CN111615010B - 太阳能辅助供电的通信基站装置 - Google Patents

太阳能辅助供电的通信基站装置 Download PDF

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Abstract

一种太阳能辅助供电的通信基站装置采用太阳电池板辅助供电。太阳能电池板能随太阳自东向西转动，还可随太阳高度角升降，主要通过圆柱凸轮、凸轮顶杆配合并通过连杆驱动太阳能电池板倾角的变化，来实现太阳能电板的倾角始终与太阳高度角相接近适应，这样能够提升太阳能的转化效率，遇到刮大风的天气、冰雹、雪等天气，太阳能电池板可以收起来，由横向状态变成竖向紧贴塔体的状态，避免被风或者冰雹破坏，或者被雪覆盖影响再次使用。

Description

太阳能辅助供电的通信基站装置
技术领域
本发明涉及无线通信的技术领域，特别是涉及一种太阳能辅助供电的通信基站装置。
背景技术
通信基站，又名无线基站，是指与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台，根据其服务范围大小及用户多少，发射功率从几瓦到上百瓦不等。一般情况下，基站天线被安装在离地面15-50米的建筑物或发射塔上。通信基站中的各种通信设备和基站空调的电费成本已经在各大运营商后期维护费用中的占据了很大的比例。如何减少电力费用的支出已经成为有效控制成本，提高行业竞争力的重要措施。
为实现节能降耗，部分基站采用太阳能辅助供电，在现在的太阳能通信基站中，太阳能发电板在安装的时候，都是固定不变的，往往会因为太阳的高度角不同，从而无法使得发电效率提高到最大，这样就大大降低了太阳能辅助供电的实用价值，另一方面由于太阳能电池板多设置在基站塔体的高度较高处，并且工作环境多为空旷的户外，难免会遭遇到大风天气，而此时处于展开的太阳能板不仅无阳光照射进行发电，还会在承受更大的风力，极容易使太阳能板损坏坠落，造成损失和后期维修等问题，有时候还会有冰雹天气、大雪天气，冰雹会把太阳能电池板砸坏，大雪会覆盖在太阳能电池板上，只能等雪融化后才能再次使用，这些问题，有待本领域技术人员改进解决。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种太阳能辅助供电的通信基站装置，能够实现太阳能电池板的收起防风和展开受光，或者避开冰雹、雪，同时还能跟随太阳的运动规律进行调整，提升太阳能电池板的转换率。
本发明的技术方案是：1.一种太阳能辅助供电的通信基站装置，包括下部的机箱、下端固定在机箱上的塔体、在塔体上段设有用于辅助供电的太阳能系统，其特征是：
所述的太阳能系统整体呈筒状套装在塔体外部，该太阳能系统包括下部固定安装在塔体上的底座、底座上部的转动筒体、上部固定安装在塔体上的上盖，
所述的底座包括支撑平面和环绕支撑平面并竖向向上的筒形圆柱凸轮，所述的转动筒体下端面与支撑平面组成平面滑动副，转动筒体的下部的插入到筒形圆柱凸轮内部，转动筒体下部的外圆柱面与筒形圆柱凸轮的内圆柱面组成转动副；在转动筒体内部固定连接有套在塔体外的环形齿轮，在塔体的内部固定安装有驱动电机，该驱动电机轴横向穿出塔体并安装有驱动齿轮，该驱动齿轮与环形齿轮啮合并带动转动筒体转动，所述的圆柱凸轮的凸轮面包括一段平面区，圆柱凸轮最高处对应太阳高度最高方向；
所述的转动筒体的侧面上部设有横向伸出的太能电池板支腿、该支腿上铰接有安装太阳能电池的架板组，架板组上安装有太阳能电池板，在支腿的下部设有竖向的滑套，在该滑套内安装有顶杆，顶杆和滑套组成竖向的滑动副，该顶杆下端支撑在所述的圆柱凸轮的凸轮面上，该顶杆上端铰接有连杆，该连杆的另一端铰接在架板组下表面；所述的顶杆的下部横向伸出有环形的托板，该托板的上表面和滑套的下端面之间设有被压缩的复位弹簧，所述的顶杆的下端安装有顶轮；
当顶杆下行至其下端支撑在圆柱凸轮的平面区时，连杆带动架板组向下摆动至与转动筒体轴线平行的竖向。
优选的，所述的架板组包括长方形的主架板和对称铰接在主架板两侧的侧架板，主架板的外表面设有与其外表面平齐并伸向两个侧架板方向的挡块，主架板内表面靠近上边沿设有开合铰接耳，开合铰接耳铰接在所述的支腿上，在开合铰接耳下部的主架板内表面上设有两个支撑铰接耳，两个支撑铰接耳对称布置，所述的连杆的上端为与连杆垂直布置的铰接轴，该铰接轴两端分别装入两个支撑铰接耳形成铰链结构，在该铰接轴穿出支撑铰接耳的两端外对称的固定连接有支撑弹簧；所述的侧架板的内表面上部设有板状的永磁体，所述的支撑弹簧自由端与该永磁体吸附在一起。
优选的，所述的两个支撑弹簧的轴线、铰接轴的轴线所在的平面为平面甲，所述的连杆的轴线、铰接轴的轴线所在的平面为平面乙，当平面乙为竖向面时平面乙为上仰面，平面甲相对于平面乙的夹角为α，180°＞α＞90°。
优选的，所述的两个支撑弹簧的轴线与铰接轴的轴线的夹角为β，120°≤β≤160°。
优选的，所述的两个支撑弹簧的自由端均固定连接有直径大于支撑弹簧的球体，该球体与所述的板状永磁体吸附在一起。
优选的，所述的圆柱凸轮的凸轮面包括上升区和下落区。
优选的，所述的顶杆和滑套之间设有沿母线方向布置的互相匹配的滑条和滑槽。
优选的，所述的转动筒体上端面设有至少两个向上凸起的导电滑动触头，在上盖的下表面设有与滑动触头匹配的至少两个环形导电滑槽，上盖固定套装在塔体上时，滑动触头插入到导电滑槽内，所述的转动筒体侧壁设有与太能电池相对的接线端子，该接线端子与滑动触头之间通过导线连通。
优选的，所述的上盖通过横向的螺钉固定安装在塔体上，所述的底座通过横向的螺钉固定安装在塔体上。
优选的，所述的塔体顶部设有风速传感器。
本发明的有益效果是：
该太阳能辅助供电的通信基站装置采用太阳电池板辅助供电。太阳能电池板能随太阳自东向西转动，还可随太阳高度角升降，主要通过圆柱凸轮、凸轮顶杆配合并通过连杆驱动太阳能电池板倾角的变化，来实现太阳能电板的倾角始终与太阳高度角相接近适应，这样能够提升太阳能的转化效率，遇到刮大风的天气、冰雹、雪等天气，太阳能电池板可以收起来，由横向状态变成竖向紧贴塔体的状态，避免被风或者冰雹破坏，或者被雪覆盖影响再次使用。
附图说明
图1为太阳能辅助供电的通信基站装置的主视结构示意图；
图2为图1的A-A剖面结构示意图；
图3为图2的B-B剖面结构示意图；
图4为图2的C-C剖面结构示意图；
图5为转动筒体的主视剖面结构示意图；
图6为转动筒体的主视立体结构示意图；
图7为底座的主视立体结构示意图；
图8为顶杆的主视立体结构示意图；
图9为连杆的主视结构示意图；
图10为连杆的右视视结构示意图；
图11为连杆的立体结构示意图；
图12为顶杆、连杆、架板组组件展开状态的立体结构示意图；
图13为上盖的立体结构示意图；
图14为太阳能系统在早晨时的状态结构图之一；
图15为太阳能系统在早晨时的状态结构图之二；
图16为太阳能系统在中午的时状态结构图；
图中：101.太阳能系统、102.塔体、103.机箱、104.风速传感器、1.底座、11.圆柱凸轮、111.下落区、112.上升区、113.平面区、2.转动筒体、1-1.平面滑动副、1-2.转动副、21.齿圈、22.支腿、23.导电滑动触点、24.滑套、25.滑条、3.上盖、31.导电滑槽、4.驱动电机、41.驱动齿轮、5.螺钉、6.主架板、61.铰接耳、62.支撑耳、7.连杆、71.铰接轴、72.支撑弹簧、73.球体、8.顶杆、81.滑槽、9.复位弹簧、10.顶轮、12.侧架板、121.永磁体。
具体实施方式
实施例一：参见图1-16，一种太阳能辅助供电的通信基站装置，包括下部的机箱、下端固定在机箱上的塔体、在塔体上段设有用于辅助供电的太阳能系统，所述的太阳能系统整体呈筒状套装在塔体外部，该太阳能系统包括下部固定安装在塔体上的底座、底座上部的转动筒体、上部固定安装在塔体上的上盖，
所述的底座包括支撑平面和环绕支撑平面并竖向向上的筒形圆柱凸轮，所述的转动筒体下端面与支撑平面组成平面滑动副，转动筒体的下部的插入到筒形圆柱凸轮内部，转动筒体下部的外圆柱面与筒形圆柱凸轮的内圆柱面组成转动副；在转动筒体内部固定连接有套在塔体外的环形齿轮，在塔体的内部固定安装有驱动电机，该驱动电机轴横向穿出塔体并安装有驱动齿轮，该驱动齿轮与环形齿轮啮合并带动转动筒体转动，所述的圆柱凸轮的凸轮面包括一段平面区，圆柱凸轮最高处对应太阳高度最高方向；
所述的转动筒体的侧面上部设有横向伸出的太能电池板支腿、该支腿上铰接有安装太阳能电池的架板组，架板组上安装有太阳能电池板，在支腿的下部设有竖向的滑套，在该滑套内安装有顶杆，顶杆和滑套组成竖向的滑动副，该顶杆下端支撑在所述的圆柱凸轮的凸轮面上，该顶杆上端铰接有连杆，该连杆的另一端铰接在架板组下表面；所述的顶杆的下部横向伸出有环形的托板，该托板的上表面和滑套的下端面之间设有被压缩的复位弹簧，所述的顶杆的下端安装有顶轮；
当顶杆下行至其下端支撑在圆柱凸轮的平面区时，连杆带动架板组向下摆动至与转动筒体轴线平行的竖向。这个状态是晚上或有风时的状态。
所述的圆柱凸轮的凸轮面包括上升区和下落区。
所述的顶杆和滑套之间设有沿母线方向布置的互相匹配的滑条和滑槽，用于顶杆不产生相对转动，这样顶杆的下端顶轮方向被控制住始终沿凸轮面滚动。
所述的转动筒体上端面设有至少两个向上凸起的导电滑动触头，在上盖的下表面设有与滑动触头匹配的至少两个环形导电滑槽，上盖固定套装在塔体上时，滑动触头插入到导电滑槽内，所述的转动筒体侧壁设有与太能电池相对的接线端子，该接线端子与滑动触头之间通过导线连通。用于将太阳能电池板产生的电能输送到塔体内。
所述的上盖通过横向的螺钉固定安装在塔体上，所述的底座通过横向的螺钉固定安装在塔体上。
所述的塔体顶部设有风速传感器。主要用于判断实时风速，若风速达到设定阈值，就启动内部驱动电机转动将太阳能电池板收起。
该实施例一中不用图中所示的支撑弹簧、球体、和两个侧架板。
上述方案的工作过程：无风或者微风天气，当早上日出时，塔体内部的电机带动环形齿圈、并带动转动筒体围绕塔体转动，随着转动筒体的转动跟随太阳的照射转动，其上面安装的凸轮顶杆下端沿圆柱凸轮上升区逐渐上升，凸轮顶杆上端通过连杆将架板组逐渐顶升，使架板组表面尽量与太阳光线保持垂直或者接近垂直的状态，这样能够提升太阳能电池板的光电转换的效率，充分的利用太阳光，电机负责驱动太阳能电池板跟随太阳自东向西的转动，圆柱凸轮负责太阳能电池板的俯仰角的调整来适配太阳高度角，二者驱动力均来自与内部的驱动电机，顶杆是在随转动筒体转动时沿凸轮面升降；顶杆中午时分位于圆柱凸轮的最高点，此时架板组顶升角度最大，过中午后，顶杆运行至下落区，在复位弹簧的作用下，顶杆下行，带动连杆并带动架板组向下摆动，当顶杆下端再次运行到平面区，架板组向下摆动至与转动筒体轴线平行的竖向。当天气预报第二天白天天气是风雨、风雪天气、或者阴雨等光照条件不好并且有大风的天气时，该太阳能系统直接处于收起的状态不用启动。
另一种情况，当白天正常运行是有大风时，大风可以通过天气预报发来的大风信号，或者通过其自带的风速传感器给出的大风信号，启动内部的电机，尽快带动转动筒体转动，使凸轮顶杆转动到圆柱凸轮的平面区，使架板组收起来贴合塔体，避免被风吹坏。遇到冰雹天气或者下雪的天气，收到天气预报信号后，同样采用这个运行过程，太阳能电池板竖向后能够避免被冰雹砸坏，下雪时竖向的太阳能电池板能够避免表面厚厚的积雪，天晴后再次展开就又能正常使用，不用等待融雪过程，这样就能提升发电量。
实施例二：参见图1-16，实施例二与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处为实施例二中所述的架板组包括长方形的主架板和对称铰接在主架板两侧的侧架板，主架板的外表面设有与其外表面平齐并伸向两侧架板方向的挡块，主架板内表面靠近上边沿设有开合铰接耳，开合铰接耳铰接在所述的支腿上，在开合铰接耳下部的主架板内表面上设有两个支撑铰接耳，两个支撑铰接耳对称布置，所述的连杆的上端为与连杆垂直布置的铰接轴，该铰接轴两端分别装入两个支撑铰接耳形成铰链结构，在该铰接轴穿出支撑铰接耳的两端外对称的固定连接有支撑弹簧；所述的侧架板的内表面上部设有板状的永磁体，为了保证吸附力，采用强磁材质制作该永磁体，所述的支撑弹簧自由端与该永磁体吸附在一起。所述的两个支撑弹簧的轴线、铰接轴的轴线所在的平面为平面甲，所述的连杆的轴线、铰接轴的轴线所在的平面为平面乙，当平面乙为竖向面时平面乙为上仰面，平面甲相对于平面乙的夹角为α，180°＞α＞90°。所述的两个支撑弹簧的轴线与铰接轴的轴线的夹角为β，120°≤β≤160°。所述的两个支撑弹簧的自由端均固定连接有直径大于支撑弹簧的球体，这样能够降低与板状永磁体相对翻转时的摩擦力，该球体与所述的板状永磁体吸附在一起，支撑弹簧和球体均为可磁吸的材料制作。
在主架板的两侧铰接侧架板，能够扩大太阳能电池板的面积，提升发电量，当顶杆上升时，连杆上端的铰接轴本身驱动主架板俯仰角的调整，同时铰接轴两端弹簧及球体驱动两个侧架板的展开，侧架板随主架板调整俯仰角的同时也逐渐被展开；当侧架板展开与主架板同平面后，侧架板被上面的限位挡块挡住，不能继续绕主架板边沿转动。
随着顶杆继续上升后，连杆及其铰接轴翻转，驱动支撑弹簧继续施压侧架板内表面，但侧架板被上面的限位挡块挡住，只能造成支撑弹簧自己的变形；在顶杆下行时，连杆带动支撑弹簧向内翻转，从而带动球体向塔体方向运动，在磁吸力的作用下，两个侧架板在随主架板下摆的同时，也会向贴近塔体的一侧运动，这样主架板和两侧架板最终运动到竖直方向时基本处于贴着塔体的状态，三块架板处于抱着塔体的状态布置，这样就能够减小迎风面，避免被风刮坏。
实施例二是在实施例一的基础上为了提升发电量进行的提升和改进，具备实施例一的所有特点和功能。

Claims (10)

1.一种太阳能辅助供电的通信基站装置，包括下部的机箱、下端固定在机箱上的塔体、在塔体上段设有用于辅助供电的太阳能系统，其特征是：
所述的太阳能系统整体呈筒状套装在塔体外部，该太阳能系统包括下部固定安装在塔体上的底座、底座上部的转动筒体、上部固定安装在塔体上的上盖，
所述的底座包括支撑平面和环绕支撑平面并竖向向上的筒形圆柱凸轮，所述的转动筒体下端面与支撑平面组成平面滑动副，转动筒体的下部插入到筒形圆柱凸轮内部，转动筒体下部的外圆柱面与筒形圆柱凸轮的内圆柱面组成转动副；在转动筒体内部固定连接有套在塔体外的环形齿轮，在塔体的内部固定安装有驱动电机，该驱动电机轴横向穿出塔体并安装有驱动齿轮，该驱动齿轮与环形齿轮啮合并带动转动筒体转动，所述的圆柱凸轮的凸轮面包括一段平面区，圆柱凸轮最高处对应太阳高度最高方向；
所述的转动筒体的侧面上部设有横向伸出的太能电池板支腿、该支腿上铰接有安装太阳能电池的架板组，架板组上安装有太阳能电池板，在支腿的下部设有竖向的滑套，在该滑套内安装有顶杆，顶杆和滑套组成竖向的滑动副，该顶杆下端支撑在所述的圆柱凸轮的凸轮面上，该顶杆上端铰接有连杆，该连杆的另一端铰接在架板组下表面；所述的顶杆的下部横向伸出有环形的托板，该托板的上表面和滑套的下端面之间设有被压缩的复位弹簧，所述的顶杆的下端安装有顶轮；
当顶杆下行至其下端支撑在圆柱凸轮的平面区时，连杆带动架板组向下摆动至与转动筒体轴线平行的竖向。
2.根据权利要求1所述的太阳能辅助供电的通信基站装置，其特征是：所述的架板组包括长方形的主架板和对称铰接在主架板两侧的侧架板，主架板的外表面设有与其外表面平齐并伸向两个侧架板方向的挡块，主架板内表面靠近上边沿设有开合铰接耳，开合铰接耳铰接在所述的支腿上，在开合铰接耳下部的主架板内表面上设有两个支撑铰接耳，两个支撑铰接耳对称布置，所述的连杆的上端为与连杆垂直布置的铰接轴，该铰接轴两端分别装入两个支撑铰接耳形成铰链结构，在该铰接轴穿出支撑铰接耳的两端外对称的固定连接有支撑弹簧；所述的侧架板的内表面上部设有板状的永磁体，所述的支撑弹簧自由端与该永磁体吸附在一起。
3.根据权利要求2所述的太阳能辅助供电的通信基站装置，其特征是：所述的两个支撑弹簧的轴线、铰接轴的轴线所在的平面为平面甲，所述的连杆的轴线、铰接轴的轴线所在的平面为平面乙，当平面乙为竖向面时平面乙为上仰面，平面甲相对于平面乙的夹角为α，180°＞α＞90°。
4.根据权利要求2所述的太阳能辅助供电的通信基站装置，其特征是：所述的两个支撑弹簧的轴线与铰接轴的轴线的夹角为β，120°≤β≤160°。
5.根据权利要求2所述的太阳能辅助供电的通信基站装置，其特征是：所述的两个支撑弹簧的自由端均固定连接有直径大于支撑弹簧的球体，该球体与所述的板状永磁体吸附在一起。
6.根据权利要求1所述的太阳能辅助供电的通信基站装置，其特征是：所述的圆柱凸轮的凸轮面包括上升区和下落区。
7.根据权利要求1所述的太阳能辅助供电的通信基站装置，其特征是：所述的顶杆和滑套之间设有沿母线方向布置的互相匹配的滑条和滑槽。
8.根据权利要求1所述的太阳能辅助供电的通信基站装置，其特征是：所述的转动筒体上端面设有至少两个向上凸起的导电滑动触头，在上盖的下表面设有与滑动触头匹配的至少两个环形导电滑槽，上盖固定套装在塔体上时，滑动触头插入到导电滑槽内，所述的转动筒体侧壁设有与太能电池相对的接线端子，该接线端子与滑动触头之间通过导线连通。
9.根据权利要求1所述的太阳能辅助供电的通信基站装置，其特征是：所述的上盖通过横向的螺钉固定安装在塔体上，所述的底座通过横向的螺钉固定安装在塔体上。
10.根据权利要求1所述的太阳能辅助供电的通信基站装置，其特征是：所述的塔体顶部设有风速传感器。
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