CN218917986U - 一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光伏板角度调节技术领域，具体是一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置，包括底座以及布置在底座上的第一转轴，所述第一转轴上布置有第二转轴，且第一转轴轴线和第二转轴轴线彼此相交；所述第二转轴的悬臂端安装有光伏板，所述光伏板形成的光接收面与垂直第二转轴轴线的基准面彼此相交；本实用新型能够准确地调节光伏板的俯仰角和转角，进而使太阳光束长时间的垂直照射的光伏板上，提高太阳能的转化效率。

Description

一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置

技术领域

本实用新型涉及光伏板角度调节技术领域，具体是一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置。

背景技术

光伏储能最重要的器件就是储能光伏板，储能光伏板可以在白天将吸收太阳能转化为电能，储能设备会将这种电能储存起来，在晚上再将储存起来的电能转换成电网所需的交流电释放出来。这在一定程度上实现了光伏发电的自发自用，不仅提高了发电的效率，还能够利用太阳能转化成电能，大大降低了发电、用电的成本。

现有的储能光伏板通过固仰角安装固定在地面上，但是由于太阳的东升西落，固定角度的储能光伏板无法在整个白天一直正对太阳，导致太阳能的吸收效率会大大降低，进而降低发电量。于是为了解决这一技术问题，技术人员通常将光伏板安装在一个角度可随太阳运动轨迹进行调整的角度调节装置上。中国实用新型专利CN 204442248 U中，公开了一种光伏板角度调节装置，该装置包括双T支座，双T支座包括横板，横板上设置安装孔，安装孔设置为长条形的调节孔，安装孔的两端为圆弧过渡，横板上竖直设置两立板，两立板上对应设置固定孔，其中一固定孔外侧设置凹槽，两立板的固定孔之间安装齿形支座，齿形支座包括底部的套筒，套筒顶部为齿形板，齿形板连接支撑光伏板的齿形导轨。上述现有技术由于能够快速地调节光伏板的角度以吸收更多的太阳能，因而得到广泛的应用。但是在实际的使用过程中也出现了一些问题。

1、由于上述现有技术中光伏板绕其旁侧的转轴转动，构成了一个铰链门的结构；在无风环境下使用时，光伏板能够稳定转动；但当有风吹过时，转动过程中的光伏板会产生摆动；当风力较大时，转轴会受到较大的扭矩，使转轴失去原有的制动作用，进而使光伏板顺着风向快速摆动，导致光伏板因与其他结构发生碰撞而损坏。

2、上述现有技术中安装光伏发电板的支座根据所处地域光照情况将其固定安装在地面，安装后支座无法转动以调节光伏板的朝向。但是由于地球自转的原因，一天中不同时刻太阳所处的位置是不同的，而要使得光伏发电板太阳能利用率最高应确保发电板始终与光照方向垂直。但是现在由于支座固定不动，尽管光伏板的俯仰角可以调节，但是由于太阳的运动，导致光伏板的朝向与太阳光束的方向发生偏移，因此不能始终最大程度地接收光照，因此亟待解决。

实用新型内容

为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置。本实用新型能够准确地调节光伏板的俯仰角和转角，进而使太阳光束长时间的垂直照射的光伏板上，提高太阳能的转化效率。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置，包括底座以及布置在底座上用于调节光伏板转角的第一转轴，所述第一转轴上布置有用于调节光伏板俯仰角的第二转轴，且第一转轴轴线和第二转轴轴线彼此相交；光伏板安装在第二转轴的悬臂端，所述光伏板形成的光接收面与垂直第二转轴轴线的基准面彼此相交。

作为本实用新型再进一步的方案：所述底座上布置有轴向铅垂的水平轴承，所述水平轴承的外圈固接在底座上，所述水平轴承的内圈构成所述第一转轴，且水平轴承的内圈上固接有旋转座；所述水平轴承的内圈上形成有水平齿圈，该内圈与安装有水平齿轮的水平电机传动连接；

所述旋转座上布置有倾斜轴承，所述倾斜轴承的外圈固接在旋转座上，所述倾斜轴承的内圈构成所述第二转轴；所述倾斜轴承的内圈上固接有楔形基座，光伏板布置在楔形基座上；所述倾斜轴承的内圈上形成有倾斜齿圈，该内圈与安装有倾斜齿轮的倾斜电机传动连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述倾斜齿轮与倾斜齿圈彼此偏心布置，所述水平齿轮与水平齿圈彼此偏心布置。

作为本实用新型再进一步的方案：所述旋转座上形成有斜面，所述楔形基座上形成有楔形面，所述斜面和楔形面彼此平行，且斜面与倾斜轴承的轴线彼此垂直；所述斜面上凹设有倾斜驱动腔，所述倾斜驱动腔内固接有与斜面平行设置的斜板，所述倾斜轴承的外圈固接在斜板上；所述倾斜电机通过倾斜固定杆固定安装在倾斜驱动腔的内部，且斜板上开设有供倾斜电机输出轴穿行的通孔。

作为本实用新型再进一步的方案：所述底座包括支撑杆以及同轴固接在支撑杆顶部的套管，所述水平轴承的外圈固接在套管的顶部，水平电机通过水平固定杆固定安装在套管的管腔内。

作为本实用新型再进一步的方案：所述旋转座的底部安装有水平板，所述水平轴承的内圈固接在水平板的下板面上。

作为本实用新型再进一步的方案：所述楔形基座上布置有光伏支架，所述光伏支架包括主梁和檀条，各主梁和各檀条彼此垂直设置以构成网状支撑面，网状支撑面上布置所述光伏板。

作为本实用新型再进一步的方案：所述楔形基座为直角梯形块，所述直角梯形块的斜面构成所述楔形面，所述光伏板形成的光接收面与所述直角梯形块的底面彼此平行。

作为本实用新型再进一步的方案：所述楔形面与水平面之间的夹角为30-60度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、安装在支撑面上的底座为第一转轴提供了稳定运转的基础。转动安装在底座上的第一转轴能够调节光伏板的转向，使光伏板朝向太阳方向。第二转轴能够调节光伏板的俯仰角度，进而使太阳光束垂直照射在光接收面上，以提高太阳能的转化效率。在第一转轴和第二转轴的共同作用下，能够使太阳光束长时间的垂直照射在光接收面上，进而可以有效的提高太阳能的转化量。光接收面与第二转轴的轴线互不垂直，从而可以避免光接收面绕第二转轴转动做平面转动，以此可以通过第二转轴的转动调节光接收面的俯仰角度，进而满足最大接收效率的要求。

2、在光伏支架的质量和光伏板的质量都分布均匀的情况下，两者的重心位于对应几何形状的中心处；并且楔形基座就布置在这个中心处，进而使得楔形基座受力均匀的同时，光伏支架和光伏板不会发生因重心偏移而在调节的过程中晃动，增大整个装置运行的稳定性。这样即使在风大的环境中转动光伏板，光伏板也会保持一个较为稳定的状态。

3、倾斜驱动组件和水平驱动组件的核心部件是轴承、齿圈和齿轮。采用轴承作为回转件，轴承的内圈和外圈彼此紧密配合，在转动的过程中不会产生径向和轴向的晃动，能够提高楔形基座和旋转座以及旋转座和底座之间配合的稳定性，避免在光伏板转动的过程中使旋转座或者楔形基座产生的振动与光伏板的振动形成共振现象，进而加大光伏板的振动，导致光伏板弯折损坏。

4、在齿轮与齿圈的配合过程中，两者之间不存在配合缓冲余量，传动比恒定且两者之间的配合误差极小，进而能够精准控制转动的角度，确保光伏板的转角和俯仰角准确无误。齿轮与齿圈在传动配合的过程中，由于恒定的传动比和极小的配合误差，使两者在转动的过程中配合稳定，产生的振动较小，提高整个装置运行的稳定性。

5、光伏支架形成的网状支撑面，能够在满足支撑强度的同时，又减轻整体质量，进而降低倾斜轴承和水平轴承的磨损，降低装置发生故障的概率。

6、本实用新型采用直角梯形块作为楔形基座，将直角梯形块的斜面用作楔形面，并将光伏板固定在直角梯形块的底面处，进而可以使光伏板与地平面保持平行，同时在转动的时候，也可以与地平面彼此垂直，扩大了光伏板的俯仰角变化范围，进而可以拓宽使用的地域范围。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型中整体结构的侧视结构示意图。

图3为本实用新型中光伏支架的拆分结构示意图。

图4为本实用新型中楔形基座的结构示意图。

图5为本实用新型旋转座和底座内部的结构示意图。

图6为本实用新型中倾斜驱动组件的拆分结构示意图。

图7为本实用新型中水平驱动组件的拆分结构示意图。

图中：

10、底座；11、支撑杆；12、套管；

20、楔形基座；21、楔形面；22、光伏支架；221、主梁；222、檀条；23、光伏板；231、光接收面；

30、旋转座；31、斜面；32、斜板；33、水平板；

40、倾斜驱动组件；41、倾斜轴承；42、倾斜齿圈；43、倾斜齿轮；

44、倾斜电机；45、倾斜固定杆；

50、水平驱动组件；51、水平轴承；52、水平齿圈；53、水平齿轮；

54、水平电机；55、水平固定杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～7，本装置主要包括底座10、楔形基座20、旋转座30、倾斜驱动组件40和水平驱动组件50。

底座10包括固定在地面上的支撑杆11，支撑杆11的底部通过膨胀螺钉与地面进行固定连接。支撑杆11是一根沿竖直方向布置的圆柱状的杆体结构，其杆长需要根据实际的情况进行设定。

在支撑杆11的顶部同轴布置有套管12，套管12为中空的管状结构。在套管12的上下两端面处均同轴布置有向外翻折的折边以构成法兰结构。套管12底部的法兰结构可以通过焊接的方式与支撑杆11固接在一起；也可以在法兰上沿着圆周方向均匀地打上通孔，然后在支撑杆11的顶部对应位置处也打上对应的通孔，采用螺栓和螺母进行固定。

旋转座30整体是一个中空的套筒结构，套筒的内部构成倾斜驱动腔，并且套筒与套管12同轴布置。

在旋转座30的底部位于倾斜驱动腔内同轴布置有一个水平板33，并且水平板33与旋转座30之间焊接在一起。旋转座30和底座10之间通过一组水平驱动组件50进行传动配合。

水平驱动组件50包括与支撑杆11同轴安装的水平轴承51。水平轴承51的内圈与水平板33的底面彼此固接在一起。水平轴承51的外圈上沿着周向开设有通孔，接着采用螺栓螺母配合的方式将该外圈固接在套管12顶部的法兰处。在水平轴承51的内圈上同轴固接与一组水平齿圈52。可以采用焊接的方式，也可以采用热胀冷缩的方式将该内圈和水平齿圈52固接在一起。在套管12的管腔内部通过水平固定杆55固定安装有一个水平电机54，并且水平电机54的输出轴沿竖直方向布置。在水平电机54的输出轴上同轴布置有一个水平齿轮53，并且水平齿轮53与水平齿圈52啮合传动；另外水平齿轮53与水平齿圈52偏心布置，进而可以在水平电机54的驱动下，带动旋转座30转动，以调节光伏板23的转角。

在旋转座30的顶部斜切，以形成一个斜面31。在倾斜驱动腔内布置有与斜面31平行设置的斜板32，斜板32可采用焊接的方式固定在倾斜驱动腔内。

在旋转座30上还布置驱动光伏板23转动的倾斜驱动组件40。倾斜驱动组件40包括端面与旋转座30的斜面31彼此平行布置的倾斜轴承41。倾斜轴承41的外圈与斜板32固定在一起，采用的固定方式与水平轴承51外圈的固定方式相同。倾斜轴承41的内圈与楔形基座20的楔形面21彼此固接在一起，采用的固接方式与倾斜轴承41外圈的固定方式相同。此时在倾斜轴承41的作用下，楔形面21、斜面31和斜板32的板面彼此平行。倾斜轴承41的内圈同轴固接有倾斜齿圈42。在倾斜驱动腔的内部通过倾斜固定杆45固定安装有倾斜电机44，倾斜电机44的输出轴与倾斜轴承41的轴线彼此平行。在倾斜电机44的输出轴上同轴固接有倾斜齿轮43，倾斜齿轮43与倾斜齿圈42彼此啮合传动，进而使楔形基座20在倾斜电机44的驱动下绕倾斜轴承41的轴线转动，以调整光伏板23的俯仰角。水平轴承51和倾斜轴承41可以采用深沟球轴承，其他种类的轴承也可以，轴承能够承受轴向力和径向力即可。

楔形基座20可以采用直角梯形块结构，也可以采用直角三棱柱结构。各结构的斜面31构成对应的楔形面21。楔形面21的倾斜角度一般在30-60度之间，具体的角度可以根据实际的情况进行选择。在楔形基座20上还布置有光伏支架22，光伏支架22主要是由主梁221和檀条222构成。楔形基座20作为光伏支架22的中点，各个主梁221沿着横向和竖向依次布置，构成一个较大的支撑范围；然后将各个檀条222依次布置在主梁221形成的支撑结构上，进而可以构成一个网状支撑面，各个光伏板23依次布置在网状支撑面上，进而可以构成一个完整的光接收面231。由于光伏板23均为平板结构，因此形成的光接收面231其实就是光伏板23的板面。

在使用的时候，通过现有的计算设备计算出太阳的高度角和方位角，在控制终端的调节下，首先驱动倾斜电机44转动，使光伏板23形成的光接收面231与太阳光束垂直，以完成光伏板23的俯仰角度调节；接着再驱动水平电机54运转，使光伏板23朝向太阳，光伏板23的转角调节完成。此时光伏板23的光接收面231与太阳光束保持垂直。并且控制终端可以实时调节，进而提高垂直照射的时长，提高太阳能的转化量。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置，其特征在于，包括底座（10）以及布置在底座（10）上用于调节光伏板（23）转角的第一转轴，所述第一转轴上布置有用于调节光伏板（23）俯仰角的第二转轴，且第一转轴轴线和第二转轴轴线彼此相交；光伏板（23）安装在第二转轴的悬臂端，所述光伏板（23）形成的光接收面（231）与垂直第二转轴轴线的基准面彼此相交。

2.根据权利要求1所述的一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置，其特征在于，所述底座（10）上布置有轴向铅垂的水平轴承（51），所述水平轴承（51）的外圈固接在底座（10）上，所述水平轴承（51）的内圈构成所述第一转轴，且水平轴承（51）的内圈上固接有旋转座（30）；所述水平轴承（51）的内圈上形成有水平齿圈（52），该内圈与安装有水平齿轮（53）的水平电机（54）传动连接；

所述旋转座（30）上布置有倾斜轴承（41），所述倾斜轴承（41）的外圈固接在旋转座（30）上，所述倾斜轴承（41）的内圈构成所述第二转轴；所述倾斜轴承（41）的内圈上固接有楔形基座（20），光伏板（23）布置在楔形基座（20）上；所述倾斜轴承（41）的内圈上形成有倾斜齿圈（42），该内圈与安装有倾斜齿轮（43）的倾斜电机（44）传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置，其特征在于，所述倾斜齿轮（43）与倾斜齿圈（42）彼此偏心布置，所述水平齿轮（53）与水平齿圈（52）彼此偏心布置。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置，其特征在于，所述旋转座（30）上形成有斜面（31），所述楔形基座（20）上形成有楔形面（21），所述斜面（31）和楔形面（21）彼此平行，且斜面（31）与倾斜轴承（41）的轴线彼此垂直；所述斜面（31）上凹设有倾斜驱动腔，所述倾斜驱动腔内固接有与斜面（31）平行设置的斜板（32），所述倾斜轴承（41）的外圈固接在斜板（32）上；所述倾斜电机（44）通过倾斜固定杆（45）固定安装在倾斜驱动腔的内部，且斜板（32）上开设有供倾斜电机（44）输出轴穿行的通孔。

5.根据权利要求4所述的一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置，其特征在于，所述底座（10）包括支撑杆（11）以及同轴固接在支撑杆（11）顶部的套管（12），所述水平轴承（51）的外圈固接在套管（12）的顶部，水平电机（54）通过水平固定杆（55）固定安装在套管（12）的管腔内。

6.根据权利要求5所述的一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置，其特征在于，所述旋转座（30）的底部安装有水平板（33），所述水平轴承（51）的内圈固接在水平板（33）的下板面上。

7.根据权利要求6所述的一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置，其特征在于，所述楔形基座（20）上布置有光伏支架（22），所述光伏支架（22）包括主梁（221）和檀条（222），各主梁（221）和各檀条（222）彼此垂直设置以构成网状支撑面，网状支撑面上布置所述光伏板（23）。

8.根据权利要求4所述的一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置，其特征在于，所述楔形基座（20）为直角梯形块，所述直角梯形块的斜面构成所述楔形面（21），所述光伏板（23）形成的光接收面（231）与所述直角梯形块的底面彼此平行。

9.根据权利要求8所述的一种基于齿轮传动的光伏支架跟踪角度调节装置，其特征在于，所述楔形面（21）与水平面之间的夹角为30-60度。

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