太阳跟踪设备的制作方法

专利名称：太阳跟踪设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳跟踪设备。在整个说明书和后面的权利要求中，表述“太阳跟踪设备”用于指适于相对于 太阳合适地定向适当的光接收器模块并通过维持模块所需定向而在白天跟随地平线以上 太阳从东到西的运动的设备。在整个说明书和后面的权利要求中，表述“光接收器模块”用于指设有收集入 射太阳辐射的收集表面的任何元件或设备。
背景技术：
太阳跟踪设备典型地用于将太阳能转换为其他形式的能，例如电能或热能。在已知的太阳跟踪设备中，所谓的“二轴线”跟踪器从能量转换角度来看特别 有效；其中，太阳辐射收集模块安装在框架上，该框架可以绕着竖直轴线运动，每个模 块依次可绕着各自的水平轴线分开地或同时地运动。这样的设备允许在太阳的位置从日 出到日落的过程中改变时改变光接收器模块的定向，以总是保持所需的定向，即其中这 些模块的检测表面处在基本上垂直于入射太阳光束的位置。太阳辐射收集表面的有效面 积因而最大化，随之设备的能量输出也最大化。在整个说明书和后面的权利要求中，表述“太阳辐射收集表面的有效面积”用 于指上述表面的这一部分的面积，该部分真正地被太阳光线击中，并且因此真正地在太 阳辐射的收集中起作用。此外，在整个说明书和后面的权利要求中，光接收器模块绕着竖直轴线的运动 通常也称为“方位角运动”，而光接收器模块绕着水平轴线的运动通常也称为“高度运动”。在太阳能转换到电能的特定情形下，光接收器模块典型地包括组装为平板形式 的的光伏电池。不管太阳光线相对于垂直于电池检测表面的方向的倾斜度如何，这种电 池都适于收集入射太阳辐射。光伏电池也可以组装成聚光型模块；这种模块特别地包括光学组，其适于在电 池的光敏感元件上只收集和集中来自光学组法向上的光线。为使聚光型模块正确地起作 用，需要的是，来自日面(solardisc)的太阳光线的方向最好正交于电池的检测表面，且 误差在十分之几度。上述类型的聚光型模块例如描述在文章“PhocusC-模块的开发与 性能”，其发表在2007年3月12日-16日在西班牙El Escorian举行的用于发电和生氢的 太阳能聚光器的国际研讨会上，，并可从2008年3月28日的因特网网址http://WWW. enel.porticil.enea.it/publicazioni/2007/Madrid ENEA phocus % 20Module.pdf 中获得。US2004/0216734公开了一种太阳跟踪设备，其包括多个安装在根据平行排构造 的框架上的凹形抛物线反射体。该框架是水平的并可在与支撑基座一体的圆形轨道上运 动，从而能够在支撑基底上绕着竖直轴线旋转。所述反射体通过机械偏置系统互相在动 力学上连接，该机械偏置系统允许每排反射体绕着水平轴线运动，并允许一排的反射体与其他排的反射体同步运动。该框架置于四个托架上，每个托架设有三个轮子，其中一 个设置为其轴线正交于另外两个的轴线。W02006/114457公开了太阳跟踪设备的不同的实施方式，其包括设置在平行排 中的多个聚光型光伏电池。在第一实施方式中，光伏电池排成组地布置在模块中，所述 模块安装在与可绕着竖直轴线旋转的基底板相关联的水平平台上。在第二实施方式中， 该水平平台相对于地面处在升高的位置。在第三实施方式中，光伏电池排安装在水平平 台上，该水平平台设置在可绕着竖直轴线旋转的杆的顶上。在第四实施方式中，光伏电 池排安装在可绕着这一轴线旋转的平台上，该轴线相对于水平面倾斜。在所有实施方式 中，模块中的每一排电池能够绕着各自的纵向轴线运动。US4209231公开了一种太阳跟踪设备，其包括互相靠近地设置的多个镜子，从 而形成矩形阵列，该矩形阵列能够作为单个块体绕着水平轴线运动。这种阵列与可以在 圆形轨道上运动的框架相关联，该圆形轨道具有圆形截面，其上设置有四个托架，每个 托架设有两个轮子，这两个轮子设置为使得相应轴线互相正交。US4129360公开了定日镜，其包括与三角形框架相关联的反射面板，该框架在 其顶点处固定到大地上，并可以在由扇形限定出的轨道上借助于设在其其他顶点上的轮 子滑动。该反射面板能够借助于链条系统(或者闭合环的线缆系统)绕着水平轴线旋转， 在所述系统中所述链条与面板的顶部相关联，并容纳在其自由端铰接到三角形框架的其 中一个顶端上的杆中。US4883340公开了用于建筑物的照明系统，其包括安装在垂直于这一平面的固 定位置中的镜子系统，该平面相对于水平平面具有25°角度的固定倾斜。支撑镜子的框 架可以借助于带齿环而旋转，该带齿环啮合机动化的带齿滑轮。

发明内容
本申请提出新类型的“二轴线”太阳跟踪器，其适于支撑不同类型(从而也包 括聚光型)的光接收器模块，并能够确保高的能量生产，而不管所支撑的光接收器模块 的类型。在这方面，申请人也设想需要制造具有有限视觉冲击和减小平面尺寸的太阳跟 踪器，从而即使在具有有限表面伸展的城市和郊区地区也能够安装它，同时确保容易触 及跟踪器的不同零件以允许维修操作。申请人:还观察到前述需求是部分冲突的。申请人:事实上已经发现，为了获得高的能量产出，需要最大化单个模块的太阳 辐射收集面积和安装表面上的模块密度，同时注意最小化单个跟踪器的不同模块之间和 /或一个工厂的不同跟踪器的模块之间的互相遮蔽。该需要意味着跟踪器高的平面延 伸(在这样的情形下，其中模块设置在平行排上，该平行排在具有基本水平延伸的结构 上)，和/或高度延伸(在这样的情形下，其中模块设置在单个倾斜的平面上)，和在安 装和/或维护操作过程中难以触及/获得跟踪器的不同零 件，这是因为结构的高度(在跟 踪器具有基本竖直延伸的情形下)和工厂的不同跟踪器之间减小的空间(在跟踪器具有基 本水平延伸的情形下)。申请人:还观察到，根据太阳跟踪器的安装位置的地理纬度，相同光接收器模块 的相同的跟踪器角度对应于不同的能量产出。这是因为这样的事实，假定模块检测表面相对于太阳具有相同的定向，随着纬度的改变，太阳光线相对于地球的倾斜度改变，从 而太阳辐射收集表面的有效面积发生了改变。根据申请人，对于跟踪器能量产出最大化 的目标，因此有利地是，确保模块的检测表面总是相对于入射太阳光线合适地定向。然 而，相比于前述情形，必须保证有限的视觉冲击、减小的平面尺寸和没有互相遮蔽。为了满足上述部分冲突的需要，申请人已经发现，通过将“二轴线”型的太阳 跟踪设备的光接收器模块安装在一个平面上(该平面相对于设备的支撑平面倾斜预定幅 度的角度)能够减小单个模块必须相对于大地倾斜的最小角度，从而没有相互遮蔽。这 允许最大化设备的能量产出，原因是太阳在白天可以更长时间地指向该设备，同时限制 设备的尺寸和视觉 冲击，并确保在维护操作中容易触及设备的零件。因此本发明涉及太阳跟踪器设备，包括基座框架，其设有至少部分圆形的轨道，所述基座框架限定出支撑平面；至少一个光接收器模块的支撑结构，该支撑结构可滑动地关联于所述轨道并包 括基准平面，该基准平面用于耦接到所述至少一个光接收器模块；用于控制支撑结构绕着基本上竖直的轴线在轨道上的运动的第一马达组；使所述至少一个光接收器模块绕着相应的基本上水平轴线运动的至少一个移动 元件；其中所述基准平面相对于所述支撑平面倾斜预定幅度的角度。有利地，本发明的设备用于光接收器模块的方位角运动和高度运动。因此可能 的是，随着太阳从日出到日落在地平线以上的运动过程中的位置改变，改变光接收器模 块的定向，总是使这样的模块的检测表面保持在基本上垂直于入射太阳光束的位置。更有利的是，光接收器模块设在相对于设备的支撑平面倾斜预定角度的基准平 面上，这允许减小单个模块必须相对于支撑表面倾斜的最小倾斜角度，以防止模块相互 遮蔽。假定设备具有相同的平面尺寸，这允许相对于现有技术的方案更大的模块密度和 在白天更长时间地正确跟踪太阳，在现有技术中模块设置在基本上平行于支撑平面的平 面上。最后，利用本发明的设备，实现了设备的能量产出最大化和设备在竖直方向上 延伸最小化之间的折衷，同时确保容易触及设备的零件以进行维护操作。特别地，在本发明的设备中，传统上基本竖直延伸的跟踪器的缺点得以最小 化，这些缺点是需要重的基座，并且由于竖直延伸，它们对风敏感，使得难以进行维 护操作，并具有特别扩大的阴影，这迫使在工厂的跟踪器之间具有大的距离。而且，传 统上基本水平延伸的跟踪器的缺点也得以最小化，这些缺点是工厂的跟踪器之间有限 的间隔使得难以进行维护操作，并且在任何情形下，从结构和安装的观点看，跟踪器相 当大的平面尺寸使得结构复杂化。因此本发明的设备除了从能量产出观点看具有高的效率之外，还减小了平面尺 寸，限制视觉冲击，并容易触及以进行维护操作。因此其也适于安装在城市或郊区区 域，和/或具有有限表面延伸的区域。上述有利的特性，即使在本发明的设备是大尺寸的情形下可获得，也是在以下 情形下特别明显，其中设备具有用于容纳总共几千瓦峰值功率的光接收器模块的尺寸。 在这些情形下，事实上，该设备可以具有非常紧凑的尺寸(典型地在几米的数量级)，这适合于提供直接现场的安装而无需采用沉重的运输和安装机器(特别地，起重机)。这导 致在生产、运输和安装成本方面显著的优点。本发明可 以具有以下优选特性中的所有特性或其中一些特性。在本发明的设备的优选实施方式中，前述基准平面相对于支撑平面的倾斜角度 具有大于5°的幅度。在本发明的设备的更优选的实施方式中，上述倾斜角度具有小于 50°的幅度。在本发明的设备的第一特别优选实施方式中，上述倾斜角度具有在大约5°和大 约50°之间的幅度。在本发明的设备的第二特别优选实施方式中，上述倾斜角度具有在大约10°和 大约30°之间的幅度。在本发明的设备的第三特别优选实施方式中，上述倾斜角度具有在大约15°和 大约25°之间的幅度。在上述特别优选实施方式中，本发明的设备因此有利地具有极度减小的竖直延 伸，从而克服上述针对具有基本竖直延伸的现有技术的跟踪器中的所有缺点。特别地， 本发明的设备有限的高度延伸除了在安装在具有强风的区域和/或建筑物屋顶上的情形 下有利之外，还引起有限的视觉冲击，这使得本发明的设备尤其适于在城市或郊区区域 中安装。除此以外，本发明的设备减小的高度确保不是必需水泥基座用来将其稳定地锚 定在安装表面上。作为例子，考虑到前述基准平面和支撑平面之间具有大约15°的倾斜，本发明 的设备的高度因此近似等于大约光接收器模块的支撑框架的边的四分之一，。例如，考 虑到具有4m边长的方形框架，设备的高度大约为lm。因此明显的是，本发明的设备的 高度如何事实上极度地减小。在其优选实施方式中，根据本发明的设备包括至少一个调整上述基准平面相对 于所述支撑平面的倾斜的调节元件。有利地，这样的特征给予本发明的设备高的应用和使用灵活性，允许根据安装 场所的特定地理位置的纬度和安装位置本身的支撑表面的形状确定用于获得高能产出的 最佳光学安装构型。例如，在本发明的设备中，有利的是，对于在基准平面上一定密度的模块，在 以下情形下可以增加上述基准平面的倾斜角度，在这些情形中需要减小太阳光线的入射 角度，高于该倾斜角度将不存在相互遮蔽。这在高纬度的安装中尤其有利，因为特别在 冬天，太阳在白天达到地平线上方有限的高度。另一方面，有利的是，在以下情形下可 以减小基准平面的倾斜角度，在这些情形中例如为了美观原因，需要尽可能多地限制设 备的竖直延伸。这在城市和郊区区域或者在暴露于特别强的风中的安装的情形下尤其有 禾U。根据这点，本发明的设备尤其适于安装在建筑物屋顶上。此外，由于上述基准平面的倾斜角度也确定了设备不同模块之间必要的间隔， 有利的是，在以下情形下可以增加上述基准平面的倾斜角度，在这些情形中需要增加在 基准平面上的模块密度(假定太阳光线具有相同的入射角度)，在该倾斜角度之上没有相 互遮蔽。优选地，本发明的设备的支撑结构包括可滑动地关联于轨道的第一框架和集成地关联于第一框架并包括所述基准平面的第二框架。有利地，光接收器模块因此关联于一合适的框架(第二框架)，该合适的框架与 可相对于固定基座框架运动的不同框架(第一框架)一体地旋转。因此以结构简单和经 济的方式获得了方位角运动。在本发明的设备的优选实施方式中，所示至少一个调节元件包括可变长度的 臂，该臂在其第一自由端可操作地关联于第一框架，而在其相对的第二自由端可操作地 关联于第二框架。有利地，上述基准平面相对于支撑平面的倾斜角度的调节因此以结构 简单和经济的方式获得。优选地，所述第二框架由互相关联的多个网状结构、优选为四边形结构而形 成。这样的特征有利地允许实现运输、重量和运动的重要节省。在本发明的设备的优选实施方式中，支撑结构包括用于安装多个光接收器模块 的多个块体，所述块体在多个不同的位置处关联于所述支撑结构。有利地，这样可以以 不同选择标准为函数改变在本发明的设备上的模块的密度，所述标准例如为遮蔽因素、 在能量转换后需要的能量、安装表面的构造等。这样还有利地允许容易在设备上安装模 块，即使模块具有非常难的几何尺寸。以这样的方式，本发明的设备的应用和使用灵活 性进一步提高。而且，在安装场所具有不规则形式的表面的情形下，例如在建筑物屋顶上安装 的情形下，可以通过安装更多减小尺寸的设备获得可得到的表面的改进的填充因子。优选地，光接收器模块的支撑结构通过插入三个互相有角度地间隔开的轮子而 可滑动地关联于所述轨道。有利地，设置三个轮子确保了稳定性以及没有冗余。更优选地，所述轨道在横截面中具有边缘轮廓，并且每个轮子包括与所述边缘 耦接的V形凹槽。该轨道因此有利地通过共同截面杆限定出，该杆的截面设有用于轮子 耦接的尖锐边缘。这样的横截面可以是矩形、方形或更特别地L形或C形，从而限定出 适于与关联于上面的结构的L形或C形元件协作的底切部，以形成抗翻倒的系统。在本发明的设备的优选实施方式中，每个轮子可旋转地安装在相应支架上，该 支架关联于支撑结构并沿着关于基本竖直的平面倾斜预定幅度的角度的方向延伸。这 样，实现了双重功能支撑结构支撑光接收器模块以及在设备的方位角运动中将支撑结 构定中在轨道上，而无需采用专门的定中元件，定中元件除了阻碍维护操作外，还将不 可避免地增加重量和设备结构的复杂性。优选地，上述角度具有等于45°的幅度。优选地，至少一个轮子相对于轨道的位置可以调节。更特别地，上述位置可以 通过调节相应支架在支撑结构上的位置而调节。这样通过该技术特征可以使三个轮子很 好地适应轨道轮廓，从而能够总是获得需要的稳定性和定中特性。在特 别优选实施方式中，本发明的设备还包括用于控制所述至少一个移动元件 的运动的第二马达组，第一马达组和第二马达组安装在与上述支撑结构相关联的单个机 械支撑件上。有利地，除了简化上述马达组的运输之外，在单个机械支撑件上设有两个 马达组使得设备安装和维护操作变得更加容易。有利地还可以用单个箱体保护两个马达 组。而且，在必要的布线布置方面获得最大的简化和节省，原因是可以在设备的单个区 域中为两个马达组进行单个穿凿，该区域能够如此合适地这样选择，使得马达组不阻碍维护操作。优选地，第一和第二马达组是相同的类型并具有相同的尺寸。这样的特征允许 在两个马达组之间获得有利的惯性和质量平衡，随之带来稳定性方面的优点。优选地，上述机械支撑件可去除地关联于支撑结构，从而便于其可能的替换/ 移除。优选地，第一马达通过第一带传动机构在动力学上耦接到上述支撑结构，该第 一带传动机构包括集成地关联于轨道的有齿带。优选地，第二马达组通过第二有齿带传动机构在动力学上耦接到所述至少一个 光接收器模块，该第二有齿带传动机构包括重力带张紧器。有利地，使用有齿带用于方位角运动和高度运动确保应用所需的运动精度，并 避免滑动，即使带自身的张紧度较低。另一方面，使用平滑带将需要更大程度的张紧， 这可通过更复杂、厚重和昂 贵的设备实现，并且滑动总是可能出现，原因是这是一种室 外应用，其中可能很容易存在雨、冰或冷凝物。在其特别优选实施方式中，本发明的设备包括通过多个机械偏置元件在动力学 上互相耦接的光接收器模块的多个移动元件，所述机械偏置元件适于使所有所述移动元 件同步运动。优选地，本发明的设备的基座框架包括三个等距的支撑脚。有利地，设置三个 支撑脚确保高的稳定性，避免任何冗余问题。更优选地，每个支撑脚高度可调节。这样有利的是可以稳定地安装本发明的设 备，即使在不是很平坦的表面上。在本发明的一些实施方式中，设备包括多个光接收器模块，所述模块是光伏面 板，或者更优选地，是光伏聚光型模块。优选地，所述光伏模块沿着多个平行排设置。


本发明的进一步特征和优点将通过下面结合附图对优选实施方式的详细说明而 更加清楚，其中图1是本发明的设备的优选实施方式的前透视示意图；图2是从与图1相对的观察点看时图1的设备的下部的透视示意图；图3是图1的设备的一部分的透视示意图，其包括图2的部分；图4是图1的设备的上部的侧透视示意图；图5是图1的设备的细节的放大透视示意图；图6是从与图1相对的观察点看时图1的设备的透视示意图。
具体实施例方式在图1中，仅仅出于示例的目的，根据本发明的太阳跟踪设备的优选实施方式 整体指示为参考数字1。该设备1优选地应用于将光伏电池(优选为聚光型)安装在太阳能到电能转换工 厂中。然而，根据本发明的设备也可以用于将太阳能面板安装在太阳能到热能转换工厂中。 设备1包括多个设置在平行排中的光接收器模块100。为了更好的示例清楚性， 参考数字100在附图中只关联于一些前述模块。模块100可以绕着单个竖直轴线Z-Z运动以进行方位角运动；然后每个模块排 可以绕着相应的水平轴线Y-Y(图1中只指示了其中一个)旋转运动以进行模块100的高 度运动。光接收器模块可以是不同类型的；在图中示例的实施方式中，模块100是光伏 集光型模块。设备1可以是包括多个相同设备的工厂的一部分。设备1如此设计使得其能够容易地安装，甚至只通过两个人进行安装，而无需 专门设备(类似于起重机)的帮助，原因是其由有限数量的零件建成，这些零件能够充分 地管理且足够轻。特别地，在设备中没有零件达到20kg重，并且因此，根据当前相关的 规律，其甚至可以通过一个人移动。设备1还认为是简单地设置在地面上或平坦的屋顶上，而无需预备的构建工 作。事实上，本发明的设备的特殊形状，其低的重心、宽的支撑基底以及甚至对于非常 强劲的风具有非常低的敏感性，这都允许这种简单安装。在任何情形下，为了在异常 天气事件的情形下改进安全性，设备1可以通过简单的钢链或线缆约束到稳固的锚定点 上。该安装模式允许安装过程显著地节省，其中避免了在安装到平坦的建筑物屋顶上的 情形下进行的打孔或其他作业，这些作业不总是为建筑物所有者所欣赏。设备1包括基座框架10，该基座框架由三角形的结构11构成。该框架10设有 三个支撑脚12。每个脚可通过螺钉13调整高度。该基座框架10限定出设备1的支撑 平面O;在地面安装中，这样的平面O通常是水平的，但是也可以用于在非水平面上安 装，例如在倾斜的屋顶上进行安装。借助于简易水平仪，通过对三个螺钉中的二个进行操作，基座框架10的平面度 的调整可以在现场用几秒钟时间容易地实现。圆形轨道15固定在基座框架10上，该圆形轨道15支撑设备1的可动部件。在附 图中示例的实施方式中，该圆形轨道15由具有矩形横截面的截面杆(sectionbar)限定。在设备1的特别优选的实施方式中，轨道截面杆15代替地具有L形或C形横截 面，从而限定出底切部，该底切部适于与关联于上面的结构的L形或C形元件配合，以 建立抗翻倒系统。光接收器模块100的支撑结构20可滑动地安装在轨道15上。该支撑结构20在其下端包括由三个臂210、211和212限定出的三角形框架21。 这样的框架21 (在图2中可以详细地看得)设有三个在角度上等距的轮子22，每个轮子 22设在三角形框架21的顶点处。如在图5的细节中更清楚的，轮子22设有V形凹槽23，该V形凹槽23与轨道 15的一个边缘可滑动地耦接。轮子22还通过合适的轴承(附图中不可见)可旋转地安装到与三角形框架21的 顶点相关联的相应支架24上。所述支架24沿着相对于竖直平面V倾斜预定角度β的方 向(图5中箭头I所指示的方向)延伸，该角度β也在图5中支出并优选地具有等于约45°的幅度。至少一个支架24在框架21上的位置可以调整，从而能够使轮子24最好地适配 轨道15。有利地，提供倾斜的轮子24允许避免采用用于定中支撑结构20的其他机械元 件，例如中心销，这样使得轨道15所包围的圆柱状空间完全地空闲。这样的空闲空间 尤其有用，其作为用于模块100的方位角运动和高度运动的马达组的电线容易通过的通 道，并可以保持(host)上述可能的机械安全约束部(钢线或链)。在这样的空间中，也 可以放置可能的箱体，在光接收器模块是光伏面板的情形下，所述箱体用于调节光接收 器模块所产生的电流的电子学特性。如图2所示，模块100的方位角运动和高度运动通过马达组30和40而获得，所 述马达组都安装在单个机械支撑件50上，该机械支撑件50可去除地关联于框架21。这 样的机械支撑件50特别地包括支架板51，该支架板51可以通过盒体(未示出)得到保 护。这两个马达组30、40最好是相同的类型并具有相同的尺寸。马达组30、40都 通过相应的带传动系统控制相应运动。特别地，马达组30控制方位角运动。其包括驱动轴，该驱动轴突出在支架板51 的下面，并在其上安装有带齿滑轮31。有齿带32啮合在这样的滑轮31上，带32运行在 滑轮31和光滑滑轮33 之间，该光滑滑轮靠近带齿滑轮31安装在支架板51的下表面。该带齿带32设置有齿，所述齿在与轨道15相对的一侧上转动，也即朝向设备1 的外侧。因此带32的光滑面位于轨道15的侧表面上和光滑滑轮33上，而带32的有齿 面啮合在带齿滑轮31上。通过合适的锁定约束部，带32—体地绑定在轨道15上。在运行时，带齿滑轮 31 (其啮合绑定在轨道15上的有齿带32)通过被缠绕在带32上而绕着轨道15运动，移动 框架21进而使模块100的支撑结构20绕着竖直轴线Z-Z旋转。带32到轨道15的锚定 区域指向南方，从而滑轮31决不会与锁定约束部干涉。实质上，上述相逆的带方案以与下述方案类似的方式工作，其中带齿滑轮31啮 合在(例如通过铣或压力压铸)形成于轨道15上的大的带齿轮子上。然而，这样的方案 从结构的立场看将更加复杂，从而更加昂贵。另一方面，马达组40控制模块100的高度运动。如在图6中示出的，马达组40 包括从支撑件50的侧表面52突出的驱动轴，在该驱动轴上安装有带齿滑轮41。马达组 40的驱动轴因此沿着垂直于马达组30的驱动轴延伸的方向延伸。有齿带42啮合在带齿滑轮41上，这样的带42运行在滑轮41和与模块100的支 撑结构20—体安装的带齿滑轮43之间，如在下面更好地描述的那样。带齿带42的张紧 通过重力带张紧器44获得，该重力带张紧器44包括设有合适的压块的自由滑轮45，该压 块由于重力而将自由滑轮45推压在带42上，从而以合适的方式将带42张紧。优选地，带齿滑轮43具有大于带齿滑轮41的直径，从而引入运动减小因子。如在图1、3、4和6中示出的，支撑结构20在其上部包括框架60，光接收器模 块100安装在该框架60上。框架60通过管状格架制成，从而限定出刚性和轻便的结构。特别地，框架60由模块结构限定出，该模块结构通过将许多单个网状结构连接在一起而形成。在附图中示出的具体例子中，框架60通过四个不同网状结构制成，在图1和3 中指示为A、B、C和D。优选地，这些网状结构中的每一个在平面图中具有方形形状， 从而框架60在平面图中也具有方形形状。如图4所示，框架60限定在基平面T和顶平面R之间，在示例的例子中，基平 面T大致平行于支撑平面O (通常，然而可以相对于所述支撑平面O倾斜)，而顶平面R 相对于所示基平面T倾斜。该顶平面R限定出光接收器模块100接合到框架60上的耦接 平面。在示例的例子中，顶平面R相对于基平面T倾斜大约15°的角度。然而这样的 角度可以具有不同的值。前述倾斜这样获得通过使得四个网状结构A、B、C和D中的两个(在图1和 3中为结构C和D)具有三角形的侧向轮廓，而另外两个(在图1和3中为结构A和B) 具有矩形的侧向轮廓。框架60耦接到框架21上，从而在方位角运动中与框架21形成一体。特别地，如图3所示，框架60在铰接部71处耦接到框架21上，该铰接部71设 在延伸自臂210和211的接合顶点的臂213的自由端部上。特别地，该铰接部71设在网 状结构C和D的接触侧上。在销71相对于基座框架10的相对侧上，框架60通过一对可调节长度的臂70耦 接到框架21上。特别地，臂70在其第一自由端70a耦接到设在臂210、211的自由端210a和211a 的相应铰接部72、73上。在其相对的自由端70b处，臂70耦接到设在与框架60相关联 的合适的板61上的相应铰接部74、75上。铰接部74和75提供在网状结构A和B的端 侧上。实际中，可调长度的、与位于三角形框架21的两个顶点上的铰接部72、73直接 接触并与位于三角形框架21的另一顶点上的铰接部74非直接接触(通过框架60)的臂70 确定设备的顶平面R和支撑平面O之间的角度α的幅度(图4)。通过改变臂70的长 度，获得框架60绕着铰接部71的轴线的旋转，以这样的方式改变角度α的幅度。优选地，角度α具有在大约10°和大约30°之间的范围内的最小幅度，更优选 地，在大约15°和大约25°之间的范围内的最小幅度。而且，框架60在其上表面设有多个用于安装光接收器模块100的块体80。为示 例的清楚性，在附图中，参考数字80只关联了几个前述块体。块体80关联于形成在框架60的上表面上的多个孔中的相应孔。在框架60的上表面上的孔是这样的，使得在框架60上块体80的位置可以改 变，从而改变模块100的相互间距。块体80最好由合成材料制成，并且合适地钻孔以容纳模块100的铰接轴。模块100的高度运动以如下方式发生。不同平行排的模块100通过与块体80相关联的相应移动元件85同步运动，从而 可绕着互相平行的相应水平轴Y-Y旋转。为了更清楚地示例，在附图中，参考数字85 只关联于几个移动元件。
如同已经说到的，上述运动通过马达组40控制，该马达组40通过有齿带42控 制带齿滑轮43的旋转。如在图6中示出的，一对偏置杆90以偏心的方式耦接到滑轮43上，这种杆90 通过相应移动元件85连接到一对模块100上(在图6中，这种模块对的模块指示为100A 和100B)。这些模块又通过另外的偏置杆95将运动传递到其他模块排。为了更清楚地 示例，参考数字95只关联于一些上述偏置杆。基本上，从滑轮43到该对模块100A、100B和从该对模块100A、100B到其他模
块排的运动传动系统都是曲柄连杆类型的。所述偏置杆设有调节系统(不可见)，其通过螺杆和一对螺母以及埋头螺母限定 出，用于调节每个光伏模块100相对于相邻模块的倾斜度，从而确保所有模块100的最佳 对准。从上面的描述可以清楚，当太阳的位置在其从日出到日落的路径过程中改变 时，本发明的设备如何允许改变光接收器模块100的定向，总是保持需要的定向，即其 中这些模块的检测表面在基本上垂直于入射的太阳光的位置中。这种设备的使用因此在 这样的情形下尤其有利，其中光接收器模块100是光伏集光型模块。为使集光型模块 正确地起作用，事实上需要入射太阳光线在模块上的方向最好正交于模块本身的检测表 面，误差为十分之几度，而根据本发明的设备能够满足该特殊需要。最后，本发明的设备允许在设备能量产出最大化和设备尺寸最小化之间实现最 佳的折衷，同时确保容易地触及设备的零件以进行维修操作。自然地，本领域技术人员可以对上述发现作出更多的改变和变形，以达到满足 专门的和暂时的需要的目标，这样的改变和变形在任何情形下都落在通过后面的权利要 求所限定的保护范围内。
权利要求
1.太阳跟踪设备(1)，包括基座框架(10)，其设有至少部分圆形的轨道(15)，所述基座框架(10)限定出支撑平 面(O)；至少一个光接收器模块(100)的支撑结构(20)，该支撑结构(20)可滑动地关联于所 述轨道(15)并包括用于耦接到所述至少一个光接收器模块(100)的基准平面(R)；用于控制轨道(15)上的支撑结构(20)绕着基本上竖直轴线(Z-Z)的运动的第一马达 组(30)；使所述至少一个光接收器模块(100)绕着相应的基本上正交的轴线(Y-Y)运动的至 少一个移动元件(85)；其中所述基准平面(R)相对于所述支撑平面(O)倾斜预定幅度的角度(α)。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中所述角度(α)具有在大约5°到大约50°之 间的幅度。
3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，包括调整所述基准平面(R)相对于所述支撑 平面(O)的倾斜度的至少一个调节元件(70)。
4.根据在前任一权利要求所述的设备(1)，其中所述支撑结构(20)包括可滑动地关 联于轨道(15)的第一框架(21)和一体地关联于第一框架(21)并包括所述基准平面(R) 的第二框架(60)。
5.根据依赖于权利要求3的权利要求4所述的设备(1)，其中所述至少一个调节元件 (70)包括可变长度的臂(70)，该臂(70)在其第一自由端(70a)可操作地关联于第一框架 (21)，而在其相对的第二自由端(70b)可操作地关联于第二框架(60)。
6.根据权利要求4或5所述的设备(1)，其中所述第二框架(60)由互相关联的多个网 状结构(A，B, C，D)形成。
7.根据在前任一权利要求所述的设备(1)，其中所述支撑结构(20)包括用于安装多 个光接收器模块(100)的多个块体(80)，所述块体(80)在多个不同的位置处关联于所述 支撑结构(20)。
8.根据在前任一权利要求所述的设备(1)，其中所述支撑结构(20)通过插入彼此在 角度上等距的三个轮子(22)而关联于所述轨道(15)。
9.根据权利要求8所述的设备(1)，其中所述轨道(15)在横截面上具有边缘轮廓，并 且每个轮子(22)包括与所述边缘耦接的V形凹槽(23)。
10.根据权利要求8或9所述的设备(1)，其中每个轮子(22)可旋转地安装在相应的 支架(24)上，所述支架(24)与所述支撑结构(20)相关联，并沿着相对于基本竖直的平 面(V)倾斜预定幅度的角度(β)的方向⑴延伸。
11.根据权利要求10所述的设备(1)，其中所述角度(β)具有等于约45°的幅度。
12.根据权利要求10或11所述的设备(1)，其中至少一个轮子(22)相对于所述轨道 (15)的位置可调节。
13.根据权利要求12所述的设备(1)，其中所述位置能通过调节相应支架(24)在所述 支撑结构(20)上的位置而进行调节。
14.根据在前任一权利要求所述的设备(1)，还包括用于控制所述至少一个移动元件 (85)的运动的第二马达组(40)，其中所述第一马达组(30)和第二马达组(40)安装在与所述支撑结构(20)相关联的单个机械支撑件(50)上。
15.根据权利要求14所述的设备(1)，其中所述第二马达组(40)与第一马达组(30) 是相同的类型并具有相同的尺寸。
16.根据权利要求14或15所述的设备(1)，其中所述机械支撑件(50)可移除地关联 于所述支撑结构(20)。
17.根据在前任一权利要求所述的设备(1)，其中所述第一马达(30)通过第一带传动 机构(31、32、33)在动力学上耦接到所述支撑结构(20)，该第一带传动机构包括一体地 关联于所述轨道(15)的有齿带(32)。
18.根据权利要求14-17中任一项所述的设备(1)，其中所述第二马达(40)通过包括 重力带张紧器(44)的第二有齿带传动机构(41、42、43、44、45)而在动力学上耦接到所 述至少一个光接收器模块(100)。
19.根据权利要求18所述的设备(1)，包括用于光接收器模块(100)的多个移动元件 (85)，其通过多个机械偏置元件(90、95)在动力学上互相耦接，所述机械偏置元件适于 使得所有所述移动元件(85)的运动同步。
20.根据在前任一权利要求所述的设备(1)，其中所述基座框架(10)包括互相之间等 距的三个支撑脚(12)。
21.根据权利要求20所述的设备(1)，其中每个支撑脚的高度可调节。
22.根据在前任一权利要求所述的设备(1)，包括多个光伏面板(100)。
23.根据在前任一权利要求所述的设备(1)，包括多个光伏聚光型模块(100)。
24.根据在前任一权利要求所述的设备(1)，包括沿着多个平行排设置的多个光接收 器模块。
全文摘要
太阳跟踪设备(1)，包括基座框架(10)，其设有至少部分圆形的轨道(15)，至少一个光接收器模块(100)的支撑结构(20)，该支撑结构(20)可滑动地关联于轨道(15)并包括用于耦接到所述至少一个光接收器模块(100)的基准平面(R)，用于控制轨道(15)上的支撑结构(20)绕着基本上竖直的轴线(Z-Z)的运动的第一马达组，和绕着相应的基本上水平的轴线(Y-Y)移动所述至少一个光接收器模块(100)的至少一个移动元件(85)。所述基准平面(R)相对于所述设备(1)的支撑平面倾斜预定幅度的角度。在能量产出最大化和设备尺寸最小化之间实现最佳的折衷，同时确保容易地触及设备的零件以进行维修操作。
文档编号H01L31/042GK102027298SQ200880129160
公开日2011年4月20日 申请日期2008年3月31日 优先权日2008年3月31日
发明者F·佩鲁佐蒂, F·龙切拉, G·格拉萨诺, M·加尔布塞拉, V·波法 申请人:皮雷利&C.有限公司