专利名称：自动跟踪太阳能光伏发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能发电装置，尤其涉及一种结构稳定和抗风性强的自动 跟踪太阳能光伏发电装置。
背景技术：
太阳能发电的效率与太阳能的能量密度密切相关，只有在太阳光垂直照射在太阳 能电池板上时，才可以最大效率地利用太阳能。然而，传统的利用太阳能的发电装置通常采 用固定安装方式，根据所在地的地理纬度设定系统的太阳能电池板接收面与水平面成一定 角度向正南方向固定安装。而太阳相对于地球以一天为周期自东向西做相对运动，在我国 大部全天的有效日照时间约为5小时，在其余时间内，由于太阳光入射角小，太阳能的能量 密度较低，使得太阳能发电站发电效率极低甚至处于停发电状态。为此，人们开始寻求一种能够使太阳能电池板跟随太阳运动的轨迹而转动，以使 太能电池板可以在一天的日照时间内与太阳光保持相对垂直，从而提高太阳能的能量密 度，进而提高发电效率。例如，在现有技术中的向日追踪装置通常采用C型支架支承太阳能电池板，具体 而言，在C型支架上固定设置主轴，在主轴的两端部分别套上可以绕该主轴转动的轴承部 件，而太阳能电池板固定在轴承部件上，通过传动机构首先带动其中一个轴承部件转动，进 而通过太阳能电池板带动另一个轴承转动，从而使整个太阳能电池板一同绕主轴转动以达 到追踪太阳的效果。此类装置虽然可在一定程度上提高发电效率，但是仍然存在下述缺 陷1、采用C型支架支承太阳能电池板虽然可以使太阳能电池板可转动，却导致其自 身结构稳定性差，一旦遭遇灾害性天气，例如大风沙尘暴天气或地震，会导致整个向日追踪 装置松动、变形，即使没有被风刮倒，也会使太阳光入射角发生变化，从而导致发电效率降 低；2、在上述结构中，当传动机构带动太阳能电池板转动时，与该传动机构连接的轴 承部件所在位置的太阳能电池板最先受力，然后才进一步传递到整个太阳能电池板，通过 太能阳电池板带动另一个轴承部件转动，从而使整个太阳能电池板转动，因此，太阳能电池 板上受力不均，容易导致太阳能电池板发生扭曲甚至破裂，严重降低了太阳能电池板的使 用寿命。
发明内容本实用新型的目的在于解决上述技术缺陷，提供一种结构牢固稳定、抗风性强并 且使用寿命长的自动跟踪太阳能光伏发电装置。为此，本实用新型提供的一种自动跟踪太阳能光伏发电装置包括用于与地基固定的三角支架；太阳能电池板及其支承装置；[0011]安装在所述三角支架上的主轴组件以及与所述支承装置固定连接的主轴；安装在所述三角支架上并使所述主轴转动的致动机构；跟踪控制器。在本实用新型所述的三角支架可以包括至少三个地脚座，分别为第一地脚座、第二地脚座和第三地脚座；前立柱，其第一端与第一地脚座固定，并设置于该第一地脚座上；至少两根后支腿，分别为第一后支腿、第二后支腿，其中，第一后支腿的第一端与 第二地脚座连接、第二后支腿的第一端与第三地脚座连接，而第一后支腿的第二端与第二 后支腿的第二端通过固定板连接，形成安装主轴组件的上平台；至少两根长斜撑，分别为第一长斜撑、第二长斜撑，其中，第一长斜撑的第一端与 第二地脚座连接，第二长斜撑的第一端与第三地脚座连接，而第一长斜撑的第二端和第二 长斜撑的第二端通过固定板与所述前立柱的第二端连接，形成安装主轴组件的下平台。优选地，所述三角支架进一步包括至少两根短斜撑，分别为第一短斜撑、第二短斜撑，其中，第一短斜撑的第一端与 第一长斜撑的中部连接，第二短斜撑的第二端与第二长斜撑的中部连接，而第一短斜撑的 第二端和第二短斜撑的第二端与所述前立柱的第一端连接；至少两根中支腿，分别跨设在第一后支腿与第一长斜撑、第二后支腿与第二长斜 撑之间。在本实用新型的具体实施方式
中，所述太阳能光伏发电装置的主轴组件包括分别 固定于所述上平台和下平台的上轴承座、下轴承座，用于承载所述主轴并使该主轴在致动 机构的驱动下带着所述支承装置转动。本实用新型所述的太阳能电池板的支承装置可以包括多个翼板，所述多个翼板横向设置并与所述主轴相交，并且在所述相交的位置与 所述主轴固定连接，具体地，所述翼板与所述主轴通过法兰盘固定；多根竖梁，所述多根竖梁竖向设置并与所述多个翼板相交，并且在相交位置与所 述翼板固定连接，所述太阳能电池板固定在所述竖梁上。本实用新型所述的致动机构可通过托架安装在所述第一长斜撑和第二长斜撑上， 该致动机构可以包括安装在该托架上的直流电机和传动机构，所述传动机构在直流电机的驱动下带动 所述主轴转动。其中，所述传动机构可以包括与所述主轴固定连接的销轮，其中，所述销轮可通过法兰盘与所述主轴固定；与所述直流电机连接的减速机，该减速机的输出齿轮与所述销轮啮合。所述传动机构还可以进一步包括在所述托架上并且位于所述销轮的两侧分别设置用于限制所述主轴转动范围的 行程开关。在本实用新型的实施方式中，所述太阳能光伏发电装置还可以包括设置在太阳能电池板上用于感知太阳方位并产生感知信号的敏感器；所述跟踪控制器根据所述敏感器产生的感知信号控制所述主轴的转动。[0036]本实用新型与现有技术相比至少具有以下优点1、本实用新型采用上述三角支架作为支承，具有更高的结构稳定性，抗风性更强， 可抵御12级飓风(风速32.6米/秒)，适用于风、雨、雪、沙尘等恶劣环境，从而可以使太阳 光入射角的控制不受影响，确保太阳能发电装置的发电效率；2、本实用新型通过将太阳能电池板与其承载装置固定，并且该承载装置的多个翼 板与主轴固定，通过传动机构带动主轴转动，进而带动太阳能电池板转动，由于太阳能电池 板固定在由多个翼板和多根竖梁构成的承载装置，而该承载装置通过多个翼板在多个位置 与主轴固定，因此，在转动太阳能电池板的过程中可以始终保持其受力均勻，不会产生任何 扭曲，从而保证了太阳能电池板的使用寿命，进一步提高太阳能发电装置的使用寿命，本实 用新型的太阳能光伏发电装置的使用寿命大于20年；3、由于采用本实用新型提供的传动方式，太阳能电池板受力均勻，使其整个转动 过程更加省力，进而降低直流电机耗能，由于直流电机所耗用的电能由太阳能发电装置自 身提供，因此，本实用新型能够降低太阳能发电装置的自身能耗，提高太阳能发电装置的输 出电功率，从而有效提高太阳能光伏组件的发电效率，全年平均发电量可提高40%。
图1是根据本实用新型的一种优选实施方式的太阳能光伏发电装置的侧视示意 图；图2是图1所示的太阳能光伏发电装置的后视示意图；图3是图1所示的太阳能光伏发电装置的俯视示意图；图4是图1中部分I的放大图；图5是图1中部分II的放大图；图6是图1中部分III的放大图；图7是图2中部分IV的放大图；图8是图6中部分V的放大图以及销轮外圈的局部剖视图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施 方式对本实用新型作详细的描述。参见图1、图2和图3，其中，图1示出了根据本实用新型的一种优选实施方式的太 阳能光伏发电装置的侧视示意图，图2示出了该装置的后视示意图；图3示出了该装置的俯 视示意图。该实施方式中的太阳能光伏发电装置包括用于与地基固定的三角支架；太阳能 电池板11及其支承装置；安装在三角支架上的主轴组件以及与支承装置固定连接的主轴 16 ；以及，安装在三角支架上并使主轴16转动的致动机构和跟踪控制器19。上述各个组成 部件的具体结构将在下文进行具体阐述，其中，在本实用新型的描述中，所述“前”、“后”分 别是以面向低纬度的方向为前，面向高纬度的方向为后。参见图1至图3可知，本实施方式中的三角支架包括三个地脚座，即第一地脚座la、第二地脚座Ib和第三地脚座lc，该三个地脚座可以根据安装地的地理信息(例如，经度、纬度、气候情况等)在地基的3个不同位置进行安 装，例如，将第一地脚座Ia设置为相对第二地脚座Ib和第三地脚座Ic更靠近低纬度；在第一地脚座Ia上竖直固定设置的前立柱2 ；在第二地脚座Ib和第三地脚座Ic上分别设置的第一后支腿3a和第二后支腿3b， 具体而言，第一后支腿3a的第一端与第二地脚座Ib通过螺栓固定连接、第二后支腿3b的 第一端与第三地脚座Ic通过螺栓固定连接，并且，第一后支腿3a和第二后支腿3b适当前 倾(朝前立柱方向)与水平面呈一定夹角，所述夹角的大小根据安装地的地面情况确定，而 第一后支腿3a的第二端与第二后支腿3b的第二端通过固定板连接，形成用于安装所述主 轴组件的上轴承座8a的上平台7a(参见图4)；将前立柱2的上端分别与第二地脚座Ib和第三地脚座Ic连接的第一长斜撑4a 和第二长斜撑4b，其中，第一长斜撑4a的第一端与第二地脚座Ib通过螺栓固定连接，第二 长斜撑4b的第一端与第三地脚座Ic通过螺栓固定连接，而第一长斜撑4a的第二端和第二 长斜撑4b的第二端通过固定板与前立柱2的上端连接，形成用于安装所述主轴组件的下轴 承座8b的下平台7b (参见图6)，此外，上平台7a与下平台7b的间距取决于需要承载的太 阳能电池板的尺寸，以能稳定承载所述太阳能电池板为原则；两根短斜撑，即第一短斜撑5a和第二短斜撑5b，其中，第一短斜撑5a的第一端与 第一长斜撑4a的中部连接，第二短斜撑5b的第二端与第二长斜撑4b的中部连接，而第一 短斜撑5a的第二端和第二短斜撑5b的第二端与前立柱2的底端连接；两根中支腿，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与第一长斜撑4a之间，第二中支腿6b跨接于第二后支腿3b与第二长斜撑4b之 间。需要说明的是，尽管本实施方式中采用的地脚座为3个，但是，上述地脚座的数目 不限于所述3个，本领域的技术人员可以根据气候情况或地理情况，例如风力大小和地面 的平坦度设置任意适当数目的地脚座，例如，在前立柱的正前方可以设置第四地脚座，并且 通过设置长斜撑将第四地脚座与前立柱支撑连接，例如，可以支撑在前立柱的中部或顶部。此外，虽然在本实施方式中，前立柱竖直设置且两个后支腿适当前倾，然而，本实 用新型不局限于此，本领域的技术人员可以根据安装地的地面情况，按照其他能够使所述 装置结构更稳固的方式进行设置，例如，可以将前立柱竖直设置并且两个后支腿也竖直设 置，或者将前立柱适当后倾并且两个后支腿适当前倾设置，或者将前立柱适当后倾并且两 个后支腿竖直设置，等等。在本实施方式中，上述三角支架的前立柱、各个支腿、各个斜撑采用钢管制作，相 互之间通过销子连接，具体而言，如图5所示，在第二后支腿3b和第二长斜撑4b中分别打 入销子，如虚线所示，其中虚线仅仅表示销子在其中位置，然后通过螺栓将销子与第三地脚 座Ic上的固定件相固定，对于三角支架的其他各个部件的连接关系与此类似，在此不再赘 述。由于采用钢管材料，不仅可以实现支撑效果，而且重量较轻，便于运输和安装；通过螺栓 固定，有利于根据安装地的地理情况，调整安装在三角支架上的太阳能电池板的俯仰角，从 而更好地接收太阳辐射，提高太阳能的能量密度，进而提高发电效率。当然，本实用新型不 局限于此，本领域的技术人员可以采用本领域公知的其他可以实现所述效果的合适的型材 和固定方式。[0061]在本实施方式中，主轴16通过上轴承座8a和下轴承座8b固定安装在所述三角支 架上，具体而言，如图1、图4和图6所示，其中图4和图6是图1中部分I和部分III的放大 示意图，上轴承座8a通过螺栓固定在上平台7a上，下轴承座8b通过螺栓固定在下平台7b 上，以承载主轴16并使该主轴16在致动机构的驱动下转动。如图2所示，本实施方式中的支承装置包括多个翼板9，所述翼板横向设置并与主轴16相交，并且在相交位置与主轴16固定 连接，具体而言，如图7所示，主轴16穿过法兰盘12并与该法兰盘12固定，翼板9通过螺 栓固定在法兰盘12上，本领域的技术人员可以理解，所述翼板也可以通过其他方式与主轴 固定，例如将翼板与主轴直接焊接；多个竖梁10，所述竖梁在竖直方向与多个翼板9相交，并且在相交位置与翼板9固 定连接，例如通过焊接或螺栓固定；其中，太阳能电池板11固定在所述多个竖梁10上，具体而言，如图1所示，通过压 板23将太阳能电池板11固定在竖梁9上。由于上述支承装置通过多个翼板与主轴的多个不同位置固定，因此，当主轴在致 动机构的驱动下转动时，在所述多个不同位置同时向所述支承装置施力，进而带动太阳能 电池板转动，即太阳能电池板受力均勻，克服了现有技术中太阳能电池板受力不均的缺陷， 因此，本实用新型能够避免太阳能电池板因扭曲而毁损，提高了太阳能电池板的使用寿命， 进而提高了整个太阳能发电装置的使用寿命。此外，为了进一步提高装置的整体抗风性能， 可以在竖梁上设置多个过风孔(未示出)，当遭遇强风灾害天气时，这些过风孔可以卸掉一 部分风力负载，达到抗风效果。本实施方式中的致动机构通过托架13安装在第一长斜撑4a和第二长斜撑4b上， 其包括安装在该托架13上的直流电机14和传动机构，所述传动机构在直流电机的驱动下 带动主轴16转动。其中，直流电机14优选地使用超低能耗的电机，所述传动机构优选采用销齿传 动、带传动、链传动等，在本实施方式中，下面将以销齿传动为例进行具体说明。如图1、图3和图6所示，所述销齿传动机构包括与主轴16固定连接的销轮15、 与直流电机14连接的减速机24，具体而言，主轴16穿过法兰盘的中央部分并与该法兰盘固 定连接(例如焊接)，销轮15通过螺栓固定安装在所述法兰盘上，如图8所示，销轮15外 圈的销151与减速机24的输出齿轮17啮合。这样，当直流电机14驱动减速机24转动时， 减速机24带动与之啮合的销轮15转动，销轮15进而带动主轴16转动，由于太阳能电池板 11通过翼板9固定在主轴16上，所以太阳能电池板11也随着主轴16 —同转动，以实现追 踪太阳的目的。在本实施方式中，在托架13上并且位于销轮15的两侧分别设置用于限制主轴16 转动范围的行程开关18a、18b，如图3所示优选地，减速机24采用具有自锁功能的减速机， 这样，当销轮15碰到行程开关18a、18b而不能转动时，减速机24因其自锁功能而停止转 动，从而避免太阳能电池板旋转范围过大而触碰到三角支架，造成太阳能电池板的损坏。本实施方式中的太阳能光伏发电装置还可以包括设置在太阳能电池板11上用于感知太阳方位并产生感知信号的敏感器；用于根据所述敏感器产生的感知信号控制所述致动机构转动的控制器19，如图1
8所示，控制器19通过支架20和固定卡21安装在三角支架的两个后支腿(第一后支腿3a 和第二后支腿3b)上，然而，本领域的技术人员应当理解，控制器19可以采用本领域公知的 控制电路实现，以及可以根据实际环境安装在三角支架的不影响太阳能电池板转动的任何 位置，并且还可以安装在三角支架之外的其他合适位置。通过以上的描述可知，本实用新型的太阳能光伏发电装置的主轴安装在三角支架 的安装平台(上平台7a、下平台7b)上，其两后支腿可以有效地抵御侧向风产生的倾翻，而 各个斜撑和中支腿将后支腿、前立柱和主轴连成一体，进一步提高了整体结构的刚度和稳 定性，并降低了在大风和地震情况下的结构变形，而且，与现有技术相比，上述改进后的传 动方式可以延长太阳能电池板的使用寿命，减少电机电能消耗，提高太阳能发电效率。以上结合本实用新型的具体实施方式
对本实用新型进行说明，这些具体实施方式仅仅是示例性的，不能以此限定本实用新型之保护范围，本领域技术人员在不脱离本实用 新型实质的前提下可以进行各种修改、变化或替换。因此，依照本实用新型所作的各种等同 变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。
权利要求一种自动跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于，包括用于与地基固定的三角支架；太阳能电池板及其支承装置；安装在所述三角支架上的主轴组件以及与所述支承装置固定连接的主轴；安装在所述三角支架上并使所述主轴转动的致动机构；跟踪控制器。
2.根据权利要求1所述的自动跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于，所述三角支架 包括三个地脚座，分别为第一地脚座、第二地脚座和第三地脚座； 前立柱，其第一端与第一地脚座固定，并设置于该第一地脚座上； 两根后支腿，分别为第一后支腿、第二后支腿，其中，第一后支腿的第一端与第二地脚 座连接、第二后支腿的第一端与第三地脚座连接，而第一后支腿的第二端与第二后支腿的 第二端通过固定板连接，形成安装主轴组件的上平台；两根长斜撑，分别为第一长斜撑、第二长斜撑，其中，第一长斜撑的第一端与第二地脚 座连接，第二长斜撑的第一端与第三地脚座连接，而第一长斜撑的第二端和第二长斜撑的 第二端通过固定板与所述前立柱的第二端连接，形成安装主轴组件的下平台。
3.根据权利要求2所述的自动跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于，所述三角支架 还包括两根短斜撑，分别为第一短斜撑、第二短斜撑，其中，第一短斜撑的第一端与第一长 斜撑的中部连接，第二短斜撑的第二端与第二长斜撑的中部连接，而第一短斜撑的第二端 和第二短斜撑的第二端与所述前立柱的第一端连接。
4.根据权利要求2所述的自动跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于，所述三角支架 还包括至少两根中支腿，分别跨设在第一后支腿与第一长斜撑、第二后支腿与第二长斜撑 之间。
5.根据权利要求2所述的自动跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于，所述前立柱为竖直设置。
6.根据权利要求2所述的自动跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于，该装置还包括 所述主轴组件的上轴承座、下轴承座分别固定于所述上平台、下平台，以承载所述主轴，该主轴在致动机构的驱动下带着所述支承装置转动。
7.根据权利要求6所述的自动跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于，所述支承装置 包括多个翼板，所述多个翼板横向设置并与所述主轴相交，并且在相交位置与所述主轴固 定连接；多根竖梁，所述多根竖梁竖向设置并与所述多个翼板相交，并且在相交位置与所述翼 板固定连接，所述太阳能电池板固定在所述竖梁上。
8.根据权利要求7所述的自动跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于，所述翼板与所 述主轴通过法兰盘固定。
9.根据权利要求2所述的自动跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于，所述致动机构 通过托架架设在所述第一长斜撑和第二长斜撑上。
10.根据权利要求9所述的自动跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于，所述致动机构包括安装在所述托架上的直流电机和传动机构，所述传动机构在直流电机的驱动下带动所 述主轴转动。
11.根据权利要求10所述的自动跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于，所述传动机 构包括与所述主轴固定连接的销轮；与所述直流电机连接的减速机，该减速机的输出齿轮与所述销轮啮合。
12.根据权利要求11所述的自动跟踪太阳能光伏发电装装置，其特征在于，所述传动 机构还包括在所述托架上并且位于所述销轮的两侧分别设置用于限制所述主轴转动范围的行程 开关。
13.根据权利要求11所述的自动跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在于，所述销轮通 过法兰盘与所述主轴固定。
14.根据权利要求1至13中任意一项所述的自动跟踪太阳能光伏发电装置，其特征在 于，所述装置还包括设置在太阳能电池板上用于感知太阳方位并产生感知信号的敏感器；所述跟踪控制器根据所述敏感器产生的感知信号控制所述主轴的转动。
专利摘要本实用新型公开了一种自动跟踪太阳能光伏发电装置包括用于与地基固定的三角支架；太阳能电池板及其支承装置；安装在所述三角支架上的主轴组件以及与所述支承装置固定连接的主轴；安装在所述三角支架上并使所述主轴转动的致动机构；跟踪控制器。通过采用上述的三角支架，具有更高的稳定性，抗风性，并且采用本实用新型的结构，在追日转动过程中可以使太阳能电池板受力均匀，而不会产生任何扭曲，从而延长太阳能电池板的使用寿命，换言之，提高了太阳能发电装置的使用寿命，并且使得整个转动过程更加省力，降低了太阳能发电装置的自身能耗，从而提高了发电效率。
文档编号H02N6/00GK201766536SQ20102052865
公开日2011年3月16日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者余四祥, 王志远, 王鹏 申请人:北京科强科技有限公司