一种小型多功能太阳能发电系统的制作方法

文档序号:14914094发布日期:2018-07-11 00:12阅读:167来源:国知局

本发明属于太阳能发电领域,具体涉及一种具有多种功能的小型太阳能发电系统。



背景技术:

太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”,是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被满足一定照度条件的光照到,瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏,简称光伏。

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流,而以光化学效应工作的实施太阳能电池则还处于萌芽阶段。

柔性太阳能电池,是薄膜太阳能电池的一种,而且技术先进、性能优良、成本低廉、用途广泛。可以应用于太阳能背包、太阳能敞篷、太阳能手电筒、太阳能汽车、太阳能帆船甚至太阳能飞机上。柔性太阳能的一个重要应用领域是BIPV(Building Integrated Photovoltaic,光伏建筑一体化),它可以集成在窗户或屋顶、外墙或内墙上。

现有利用柔性太阳能电池进行发电的小型发电系统,仅能提供较少的电量,且无其它功能,不能满足用户越来越丰富的需求。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术存在的不足,提供一种结构设计巧妙,可利用阳光发电,或者直接利用阳光进行室内照明的太阳能发电系统。

为实现本发明之目的,采用以下技术方案予以实现:一种小型多功能太阳能发电系统,包括有安装在墙体上的太阳能板机构、聚光反射板和采光器;

所述太阳能板机构包括有固定连接在墙体上的圆形的固定板,转动连接在固定板上的安装罩,连接在安装罩内的伸缩架以及安装在伸缩架上的一个第一发电组件和两个第二发电组件;所述安装罩的内顶部安装有用以驱动伸缩架伸、缩的电动推杆;

所述固定板上朝向安装罩的端面上成型有一圈固定齿,所述安装罩整体呈前端开口的矩形槽体结构,所述安装罩与固定板相连的壁面内侧固定安装有电机,所述电机输出轴连接有与所述固定齿啮合传动的驱动齿轮,所述安装罩上对应驱动齿轮的位置开设有供所述驱动齿轮穿过的通口;

所述第一发电组件包括有矩形框架、弹性基板、柔性太阳能板和超声波电机a;所述超声波电机a固定连接在矩形框架一个短边的中间;所述弹性基板一端中间与超声波电机a的输出轴固定连接,另一端中间与矩形框架的另一个短边中间转动连接;所述柔性太阳能板固定连接在弹性基板的一面;所述弹性基板另一面的一个长边位置固定连接有两个卷杆座,两个卷杆座之间转动连接有一个卷绳杆,所述弹性基板上位于所述卷绳杆的一端固定连接有一个卷绳电机,卷绳电机为超声波电机且卷绳电机的输出轴与卷绳杆同轴连接;所述弹性基板远离卷绳杆一端与卷绳杆之间均匀地连接有多根张紧绳;所述弹性基板异于柔性太阳能板的一面为反射镜面;

所述第二发电组件包括有矩形框架、弹性基板、柔性太阳能板和超声波电机a;所述超声波电机a固定连接在矩形框架一个短边的中间;所述弹性基板一端中间与超声波电机a的输出轴固定连接,另一端中间与矩形框架的另一个短边中间转动连接;所述柔性太阳能板固定连接在弹性基板的一面,弹性基板的另一面为反射镜面,且弹性基板上位于反射镜面所在表面上固定连接有多个记忆合金条,各个记忆合金条沿弹性基板长度方向等距布置,每个记忆合金条沿弹性基板宽度方向布置;所述记忆合金条至少在远离弹性基板一侧的外表面上涂覆有黑色的吸热层,所述记忆合金条在温度高于55℃时向柔性太阳能板一侧弯曲,使反射镜面一侧形成外凸的反射面,所述记忆合金条在温度低于35℃时恢复直线状态;所述记忆合金条为具有双程记忆效应的记忆合金;

所述安装罩内顶部还安装有控制电路板和蓄电池,所述蓄电池、电动推杆、电机、卷绳电机及超声波电机a分别与控制电路板电联接。

作为优选方案:两组所述的伸缩架连接在所述安装罩的两侧内壁,每组所述伸缩架包括有第一杆体、第二杆体、第三杆体、第四杆体、第五杆体和第六杆体;

所述第一杆体和第二杆体的中部转动连接,第一杆体的一端与安装罩内壁转动连接,第一杆体的另一端与第四杆体的一端转动连接;

两侧的两个第二杆体的一端之间连接有连杆,连杆与两个第二杆体均转动连接,连杆的两端部传出至安装罩两侧外,所述安装罩两侧成型有与所述连杆端部滑动配合的条形导向孔,所述第二杆体的另一端与第三杆体的一端转动连接;

所述第三杆体和第四杆体的中部转动连接,第三杆体的另一端与第六杆体的一端转动连接,第四杆体的另一端与第五杆体转动连接;

所述第五杆体的中间与第六杆体的另一端转动连接;

所述第一杆体、第二杆体、第三杆体、第四杆体和第五杆体的有效长度相等,第六杆体的有效长度为第五杆体的一半;

所述电动推杆的输出杆与所述连杆中部位置相连;

所述第一发电组件固定连接在两个所述的第一杆体之间,一个所述第二发电组件固定连接在两个第三杆体之间,另一个所述第二发电组件固定连接在两个第五杆体之间。

作为优选方案:所述卷绳电机及超声波电机a与控制电路板之间通过软质导线电联接,且所述卷绳电机、超声波电机a的转动角度为正、反180度。

作为优选方案:所述弹性基板为塑料板,且塑料板内沿宽度方向嵌设有记忆合金支撑条;或者,所述弹性基板整体为记忆合金板。

作为优选方案:所述弹性基板的反射镜面为反光涂层或者反光贴膜。

作为优选方案:所述聚光反射板位于第一发电组件反射镜面的出射光路上,所述采光器位于聚光反射板的出射光路上。

作为优选方案:所述采光器连接有光纤,光纤的另一端连接出光系统。

与现有技术相比较,本发明的有益效果是:本发明一般安装在朝南(针对北半球而言)的外墙面上,当第一发电组件和第二发电组件的柔性太阳能板均朝上时,处于纯发电状态,在该状态下通过电机相对固定板的转动来调整安装罩与固定板的相对位置,从而调整各个柔性太阳能板的东西朝向;另外通过电动推杆调整伸缩架的伸出幅度,从而调整各个柔性太阳能板的南北朝向,使得各个柔性太阳能板保持与阳光光线垂直,发电效率达到最高。

当白天需要进行室内照明时,第一发电组件可通过超声波电机a控制弹性基板翻转至反射镜面朝上,同时通过卷绳电机使张紧绳张紧,使反射镜面形成弧形的聚光镜面,经反射镜面反射后进行一道直线状的汇聚光,汇聚光经聚光反射板再次反射后形成一个小面积的方形光线,从采光器射入,由光纤导入室内需照明位置,由出光系统进行照明。第二发电组件则继续将太阳光能量转换为电能保存在蓄电池,以至少供给控制电路板及电动推杆、各个电机使用。

另外,在阳光较为充足时,所述第二发电组件可通过超声波电机a驱动使反射镜面朝上,经过一段时间,记忆合金条吸热温度上升产生变形,使反射镜面形成弧形的散光镜面,这样可将光线分散并反射到相邻的朝北的建筑(比如朝北的阳台),这样可使朝北的房间在白天保持明亮,尤其适合楼层较低的朝北房间的照明。

附图说明

图1是本发明所有发电组件均进行发电时的结构示意图。

图2是本发明第一发电组件直接反射光线进行照明,第二发电组件进行发电时的结构示意图。

图3是第一发电组件进行发电,第二发电组件直接反射光线时的结构示意图。

图4是太阳能板机构的结构示意图。

图5是太阳能板机构的分解结构示意图。

图6是第一发电组件的结构示意图。

图7是第一发电组件另一面的结构示意图。

图8是第二发电组件的结构示意图。

图9是第二发电组件另一面的结构示意图。

图10是伸缩架及第一发电组件、第二发电组件缩回安装罩内时的结构示意图。

图11是本发明另一实施例的结构示意图。

图12是储水器的结构示意图。

图13是储水器的剖视结构示意图。

1、墙体;2、太阳能板机构;21、固定板;211、固定齿;22、安装罩;221、条形导向孔;23、电动推杆;24、电机;25、控制电路板;26、蓄电池;27、伸缩架;271、第一杆体;272、第二杆体;273、第三杆体;274、第四杆体;275、第五杆体;276、第六杆体;277、连杆;28a、第一发电组件;28b、第二发电组件;281、矩形框架;282、弹性基板;283、柔性太阳能板;284、超声波电机a;285、卷杆座;286、卷绳电机;287、张紧绳;288、卷绳杆;289、记忆合金条;

3、聚光反射板;31、锚栓;32、转动推杆;301、落水导板;4、采光器;5、储水器;50、喷头;51、箱体;511、上延伸部;512、上吸热板;513、下延伸部;514、下吸热板;52、箱盖;521、单向进水阀;53、电磁阀a;54、电磁阀b;55、陶瓷过滤板。

具体实施方式

实施例1

根据图1至图10所示,本实施例为一种小型多功能太阳能发电系统,包括有安装在墙体1上的太阳能板机构2、聚光反射板3和采光器4。

所述太阳能板机构可安装在墙体上窗体或阳台位置的下方,所述聚光反射板则安装在窗体或阳台位置的上方,便于安装、检修和布线。采光器则安装在窗体或阳台位置的一侧。

所述采光器4连接有光纤,光纤的另一端连接出光系统。出光系统由一个或多个具有凹凸表面的透镜构成,起到散射光线的作用,肉眼看跟白炽灯类似。采光器可由一个聚光的凸透镜构成,用于将光线进一步汇聚后经光纤传输至出光系统。

所述太阳能板机构包括有固定连接在墙体上的圆形的固定板21,转动连接在固定板上的安装罩22,连接在安装罩内的伸缩架以及安装在伸缩架上的一个第一发电组件28a和两个第二发电组件28b。

所述固定板上朝向安装罩的端面上成型有一圈固定齿211,所述安装罩整体呈前端开口的矩形槽体结构,所述安装罩与固定板相连的壁面内侧固定安装有电机24,所述电机输出轴连接有与所述固定齿啮合传动的驱动齿轮,所述安装罩上对应驱动齿轮的位置开设有供所述驱动齿轮穿过的通口。

所述电机用于驱动安装罩相对固定板转动,调整柔性太阳能板的东西朝向。控制电路板可根据设定根据日期和时间实时调整安装罩的角度,也可以通过太阳光跟踪传感器实时监测太阳的位置,这两种方式都是现有技术中常用的方式,再次不展开详述。

两组所述的伸缩架连接在所述安装罩的两侧内壁,每组所述伸缩架包括有第一杆体271、第二杆体272、第三杆体273、第四杆体274、第五杆体275和第六杆体276。

所述第一杆体和第二杆体的中部转动连接,第一杆体的一端与安装罩内壁转动连接,第一杆体的另一端与第四杆体的一端转动连接。

两侧的两个第二杆体的一端之间连接有连杆277,连杆与两个第二杆体均转动连接,连杆的两端部传出至安装罩两侧外,所述安装罩两侧成型有与所述连杆端部滑动配合的条形导向孔221,所述第二杆体的另一端与第三杆体的一端转动连接。

所述第三杆体和第四杆体的中部转动连接,第三杆体的另一端与第六杆体的一端转动连接,第四杆体的另一端与第五杆体转动连接。

所述第五杆体的中间与第六杆体的另一端转动连接。

所述第一杆体、第二杆体、第三杆体、第四杆体和第五杆体的有效长度相等,第六杆体的有效长度为第五杆体的一半。

所述安装罩的内顶部安装有电动推杆23,所述电动推杆的输出杆与连杆相连。

所述第一发电组件固定连接在两个所述的第一杆体之间,一个所述第二发电组件固定连接在两个第三杆体之间,另一个所述第二发电组件固定连接在两个第五杆体之间。

所述电动推杆用于控制伸缩架的状态,一方面可调整各个发电组件的柔性太阳能板在南北方向上的角度,另一方面,在风速较大时,为了防止发电组件遭破坏,能够通过电动推杆控制伸缩架处于折叠状态,这样伸缩架连同第一发电组件、第二发电组件均缩回至安装罩内,起到防风效果。

所述第一发电组件包括有矩形框架281、弹性基板282、柔性太阳能板283和超声波电机a284;所述超声波电机a固定连接在矩形框架一个短边的中间;所述弹性基板一端中间与超声波电机a的输出轴固定连接,另一端中间与矩形框架的另一个短边中间转动连接;所述柔性太阳能板固定连接在弹性基板的一面;所述弹性基板另一面的一个长边位置固定连接有两个卷杆座285,两个卷杆座之间转动连接有一个卷绳杆288,所述弹性基板上位于所述卷绳杆的一端固定连接有一个卷绳电机286,卷绳电机为超声波电机且卷绳电机的输出轴与卷绳杆同轴连接;所述弹性基板远离卷绳杆一端与卷绳杆之间均匀地连接有多根张紧绳287;所述弹性基板异于柔性太阳能板的一面为反射镜面。

所述第二发电组件包括有矩形框架281、弹性基板282、柔性太阳能板283和超声波电机a284;所述超声波电机a固定连接在矩形框架一个短边的中间;所述弹性基板一端中间与超声波电机a的输出轴固定连接,另一端中间与矩形框架的另一个短边中间转动连接;所述柔性太阳能板固定连接在弹性基板的一面,弹性基板的另一面为反射镜面,且弹性基板上位于反射镜面所在表面上固定连接有多个记忆合金条289,各个记忆合金条沿弹性基板长度方向等距布置,每个记忆合金条沿弹性基板宽度方向布置;所述记忆合金条至少在远离弹性基板一侧的外表面上涂覆有黑色的吸热层,所述记忆合金条在温度高于55℃时向柔性太阳能板一侧弯曲,使反射镜面一侧形成外凸的反射面,所述记忆合金条在温度低于35℃时恢复直线状态;所述记忆合金条为具有双程记忆效应的记忆合金。

卷绳电机及超声波电机a均为超声波电机,利用了超声波电机在不工作时转子和定子之间由于摩擦力处于锁止状态的特点,省去了其它锁止定位机构,简化了结构。

所述安装罩内顶部还安装有控制电路板和蓄电池,所述蓄电池、电动推杆、电机、卷绳电机及超声波电机a分别与控制电路板电联接。

控制电路板可采用单片机进行控制,控制电路板控制电动推杆、电机等运动为本领域现有的成熟技术,且非本发明重点,在此不再赘述。

所述卷绳电机及超声波电机a与控制电路板之间通过软质导线电联接,且所述卷绳电机、超声波电机a的转动角度为正、反180度。各个电机的转动幅度不能过大,避免导线受到拉扯而损坏。

所述弹性基板为塑料板,且塑料板内沿宽度方向嵌设有记忆合金支撑条;或者,所述弹性基板整体为记忆合金板。利用记忆合金优良的弹性,可保证弹性基板在受到拉伸弯曲后能回复到初始位置。

所述弹性基板的反射镜面为反光涂层或者反光贴膜。

所述聚光反射板位于第一发电组件反射镜面的出射光路上,所述采光器位于聚光反射板的出射光路上。当使用出光系统进行照明时,聚光反射板和采光器的位置是相对固定的,这时通过电机和超声波电机a调整第一发电组件反射镜面的角度,使得最终光线集中投射到采光器上,这种状态下反射镜面的采光量不能达到最大,但考虑到通过光纤直接传导光线,效率高于柔性太阳能板,故采光量的大小反而可不考虑。

本发明一般安装在朝南(针对北半球而言)的外墙面上,当第一发电组件和第二发电组件的柔性太阳能板均朝上时,处于纯发电状态,在该状态下通过电机相对固定板的转动来调整安装罩与固定板的相对位置,从而调整各个柔性太阳能板的东西朝向;另外通过电动推杆调整伸缩架的伸出幅度,从而调整各个柔性太阳能板的南北朝向,使得各个柔性太阳能板保持与阳光光线垂直,发电效率达到最高。

当白天需要进行室内照明时,第一发电组件可通过超声波电机a控制弹性基板翻转至反射镜面朝上,同时通过卷绳电机使张紧绳张紧,使反射镜面形成弧形的聚光镜面,经反射镜面反射后进行一道直线状的汇聚光,汇聚光经聚光反射板再次反射后形成一个小面积的方形光线,从采光器射入,由光纤导入室内需照明位置,由出光系统进行照明。第二发电组件则继续将太阳光能量转换为电能保存在蓄电池,以至少供给控制电路板及电动推杆、各个电机使用。

另外,在阳光较为充足时,所述第二发电组件可通过超声波电机a驱动使反射镜面朝上,经过一段时间,记忆合金条吸热温度上升产生变形,使反射镜面形成弧形的散光镜面,这样可将光线分散并反射到相邻的朝北的建筑(比如朝北的阳台),这样可使朝北的房间在白天保持明亮,尤其适合楼层较低的朝北房间的照明。

所述控制电路板可通过导电连接设置在室内的控制开关进行状态的切换,也可以通过遥控器甚至移动终端通过无线电进行控制,这些控制方式均是现有技术的常用方式,可以根据用户需求灵活选择。

实施例2

结合图11至图13所示,本实施例在实施例1的基础上还作出以下改进:

所述的聚光反射板的中间位置通过锚栓31转动连接在墙体上,墙体上位于聚光反射板上方位置可转动地安装有转动推杆32,转动推杆的输出杆与聚光反射板上异于锚栓的位置转动连接;所述转动推杆为电动推杆,用以调整聚光反射板的角度。

所述墙体上位于窗体下部异于采光器的一侧安装有一个用以收集雨水的储水器5;所述聚光反射板靠近储水器的一端成型有一个延伸到储水器上方的落水导板301,且聚光反射板的上端面两侧也成型有上翻边,使得聚光反射板上部形成一个导流槽;所述储水器包括有铝合金材质的箱体51,密封连接在箱体上端的箱盖52;所述箱体内中部或中上部位置安装有倾斜设置的陶瓷过滤板55,所述箱体上位于陶瓷过滤板较低一端的侧壁上成型有一个中空的上延伸部511,上延伸部与箱体上部相连通,上延伸部上表面具有上吸热板512;所述箱体底部远离上延伸部的一侧成型有中空的下延伸部513,下延伸部与箱体下部连通,所述下延伸部上表面具有下吸热板514,所述上吸热板、下吸热板是黑色的涂层或者黑色的粘贴层;所述上延伸部下端连接有电磁阀a53,所述下延伸部下端连接有电磁阀b54;所述箱盖顶部为中间低四周高的凹面,箱盖内顶部安装有一个自上而下导通的单向进水阀521。

所述电磁阀a与排水管连接,所述安装罩内顶部前侧安装有多个喷头,所述电磁阀b通过管道配合多通接头与各个喷头连接。

柔性太阳能板使用一段时间后会在表面粘附灰尘,导致光电转换效率下降,需要定时进行清洗,本发明通过储水器在雨天时收集雨水,在晴天时可对柔性太阳能板进行冲洗以祛除灰尘。

所述转动推杆及电磁阀a、电磁阀b分别与控制电路板电联接,当需要冲洗柔性太阳能板时,控制电路板控制电动推杆使伸缩架连同各个柔性太阳能板缩回到安装罩内,接着通过转动推杆控制聚光反射板的角度,使汇聚的光线照射到上吸热板上,这样箱体内上部的水和/或空气被加热,压强升高,位于陶瓷过滤板上端的水在压力下通过陶瓷过滤板得到过滤(在雨天时雨水逐渐进入箱体内时水也会缓慢渗过陶瓷过滤板),这样箱体内位于陶瓷过滤板下方为无固体颗粒的干净水,避免对喷头造成堵塞;接着转动推杆再次调整聚光反射板的角度,使汇聚的光线照射到下吸热板上,这样箱体内下部的水受热蒸发,压力升高,只要通过控制电路板控制电磁阀b打开,水即可在气压作用下从喷头喷射出,对柔性太阳能板进行清洗。

上述方案中通过加热水形成压力来驱动水喷出,省去了不常用的水泵,更为节能环保。当太阳能板机构较少时可以性价比较低,但是当太阳能板机构安装了多个时,可共用一个储水器对多个太阳能板机构的柔性太阳能板进行冲洗,性价比就较高了,可达到长时间不需维护的效果。

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