WO2021206285A1 - 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치 - Google Patents

태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치 Download PDF

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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a rotating device for a pole system for photovoltaic power generation, and more particularly, to a rotating device for a photovoltaic pole system installed on a pole to provide rotational force to a photovoltaic panel.
  • photovoltaic power generation systems are constructed in a complex form by collecting a number of photovoltaic panels on sites such as forests, fallow land, building roofs, reservoirs, and salt fields.
  • Korean Patent Application Laid-Open No. 2011-0024887 discloses a self-weighting solar power generator that can be installed in a non-destructive manner, such as on the roof of a building or on an embankment.
  • the self-weight solar power generation device includes a pillar assembly in which at least one or more pillars are continuously connected, and a light collecting plate coupled to the upper portions of the pillar assembly, wherein the pillar is provided with an inclined surface on its upper surface and a filler is accommodated therein. A space for accommodating the filler material is provided.
  • Korean Patent Application Laid-Open No. 2016-0086729 relates to a method of installing a solar module without occupying a field or a paddy field, and a lower support support for easy installation of a photovoltaic module at the front and back fields during the off-season after harvest.
  • a photovoltaic module and method installed in a paddy field having a fixed installation frame and a holding frame.
  • Korean Patent Application Laid-Open No. 2016-0086729 discloses that a plurality of simple construction photovoltaic modules are overlapped by being connected to one side of a fixed frame for installation of a simple construction solar module and a protective frame of another simple construction solar module by a Korean paper means. It discloses a photovoltaic module having a structure that can be unfolded and constructed when used.
  • the conventional photovoltaic power generation system usually has a disadvantage in that the photovoltaic panel is fixedly installed and thus the photovoltaic power generation efficiency is low.
  • a system for moving a solar panel by tracking the movement of the sun has been disclosed for solar power generation, it is difficult to construct the system because the device is complex and expensive.
  • the solar panel In order to increase the solar power generation efficiency, it is preferable to rotate the solar panel along a predetermined path in consideration of the amount of sunlight. However, if the solar panel is placed on the top of the pole and the rotation shaft of the driving motor is simply connected to the solar panel to rotate, the rotation shaft of the driving motor may be overloaded. Countermeasures are required because the connection part of the device is twisted or damaged, and the wiring is disconnected from the rotating part.
  • the present invention was devised in consideration of the above problems, and it is possible to reduce the cost of solar power generation facilities by rotating the solar panel with a simple driving device, and to rotate the solar panel using electricity generated from the solar panel
  • An object of the present invention is to provide a rotating device of a pole system for photovoltaic power generation having a structure that can be operated.
  • Another object of the present invention is to provide a rotating device of a pole system for photovoltaic power generation that can solve the problem that the connection part between the rotating device and the solar panel is twisted or damaged by an external force such as wind, and the wiring is disconnected from the rotating part.
  • the present invention provides a rotating device for a pole system for photovoltaic power generation installed on the upper end of the pole to rotate a photovoltaic panel array, comprising: a first tubular body connected to the photovoltaic panel array; a second tubular body coupled to a lower portion of the first tubular body and fixed to an upper end of the pole; a gear unit for transmitting a rotational force to the first tubular body; a driving motor providing rotational force to the gear unit; and at least three contact points or more, which are installed at the coupling site of the first tubular body and the second tubular body and maintain a contact state during relative rotation between the first tubular body and the second tubular body to transmit power or signals. It provides a rotating device of the pole system for photovoltaic power generation, including.
  • the solar panel array consists of a plurality of solar panels connected in series with each other, and the contact part includes a first contact, a second contact, and a third contact, and both ends of the entire output section among the plurality of solar panels. is connected to the first contact point and the second contact point, both ends of some output sections of the plurality of solar panels are connected to the first contact point and the third contact point, and the first contact point and the second contact point.
  • the power output through the power generation inverter may be supplied, and the power output through the first contact point and the third contact point may be supplied to the driving motor.
  • the first to third contacts may be formed of a conductor block in which one side of the contact pair is formed of a conductor ring and the other side is contactable to the conductor ring.
  • the conductor ring of the first contact point and the conductor ring of the second contact point are arranged concentrically with each other, and the third contact point is installed relatively higher than the second contact point and is relatively radially from the rotation axis of the rotating device. It can be placed inside.
  • the first contact may be used as a negative common terminal with respect to the second contact and the third contact.
  • the present invention further includes a bearing having an upper ring and a lower ring, wherein one of the upper ring and the lower ring is connected to the first tubular body and the other is connected to the second tubular body; It may be engaged with gear teeth formed along the circumference of the upper ring or the lower ring.
  • the bearing is arranged to lie down so that the rotational center shaft is perpendicular to the ground, the gear teeth formed along the circumference of the upper ring of the bearing mesh with the gear part, and the gear part consists of a gear gear having a brake function, so that the gear is released The phenomenon is prevented, and the driving motor may be installed inside the second tubular body.
  • the rotating device of the pole system for photovoltaic power according to the present invention has the following effects.
  • the solar panel array installed on the pole can be firmly supported and the rotational force can be stably transmitted without shaking due to external forces such as various vibrations or wind. .
  • the solar panel is sufficiently spaced from the ground and ventilated smoothly due to the nature of the solar panel supported by the pole, it is possible to suppress the temperature rise of the solar panel and increase the solar power generation efficiency.
  • FIG. 1 is a rear perspective view showing the appearance of a rotating device of a pole system for photovoltaic power generation according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the rotating device in FIG. 1 .
  • Figure 3 is an exploded perspective view showing the internal configuration of the rotating device in Figure 2;
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating the configuration of the driving motor and the first contact point in FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 2 .
  • FIG. 6 is a schematic connection diagram of a rotating device of a pole system for photovoltaic power generation according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a rear perspective view showing the appearance of a rotating device of a pole system for photovoltaic power according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a partial enlarged view of the rotating device in FIG. 1
  • FIG. 3 is a rotating device in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the driving motor and the first contact point in FIG. 3
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 2 .
  • the rotating device 100 of the pole system for photovoltaic power includes a first tubular body 101 connected to the rear surface of the photovoltaic panel array 15 and ,
  • the second tubular body 106 assembled to the lower part of the first tubular body 101 and the lower end is fixed to the pole 10, and the second tubular body 106 is installed inside the first tubular body 101
  • the solar panel array 15 is configured by connecting a plurality of solar panels 15a in series to each other.
  • the solar panel array 15 is mounted on an inclined surface formed on the upper end of the first tubular body 101 and is installed to be inclined with respect to the ground.
  • the installation angle of the solar panel array 15 is determined by the angle of the inclined surface.
  • the pole 10 is erected vertically from the ground and the lower end is fixed to the ground by fastening means such as anchor bolts and the like.
  • the pole 10 may be made of a metal tubular body with a round outer circumferential surface like a conventional street lamp post, and may be configured in various other materials and shapes.
  • the first tubular body 101 is a pipe-shaped structure having a circular circumferential surface and a waterproof cover 105 provided on an obliquely inclined upper surface.
  • the waterproof cover 105 is detachably fastened to open and close the inner space of the first tubular body 101 .
  • the second tubular body 106 is a pipe-like structure assembled to be positioned below the first tubular body 101 and having a circular circumferential surface. A space is provided at the lower end of the second tubular body 106 into which the upper end of the pole 10 can be fitted. As the pawl 10 is fitted, the second tubular body 106 is secured to the top of the pawl.
  • the diameter of the first tubular body 101 and the second tubular body 106 is the same as or similar to the diameter of the pole in order to improve the coupling between the rotating device 100 and the pole 10 and to construct a structurally stable assembly. can be designed as
  • a predetermined bearing may be interposed between the first tubular body 101 and the second tubular body 106 .
  • the bearing is arranged to be laid down so that the rotational center axis is perpendicular to the ground.
  • the bearing includes an upper ring that is connected to the first tubular body 101 by an assembly bolt and rotates integrally, and a lower part that is assembled to the lower part of the upper ring and is connected to the second tubular body 106 by a bolt or the like and is fixed.
  • ring is provided.
  • a plurality of balls are disposed between the upper ring and the lower ring.
  • Gear teeth are formed at regular intervals along the inner circumference of the upper ring of the bearing.
  • the gear teeth formed on the upper ring are meshed with the gear unit 109 connected to the driving motor 107 .
  • gear teeth may be formed on the lower ring of the bearing to guide rotation by meshing with some gears constituting the gear unit 109 .
  • the gear unit 109 is preferably formed of an assembly of a plurality of planetary gears. A plurality of planetary gears are meshed with the gear teeth formed on the upper ring to transmit power.
  • the gear part 109 is made of a gear gear having a brake function, so that the gear loosening phenomenon is prevented.
  • the driving motor 107 is preferably fixed to the inside of the second tubular body 106 coaxially with the second tubular body 106 to provide a rotational force to the gear unit 109 .
  • the first contact 102 for the transmission of power and/or signals at the coupling site of the first tubular body 101 and the second tubular body 106, its periphery, or the contact site.
  • a second contact 103 and a third contact 104 are installed.
  • a rotating device having more than three contacts may be provided.
  • the first contact 102 and the second contact 103 are respectively fixed conductor rings 102a and 103a so as to be substantially connected to the second tubular body 106, and the first tubular body 101 and the second tube, respectively. It is composed of a contact pair of conductor blocks 102b and 103b that continuously maintain contact while sliding with the upper surfaces of the conductor rings 102a and 103a during relative rotation between the molds 106 .
  • the conductor ring 102a of the first contact 102 and the conductor ring 103a of the second contact 103 are arranged concentrically with each other. One of the first contact 102 and the second contact 103 becomes a negative terminal and the other becomes a positive terminal. Referring to FIG.
  • both ends of the entire output section among the plurality of solar panels 15a are respectively connected to the first contact 102 and the second contact 103 .
  • Power output through the first contact 102 and the second contact 103 is supplied to the inverter 108 for power generation and used for power generation.
  • the third contact 104 is fixed to the rotation portion of the gear unit 109 above the first contact 102 and the second contact 103 and the conductor ring 104a rotates integrally with the first tubular body 101 . ) and a contact pair of a conductor block 104b sliding and maintaining contact with the lower surface of the conductor ring 104a during relative rotation between the first tubular body 101 and the second tubular body 106 .
  • the third contact 104 is electrically connected to an anode terminal drawn out in some output section (eg, an output end of one solar panel 15a) among a plurality of photovoltaic panels 15a constituting the photovoltaic panel array 15 . is connected to Power output through the third contact 104 is used as power for driving the driving motor 107 and a predetermined PCB.
  • the third contact 104 is disposed relatively inward in the radial direction from the rotation axis of the rotating device, that is, close to the driving motor 107 compared to the second contact 103, to supply power to the driving motor 107 and the PCB. it is preferable
  • the first contact 102 is preferably used as a negative common terminal with respect to the second contact 103 and the third contact 104 .
  • the electrical polarity given to the first contact point 102 to the third contact point 104 is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made.
  • the rotating device 100 of the pole system for photovoltaic power having the above configuration provides the rotational force of the driving motor 107 to the gear unit 109 to rotate the first tubular body 101 to rotate the first tubular body (
  • the solar panel array 15 fixed to the top of 101 is rotated slowly.
  • the first tubular body 101 rotates with respect to the second tubular body 106 fixed to the pole 10 while stably supporting the solar panel 15a.
  • a bearing is interposed between the first tubular body 101 and the second tubular body 106 so that structurally stable and smooth rotation can be achieved. It is preferable that the path in which the solar panel 15a rotates is set to be sufficiently exposed to the sun as much as possible in consideration of the amount of sunlight.
  • the amount of solar power generation compared to the case of putting the solar panel 15a in a stationary state toward one side can increase
  • an elevating lighting unit and elevating type CCTV camera unit may be installed in addition to the photovoltaic panel array 15 .
  • the lighting unit and the CCTV camera unit rise by the hoisting of the first lifting line and the second lifting line according to the forward rotational driving of the drum built into the main body of each unit, and each body located on the upper part of the pole 10 .
  • Power can be supplied to the lighting unit and the CCTV camera unit by contacting the upper contact part and the lower contact part built into each body when combined with each other.
  • power for driving the lighting unit and the CCTV camera unit may be provided, for example, through a first contact point.
  • the rotating device 100 of the pole system for photovoltaic power generation when the driving motor 107 is operated, the rotational force is transmitted to the bearing through the gear unit 109 to rotate the upper ring of the bearing, and at the same time, the upper ring By rotating the first tubular body 101 connected to the solar panel array is slowly rotated.
  • the first tubular body 101 rotates with respect to the second tubular body 106 fixed to the pole while stably supporting the solar panel array.
  • the gear unit 109 is meshed with gear teeth formed along the circumference of the upper ring of the bearing to transmit rotational force, and the upper ring is connected to the first tubular body 101 to rotate integrally with the first tubular body 101 .
  • the first tubular body 101 rotates integrally with the solar panel array fixed to its upper surface. At this time, since at least a part of the gear unit 109 is disposed to be inserted into the hollow of the bearing, space utilization efficiency can be maximized.
  • the power output from the entire section among the plurality of solar panels 15a is transmitted to the inverter 108 for power generation through the first contact 102 and the second contact 103 , for example, 72-120V solar electricity is produced.
  • power output from a portion of the plurality of photovoltaic panels 15a is transmitted to the driving motor through the first contact point 102 and the third contact point 104 .
  • 107 and the PCB for example, 24 to 40V of driving power is supplied.
  • the assembly combining the assembly of the first tubular body 101 and the second tubular body 106 to the solar panel 15a has the first tubular body 101 and the second tubular body ( 106), since the diameter is significantly large, the rotational force can be transmitted stably compared to the existing technology of simply connecting the rotating shaft of the driving motor to the solar panel to rotate. That is, even if external force such as vibration or wind generated from the driving motor is applied, the rotational force of the driving motor can be transmitted to the solar panel 15a without error.
  • a contact part having three contacts is configured at the coupling portion of the first tubular body and the second tubular body of the rotating device, and in some sections of the solar panel array, low power of about several tens of volts apart from power for power generation can efficiently supply power to the drive motor and PCB by drawing out

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Abstract

본 발명은 태양광 패널 어레이에 연결되는 제1 관형체; 상기 제1 관형체의 하부에 결합되고 폴의 상단에 고정되는 제2 관형체; 상기 제1 관형체에 회전력을 전달하는 기어부; 상기 기어부에 회전력을 제공하는 구동모터; 및 상기 제1 관형체와 상기 제2 관형체의 결합 부위에 설치되고 상기 제1 관형체와 상기 제2 관형체 간의 상대 회전 시 접촉상태를 유지하여 전원 또는 신호를 전달하는 적어도 3접점 이상의 접점부;를 포함하는 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치를 개시한다.

Description

태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치
본 출원은 2020년 4월 7일에 출원된 한국특허출원 제10-2020-0042437호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 포함된다.
본 발명은 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴에 설치되어 태양광 패널에 회전력을 제공하는 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전 시스템은 임야나 휴경지, 건물지붕, 저수지, 염전 등의 부지에 다수의 태양광 패널들이 집합되어 단지화된 형태로 구축이 된다.
태양광 발전 부지가 임야나 농지 등인 경우에는 벌목이나 토목공사 등을 실시하여 부지에 대한 정리작업을 한 후에 프레임 구조물과 태양광 패널을 설치해야 하므로 불가피하게 수목과 토사가 대규모로 훼손되는 환경 파괴 문제가 발생한다. 이러한 부작용으로 인해, 임야 등은 태양광 발전에 요구되는 입지 조건을 충족하더라도 태양광 발전 부지로 활용하기가 쉽지 않은 것이 현실이다.
한국공개특허공보 제2011-0024887호는 건축물의 옥상이나 제방 둑과 같은 곳에 비파괴 방식으로 설치할 수 있는 자중형 태양광 발전장치를 개시하고 있다. 상기 자중형 태양광 발전장치는, 적어도 하나 이상의 기둥이 연속해서 연결되어 이루어진 기둥부 어셈블리, 기둥부 어셈블리들의 상부에 결합되는 집광판을 포함하며, 상기 기둥은 윗면에 경사면이 제공되며 내부에 충진재가 수용되는 충진재 수용 공간이 제공된다.
한국공개특허공보 제2016-0086729호는 전, 답을 점유하지 않으면서 태양광모듈을 설치하는 방법에 관한 것으로서, 추수가 끝난 후 휴농철에 전, 답에 태광광모듈을 간편하게 설치할 수 있게 하부지지대, 설치고정프레임 및 지주프레임을 구비한 논에 설치하는 태양광 모듈 및 방법을 개시하고 있다. 또한, 한국공개특허공보 제2016-0086729호는 간편시공태양광모듈의 설치고정프레임과 또다른 간편시공태양광모듈의 보호프레임의 일측에 한지수단으로 연결되어 복수의 간편시공태양광모듈이 겹쳐 구비되고 사용할 때에는 펼쳐 시공될 수 있는 구조를 가진 태양광모듈을 개시하고 있다.
그러나, 종래의 태양광 발전 시스템은 태양광 패널을 지지하는 프레임 구조물이 점유하는 면적이 커서 시공 시에 자연 훼손이 심각하게 발생하는 문제가 여전히 남아있으므로 이에 대한 대안이 요구된다.
또한, 종래의 태양광 발전 시스템은 보통 태양광 패널이 고정적으로 설치되어 태양광 발전 효율이 낮은 단점이 있다. 비록 태양광 발전용으로 태양의 이동을 추적하여 태양광 패널을 이동시키는 시스템이 공개되어 있긴 하나 장치가 복잡하고 가격이 비싸 시트템 구축이 쉽지 않은 문제가 있다.
태양광 발전 효율을 높이기 위해서는 태양광 패널을 일조량을 고려하여 정해진 경로를 따라 회전시키는 것이 바람직하다. 그러나, 태양광 패널을 폴의 상단에 배치하고 구동모터의 회전축을 단순히 태양광 패널에 연결하여 회전시킬 경우에는 구동모터의 회전축에 과부하가 걸릴 수 있고 바람 등의 외력이 가해질 경우 회전축과 태양광 패널의 연결부위가 틀어지거나 파손되고 회전부에서 배선이 단선되는 문제가 발생하므로 대책이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 간소한 구동장치로 태양광 패널을 회전시켜서 태양광 발전 설비비용을 절감할 수 있고, 태양광 패널에서 생성된 전기를 이용해 태양광 패널을 회전시킬 수 있는 구조를 가진 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 바람 등의 외력에 의해 회전장치와 태양광 패널의 연결부위가 틀어지거나 파손되고 회전부에서 배선이 단선되는 문제를 해소할 수 있는 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 폴의 상단에 설치되어 태양광 패널 어레이를 회전시키는 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치에 있어서, 태양광 패널 어레이에 연결되는 제1 관형체; 상기 제1 관형체의 하부에 결합되고 폴의 상단에 고정되는 제2 관형체; 상기 제1 관형체에 회전력을 전달하는 기어부; 상기 기어부에 회전력을 제공하는 구동모터; 및 상기 제1 관형체와 상기 제2 관형체의 결합 부위에 설치되고 상기 제1 관형체와 상기 제2 관형체 간의 상대 회전 시 접촉상태를 유지하여 전원 또는 신호를 전달하는 적어도 3접점 이상의 접점부;를 포함하는 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치를 제공한다.
상기 태양광 패널 어레이는 서로 직렬 접속된 복수개의 태양광 패널들로 이루어지고, 상기 접점부는 제1 접점, 제2 접점 및 제3 접점을 포함하고, 복수개의 태양광 패널들 중 전체 출력구간의 양단은 상기 제1 접점과 상기 제2 접점에 연결되고, 상기 복수개의 태양광 패널들 중 일부 출력구간의 양단은 상기 제1 접점과 상기 제3 접점에 연결되고, 상기 제1 접점 및 상기 제2 접점을 통해 출력되는 전력은 발전용 인버터로 공급되고, 상기 제1 접점 및 상기 제3 접점을 통해 출력되는 전력은 상기 구동모터로 공급될 수 있다.
상기 제1 접점 내지 제3 접점은, 접점쌍의 어느 한 쪽이 도체링으로 이루어지고 다른 한 쪽은 상기 도체링에 접촉 가능한 도체블록으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 접점의 도체링과 상기 제2 접점의 도체링은 서로 동심원상으로 배열되고, 상기 제3 접점은 상기 제2 접점에 비해 상대적으로 윗쪽에 설치되고 회전장치의 회전축으로부터 반경방향으로 상대적으로 안쪽에 배치될 수 있다.
상기 제1 접점은 상기 제2 접점 및 상기 제3 접점에 대하여 음극 공통단자로 사용될 수 있다.
본 발명은 상부링과 하부링을 구비하고 상기 상부링과 하부링 중 어느 하나는 상기 제1 관형체와 연결되고 다른 하나는 상기 제2 관형체와 연결되는 베어링;을 더 포함하고, 상기 기어부는 상기 상부링 또는 상기 하부링의 둘레를 따라 형성된 기어이에 치합될 수 있다.
상기 베어링은 회전중심축이 지면에 대해 수직을 이루도록 눕혀지게 배치되고, 상기 베어링의 상부링의 둘레를 따라 형성된 기어이가 상기 기어부와 치합되고, 상기 기어부는 브레이크 기능을 갖는 치차 기어로 이루어져서 기어 풀림현상이 방지되고, 상기 구동모터는 상기 제2 관형체의 내부에 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 베어링과 제1 관형체 및 제2 관형체의 어셈블리를 구비함으로써 폴에 설치된 태양광 패널 어레이를 견고하게 지지함과 동시에 각종 진동이나 바람 등의 외력에 의한 흔들림 없이 안정적으로 회전력을 전달할 수 있다.
둘째, 태양광 패널 어레이의 일부 구간에서 발전용 전력과는 별도의 저전력을 인출하여 구동모터 및 PCB에 효율적으로 전원을 공급할 수 있다.
셋째, 제1 관형체와 제2 관형체의 직경을 폴의 직경과 동일하거나 비슷한 수준으로 설계하더라도, 제1 관형체와 제2 관형체 사이에 개재된 베어링에 의해 원활한 회전이 이루어질 수 있고 초 단위로 정밀한 회전 제어가 가능한 장점이 있다.
넷째, 회전장치의 소형화가 가능하고 구성이 간소하므로 투자비 회수가 빨라 기존 태양광 추적장치의 단점이었던 잦은 고장율과 높은 가격 문제를 해소할 수 있다.
다섯째, 태양광 패널이 폴에 의해 지지되는 특성상 태양광 패널이 지면으로부터 충분히 이격되고 통풍이 원활하게 이루어지므로 태양광 패널의 온도 상승을 억제하여 태양광 발전 효율을 높일 수 있다.
여섯째, 태양광 발전 부지가 산지나 임야 등인 경우에는 태양광 패널을 지지하는 폴 주변에 있는 수목을 그대로 유지할 수 있으므로 자연 훼손을 최소화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치의 외관을 도시한 후면 사시도이다.
도 2는 도 1에서 회전장치에 대한 부분 확대도이다.
도 3은 도 2에서 회전장치의 내부 구성을 도시한 분리 사시도이다.
도 4는 도 3에서 구동모터 및 제1 접점의 구성을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 2의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치에 대한 개략적인 결선도이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치의 외관을 도시한 후면 사시도, 도 2는 도 1에서 회전장치에 대한 부분 확대도, 도 3은 도 2에서 회전장치의 내부 구성을 도시한 분리 사시도, 도 4는 도 3에서 구동모터 및 제1 접점의 구성을 도시한 사시도, 도 5는 도 2의 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치(100)는 태양광 패널 어레이(15)의 배면에 연결되는 제1 관형체(101)와, 제1 관형체(101)의 하부에 조립되고 하단은 폴(10)에 고정된 제2 관형체(106)와, 제2 관형체(106)의 내부에 설치되어 제1 관형체(101)에 회전력을 제공하는 구동모터(107)와, 제1 관형체(101)와 제2 관형체(106)의 결합 부위에 설치된 적어도 3접점을 가진 접점부(102,103,104)를 포함한다.
태양광 패널 어레이(15)는 복수개의 태양광 패널(15a)이 서로 직렬로 연결되어 구성된다.
태양광 패널 어레이(15)는 제1 관형체(101)의 상단에 형성된 경사면 위에 장착되어 지면에 대해 경사지게 설치된다. 태양광 패널 어레이(15)의 설치 각도는 상기 경사면의 각도에 의해 결정된다.
폴(10)은 지면으로부터 수직하게 세워지고 하단이 앵커볼트 등과 같은 체결수단에 의해 지면에 고정되어 설치된다. 바람직하게 폴(10)은 통상의 가로등 지주와 같이 외주면이 둥근 금속 관형체로 이루어질 수 있고, 그밖에 다양한 소재와 형태로 구성될 수 있다.
제1 관형체(101)는 비스듬히 경사진 상면에 방수커버(105)가 마련되고 원형의 둘레면을 가진 파이프형 구조물이다. 방수커버(105)는 제1 관형체(101)의 내부공간을 개폐할 수 있게 착탈 가능하게 체결된다.
제2 관형체(106)는 제1 관형체(101)의 하부에 위치하도록 조립되고 원형의 둘레면을 가진 파이프형 구조물이다. 제2 관형체(106)의 하단에는 폴(10)의 상단 부분이 끼워질 수 있는 공간이 마련된다. 폴(10)이 끼워짐에 따라 제2 관형체(106)는 폴의 상단에 고정된다.
회전장치(100)와 폴(10) 간의 결합성을 좋게 하고 구조적으로 안정적인 조립체를 구성하기 위해 제1 관형체(101)와 제2 관형체(106)의 직경은 폴의 직경과 동일하거나 비슷한 수준으로 설계될 수 있다.
제1 관형체(101)와 제2 관형체(106) 사이에는 소정의 베어링이 개재될 수 있다. 상기 베어링은 회전중심축이 지면에 대해 수직을 이루도록 눕혀지게 배치된다. 상기 베어링은 조립볼트에 의해 제1 관형체(101)와 연결되어 일체로 회전하게 되는 상부링과, 상기 상부링의 하부에 조립되고 볼트 등에 의해 제2 관형체(106)에 연결되어 고정되는 하부링을 구비한다. 상기 상부링과 하부링 사이에는 다수의 볼이 배치되어 있다. 상기 베어링의 상부링에는 내주면 둘레를 따라 일정 간격으로 기어이가 형성되어 있다. 상기 상부링에 형성된 기어이는 구동모터(107)와 연결된 기어부(109)와 치합된다. 부가적으로, 상기 베어링의 하부링에는 기어부(109)를 이루는 일부 기어와 치합되어 회전을 안내하는 기어이가 형성될 수 있다.
기어부(109)는 점유공간을 최소화하기 위해 적어도 일부가 상기 베어링의 중공에 삽입되게 배치된다. 기어부(109)는 복수개의 유성기어(planetary gear)들의 어셈블리로 이루어지는 것이 바람직하다. 복수개의 유성기어들은 상기 상부링에 형성된 기어이와 치합되어 동력을 전달한다. 바람직하게, 기어부(109)는 브레이크 기능을 갖는 치차 기어로 이루어져서 기어 풀림현상이 방지된다.
구동모터(107)는 제2 관형체(106)의 내부에 바람직하게, 제2 관형체(106)와 동축을 이루며 세워지게 고정되어 기어부(109)에 회전력을 제공한다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 제1 관형체(101)와 제2 관형체(106)의 결합 부위나 그 주변, 또는 접촉 부위에는 전원 및/또는 신호의 전달을 위한 제1 접점(102), 제2 접점(103) 및 제3 접점(104)이 설치된다. 비록, 도면에는 도시되지 않았으나, 본 발명의 변형예에 따르면 접점의 수가 3접점을 초과하는 회전장치가 제공될 수도 있다.
제1 접점(102)과 제2 접점(103)은 각각, 제2 관형체(106)와 실질적으로 연결되도록 고정된 도체링(102a,103a)과, 제1 관형체(101)와 제2 관형체(106) 간의 상대 회전 시 상기 도체링(102a,103a)의 상면과 슬라이딩하며 접촉을 지속적으로 유지하는 도체블록(102b,103b)의 접점쌍으로 구성된다. 제1 접점(102)의 도체링(102a)과 제2 접점(103)의 도체링(103a)은 서로 동심원상으로 배열된다. 제1 접점(102) 및 제2 접점(103) 중 어느 하나는 음극단자가 되고 다른 하나는 양극단자가 된다. 도 6을 참조할 때, 복수개의 태양광 패널(15a)들 중 전체 출력구간의 양단은 제1 접점(102)과 제2 접점(103)에 각각 연결된다. 제1 접점(102) 및 제2 접점(103)을 통해 출력되는 전력은 발전용 인버터(108)로 공급되어 발전용으로 사용된다.
제3 접점(104)은 제1 접점(102) 및 제2 접점(103)의 윗쪽에서 기어부(109)의 회전 부위에 고정되어 제1 관형체(101)와 일체로 회전하는 도체링(104a)과, 제1 관형체(101)와 제2 관형체(106) 간의 상대 회전 시 상기 도체링(104a)의 하면과 슬라이딩하며 접촉을 유지하는 도체블록(104b)의 접점쌍으로 구성된다.
제3 접점(104)은 태양광 패널 어레이(15)를 이루는 복수개의 태양광 패널(15a)들 중 일부 출력구간(예컨대, 하나의 태양광 패널(15a)의 출력단)에서 인출된 양극단자와 전기적으로 연결된다. 제3 접점(104)을 통해 출력되는 전력은 구동모터(107)와 소정 PCB의 구동을 위한 전원으로 사용된다. 제3 접점(104)은 제2 접점(103)에 비해 회전장치의 회전축으로부터 반경방향으로 상대적으로 안쪽, 즉 구동모터(107)에 근접하게 배치되어 구동모터(107)와 PCB에 전력을 공급하는 것이 바람직하다.
제1 접점(102)은 제2 접점(103) 및 제3 접점(104)에 대하여 음극 공통단자로 사용되는 것이 바람직하다.
제1 접점(102) 내지 제3 접점(104)에 부여되는 전기 극성은 상술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 변형이 있을 수 있음은 물론이다.
상기와 같은 구성을 가진 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치(100)는 구동모터(107)의 회전력을 기어부(109)에 제공하여 제1 관형체(101)를 회전시킴으로써 제1 관형체(101)의 상단에 고정된 태양광 패널 어레이(15)를 서서히 회전시킨다. 제1 관형체(101)는 안정적으로 태양광 패널(15a)을 지지한 상태에서 폴(10)에 고정된 제2 관형체(106)에 대하여 회전한다. 제1 관형체(101)와 제2 관형체(106) 사이에는 베어링이 개재되어 있어 구조적으로 안정적이고 부드러운 회전이 이루어질 수 있다. 태양광 패널(15a)이 회전하는 경로는 태양의 일조량을 고려하여 가능한 한 태양에 충분히 노출될 수 있게 설정되는 것이 바람직하다. 태양광 패널(15a)을 정해진 시간동안 일정 속도로 회전시키면, 복잡한 구조의 태양광 추적장치를 별도로 사용하지 않더라도, 태양광 패널(15a)을 한쪽을 향하게 정지 상태로 두는 경우에 비해 태양광 발전 전력량을 증대시킬 수 있다.
부가적으로, 본 발명에 따른 회전장치(100)가 적용된 태양광 발전용 폴 시스템에는 태양광 패널 어레이(15) 외에 승강형 조명 유닛과 승강형 CCTV 카메라 유닛이 설치될 수 있다. 이 경우 각각의 유닛의 본체에 내장된 드럼의 정방향 회전구동에 따른 제1 승강줄과 제2 승강줄의 권상에 의해 조명 유닛과 CCTV 카메라 유닛이 상승하여 폴(10)의 상부에 위치한 각각의 본체와 결합되었을 때 각각의 본체에 내장된 상부 접점부와 하부 접점부가 서로 접촉하여 조명 유닛과 CCTV 카메라 유닛에 전원이 공급될 수 있다. 여기서, 상기 조명 유닛과 CCTV 카메라 유닛의 구동을 위한 전원은 예컨대, 제1 접점을 통해 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치(100)는 구동모터(107)의 동작 시 회전력은 기어부(109)를 통해 베어링으로 전달되어 베어링의 상부링을 회전시키고, 이와 동시에 상부링과 연결되어 있는 제1 관형체(101)를 회전시킴으로써 태양광 패널 어레이가 서서히 회전하게 된다. 제1 관형체(101)는 안정적으로 태양광 패널 어레이를 지지한 상태에서 폴에 고정된 제2 관형체(106)에 대하여 회전한다.
기어부(109)는 베어링의 상부링 둘레를 따라 형성된 기어이와 치합되어 회전력을 전달하고, 상부링은 제1 관형체(101)와 연결되어 제1 관형체(101)와 일체로 회전한다. 제1 관형체(101)는 그 상면에 고정된 태양광 패널 어레이와 일체로 회전한다. 이때, 기어부(109)는 적어도 일부가 상기 베어링의 중공에 삽입되게 배치되므로 공간 이용 효율을 극대화할 수 있다.
따라서, 본 발명을 적용할 경우 폴(10)의 상단에 설치된 태양광 패널(15a)을 안정적으로 회전시켜서 고효율로 태양광 발전 전원을 수행할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 복수개의 태양광 패널(15a)들 중 전체구간에서 출력되는 전력은 제1 접점(102) 및 제2 접점(103)을 통해 발전용 인버터(108)에 전달되어 예컨대, 72~120V의 태양광 전기가 생산된다.
또한, 복수개의 태양광 패널(15a)들 중 일부구간(예컨대, 하나의 태양광 패널(15a)의 출력단)에서 출력되는 전력은 제1 접점(102) 및 제3 접점(104)을 통해 구동모터(107)와 PCB에 전달되어 예컨대, 24~40V의 구동용 전원이 공급된다.
제1 관형체(101) 및 제2 관형체(106)의 어셈블리를 태양광 패널(15a)에 결합한 조립체는, 구동모터의 회전축의 직경에 비해 제1 관형체(101) 및 제2 관형체(106)의 직경이 현저히 크므로, 단순히 구동모터의 회전축을 태양광 패널에 연결하여 회전시키는 기존 기술에 비해 안정적으로 회전력을 전달할 수 있다. 즉, 구동모터에서 발생하는 진동이나 바람 등의 외력이 가해지더라도 구동모터의 회전력을 오류없이 태양광 패널(15a)로 회전력을 전달할 수 있다.
본 발명을 적용할 경우 회전장치의 제1 관형체와 제2 관형체의 결합 부위에 3접점을 가진 접점부를 구성하여 태양광 패널 어레이의 일부 구간에서 발전용 전력과는 별도로 수 십 볼트 정도의 저전력을 인출하여 구동모터 및 PCB에 효율적으로 전원을 공급할 수 있다.

Claims (7)

  1. 폴의 상단에 설치되어 태양광 패널 어레이를 회전시키는 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치에 있어서,
    태양광 패널 어레이에 연결되는 제1 관형체;
    상기 제1 관형체의 하부에 결합되고 폴의 상단에 고정되는 제2 관형체;
    상기 제1 관형체에 회전력을 전달하는 기어부;
    상기 기어부에 회전력을 제공하는 구동모터; 및
    상기 제1 관형체와 상기 제2 관형체의 결합 부위에 설치되고 상기 제1 관형체와 상기 제2 관형체 간의 상대 회전 시 접촉상태를 유지하여 전원 또는 신호를 전달하는 적어도 3접점 이상의 접점부;를 포함하는 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 패널 어레이는 서로 직렬 접속된 복수개의 태양광 패널들로 이루어지고,
    상기 접점부는 제1 접점, 제2 접점 및 제3 접점을 포함하고,
    복수개의 태양광 패널들 중 전체 출력구간의 양단은 상기 제1 접점과 상기 제2 접점에 연결되고,
    상기 복수개의 태양광 패널들 중 일부 출력구간의 양단은 상기 제1 접점과 상기 제3 접점에 연결되고,
    상기 제1 접점 및 상기 제2 접점을 통해 출력되는 전력은 발전용 인버터로 공급되고, 상기 제1 접점 및 상기 제3 접점을 통해 출력되는 전력은 상기 구동모터로 공급되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 접점 내지 제3 접점은 각각, 접점쌍의 어느 한 쪽이 도체링으로 이루어지고 다른 한 쪽은 상기 도체링에 접촉 가능한 도체블록으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 접점의 도체링과 상기 제2 접점의 도체링은 서로 동심원상으로 배열되고,
    상기 제3 접점은 상기 제2 접점에 비해 상대적으로 윗쪽에 설치되고 회전장치의 회전축으로부터 반경방향으로 상대적으로 안쪽에 배치된 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 접점은 상기 제2 접점 및 상기 제3 접점에 대하여 음극 공통단자로 사용되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상부링과 하부링을 구비하고 상기 상부링과 하부링 중 어느 하나는 상기 제1 관형체와 연결되고 다른 하나는 상기 제2 관형체와 연결되는 베어링;을 더 포함하고,
    상기 기어부는 상기 상부링 또는 상기 하부링의 둘레를 따라 형성된 기어이에 치합된 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 베어링은 회전중심축이 지면에 대해 수직을 이루도록 눕혀지게 배치되고, 상기 베어링의 상부링의 둘레를 따라 형성된 기어이가 상기 기어부와 치합되고,
    상기 기어부는 브레이크 기능을 갖는 치차 기어로 이루어져서 기어 풀림현상이 방지되고,
    상기 구동모터는 상기 제2 관형체의 내부에 설치된 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 폴 시스템의 회전장치.
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