CN112514244A - 具有两轴太阳能跟踪结构的光伏面板便携式系统及用于其运输和存储的折叠系统 - Google Patents

Abstract

本发明包括具有两轴定向(仰角和方位角)电动机的便携式太阳能跟踪结构，其将轻重量的半柔性太阳能面技术与特定设计相集成，目的是实现系统的最大程度的轻便和可管理性。整个系统是便携式和可折叠的，并且电动机的取向由电子系统控制。跟踪结构包括三个耦合的子结构：永久与地面接触的底部子结构(1)；相对于底部子结构(1)在水平面(方位角)中旋转的中间子结构(2)；以及相对于中间子结构(2)在垂直平面(仰角)中旋转的顶部子结构(3)。构成系统的零件的折叠为4层以便存储和运输，每层都占据相同大小的区域。

Description

具有两轴太阳能跟踪结构的光伏面板便携式系统及用于其运 输和存储的折叠系统

技术领域

本发明属于可再生能源领域，更具体地，涉及包括具有光伏电池的面板以及支撑和太阳能跟踪结构的光伏发电设备的领域。

本发明的目的是一种系统，该系统包括具有两轴定向电动机(仰角和方位角)的太阳能跟踪便携式结构，该太阳能跟踪便携式结构将半柔性技术的轻质太阳能电池板与特定设计相结合，其目标是实现最大的轻便性和可管理性。整个系统是便携式和可折叠的，并且电动机的取向由电子系统控制。

背景技术

公开地披露了许多用于光伏板和热板的太阳能跟踪系统，使它们的取向保持在与太阳辐射最垂直的位置，以最大程度地产生能量。所有这些跟踪结构都必须解决众多定位所支撑的面板所要求的技术难题(结构、机械和电子方面)，这些支撑的面板是非常重和大面积的元件。由于这个原因，跟踪结构通常具有很大的技术复杂性并且需要相对较高的成本，已经试图弥补增加的安装尺寸，其逻辑目标是每个单个结构可以集成尽可能多的面板。缺点是这些解决方案几乎完全是固定的且非常重的设备，通常需要地面调节、基础以及几乎总是由专业人员进行组装、维护和操作作业。这使得这些解决方案仅在大型发电厂中才可行。

作为这种类型的结构的背景，可以引用西班牙专利ES2345078，该专利提出了一种用于固定多个面板行的大型旋转框架，并由都设计有金属型材的大型的厚圆柱和基座支撑。

符合所提到的复杂机构和大比例的另一个示例是美国专利US6123067中提出的解决方案，该解决方案包括一个框架，该框架围绕由2个液压缸驱动的底座转动。

同样值得一提的是，有几篇参考文献探讨了前面提到的空间扩展。美国专利US2010043866在方位角平面中提供了一个大型旋转平台，该旋转平台包括带有中央基座的圆形导向基部，金属部分的网格通过电动轮支撑在圆形导向基部上，该电动轮为支撑两排面板的立杆提供支撑。

西班牙专利ES2368402提出了一种模块化单轴解决方案，该解决方案由水平结构组成，该水平结构由横向轮廓和轴构成，在该结构上枢转面板的相应阵列。阵列的轴通过拉杆连接，这些拉杆传递来自单个致动器的枢轴运动，该致动器预计将放置在桩基中，以支撑产生的高张力。

很少有关于允许在组装、搬运和运输方面具有一定的简便性的更简单结构的记录。

美国专利US2003172922A1提出了一种模块化解决方案，该解决方案更容易适应移动性需求，其包括具有两个支撑点的脊形旋转杆，该支撑点将面板的三个空间分隔开，但是并没有产生足够紧凑以便于运输的体积。

专利申请WO 2012/013827 A1超越了结构紧凑，易于运输和安装解决方案的搜索范围，该解决方案通过在两个可折叠部分中进行结构设计来实现，一个折叠部分用于支撑面板，另一个折叠部分作为用钉或轮子固定到面板的地板支撑物。然而，该解决方案包括大量的旋转臂，即使以轻金属材料(例如，铝)提出了这种旋转臂，该旋转臂也显著增加了重量，使其运输不便。

本发明通过便携式设计解决了上述问题，即使在操作中，也易于拆卸和折叠成紧凑的体积以用于存储和运输。

发明概述

本发明包括具有两轴定向电动机(仰角和方位角)的太阳能跟踪便携式结构，该结构将利用半柔性技术的轻质太阳能电池板与系统的特定设计集成，该系统由在其交界处稍微分开并包括金字塔形的四个子面板组成以获得最大程度的轻便性和可管理性。整个系统是便携式和可折叠的，电动机的取向由电子系统控制。

支撑和驱动面板的跟踪结构包括三个子结构(底部子结构、中间子结构和顶部子结构)，这些子结构通过接头相耦合，并依次包含多个功能不同的元件。

底部的三脚架形的底部子结构(1)通过其两端的支撑件永久与地面接触，并在太阳能跟踪过程中保持固定。

中间子结构(2)水平放置在底部结构(1)上，并通过具有垂直旋转轴的接头相对于底部结构在水平面(太阳方位角)上旋转。

组装有面板的顶部结构(3)垂直放置在中间子结构(2)上，并通过具有水平旋转轴的接头相对于中间子结构在垂直平面(太阳仰角)上旋转。

跟踪结构可以使用少量工具以快速简便的方式进行拆卸，然后将所得的零件折叠成紧凑的体积以进行存储和运输。此外，考虑到它的轻巧性，其设计是用塑料制成的，而且还可以在有3D打印机的任何地方进行制造。

系统围绕2个太阳定向轴(仰角和方位角)的移动是通过2组平行轴的圆柱形齿轮完成的，一组齿轮用于方位角，一组齿轮用于仰角，带有内部圆柱形齿轮和大传动比。齿轮齿的尺寸和特殊设计产生的摩擦很小，而这方面以及高传动比允许使用低功率廉价电动机实现齿轮运动。每组齿轮包括一个大齿轮(一个用于方位角，另一个用于仰角)和小齿轮(一个用于方位角，另一个用于仰角)。

跟踪结构通过防倾覆系统来支撑自身，该防倾覆系统包括位于底部子结构(1)中的三脚架形基部，该基部将大部分结构的质量集中(降低其重心)，以及极大地分离以最大化扭矩吸收能力的端部支撑件。支腿的端部支撑件可通过手动方式轻松拆卸，从而可以连接具有不同设计的支撑件，并且与支腿的接头设计为通过双倾斜杆(1.13)自动装配，从而将接头中的现有的剪应力变换成在接头的两个面之间的压缩应力，以稳定支撑件。

扭矩通过子结构从面板到三脚架的内部传递是通过一种单一结构原理实现的，该原理包括利用每个接头上大型圆柱形齿轮的存在并在每个接头上在轴承上支撑大型圆柱形齿轮的周向端，轴承放置在扭矩传递到的子结构上。

为此，放置在中间子结构(2)底部的方位角大齿轮通过底部接头轴固定在其中心，并通过其顶侧和底侧放置在分别位于下面的支腿中以及位于上面的约束环中的轴承上，约束环刚性地连接到底部子结构(1)的支腿。另一方面，放置在顶部子结构(3)中的仰角大齿轮包含格架，该格架由两个带有横向连接部的平行轮组成，该两个横向连接部通过仰角接头的水平轴连接到中间子结构(2)的立杆的顶端，并且通过轮的内侧将轮的周向端靠在包含在所述立杆中的轴承上。

齿轮的位置是通过标准电动机控制的，这些电动机是由SW通过放置在结构基部中的电子板控制的。

太阳能面板(4)利用半柔性技术来提高系统的轻便性和可管理性，并且通过螺钉通过顶部子结构(3)的框架将其组装到结构上。面板的设计是金字塔形的，有利于整个系统的稳定性，并且分为4个可拆卸的子面板。

面板的电池使用的设计是基于带有切角的正方形的标准类型，该正方形允许在面板的内部电池之间打开用于将固定螺钉与框架固定的中空部。每个面板在4个子面板的中央交界处的端部都有切边，该切边为可伸缩手柄的抓握打开了空间，该可伸缩手柄的杆聚集在面板后面的结构内。

除了可以从顶部操作系统的顶部手柄之外，该结构还具有弯曲的底部手柄，该底部手柄与中间子结构(2)的立杆相连，可以从底部操作系统。两个手柄均靠近已组装系统的重心，从而可以进行运输，从而保持其垂直度并避免接头中的张力。

整个系统分解后产生的可拆卸元件和电缆束设计成可打包并折叠成最小体积的紧凑包装，以适合用于运输和存储的包装盒。折叠分为4层元件，每层元件都占据相同大小的区域，以下布局适用于所有实施例：

·第一层包含上部子面板，这些上部子面板通过它们的正面相连，

·第二层包含下部子面板，这些下部子面板也通过它们的正面相连，

·第三层包含顶部子结构(3)的整个固定框架，

·以及，第四层在中心包含底部子结构(1)和中间子结构(2)的方位角大齿轮，在一侧是顶部子结构(3)折叠形状的仰角齿轮的格架，在另一侧是带有中间子结构(2)的折叠手柄的立杆。

关于所提到的背景，本发明的主要优点如下：

·首先，跟踪结构是自立的。这意味着，与大多数情况下是固定的并且需要某种地基的当前设备相反，该系统基于非常轻的塑料结构，由于采用了防倾覆设计，因此在低风向的条件下无需固定到地面即可工作。支腿的端部支撑件可手动拆卸，因此可以选择具有不同地面固定度的不同设计来应对更多的暴露条件。无论如何，地面固定机构始终是手动执行的，也可以使用简单的工具进行安装，因此不需要专业的安装人员。

如前所述，该系统是便携式的，可以将其设想在可用的阳光照射区域(花园、露台、阳台等)内根据需要进行多次移动，从而避免白天出现阴影，因此使面板的性能最大化。为此，该结构包括两个手柄，均靠近已组装系统的重心，这些手柄设计为从顶部和底部操作该系统，并将系统进行移位，以保持系统的垂直度并避免接头上的张力。

·太阳能电池板使用半柔性技术，以提高系统的轻便性和可管理性，并通过手动操作的螺钉(无需工具)将其组装到结构上。面板分为4个可分离的子面板，这些子面板略微分开并呈金字塔形，以增强系统的稳定性。半柔性技术和将面板划分为4个子面板提供了4个突出的优势：

首先，传统的光伏电池非常脆弱，因此，它们被组装成面板来进行制造，背面带有金属框架。该框架需要有较大的截面，以避免振动可能会破坏电池，即使所使用的金属材料始终是铝(最轻的一种)，面板的最终重量也不可避免地会很高。半柔性技术的使用(基于较不易碎的电池)允许在厚度小于半厘米的面板中无框架地组装电池。这显著减轻了由结构支撑的重量(便携式结构中的关键因素)，从而允许面板相对于该结构的尺寸大大增加。

其次，将面板分成4个子面板，并在其接头处分开几厘米，从而显著降低了抗风能力，从而使面板相对于结构的尺寸又有所增加。

第三，子面板水平接头的中心开口(进一步增加了每个子面板的切边)为可伸缩手柄(靠近系统的重心)留出了空间，以便于从顶部操作系统便于运输该系统，而不会引起任何可能改变面板位置或结构垂直度的运动。

第四，在拆开系统时，面板的4个部分的划分和减小的厚度允许它们聚集在一起，从而大大减少了体积以便于其运输和存储。

该系统作为一个整体，包括面板、跟踪结构和电缆，易于组装和拆卸，仅需几分钟即可完成安装或卸载。构成系统的可拆卸元件设计成可以紧凑小巧的体积包装和折叠，适合装在包装箱中进行运输和存储。

从美学的角度来看，该系统作为一个整体被设计为引人注目且非侵入性的，因此，与当前看起来在空间上具有侵入性的当前结构相反，它可以与可通过的地方(花园、露台)兼容，并且可以与用户共存。

此外，与其余大多数情况下为金属的结构相反，其目的是保持友好的设计，该结构设计为塑料的，这种轻质材料具有较暖的质感，而且价格便宜且随着3D打印的出现易于制造。

另一方面，系统围绕2个太阳定向轴(仰角和方位角)运动由2组2齿轮实现，这些齿轮由低功率标准电动机驱动，具有高传动比。相对于通常基于线性致动器的电流跟踪系统，这具有两个重要优点。

首先，高传动比允许廉价和超低功率的电动机使齿轮运动。

其次，大齿轮的存在使其可以用作重要的结构元件，并且在子结构之间具有高扭矩传递能力。这使得使用相对较小电阻的塑料材料成为可能，因为否则高的结构努力将仅允许使用金属材料。

所描述的设计允许几个实施方案，一方面结合立杆的高度、框架梁的长度和三脚架的支腿以及它们各自的截面，另一方面结合每个子面板的电池数量，具体取决于设备的构造。

附图说明

为了补充当前的描述并通过一个实施例帮助理解本发明的特征，作为说明的整体部分，附有一组用于说明而非限制目的的附图，其中表示以下内容：

图1-显示了整个系统的前透视图和后透视图，代表了面板和子结构，并用箭头表示(a)仰角的垂直旋转和(b)方位角的水平旋转。

图2-显示了底部结构的俯视图和仰视图，指示了构成该底部结构的元件。

图3-显示了中间子结构的后视图和正视图，指示了构成中间子结构的元件。

图4-显示了顶部子结构的后视图和前视图，指示了构成顶部子结构的元件。

图5-显示面板的正视图和后视图，指示构成面板的元件。

图6-显示了方位角齿轮的视图。

图7-详细显示了立杆的基部，指示了基部圆盘的位置及其设计特征。

图8-详细显示了方位角大齿轮，指示了内圈和外圈以及用于支撑立杆基部的圆盘的内圈的径向凸耳。

图9-详细示出了仰角齿轮的格架与立杆的配合，其指示了齿轮的位置和格架的设计特征。

图10-详细示出了处于折叠和展开位置的顶部可伸缩手柄，指示其设计特征。

图11-其示出了以紧凑的体积折叠的系统的透视图，以及正视图和俯视图，指示了层和组成部分的位置。

下表提供了图中表示的不同元件的编号，以简化其标识：

1.底部子结构

1.1约束环

1.2径向支腿

1.2'极向定向的支腿

1.3中央圆柱形件

1.4方位角底部接头轴

1.5支架

1.6径向支脚的端部支撑件(可拆卸)

1.7方位角电动机

1.8方位角小齿轮

1.9底部支撑轴承

1.10顶部支撑轴承

1.11电子板

1.12布线回路的中央中空部

1.13双倾斜杆接头

2.中间子结构

2.1立杆

2.2底部手柄

2.3方位角大齿轮

2.4仰角电动机

2.5仰角小齿轮

2.6轴承

2.7顶部接头轴中空部

2.8侧向支柱

2.9底部圆盘

2.10布线回路的中央中空部

2.11底部接头轴中空部

2.12齿轮外圈

2.13齿轮内圈

2.14径向凸耳，用于与立杆结合

3.顶部子结构

3.1支撑框架

3.2仰角大齿轮的格架

3.3仰角大齿轮

3.4顶部手柄(折叠)

3.4'顶部手柄(展开)

3.5螺纹中空部

3.6榫槽接头，用于将格架与框架连接

3.7顶部接头轴

3.8顶部手柄的铰接式握柄

3.9顶部手柄的杆

3.10杆的球接头

3.11管状腔

3.12杆的螺纹止动件

3.13格架的平行轮

3.14轮的横向连接部

4.面板

4.1光伏电池

4.2固定中空部

4.3固定螺钉

4.4顶部手柄的切边

4.5子面板的连接盒

发明详述

根据所提到的附图并根据所采用的编号，可以观察到本发明的一个优选实施例，该示例包括面板，该面板包括具有8个电池的4个子面板，其最大标称功率为100W，并具有相应的跟踪结构。所提及的实施方案包括在下文中详细指示和描述的部件和元件。

完整的跟踪结构基本上由三个耦合的子结构组成：永久与地面接触的基部底部子结构(1)；中间子结构(2)，通过具有垂直旋转轴的接头相对于底部结构(1)在水平面(太阳方位角)中旋转；以及顶部结构(3)，其中组装有面板(4)，通过具有水平旋转轴的接头相对于中间结构(2)在垂直平面(太阳仰角)中旋转。

基部底部子结构(1)是该结构的一部分，在太阳能跟踪运动中保持固定，负责为整个系统提供支撑和稳定性，同时允许在中间子结构(2)的方位角平面中旋转。底部子结构(1)呈三脚架形状，以通过径向支腿(1.2)的端部支撑件(1.6)为结构提供稳定性。

因此，在图2中详细示出的底部子结构(1)由3个三脚架形的径向支腿(1.2)组成，这些径向支腿连接在中央圆柱形件(1.3)中。每个支腿(1.2)的设计都包括用于底部支撑轴承(1.9)的空间，该底部支撑轴承支撑中间子结构(2)的方位角大齿轮(2.3)，并由与约束环(1.1)牢固连接的支架(1.5)完成。约束环(1.1)旨在通过顶部支撑轴承(1.10)为中间子结构(2)的方位角大齿轮(2.3)提供上部支撑。

在图2中详细示出的中央圆柱形件(1.3)的底侧具有用于电子板(1.11)的中央中空部，该电子板(1.11)负责控制电动机，该中央中空部具有足够的深度以被保护盖覆盖。

中央圆柱形件(1.3)的上侧有中空部(1.12)，为布线回路(来自中间子结构(2))提供了足够大的空间，以允许结构完全旋转而没有张力或挂钩。

在中央圆柱形件(1.3)的上侧中心放置柱子，该柱子充当底部子结构(1)与中间子结构(2)之间的方位角底部接头轴(1.4)，并且适合于装配在立杆(2.1)的底部接头轴中空部(2.11)内部，如图7所示。

径向支腿(1.2)中的一个朝向地球的极(1.2')定向，并包括一个用于插入方位角电动机(1.7)的空间，其轴上装有方位角小齿轮(1.8)，如图6所示，与中间子结构(2)的方位角大齿轮(2.3)相耦合。

如图2所示，径向支腿(1.2)的端部支撑件(1.6)是可移除的。手动组装，并设计了带有l径向支腿(1.2)的接头，以便通过双倾斜杆(1.13)进行装配，该双倾斜杆将接头中现有的剪应力转换为接头接头的两个面之间的压缩应力，稳定端部支撑件(1.6)。端部支撑件(1.6)是可手动拆卸的，允许安装具有不同设计和不同地面固定度的支撑件，以应对不同的环境条件。在任何情况下，地面固定机构总是手动执行或使用简单工具执行。

中间子结构(2)是系统的一部分，该部分在支撑顶部子结构(3)并水平放置在底部结构(1)的方位角平面上旋转。与顶部子结构(3)的耦合通过具有水平旋转轴的接头实现，而与底部子结构(1)的耦合则通过具有垂直旋转轴的接头实现。

如图3所示，中间子结构(2)由3个主要元件组成：立杆(2.1)、底部手柄(2.2)和方位角大齿轮(2.3)。

如图6所示，方位角大齿轮(2.3)与方位角小齿轮(1.8)耦合，而方位角小齿轮(1.8)牢固地连接到方位角电动机(1.7)的轴中，该轴插入到底部子结构(1)的极向定向的支腿(1.2')中。两个方位角齿轮(1.8，2.3)构成齿轮传动系统，其传动比为12(方位角大齿轮(2.3)为72齿，方位角小齿轮(1.8)为6齿)。方位角电动机(1.7)作用在方位角小齿轮(1.8)上，并利用高传动比控制需要柔性而精确的运动的方位角大齿轮(2.3)。

如图8所示，方位角大齿轮(2.3)包括外圈(2.12)和内圈(2.13)，它们通过6个辐条连接在一起。方位角大齿轮(2.3)的齿放在朝内取向的外圈(2.12)的底侧，以保护方位角电动机(1.7)，以这种方式隐藏方位角电动机。外圈(2.12)还为约束环(1.1)的顶部支撑轴承(1.10)和底部子结构(1)的径向支脚(1.2)的底部支撑轴承(1.9)提供支撑。

内圈(2.13)的截面与外圈(2.12)的截面相同，其内部空间由立杆(2.1)底部的底部圆盘(2.9)占据，如图7所示。立杆(2.1)与方位角大齿轮(2.3)的连接是通过3个径向凸耳(2.14)实现的，这些径向凸耳朝向内圈(2.13)的内部取向，如图8所示，这些径向凸耳装配在立杆(2.1)的底部圆盘(2.9)的基部中，并通过螺钉进行调节。

立杆(2.1)是垂直柱，垂直柱在其基座位于方位角大齿轮(2.3)的内圈(2.13)上，并且在其底部基座包含底部接头轴中空部(2.11)，用于底部子结构(1)的方位角底部接头轴(1.4)，并且在其顶部包含顶部子结构(3)的顶部接头轴中空部(2.7)。该设计在其中央包括用于仰角电动机的空间(2.4)和用于轴承的空间(2.6)。仰角小齿轮(2.5)安装在仰角电动机(2.4)的轴上，并负责靠在上述轴承(2.6)上的仰角大齿轮(3.3)的取向。

立杆(2.1)在方位角大齿轮(2.3)上的支撑通过2个侧向支柱(2.8)得以加强，该2个侧向支柱通过榫槽接头和螺钉连接到方位角大齿轮(2.3)的内圈(2.13)，并且吸收立杆在面板侧向方向上的弯曲。

立杆(2.1)的底部圆盘(2.9)在图7中进行了详细显示，它靠在方位角大齿轮(2.3)的内圈(2.13)的3个径向凸耳(2.14)上并通过底部子结构(1)的方位角底部接头轴(1.4)穿过其中心交叉。立杆(2.1)的底部圆盘(2.9)的底侧具有中央中空部(2.10)，它相当于底部子结构(1)的中央圆柱形件(1.3)顶侧的中空部(1.12)，如前所述，为布线环路提供了足够大的空间，以允许结构完全旋转而没有张力或挂钩。

当将底部手柄(2.2)放置在地板上方的水平位置时，或更一般而言，当面板中心的位置在用户的手上方时，底部手柄(2.2)可以从下方向系统便携性，并且设计成握柄尽可能接近整个系统重心，并且它在自身上弯曲180度以增加抓握角度。弯曲的底部手柄(2.2)的最终两侧都围绕立杆(2.1)的中心牢固地连接到立杆(2.1)，并且另一个支撑从弯曲部分的下端朝向方位角大齿轮(2.3)的一个辐条伸出。底部手柄(2.2)的3个支撑点的设计实现了非常重要的结构功能，因为它吸收了立杆(2.1)沿最大应力方向(即垂直于面板(4)的方向)的大部分弯曲张力。为了增强此功能，3支撑点通过榫槽接头和螺钉连接。

顶部子结构(3)通过具有水平旋转轴的接头连接到中间子结构(2)，该接头允许顶部子结构(3)相对于中间结构(2)在仰角平面中旋转，由此它在方位角平面上刚性旋转。由于面板(4)通过支撑框架(3.1)刚性地组装到顶部子结构(3)，因此完整的结构在方位角平面和仰角平面上向面板提供了2个自由度。

顶部子结构(3)包含3个元件：面板(4)的支撑框架(3.1)、仰角大齿轮(3.3)的格栅(3.2)和顶部手柄(3.4)。

面板(4)的支撑框架(3.1)用于将太阳能面板(4)牢固地组装到结构上。固定机构由螺钉(4.3)组成，螺钉(4.3)设计为手动操作(无需工具)，可装配到沿支撑框架(3.1)的横向梁和侧梁的前侧穿过面板(4)上制成的中空部(4.2)的螺纹中空部(3.5)中。横向梁的端部有一个延伸部，可为子面板提供最大的支撑，并在其后部中央部分包含用于与通过榫槽接头(3.6)与仰角大齿轮(3.3)的格架(3.2)接头的空间。

如图9所示，仰角大齿轮(3.3)的格架(3.2)包括两个平行轮(3.13)，每个平行轮(3.13)分别具有两个外圈，一个外圈在内部且延伸180度，另一个外圈在外部且覆盖100度，通过外圈中心的横向连接部(3.14)连接两个平行轮。外圈的端部通过榫槽接头(3.6)牢固地连接到支撑框架(3.1)，并且轮的中心呈现出一段空心圆柱体，这些空心圆柱体借助于仰角接头(2.7)的水平轴(3.7)在立杆(2.1)的顶端彼此相连，这样允许格架(3.2)围绕其旋转。最后，轮(3.13)外圈的内部部分在其仰角旋转中靠在立杆(2.1)的轴承(2.6)上，从而将扭矩从顶部子结构(3)传递到中间子结构(2)。

如图9所示，仰角大齿轮(3.3)包含在右轮外圈的下部，并与仰角小齿轮(2.5)相耦合，仰角小齿轮(2.5)则与包含在中间子结构(2)的立杆(2.1)中的仰角电动机(2.4)的轴刚性地连接。这两个元件组成了齿轮系统，与方位角系统一样，该齿轮系统的传动比为12，但仅保留了大齿轮72齿中的20齿。因此，这20个齿覆盖了100度的圆，足以扫过太阳仰角的最大范围(0到90度)。两个仰角齿轮(3.3、2.5)的设计以及运动中涉及的仰角电动机(2.4)的控制，都与已经描述的方位角相对应的设计相当。

图10中详细显示的顶部手柄(3.4)，在将其放置在地板上时，或更一般地面板的中心位置在用户手部下方时，可从上方向系统提供便携性。包括铰接握柄(3.8)和两个平行杆(3.9)的顶部手柄(3.4)设计为可伸缩手柄，这样，其杆(3.9)可以朝向面板(4)的正面展开，以这种方式使手柄在系统需要移位时可操作(3.4')，并且可以在管状空腔(3.11)内向后折叠，从而一旦面板(4)放置在所需位置，在暴露于太阳辐射的情况下释放面板(4)的前侧。将每个管状空腔(3.11)的尺寸调节至杆(3.9)的尺寸，以使杆可以滑动直到螺纹顶部(3.12)置于其端部处。杆(3.9)的突出部分底端的球形接头(3.10)允许顶部手柄(3.4)旋转直到其垂直位置。管状空腔(3.11)和球形接头(3.10)的位置设计成使其靠近重心，以使其运输保持垂直度，并避免了接头中的张力。

太阳能面板(4)使用半柔性技术来提高系统的轻便性和可管理性，并且通过螺钉(4.3)穿过顶部子结构(3)的框架(3.1)将其组装到结构上。面板(4)的设计是金字塔形的，有利于整个系统的稳定性，并且分为4个可拆卸的子面板。顶部子面板的电池(4.1)在2个底部排3电池和1个顶部排2电池中以对称分布排序。底部子面板仅呈现2排4个电池的布局。

用于面板(4)的电池(4.1)的设计是标准类型，基于每边12.5厘米的正方形，带有切角，允许打开面板的内部电池之间的中空部，用于固定螺钉(4.3)和框架(3.1)。

每个面板在4个子面板的中央交界处的末端都有切边(4.4)，为可伸缩手柄(3.4)的握柄打开了空间。

每个子面板的连接盒(4.5)都设计在靠近4个子面板的中央接头角落处的位置，并具有减小的尺寸，以便它们保持在由顶部子结构(3)的框架(3.1)的横向梁和侧梁限制的区域内。这样，减少了子面板的可拆卸和并行连接的互连电缆。

整个系统拆卸后产生的可拆卸元件和电缆束设计成可打包并折叠成最小体积的紧凑包装，以适合用于运输和存储的包装盒。图11表示此紧凑的体积，包括四个具有以下元件的层：

·第一层包含上部子面板(4)，这些上部子面板通过其正面相连，

·第二层包含下部子面板(4)，这些下部子面板也通过其正面相连，

·第三层包含整个固定框架(3.1)，

·以及，第四层在中心包含底部子结构(1)和方位角大齿轮(2.3)，一侧为折叠形状的仰角齿轮的格架(3.2)，另一侧为立杆(2.1)，顶部手柄(2.2)折叠。

Claims (14)

1.带有两轴太阳能跟踪系统的光伏面板(4)的便携式系统，包括：

·基部底部子结构(1)，包括3个呈三脚架形式的径向支腿(1.2)，带有可移动的端部支撑件(1.6)，通过双倾斜杆(1.13)接头与径向支腿(1.2)相连，中央圆柱形件(1.3)，其中连接了径向支腿(1.2)，并在其中心包含方位角底部接头轴(1.4)，以及顶部约束环(1.1)，该顶部约束环通过支架(1.5)由其端部与径向支腿(1.2)连接；

·中间子结构(2)，通过方位角接头与所述底部子结构(1)相连，并包括立杆(2.1)、底部手柄(2.2)和一组方位角齿轮(2.3、1.8)，该组方位角齿轮包括方位角大齿轮(2.3)和方位角小齿轮(1.8)；

·顶部子结构(3)，通过仰角水平轴接头与所述中间子结构(2)相连，并包括面板(4)的支撑框架(3.1)、顶部可伸缩手柄(3.4)以及格架(3.2)，该格架(3.2)集成了一组仰角齿轮(3.3、2.5)，该组仰角齿轮包括仰角大齿轮(3.3)和仰角小齿轮(2.5)；

·以及太阳能面板(4)，其包括4个半柔性子面板，这些半柔性子面板借助于固定螺钉(4.3)通过支撑框架(3.1)组装到所述顶部子结构(3)，并且由4个金字塔形的子面板组成，内部电池之间的固定中空部(4.2)用于插入固定螺钉(4.3)，并在子面板的每个中央接头处设计有切边(4.4)，以便打开一个空间，使顶部可伸缩手柄(3.4)展开，并在靠近中央接头的角落带有连接盒(4.5)。

2.根据权利要求1所述的具有两轴太阳能跟踪系统的光伏面板(4)的便携式系统，其中，对于每个仰角和方位角取向，其使用一组2个平行轴的直齿圆柱齿轮，其中包括电动小齿轮(1.8和2.5)和大齿轮(2.3和3.3)的内齿。

3.根据权利要求1所述的具有两轴太阳能跟踪系统的光伏面板(4)的便携式系统，其中，呈现极向定向(1.2')的一个径向支腿(1.2)和所述立杆(2.1)包括空间(1.7和2.4)，该空间用于插入轴分别适合于方位角小齿轮(1.8)和仰角小齿轮(2.5)的电动机。

4.根据权利要求1所述的具有两轴太阳能跟踪系统的光伏面板(4)的便携式系统，其中，所述约束环(1.1)和所述径向支腿(1.2)包括用于分别支撑方位角大齿轮(2.3)的顶部支撑轴承(1.10)和底部支撑轴承(1.9)的空间。

5.根据权利要求1所述的具有两轴太阳能跟踪系统的光伏面板(4)的便携式系统，其中，所述方位角大齿轮(2.3)由外圈(2.12)和内圈(2.13)组成，所述内圈包含3个朝内圈(2.13)的内部突出的径向凸耳(2.14)。

6.根据权利要求1所述的具有两轴太阳能跟踪系统的光伏面板(4)的便携式系统，其中，所述立杆(2.1)包括用于轴承(2.6)的两个侧向中空部，所述侧向中空部支撑仰角大齿轮(3.3)的格架(3.2)。

7.根据权利要求1所述的具有两轴太阳能跟踪系统的光伏面板(4)的便携式系统，其中，所述立杆(2.1)在其底部基部中包括用于底部子结构(1)的方位角底部接头轴(1.4)的竖直圆柱形中空部(2.11)，以及在其顶端包括用于顶部子结构(3)的仰角顶部接头轴(3.7)的水平圆柱形中空部(2.7)。

8.根据权利要求5所述的具有两轴太阳能跟踪系统的光伏面板(4)的便携式系统，其中，所述立杆(2.1)在其基部中具有通过榫槽接头而与方位角大齿轮(2.3)的内圈(2.13)连接的2个侧向支柱(2.8)，以及靠在方位角大齿轮(2.3)的3个径向凸耳(2.14)上的底部圆盘(2.9)。

9.根据权利要求8所述的具有两轴太阳能跟踪系统的光伏面板(4)的便携式系统，其中，所述中央圆柱形件(1.3)的上侧和立杆(2.1)的所述底部圆盘(2.9)的底侧分别具有中空部(1.12)和(2.10)，以提供足够大的布线回路空间，以允许所述中间子结构(2)围绕所述底部子结构(1)完全旋转。

10.根据权利要求1所述的具有两轴太阳能跟踪系统的光伏面板(4)的便携式系统，其中，所述底部手柄(2.2)包括把手，该把手在其自身上弯曲180度并且向所述立杆(2.1)突出2个刚性支撑件并且向方位角大齿轮(2.3)的一个辐条突出第三支撑件。

11.根据权利要求1所述的具有两轴太阳能跟踪系统的光伏面板(4)的便携式系统，其中，所述面板(4)的支撑框架(3.1)由2个侧向梁和2个横向梁组成，它们的端部有延伸部以为面板(4)提供支撑，并在其正面装有螺纹中空部(3.5)，用于安装螺钉(4.3)以固定所述面板(4)。

12.根据权利要求1所述的具有两轴太阳能跟踪系统的光伏面板(4)的便携式系统，其中，所述仰角大齿轮(3.3)的格架(3.2)包括两个平行轮(3.13)，每个平行轮具有两个外圈，一个外圈在内部且延伸180度，另一个外圈在外部且覆盖100度，这两个平行轮通过外圈(2.12)中心的横向连接(3.14)连接。

13.根据权利要求1所述的具有两轴太阳能跟踪系统的光伏面板(4)的便携式系统，其中，所述顶部可伸缩手柄(3.4)包括铰接式手柄(3.8)和两个平行杆(3.9)，每个平行杆在突出部分的底端具有球形接头(3.10)，并且在其端部具有螺纹顶部(3.12)。

14.根据权利要求1至13所述的具有两轴太阳能跟踪系统的光伏面板(4)的便携式系统，其中，构成该系统的零件被组织成4层，每层占据与该每层以下元件相同尺寸的区域：

·第一层包含上部子面板(4)，这些上部子面板通过其正面相连，

·第二层包含下部子面板(4)，这些下部子面板也通过其正面相连，

·第三层包含整个固定框架(3.1)，

·以及第四层在中心包含底部子结构(1)和方位角大齿轮(2.3)，一侧为折叠形状的仰角齿轮的格架(3.2)，另一侧为立杆(2.1)，顶部手柄(2.2)折叠。

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