CN117176042A - 平单轴跟踪光伏支架及其增强支架复合材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平单轴跟踪光伏支架，组件支架铰支于立柱的顶端，立柱上固定连接有斜撑杆；在组件支架上还固定安装有弧形支架，该弧形支架上设置有支架滑槽，转动安装于立柱上的滑辊活动地位于支架滑槽中，转动安装于斜撑杆上的滑辊也活动地位于支架滑槽中；弧形支架上固定设置有弧形齿条，与弧形齿条相啮合的驱动齿轮固动安装于传动轴上。本发明还公开了增强支架复合材料，其特征在于：所述复合材料的组成及重量百分比(wt％)为：玻璃纤维40—45，钢丝：5—10，酚醛树脂：2—4，固化剂：1.5—3.5，抗老化剂：0.3—0.5，余为环氧树脂。本发明具有结构稳定、抗风能力强，且具有较高强度和耐腐蚀性能。

Description

平单轴跟踪光伏支架及其增强支架复合材料

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电装置，尤其涉及一种能俯仰跟踪太阳日照的光伏支架。本发明还涉及一种制作该光伏支架的复合材料。

背景技术

光伏支架是太阳能光伏发电系统中为支撑、固定、转动光伏组件的特殊设备，光伏支架主要包括有固定支架和跟踪支架。固定支架结构形式简单，运营成本和维修费用较低，但发电量和发电效率低；跟踪支架则通过电机控制追踪太阳能高角度和方位角来获得更多的太阳辐射，使跟踪支架能够增加发电量8％—30％，但跟踪支架由于需要动力装置来调整光伏电池组件板的角度，因而稳定性下降，抗风能力变弱。

平单轴跟踪光伏支架与固定光伏支架相比，能够显著降低度电成本，因此单轴跟踪支架与固定支架相比，增发电量带来的收益大于其边际成本的增加。但目前的单轴跟踪光伏支架是通过跟踪转轴支承于支架立柱上的，由于光伏组件电池板的受风面积较大，仅靠单一的铰支摆轴支承光伏组件和电池板，其稳定性显得不足，不仅故障率较高，增加维护成本，而且很容易形成大风颤动，甚至被掀翻，既影响光伏发电系统的发电效率，又增加了光伏发电系统故障率和维护成本，直接影响其使用寿命。

目前光伏组件支架的材料太多采用普通碳素钢型材或管材制成，但光伏组件支架的安装环境复杂，很容易形成锈蚀损失，即使在支架材料外涂以油漆，但油漆在太阳、雨水、气温变化的条件下很容易脱落，尤其是在沿海地区，涂层的机械性能和耐磨性能均显不足，致使寿命缩短，维护成本变高。

发明内容

针对现有技术所存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构稳定，抗风能力强的平单轴跟踪光伏支架，本发明另一所要解决的技术问题是提供一种较高强度和耐腐蚀性能的增强支架复合材料。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种平单轴跟踪光伏支架，包括用于安装光伏组件的组件支架，以及立柱，所述组件支架铰支于立柱的顶端，所述立柱上固定连接有斜撑杆；在组件支架上还固定安装有弧形支架，该弧形支架上设置有支架滑槽，转动安装于立柱上的滑辊活动地位于支架滑槽中，转动安装于斜撑杆上的滑辊也活动地位于支架滑槽中；所述弧形支架上固定设置有弧形齿条，与弧形齿条相啮合的驱动齿轮固动安装于传动轴上。

进一步地，所述传动轴上固定安装有若干驱动齿轮，各驱动齿轮与对应的弧形齿条相啮合；在传动轴上还固定安装有蜗轮，与蜗轮相啮合的蜗杆由减速电机驱动。

进一步地，所述立柱和斜撑杆所在平面的两侧对称地设置有弧形支架，在立柱和斜撑杆上安装有对应的滑辊轴，活动套装于滑辊轴两端的滑辊滑动地位于对应侧弧形支架的支架滑槽中。

进一步地，所述支架滑槽为圆弧形通槽，该圆弧形通槽所在圆的圆心位于组件支架在立柱上的铰支轴线上。

进一步地，所述支架滑槽采用分段结构，各段滑槽位于同一圆周上。

进一步地，所述弧形支架为半圆弧弯条，该弧形支架和弧形齿条采用整体结构。

进一步地，所述传动轴转动支承于轴座上，该轴座固定安装于立柱上；所述组件支架上固定安装有支架铰支座，铰支销轴穿装于支架铰支座和立柱上。

一种制备上述平单轴跟踪光伏支架的增强支架复合材料，其特征在于：所述复合材料的组成及重量百分比(wt％)为：玻璃纤维40—45，钢丝：5—10，酚醛树脂：2—4，固化剂：1.5—3.5，抗老化剂：0.3—0.5，余为环氧树脂。

优选地，所述玻璃纤维为玻璃纤维布，所述固化剂为T—31固化剂。

优选地，所述玻璃纤维的纤维直径为1—5微米，所述钢丝直径小于0.1毫米，钢丝长度10-50毫米。

与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

由于本发明在组件支架上固定有弧形支架，这使得组件支架的支承点从单一支承点变成包括有弧形支架两端及立柱端的三个支承点，支承点的增加，大大提高的组件支架的承载能力，从而有效地增强了支架的抗风、抗冲击能力；立柱和斜撑杆上可转动的滑辊又活动地位于支架滑槽中，这种结构不仅可以保证组件支架及其上的光伏组件的追日跟踪摆动，而且又使得整个支架结构稳定性得到提高，受力更加合理，更加能够抵卸外力的作用，而保持结构的整体强度和刚性。在立柱和斜撑杆的两侧对称地设置有弧形支架，从而又增强了组件支架的两个垂直方向的支承稳定性，结构更加牢固合理。又由于在弧形支架上固定设置有弧形齿条，弧形齿条与驱动齿轮相啮合，通过传动轴驱动齿条齿轮副就可以实现光伏组件的俯仰追日跟踪，并且在传动轴可以安装多个驱动齿轮，可以实现多单元光伏组件的联动跟踪。本发明的复合支架材料改良了玻璃增强材料，不仅力学物理性能优良，质量轻机械强度高，而且具有较高耐腐蚀性，抗紫外抗氧化性，提高了光伏支架的耐候性能和抗高温性能，尤其是在材料组份中添加了钢丝，既提高支架材料的抗层间剪切强度，又增强了材料的抗冲击韧性和机械强度，更适宜于多种恶劣环境中使用，降低了支架的维护成本，大大提高了支架的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明一种具体实施方式的端面结构示意图；

图2是图1的正面结构示意图。

图中，1—立柱，2—驱动轴支座托架，3—斜撑杆，4—组件支架，5—光伏组件，6—支架铰支座，7—铰支销轴，8—弧形支架，9—支架滑槽，10—滑辊，11—滑辊轴，12—弧形齿条，13—驱动齿轮，14—传动轴，15—轴座，16—蜗轮，17—蜗杆，18—减速电机，19—减速电机台座，20—立柱基座。

具体实施方式

如图1、图2所示的平单轴跟踪光伏支架，包括有位于同一排的若干光伏组件5和组件支架4，每一光伏组件5和组件支架4对应有一立柱1，立柱1的下端通过立柱基座20深植于地层中。在同排的各个立柱1上转动支承有一传动轴14，传动轴14上固定安装有两倍于光伏组件5数量的驱动齿轮13，每一光伏组件5对应有两个驱动齿轮13，该两个驱动齿轮13分别位于对应的立柱1的两侧。在传动轴14上还固定安装有一蜗轮16，蜗轮16与蜗杆17相啮合而构成蜗轮蜗杆副，蜗杆17与减速电机18的动力输出轴通过联轴节相连接，减速电机18固定安装于减速电机台座19上。减速电机18通过由蜗轮16、蜗杆17构成的蜗轮蜗杆副驱动传动轴14，传动轴14则通过其上的驱动齿轮13带动组件支架4及其上的光伏组件5实现追日跟踪摆动。

组件支架4的上侧面固定安装有光伏组件5，组件支架4的下侧面中心位置通过支架铰支座6和铰支销轴7铰支于立柱1的顶端，其支架铰支座6固定安装于组件支架4的下侧面，铰支销轴7穿装于支架铰支座6和立柱1的顶端部。在立柱1上还对称地固定安装有两根斜撑杆3，斜撑杆3空间垂直于铰支销轴7的轴心线，在每一组件支架4的下侧面还固定安装有两根弧形支架8，弧形支架8所在的平面也垂直于铰支销轴7的轴心线，弧形支架8为半圆弧弯板条，其两端固定连接于组件支架4的下侧面，在弧形支架8上沿同一圆周设置三段支架滑槽9，各支架滑槽9均为通槽，并且三段支架滑槽9所在圆的圆心位于铰支销轴7的轴心线上。

与每一组件支架4对应的两根弧形支架8分别对称地位于立柱1和两根斜撑杆3的两侧。在立柱1上固定安装有对应的滑辊轴11，向两端延伸的滑辊轴11端部均活动套装有两只滑辊10，滑辊轴11每一端的滑辊10可滚动地位于同侧弧形支架8的支架滑槽9中。相应地每一根斜撑杆3的外伸端也固定安装有对应的滑辊轴11，向两端延伸的滑辊轴11两端部也活动套装有两只滑辊10，滑辊轴11每一端的滑辊10同样可滚动地位于同侧弧形支架8对应的支架滑槽9中。

在弧形支架8的下侧固定连接有弧形齿条12，弧形齿条12和弧形支架8采用一整体结构，即将弧形齿条12上的传动齿直接制作于弧形支架8的下侧，每一侧的弧形支架8及其上的弧形齿条12均对应有一驱动齿轮13，驱动齿轮13固定安装于传动轴14上，传动轴14可转动支承于轴座15上，轴座15遇通过驱动支座托架2安装于立柱1上。

上述的组件支架4，弧形支架8、斜撑杆3、弧形齿条12、立柱1和驱动轴支座托架2均由增强支架复合材料制成，立柱1和驱动轴支座托架2制成一整体，滑辊10和驱动齿轮13由尼龙材料制成。该复合材料的组份包括玻璃纤维、钢丝、酚醛树脂、环氧树脂、固化剂和抗老化剂，其各组分的重量百分比(wt％)为玻璃纤维：40—45，钢丝：5—10，酚醛树脂2—4，固化剂1.5—3.5，抗老化剂：0.3—0.5，其余为环氧树脂，其中玻璃纤维采用玻璃纤维布，固化剂则为T—31固化剂，玻纤布的玻璃纤维丝经控制在1—5微米范围内，钢丝采用航空钢丝，其丝径小于0.1毫米的特细钢丝，钢丝长度控制在10-50毫米范围内。

优选地，复合材料的组分及重量百分比(wt％)为：玻璃纤维：40％；钢丝：8％；酚醛树脂4；固化剂2；抗老化剂：0.5；环氧树脂45.5。玻璃纤维的纤维直径为5微米，所述钢丝直径为0.1毫米，钢丝长度35-50毫米。

上述举出了本发明的一些优选实施方式，但本发明并不限于此。在不违背本发明基本思想的前提下，还有许多的改进和变换，只要不违背本发明基本原理的改进和变换均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种平单轴跟踪光伏支架，包括用于安装光伏组件(5)的组件支架(4)，以及立柱(1)，其特征在于：所述组件支架(4)铰支于立柱(1)的顶端，所述立柱(1)上固定连接有斜撑杆(3)；在组件支架(4)上还固定安装有弧形支架(8)，该弧形支架(8)上设置有支架滑槽(9)，转动安装于立柱(1)上的滑辊(10)活动地位于支架滑槽(9)中，转动安装于斜撑杆(3)上的滑辊(10)也活动地位于支架滑槽(9)中；所述弧形支架(8)上固定设置有弧形齿条(12)，与弧形齿条(12)相啮合的驱动齿轮(13)固动安装于传动轴(14)上。

2.根据权利要求1所述的平单轴跟踪光伏支架，其特征在于：所述传动轴(14)上固定安装有若干驱动齿轮(13)，各驱动齿轮(13)与对应的弧形齿条(12)相啮合；在传动轴(14)上还固定安装有蜗轮(16)，与蜗轮(16)相啮合的蜗杆(17)由减速电机(18)驱动。

3.根据权利要求1所述的平单轴跟踪光伏支架，其特征在于：所述立柱(1)和斜撑杆(3)所在平面的两侧对称地设置有弧形支架(8)，在立柱(1)和斜撑杆(3)上安装有对应的滑辊轴(11)，活动套装于滑辊轴(11)两端的滑辊(10)滑动地位于对应侧弧形支架(8)的支架滑槽(9)中。

4.根据权利要求1、2或3所述的平单轴跟踪光伏支架，其特征在于：所述支架滑槽(9)为圆弧形通槽，该圆弧形通槽所在圆的圆心位于组件支架(4)在立柱(1)上的铰支轴线上。

5.根据权利要求4所述的平单轴跟踪光伏支架，其特征在于：所述支架滑槽(9)采用分段结构，各段滑槽位于同一圆周上。

6.根据权利要求1所述的平单轴跟踪光伏支架，其特征在于：所述弧形支架(8)为半圆弧弯条，该弧形支架(8)和弧形齿条(12)采用整体结构。

7.根据权利要求1所述的平单轴跟踪光伏支架，其特征在于：所述传动轴(14)转动支承于轴座(15)上，该轴座(15)固定安装于立柱(1)上；所述组件支架(4)上固定安装有支架铰支座(6)，铰支销轴(7)穿装于支架铰支座(6)和立柱(1)上。

8.一种制备如权利要求1所述光伏支架的增强支架复合材料，其特征在于：所述复合材料的组成及重量百分比(wt％)为：玻璃纤维40—45，钢丝：5—10，酚醛树脂：2—4，固化剂：1.5—3.5，抗老化剂：0.3—0.5，余为环氧树脂。

9.根据权利要求8所述的增强支架复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维为玻璃纤维布，所述固化剂为T—31固化剂。

10.根据权利要求8或9所述的增强支架复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维的纤维直径为1—5微米，所述钢丝直径小于0.1毫米，钢丝长度10-50毫米。