一种基于Roberts机构的光伏支架

一种基于roberts机构的光伏支架
技术领域
1.本发明涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种基于roberts机构的光伏支架。


背景技术：

2.当前能源与环境问题已经开始受到人们的关注，其中可再生能源已经成为关注的重点，太阳能以其资源丰富、安全清洁、价格较低廉的优点成为了很多国家能源革命的主要内容。
3.传统跟踪式光伏支架多为平单轴形式，对于主轴，其主要受风荷载产生的压力与扭转力，对于立柱，其主要受风荷载所产生的弯矩。平单轴光伏支架最常见的破坏形式就是扭转气动失稳，当风速超过临界风速后，支架开始以第一扭转模式振动，随着风速的增大振幅不断增大，直到支架结构损坏。
4.对于一套可靠的光伏支架系统，发电效率与气动弹性效应都是必须要考虑在内的，发电效率与其跟踪形式有很大关系，而很多单向跟踪的光伏支架会受限制于地形因素，气动弹性效应主要包含结构的强度和稳定性两方面，而为了达到这两方面的要求并且不在原支架形式上寻求改变，厂家只能投入更多的材料以保证其相对“达标”，这就造成了不必要的浪费，而且还不能从根本上解决问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于roberts机构的光伏支架，以解决上述现有技术存在的问题，不仅可实现光伏支架的双向跟踪，提高太阳能利用率，而且将单一的转动变为转动与平动相结合的方式，优化了光伏支架的空气动力学性能，使得光伏支架扭转刚度大幅提高。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.本发明提供一种基于roberts机构的光伏支架，包括支撑机构、连接机构、传动机构和驱动机构；
8.所述支撑机构包括呈八字形对称设置的两个支撑架；
9.所述支撑架包括基础梁、顶梁和两根斜支撑柱，所述基础梁与所述顶梁互相平行，两根所述斜支撑柱呈八字形对称设置，两根所述斜支撑柱的底端和顶端均通过第一转轴转动连接有一个连接件，顶端的两个所述连接件以所述顶梁为转轴分别转动连接于所述顶梁的两端，底端的两个所述连接件以所述基础梁为转轴分别转动连接于所述基础梁两端，所述第一转轴垂直于所述基础梁；
10.所述连接机构两端分别与两根所述顶梁固定连接，所述连接机构上用于安装固定太阳能光伏板；
11.所述驱动机构包括圆形导轨、驱动杆、驱动线缆、驱动轮、第一驱动电机和第二驱动电机，所述圆形导轨所在的平面平行于两根所述基础梁所在的平面，所述圆形导轨上设有呈180
°
夹角的两个所述驱动轮，两个所述驱动轮分别与所述驱动杆两端连接，所述驱动
线缆绕设于两个所述驱动轮上，两个所述驱动轮之间的所述驱动线缆上设有连接点，所述第一驱动电机用于驱动所述驱动轮在所述圆形导轨上自转以带动所述连接点移动，所述第二驱动电机用于驱动所述驱动杆旋转以带动两个所述驱动轮沿所述圆形导轨移动；
12.所述传动机构包括呈v形固定连接的两个长度相等的第一传动杆和呈v形固定连接的两个长度相等的第二传动杆；两个所述第一传动杆关于第一中心面对称设置，所述第一中心面为两个所述支撑架的对称中心面，两个所述第一传动杆相接的一端连接在所述连接点上，两个所述第一传动杆远离所述连接点的一端固定连接在所述连接机构上；两个所述第二传动杆关于第二中心面对称设置，所述第二中心面为一个所述支撑架中的两根所述斜支撑柱的对称中心面，两个所述第二传动杆相接的一端连接在所述连接点上，两个所述第二传动杆远离所述连接点的一端固定连接在所述连接机构上。
13.优选地，所述连接机构包括圆环和直杆，所述圆环内固定设有呈十字形的两个所述直杆，所述圆环的两端分别与两根所述顶梁固定连接。
14.优选地，各所述驱动轮上均设有环形槽，各所述环形槽内均滑动设有滑块，所述驱动杆两端分别与两个所述滑块固定连接。
15.优选地，所述驱动机构还包括驱动支座，所述驱动杆为直线性杆，所述驱动杆经过所述圆形导轨的圆心，所述驱动支座固定连接于所述驱动杆的中间位置，所述驱动支座的轴线垂直于所述圆形导轨所在的平面并经过所述圆形导轨的圆心，所述第二驱动电机与所述驱动支座传动连接，通过所述第二驱动电机能够驱动所述驱动支座转动以带动所述驱动杆转动，从而带动两个所述驱动轮沿所述圆形导轨移动。
16.优选地，所述第一驱动电机固定连接在所述驱动杆上，所述第一驱动电机与一个所述驱动轮传动连接，通过所述第一驱动电机能够驱动所述驱动轮自转，并通过所述驱动线缆带动另一个所述驱动轮自转。
17.优选地，所述第一传动杆和所述第二传动杆的长度相等。
18.优选地，所述第一传动杆和所述斜支撑柱的长度相等。
19.优选地，所述斜支撑柱两端均固定设有安装板，所述第一转轴穿过所述安装板和所述连接件将所述安装板和所述连接件转动连接。
20.优选地，两个所述第一传动杆焊接固定连接且与所述圆环焊接固定连接，两个所述第二传动杆焊接固定连接且与所述圆环焊接固定连接。
21.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
22.本发明提供一种基于roberts机构的光伏支架，通过第二驱动电机调节两个驱动轮的位置，使驱动线缆垂直于基础梁，通过第一驱动电机驱动驱动轮自转，从而带动驱动线缆移动，使得连接点随驱动线缆的移动而移动，进而通过传动机构和连接机构，使得支撑机构的形态发生变化，从而实现太阳能光伏板的转动与平动，从而实现角度变化达到跟踪的目的；若想实现双向跟踪则需要将太阳能光伏板回复初始状态(水平)，通过第二驱动电机驱动驱动杆旋转90
°
，调节两个驱动轮的位置，使驱动线缆平行于基础梁，再次通过第一驱动电机驱动驱动轮自转，使连接点随驱动线缆的移动而移动，进而通过传动机构和连接机构，使得支撑机构的形态发生变化，从而实现太阳能光伏板的转动与平动，即可实现双向跟踪。本发明不仅实现了光伏支架的双向跟踪，提高太阳能利用率，而且将单一的转动变为转动与平动相结合的方式，优化了光伏支架的空气动力学性能，使得光伏支架扭转刚度大幅
提高，而且节省原材料，能够适应多种应用场景(陆地与水上等)。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明提供的基于roberts机构的光伏支架的结构示意图；
25.图2为本发明提供的基于roberts机构的光伏支架上安装太阳能光伏板后的结构示意图；
26.图3为图1中a部分的局部放大示意图；
27.图4为本发明中支撑机构的结构示意图；
28.图5为本发明中驱动机构的结构示意图；
29.图6为图5中b部分的局部放大示意图；
30.图7为本发明中连接机构的结构示意图；
31.图8为本发明中驱动杆与驱动轮的连接结构剖视图；
32.图中：1-支撑机构、2-连接机构、3-传动机构、4-驱动机构、5-支撑架、6-基础梁、7-顶梁、8-斜支撑柱、9-第一转轴、10-连接件、11-太阳能光伏板、12-圆形导轨、13-驱动杆、14-驱动线缆、15-驱动轮、16-连接点、17-第一传动杆、18-第二传动杆、19-圆环、20-直杆、21-环形槽、22-滑块、23-驱动支座、24-安装板、25-连杆、26-第一驱动电机、27-第二驱动电机、28-丝杠、29-丝杠螺母、30-连接杆。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.本发明的目的是提供一种基于roberts机构的光伏支架，以解决现有技术存在的问题，不仅可实现光伏支架的双向跟踪，提高太阳能利用率，而且将单一的转动变为转动与平动相结合的方式，优化了光伏支架的空气动力学性能，使得光伏支架扭转刚度大幅提高。
35.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
36.如图1-图8所示，本实施例提供一种基于roberts机构的光伏支架，包括支撑机构1、连接机构2、传动机构3和驱动机构4；
37.支撑机构1包括呈八字形对称设置的两个支撑架5；
38.支撑架5包括基础梁6、顶梁7和两根斜支撑柱8，基础梁6与顶梁7互相平行，两根斜支撑柱8呈八字形对称设置，两根斜支撑柱8的底端和顶端均通过第一转轴9转动连接有一个连接件10，顶端的两个连接件10以顶梁7为转轴分别转动连接于顶梁7的两端，底端的两个连接件10以基础梁6为转轴分别转动连接于基础梁6两端，第一转轴9垂直于基础梁6；
39.连接机构2两端分别与两根顶梁7固定连接，连接机构2上用于安装固定太阳能光伏板11；
40.驱动机构4包括圆形导轨12、驱动杆13、驱动线缆14、驱动轮15、第一驱动电机26和第二驱动电机27，圆形导轨12所在的平面平行于两根基础梁6所在的平面，圆形导轨12上设有呈180
°
夹角的两个驱动轮15，两个驱动轮15分别与驱动杆13两端连接，驱动线缆14绕设于两个驱动轮15上，两个驱动轮15之间的驱动线缆14上设有连接点16，第一驱动电机26用于驱动驱动轮15在圆形导轨12上自转以带动连接点16移动，第二驱动电机27用于驱动驱动杆13旋转以带动两个驱动轮15沿圆形导轨12移动；
41.传动机构3包括呈v形固定连接的两个长度相等的第一传动杆17和呈v形固定连接的两个长度相等的第二传动杆18；两个第一传动杆17关于第一中心面对称设置，第一中心面为两个支撑架5的对称中心面，两个第一传动杆17相接的一端连接在连接点16上，两个第一传动杆17远离连接点16的一端固定连接在连接机构2上；两个第二传动杆18关于第二中心面对称设置，第二中心面为一个支撑架5中的两根斜支撑柱8的对称中心面，两个第二传动杆18相接的一端连接在连接点16上，两个第二传动杆18远离连接点16的一端固定连接在连接机构2上。
42.本发明基于roberts直线机构原理，即每次进行单向跟踪时驱动线缆14与传动机构3连接处(即连接点16)扫过的轨迹为一条直线，roberts机构并不是严格意义上的直线机构，只是一种近似的直线机构(其轨迹偏离直线的偏差极小)，本发明采用具有柔性特性的线缆(可选用钢缆)传送，完全可满足其运动轨迹的极小的偏离。
43.使用时，将太阳能光伏板11安装固定于连接机构2上，默认太阳能光伏板11水平时为初始状态，通过第二驱动电机27调节两个驱动轮15的位置，使驱动线缆14垂直于基础梁6，通过第一驱动电机26驱动驱动轮15自转，从而带动驱动线缆14移动，使得连接点16随驱动线缆14的移动而移动，进而通过传动机构3和连接机构2，使得支撑机构1的形态发生变化(斜支撑柱8与水平面夹角发生变化)，从而实现太阳能光伏板11的转动与平动，从而实现角度变化达到跟踪的目的。以上所述为单向跟踪，若想实现双向跟踪则需要将太阳能光伏板11回复初始状态(水平)，通过第二驱动电机27驱动驱动杆13旋转90
°
，调节两个驱动轮15的位置，使驱动线缆14平行于基础梁6，再次通过第一驱动电机26驱动驱动轮15自转，使连接点16随驱动线缆14的移动而移动，进而通过传动机构3和连接机构2，使得支撑机构1的形态发生变化，从而实现太阳能光伏板11的转动与平动，即可实现双向跟踪。
44.本实施例中，连接机构2包括圆环19和直杆20，圆环19内固定设有呈十字形的两个直杆20，圆环19的两端分别与两根顶梁7固定连接。其中，两个直杆20经过圆环19的圆心，使得连接机构2结构更加稳定，不易发生变形。
45.本实施例中，各驱动轮15上均设有环形槽21，各环形槽21内均滑动设有滑块22，驱动杆13两端分别与两个滑块固定连接。其中，在驱动轮15自转时，滑块22可相对滑动于环形槽21中，环形槽21可采用缩口槽，以便对滑块22进行限位，避免滑块22从环形槽21中脱落，从而可以通过转动驱动杆13带动两个驱动轮15沿圆形导轨12移动，实现调节两个驱动轮15位置的目的。滑块22可设置为球体，以使得滑块22易于相对于驱动轮15滑动，球体通过连杆25与驱动杆13连接。
46.本实施例中，驱动机构4还包括驱动支座23，驱动杆13为直线性杆，驱动杆13经过
圆形导轨12的圆心，驱动支座23固定连接于驱动杆13的中间位置，驱动支座23的轴线垂直于圆形导轨12所在的平面并经过圆形导轨12的圆心，第二驱动电机27与驱动支座23传动连接，优选为齿轮传动连接，通过第二驱动电机27能够驱动驱动支座23转动以带动驱动杆13转动，从而带动两个驱动轮15沿圆形导轨12移动。
47.本实施例中，第一驱动电机26固定连接在驱动杆13上，第一驱动电机26的输出轴连接丝杠28一端，丝杠28另一端通过轴承座转动连接在驱动杆13上，丝杠28上螺纹连接有丝杠螺母29，丝杠螺母29通过连接杆30连接驱动线缆14，通过第一驱动电机26驱动丝杠28转动，从而带动丝杠螺母29沿丝杠28移动，进而带动驱动线缆14移动，使得两个驱动轮15转动，为了保证丝杠螺母29能够沿丝杠28平移，可在驱动杆13上固定设置一导杆(图中未示出)，丝杠螺母29与导杆滑动连接，通过导杆限制丝杠螺母29自转。
48.本实施例中，第一传动杆17和第二传动杆18的长度相等，第一传动杆17和斜支撑柱8的长度相等，制作方便。
49.本实施例中，斜支撑柱8两端均固定设有安装板24，第一转轴9穿过安装板24和连接件10将安装板24和连接件10转动连接。
50.本实施例中，两个第一传动杆17焊接固定连接且与圆环19焊接固定连接，两个第二传动杆18焊接固定连接且与圆环19焊接固定连接，采用焊接方式，制作方便快捷，连接可靠。
51.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。