CN107743014A - 一种光伏板收纳装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光伏板收纳装置，属于机械设计技术领域。包括固定支架和光伏板，固定支架纵向两端的横档设有丝杆升降机构，活动框架的两端部的下角与固定支架的立柱上端铰接，活动框架的纵向梁上表面设有齿条，两侧设有与支撑小车下方的导向轮配合的滑轨，第一减速电机通过支撑小车内侧的第一电机座与支撑小车的侧壁和下方的支撑板固定，第一减速电机的输出轴端设有同步带轮，承载轴通过轴承与支撑板下的方车体两侧壁板固定，承载轴中部设有与齿条啮合的齿轮；带有联轴器的第二减速电机通过支撑小车内侧的第二电机座与支撑小车固定；支撑轮通过轮轴与支撑小车固定；光伏板通过联轴器与第二减速电机输出轴固接。

Description

一种光伏板收纳装置
技术领域
本发明属于机械设计技术领域。
背景技术
近几年来我国的光伏发电快速发展，应用规模迅速扩大，新增装机容量自2013年以来连续四年稳居世界第一。由于地球的公转和自转，地球上某一固定位置与太阳的相对角度随时间不断变化，为了保证最高的发电效率，需要保证光伏板正对太阳。目前世界上通用的太阳能跟踪系统都需要根据聚光太阳能发电或光伏发电系统安放地点的经纬度等信息，计算一年中每一天不同时刻太阳所在的位置，将这些数据存储到可编程控制器、单片机或电脑软件中，以实现对太阳的实时跟踪。由于采用的是现有数据，需要经纬度的数据，因此一旦安装，就不便移动或装拆，若要移动就必须重新设定计算数据，调整各个参数，非专业人士不能够随便操作。
随着光伏产业的发展，光伏板在使用一段时间后由于风沙、灰尘的覆盖，以及极端天气如冰雹的破坏，导致光伏板发电效率减低，故障率升高，需要长期人工维护，维护成本很高。
综上所述，有必要设计一种可自主追踪太阳且在恶劣天气下能够保护光伏板的太阳能追踪系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种光伏板收纳装置，它能有效地解决恶劣天气下光伏板容易污损的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种光伏板收纳装置，包括固定支架和光伏板，固定支架的纵向一端设有遮雨棚，遮雨棚的顶部设有太阳能追踪器，外侧设有电器柜；固定支架两端的横档设有丝杆升降机构，活动框架两端的下角与固定支架的立柱上端铰接，活动框架的纵向梁上表面设有齿条，两侧设有与支撑小车下方的导向轮配合的滑轨，第一减速电机通过支撑小车内侧的第一电机座与支撑小车的侧壁和下方的支撑板固定，第一减速电机的输出轴端设有同步带轮，承载轴通过轴承与支撑板下的方车体两侧壁板固定，承载轴中部设有与齿条啮合的齿轮，与齿轮共轴的同步轮通过同步带与同步带轮连接；带有联轴器的第二减速电机通过支撑小车内侧的第二电机座与支撑小车固定；支撑轮通过轮轴与支撑小车固定；光伏板通过联轴器与第二减速电机输出轴固接。
所述丝杆升降机构顶部的滚子轮缘与活动框架的横梁底部接触，滚子通过滚轴与滑块顶部的支撑片固定，滑块的中部设有丝杆螺母，底部设有与固定支架横档的滑槽配合的凸起结构。
所述轴承的外圈与支撑小车两侧固定，内圈与承载轴两端过盈配合。
所述支撑轮与滑轨接触，
所述活动框架两端的下角与固定支架的立柱上端铰接，具体是活动框架两端的下角有伸出的轴，与固定支架的立柱上端内侧的轴承配合。
所述支撑板两端的双凸出结构与支撑小车内侧的双型槽固接。
所述光伏板的底面设有刷子。
所述丝杆螺母与丝杆配合，丝杆两端通过轴承座与固定支架的横档固定并与第三减速电机的输出轴连接。
一种光伏板收纳装置，包括一端与减速电机固接，另一端由支撑轮支撑的可转动的光伏板活动支架；与减速电机固接可移动的支撑小车和支撑轮都可在铝型材拼接而成的滑轨上滑动，由齿轮、齿条带动从而使光伏板实现在滑轨方向的平动；型材与齿条拼接的滑轨组成光伏板活动框架，框架两端与固定支架立柱端部铰接；由丝杆带动滑块通过滚子与活动框架接触，使活动框架整体实现一个与光伏板沿减速电机转动方向正交的摆动动作；所述光伏板收纳装置还包括固定在遮雨棚上方的太阳能追踪器与电器柜中的运动控制系统。利用步进电机驱动光伏板转动和光伏板活动框架的摆动，实现了双轴向太阳光的追踪，可调整光伏板角度使之始终正对太阳，处于最高发电效率状态。
所述固定支架利用型材拼接而成。
所述的滑轨由铝型材和齿条组成，与支撑小车上的齿轮啮合。
所述的支撑小车通过电机带动齿轮，经过齿轮、齿条啮合实现在滑轨上的移动，从而实现光伏板可收缩的功能。每个支撑小车上都安装有限位开关，对应的在遮雨棚中和遮雨棚外部的滑轨上安装有预设好位置的挡块，从而实现光伏板每次展开发电、收纳保护所处的位置固定。
进一步的，支撑小车主要由板式车体和卡在滑轨两侧的导向轮和紧贴滑轨中央的支撑轮构成。
所述的光伏板收纳装置不同于现有技术那样使用单片机储存固定经纬度的太阳升起角度数据，而是采用视角为180°的鱼眼镜头与CCD光感传感器组合的方式，用来拍摄一整天中太阳的轨迹，通过算法用得到的数字图像中中太阳的坐标位置来映射天空中太阳的实际角度，从而实现太阳角度主动追踪的功能。
所述的光伏板一端利用支撑轮卡在滑槽中，另一端通过联轴器直接与减速电机输出轴固接。
进一步的，光伏板背面布置有两列刷子，可在收缩、展开过程中自动进行光伏板表面的清洁。
所述摆动机构由与步进电机输出轴固接的丝杆转动，带动滑块移动，用滚子抵住支撑光伏板的活动框架，实现活动框架摆动。
进一步的，所述支撑光伏板的滑轨框架两端固定有伸出轴，通过与系统支架上固定的轴承配合，实现转动。
与现有技术比较，本发明的有益效果是：
1、本发明可实现恶劣天气下收缩光伏板至遮雨棚，实现保护光伏板的功能
2、本发明可在光伏板收缩展开的过程中利用光伏板背面固定的刷子，相互清洁光伏板表面。
附图说明
图1是本发明主要机构示意图
图2是本发明支撑小车示意图
图3是本发明丝杆升降机构示意图
图4是本发明在收缩(展开)过程中清洁光伏板状态示意图
图5是本发明中光伏板处于收纳状态的示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的详细说明：
附图1是本发明主要机构示意图。该光伏板收纳装置包括太阳能追踪器1、遮雨棚2、固定支架5、光伏板9。固定支架5的纵向一端设有遮雨棚2，遮雨棚2的顶部设有太阳能追踪器3，外侧设有电器柜6；本实施例中固定支架5由铝型材及其相应的铝型材连接件螺栓连接组成，具体实施时不拘泥于型材，也不拘泥螺栓连接一种连接方式，焊接、铆接等方式均可；
本发明中包含的支撑小车4数量也不局限为图中表示的三个，理论上滑轨增长，支撑小车4数量可以任意增加，但考虑到每个支撑小车4与电器柜6之间存在电气连接，可根据实际滑轨可布置的长度对支撑小车4的数量进行选择。
本发明中采用的太阳能追踪器1采用视角为180°的鱼眼镜头与CCD光感传感器组合的方式，用来拍摄一整天中太阳的轨迹，通过算法用得到的数字图像中太阳的坐标位置来映射天空中太阳的实际角度，从而实现太阳角度主动追踪的功能。
附图2是本发明的支撑小车示意图。第二减速电机22通过第二电机座21利用螺栓与支撑小车4相固接，第二减速电机输出轴与光伏板利用联轴器20固接。第一减速电机10通过第一电机座11利用螺栓与支撑板15固接，第一减速电机输出轴与同步带轮12固接。而支撑板15利用槽型结构与支撑小车4相固接，且具体高度可由支撑小车4上槽型结构的深浅控制。轴承17外圈固定在支撑小车4两侧，内圈与承载轴14配合，均为过盈配合。承载轴14利用其自身阶梯轴和具有键槽的特性，分别对齿轮16和同步带轮12实现轴向、径向固定。两个同步带轮之间利用同步带13联动，支撑轮19与滑轨8接触，齿轮16与齿条6啮合。活动框架的纵向梁上表面设有齿条6，两侧设有与支撑小车4下方的导向轮18配合的滑轨8，
附图3是本发明丝杆升降机构示意图。丝杆升降机构包括第三减速电机23、轴承座24、滑块7、丝杆25、滚子26。滑块7底部有凸起结构，可刚好在其下型材的凹槽中滑动。
活动框架的横梁27与固定支架5立柱端部采用铰接的方式，具体是活动框架两端有伸出轴，与固定支架5立柱内侧的轴承配合。
附图4是本发明在收缩(展开)过程中清洁状态示意图。在收缩和展开过程刚好可清洁同一个光伏板9的左右两部分，从而实现整块光伏板9的清洁。
刷子28采用粘接或整体用螺栓连接的形式固定在光伏板9的底面。刷子28采用有较好韧性的软毛材料，具体长度与控制程序中收缩、展开时相邻两个支撑小车4的间距相适应。
附图5是本发明中光伏板9处于竖直收纳状态的示意图。在收纳状态下光伏板9呈最节省空间的竖直状态，各个支撑小车4之间的间距保持最小状态。遮雨棚2的长度可根据具体安装支撑小车4的数量而定。
从附图1～5中可以看出，每个支撑小车4都要与电器柜6存在电气连接，其之间的电线采用拖链的方式进行总线，保证运动时各部分互不干涉。

Claims (8)

1.一种光伏板收纳装置，包括固定支架(5)和光伏板(9)，其特征在于：固定支架(5)的纵向一端设有遮雨棚(2)，遮雨棚(2)的顶部设有太阳能追踪器(1)，外侧设有电器柜(3)；固定支架(5)两端的横档设有丝杆升降机构，活动框架两端的下角与固定支架(5)的立柱上端铰接，活动框架的纵向梁上表面设有齿条(6)，两侧设有与支撑小车(4)下方的导向轮(18)配合的滑轨(8)，第一减速电机(10)通过支撑小车(4)内侧的第一电机座(11)与支撑小车的侧壁(4)和下方的支撑板(15)固定，第一减速电机(10)的输出轴端设有同步带轮(12)，承载轴(14)通过轴承(17)与支撑板(15)下的方车体两侧壁板固定，承载轴(14)中部设有与齿条(6)啮合的齿轮(16)，与齿轮(16)共轴的同步轮通过同步带(13)与同步带轮(12)连接；带有联轴器(20)的第二减速电机(22)通过支撑小车(4)内侧的第二电机座(21)与支撑小车(4)固定；支撑轮(19)通过轮轴与支撑小车(4)固定；光伏板通过联轴器(20)与第二减速电机输出轴固接。
2.根据权利要求1所述的一种光伏板收纳装置，其特征在于：所述丝杆升降机构顶部的滚子(26)轮缘与活动框架的横梁(27)底部接触，滚子(26)通过滚轴与滑块(7)顶部的支撑片固定，滑块(7)的中部设有丝杆螺母，底部设有与固定支架(5)横档的滑槽配合的凸起结构。
3.根据权利要求1所述的一种光伏板收纳装置，其特征在于：所述轴承(17)的外圈与支撑小车(4)两侧固定，内圈与承载轴(14)两端过盈配合。
4.根据权利要求1所述的一种光伏板收纳装置，其特征在于：所述支撑轮(19)与滑轨(8)接触。
5.根据权利要求1所述的一种光伏板收纳装置，其特征在于：所述活动框架两端的下角与固定支架(5)的立柱上端铰接，具体是活动框架两端的下角有伸出的轴，与固定支架的立柱上端内侧的轴承配合。
6.根据权利要求1所述的一种光伏板收纳装置，其特征在于：所述支撑板(15)两端的双凸出结构与支撑小车(4)内侧的双型槽固接。
7.根据权利要求1所述的一种光伏板收纳装置，其特征在于：所述光伏板(9)的底面设有刷子(28)。
8.根据权利要求2所述的一种光伏板收纳装置，其特征在于：所述丝杆螺母与丝杆(25)配合，丝杆(25)两端通过轴承座(24)固定支架(5)的横档固定并与第三减速电机(23)的输出轴连接。
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