CN115085648B - 一种用于太阳能跟踪的光伏支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光伏技术领域，具体涉及一种用于太阳能跟踪的光伏支架，包括固定架、驱动机构、安装机构，安装机构包括滑杆和安装单元，滑杆可上下滑动地安装于固定架；安装单元有多个，均可滑动安装于滑杆和固定架；每个安装单元均包括安装板和撑杆，安装板倾斜设置，安装板的下端位于上端的前侧，安装板与撑杆保持垂直；驱动机构在调节使安装板与水平面夹角增大时使所有的安装板均向前靠拢，在所有安装单元的后侧留出的空间可以加装安装单元，提高空间利用率和光照效率；且相邻两个安装单元中，位于后侧的安装板与前侧相邻的撑杆垂直，使得安装板无论如何移动太阳光均能垂直照射于每一个安装板的朝阳面。

Description

一种用于太阳能跟踪的光伏支架

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，具体涉及一种用于太阳能跟踪的光伏支架。

背景技术

随着光伏技术的广泛应用，光伏组件的安装尤为重要，为提高太阳能的利用率，需使得太阳光以尽可能垂直的角度照在太阳能电池板，现有技术中有多种角度可调的光伏支架，例如授权公告号为CN106877807B的中国发明专利就公开了一种手动双轴跟踪太阳能光伏发电系统，通过传动带将多个太阳能电池板固定框连接，实现同步转动；这种方式虽然能同时调节多个太阳能电池板固定框的角度，但在太阳能电池板固定框角度变化时，若相邻太阳能电池板间距过小，容易导致相邻两个太阳能电池板固定框产生重叠，影响光照效率，若相邻太阳能电池板固定框间距过大，会造成空间利用不充分，尤其是在屋顶等有限空间安装时不利于太阳能的充分利用。

发明内容

本发明提供一种用于太阳能跟踪的光伏支架，以解决多个太阳能电池板安装时间距不合适影响光照效率的问题。

本发明的一种用于太阳能跟踪的光伏支架采用如下技术方案：

一种用于太阳能跟踪的光伏支架，用于安装太阳能电池板，包括固定架、驱动机构、安装机构，安装机构包括滑杆和安装单元，滑杆有两个，均水平且沿前后方向延伸，两个滑杆左右间隔分布且均可上下滑动地安装于固定架；安装单元有多个，均位于两个滑杆之间，多个安装单元沿前后方向依次分布；每个安装单元均包括安装板和撑杆，安装板倾斜设置，安装板的下端位于上端的前侧，安装板的上端沿前后方向滑动安装于滑杆，安装板的下端沿前后方向滑动安装于固定架；撑杆与安装板背阳面的上端固定连接且与安装板垂直；在前后相邻两个安装单元中，位于后侧的安装板与前侧相邻的撑杆垂直，且位于后侧的安装板的下端沿前侧的撑杆的延伸方向滑动安装于前侧的撑杆；且在多个安装单元中位于最前侧的安装板的下端绕左右延伸的转轴铰接于固定架；驱动机构驱动其中一个或多个安装板的下端向前移动时，使其他安装单元均向前靠拢且使所有安装板与水平面的夹角均增大；驱动机构驱动其中一个或多个安装板的下端向后移动时，使其他安装单元均向后疏散且使所有安装板与水平面的夹角均减小。

进一步地，驱动机构有两个，分别设置于安装机构的前后两侧；固定架上设置有第一传动轴和第二传动轴，第一传动轴和第二传动轴均沿左右方向延伸且均可转动地安装于固定架，第一传动轴位于安装机构的前侧，第二传动轴位于安装机构的后侧；每个驱动机构均包括电机、传动轮和拉绳，两个驱动机构的电机分别驱动第一传动轴和第二传动轴沿相反方向转动，两个驱动机构的传动轮分别固定安装于第一传动轴和第二传动轴；拉绳一端固定于传动轮，另一端与安装板的下端连接，且第一传动轴转动时通过拉绳带动安装单元向前靠拢，第二传动轴转动时通过拉绳带动安装单元向后疏散。

进一步地，每个驱动机构均包括n个传动轮和n条拉绳，第k个传动轮的直径为kd，其中，1≦k≦n，d为单位直径量；相邻的m个安装单元为一组，安装于第一传动轴且直径为kd的传动轮与从前往后数第km个安装板的下端通过一个拉绳连接；安装于第二传动轴且直径为（n-k+1）d的传动轮与从前往后数第km个安装板的下端通过一个拉绳连接。

进一步地，驱动机构还包括无极变速器，无极变速器设置于电机和第一传动轴或第二传动轴之间，无极变速器在第一传动轴或第二传动轴的扭矩增加时使第一传动轴或第二传动轴的转速降低，无极变速器在第一传动轴或第二传动轴的扭矩减小时使第一传动轴或第二传动轴的转速增加。

进一步地，滑杆由多个杆段组成，每个杆段均沿前后方向延伸，且同一组的m个安装单元的安装板的上端滑动安装于同一个杆段；相邻两个杆段之间柔性连接。

进一步地，固定架上还设置有导向杆，导向杆有两个，均水平且沿左右方向延伸并固定于固定架，两个导向杆分别位于第一传动轴和第二传动轴上方，且两个导向杆均与安装板的下端共面；导向杆引导拉绳从导向杆上方通过，进而使从多个传动轮上延伸出的拉绳在同一水平面上拉动安装板。

本发明的有益效果是：本发明的用于太阳能跟踪的光伏支架通过驱动机构的驱动使得所有的安装板的角度同步变化，提高调节效率，且在调节使安装板与水平面夹角增大时使所有的安装板均向前靠拢，在所有安装单元的后侧留出的空间可以加装安装单元，提高空间利用率和光照效率；且每个安装单元中，安装板与撑杆保持垂直，且相邻两个安装单元轴，位于后侧的安装板与前侧相邻的撑杆垂直，使得安装板无论如何移动太阳光均能垂直照射于每一个安装板的朝阳面；在调节安装板角度的同时调节安装板之间的间距，从而解决安装板间距不合适造成的空间或太阳能利用率不高的问题。

进一步地，采用多个拉绳分别带动不同的安装单元移动，以减小单个拉绳的受力，且通过按比例配置多个传动轮的直径，保证所有安装板的移动不产生干涉的同时分散单个拉绳的受力。

进一步地，在拉绳受到的拉力和第一传动轴受到的扭矩逐渐增加时，通过无极变速器对第一传动轴进行减速，稳定电机的输出功率，防止电机损坏；在拉绳受到的拉力的和第二传动轴受到的扭矩逐渐减小时，通过无极变速器对第二传动轴进行增速，稳定电机输出功率的同时提高安装板的移动速度。

进一步地，采用多个杆段构成的滑杆，且相邻两个杆段之间通过柔性件连接，允许相邻杆段之间在不同位置的安装板上下晃动时产生小幅度的晃动，进而延长其使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种用于太阳能跟踪的光伏支架工作状态示意图；

图2为本发明的一种用于太阳能跟踪的光伏支架的整体结构示意图；

图3为本发明的一种用于太阳能跟踪的光伏支架的实施例中相邻两个安装单元连接示意图；

图4为本发明的一种用于太阳能跟踪的光伏支架的实施例中驱动机构示意图；

图5为本发明的一种用于太阳能跟踪的光伏支架的实施例中安装单元变化状态示意图；

图6为本发明的一种用于太阳能跟踪的光伏支架的实施例的侧视图；

图中：100、固定架；110、第一传动轴；120、第二传动轴；130、支撑杆；140、导向杆；150、第一滑道；200、驱动机构；210、电机；220、传动轮；230、拉绳；240、无极变速器；241、主动滚轮；242、被动滚轮；243、传动带；244、控制单元；300、安装机构；310、滑杆；312、第二滑道；320、安装单元；321、安装板；322、撑杆；323、安装轴；324、滑槽；325、第一滑柱；326、第二滑柱。

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。

本发明的一种用于太阳能跟踪的光伏支架的实施例，如图1至图6所示，包括固定架100、驱动机构200、安装机构300，

安装机构300包括滑杆310和安装单元320，滑杆310有两个，均水平且沿前后方向延伸，两个滑杆310左右间隔分布且均可上下滑动地安装于固定架100，具体地，滑杆310与固定架100之间设置有多个竖直延伸的支撑杆130，滑杆310可上下滑动地安装于支撑杆130；安装单元320有多个，均位于两个滑杆310之间，多个安装单元320沿前后方向依次分布；

每个安装单元320均包括安装板321和撑杆322，安装板321倾斜设置，且安装板321的朝阳面位于背阳面的前侧，安装板321的下端位于上端的前侧，安装板321左右两侧的上端沿前后方向滑动安装于滑杆310，安装板321的左右两侧的下端沿前后方向滑动安装于固定架100；具体地，固定架100上靠近安装板321一侧设置有沿前后方向延伸的第一滑道150，滑杆310上靠近安装板321一侧设置有沿前后方向延伸的第二滑道312，第一滑道150位于第二滑道312下方并与第二滑道312平行；安装板321左右两侧的上端设置有第一滑柱325，安装板321左右两侧的下端设置有第二滑柱326，第一滑柱325滑动安装于第二滑道312，第二滑柱326滑动安装于第一滑道150；撑杆322位于安装板321的背阳面，且撑杆322与安装板321背阳面的上端固定连接并与安装板321垂直；在前后相邻两个安装单元320中，位于后侧的安装板321与前侧相邻的撑杆322垂直，且位于后侧的安装板321的下端沿前侧的撑杆322的延伸方向滑动安装于前侧的撑杆322，使得安装板321无论如何移动太阳光均能垂直照射于每一个安装板321的朝阳面；多个安装单元320中位于最前侧的安装板321的下端绕左右延伸的转轴铰接于固定架100，且固定架100限制位于最前侧的安装板321的下端前后移动；具体地，安装板321的下端设置有左右延伸且与安装板321共面的安装轴323，撑杆322上设置有沿撑杆322长度方向延伸的滑槽324，安装轴323滑动安装于前侧相邻撑杆322的滑槽324，且滑槽324限制安装轴323绕安装轴323自身轴线转动，从而使安装板321与其前侧相邻的撑杆322保持垂直；

驱动机构200驱动其中一个或多个安装板321的下端向前移动时，使其他安装单元320均向前靠拢且使所有安装板321与水平面的夹角均增大；驱动机构200驱动其中一个或多个安装板321的下端向后移动时，使其他安装单元320均向后疏散且使所有安装板321与水平面的夹角均减小。通过驱动机构200的驱动使得所有的安装板321的角度同步变化，提高调节效率，且在调节使安装板321与水平面夹角增大时使所有的安装板321均向前靠拢，在所有安装单元320的后侧留出的空间可以加装安装单元320，提高空间利用率。

在本实施例中，驱动机构200有两个，分别设置于安装机构300的前后两侧；固定架100上设置有第一传动轴110和第二传动轴120，第一传动轴110和第二传动轴120均沿左右方向延伸且均可转动地安装于固定架100，第一传动轴110位于多个安装单元320的前侧，第二传动轴120位于多个安装单元320的后侧；每个驱动机构200均包括电机210、传动轮220和拉绳230，两个驱动机构200的电机210分别驱动第一传动轴110沿第一转向转动，和第二传动轴120沿与第一方向相反的第二方向转动，两个驱动机构200的传动轮220分别固定安装于第一传动轴110和第二传动轴120，且电机210在关闭状态下电机210的输出轴可自由转动；拉绳230一端固定于一个传动轮220，另一端与安装板321的下端连接，且第一传动轴110转动时通过拉绳230带动安装单元320向前靠拢，第二传动轴120转动时通过拉绳230带动安装单元320向后疏散。第一传动轴110、第二传动轴120和固定架100之间均设置有卡销（图中未示出），多个安装单元320移动完成后，将卡销分别插入第一传动轴110和固定架100、第二传动轴120和固定架100，进而使第一传动轴110、第二传动轴120均与固定架100固定。

在本实施例中，每个驱动机构200均包括n个传动轮220和n条拉绳230，n个传动轮220均固定于第一传动轴110或第二传动轴120且均与第一传动轴110或第二传动轴120同轴，第k个传动轮220的直径为kd，其中，1≦k≦n，d为单位直径量；相邻的m个安装单元320为一组，安装于第一传动轴110且直径为kd的传动轮220与从前往后数第km个安装板321的下端通过一个拉绳230连接；安装于第二传动轴120且直径为（n-k+1）d的传动轮220与从前往后数第km个安装板321的下端通过一个拉绳230连接。例如，传动轮220有四个，四个传动轮220的直径分别为d，2d，3d和4d，相邻的3个安装单元320为一组，安装于第一传动轴110且直径为d的传动轮220与从前往后数第3个安装板321的下端通过一个拉绳230连接，安装于第一传动轴110且直径为2d的传动轮220与从前往后数第6个安装板321的下端通过一个拉绳230连接，安装于第一传动轴110且直径为3d的传动轮220与从前往后数第9个安装板321的下端通过一个拉绳230连接，安装于第一传动轴110且直径为4d的传动轮220与从前往后数第12个安装板321的下端通过一个拉绳230连接。安装于第二传动轴120且直径为4d的传动轮220与从前往后数第3个安装板321的下端通过一个拉绳230连接，安装于第二传动轴120且直径为3d的传动轮220与从前往后数第6个安装板321的下端通过一个拉绳230连接，安装于第二传动轴120且直径为2d的传动轮220与从前往后数第9个安装板321的下端通过一个拉绳230连接，安装于第二传动轴120且直径为d的传动轮220与从前往后数第12个安装板321的下端通过一个拉绳230连接。采用一个拉绳230带动所有安装单元320移动时，会导致拉绳230和与拉绳230连接的安装单元320均受力较大，容易损坏影响使用寿命，因此，采用多个拉绳230分别带动不同的安装单元320移动，以减小单个拉绳230的受力。而安装单元320向前靠拢或向后疏散时，越靠后的安装单元320向前移动或向后移动的位移越多，而传动轮220在随第一传动轴110或第二传动轴120同步转动时，直径越大的传动轮220通过拉绳230带动安装板321移动的位移越大，通过按比例配置多个传动轮220的直径，保证所有安装板321的移动不产生干涉的同时分散单个拉绳230的受力。

在本实施例中，驱动机构200还包括无极变速器240，无极变速器240设置于电机210和第一传动轴110或第二传动轴120之间，无极变速器240在第一传动轴110或第二传动轴120的扭矩增加时使第一传动轴110或第二传动轴120的转速降低，无极变速器240在第一传动轴110或第二传动轴120的扭矩减小时使第一传动轴110或第二传动轴120的转速增加。具体地，无极变速器240选用V型橡胶带或金属带式构造，包括主动滚轮241、被动滚轮242、传动带243和控制单元244，主动滚轮241安装于电机210的输出轴，被动滚轮242安装于第一传动轴110或第二传动轴120；传动带243为V型带，且分别套于主动滚轮241和被动滚轮242，控制单元244根据第一传动轴110或第二传动轴120的扭矩变化改变主动滚轮241和/或被动滚轮242与传动带243啮合位置的直径，进而改变主动滚轮241和被动滚轮242之间的传动比，从而改变第一传动轴110或第二传动轴120的转速。安装板321下端的安装轴323在拉绳230的带动下向前移动时，安装轴323顶推前侧相邻的撑杆322向前移动的同时相对于前侧相邻的撑杆322向下滑动，由于撑杆322在向前移动时趋向竖直，使得拉绳230受到的拉力和第一传动轴110受到的扭矩逐渐增加，通过无极变速器240对第一传动轴110进行减速，稳定电机210的输出功率，防止电机210损坏。安装板321下端的安装轴323在拉绳230的带动下向后移动时，安装轴323带动前侧相邻的撑杆322向后移动的同时相对于后侧相邻的撑杆322向上滑动，由于撑杆322在向后移动时趋向水平，使得拉绳230受到的拉力的和第二传动轴120受到的扭矩逐渐减小，通过无极变速器240对第二传动轴120进行增速，稳定电机210输出功率的同时提高安装板321的移动速度。

在本实施例中，滑杆310由多个杆段组成，每个杆段均沿前后方向延伸，且同一组的m个安装单元320的安装板321的上端滑动安装于同一个杆段；相邻两个杆段之间柔性连接，且在初始状态下所有的杆段位于同一水平面上，使得所有安装板321的倾斜角度相同。由于安装板321倾斜设置，在受到风力作用时会产生小幅度的晃动，且不同位置的安装板321的晃动幅度不同时对滑杆310会产生剪应力，容易导致滑杆310断裂；而采用多个杆段构成的滑杆310，且相邻两个杆段之间通过柔性件（如橡胶）连接，允许相邻杆段之间在不同位置的安装板321上下晃动时产生小幅度的晃动，进而延长其使用寿命。

在本实施例中，固定架100上还设置有导向杆140，导向杆140有两个，均水平且沿左右方向延伸并固定于固定架100，两个导向杆140分别位于第一传动轴110和第二传动轴120上方，且两个导向杆140均与安装板321的下端共面；导向杆140引导拉绳230从导向杆140上方通过，进而使从多个传动轮220上延伸出的拉绳230在同一水平面上拉动安装板321。

本发明的一种用于太阳能跟踪的光伏支架在使用时，通过电机210带动传动轮220转动收卷拉绳230，进而带动所有安装单元320向前靠拢或向后疏散的同时改变安装板321的角度。需要使安装板321与水平面的夹角增加时，取下第一传动轴110和第二传动轴120上的卡销，启动与第一传动轴110连接传动的电机210，第一传动轴110在无极变速器240的传动下转动，并带动安装于第一传动轴110上的多个传动轮220同步转动，传动轮220在转动时收卷拉绳230使得所有安装单元320均有向前移动的趋势，由于多个安装单元320中位于最前侧的安装板321的下端绕左右延伸的转轴铰接于固定架100，且固定架100限制位于最前侧的安装板321的下端前后移动，使得最前侧的安装板321的上端绕其下端向上转动，而其他安装板321的上端绕各自的下端向上转动的同时向前移动，安装板321和撑杆322从图5中的虚线状态的321b和322b变化至图5中的实线状态的321a和322a。此时，相邻两个安装单元320之间的间距减小，且由于所有安装单元320均向前靠拢，在所有安装单元320的后侧留出的空间可以加装安装单元320，提高空间利用率。

需要使安装板321与水平面的夹角减小时，取下第一传动轴110和第二传动轴120上的卡销，启动与第二传动轴120连接传动的电机210，第二传动轴120在无极变速器240的传动下转动，并带动安装于第二传动轴120上的多个传动轮220同步转动，传动轮220在转动时收卷拉绳230使得所有安装单元320均有向后移动的趋势，由于多个安装单元320中位于最前侧的安装板321的下端绕左右延伸的转轴铰接于固定架100，且固定架100限制位于最前侧的安装板321的下端前后移动，使得最前侧的安装板321的上端绕其下端向下转动，而其他安装板321的上端绕各自的下端向下转动的同时向后移动，安装板321和撑杆322从图5中的实线状态的321a和322a变化至图5中的虚线状态的321b和322b。此时，相邻两个安装单元320之间的间距增加，若安装空间不足，只需拆下最后侧的安装单元320即可。

每个安装单元320中，安装板321与撑杆322保持垂直，且相邻两个安装单元320中，位于后侧的安装板321与前侧相邻的撑杆322垂直，使得安装板321无论如何移动太阳光均能垂直照射于每一个安装板321的朝阳面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于太阳能跟踪的光伏支架，用于安装太阳能电池板，其特征在于：包括固定架、驱动机构、安装机构，安装机构包括滑杆和安装单元，滑杆有两个，均水平且沿前后方向延伸，两个滑杆左右间隔分布且均可上下滑动地安装于固定架；安装单元有多个，均位于两个滑杆之间，多个安装单元沿前后方向依次分布；每个安装单元均包括安装板和撑杆，安装板倾斜设置，安装板的下端位于上端的前侧，安装板的上端沿前后方向滑动安装于滑杆，安装板的下端沿前后方向滑动安装于固定架；撑杆与安装板背阳面的上端固定连接且与安装板垂直；在前后相邻两个安装单元中，位于后侧的安装板与前侧相邻的撑杆垂直，且位于后侧的安装板的下端沿前侧的撑杆的延伸方向滑动安装于前侧的撑杆；且在多个安装单元中位于最前侧的安装板的下端绕左右延伸的转轴铰接于固定架；驱动机构驱动其中一个或多个安装板的下端向前移动时，使其他安装单元均向前靠拢且使所有安装板与水平面的夹角均增大；驱动机构驱动其中一个或多个安装板的下端向后移动时，使其他安装单元均向后疏散且使所有安装板与水平面的夹角均减小；

驱动机构有两个，分别设置于安装机构的前后两侧；固定架上设置有第一传动轴和第二传动轴，第一传动轴和第二传动轴均沿左右方向延伸且均可转动地安装于固定架，第一传动轴位于安装机构的前侧，第二传动轴位于安装机构的后侧；每个驱动机构均包括电机、传动轮和拉绳，两个驱动机构的电机分别驱动第一传动轴和第二传动轴沿相反方向转动，两个驱动机构的传动轮分别固定安装于第一传动轴和第二传动轴；拉绳一端固定于传动轮，另一端与安装板的下端连接，且第一传动轴转动时通过拉绳带动安装单元向前靠拢，第二传动轴转动时通过拉绳带动安装单元向后疏散；

每个驱动机构均包括n个传动轮和n条拉绳，第k个传动轮的直径为kd，其中，1≦k≦n，d为单位直径量；相邻的m个安装单元为一组，安装于第一传动轴且直径为kd的传动轮与从前往后数第km个安装板的下端通过一个拉绳连接；安装于第二传动轴且直径为（n-k+1）d的传动轮与从前往后数第km个安装板的下端通过一个拉绳连接；

驱动机构还包括无极变速器，无极变速器设置于电机和第一传动轴或第二传动轴之间，无极变速器在第一传动轴或第二传动轴的扭矩增加时使第一传动轴或第二传动轴的转速降低，无极变速器在第一传动轴或第二传动轴的扭矩减小时使第一传动轴或第二传动轴的转速增加。

2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能跟踪的光伏支架，其特征在于：滑杆由多个杆段组成，每个杆段均沿前后方向延伸，且同一组的m个安装单元的安装板的上端滑动安装于同一个杆段；相邻两个杆段之间柔性连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于太阳能跟踪的光伏支架，其特征在于：固定架上还设置有导向杆，导向杆有两个，均水平且沿左右方向延伸并固定于固定架，两个导向杆分别位于第一传动轴和第二传动轴上方，且两个导向杆均与安装板的下端共面；导向杆引导拉绳从导向杆上方通过，进而使从多个传动轮上延伸出的拉绳在同一水平面上拉动安装板。

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