CN202487603U - 光伏斜轴回转跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏斜轴回转跟踪装置，包括有斜柱，斜柱顶部设有上下贯通的盆状支承壳，盆状支承壳内安装有回转支承，回转支承包括有固定在盆状支承壳底部的内固定圈以及可自由转动的外齿圈，所述外齿圈的环形上端面上固定有斜轴，斜轴上设有面朝赤道方向倾斜的斜面，斜面上固定有太阳能电池板支架。本实用新型结构简单，操作方便，便于维护，既能瞄准太阳的运行方位，又能精确模拟太阳的高低变化，在一般的光伏跟踪中容易推广应用。

Description

光伏斜轴回转跟踪装置

技术领域：

    本实用新型主要涉及太阳能光伏发电装备技术领域，尤其涉及一种光伏斜轴回转跟踪装置。

背景技术：

光伏发电回转跟踪太阳的技术和装置，分为立轴跟踪和双轴跟踪。立轴回转跟踪装置虽然结构比较简单，但它只能瞄准太阳的运行方位，不能模拟太阳的高低变化，因而接收阳光辐射的效果不理想。双轴回转跟踪装置既能瞄准太阳的运行方位，又能精确模拟太阳的高低变化，但因其结构复杂，操作不便，维护困难，在一般的光伏跟踪中很难推广应用。

实用新型内容：

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种光伏斜轴回转跟踪装置，它的结构和立轴跟踪装置一样简单，而接收阳光辐射的效果却接近双轴跟踪装置的水平。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种光伏斜轴回转跟踪装置，其特征在于：包括有斜柱，斜柱顶部设有上下贯通的盆状支承壳，盆状支承壳内安装有回转支承，回转支承包括有固定在盆状支承壳底部的内固定圈以及可自由转动的外齿圈，所述外齿圈的环形上端面上固定有斜轴，斜轴上设有面朝赤道方向倾斜的斜面，斜面上固定有太阳能电池板支架。

一种光伏斜轴回转跟踪装置，其特征在于：所述外齿圈的环形外壁上设有蜗齿；所述盆状支承壳的切线方向设有与其相切连通的筒状蜗杆壳，筒状蜗杆壳内安装有与外齿圈啮合传动的蜗杆，所述蜗杆通过电机控制传动。

一种光伏斜轴回转跟踪装置，其特征在于：所述蜗杆壳外安装有传动连接的电机和减速机，所述蜗杆一端伸出蜗杆壳外并与减速机的输出轴传动连接。

一种光伏斜轴回转跟踪装置，其特征在于：所述斜柱的一侧支撑有辅柱。

一种光伏斜轴回转跟踪装置，其特征在于：所述斜柱与盆状支承壳之间以及外齿圈与斜轴之间分别通过法兰连接。

一种光伏斜轴回转跟踪装置，其特征在于：斜柱的中心轴线、回转支承的滚动轴线以及斜轴的中心轴线在同一条轴线上，该轴线向极地方向倾斜，最大倾斜度≤45°。

所述电机为直流电动机。直流电动机是通过自动控制器不断地开关电源来进行启动和暂停的，根据太阳运行的方位，直流电动机每25分钟需启动和暂停若干次。

所述盆状支承壳、回转支承、筒状蜗杆壳、电机、减速机和蜗杆等构成回转驱动机构。

本实用新型包括斜柱、回转驱动机构、斜轴和太阳能电池板支架四部分。所述斜柱沿经线向极地方向倾斜，最大倾斜度不超过45°，斜柱底端下法兰用地脚螺栓固定，斜柱顶端平口设有上法兰，用于固定回转驱动机构。

所述回转驱动机构中的蜗杆的一端穿过筒状蜗杆壳联接在减速机的输出轴上，所述蜗杆的另一端设有小轴承，所述减速机固定在蜗杆壳开口上，所述减速机的输入轴与直流电动机连接，所述直流电动机固定在减速机上，所述回转支承内固定圈与盆状支承壳的底部一同固定于所述斜柱顶端上法兰上。所述斜轴的下端平口设有法兰，所述法兰固定在回转驱动机构外齿圈上，使斜轴随外齿圈转动，并且，使斜柱的中心轴线同回转驱动机构的滚动轴线及斜轴的中心轴线三者合一。 

本实用新型其实就是一种倾斜安装的立轴回转跟踪装置，它的回转驱动机构、斜轴、电池板支架同立轴装置的结构完全一样，所不同的是在斜柱的制作和电池板支架的安装两点上：

一、本实用新型的基座为斜柱，应倾斜设置。在设计和安装斜柱时，应考虑受力合理，坚固牢靠。斜柱的倾斜度过大时，要加设辅柱作支撑。

二、本实用新型的太阳能电池板支架与斜轴的夹角（γ）比立轴装置的要小半个斜轴轴线倾斜度（β），设定γ的角度，要根据电池板支架倾斜度（α）和斜轴轴线倾斜度（β）来计算。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型由于将回转驱动机构设置于斜柱顶端的上法兰上，用回转驱动机构中的回转支承带动斜轴的转动，并且连同固定在斜轴顶端的太阳能电池板支架一同转动。每天从日出到日落，控制电机的自动控制器根据太阳当日的运行轨迹，不停地开启和停止直流电动机，驱动回转驱动机构中的外齿圈缓慢转动，带动斜轴及太阳能电池板支架从东到西跟踪太阳方位每天转动一趟，转角160～180°，日落时自动返回。

本实用新型由于中心轴线沿经线向两极方向倾斜，随着太阳运行时间的改变，斜轴轴线对太阳的投影倾斜度时时刻刻也都在改变。如果斜轴向北倾斜40°，则其投影倾斜度12时为40°，9/15时减半为20°，6/18时则无倾斜为0°。加之，回转驱动机构和斜轴都是将倾斜40°当作水平面来进行转动的，而且，已将太阳能电池板支架和斜轴的夹角缩小了半个倾斜度，于是，早晚（6/18时）支架表面最陡达倾斜65°，正午（12时）支架表面最平为倾斜25°，前后晌（9/15时）支架表面正好和阳光射线相垂直，与立轴、双轴装置一样为倾斜45°。现将本案例电池板支架适时倾斜度列表如下： 

光伏斜轴回转跟踪装置电池板支架适时倾斜度变动数值表                                                                         单位：度

上表条件：①装置位置：北纬31°04′，标高80M；②斜轴轴线设定倾斜度：向北倾斜40°；③春分/秋分9/15时阳光垂直照射电池板支架表面时，测得支架倾斜度约45°。

从上表可以看出，光伏斜轴回转跟踪装置的太阳能电池板支架不像立轴装置那样始终倾斜45°左右固定不变，而是早晚支架能下垂到倾斜65°，正午太阳能电池板支架能上跷到倾斜25°，其余时间就更接近双轴装置的倾斜度数值。用单轴装置的结构，略作倾斜处理，就收到了接近双轴装置的效果，何乐而不为之？对于一般的光伏跟踪，本实用新型完全能够替代双轴全跟踪产品在太阳能光伏产业进行推广应用，从而节省大量昂贵的且上游严重污染的硅电池板。

本实用新型的优点是：

本实用新型结构简单，操作方便，便于维护，既能瞄准太阳的运行方位，又能精确模拟太阳的高低变化，在一般的光伏跟踪中容易推广应用。

附图说明：

图1是对照图形光伏立轴回转跟踪装置的结构示意图。图中1为立柱，2为回转驱动机构，3为立轴，4为太阳能电池板支架。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是本实用新型中斜柱的结构示意图。

图4是本实用新型中回转驱动机构的三维立体图。

图5是本实用新型中回转驱动机构的结构示意图。

图6是本实用新型中斜轴的结构示意图。

图7是本实用新型中太阳能电池板支架与斜轴的夹角示意图。

具体实施方式：

参见附图。

参看图2所示，一种光伏斜轴回转跟踪装置包括斜柱1、回转驱动机构2、斜轴3及太阳能电池板支架4。

结合图3所示，斜柱1由钢管制成，其直径为φ200-400mm，高为1-2m，斜柱1的顶端设有上法兰11，斜柱1的底端设有下法兰12，下法兰12通过地脚螺栓固定于地面上，若斜柱的倾斜度较大，可设辅柱13作支撑。

结合图4、图5所示，回转驱动机构2包括壳体21、回转支承22、蜗杆23、减速机24、直流电动机25。壳体21由上下贯通的盆状支承壳211和盆状支承壳外表面切线方向的筒状蜗杆壳212构成；回转支承22为滚动中心圆φ178～478mm的超小型精密级回转支承，回转支承22安装于支承壳211内，回转支承22由内固定圈221和外齿圈222组成，回转支承22的内固定圈221底部和支承壳211的底部联接后一同固定于上法兰11上，回转支承22的外活动圈222带有外蜗齿；蜗杆23安装于蜗杆壳212内，蜗杆23与外活动圈222的外蜗齿啮合，蜗杆23的一端穿出蜗杆壳212后联接在减速机24的输出轴上，蜗杆23另一端设有小轴承；减速机24固定在蜗杆壳212上，减速机24的输入轴与直流电动机25连接；直流电动机25固定在减速机24上；自动控制器及电源的接口26连接在直流电动机25上。

结合图6所示，斜轴3由无缝钢管制成，其直径略小于斜柱1，高0.5～1m，斜轴3的下端设有下法兰31，下法兰31固定于外活动圈222上，斜轴3的上端为面朝赤道方向倾斜的斜面32，斜面32上固定太阳能电池板支架4。

太阳能电池板支架4为型钢和铝型材制成的长方形框格，方便铺设硅电池板用。

结合图7所示，图中α为电池板支架倾斜度，根据当地春分或秋分9时或15时(当地时)阳光垂直于电池板支架来测定；β为斜轴轴线倾斜度，由建设单位根据实际情况设定；γ为斜轴轴线同电池板支架的夹角。求γ的计算公式为：γ＝（90°－α）－（β÷2）。

现举例：某地测得α为44°，设定β为40°，求γ

γ＝（90°－44°）－（40°÷2）

＝ 46°－20°

＝ 26°

说明：若此例为立轴装置，测得α为44°，则电池板支架与立轴的夹角γ应为46°，即90°减去44°，从而验证立轴装置与斜轴装置的夹角γ两者相差半个β。

光伏电池的最佳倾斜度（α）简易测定法：

固定铺设光伏电池组件，或是安装单轴（立轴或斜轴）跟踪装置的电池板支架，都要选择合适的电池板倾斜度。设定光伏电池的最佳倾斜度可用以下方法：

器材准备：小桌或茶几一只、木工水平尺一支、小绘图板两块、大头针或缝衣针一根（钉在A绘图板中央）、铅笔一支。

测定时间：当地春分或秋分的9时或15时（地方时），晴天。

操作方法：小桌平放地面，用水平尺找平。将A绘图板下沿紧贴桌面，并将有针的一面对向太阳。再将B绘图板紧靠A板一侧竖于桌面。调整A板面对太阳的倾斜度，俟大头针无影时，即用铅笔沿A板边缘在B板上划一道直线。此线所表示的角度即为当地光伏电池安装的最佳倾斜度。

Claims (6)

1.一种光伏斜轴回转跟踪装置，其特征在于：包括有斜柱，斜柱顶部设有上下贯通的盆状支承壳，盆状支承壳内安装有回转支承，回转支承包括有固定在盆状支承壳底部的内固定圈以及可自由转动的外齿圈，所述外齿圈的环形上端面上固定有斜轴，斜轴上设有面朝赤道方向倾斜的斜面，斜面上固定有太阳能电池板支架。

2.根据权利要求1所述的一种光伏斜轴回转跟踪装置，其特征在于：所述外齿圈的环形外壁上设有蜗齿；所述盆状支承壳的切线方向设有与其相切连通的筒状蜗杆壳，筒状蜗杆壳内安装有与外齿圈啮合传动的蜗杆，所述蜗杆通过电机控制传动。

3.根据权利要求2所述的一种光伏斜轴回转跟踪装置，其特征在于：所述蜗杆壳外安装有传动连接的电机和减速机，所述蜗杆一端伸出蜗杆壳外并与减速机的输出轴传动连接。

4.根据权利要求1所述的一种光伏斜轴回转跟踪装置，其特征在于：所述斜柱的一侧支撑有辅柱。

5.根据权利要求1所述的一种光伏斜轴回转跟踪装置，其特征在于：所述斜柱与盆状支承壳之间以及外齿圈与斜轴之间分别通过法兰连接。

6.根据权利要求1所述的一种光伏斜轴回转跟踪装置，其特征在于：斜柱的中心轴线、回转支承的滚动轴线以及斜轴的中心轴线在同一条轴线上，该轴线向极地方向倾斜，最大倾斜度≤45°。

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