一种光伏发电支架及其调节方法
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域,具体为一种光伏发电支架及其调节方法。
背景技术
太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中某个电子全部吸收,电子吸收的能量足够大,能克服金属内部引力做功,离开金属表面逃逸出来,成为光电子,光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术,主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成。光伏发电支架是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的支架,一般材质有铝合金,不锈钢,光伏支架产品分地面式,屋面式,墙面式,便携式等,常见的光伏发电支架不能全方面的对角度进行调节,通常支架与地面的角度固定,或者调节支架的偏转角度比较小,由于同一地区不同季节的太阳照射角度也不同,不能根据实际需要,来调节阳光与太阳板之间的照射角,往往需要人工进行搬动支架,不仅费时费力,而且影响太阳能板的发电功率,给使用者带来极大的方便。此外在现有技术中实现多个维度或者自由度的组合运动时,需要对应每个维度或者自由度均设置一个动力装置,然后采用多个动力装置的分时或者同时的同步组合运动实现位置调节,例如XYZ坐标机或者三维运动仪等,其机构复杂,可靠性也较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏发电支架,具备全方面调节角度的优点,解决了常见的光伏发电支架不能进行全方面调节角度的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种光伏发电支架,包括壳体,所述壳体的顶部固定连接有固定板,所述壳体内壁的底部固定连接有第一轴承,所述第一轴承的顶部活动连接有第二旋转转轴,所述第二旋转转轴顶端从下至上依次贯穿壳体和固定板且延伸至固定板的外部,位于壳体内部的第二旋转转轴的表面固定连接有第一从动齿轮,所述第一从动齿轮的左侧设置有与其相互啮合的驱动齿轮,所述驱动齿轮的左侧固定连接有第一调节转轴,所述调节转轴的左端贯穿壳体且延伸至其外部,位于固定板上方的第二旋转转轴的顶部固定连接有转动块,所述转动块的顶部固定连接有支撑板,所述支撑板的顶部固定连接有机壳,所述支撑板顶部的前后两侧均固定连接有支撑杆,所述支撑杆靠近机壳一侧的顶部固定连接有第二轴承,两个第二轴承之间通过第二调节转轴固定连接,所述第二调节转轴的表面固定连接有连接杆,所述连接杆的顶部固定连接有安装板,所述机壳内壁的顶部固定连接有驱动电机,所述驱动电机的输出轴上固定连接有驱动转轴,所述驱动转轴的顶端贯穿机壳且延伸至其外部,位于机壳外部的驱动转轴的顶部固定连接有第三齿轮,所述第二调节转轴的表面且位于连接杆的后侧固定连接有第四齿轮,所述第三齿轮与第四齿轮相互啮合,所述位于前侧的支撑板且靠近机壳的一侧固定连接有限位块,所述第二调节转轴的顶部且位于连接杆的前侧设置有限位杆,所述限位杆的底部从上至下依次贯穿第二调节转轴和限位块且延伸至限位块的内部。
优选的,所述支撑板底部的左右两侧均设置有滚动轮,所述固定板的顶部开设有与滚动轮相适配的滑槽,所述滚动轮的底部与滑槽内壁的底部相互接触。
优选的,所述第一调节转轴的左端固定连接有转动盘,所述转动盘的左侧固定连接有把手。
优选的,所述壳体内壁底部的左侧固定连接有支撑块,所述第一调节转轴的左端贯穿支撑块且延伸至其外部。
优选的,所述限位杆的顶部固定连接有拉伸块,所述拉伸块的顶部固定连接有拉伸环。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1、本发明通过第二旋转转轴、第一从动齿轮、驱动齿轮、第一调节转轴、转动块、第二轴承、第二调节转轴、连接杆、安装板、驱动电机、驱动转轴、第三齿轮、第四齿轮、限位块和限位杆相互配合,解决了常见的光伏发电支架不能进行全方面调节角度的问题,不需要人工进行搬动支架,就可对支架的角度进行调节,不仅省时省力,而且提高了太阳能板的发电功率,给使用者带来极大的方便。
2、本发明通过滚动轮和滑槽之间的相互配合,起到了对支撑板进行稳固支撑的作用,通过转动盘和把手相互配合,起到了便于转动第一调节转轴的作用,通过设置支撑块起到了对第一调节转轴进行支撑的作用,防止第一调节转轴由于外力作用,导致其出现断裂或倾斜,通过拉伸块和拉伸环之间的相互配合,起到了便于拉动限位杆的作用。
3、利用驱动齿轮的可升降配合双从动齿轮实现一个动力装置完成两个自由度的运动,节省结构设计成本和材料成本的同时,提高了系统工作可靠性和减少了装置的占用空间。
附图说明
图1为本发明主视图的结构剖面图;
图2为本发明左视图的结构示意图;
图3为本发明俯视图的结构剖面图。
图中:1壳体、2固定板、3第一轴承、4第二旋转转轴、5第一从动齿轮、6驱动齿轮、7第一调节转轴、8转动块、9支撑板、10机壳、11支撑杆、12第二轴承、13第二调节转轴、14连接杆、15安装板、16驱动电机、17驱动转轴、18第三齿轮、19第四齿轮、20限位块、21限位杆、22滚动轮、23滑槽、24转动盘、25把手、26支撑块、27拉伸块、28拉伸环。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
第一实施方式:请参阅图1-3,一种光伏发电支架,包括壳体1,壳体1的顶部固定连接有固定板2,壳体1内壁的底部固定连接有第一轴承3,第一轴承3的顶部活动连接有第二旋转转轴4,第二旋转转轴4顶端从下至上依次贯穿壳体1和固定板2且延伸至固定板2的外部,位于壳体1内部的第二旋转转轴4的表面固定连接有第一从动齿轮5,第一从动齿轮5的左侧设置有与其相互啮合的驱动齿轮6,驱动齿轮6的左侧固定连接有第一调节转轴7,调节转轴7的左端贯穿壳体1且延伸至其外部,第一调节转轴7的左端固定连接有转动盘24,转动盘24的左侧固定连接有把手25,通过转动盘24和把手25相互配合,起到了便于转动第一调节转轴7的作用,位于固定板2上方的第二旋转转轴4的顶部固定连接有转动块8,壳体1内壁底部的左侧固定连接有支撑块26,第一调节转轴7的左端贯穿支撑块26且延伸至其外部,通过设置支撑块26起到了对第一调节转轴7进行支撑的作用,防止第一调节转轴7由于外力作用,导致其出现断裂或倾斜,转动块8的顶部固定连接有支撑板9,支撑板9底部的左右两侧均设置有滚动轮22,固定板2的顶部开设有与滚动轮22相适配的滑槽23,滚动轮22的底部与滑槽23内壁的底部相互接触,通过滚动轮22和滑槽23之间的相互配合,起到了对支撑板9进行稳固支撑的作用,支撑板9的顶部固定连接有机壳10,支撑板9顶部的前后两侧均固定连接有支撑杆11,支撑杆11靠近机壳10一侧的顶部固定连接有第二轴承12,两个第二轴承12之间通过第二调节转轴13固定连接,第二调节转轴13的表面固定连接有连接杆14,连接杆14的顶部固定连接有安装板15,机壳10内壁的顶部固定连接有驱动电机16,驱动电机16的输出轴上固定连接有驱动转轴17,所述驱动转轴17的顶端贯穿机壳10且延伸至其外部,位于机壳10外部的驱动转轴17的顶端固定连接有第三齿轮18,第二调节转轴13的表面且位于连接杆14的后侧固定连接有第四齿轮19,第三齿轮18与第四齿轮19相互啮合,位于前侧的支撑板9且靠近机壳10的一侧固定连接有限位块20,第二调节转轴13的顶部且位于连接杆14的前侧设置有限位杆21,限位杆21的顶部固定连接有拉伸块27,拉伸块27的顶部固定连接有拉伸环28,通过拉伸块27和拉伸环28之间的相互配合,起到了便于拉动限位杆21的作用,限位杆21的底部从上至下依次贯穿第二调节转轴13和限位块20且延伸至限位块20的内部,限位杆21分别与限位块20和第二调节转轴13活动连接,起到了对第二调节转轴13进行限位的作用,通过第二旋转转轴4、第一从动齿轮5、驱动齿轮6、第一调节转轴7、转动块8、第二轴承12、第二调节转轴13、连接杆14、安装板15、驱动电机16、驱动转轴17、第三齿轮18、第四齿轮19、限位块20和限位杆21相互配合,解决了常见的光伏发电支架不能进行全方面调节角度的问题,不需要人工进行搬动支架,就可对支架的角度进行调节,不仅省时省力,而且提高了太阳能板的发电功率,给使用者带来极大的方便。
使用时,在安装板15的顶部安装太阳能电池板,通过转动盘24和把手25带动第一调节转轴7旋转,第一调节转轴7带动驱动齿轮6旋转,驱动齿轮6带动第一从动齿轮5旋转,第一从动齿轮5带动第二旋转转轴4旋转,第二旋转转轴4的底端与第一轴承3相互转动,第二旋转转轴4带动转动块8旋转,转动块8带动支撑板9旋转,支撑板9带动两个滚动轮22在滑槽23的内壁上滚动,通过支撑板9的旋转,带动安装板15旋转,进而实现对太阳能电池板进行调节角度,通过拉伸块27和拉伸环28将限位杆21取出,启动驱动电机16,驱动电机16带动驱动转轴17旋转,驱动转轴17带动第三齿轮18旋转,第三齿轮18带动与其相互啮合的第四齿轮19旋转,第四齿轮19带动第二调节转轴13旋转,第二调节转轴13的前后两端分别与两个第二轴承12相互转动,第二调节转轴13带动连接杆14旋转,连接杆14带动安装板15旋转,进而实现对太阳能电池板进行调节角度,不需要人工进行搬动支架,就可较为全面的对支架的角度进行调节,不仅省时省力,而且提高了太阳能板的发电功率,给使用者带来极大的方便。
综上所述:该光伏发电支架,通过第二旋转转轴4、第一从动齿轮5、驱动齿轮6、第一调节转轴7、转动块8、第二轴承12、第二调节转轴13、连接杆14、安装板15、驱动电机16、驱动转轴17、第三齿轮18、第四齿轮19、限位块20和限位杆21相互配合,解决了常见的光伏发电支架不能进行全方面调节角度的问题。
第二实施方式:一种光伏发电支架,包括壳体1,所述壳体1的顶部固定连接有固定板2,所述壳体1内壁的底部固定连接有第一轴承3,所述第一轴承3的顶部活动连接有第一旋转转轴,该第一旋转转轴的外表面上固定连接有第一从动齿轮,第一旋转转轴内为中空且内壁上刻制有内螺纹结构,该第一旋转转轴内设置有凸出该第一旋转转轴顶端一定高度的丝杠,丝杠的顶端固定连接到第二旋转转轴4,在第二旋转转轴4与第一旋转转轴之间的丝杠上套设有螺母座,该螺母座的外表面上圆周一体设置有第二从动齿5,螺母座内壁设置有与所述丝杠螺纹耦合的内螺纹,第二从动齿轮5与第一从动齿轮分别位于螺母座的两侧且相互平行;
所述第二旋转转轴4顶端从下至上依次贯穿壳体1和固定板2且延伸至固定板2的外部,所述第一从动齿轮的左侧设置有与其相互啮合的驱动齿轮6,所述驱动齿轮6的左侧固定连接有第一调节转轴7,所述壳体1内壁底部的左侧固定连接有可升降的支撑块26,所述第一调节转轴7的左端贯穿支撑块26且延伸至其外部贯穿壳体1且延伸至其外部,位于固定板2上方的第二旋转转轴4的顶部固定连接有转动块8,所述转动块8的顶部固定连接有支撑板9,所述支撑板9的顶部固定连接有机壳10,所述支撑板9顶部的前后两侧均固定连接有支撑杆11,所述支撑杆11靠近机壳10一侧的顶部固定连接有第二轴承12,两个第二轴承12之间通过第二调节转轴13固定连接,所述第二调节转轴13的表面固定连接有连接杆14,所述连接杆14的顶部固定连接有安装板15,所述机壳10内壁的顶部固定连接有驱动电机16,所述驱动电机16的输出轴上固定连接有驱动转轴17,所述驱动转轴17的顶端贯穿机壳10且延伸至其外部,位于机壳10外部的驱动转轴17的顶端固定连接有第三齿轮18,所述第二调节转轴13的表面且位于连接杆14的后侧固定连接有第四齿轮19,所述第三齿轮18与第四齿轮19相互啮合,所述位于前侧的支撑板9且靠近机壳10的一侧固定连接有限位块20,所述第二调节转轴13的顶部且位于连接杆14的前侧设置有限位杆21,所述限位杆21的底部从上至下依次贯穿第二调节转轴13和限位块20且延伸至限位块20的内部,所述限位杆21的顶部固定连接有拉伸块27,所述拉伸块27的顶部固定连接有拉伸环28;
该支撑块26的升降使得驱动齿轮6在与第一和第二从动齿轮之间切换啮合。
进一步地,所述支撑板9底部的左右两侧均设置有滚动轮22,所述固定板2的顶部开设有与滚动轮22相适配的滑槽23,所述滚动轮22的底部与滑槽23内壁的底部相互接触。
进一步地,所述第一调节转轴7的左端固定连接有转动盘24,所述转动盘24的左侧固定连接有把手25。
进一步地,所述第一调节转轴7的左端固定连接有伺服电机。
该实施方式在第一实施方式的基础上,适当增大壳体1的高度,将旋转转轴利用丝杠分割为第一旋转转轴和第二旋转转轴,增加了丝杠螺母传动机构以及驱动齿轮的可升降设计,在原有实施例的基础上增加了高度调节功能;实现了在利用驱动齿轮的可升降配合固定轴上的双从动齿轮实现一个动力装置完成高度和转角朝向两个大的自由度的调节运动,节省结构设计成本和材料成本的同时,提高了系统工作可靠性和减少了装置的占用空间,该设计从装置自身来说高度的可升降调节可以使得太阳能板的安装与收纳可以在低空作业。该第二实施方式的具体工作过程如下:
使用时,首先支撑块26上升直至驱动齿轮6与丝杠上的螺母座外部圆周的第二从动齿轮5相互啮合,此时启动伺服电机或者通过转动盘24和把手25带动第一调节转轴7旋转,从而带动驱动齿轮6及第二从动齿轮5的旋转,第二从动齿轮5带动螺母座旋转,此时由于螺母座与外部驱动齿轮6啮合被限制滑动,此时螺母座内部的丝杠会发生向下的轴线运动,从而丝杠带动其顶端的第二旋转转轴4及安装板15下降至合适高度后,伺服电机暂停工作,进行太阳能板的安装或者日常清理工作,然后伺服电机启动并反向旋转,此时螺母座内部的丝杠会发生向上的轴线运动,直至丝杠带动其顶端的第二旋转转轴4及安装板15上的太阳能板上升到合适高度后停止工作,完成第一次的高度作业调节。
然后支撑块26下降直至驱动齿轮6与第一旋转转轴上的第一从动齿轮相互啮合,第一从动齿轮带动第一旋转转轴旋转,第一旋转转轴的底端与第一轴承3相互转动,第一旋转转轴带动其内的丝杠及丝杠顶部的转动块8旋转,转动块8带动支撑板9旋转,通过支撑板9的旋转,带动安装板15旋转,进而实现对太阳能电池板进行整体朝向角度调节,完成第二次的整体朝向角度调节。
当光伏发电支架整体朝向角度调节和高度完毕后,进行安装板15的俯仰倾斜角度的独立调节,通过拉伸块27和拉伸环28将限位杆21取出,启动驱动电机16,驱动电机16带动驱动转轴17旋转,驱动转轴17带动第三齿轮18旋转,第三齿轮18带动与其相互啮合的第四齿轮19旋转,第四齿轮19带动第二调节转轴13旋转,第二调节转轴13的前后两端分别与两个第二轴承12相互转动,第二调节转轴13带动连接杆14旋转,连接杆14带动安装板15旋转,进而实现对太阳能电池板进行独立调节角度,完成第三次的安装板独立俯仰倾斜角度调节,通过上述三次调节不需要人工进行搬动支架,就可较为全面的对支架的角度进行调节,不仅省时省力,而且提高了太阳能板的发电功率,给使用者带来极大的方便。
第三实施方式:如权利要求1所示,一种光伏发电支架调节方法,该光伏发电支架包括至置于地面的壳体,在壳体上通过滚动轴承旋转支撑有一第一旋转转轴,该第一旋转转轴的外表面上固定连接有第一从动齿轮,该第一旋转转轴内为中空且内壁上刻制有内螺纹结构,该第一旋转转轴内设置有凸出该第一旋转转轴顶端一定高度的丝杠,丝杠的顶端固定连接到第二旋转转轴,第二旋转转轴的顶部固定连接有支撑板,在第二固定轴与第一固定轴之间的丝杠上套设有螺母座,该螺母座的外表面上圆周一体设置有第二从动齿轮,螺母座内壁设置有与所述丝杠螺纹耦合的内螺纹,第二从动齿轮与第一从动齿轮相互平行;
整体朝向转向装置、整体高度调节装置和俯仰角度调节装置从下至上为依次设置在第一旋转转轴的第一从动齿轮、螺母座上的第二从动齿轮和支撑板上的调节机构,其中在第一旋转转轴的外部一侧设置有一可升降的驱动齿轮,该驱动齿轮在升降过程中切换与整体朝向转向装置、整体高度调节装置中的第一从动齿轮和第二从动齿轮啮合,其中在俯仰角度调节装置中,将承载光伏板的安装板通过一竖直连接杆连接到一转接转轴上,该转轴上通过齿轮传动机构连接到俯仰驱动电机上;
该光伏发电支架通过如下步骤实现全方位角度和位置调节:
S1、执行光伏发电支架上光伏板的安装或者清理作业:首先驱动齿轮上升直至与丝杠上的螺母座外部圆周的第二从动齿轮相互啮合,此时启动驱动齿轮的驱动伺服电机,从而带动驱动齿轮及第二从动齿轮的旋转,第二从动齿轮带动螺母座旋转,此时由于螺母座与外部驱动齿轮啮合被限制滑动,此时螺母座内部的丝杠会发生向下的轴线直线运动,从而丝杠带动其顶端的第二旋转转轴及安装板下降至合适高度后,驱动伺服电机暂停工作,进行光伏板的安装或者日常清理工作;
S2、执行光伏发电支架的整体高度调节:驱动伺服电机恢复工作并反向旋转,此时螺母座内部的丝杠会发生向上的轴线直线运动,直至丝杠带动其顶端的第二旋转转轴及安装板上的太阳能板上升到预定高度后停止工作,完成第一次的高度作业调节;
S3、执行光伏发电支架的整体朝向角度调节:驱动齿轮6下降直至与第一旋转转轴上的第一从动齿轮相互啮合,第一从动齿轮带动第一旋转转轴旋转,第一旋转转轴的底端与滚动轴承相互转动,第一旋转转轴带动其内的丝杠及丝杠顶部的第二旋转转轴和支撑板旋转,通过支撑板的旋转,带动安装板的旋转,进而实现对光伏板进行整体朝向角度调节,完成第二次的整体朝向角度调节;
S4、执行光伏发电支架的俯仰角度调节:通过启动俯仰驱动电机,该驱动电机带动其上的输出转轴上的驱动齿轮旋转,该驱动齿轮与竖直连接杆上的转接转轴上的从动齿轮啮合,从而带动竖直连接杆发生旋转,该旋转带动安装板旋转倾斜,直至调节到需要的位置,完成第三次光伏板的俯仰角度调节;
S5、按照上述顺序完成首个三次调节周期后,根据实际需要选择性的单独执行S1-S4中的一个或者多个步骤。
进一步地,所述驱动伺服电机可以替换为手动旋转把手。
该实施方式中的俯仰角度调节装置并不限于前两个实施方式中的具体举例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。