專利名稱：自動跟蹤太陽能光伏發電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能發電裝置，尤其涉及一種結構穩定和抗風性強的自動 跟蹤太陽能光伏發電裝置。
背景技術：
太陽能發電的效率與太陽能的能量密度密切相關，只有在太陽光垂直照射在太陽 能電池板上時，才可以最大效率地利用太陽能。然而，傳統的利用太陽能的發電裝置通常采 用固定安裝方式，根據所在地的地理緯度設定系統的太陽能電池板接收面與水平面成一定 角度向正南方向固定安裝。而太陽相對于地球以一天為周期自東向西做相對運動，在我國 大部全天的有效日照時間約為5小時，在其余時間內，由于太陽光入射角小，太陽能的能量 密度較低，使得太陽能發電站發電效率極低甚至處于停發電狀態。為此，人們開始尋求一種能夠使太陽能電池板跟隨太陽運動的軌跡而轉動，以使 太能電池板可以在一天的日照時間內與太陽光保持相對垂直，從而提高太陽能的能量密 度，進而提高發電效率。例如，在現有技術中的向日追蹤裝置通常采用C型支架支承太陽能電池板，具體 而言，在C型支架上固定設置主軸，在主軸的兩端部分別套上可以繞該主軸轉動的軸承部 件，而太陽能電池板固定在軸承部件上，通過傳動機構首先帶動其中一個軸承部件轉動，進 而通過太陽能電池板帶動另一個軸承轉動，從而使整個太陽能電池板一同繞主軸轉動以達 到追蹤太陽的效果。此類裝置雖然可在一定程度上提高發電效率，但是仍然存在下述缺 陷1、采用C型支架支承太陽能電池板雖然可以使太陽能電池板可轉動，卻導致其自 身結構穩定性差，一旦遭遇災害性天氣，例如大風沙塵暴天氣或地震，會導致整個向日追蹤 裝置松動、變形，即使沒有被風刮倒，也會使太陽光入射角發生變化，從而導致發電效率降 低；2、在上述結構中，當傳動機構帶動太陽能電池板轉動時，與該傳動機構連接的軸 承部件所在位置的太陽能電池板最先受力，然后才進一步傳遞到整個太陽能電池板，通過 太能陽電池板帶動另一個軸承部件轉動，從而使整個太陽能電池板轉動，因此，太陽能電池 板上受力不均，容易導致太陽能電池板發生扭曲甚至破裂，嚴重降低了太陽能電池板的使 用壽命。
發明內容本實用新型的目的在于解決上述技術缺陷，提供一種結構牢固穩定、抗風性強并 且使用壽命長的自動跟蹤太陽能光伏發電裝置。為此，本實用新型提供的一種自動跟蹤太陽能光伏發電裝置包括用于與地基固定的三角支架；太陽能電池板及其支承裝置；[0011]安裝在所述三角支架上的主軸組件以及與所述支承裝置固定連接的主軸；安裝在所述三角支架上并使所述主軸轉動的致動機構；跟蹤控制器。在本實用新型所述的三角支架可以包括至少三個地腳座，分別為第一地腳座、第二地腳座和第三地腳座；前立柱，其第一端與第一地腳座固定，并設置于該第一地腳座上；至少兩根后支腿，分別為第一后支腿、第二后支腿，其中，第一后支腿的第一端與 第二地腳座連接、第二后支腿的第一端與第三地腳座連接，而第一后支腿的第二端與第二 后支腿的第二端通過固定板連接，形成安裝主軸組件的上平臺；至少兩根長斜撐，分別為第一長斜撐、第二長斜撐，其中，第一長斜撐的第一端與 第二地腳座連接，第二長斜撐的第一端與第三地腳座連接，而第一長斜撐的第二端和第二 長斜撐的第二端通過固定板與所述前立柱的第二端連接，形成安裝主軸組件的下平臺。優選地，所述三角支架進一步包括至少兩根短斜撐，分別為第一短斜撐、第二短斜撐，其中，第一短斜撐的第一端與 第一長斜撐的中部連接，第二短斜撐的第二端與第二長斜撐的中部連接，而第一短斜撐的 第二端和第二短斜撐的第二端與所述前立柱的第一端連接；至少兩根中支腿，分別跨設在第一后支腿與第一長斜撐、第二后支腿與第二長斜 撐之間。在本實用新型的具體實施方式
中，所述太陽能光伏發電裝置的主軸組件包括分別 固定于所述上平臺和下平臺的上軸承座、下軸承座，用于承載所述主軸并使該主軸在致動 機構的驅動下帶著所述支承裝置轉動。本實用新型所述的太陽能電池板的支承裝置可以包括多個翼板，所述多個翼板橫向設置并與所述主軸相交，并且在所述相交的位置與 所述主軸固定連接，具體地，所述翼板與所述主軸通過法蘭盤固定；多根豎梁，所述多根豎梁豎向設置并與所述多個翼板相交，并且在相交位置與所 述翼板固定連接，所述太陽能電池板固定在所述豎梁上。本實用新型所述的致動機構可通過托架安裝在所述第一長斜撐和第二長斜撐上， 該致動機構可以包括安裝在該托架上的直流電機和傳動機構，所述傳動機構在直流電機的驅動下帶動 所述主軸轉動。其中，所述傳動機構可以包括與所述主軸固定連接的銷輪，其中，所述銷輪可通過法蘭盤與所述主軸固定；與所述直流電機連接的減速機，該減速機的輸出齒輪與所述銷輪嚙合。所述傳動機構還可以進一步包括在所述托架上并且位于所述銷輪的兩側分別設置用于限制所述主軸轉動范圍的 行程開關。在本實用新型的實施方式中，所述太陽能光伏發電裝置還可以包括設置在太陽能電池板上用于感知太陽方位并產生感知信號的敏感器；所述跟蹤控制器根據所述敏感器產生的感知信號控制所述主軸的轉動。[0036]本實用新型與現有技術相比至少具有以下優點1、本實用新型采用上述三角支架作為支承，具有更高的結構穩定性，抗風性更強， 可抵御12級颶風(風速32.6米/秒)，適用于風、雨、雪、沙塵等惡劣環境，從而可以使太陽 光入射角的控制不受影響，確保太陽能發電裝置的發電效率；2、本實用新型通過將太陽能電池板與其承載裝置固定，并且該承載裝置的多個翼 板與主軸固定，通過傳動機構帶動主軸轉動，進而帶動太陽能電池板轉動，由于太陽能電池 板固定在由多個翼板和多根豎梁構成的承載裝置，而該承載裝置通過多個翼板在多個位置 與主軸固定，因此，在轉動太陽能電池板的過程中可以始終保持其受力均勻，不會產生任何 扭曲，從而保證了太陽能電池板的使用壽命，進一步提高太陽能發電裝置的使用壽命，本實 用新型的太陽能光伏發電裝置的使用壽命大于20年；3、由于采用本實用新型提供的傳動方式，太陽能電池板受力均勻，使其整個轉動 過程更加省力，進而降低直流電機耗能，由于直流電機所耗用的電能由太陽能發電裝置自 身提供，因此，本實用新型能夠降低太陽能發電裝置的自身能耗，提高太陽能發電裝置的輸 出電功率，從而有效提高太陽能光伏組件的發電效率，全年平均發電量可提高40%。
圖1是根據本實用新型的一種優選實施方式的太陽能光伏發電裝置的側視示意 圖；圖2是圖1所示的太陽能光伏發電裝置的后視示意圖；圖3是圖1所示的太陽能光伏發電裝置的俯視示意圖；圖4是圖1中部分I的放大圖；圖5是圖1中部分II的放大圖；圖6是圖1中部分III的放大圖；圖7是圖2中部分IV的放大圖；圖8是圖6中部分V的放大圖以及銷輪外圈的局部剖視圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖和具體實施 方式對本實用新型作詳細的描述。參見圖1、圖2和圖3，其中，圖1示出了根據本實用新型的一種優選實施方式的太 陽能光伏發電裝置的側視示意圖，圖2示出了該裝置的后視示意圖；圖3示出了該裝置的俯 視示意圖。該實施方式中的太陽能光伏發電裝置包括用于與地基固定的三角支架；太陽能 電池板11及其支承裝置；安裝在三角支架上的主軸組件以及與支承裝置固定連接的主軸 16 ；以及，安裝在三角支架上并使主軸16轉動的致動機構和跟蹤控制器19。上述各個組成 部件的具體結構將在下文進行具體闡述，其中，在本實用新型的描述中，所述“前”、“后”分 別是以面向低緯度的方向為前，面向高緯度的方向為后。參見圖1至圖3可知，本實施方式中的三角支架包括三個地腳座，即第一地腳座la、第二地腳座Ib和第三地腳座lc，該三個地腳座可以根據安裝地的地理信息(例如，經度、緯度、氣候情況等)在地基的3個不同位置進行安 裝，例如，將第一地腳座Ia設置為相對第二地腳座Ib和第三地腳座Ic更靠近低緯度；在第一地腳座Ia上豎直固定設置的前立柱2 ；在第二地腳座Ib和第三地腳座Ic上分別設置的第一后支腿3a和第二后支腿3b， 具體而言，第一后支腿3a的第一端與第二地腳座Ib通過螺栓固定連接、第二后支腿3b的 第一端與第三地腳座Ic通過螺栓固定連接，并且，第一后支腿3a和第二后支腿3b適當前 傾(朝前立柱方向)與水平面呈一定夾角，所述夾角的大小根據安裝地的地面情況確定，而 第一后支腿3a的第二端與第二后支腿3b的第二端通過固定板連接，形成用于安裝所述主 軸組件的上軸承座8a的上平臺7a(參見圖4)；將前立柱2的上端分別與第二地腳座Ib和第三地腳座Ic連接的第一長斜撐4a 和第二長斜撐4b，其中，第一長斜撐4a的第一端與第二地腳座Ib通過螺栓固定連接，第二 長斜撐4b的第一端與第三地腳座Ic通過螺栓固定連接，而第一長斜撐4a的第二端和第二 長斜撐4b的第二端通過固定板與前立柱2的上端連接，形成用于安裝所述主軸組件的下軸 承座8b的下平臺7b (參見圖6)，此外，上平臺7a與下平臺7b的間距取決于需要承載的太 陽能電池板的尺寸，以能穩定承載所述太陽能電池板為原則；兩根短斜撐，即第一短斜撐5a和第二短斜撐5b，其中，第一短斜撐5a的第一端與 第一長斜撐4a的中部連接，第二短斜撐5b的第二端與第二長斜撐4b的中部連接，而第一 短斜撐5a的第二端和第二短斜撐5b的第二端與前立柱2的底端連接；兩根中支腿，即第一中支腿6a和第二中支腿6b，其中，第一中支腿6a跨接于第一 后支腿3a與第一長斜撐4a之間，第二中支腿6b跨接于第二后支腿3b與第二長斜撐4b之 間。需要說明的是，盡管本實施方式中采用的地腳座為3個，但是，上述地腳座的數目 不限于所述3個，本領域的技術人員可以根據氣候情況或地理情況，例如風力大小和地面 的平坦度設置任意適當數目的地腳座，例如，在前立柱的正前方可以設置第四地腳座，并且 通過設置長斜撐將第四地腳座與前立柱支撐連接，例如，可以支撐在前立柱的中部或頂部。此外，雖然在本實施方式中，前立柱豎直設置且兩個后支腿適當前傾，然而，本實 用新型不局限于此，本領域的技術人員可以根據安裝地的地面情況，按照其他能夠使所述 裝置結構更穩固的方式進行設置，例如，可以將前立柱豎直設置并且兩個后支腿也豎直設 置，或者將前立柱適當后傾并且兩個后支腿適當前傾設置，或者將前立柱適當后傾并且兩 個后支腿豎直設置，等等。在本實施方式中，上述三角支架的前立柱、各個支腿、各個斜撐采用鋼管制作，相 互之間通過銷子連接，具體而言，如圖5所示，在第二后支腿3b和第二長斜撐4b中分別打 入銷子，如虛線所示，其中虛線僅僅表示銷子在其中位置，然后通過螺栓將銷子與第三地腳 座Ic上的固定件相固定，對于三角支架的其他各個部件的連接關系與此類似，在此不再贅 述。由于采用鋼管材料，不僅可以實現支撐效果，而且重量較輕，便于運輸和安裝；通過螺栓 固定，有利于根據安裝地的地理情況，調整安裝在三角支架上的太陽能電池板的俯仰角，從 而更好地接收太陽輻射，提高太陽能的能量密度，進而提高發電效率。當然，本實用新型不 局限于此，本領域的技術人員可以采用本領域公知的其他可以實現所述效果的合適的型材 和固定方式。[0061]在本實施方式中，主軸16通過上軸承座8a和下軸承座8b固定安裝在所述三角支 架上，具體而言，如圖1、圖4和圖6所示，其中圖4和圖6是圖1中部分I和部分III的放大 示意圖，上軸承座8a通過螺栓固定在上平臺7a上，下軸承座8b通過螺栓固定在下平臺7b 上，以承載主軸16并使該主軸16在致動機構的驅動下轉動。如圖2所示，本實施方式中的支承裝置包括多個翼板9，所述翼板橫向設置并與主軸16相交，并且在相交位置與主軸16固定 連接，具體而言，如圖7所示，主軸16穿過法蘭盤12并與該法蘭盤12固定，翼板9通過螺 栓固定在法蘭盤12上，本領域的技術人員可以理解，所述翼板也可以通過其他方式與主軸 固定，例如將翼板與主軸直接焊接；多個豎梁10，所述豎梁在豎直方向與多個翼板9相交，并且在相交位置與翼板9固 定連接，例如通過焊接或螺栓固定；其中，太陽能電池板11固定在所述多個豎梁10上，具體而言，如圖1所示，通過壓 板23將太陽能電池板11固定在豎梁9上。由于上述支承裝置通過多個翼板與主軸的多個不同位置固定，因此，當主軸在致 動機構的驅動下轉動時，在所述多個不同位置同時向所述支承裝置施力，進而帶動太陽能 電池板轉動，即太陽能電池板受力均勻，克服了現有技術中太陽能電池板受力不均的缺陷， 因此，本實用新型能夠避免太陽能電池板因扭曲而毀損，提高了太陽能電池板的使用壽命， 進而提高了整個太陽能發電裝置的使用壽命。此外，為了進一步提高裝置的整體抗風性能， 可以在豎梁上設置多個過風孔(未示出)，當遭遇強風災害天氣時，這些過風孔可以卸掉一 部分風力負載，達到抗風效果。本實施方式中的致動機構通過托架13安裝在第一長斜撐4a和第二長斜撐4b上， 其包括安裝在該托架13上的直流電機14和傳動機構，所述傳動機構在直流電機的驅動下 帶動主軸16轉動。其中，直流電機14優選地使用超低能耗的電機，所述傳動機構優選采用銷齒傳 動、帶傳動、鏈傳動等，在本實施方式中，下面將以銷齒傳動為例進行具體說明。如圖1、圖3和圖6所示，所述銷齒傳動機構包括與主軸16固定連接的銷輪15、 與直流電機14連接的減速機24，具體而言，主軸16穿過法蘭盤的中央部分并與該法蘭盤固 定連接(例如焊接)，銷輪15通過螺栓固定安裝在所述法蘭盤上，如圖8所示，銷輪15外 圈的銷151與減速機24的輸出齒輪17嚙合。這樣，當直流電機14驅動減速機24轉動時， 減速機24帶動與之嚙合的銷輪15轉動，銷輪15進而帶動主軸16轉動，由于太陽能電池板 11通過翼板9固定在主軸16上，所以太陽能電池板11也隨著主軸16 —同轉動，以實現追 蹤太陽的目的。在本實施方式中，在托架13上并且位于銷輪15的兩側分別設置用于限制主軸16 轉動范圍的行程開關18a、18b，如圖3所示優選地，減速機24采用具有自鎖功能的減速機， 這樣，當銷輪15碰到行程開關18a、18b而不能轉動時，減速機24因其自鎖功能而停止轉 動，從而避免太陽能電池板旋轉范圍過大而觸碰到三角支架，造成太陽能電池板的損壞。本實施方式中的太陽能光伏發電裝置還可以包括設置在太陽能電池板11上用于感知太陽方位并產生感知信號的敏感器；用于根據所述敏感器產生的感知信號控制所述致動機構轉動的控制器19，如圖1
8所示，控制器19通過支架20和固定卡21安裝在三角支架的兩個后支腿(第一后支腿3a 和第二后支腿3b)上，然而，本領域的技術人員應當理解，控制器19可以采用本領域公知的 控制電路實現，以及可以根據實際環境安裝在三角支架的不影響太陽能電池板轉動的任何 位置，并且還可以安裝在三角支架之外的其他合適位置。通過以上的描述可知，本實用新型的太陽能光伏發電裝置的主軸安裝在三角支架 的安裝平臺(上平臺7a、下平臺7b)上，其兩后支腿可以有效地抵御側向風產生的傾翻，而 各個斜撐和中支腿將后支腿、前立柱和主軸連成一體，進一步提高了整體結構的剛度和穩 定性，并降低了在大風和地震情況下的結構變形，而且，與現有技術相比，上述改進后的傳 動方式可以延長太陽能電池板的使用壽命，減少電機電能消耗，提高太陽能發電效率。以上結合本實用新型的具體實施方式
對本實用新型進行說明，這些具體實施方式僅僅是示例性的，不能以此限定本實用新型之保護范圍，本領域技術人員在不脫離本實用 新型實質的前提下可以進行各種修改、變化或替換。因此，依照本實用新型所作的各種等同 變化，仍屬于本實用新型所涵蓋的范圍。
權利要求一種自動跟蹤太陽能光伏發電裝置，其特征在于，包括用于與地基固定的三角支架；太陽能電池板及其支承裝置；安裝在所述三角支架上的主軸組件以及與所述支承裝置固定連接的主軸；安裝在所述三角支架上并使所述主軸轉動的致動機構；跟蹤控制器。
2.根據權利要求1所述的自動跟蹤太陽能光伏發電裝置，其特征在于，所述三角支架 包括三個地腳座，分別為第一地腳座、第二地腳座和第三地腳座； 前立柱，其第一端與第一地腳座固定，并設置于該第一地腳座上； 兩根后支腿，分別為第一后支腿、第二后支腿，其中，第一后支腿的第一端與第二地腳 座連接、第二后支腿的第一端與第三地腳座連接，而第一后支腿的第二端與第二后支腿的 第二端通過固定板連接，形成安裝主軸組件的上平臺；兩根長斜撐，分別為第一長斜撐、第二長斜撐，其中，第一長斜撐的第一端與第二地腳 座連接，第二長斜撐的第一端與第三地腳座連接，而第一長斜撐的第二端和第二長斜撐的 第二端通過固定板與所述前立柱的第二端連接，形成安裝主軸組件的下平臺。
3.根據權利要求2所述的自動跟蹤太陽能光伏發電裝置，其特征在于，所述三角支架 還包括兩根短斜撐，分別為第一短斜撐、第二短斜撐，其中，第一短斜撐的第一端與第一長 斜撐的中部連接，第二短斜撐的第二端與第二長斜撐的中部連接，而第一短斜撐的第二端 和第二短斜撐的第二端與所述前立柱的第一端連接。
4.根據權利要求2所述的自動跟蹤太陽能光伏發電裝置，其特征在于，所述三角支架 還包括至少兩根中支腿，分別跨設在第一后支腿與第一長斜撐、第二后支腿與第二長斜撐 之間。
5.根據權利要求2所述的自動跟蹤太陽能光伏發電裝置，其特征在于，所述前立柱為豎直設置。
6.根據權利要求2所述的自動跟蹤太陽能光伏發電裝置，其特征在于，該裝置還包括 所述主軸組件的上軸承座、下軸承座分別固定于所述上平臺、下平臺，以承載所述主軸，該主軸在致動機構的驅動下帶著所述支承裝置轉動。
7.根據權利要求6所述的自動跟蹤太陽能光伏發電裝置，其特征在于，所述支承裝置 包括多個翼板，所述多個翼板橫向設置并與所述主軸相交，并且在相交位置與所述主軸固 定連接；多根豎梁，所述多根豎梁豎向設置并與所述多個翼板相交，并且在相交位置與所述翼 板固定連接，所述太陽能電池板固定在所述豎梁上。
8.根據權利要求7所述的自動跟蹤太陽能光伏發電裝置，其特征在于，所述翼板與所 述主軸通過法蘭盤固定。
9.根據權利要求2所述的自動跟蹤太陽能光伏發電裝置，其特征在于，所述致動機構 通過托架架設在所述第一長斜撐和第二長斜撐上。
10.根據權利要求9所述的自動跟蹤太陽能光伏發電裝置，其特征在于，所述致動機構包括安裝在所述托架上的直流電機和傳動機構，所述傳動機構在直流電機的驅動下帶動所 述主軸轉動。
11.根據權利要求10所述的自動跟蹤太陽能光伏發電裝置，其特征在于，所述傳動機 構包括與所述主軸固定連接的銷輪；與所述直流電機連接的減速機，該減速機的輸出齒輪與所述銷輪嚙合。
12.根據權利要求11所述的自動跟蹤太陽能光伏發電裝裝置，其特征在于，所述傳動 機構還包括在所述托架上并且位于所述銷輪的兩側分別設置用于限制所述主軸轉動范圍的行程 開關。
13.根據權利要求11所述的自動跟蹤太陽能光伏發電裝置，其特征在于，所述銷輪通 過法蘭盤與所述主軸固定。
14.根據權利要求1至13中任意一項所述的自動跟蹤太陽能光伏發電裝置，其特征在 于，所述裝置還包括設置在太陽能電池板上用于感知太陽方位并產生感知信號的敏感器；所述跟蹤控制器根據所述敏感器產生的感知信號控制所述主軸的轉動。
專利摘要本實用新型公開了一種自動跟蹤太陽能光伏發電裝置包括用于與地基固定的三角支架；太陽能電池板及其支承裝置；安裝在所述三角支架上的主軸組件以及與所述支承裝置固定連接的主軸；安裝在所述三角支架上并使所述主軸轉動的致動機構；跟蹤控制器。通過采用上述的三角支架，具有更高的穩定性，抗風性，并且采用本實用新型的結構，在追日轉動過程中可以使太陽能電池板受力均勻，而不會產生任何扭曲，從而延長太陽能電池板的使用壽命，換言之，提高了太陽能發電裝置的使用壽命，并且使得整個轉動過程更加省力，降低了太陽能發電裝置的自身能耗，從而提高了發電效率。
文檔編號H02N6/00GK201766536SQ20102052865
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月13日 優先權日2010年9月13日
發明者余四祥, 王志遠, 王鵬 申請人:北京科強科技有限公司