一种角度可调的光伏面板支架的制作方法

本发明涉及光伏组件技术领域，特别涉及一种角度可调的光伏面板支架。

背景技术：

目前世界能源危机和环境污染严重，人们在积极寻找有效的应对措施来解决能源危机和环境污染问题。太阳能发电是新兴的可再生能源技术，已实现产业化应用的主要是太阳能光伏发电和太阳能光热发电。太阳能光伏发电具有电池组件模块化、安装维护方便、使用方式灵活等特点，是太阳能发电应用最多的技术。

太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳能面板设计的特殊的支架。光伏电站支架系统总体上分为跟踪式和固定式，可以简单理解为，固定式支架在设计之初会结合当地的地里环境、气候等条件提前计算好固定在哪个角度能保证太阳辐射最多以达到最大的发电量，组件位置一般固定后不会再调整。跟踪式支架则是在光伏支架上安装跟踪系统，可以实现光伏组件跟随太阳的移动定时调整自身角度。对于跟踪式支架又分为手动跟踪和自动跟踪。手动跟踪和自动跟踪各有其缺点，手动跟踪需要人力进行调整，对于大型发电场，光伏支架众多，手动调节费事费力，使光伏面板倾角得不到及时调整会影响光伏组件对阳光的吸收。对于自动跟踪，需要电机作为动力源，当电机或减速器出现故障，或者电力出现中断，光伏支架就不能得到及时调整，也会影响光伏组件对阳光的吸收。

技术实现要素：

本发明提供一种角度可调节的光伏面板支架，该光伏支架能省力、快捷、精确地调节光伏支架的倾角，实现对太阳光进行跟踪。

为了解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案：

一种角度可调的光伏面板支架，包括立柱、横梁、纵梁及角度调节装置，横梁与立柱连接，横梁能绕着横梁的中轴线自转，纵梁等间距固定在横梁上，角度调节装置包括角度固定板和手柄，角度固定板和手柄分别与横梁固定，角度固定板能绕着横梁的自转轴线转动，角度固定板上依次设有若干第一销孔，立柱上设有一个第二销孔，角度固定板转动时，多个第一销孔能依次与第二销孔相对应，通过贯穿第一销孔与第二销孔的销钉能将角度固定板与立柱固定。

本发明的有益效果在于：通过手柄推动横梁及光伏面板转动进行角度调节，充分利用了杠杆原理，使调节角度省力方便。采用销钉穿过第一销孔和第二销孔的方法固定角度，不仅固定稳定，而且非常方便快捷。角度固定板上的第一销孔的位置可以事先计算好，每个第一销孔对应于一个光伏面板的倾角，实现了定量调节角度，可以一次调节完成，无需多次调节，准确无误、节约调节时间。

在一些实施方式中，角度固定板还依次设有若干第三销孔，第三销孔与第一销孔错位分布，立柱上还设有第四销孔，角度固定板转动时，多个第三销孔能依次与第四销孔相对应，销钉还能插入第三销孔和第四销孔而将角度固定板与立柱固定。在实际中，一方面为了能成型销孔，另一方面为了防止相邻销孔之间的壁厚太小而导致销孔壁强度降低，相邻的第一销孔之间要保持一定的间隔，而这样做又会限制了角度调节的最小精度。本实施方式中由于第三销孔与第一销孔错位分布，交替利用第一销孔和第三销孔，能提高光伏面板组件倾斜角度的调节精度。

在一些实施方式中，相邻第一销孔与角度固定板转动中心所形成的夹角为α，相邻第三销孔与角度固定板的转动中心所形成的夹角为α，其中α的范围为2°-5°。不同地区和客户对光伏支架的调节精度要求不同，α取2°-5°时，光伏支架的调节精度在1°-2.5°，能满足大多数需求。

在一些实施方式中，角度固定板为扇形，扇形的圆心与横梁的自转轴线重合。以扇形盘的圆心为基准，成型出第一销孔，再将扇形盘的圆心与横梁的自转轴线重合，在装配时很容易定位，且定位准确度高。

在一些实施方式中，角度固定板的弧边设有齿轮，角度固定板的齿轮与传动齿轮啮合，传动齿轮固定到回转式减速器的输出端，回转式减速器的输入端连接有电机。对于大型的太阳能发电厂，光伏支架数量众多，单靠人力去调整费时费力，电机驱动自动调节光伏面板具有省力高效的优点。回转式减速器采用回转支承和环面包络蜗杆结构，能降低转速和增大转矩，承受较大的径向、轴向载荷以及较强倾覆力矩的抗风阻能力，而且回转式减速器具有反向自锁的功能。

在一些实施方式中，立柱侧面固定有支架，支架上固定有安装座，回转式减速器和电机固定在安装座上，支架上设有第一固定板，安装座底部设有第二固定板，第一固定板上设有四个第一螺栓孔，第二固定板上设有与第一螺栓孔相对应的第二螺栓孔，用螺栓和螺母经第一螺栓孔和第二螺栓孔将第一固定板与第二固定板固定，第一固定板上又设有两个第三螺栓孔，第二固定板上又设有两个第四螺栓孔，支架与安装座相对偏移一段距离后，第三螺栓孔能与第二螺栓孔重叠，第四螺栓孔能与第一螺栓孔重叠。从自动调节切换到手动调节时，需要将传动齿轮与角度固定板上的齿轮分开，可以拆掉固定第一固定板与第二固定板的螺栓和螺母，并将安装座连同回转式减速器与电机整体挪开一定距离。移动后的安装座可以通过第三螺栓孔与第四螺栓孔与支架固定。

在一些实施方式中，第一固定板上表面沿着角度固定板的法向设有导向棱，第二固定板的下表面设有导向槽，导向棱与导向槽相互配合。这样安装座就能沿着导向槽的方向移动，便于对齐螺栓孔，节约时间。

在一些实施方式中，横梁的横截面为方形，手柄通过方形抱箍与横梁固定连接。方形抱箍能紧紧地抱住横梁，使手柄与横梁固定更加牢固。

在一些实施方式中，立柱上设有轴承座，轴承座上设有轴承，轴承与横梁连接。能实现横梁的自转，从而对光伏支架进行角度调节。轴承连接，能使横梁转动更加容易和灵活，调节光伏支架倾角时更加省力。

在一些实施方式中，轴承座为两片主体呈半圆状的抱箍，立柱顶端有圆弧凹槽，其中一片抱箍固定到圆弧凹槽中，两片抱箍对合并固定，将轴承限制在两片抱箍所围成的环内转动。

附图说明

图1为本发明一实施例的角度可调的光伏面板支架的整体结构示意图。

图2为本发明一实施例的角度可调的光伏面板支架的角度调节装置的结构示意图。

图3为本发明一实施例的角度可调的光伏面板支架的角度固定板的结构示意图。

图4为本发明一实施例的角度可调的光伏面板支架的横梁与纵梁的连接结构示意图。

图5为本发明一实施例的角度可调的光伏面板支架的横梁与立柱的连接结构分解图。

图6为本发明一实施例的角度可调的光伏面板支架的自动调节装置结构示意图。

图7为本发明一实施例的角度可调的光伏面板支架的自动调节装置的侧面结构示意图。

图8为本发明一实施例的角度可调的光伏面板支架的支架与安装座的结构示意图。

图9为本发明一实施例的角度可调的光伏面板支架的第一固定板的导向棱与第二固定板的导向槽的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1-9对本发明的角度可调的光伏面板支架的实施例作详细说明。

如图1所示，角度可调的光伏面板支架，包括至少两根立柱100、横梁200以及若干纵梁300。横梁200固定在立柱100上，并能在立柱100上绕着横梁200的轴线自转。多个纵梁300等间距设置在横梁200上，用于固定光伏组件。

如图2所示，本发明的一种实施方式的角度可调的光伏面板支架还包括用于调节和固定横梁200自转角度的角度调节装置400。具体地，角度调节装置400包括角度固定板410，角度固定板410固定连接在横梁200上，这样当横梁200转动时，角度固定板410会绕着横梁200的自转轴线转动。角度固定板410上设有若干个第一销孔411，多个第一销孔411到横梁200的中轴线的距离相等，即多个第一销孔411分布在以角度固定板410的转动中心为圆心的弧线上。在立柱100上设有一个第二销孔110，且第二销孔110到横梁200的自转轴线的距离等于第一销孔411到横梁200的自转轴线的距离。当角度固定板410转动时，多个第一销孔411能依次与第二销孔110相对应。在横梁200上还固定有手柄420，当推动手柄420时，横梁200会自转，进而带动纵梁300上的光伏面板组件一起转动。转动至需要的角度时，用一个销钉穿过第一销孔411和第二销孔110，将角度固定板410固定，使光伏面板组件倾角维持在该角度。不同的第一销孔411与第二销孔110对应，能使光伏面板组件得到不同倾斜角度。角度固定板410的形状可以是多种多样的，比如扇形、方形甚至是异形等，本实施例选择扇形盘作为角度固定板410。以扇形盘的圆心为基准，成型出第一销孔411，再将扇形盘的圆心与横梁200的自转轴线重合，在装配时很容易定位，且定位准确度高。本实施例通过手柄420推动横梁200及光伏面板转动，利用杠杆原理，使调节角度时省力方便。角度固定板410上的第一销孔411的位置可以事先计算好，每个第一销孔411对应于一个光伏面板的倾角，定量调节角度，可以一次完成，无需多次调节，准确无误、节约调节时间。

在实际中，一方面为了能成型销孔，另一方面为了防止相邻销孔之间的壁厚太小而导致强度降低，相邻的第一销孔411之间要保持一定的间隔，而这样做又会限制了角度调节的最小精度。为了使光伏面板组件倾斜角度的调节精度更高，如图3所示，又在本实施例的扇形的角度固定板410上设置了若干个第三销孔412，多个第三销孔412分布在以角度固定板410的转动中心为圆心的弧线上。与第一销孔411相比，第三销孔412距离扇形盘410的转动中心稍近，并且第三销孔412与第一销孔411错位分布。相应地，如图2所示，立柱100上设有与第三销孔412相配合的第四销孔120。相邻两个第一销孔411与角度固定板410转动中心所形成的夹角记作α，相邻两个第三销孔412与角度固定板410转动中心所形成的夹角也为α，其中α的取值范围为2°-5°。交替通过第一销孔411和第三销孔412将角度固定板410与立柱100固定时，角度固定板410最小转动角度为α/2，即光伏面板组件的最小调节角度为α/2。比如，α＝4°，那么交替使用第一销孔411和第三销孔412时，最小调节精度为2°。

如图4所示，横梁200为方形管210对接而成，对接处设有连接板220，两段方形管210通过紧固件固定到连接板220上，紧固件包括螺栓、垫片和螺母。在运输时，可以将横梁200拆分开，便于运输，而且可以对横梁200进行延长。纵梁300通过方形抱箍310垂直固定于横梁200上。在本实施例中，纵梁300为具有U型槽的铝合金型材，方形抱箍310两端具有螺纹，方形抱箍310抱紧横梁200，两螺纹端穿过纵梁300的U型槽底面，方形抱箍310的螺纹端用螺母紧固。纵梁300之所以选择带U型槽的铝合金型材是因为铝合金型材具有轻质高强的特点，而方形抱箍310的螺纹端及紧固螺母处在U型槽中，不会凸出而影响到光伏面板的安装。每根纵梁300上设有四个固定光伏面板用的固定件320，固定件320通过螺栓和螺母固定在纵梁300上。纵梁300两侧的光伏面板分别撘置在固定件320上，并通过螺栓和螺母与固定件320固定。

角度固定板410和手柄420均与横梁200固定连接，本实施例分别提供了一种连接方式。如图2所示，扇形的角度固定板410的圆心处设有方形缺口，方形缺口配设有L型连接件413，L型连接件413可以焊接到方形缺口处。L型连接件413与横梁200的方形管210的轮廓相配合，并通过螺栓和螺母固定到横梁200上。手柄420主体的端部焊接有一连接块421，为了增加焊接处的强度，焊接处设有加强肋422。420固定到横梁200上，具体地，连接块421通过两个方形抱箍423与横梁200连接，方形抱箍423抱紧横梁200，方形抱箍423的两端穿过连接块421后用螺母紧固。角度固定板410和手柄420均与横梁200的连接方式并不局限于本实施例，还可以选择其他固定方式，比如角度固定板410与横梁200之间用抱箍连接、或者焊接，手柄420与横梁200采用螺栓螺母连接或者焊接等。

横梁200与立柱100转动连接。如图5所示，立柱100上设有轴承座130，轴承座110上设有轴承140，轴承140与横梁200连接。每个立柱100上的轴承140的中轴线重合。轴承座130为两片主体呈半圆状的抱箍，包括半圆环131及设置在半圆环131两端的连接耳132。立柱100顶端有圆弧凹槽150，其中一片抱箍的半圆环131固定到圆弧凹槽150中，比如通过焊接的方法固定。将两片抱箍对合，并于连接耳132处通过紧固件(如螺栓螺母)固定，将轴承140限制在两片抱箍之间。轴承140与半圆环131之间适当留有间隙，使轴承140能在两片抱箍所围成的环内转动。轴承140分成两个部分，每个部分包括能与抱箍的半圆环131相配合的弧面部141和能与横梁200的方形管210相配合的矩形凹槽部142。将两块轴承140对合，并将横梁200夹在两块轴承140的矩形凹槽部142之间，再将轴承140连接到轴承座130上。

上述角度调节装置400，需要借助人力完成，对于大型的太阳能发电厂，光伏支架数量众多，单靠人力去调整费时费力。因此，本发明的实施例进一步地给出了自动调节光伏面板角度的自动调节装置。如图6和图7所示，扇形的角度固定板410的圆弧边设有齿轮，齿轮可以是直接在角度固定板410上成型，也可以是将一齿条固定到角度固定板410的圆弧边。角度固定板410的下方设有回转式减速器430，回转式减速器430的输出端与传动齿轮440连接，传动齿轮440与角度固定板410上的齿轮相啮合，回转式减速器430的输入轴与电机450连接。电机450转动，经回转式减速器430将动力传递给角度固定板410，带动角度固定板410转动，从而调整光伏面板的倾角。回转式减速器430采用回转支承和环面包络蜗杆结构，能降低转速和增大转矩，承受较大的径向、轴向载荷以及较强倾覆力矩的抗风阻能力，而且回转式减速器430具有反向自锁的功能。

采用电机驱动自动调节光伏面板具有省力高效的优点，但当电机450或回转式减速器430出现故障，或者电机450的电力中断，就无法进行自动调节，在此情况下可以采用手动调节，避免光伏面板的倾角得不到及时的调整，影响光伏面板对阳光的吸收效率。

如图6所示，角度固定板410的下方设有支架460，支架460上设有安装座470，回转式减速器430和电机450用螺栓和螺母固定到安装座470上。支架460上设有第一固定板461，安装座470底部设有第二固定板471。如图8所示，第一固定板461上设有四个第一螺栓孔462，第二固定板471的对应位置设有四个第二螺栓孔472，用螺栓穿过第一螺栓孔462和第二螺栓孔472并用螺母紧固，将第一固定板461与第二固定板471固定。从自动调节切换到手动调节时，需要将传动齿轮440与角度固定板410上的齿轮分开，可以拆掉固定第一固定板461与第二固定板471的螺栓和螺母，并将安装座470连同回转式减速器430与电机450整体挪开一定距离。为了将移动后的安装座470固定，在第一固定板461上又加设了两个第三螺栓孔463，第二固定板471上又加设了两个第四螺栓孔473。当安装座470移动一定距离后，传动齿轮440与角度固定板410分开，第三螺栓孔463与第二固定板471上原有的第二螺栓孔472重合，第四螺栓孔473与第一固定板461上原有的第一螺栓孔462重合，再用螺栓和螺母固定。为了避免移动安装座470发生偏移时，如图9所示，在第一固定板461上表面沿着角度固定板410的法向设有导向棱464，在第二固定板471下表面设有导向槽474，导向棱464与导向槽474相互配合。这样安装座470就能沿着导向槽474的方向移动，便于对齐螺栓孔，节约时间。

在本发明的实施方式中，手动的角度调节装置400可以不只一个，可以在每个立柱100附近设一个角度调节装置400。自动调节和手动调节可以不共用一个角度固定板410，也就是说，角度固定板410用于手动调节，另外单独设置扇形齿轮与传动齿轮440啮合，用于自动调节。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。