管(18)，两个所述角度调节单元分别设置在转动管(18)的两侧，所述角度调节单元包括第二驱动电机(17)、第二驱动轴(23)和驱动齿轮(24)，所述第二驱动电机(17)固定在支柱(2)的顶端且通过第二驱动轴(23)与驱动齿轮(24)传动连接，所述驱动齿轮(24)设置在转动管(18)内，所述转动管(18)的内侧设有若干从动齿(25)，各从动齿(25)周向均匀分布在转动管(18)的内侧，所述转动管(18)内的从动齿(25)与驱动齿轮(24)啮合；
所述保护机构包括两个保护组件(6)，两个保护组件(6)分别设置在太阳能板(4)的两端，所述保护组件(6)包括第二固定杆(33)、两个第一固定杆(8)和若干保护单元，所述第一固定杆(8)的数量与滑环(7)的数量相等且一一对应，所述第一固定杆(8)与滑环(7)固定连接，所述第二固定杆(33)的两端分别与两个第一固定杆(8)固定连接，各保护单元均匀分布在第二固定杆(33)上，所述保护单元包括机舱(9)、轮毂(10)和若干桨叶(11)，所述桨叶(11)周向均匀分布在轮毂(10)的外周，所述机舱(9)固定在第二固定杆(33)上且通过轮(10)与桨叶(11)传动连接；
所述驱动机构包括第一驱动电机(12)和设置在第一驱动电机(12)两侧的驱动单元，所述第一驱动电机(12)固定在底座(1)上，所述驱动单元的数量与滑环(7)的数量相等且一一对应，所述驱动单元包括第一驱动轴(13)、套管(14)和铰接块(15)，所述第一驱动电机(12)与第一驱动轴(13)传动连接，所述套管(14)套设在第一驱动轴(13)上，所述套管(14)内设有内螺纹，所述第一驱动轴(13)的外周上设有外螺纹，所述第一驱动轴(13)上的外螺纹与套管(14)内的内螺纹相匹配，所述铰接块(15)固定在套管(14)上，所述铰接块(15)通过连杆(16)与滑环(7)铰接。
2.如权利要求1所述的安全可靠的高效太阳能发电装置，其特征在于，所述风力检测机构(34)包括外壳(26)和两个挡风板(32)，两个所述挡风板(32)分别设置在外壳(26)内的两侧，所述外壳(26)内设有弹簧(27)和两个风力检测单元，所述风力检测单元的数量与挡风板(32)的数量相等且一一对应，两个所述风力检测单元分别设置在弹簧(27)的两端，所述风力检测单元包括压力传感器(28)、缓冲板(29)、连接杆(30)和套环(31)，所述弹簧(27)通过压力传感器(28)与缓冲板(29)连接，所述缓冲板(29)通过连接杆(30)与挡风板(32)连接，所述套环(31)固定在外壳(26)上且套设在连接杆(30)上。
3.如权利要求2所述的安全可靠的高效太阳能发电装置，其特征在于，所述挡风板(32)的竖向截面的形状为弧形且弧形截面的圆心设置在外壳(26)内。
4.如权利要求1所述的安全可靠的高效太阳能发电装置，其特征在于，所述转动管(18)的外侧设有若干凹槽(19)，两个支柱(2)之间设有横杆(20)，所述横杆(20)上设有若干辅助支撑单元，所述辅助支撑单元的数量与凹槽(19)的数量相等且一一对应，所述辅助支撑单元包括支杆(21)和托块(22)，所述支杆(21)的底端固定在横杆(20)上，所述支杆(21)的顶端与托块(22)固定连接，所述托块(22)设置在凹槽(19)内。
5.如权利要求4所述的安全可靠的高效太阳能发电装置，其特征在于，所述托块(22)的宽度与凹槽(19)的宽度相等。
6.如权利要求1所述的安全可靠的高效太阳能发电装置，其特征在于，所述第二驱动电机(17)为直流伺服电机。
7.如权利要求1所述的安全可靠的高效太阳能发电装置，其特征在于，所述连杆(16)为钛合金杆。
8.如权利要求1所述的安全可靠的高效太阳能发电装置，其特征在于，所述从动齿(25)为梯形齿。
9.如权利要求1所述的安全可靠的高效太阳能发电装置，其特征在于，所述滑环(7)内涂有润滑油。
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