一种具有光伏板角度可调及清洁功能的光伏发电架的制作方法

本发明属于光伏发电支撑设备领域，尤其涉及一种具有光伏板角度可调及清洁功能的光伏发电架。

背景技术：

随着社会的进步、经济的发展，人们对能源提出越来越高的要求，太阳能作为一种可再生的清洁能源，已经越来越广泛地应用于光伏发电领域，光伏发电系统的主要部件为光伏板，其作用是将太阳的辐射能转化为电能，或送往蓄电池中储存起来，或推动负载工作，因为光伏板需安装在户外，通过阳光辐射l来完成光伏发电，因此光伏板需要通过支架等固定机构来安装固定在户外场所。

传统的光伏板支架结构固定，功能单一，具体存在两方面的缺陷：一方面，由于太阳光照角度会根据时间的变化而发生变化，而传统的光伏板支架不具备角度调节功能，因此光伏板无法根据光照角度调节来接收到最强的光照，光电转化效率低；另一方面，传统的光伏板支架不具备光伏板清洗功能，光伏板上很容易积累沙尘、鸟粪、昆虫尸体及其它成分的污染物，冬雪季节还容易凝霜结冰，由此影响了光伏板的光照的接收能力，亦存在光电转化率低的问题。

专利号为201620724455.2的中国实用新型专利，公开了一种自动调节的光伏发电架，该光伏发电架底板上设有相对固定设置的架杆和固定杆；架杆上端连接有可转动的旋转杆；旋转杆上端设有夹紧板；旋转杆上位于夹紧板一侧设有可滑动的移动板；移动板与气缸相连；气缸与位于底板上的开关相连；气缸固设在位于旋转杆上的气缸固定块；固定杆上端设有推动气缸；推动气缸的伸缩杆与旋转杆相连；气缸固定块与联接块相连；联接块与插板相连；插板上设有与光伏板相匹配的插槽；插板上设有传感器；传感器与推动气缸相连，用于控制推动气缸的开启和关闭。上述结构的光伏发电架，虽能够实现光伏板角度随太阳光照的自动调节，但是本发明人在实践中发现，其仍存在如下缺陷：(1)仅能够针对一天中光照角度的变化，实现光伏板一个旋转面的角度调节，而对于不同季节太阳高度的变化，无法调节光伏板的角度，因此没有最大限度地提高光电转化率；(2)不具备光伏板清洁功能；(3)仅通过气缸推动夹紧板对光伏板的底部一点进行夹紧固定，结构极不稳定，在角度调节过程中容易造成光伏板的脱落。

因此，针对上述问题开发一种具有全方位角度调节及清洁功能的光伏发电支架，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础。

技术实现要素：

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有光伏板角度可调及清洁功能的光伏发电架，以解决现有技术下的光伏发电支架角度无法全方位调节及不具备光伏板清洁功能，且光电转化率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种具有光伏板角度可调及清洁功能的光伏发电架，包括一底座，所述底座上固装有一根竖杆，所述竖杆顶端固装有一用于调节光伏板与水平方向夹角的第一旋转机构，所述第一旋转机构设有第一旋转轴，所述第一旋转轴与一根旋转杆的下端固接，所述旋转杆的上端与用于调节光伏板与竖直方向夹角的第二旋转机构的第二旋转轴固接，所述第二旋转机构上固装有光伏板固定架，所述第一旋转轴与第二旋转轴均水平设置且相互垂直，所述光伏板固定架上安装有用于清洁光伏板正面的清洁机构。

作为一种改进的方案，所述第一旋转机构包括电机和蜗轮蜗杆减速机，所述电机的输出轴与所述蜗轮蜗杆减速机的蜗杆轴固定连接，所述蜗轮蜗杆减速机的涡轮轴作为所述第一旋转轴，所述蜗轮蜗杆减速机固定安装在所述竖杆的顶端，所述电机与一时间控制器电连接。

作为一种改进的方案，所述第二旋转机构包括一旋转套，所述旋转套旋转套接在所述第二旋转轴上，所述旋转杆的上端通过一个u型连接杆与所述第二旋转轴的两端固接，所述光伏板固定架固装在所述旋转套上，所述光伏板固定架与所述旋转杆之间设置有气缸，所述气缸的缸筒尾部与所述旋转杆的侧壁铰接，所述气缸的活塞杆顶端与所述光伏板固定架的下部铰接。

作为一种改进的方案，所述光伏板固定架包括开口向上的u型框架，所述u型框架的内壁上开设有插装光伏板的沟槽，所述u型框架的两个端头上分别设置有搭扣锁，所述u型框架的背部水平方向拉接有一根连接杆，所述连接杆与所述旋转套固定连接。

作为一种改进的方案，所述光伏板清洁机构包括两套滚珠丝杠线性模组，每套所述滚珠丝杠线性模组包括减速电机、滚珠丝杠和丝杠支撑块，两套所述滚珠丝杠线性模组分别安装在所述u型框架的两侧边框上，所述u型框架的两侧边框的正面分别设置有导向滑槽，两个所述导向滑槽沿所述u型框架的两侧边框延伸方向平行设置，所述滚珠丝杠的滚珠螺母滑动安装在所述导向滑槽上，所述滚珠丝杠的一端与所述减速电机相连，所述减速电机固装在所述u型框架的上端，所述滚珠丝杠的另一端转动安装在所述丝杠支撑块上，所述丝杠支撑块固装在所述u型框架的下端，两个所述滚珠螺母之间安装有刮板，所述刮板与所述光伏板正面相接触，所述减速电机与一控制单元电连接，所述控制单元用于对所述减速电机的工作状态进行控制。

作为一种改进的方案，所述刮板上设置有输液管，所述输液管上设置有若干朝向所述光伏板正面设置的喷液孔，所述输液管一端封闭，另一端与供液管连通，所述供液管另一端与一水泵出水口连通，所述水泵设置于一集液箱内，所述水泵与所述控制单元电连接，所述控制单元也用于对所述水泵的工作状态进行控制。

作为一种改进的方案，所述刮板上设置有用于融化光伏板正面冰霜积雪的加热片，所述加热片与所述控制单元电连接，所述控制单元还用于对所述加热片的上电工作状态进行控制。

作为一种改进的方案，所述旋转套上设有用于标示所述光伏板与竖直方向夹角角度的刻度标尺，所述第二旋转轴上设有用于指示所述刻度标尺上具体刻度的指针。

作为一种改进的方案，所述连接杆与所述u型框架的底部边框的距离不小于u型框架高度的1/2，所述连接杆与所述旋转套的连接点位于所述连接杆的中心位置。

作为一种改进的方案，所述刮板为硅胶刮板。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

(1)由于本发明设置有第一旋转机构和第二旋转机构，且第一旋转机构和第二旋转机构的旋转轴水平设置且相互垂直，因此能够满足光伏板在两个旋转面上的角度调节，其中，第二旋转机构能够根据不同季节的光照角度来调整光伏板的角度，第一旋转机构能够根据一天中太阳光照角度的不同来调整光伏板的角度，由此，该结构能够调整光伏板最大限度地接收到太阳光照，提高光电转化率；

由于光伏板固定架上安装有用于清洁光伏板正面的清洁机构，因此能够及时清理光伏板正面的积累的沙尘、鸟粪、昆虫尸体及其它成分的污染物，保证了光伏板的光照的接收能力，提高其光电转化率。

(2)由于第一旋转机构采用的是蜗轮蜗杆结构，该结构蜗杆只能带动蜗轮传动，而蜗轮不能带动蜗杆转动，其传动具有自锁性，能够保证调整好角度光伏板的稳定性；

由于电机与时间控制器电连接，时间控制器能够控制电机分时段运行，以此来自动调整光伏板的角度，使其在一天当中能够最大限度地接收太阳光照，该结构设置不但提高了光伏板的光电转化率，还实现了第一旋转机构的自动化运转，节省了人力。

(3)由于第二旋转机构的第二旋转轴的两端通过u型连接杆与旋转杆的上端固接，而第二旋转机构的旋转套上固装有光伏板固定架，且光伏板固定架与旋转杆之间铰接有一气缸，基于上述结构，能够通过气缸的伸缩来控制光伏板与竖直方向的夹角，以此适应不同季节的太阳高度角，最大限度地接收太阳光照，提高光电转化率；另外，上述结构简单，方便操作。

(4)由于光伏板固定架包括开口向上的u型框架，且u型框架的内壁上开设有插装光伏板的沟槽，结构简单，光伏板插装简捷方便；

由于u型框架的两个端头上分别设置有搭扣锁，在光伏板插装完毕后，扣紧搭扣锁对光伏板进行固定，避免了第一旋转机构运行时光伏板从u型框架中脱落；

由于u型框架的背部水平方向拉接有一根连接杆，不但为光伏板固定架与旋转套提供了连接点，并且对u型框架起到了加固作用。

(5)由于光伏板清洁机构包括两套滚珠丝杠线性模组，且该两套滚珠丝杠线性模组分别安装在u型框架的两侧边框的正面，两套滚珠丝杠线性模组的滚珠螺母滑动安装在u型框架上的导向滑槽上，并且两个滚珠螺母之间安装有刮板，该结构通过滚珠丝杠线性模组的运行实现了刮板的来回运行；

由于刮板与所述光伏板正面相接触，因此可以通过刮板的来回运行来刮除光伏板正面所积累的沙尘、鸟粪、昆虫尸体及其它成分的污染物，保证了光伏板的光照的接收能力，提高其光电转化率；

由于滚珠丝杠线性模组减速电机与一控制单元电连接，因此能够根据实际情况，通过控制单元实现刮板运行的自动控制，省时省力。

(6)由于刮板上设置有输液管，且输液管上设置有喷液孔，输液管一端封闭，另一端与供液管相连，供液管另一端与水泵相连，且水泵设置于集液箱内，基于上述结构，能够实现光伏板的喷水清洗，再结合刮板的刮除，光伏板正面的清洁更加彻底，保证了光电的高转化率；

由于水泵与控制单元电连接，因此实现了喷水清洗的自动控制。

(7)由于刮板上设置有加热片，因此在冬季寒冷的霜雪天气，能够对光伏板上的冰霜或冰雪进行加热融化并刮除；

由于加热片与控制单元电连接，可以根据天气情况对其进行开关控制。

(8)由于旋转套上设计有角度刻度标尺，第二旋转轴上设计有指针，因此可以根据不同季节的光照角度来精确地控制光伏板与地面之间的角度，以满足光伏板最大限度地接收太阳光照，提高光电转化率。

(9)由于连接杆与u型框架的底部边框的距离不小于u型框架高度的1/2，连接杆与旋转套的连接点位于所述连接杆的中心位置，该结构保证了第二旋转机构带动光伏板固定架角度调整的平衡性与平稳性。

(10)由于刮板为硅胶刮板，相对于其他材质，硅胶刮板具有优良的导热性、绝缘性及耐磨性，且耐高温330℃，不易燃烧，耐寒-40℃，不会变脆，并且刮除污染物时不会对光伏板造成损伤，完全能够满足本发明对刮板的要求，使用寿命长。

综上所述，本发明一种具有光伏板角度可调及清洁功能的光伏发电架解决了现有技术下的光伏发电支架角度无法全方位调节及不具备光伏板清洁功能，且光电转化率低的问题，本发明提供的一种具有光伏板角度可调及清洁功能的光伏发电架能够在两个旋转面上对光伏板的角度进行调节，以此来满足光伏板在的不同季节及一天中的不同时段最大限度地接收太阳光照，另外该发明还具有光伏板清洁功能，保证了光伏板的光照接收能力，光电转化率由此提高。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明主视图；

图3是本发明侧视图；

图4是图3的a处放大图；

图5是光伏板固定架及光伏板清洁机构安装结构示意图；

图6是图5的b-b剖视图；

图7是图5的c-c剖视图；

图8是图6的d处放大图；

图9是图7的e处放大图；

图中：1-底座，2-竖杆，3-第一旋转机构，31-电机，32-蜗轮蜗杆减速机33-时间控制器，34-支撑架，35-第一旋转轴，4-旋转杆，41-u型连接杆，5-第二旋转机构，51-旋转套，52-第二旋转轴，53-气缸，6-光伏板固定架，61-u型框架，62-搭扣锁，63-连接杆,7-光伏板清洁机构，71-滚珠丝杠线性模组，711-减速电机,712-滚珠丝杠,713-丝杠支撑块,72-刮板，73-输液管，74-喷液孔，75-供液管，76-集液箱，77-加热片，8-光伏板。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

如图1所示，一种具有光伏板角度可调及清洁功能的光伏发电架，包括一底座1，底座1上固装有一根竖杆2，竖杆2顶端固装有一用于调节光伏板8与水平方向夹角的第一旋转机构3，第一旋转机构3设有第一旋转轴35，第一旋转轴35与一根旋转杆4的下端固接，旋转杆4的上端与用于调节光伏板8与竖直方向夹角的第二旋转机构5的第二旋转轴52固接，第二旋转机构5上固装有光伏板固定架6，所述第一旋转轴35与第二旋转轴52均水平设置且相互垂直，基于上述结构，该发明能够满足光伏板8在两个旋转面上的角度调节，其中，第二旋转机构5能够根据不同季节的光照角度来调整光伏板8的角度，第一旋转机构3能够根据一天中太阳光照角度的不同来调整光伏板8的角度，由此，光伏板8能够最大限度地接收到太阳光照，提高光电转化率；

所述光伏板固定架6上安装有用于清洁光伏板8正面的清洁机构，因此能够及时清理光伏板8表面的积累的沙尘、鸟粪、昆虫尸体及其它成分的污染物，保证了光伏板8的光照的接收能力，提高其光电转化率。

结合图2、图3，对第一旋转机构3、第二旋转机构5、光伏板固定架6及光伏板清洁机构7说明如下：

(1)第一旋转机构3

该第一旋转机构3包括电机31和蜗轮蜗杆减速机32，电机31型号选用y80m1-2，蜗轮蜗杆减速机32型号选用nmr50，电机31的输出轴与蜗轮蜗杆减速机32的蜗杆轴固定连接，所述蜗轮蜗杆减速机32的涡轮轴作为所述第一旋转轴35，蜗轮蜗杆减速机32固定安装在所述竖杆2的顶端，第一旋转机构3采用的是蜗轮蜗杆结构，该结构蜗杆只能带动蜗轮传动，而蜗轮不能带动蜗杆转动，其传动具有自锁性，能够保证调整好角度光伏板8的稳定性；

电机31与一时间控制器33电连接，将时间控制器33设置为12次定时开关，每次开启后，电机31接电运行，带动旋转杆4旋转15°后关闭，时间控制器33每两次开启的时间间隔为每天光照时间的1/12，如：夏季光照时间段约为5:00～19:30，共计14.5h，时间控制器33每两次开启的时间间隔设置为1.21h；冬季光照时间段约为7:00～17:00，共计10h，时间控制器33每两次开启的时间间隔设置为0.83h；春秋季光照时间段约为6:00～18:30，共计12.5h，时间控制器33每两次开启的时间间隔设置为1.04h。由此旋转杆4一天之内旋转12次，每次旋转15°，在整个光照时间段，旋转杆4带动光伏板8旋转180°，一天中跟随太阳的东升西落，最大限度地接收太阳光照，提高光电转化率，另外时间控制器33的设置实现了第一旋转机构3的自动化运转，节省了人力；

为了增强电机31安装的稳固性，将电机31安装在一支撑架34上，且支撑架34固装在竖杆2上。

(2)第二旋转机构5

结合图4，第二旋转机构5包括一旋转套51，所述旋转套51旋转套接在第二旋转轴52上，旋转杆4的上端通过一个u型连接杆41与第二旋转轴52的两端固接，光伏板固定架6固装在旋转套51上，光伏板固定架6与旋转杆4之间设置有气缸53，气缸53的缸筒尾部与旋转杆4的侧壁铰接，气缸53的活塞杆顶端与光伏板固定架6的下部铰接。该结构能够通过气缸53的伸缩来控制光伏板8与竖直方向的夹角，以此适应不同季节的太阳高度角，最大限度地接收太阳光照，提高光电转化率；另外，上述结构简单，方便操作；

为了能够精确的调整光伏板8与竖直方向夹角的角度，最大限度地接收太阳光照，旋转套51上设有用于标示光伏板8与竖直方向夹角角度的刻度标尺，第二旋转轴52上设有用于指示刻度标尺上具体刻度的指针。通过调节气缸53的伸缩来调整指针的刻度指示，从而精确控制光伏板8与竖直方向夹角的角度，以适应不同季节的太阳高度角，如夏季太阳高度角为60～73°，调节气缸53使指针在刻度标尺上指示17～30°；冬季太阳高度角为20～40°，调节气缸53使指针在刻度标尺上指示50～70°；春、秋季太阳高度角为40～60°，调节气缸53使指针在刻度标尺上指示30～50°。

(3)光伏板固定架6

光伏板固定架6包括开口向上的u型框架61，u型框架61的内壁上开设有插装光伏板8的沟槽，方便光伏板8的插装；u型框架61的两个端头上分别设置有搭扣锁62，在光伏板8插装完毕后，扣紧搭扣锁62对光伏板8进行固定，避免了第一旋转机构3运行时光伏板8从u型框架61中脱落；u型框架61的背部水平方向拉接有一根连接杆63，连接杆63与旋转套51固定连接，该结构为光伏板固定架6与旋转套51提供了连接点，并且对u型框架61起到了加固作用。

为了保证第二旋转机构5带动光伏板固定架6角度调整的平衡性与平稳性，设计连接杆63与u型框架61的底部边框的距离不小于u型框架61高度的1/2，连接杆63与旋转套51的连接点位于连接杆63的中心位置。

(4)光伏板清洁机构7

如图5所示，光伏板清洁机构7包括两套滚珠丝杠线性模组71，每套滚珠丝杠线性模组71包括减速电机711、滚珠丝杠712和丝杠支撑块713，两套滚珠丝杠线性模组71分别安装在u型框架61的两侧边框上，u型框架61的两侧边框的正面分别设置有导向滑槽，两个导向滑槽沿u型框架61的两侧边框延伸方向平行设置，滚珠丝杠712的滚珠螺母滑动安装在导向滑槽上，滚珠丝杠712的一端与减速电机711相连，减速电机711固装在u型框架61的上端，滚珠丝杠712的另一端转动安装在丝杠支撑块713上，丝杠支撑块713固装在u型框架61的下端，两个滚珠螺母之间安装有刮板72，通过滚珠丝杠线性模组71的运行实现了刮板72的来回运行；刮板72与光伏板8正面相接触，可以通过刮板72的来回运行来刮除光伏板8正面所积累的沙尘、鸟粪、昆虫尸体及其它成分的污染物，保证了光伏板8的光照的接收能力，提高其光电转化率；

如图6-9所示，为了将光伏板8正面的清洁的更加彻底，在刮板72上设置输液管73，且输液管73上设置有若干朝向光伏板8正面设置的喷液孔74，输液管73一端封闭，另一端与供液管75相连，供液管75另一端与水泵(图中未标出)相连，且水泵设置于集液箱76内，基于该结构，能够实现光伏板8的喷水清洗，再结合刮板72的刮除，光伏板8正面的清洁更加彻底，保证了光电的高转化率；

如图9所示，刮板72上设置有加热片77，在冬季寒冷的霜雪天气，能够对光伏板8上的冰霜积雪进行加热融化并刮除。

刮板72选用硅胶刮板72，相对于其他材质，硅胶刮板72具有优良的导热性、绝缘性及耐磨性，且耐高温330℃，不易燃烧，耐寒-40℃，不会变脆，并且刮除污染物时不会对光伏板8造成损伤，完全能够满足本发明对刮板72的要求，使用寿命长。

减速电机711、水泵及加热片77均与控制单元(图中未标出)连接，能够根据实际情况来对其进行自动控制，省时省力。

时间控制器33与控制单元均与蓄电池(图中未标出)相连接，为了降低生产成本，蓄电池采用存储光伏板8发电量的蓄电池，因此无需再安装额外供电装置。

使用时，将光伏板8插装到u型框架61的开设的沟槽中，扣紧u型框架61两个端头的搭扣锁62，根据当前所处季节的太阳高度角，启动气缸53，当第二旋转机构5的第二旋转轴52上指针指示到相应刻度时，停止气缸53运行；根据当前所处季节一天的光照时间，将时间控制器33平均设置12次的定时开关，每次时间控制器33开启后，电机31接电运行，驱动旋转杆4转动15°在整个光照时间段，旋转杆4带动光伏板8旋转180°，跟随太阳的东升西落，最大限度地接收太阳光照，提高光电转化率。

当光伏板8需要清洁时，通过控制单元自动开启减速电机711及水泵，减速电机711带动滚珠丝杠712旋转，从而实现了刮板72的来回运行，与此同时集液箱76中的清洗液由水泵抽取，通过供液管75流入至输液管73中，由输液管73上的喷液孔74喷洒至光伏板8的正面，由此在刮板72与清洗液的共同作用下，能够将光伏板8正面所积累的沙尘、鸟粪、昆虫尸体及其它成分的污染物清除干净；若在在冬季寒冷的霜雪天气，控制单元在开启减速电机711的同时接通加热片77，如此能够对光伏板8上的冰霜积雪进行加热融化并刮除。因此能够保证光伏板8的光照的接收能力，提高其光电转化率。

应当理解，该实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。