一种用于光伏发电板的自动跟踪及除雪除尘装置的制作方法

本发明涉及电力设备自动清洗领域，尤其涉及一种用于光伏发电板的自动跟踪及除雪除尘装置。

背景技术：

随着科技的不断发展，化石能源的日益紧缺，太阳能作为一种对环境无污染的清洁能源越来越受到人们的重视。地球每秒获得的太阳能量相当于燃烧500万吨优质煤发出的能量。我国是世界上太阳能最丰富的国家之一，我国太阳能辐照总量大于502万千焦平方米，年日照时数2200小时的地区约占我国国土面积2/3以上，特别是西部地区，年日照时间达3000小时以上，充分利用太阳能资源逐步成为社会前进发展的趋向，因而太阳能光伏板组件应运而生。

太阳能光伏板是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成，太阳能作为可再生清洁能源，被许多国家重视开发与利用。从最初的太阳能热水器到后续的太阳能发电，越来越多的太阳能利用技术应用到人们的生活中，太阳能已经成为社会发展不可缺少的能源。近年来，太阳能光伏板被大家广泛使用，太阳能光伏板的使用极大地缓解了用电的紧张压力。然而由于城市工业化和空气污染日渐严重，太阳能光伏板在使用过程中，一般直接设置在室外，导致太阳能光伏板积尘问题严重，极大影响了太阳能光伏板对太阳光的吸收和转换效率，并且其安装角度会直接影响太阳能发电装置的发电效率，而在现代传统太阳能光伏板的清洗过程不仅工作不便，劳动强度大，清洗效果差，且用水量大，成本高，无法实现定期的清洗，且在发电过程中，因太阳角度的不断变化使得一天中不能全部发电，因而亟需拥有自清洁功能和能够自动跟踪的太阳能光伏板。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的是提供一种具有自清洁和自动跟踪功能的用于光伏发电板的自动跟踪及除雪除尘装置。

技术方案：本发明包括底座、俯仰装置、光伏发电板、清洗装置和控制器，所述的俯仰装置水平设置在底座的正上方，所述的光伏发电板位于俯仰装置的顶部；所述的俯仰装置包括旋转组件和伸缩组件，所述的旋转组件水平设置在底座上方，所述的伸缩组件位于旋转组件顶部，旋转组件分别与底座及伸缩组件传动连接；所述的光伏发电板位于伸缩组件的顶部，并与伸缩组件传动连接；所述的清洗装置位于光伏发电板的一侧，清洗装置包括驱动组件和除尘组件，所述的驱动组件位于光伏发电板的底部，除尘组件位于光伏发电板的顶部，所述的驱动组件与除尘组件传动连接；光伏发电板的另一侧设置有感应器，所述的控制器与感应器、旋转组件、伸缩组件和驱动组件均为电连接。

所述的驱动组件包括方形框架和驱动电机，所述的驱动电机沿方形框架的长度方向固定在方形框架的侧面，方形框架的顶部固定有光伏发电板。

所述的除尘组件包括条形支撑架，条形支撑架沿方形框架的宽度方向设置，其两侧端部均位于方形框架外侧，条形支撑架的底部插入方形框架内；所述驱动电机的输出轴均穿过方形框架与条形支撑架，驱动电机输出轴的末端与方形框架铰接；所述条形支撑架的两端均设有控制盒，所述的除尘组件还包括清洗组件，清洗组件水平设置在光伏发电板的顶端，所述清洗组件两端的延伸端均设置有固定杆。

所述的控制盒包括摆动杆、拉簧、固定轴和限位座，所述的固定轴水平设置在两个控制盒互相靠近的一侧内部，摆动杆与固定轴铰接，摆动杆的上端穿过控制盒顶部与清洗组件的固定杆固定，摆动杆的外侧还设有拉杆，控制盒底端设置有拉扣，拉扣与拉杆之间连接有拉簧。

所述的清洗组件包括除尘杆、除尘胶条和水箱，所述的除尘胶条采用V型结构，设置在除尘杆的外圆柱壁上，所述的除尘杆与除尘胶条连接部分及除尘胶条表面均设有若干个出水孔，除尘杆一端水平设置有进水口。

所述的旋转组件包括支撑板和旋转电机，所述的支撑板位于底座正上方，支撑板底部设有传动轮，传动轮通过轴承与底座连接，旋转电机设置在支撑板一侧，旋转电机输出轴的延伸端水平设置有主动轮，从动轮与主动轮之间通过传动带连接。

所述的伸缩组件包括两组三角形支撑架和两根伸缩杆，所述的三角形支撑架固定在支撑板的两端，三角形支撑架的顶角处贯穿有第二转轴，第二转轴的一侧设有第一转轴，另一侧设有第三转轴，第一转轴、第二转轴和第三转轴位于同一个平面，且两端均固定在方形框架上，两组三角形支撑架对应的两条边之间设有第四转轴和第五转轴，所述的伸缩杆固定在第一转轴与第四转轴之间及第三转轴与第五转轴之间。

有益效果：本发明通过感应器检测出光伏发电板表面具有灰尘或者积雪来调节清洗组件在光伏发电板上的来回往复运动，从而达到除去光伏发电板表面的灰尘或者积雪的目的，而当感应器检测出光照角度发生变化时，通过控制器调节旋转组件和伸缩组件来实现光伏发电板一直处于光照角度的最佳位置，不仅能够节约清洗成本，节省人力物力，提高清洗效率，且不刮伤光伏发电板的表面，还能够保证光伏发电板处于最佳的光照角度，大大提高了光伏发电板的发电效率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明的局部立体示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为图4中沿A-A处的剖视图；

图6为本发明的局部立体示意图；

图7为图6中B处的结构放大图；

图8为本发明的局部立体示意图；

图9为图8中C处的结构放大图；

图10为本发明局部立体示意图；

图11为图10的俯视图；

图12为图11中沿D-D处的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图12所示，本发明包括底座1，光伏发电板2，感应器3，控制器4，方形框架5，驱动电机6，条形支撑架7，第一避让孔8，滑槽9，滑块10，控制盒11，摆动杆12，拉簧13，固定轴14，限位座15，拉扣17，拉杆18，拨杆19，第二避让孔20，除尘杆21，胶条22，水箱23，出水孔24，进水口25，加液孔26，排水孔27，支撑板28，旋转电机29，传动带30，三角形支撑架31，第一转轴32，第二转轴33，第三转轴34，第四转轴35，第五转轴36，套杆37，插杆38和伸缩电机39。

本发明包括底座1、俯仰装置、光伏发电板2、清洗装置和控制器4，如图1和图2所示，俯仰装置水平设置在底座1的正上方，光伏发电板2位于俯仰装置的顶部；俯仰装置包括旋转组件和伸缩组件，旋转组件水平设置在底座1上方，伸缩组件位于旋转组件顶部，底座1、旋转组件和伸缩组件沿竖直方向依次排列，旋转组件分别与底座1及伸缩组件传动连接；光伏发电板2位于伸缩组件的顶部，并与伸缩组件传动连接；清洗装置位于光伏发电板2的一侧，清洗装置包括驱动组件和除尘组件，驱动组件位于光伏发电板2的底部，并且驱动组件的长度方向与光伏发电板2的宽度方向相垂直，除尘组件位于光伏发电板2的顶部，并且可在光伏发电板2的顶部做水平往复运动，除尘组件的长度方向与光伏发电板2的长度方向相垂直，驱动组件与除尘组件传动连接；光伏发电板2的另一侧设置有感应器3，控制器4固定在旋转组件上，与感应器3、旋转组件、伸缩组件和驱动组件均为电连接。

如图3至图6所示，驱动组件包括方形框架5和两个驱动电机6，两个驱动电机6水平间隔的设置在沿方形框架5宽度方向的一侧，除尘组件包括条形支撑架7，条形支撑架7沿方形框架5的宽度方向设置，其两侧端部均位于方形框架5外侧，条形支撑架7的底部插入方形框架5内，条形支撑架7可水平可往复运动。方形框架5沿长度方向的两侧均设置有用于避让条形支撑架7的第一避让孔8，避让孔上下端均设置有滑槽9，条形支撑架7两端的上下侧均设置有与滑槽9滑动配合的滑块10，条形支撑架7的长度方向与方形框架5的长度方向相垂直，两个驱动电机6的输出轴均穿过方形框架5向内延伸，其延伸端为螺纹结构，两个驱动电机6的输出轴的延伸端均穿过条形支撑架7并且与条形支撑架7螺纹连接，两个驱动电机6的输出轴的延伸端均与条形支撑架7长度方向相垂直，并且两个驱动电机6输出轴的延伸端与方形框架5铰接。控制器4与两个驱动电机6均为电连接。当感应器3检测到表面有灰尘或者有积雪时，感应器3发出电信号给到控制器4，控制器4控制两个驱动电机6通电开始工作，驱动电机6转动，带动着条形支撑架7在方形框架5内做往复运动。当两个驱动电机6均为顺时针旋转时，驱动电机6的输出轴与条形支撑架7之间为螺纹连接，此时条形支撑架7开始向方形框架5宽度方向的一侧运动，当条形支撑架7运动到方形框架5一侧时，驱动电机6停止旋转，此时驱动电机6开始逆时针旋转，两个驱动电机6的输出轴与条形支撑架7之间为螺纹连接，此时条形支撑架7开始向方形框架5宽度方向的另一侧运动，滑块10在滑槽9内滑动能够保证条形支撑架7在方形框架5内做往复运动时能够更好的移动并且不会使驱动电机6的输出轴与条形支撑架7发生移位和卡死。

光伏发电板2固定设置在方形框架5顶端，除尘组件还包括清洗组件，清洗组件水平设置在光伏发电板2的顶端，并且清洗组件的长度方向与光伏发电板2的长度方向相垂直，条形支撑架7两端均向外延伸，其延伸端两端均水平设置有控制盒11，并且每个控制盒11的结构相同，清洗组件的两端向外延伸，清洗组件两端的延伸端分别与每个控制盒11传动连接。光伏发电板2固定设置在方形框架5顶端，能够保证清洗组件小距离的擦洗光伏发电板2，控制盒11能够稳定住清洗组件保持在光伏发电板2的底端，清洗组件的长度方向与光伏发电板2的长度方向相垂直，使清洗组件能够最大面积的清洗光伏发电板2的表面。

如图7所示，控制盒11包括摆动杆12、拉簧13、固定轴14和限位座15，固定轴14水平设置在两个控制盒11互相靠近的一侧内部，摆动杆12倾斜设置且摆动杆12所在平面垂直于控制盒11底端平面，摆动杆12的中部铰接在固定轴14上。清洗组件两端的延伸端均设置有固定杆，摆动杆12的上端穿过控制盒11顶部与清洗组件的固定杆固定连接，摆动杆12远离清洗组件的一侧水平固定设置有一根拉杆18，并且拉杆18位于固定轴14和摆动杆12的上端之间，控制盒11底端水平设置有拉扣17，拉簧13倾斜设置在控制盒11内，并且拉簧13的上端与拉杆18固定连接，拉簧13底端与拉扣17固定连接，两个限位座15设置在摆动杆12两端，两个限位座15底端均与控制盒11固定连接，且两个限位座15与摆动杆12共平面，摆动杆12下端穿过控制盒11底端向外延伸。方形框架5沿长度方向一侧水平设置有四根拨杆19，四根拨杆19呈矩形设置，每根拨杆19与摆动杆12下端可抵触设置，控制盒11上端和下端均设置有用于避让摆动杆12上下端的第二避让孔20。

两个限位座15相对面之间的倾角相同，并且两个限位座15与摆动杆12之间的距离相等，且摆动杆12向两边摇摆的角度等于两片条形除尘胶条22之间的角度。两个限位座15相对面之间的倾角相同，能够使摆动杆12的左右摇摆幅度相同，摆动杆12向两边摇摆的角度等于两片条形除尘胶条22之间的角度，使得摆动杆12在翻转过程中，使除尘杆21在同时翻转后，让另外一片胶条22也能够同时全部的贴合在光伏发电板2的表面。

当感应器3检测到表面有灰尘或者有积雪时，感应器3发出电信号给到控制器4，控制器4控制两个驱动电机6通电开始工作，驱动电机6转动，带动着条形支撑架7在方形框架5内做往复运动，在此过程中，当条形支撑架7从方形框架5宽度方向一侧运动到另一侧时，摆动杆12的上端向方形框架5的一侧倾斜，摆动杆12的下端向方形框架5的另一侧倾斜，拉簧13拉住拉杆18使摆动杆12保持固定，当控制盒11运动到方形框架5的另一侧时，摆动杆12的下端与拨杆19相抵触，此时控制盒11在条形支撑架7的运动下继续向方形框架5的另一侧运动，摆动杆12的下端在拨杆19的抵触下开始向方形框架5的一侧运动，当拨杆19的推力大于拉簧13的拉力时，摆动杆12发生旋转，此时摆动杆12的下端朝向方形框架5的一侧，摆动杆12的上端朝向方形框架5的另一侧，此时拉簧13同样拉住拉杆18使得摆动杆12保持固定状态，从而使清洗组件能够换向，达到向一侧清洗的作用，第二避让孔20能够使摆动杆12无阻碍的在控制盒11内旋转，限位座15能够使摆动杆12的摇摆在拉簧13的作用下与拉簧13的拉力保持平衡。

如图8和图9所示，清洗组件包括除尘杆21、两片条形除尘胶条22和水箱23，除尘杆21为中空圆柱形结构，两片条形除尘胶条22呈一定角度可拆卸的设置在除尘杆21的外圆柱璧上，每片条形除尘胶条22都设置有若干个出水孔24，除尘杆21与胶条22固定连接的部分设置有对应的若干个出水孔24，除尘杆21一端水平设置有进水口25，水箱23用于储存清洗剂，水平设置在俯仰组件底部上端，水箱23内设置有增压水泵，水箱23顶端设置有加液孔26和排水孔27，排水孔27与进水口25通过柔性管道密封连接，控制器4与增压水泵电连接。当感应器3检测到表面有灰尘或者有积雪时，此时感应器3发出电信号给到控制器4，控制器4发送电信号给增压水泵，此时增压水泵开始通电工作，增压水泵将水箱23内的清洗剂加压，使清洗剂通过水箱23上的排水孔2进入向除尘杆21上的进水口25，使清洗剂在除尘杆21上的出水孔24排出，使得清洗组件在来回擦拭光伏发电板2的同时能够排出清洗剂，使胶条22在清洗剂的作用下能够更好的清洗光伏发电板2的表面，而且不会使胶条22刮到光伏发电板2的表面，能够清洗的更干净，水箱23上的加液孔26能够往水箱23内加注清洗剂。

旋转组件包括支撑板28和旋转电机29，支撑板28水平设置在底座1正上方，支撑板28底端水平设置有传动轮，传动轮底端向下延伸通过轴承与底座1顶端连接，旋转电机29通过支撑座竖直设置在支撑板28一旁，旋转电机29输出轴穿过支撑座向下延伸，旋转电机29输出轴的延伸端水平设置有一个主动轮，从动轮与主动轮之间通过传动带30连接，控制器4与旋转电机29电连接。当感应器3感应到光照角度发生变化时，此时感应器3发送电信号给控制器4，控制器4发送电信号给旋转电机29，此时旋转电机29开始通电工作，旋转电机29输出轴转动，带动主动轮转动，主动轮通过传动带30带动从动轮转动，当支撑板28转动到合适的角度时，感应器3发出电信号给控制器4，控制器4发送电信号给旋转电机29，使旋转电机29停止旋转。

如图10至图12所示，伸缩组件包括两组三角形支撑架31和两根伸缩杆，每个三角形支撑架31结构相同且间隔竖直设置在支撑板28顶端，三角形支撑架31的顶角处贯穿有第二转轴33，第二转轴33的一侧设有第一转轴32，另一侧设有第三转轴34，第一转轴32、第二转轴33和第三转轴34位于同一个平面，且两端均固定在方形框架5上，第二转轴33两端固定设置在方形框架5沿长度方向的中间部位，第一转轴32与第三转轴34两端均与方形框架5铰接，每个三角形支撑架31的顶端均与第二转轴33铰接，两个三角形支撑架31中部水平间隔设置有第四转轴35和第五转轴36，第四转轴35与第五转轴36两端均与两个三角形支撑架31铰接，并且第四转轴35和第五转轴36的轴线方向均与第二转轴33的轴线方向互相平行，两根伸缩杆均分别呈倾斜的设置在第一转轴32与第四转轴35之间及第三转轴34与第五转轴36之间。当感应器3感应到光照角度发生变化时，感应器3发送电信号给控制器4，控制器4发送电信号给两根伸缩杆，使伸缩杆开始伸缩，当第一转轴32与第四转轴35之间的伸缩杆伸长时，此时第三转轴34与第五转轴36之间的伸缩杆开始收缩，此时方形框架5位于第一转轴32的一侧以第二转轴33为中心开始向上抬高，方形框架5位于第三转轴34的一侧以第二转轴33为中心开始向下降低，当第一转轴32与第四转轴35之间的伸缩杆收缩时，此时第三转轴34与第五转轴36之间的伸缩杆开始伸长，此时方形框架5位于第一转轴32的一侧以第三转轴34为中心开始向下降低，方形框架5位于第三转轴34的一侧以第三转轴34为中心开始向上抬高，当方形框架5与地面的角度调节到合适的角度时，此时旋转电机29停止工作，第一转轴32和第三转轴34与方形框架5铰接，第四转轴35和第五转轴36与两个三角形支撑架31铰接，能够使两根伸缩杆上下端变化不同的角度。

每根伸缩杆结构相同且均包括套杆37、插杆38和伸缩电机39，每根插杆38的上端分别与第一转轴32和第五转轴36的中部固定连接，每根套杆37的下端分别与第四转轴35和第五转轴36的中部固定连接，每根套杆37内均固定设置有伸缩电机39，伸缩电机39的输出端朝向插杆38且输出端为螺纹结构，每个伸缩电机39输出端与每个插杆38的下端均为螺纹连接，控制器4与每个伸缩电机39均为电连接。当控制器4发送电信号给两个伸缩电机39时，两个伸缩电机39在控制器4的作用下开始旋转时，当旋转电机29开始顺时针旋转时，此时旋转电机29的输出轴也开始顺时针旋转，此时与旋转电机29输出轴螺纹连接的插杆38开始向远离套杆37的方向运动，此为伸长过程，当旋转电机29的输出轴开始逆时针旋转时，此时与旋转电机29输出轴螺纹连接的插杆38开始向靠近套杆37的方向运动，此为收缩过程。

工作原理：本发明通过感应器3来检测光伏发电板2表面是否具有灰尘或者积雪，通过感应器3检测出光照角度的变化来自动调节清洗组件在光伏发电板2上的清洗运动和光伏发电板2的角度变化，在此过程中，当感应器3检测到表面有灰尘或者有积雪时，此时感应器3发出电信号给到控制器4，控制器4控制两个驱动电机6通电开始工作，当两个驱动电机6均为顺时针旋转时，两个驱动电机6的输出轴与条形支撑架7之间为螺纹连接，此时条形支撑架7开始向方形框架5宽度方向的一侧运动，此时除尘杆21上的胶条22开始贴合在光伏发电板2上，并往光伏发电板2的一侧运动，控制器4控制增压水泵开始工作，将水箱23中的清洗剂加压到除尘杆21中，通过出水孔24喷射出。此时，胶条22在清洗剂的作用下能够将光伏发电板2的表面擦洗的更加干净，而且不会刮伤其表面，当驱动电机6将整个条形支撑架7运动到方形框架5的另一侧时，控制盒11上的摆动杆12下端将要抵触到拨杆19，此时控制盒11在条形支撑架7的运动下继续向方形框架5的另一侧运动，摆动杆12的下端在拨杆19的抵触下开始向方形框架5的一侧运动，当拨杆19的推力大于拉簧13的拉力时，此时摆动杆12发生旋转，摆动杆12的下端朝向方形框架5的一侧，摆动杆12的上端朝向方形框架5的另一侧，此时拉簧13同样拉住拉杆18使得摆动杆12保持固定状态，从而使清洗组件能够换向，达到向一侧的清洗作用，当条形支撑架7达到另一侧时，此时驱动组件停止工作，当光伏发电板2需要再次进行清洗时，驱动电机6将逆时针旋转，使得条形支撑架7从方形框架5的另一侧运动。

当感应器3感应到光照角度发生变化时，感应器3发送电信号给控制器4，控制器4发送电信号给旋转电机29，旋转电机29开始通电工作，旋转电机29输出轴转动带动主动轮转动，主动轮通过传动带30带动从动轮转动，当支撑板28转动到合适的角度时，感应器3发出电信号给控制器4，控制器4发送电信号给旋转电机29，旋转电机29停止旋转，然后控制器4发送电信号给两根伸缩杆，使伸缩杆开始伸缩，当第一转轴32与第四转轴35之间的伸缩杆伸长时，旋转电机29开始顺时针旋转，旋转电机29的输出轴也开始顺时针旋转，此时与旋转电机29输出轴螺纹连接的插杆38开始向远离套杆37的方向运动，此为伸长过程，则第三转轴34与第五转轴36之间的伸缩杆开始收缩，旋转电机29的输出轴开始逆时针旋转时，此时与旋转电机29输出轴螺纹连接的插杆38开始向靠近套杆37的方向运动，此为收缩过程。此时，方形框架5位于第一转轴32的一侧以第三转轴34为中心开始向上抬高，方形框架5位于第三转轴34的一侧以第三转轴34为中心开始向下降低，当第一转轴32与第四转轴35之间的伸缩杆收缩时，旋转电机29的输出轴开始逆时针旋转时，此时与旋转电机29输出轴螺纹连接的插杆38开始向靠近套杆37的方向运动，此为收缩过程，则第三转轴34与第五转轴36之间的伸缩杆开始伸长，旋转电机29开始顺时针旋转时，此时旋转电机29的输出轴也开始顺时针旋转，此时与旋转电机29输出轴螺纹连接的插杆38开始向远离套杆37的方向运动，此为伸长过程，此时方形框架5位于第一转轴32的一侧以第二转轴33为中心开始向下降低，方形框架5位于第三转轴34的一侧以第二转轴33为中心开始向上抬高，当方形框架5与地面的角度调节到合适的角度时，此时旋转电机29停止工作，第一转轴32和第三转轴34与方形框架5铰接，第四转轴35和第五转轴36与两个三角形支撑架31铰接，能够使两根伸缩杆上下端变化不同的角度，当感应器3感应到光伏发电板2调整到合适的光照角度时，此时控制器4控制旋转电机29和伸缩电机39停止工作，则整个清洗和光照角度调节的过程完毕。