CN112204876A - 具有可枢转且可锁定的模块台的太阳能装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能装置(1)，包括至少一个可枢转的模块台(2a、2b、2c)，至少一个可枢转的模块台(2a、2b、2c)支撑至少一个光伏太阳能模块(3)，优选地支撑多个光伏太阳能模块(3)，并且按照以下方式联接至绕轴线(A)可枢转的至少一个齿轮元件(4)：枢转齿轮元件(4)致使模块台(2a‑2c)枢转，以便太阳能模块(3)追踪太阳的运动。齿轮元件(4)通过电驱动的驱动轴(5)被驱动并且因而枢转，至少一个致动元件(8)被集成到驱动轴(5)中，齿轮元件(4)通过至少一个致动元件(8)被驱动和阻挡，致动元件(8)接合到齿轮元件(4)的齿(11)中，以驱动或阻挡齿轮元件(4)。

Description

具有可枢转且可锁定的模块台的太阳能装置

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个模块台的太阳能装置，模块台支撑至少一个光伏太阳能模块，优选地支撑多个光伏太阳能模块，且绕至少一个轴线可枢转。

背景技术

例如，这样的太阳能装置从现有技术中被熟知为所谓的水平追踪器，由于这样的太阳能装置的模块台是可枢转的事实，它们能够追踪太阳的运动以便确定一天中最优的入射太阳辐射。

大多数所谓的水平追踪器设置在通过齿轮中心地支撑的管上。通过绕管的纵向轴线旋转管，模块台以及因此太阳能模块被枢转。台的总长度大体为80米。当模块台处于这个长度时，从旋转管延伸到台的自由端的侧翼的总长度约为40米。

从现有技术中可知，太阳能装置的一个主要问题在于当风载荷出现时，模块台的不受控制的枢转。通过申请人实施的风洞试验已经得出，当初始水平模块台的倾斜改变5°时，载荷变为双倍。这常常导致在风载荷下的振动的危险加剧，所谓驰振(galloping)效果。

为了使这个问题得到控制，追踪系统已经发展以尝试使用液压减震器或者类似的辅助结构来抵消由于风引起的振动。然而，这被证明仅仅在有限的程度上适合作为解决上述缺点的措施。此外，这样的结构安装困难且因此成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供如介绍中所描述的太阳能装置，克服从现有技术中得知的上述缺点。本发明的目的尤其是提供一种太阳能装置，其模块台被尽可能地避免由于风引起的振动加剧。

根据本发明，此目的通过介绍中提及的太阳能装置实现，太阳能装置的模块台以这样的方式联接至绕轴线可枢转的至少一个齿轮元件：枢转齿轮元件致使模块台枢转，以便太阳能模块追踪太阳的运动，齿轮元件通过电驱动的驱动轴被驱动并且因此枢转，至少一个致动元件被集成在驱动轴中，齿轮元件能够通过致动元件被驱动和阻挡，致动元件啮合到齿轮元件的齿中，用于驱动或阻挡齿轮元件。

通过集成在驱动轴中的致动元件，因此可能枢转和锁定模块台，并且由此防止模块台在风载荷下枢转。通过致动元件接合到齿轮元件的齿中并驱动(枢转)齿轮元件，驱动轴绕其纵向轴线的旋转导致齿轮元件被枢转(致动)。如果想要阻止模块台进一步枢转(例如，当风出现时)，驱动轴的旋转运动停止，因此驱动轴静止不动。现在为了阻挡模块台，当驱动轴被锁定时，致动元件保持在齿轮元件的齿中，并且因此防止齿轮元件的进一步枢转和整个模块台的枢转(例如，当风载荷出现时)。

有利地，齿轮元件是齿轮段。该齿轮段具有承载齿轮段的齿的弧。齿轮段的与弧相对的一侧通常连接至模块台，以直接枢转或者通过连接元件枢转。例如，连接元件能够是模块台的横向支架或者模块框架的横向支架。

在根据本发明的太阳能装置的特别优选的实施例中，致动元件包括至少两个致动销，至少两个致动销基本上彼此平行设置并且接合到齿轮元件的齿中，用于驱动(枢转)或者阻挡齿轮元件。优选地，两个致动销每个都靠在齿轮元件的不同齿间隙中，特别是靠在相邻的齿间隙中，并且保持在那里以用于阻挡齿轮元件。致动元件的该实施例特别容易生产，同时非常适合驱动和阻挡齿轮元件。如果两个致动销每个在齿轮元件的相应齿间隙中均静止，齿轮元件的进一步枢转将不再可能。于是，这也阻止模块在风载荷下的振动加剧。

例如，致动元件能够是有角的或圆形的环或框架。致动元件的该实施例特别容易生产且有效使用。

有利地，至少一个模块台安装在至少一个齿轮元件上，这能够直接执行或者通过连接元件间接执行。

优选地，驱动轴绕其旋转的纵向轴线延伸穿过至少一个齿轮元件的齿。在该实施例中，由于致动元件接合到齿轮元件的齿中，齿轮元件能够由静止不同的驱动轴简单地阻挡。

有利地，根据本发明的太阳能装置包括用于至少一个模块台的抬高安装的竖直柱，竖直柱至少部分地包括用于支撑驱动轴的支撑板。该支撑板将发生的载荷从驱动轴直接转移到竖直柱并且因此最终转移到基座。

本发明进一步的特征从结合附图和从属权利要求的本发明的优选示例性实施例的以下描述中得出。各个特征能够单独实现或者相互结合实现。

附图说明

图1是根据本发明的太阳能装置的示意图；

图2是图1中太阳能装置在齿轮元件区域中的细节的立体图；

图3示出图2中在驱动轴的致动元件区域中的放大细节；

图4a-4c是图1中太阳能装置在一天中的侧视图；

图5是图1中太阳能装置的驱动轴的齿轮元件和致动元件的俯视图；

图6a-6b示出图1中过太阳能装置的驱动轴的致动元件的横截面图。

具体实施方式

图1示出太阳能装置1包括三个模块台2a、2b、2c。三个模块台2a-2c每个都支撑多个光伏太阳能模块3。三个模块台2a-2c每个都联接至四个齿轮段4形式的齿轮元件。模块台2a-2c和齿轮段4之间的联接引起齿轮段4的枢转，进而引起模块台2a-2c的枢转，由此各个太阳能模块3都能够追踪太阳的运动。齿轮段4由电驱动的驱动轴5驱动，并且因此枢转。驱动轴5由传动单元6驱动，并且驱动全部三个模块台2a-2c。

图2和图3示出太阳能装置1在齿轮段4区域的细节。为了更清晰地描述决定性的元件，省略了与所图示的太阳能模块3邻接的太阳能模块。如图2所清晰地示出的，齿轮段4固定至横向支撑件7，横向支撑件7用于图示模块台2a的横向支撑。在此例中，齿轮段4旋固至横向支撑件7。齿轮段4以及因此横向支撑件7绕横向支撑件7的横向轴线A可枢转。枢转齿轮段4或者横向支撑件7不可避免地导致模块台2a枢转，因为横向支件7是模块台2a的整体部件。驱动轴5的可能的旋转运动和齿轮段4以及因此模块台2a的枢转运动通过相应的箭头示出。

如图2和图3清楚地描述，致动元件8集成在驱动轴5中。致动元件8还在图5、图6a和图6b中以放大图被图示。在该示例性实施例中，致动元件8实现为长方形框架的类型，具有两个彼此平行布置的致动销9a、9b。致动销9a和9b通过两个连接部10彼此连接成一体。当驱动(枢转)模块台2a时，驱动轴5绕其纵向轴线L旋转。致动销9a和9b彼此间隔一定距离以使致动销9a和9b接合到齿轮段4的齿11中，并且能够使齿轮段4由于驱动轴的旋转运动而旋转(枢转)。根据驱动轴5是顺时针旋转还是逆时针旋转，模块台2a也在一个方向或相反的方向枢转。图6a和图6b更详细地示出致动元件8和齿轮段4的齿11之间的相互作用。在图6a中，致动销9a和9b均靠在齿11的齿间隙12a和12b中，齿间隙12a和12b彼此相邻设置。附图标记13表示齿11的齿部。如图6a和图6b所图示的情况中，驱动轴5顺时针旋转。在该旋转运动期间，致动销9b离开齿间隙12b，并且然后由于驱动轴的旋转运动而以致动销9b位于齿间隙12a正下方(参见小箭头)的方式旋转。同时，致动销9a运动到齿间隙12a中的更深处。这种情况在图6b中图示出。此后，致动销9b进一步朝着齿间隙12c枢转。同时，致动销9a进一步从齿间隙12a缩回。由于驱动轴以及因此致动元件8在顺时针方向的该旋转运动，齿轮段4在逆时针方向旋转或者枢转(参见大箭头)。在接下来的步骤中，致动销9a以与致动销9b之前相同的方式运动。接下来，致动销9b以相同的方式移动，以此类推。

如果此时驱动轴的旋转运动停止，两个致动销9a和9b中的至少一个保持在齿11的齿间隙中。这会阻挡齿轮段4，使得齿轮段不再能够被枢转或旋转。如果太阳能装置1处于更大的风载荷中，并且模块台2a-2c具有振荡加剧的风险，则以这样的方式锁定驱动轴5：相应的致动元件8的至少一个致动销9a、9b保持在相应的齿轮段4的齿11中。当阻挡齿轮段4时，致动元件8的最优位置在图6a中图示出，该位置是当致动销9a和9b位于齿间隙12a、12b时的位置。在该位置，齿轮段4以及因此整个模块台2a被特别稳定地阻挡。

例如，当大的风载荷出现时，为了能够立即达到这样的止挡位置，驱动轴能够联接至风传感器。当大的风载荷出现时，该风传感器能够触发驱动轴5在图6a所图示的位置的锁定。

如图1所示，通过同一驱动轴5驱动全部三个模块台2a-2c，三个模块台2a-2c每个都联接至四个齿轮段4。为了能够致动所示太阳能装置的所有十二个齿轮段，驱动轴5还包括总共十二个致动元件8。这样的设计确保三个模块台2a-2c全部能够同时地被枢转或锁定(阻挡)，如果需要。在本文的图示中，三个模块台2a-2c通过单个驱动轴5被移动，单个驱动轴甚至能够移动多个模块台。

图4a-4c示出了太阳能装置1在一天中追踪太阳的方式。图4a示出在上午的情况。为了逐步地将太阳能模块3从上午位置移动到中午位置(参见图4b)，驱动轴5顺时针转动。这致使模块台从图4a所示的初始位置枢转到水平位置(中午位置)。当驱动轴5顺时针旋转时，齿轮段4逆时针枢转或旋转。

驱动轴5沿顺时针方向进一步地旋转，最终导致模块台和太阳能模块3到达图4c所示的傍晚位置。

如果模块台和太阳能模块3将从下午位置往回移动到中午位置或者上午位置，驱动轴5此时必须沿逆时针方向移动。驱动轴5的旋转导致齿轮段4以及因此与其联接的模块台沿顺时针方向枢转或旋转。

在所示的实施例中，齿轮段4和具有致动元件8的驱动轴5由钢制成。

从图6a和图6b中能够特别清晰地看到，驱动轴5的纵向轴线L延伸穿过齿轮段4的齿11，其优势为驱动轴5的纵向轴线L的位置不用为了将致动元件移动到图6a所示的位置以用于实现齿轮段4的最优阻挡而必须改变。

如图1所示，太阳能装置1包括竖直柱14，用于模块台2a-2c的抬高安装。在本文的情况下，所述竖直柱14的数量与齿轮段4的数量对应。竖直柱14也全部被设置在齿轮段4的区域中。

如图2、图3和图4a-4c所示，支撑板15设置在竖直柱14上。这些支撑板15用于支撑驱动轴5，驱动轴5穿过支撑板15。支撑板15吸收作用于驱动轴5上的力并把这些力转移到以竖直柱14的形式的基座中。上述力尤其是这样的力，由较大的风载荷引起并从齿轮段4传输到驱动轴5。当锁定驱动轴5，整个装置1的稳定性可与安装在固定抬高安装系统上的太阳能装置的稳定性相比。因此，甚至较大的风载荷能够作用在太阳能装置1上，而不会毁坏太阳能装置1。

可以理解的是根据附图中所图示的本发明的太阳能装置1的元件可以通过不同的方式实现。例如，可以想到的是，致动元件由两块板构成，比如圆盘形板，两块板通过两个彼此平行设置的紧固销连接。例如，两块板每个都能够焊接至驱动轴部的一端。

Claims (7)

1.一种太阳能装置(1)，具有至少一个可枢转的模块台(2a、2b、2c)，至少一个可枢转的模块台(2a、2b、2c)支撑至少一个光伏太阳能模块(3)，优选地支撑多个光伏太阳能模块(3)，并且按照以下方式联接至绕轴线(A)可枢转的至少一个齿轮元件(4)：枢转齿轮元件(4)致使模块台(2a-2c)枢转，以便太阳能模块(3)追踪太阳的运动，齿轮元件(4)通过电驱动的驱动轴(5)被驱动并因此枢转，驱动轴(5)中集成至少一个致动元件(8)，通过致动元件(8)驱动并阻挡齿轮元件(4)，致动元件(8)接合到齿轮元件(4)的齿(11)中，用于驱动或阻挡齿轮元件(4)。

2.根据权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于，齿轮元件是齿轮段(4)。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的太阳能装置，其特征在于，致动元件(8)包括至少两个致动销(9a、9b)，至少两个致动销(9a、9b)基本上彼此平行布置并且接合到齿轮元件(4)的齿(11)中，以驱动(枢转)或阻挡齿轮段(4)，优选地，两个致动销(9a、9b)每个都靠在齿轮元件(4)的齿(11)的齿间隙中，特别是靠在齿轮元件(4)的齿(11)的相邻齿间隙(12a、12b、12c)中，并且保持在那里以用于阻挡齿轮元件(4)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其特征在于，致动元件(8)是有角的或者圆形的环或者框架。

5.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其特征在于，至少一个模块台(2a、2b、2c)安装在至少一个齿轮元件(4)上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其特征在于，驱动轴(5)绕其旋转的纵向轴线(L)延伸穿过至少一个齿轮元件(4)的齿(11)。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的太阳能装置，其特征在于，太阳能装置包括竖直柱(14)，用于至少一个模块台(2a、2b、2c)的抬高安装，竖直柱(14)至少部分地包括支撑板(15)，用于支撑驱动轴(5)。

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