專利名稱：大型叁軸太陽能電池板承載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型大型叁軸太陽能電池板承載裝置，屬太陽能光狀發(fā)電領(lǐng)域，涉及太陽能電池板承載及跟隨太陽方位角和仰角的機(jī)械裝置領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，低碳環(huán)保和清潔能源的開發(fā)利用已是全球共同關(guān)心的重大課題，太陽能發(fā)電是關(guān)系社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，目前，光伏電站太陽能電池板承載裝置多采用由單一垂直軸和單一水平軸構(gòu)成雙軸跟蹤系統(tǒng)，但是此類雙軸跟蹤系統(tǒng)太陽能電池板承載裝置的結(jié)構(gòu)在一定范圍內(nèi)制約了光伏電站單機(jī)容量的提升和光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，存在的主要問題表現(xiàn)在以下兩方面一、單一垂直軸的承載問題目前太陽能電池板承載裝置采用的雙軸跟蹤系統(tǒng)，是由單一垂直軸和單一水平軸組成。水平軸及其軸上電池板的全部重量均由該垂直軸承載，為了提高裝置的承載力，通常是采用大直徑垂直軸，對于粗大的垂直軸，其跟隨太陽方位角時需用大功率電機(jī)方可驅(qū)動。 盡管現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)盡可能地將垂直軸直徑加大、變粗，但相對于其力臂而言，仍然太小。因其力臂過小，減速機(jī)渦輪蝸桿撥動粗大的垂直軸時其靈活性和穩(wěn)定性均較差，特別是當(dāng)風(fēng)力加大，電池板張力增大時，其電機(jī)驅(qū)動功率在一定范圍內(nèi)不可能隨張力增大而無限增大， 因此跟隨太陽方位角時很困難，且電機(jī)和推桿均易被損壞，此類單一垂直軸的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)轉(zhuǎn)方式影響裝置的承載和使用壽命，應(yīng)該改變。二、單一水平軸和仰角的平衡穩(wěn)定問題水平軸和其軸上全部電池板的重量均由垂直軸承載，而兩軸之間的接觸面卻甚小，就像是一張大大的帆掛靠在一根細(xì)細(xì)的桅桿上，哪怕就是在靜止的狀態(tài)下，水平軸和其軸上全部電池板的重量都不可能均勻地分部在垂直軸的四周，更何況電池板在大風(fēng)中跟隨太陽仰角時，電池板面積與其張力成正比，面積較大的電池板將承受大大超出常態(tài)下的牽拉力，而此時水平軸上電池板的穩(wěn)定及其仰角的固定單純靠單一垂直軸和減速機(jī)渦輪蝸桿的絲桿二者來頂、撐也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為滿足發(fā)展清潔能源的需求，進(jìn)一步提高光狀系統(tǒng)發(fā)電量，必須解決制約太陽能光狀發(fā)電站單機(jī)容量的擴(kuò)大和發(fā)展的承載裝置存在的問題，迫切需要開發(fā)用于太陽能光狀發(fā)電站的具有高承載力、高安全性，高耐候性的大型太陽能電池板承載裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種大型叁軸太陽能電池板承載裝置，以顯著提高太陽能電池板承載裝置的承載能力和運(yùn)行穩(wěn)定性，提升裝置在惡劣自然環(huán)境且荷載加大條件下的耐侯性，并且能降低裝置自身的動力驅(qū)動能耗，節(jié)能降耗。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型大型叁軸太陽能電池板承載裝置，由垂直軸、水平軸、電池板擱架、仰角平衡與支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、以及自動跟蹤控制器組成，特點(diǎn)是垂直軸是由地基連接立柱、底盤和垂直鋼構(gòu)架組成的可旋轉(zhuǎn)垂直架軸，其底盤內(nèi)有方位角調(diào)節(jié)輪，其底部裝有支承腳輪，地基連接立柱設(shè)置在底盤的中央與地基固接，四座垂直鋼構(gòu)架裝于底盤內(nèi)接正方形的四角， 并通過其構(gòu)架之軸承圈徑向抱接在地基連接立柱的表面，四座垂直鋼構(gòu)架隨底盤受控圍繞地基連接立柱表面旋轉(zhuǎn)以跟隨太陽方位角，以跟隨太陽方位角時朝向太陽的一面為前，四座垂直鋼構(gòu)架之前排兩座垂直鋼構(gòu)架的高度高于后排兩座垂直鋼構(gòu)架的高度；水平軸為兩個，電池板擱架由中部主擱架和左右側(cè)擱架經(jīng)連桿連接，兩個水平軸分別與中部主擱架、左右側(cè)擱架固接，并分別通過軸承與前高、后低兩排垂直鋼構(gòu)架的頂部軸承座對應(yīng)配合連接， 電池板擱架受控隨其水平軸在前、后兩排垂直鋼構(gòu)架的頂部軸承座內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，以跟隨太陽仰角；仰角平衡與支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由上下滑道、移動平衡體、工字形撐桿及電機(jī)-減速機(jī)組成， 上滑道設(shè)有上下兩層滑軌，每層各兩條滑軌對稱固接在中部主擱架的中心縱梁上，下滑道的兩條水平滑軌對稱固接在前后鋼構(gòu)架的左右兩側(cè)，工字形撐桿之上下橫桿兩端的滑輪分別與上下滑道滑動配合而連接在垂直架軸、電池板擱架之間，移動平衡體的滑輪配合在上滑道的上層滑軌中，工字形撐桿的滑輪配合在上滑道的下層滑軌中，工字形撐桿的中心豎桿經(jīng)絲桿與減速機(jī)渦輪蝸桿連接。本實(shí)用新型裝置設(shè)計創(chuàng)新，本實(shí)用新型不僅在垂直架軸與雙水平軸之間所形成了多接觸面平衡穩(wěn)定的承載，而且在電池板擱架與垂直架軸之間設(shè)置連接有仰角平衡與支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，因此，為本裝置高承載強(qiáng)度和平穩(wěn)運(yùn)行提供了穩(wěn)定可靠的保障。其創(chuàng)新優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下兩方面一、本實(shí)用新型垂直軸創(chuàng)造性采用垂直架軸設(shè)計，本垂直架軸由地基連接立柱、 底盤和四個垂直鋼構(gòu)架組成的，四座鋼構(gòu)架與底盤固接為一整體，并經(jīng)軸承與地基連接立柱徑向抱接，整套設(shè)備的重量除了由四座鋼構(gòu)架垂直傳導(dǎo)至底盤，受底盤的八只腳輪支撐外，并得到設(shè)置在底盤中心的地基連接立柱的依托，四座垂直鋼構(gòu)架隨底盤構(gòu)成盤狀運(yùn)轉(zhuǎn)方式，故承載力強(qiáng)大，且底盤半徑大，相對轉(zhuǎn)動的力臂較長，不僅重心低穩(wěn)，抗氣象災(zāi)害能力強(qiáng)，而且四個垂直鋼構(gòu)架跟隨太陽方位角繞地基連接立柱運(yùn)行性能優(yōu)異，其運(yùn)轉(zhuǎn)靈活自如。二、本實(shí)用新型采用的雙水平軸和平衡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計，使本實(shí)用新型雙水平軸上的電池板擱架跟隨太陽仰角時其重心始終保持相對平衡。本實(shí)用新型電池板擱架分別與雙水平軸連接并在垂直架軸頂端轉(zhuǎn)動，兩根水平軸既有效地增加了所擱置的電池板面積，又有利于本裝置的自身平衡性，同時，工字形撐桿分別與電池板中部主擱架的上滑道、垂直架軸上的下滑道滑動配合，主擱架通過電池板擱架連桿帶動左右側(cè)架使雙水平軸聯(lián)動平衡， 同時帶動電池板主擱架、左右側(cè)架仰角一致；由于電池板中部主擱架上滑軌設(shè)有上下兩層滑道，工字形撐桿的上、下橫桿分別與上滑軌的下層滑道、垂直架軸上的下滑道滑動配合連接，而移動平衡體則滑動配合在上滑軌的上層滑道中，當(dāng)雙水平軸上的電池板擱架跟隨太陽仰角時，在仰角調(diào)節(jié)范圍10度至80度的過程中，首先由移動平衡體向滑道的一端滑動， 當(dāng)水平軸上的電池板擱架重心向后(電池板背著太陽的一面為后)或向前(電池板朝向太陽的一面為前)傾時該平衡體停止移動。與此同時，工字形撐桿開始滑動，水平軸上的電池板擱架相對于垂直架軸的角度也隨之發(fā)生相應(yīng)改變，其無論處于何種仰角均由移動平衡體滑動配合工字形撐桿滑動來完成，當(dāng)達(dá)到預(yù)定角度時與減速機(jī)渦輪蝸桿連接的工字形撐桿隨即被鎖定，即由于平衡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的作用，使本雙水平軸上的電池板擱架跟隨太陽仰角時具有優(yōu)良的靈活性和動平衡性。
圖1本實(shí)用新型裝置后視結(jié)構(gòu)示意圖圖2本實(shí)用新型裝置俯視結(jié)構(gòu)示意圖圖3本實(shí)用新型垂直架軸之地基連接立柱示意圖圖4本實(shí)用新型垂直架軸之帶腳輪的底盤與鋼構(gòu)架示意圖圖5本實(shí)用新型裝置垂直架軸示意圖圖6本實(shí)用新型裝置垂直架軸與下滑軌及工字形撐桿相關(guān)連接示意圖圖7本實(shí)用新型裝置平衡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)之上滑軌和移動平衡體及工字形撐桿與上下滑軌連接示意圖圖8本實(shí)用新型裝置側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖1-8說明本實(shí)用新型是如何實(shí)施的本實(shí)用新型大型叁軸太陽能電池板承載裝置，垂直架軸由地基連接立柱1、底盤2 和垂直鋼構(gòu)架3組成，底盤2內(nèi)有方位角調(diào)節(jié)輪4，其底部裝有支承腳輪加，地基連接立柱 1設(shè)置在底盤2的中央與混凝土地基固接，四座垂直鋼構(gòu)架3之間由支架相互交錯固接，其底部與底盤2內(nèi)接正方形的四角固接，并通過其支架上的軸承圈徑向抱接在地基連接立柱 1的表面，四座垂直鋼構(gòu)架可隨底盤受控圍繞地基連接立柱表面旋轉(zhuǎn)以跟隨太陽方位角，四座垂直鋼構(gòu)架3的前排(跟隨太陽方位角時朝向太陽的一面為前，以下相同)兩座垂直鋼構(gòu)架3a的高度高于后排兩座垂直鋼構(gòu)架北的高度，自動跟蹤控制器K設(shè)置在垂直鋼構(gòu)架上；水平軸上的電池板擱架由縱梁和橫梁垂直交錯組成，擱架6分中部主擱架6a和左右側(cè)架6b，兩部分分別由電池板擱架連桿w連接組成，前后設(shè)置的兩個水平軸5ajb分別與中部主擱架6a、左右側(cè)擱架6b的縱梁固接，該前后水平軸fe、5b的中心部位分別通過軸承與前、后兩排垂直鋼構(gòu)架3a、!3b頂部軸承座對應(yīng)配合連接，電池板擱架即可隨水平軸受控在該軸承座內(nèi)相對水平面作仰、俯轉(zhuǎn)動；仰角平衡與支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接在垂直架軸、電池板擱架之間，該機(jī)構(gòu)由上下滑道、 移動平衡體、工字形撐桿和電機(jī)-減速機(jī)組成上滑道7設(shè)有上下兩層滑軌，每層各兩條滑軌對稱固接在中部主擱架6a的中心縱梁上，下滑道8的兩條水平滑軌8z、8y分別與左右兩側(cè)的前后鋼構(gòu)架固接，工字形撐桿9連接在上下滑道之間，其上橫撐桿9s兩端的滑輪分別與上滑道7的下層滑軌配合連接，其下橫撐桿9x兩端的滑輪與下滑道8的兩條滑軌8z、8y 配合連接，電機(jī)-減速機(jī)設(shè)置在上滑軌7的兩條滑軌遠(yuǎn)離水平軸的末端，工字形撐桿9的中心豎桿中部由絲桿與電機(jī)-減速機(jī)渦輪蝸桿J連接，移動平衡體10通過其滑輪配合連接在上滑道7的上層滑軌中。上述各部件在市售產(chǎn)品自動跟蹤控制器的設(shè)定指令下，分別完成跟隨太陽方位角和仰角及不同角度的自動鎖定等功能。關(guān)于本裝置的實(shí)際運(yùn)行1.跟隨太陽方位角自動跟蹤控制器k將方位角動作信號傳導(dǎo)至底盤2上與方位角調(diào)節(jié)輪4軸心相連的電機(jī)-減速機(jī)，該電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時驅(qū)動方位角調(diào)節(jié)輪4由此帶動底盤轉(zhuǎn)動，其正向或反向運(yùn)轉(zhuǎn)時底盤2及底盤2上的四座鋼構(gòu)架3通過軸承環(huán)繞地基連接立柱1轉(zhuǎn)動，至預(yù)定方位角時停止轉(zhuǎn)動，隨即方位角調(diào)節(jié)輪4被減速機(jī)渦輪蝸桿鎖定，由于底盤2較大，帶動該垂直架軸的力臂相對較長，因此，盡管垂直架軸上有較大的荷載(電池板擱架和電池板等重量)，其運(yùn)轉(zhuǎn)只需小功率電機(jī)驅(qū)動便可靈活自如。在常態(tài)下，本裝置全部重力垂直傳導(dǎo)至底盤2的八只腳輪加上，由于其重心極低，裝置的穩(wěn)定性很好，在惡劣的氣候環(huán)境中(如大風(fēng))本裝置可依托地基連接立柱1免除外力對其結(jié)構(gòu)及功能的影響。因此，本裝置在惡劣自然環(huán)境中，哪怕荷載增加若干倍也仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，其耐候性是極強(qiáng)的。2.跟隨太陽仰角自動跟蹤控制器k發(fā)出調(diào)節(jié)信號至移動平衡體10驅(qū)動電機(jī)，該電機(jī)驅(qū)動移動平衡體10向上滑道7 —端滑動，當(dāng)水平軸上的電池板重心開始向后(電池板背著太陽的面為后)或向前(電池板朝向太陽的一面為前)傾時，該平衡移動體10停止滑動，與此同時，工字形撐桿9開始滑動至所需仰角的位置，由此帶動水平軸5上的電池板跟隨太陽仰角，該電池板無論變換何種仰角均由平衡移動體10滑動配合工字形撐桿9滑動來完成，達(dá)到所需角度后工字形撐桿9被與其連接的減速機(jī)渦輪蝸桿j鎖定。水平軸fe上的電池板無論處于何種仰角其上滑道滑軌與垂直架軸上的下滑道滑軌之間始終由工字形撐桿9支撐(電池板后傾時起支撐作用)或者牽拉(電池板前傾時起牽拉作用)著，當(dāng)其由牽拉狀態(tài)朝支撐狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(大約為電池板相對垂直架軸前夾角10度開始)，首先由移動平衡體10向垂直于水平軸fe的遠(yuǎn)端滑動，使水平軸fe上電池板的重心向后傾，然后工字形撐桿9才開始向垂直于水平軸如的遠(yuǎn)端滑動，其作用既可調(diào)節(jié)電池板的仰角又同時在所需仰角時起支撐作用，一旦水平軸5上的電池板重心向后傾(大約為電池板相對垂直架軸前夾角30度以上)，工字形撐桿9就處于承受重力的支撐狀態(tài)，此時移動平衡體10將向垂直于水平軸如的近端滑動，以減輕電池板朝后傾的重力，使工字形撐桿9能在水平軸上電池板重力相對平衡狀態(tài)中完成仰角的調(diào)節(jié)。3.仰角鎖定方式在常態(tài)下，電池板仰角鎖定單靠減速機(jī)渦輪蝸桿連接絲桿j就能完成，但在惡劣的氣候環(huán)境中(如大風(fēng))上述直接由渦輪蝸桿的鎖定方式極不穩(wěn)定，且易損壞相關(guān)設(shè)備。然而本實(shí)用新型裝置是由減速機(jī)渦輪蝸桿連接絲桿j直接鎖定工字形撐桿 9，而由該撐桿在支撐電池板的同時間接鎖定其仰角，如遇大風(fēng)，電池板上由此增加的重力可像常態(tài)時一樣由工字形撐桿9經(jīng)垂直架軸3傳導(dǎo)至底盤2上的腳輪2a，使本裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)始終處于輕松、靈活、穩(wěn)定狀態(tài)中。本實(shí)用新型大型叁軸太陽能電池板承載裝置，采用角鋼、槽鋼、鋼管、鋼板等不同規(guī)格的材料制成，其承載電池板重量或面積大小根據(jù)需要而定。在一定承載范圍內(nèi)，本實(shí)用新型大型叁軸太陽能電池板承載裝置的尺寸規(guī)格，與太陽能電池板重量或面積大小成正比。
權(quán)利要求1.大型叁軸太陽能電池板承載裝置，由垂直軸、水平軸、電池板擱架、仰角平衡與支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、以及自動跟蹤控制器組成，其特征在于垂直軸是由地基連接立柱、底盤和垂直鋼構(gòu)架組成的可旋轉(zhuǎn)垂直架軸，地基連接立柱設(shè)置在底盤的中央與地基固接，四座垂直鋼構(gòu)架裝于底盤內(nèi)接正方形的四角，并通過其構(gòu)架之軸承圈徑向抱接在地基連接立柱的表面， 四座垂直鋼構(gòu)架隨底盤受控圍繞地基連接立柱表面旋轉(zhuǎn)，以跟隨太陽方位角，以跟隨太陽方位角時朝向太陽的一面為前，四座垂直鋼構(gòu)架之前排兩座垂直鋼構(gòu)架的高度高于后排兩座垂直鋼構(gòu)架的高度；兩根水平軸分別與電池板擱架之中部主擱架、左右側(cè)擱架連接，并分別通過軸承與前、后排各兩座垂直鋼構(gòu)架的頂部軸承座對應(yīng)配合連接；電池板擱架受控隨其水平軸在前、后兩排垂直鋼構(gòu)架的頂部軸承座內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，以跟隨太陽仰角；仰角平衡與支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由上下滑道、移動平衡體、工字形撐桿及電機(jī)-減速機(jī)組成，上滑道之滑軌對稱固接在中部主擱架的中心縱梁上，下滑道的兩條水平滑軌對稱固接在前后鋼構(gòu)架的左右兩側(cè)，移動平衡體滑動配合在上滑道，工字形撐桿之上下橫桿兩端分別與上下滑道滑動配合連接在電池板擱架與垂直架軸之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型叁軸太陽能電池板承載裝置，其特征在于可旋轉(zhuǎn)垂直架軸其底盤內(nèi)有方位角調(diào)節(jié)輪，其底盤底部裝有支承腳輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型叁軸太陽能電池板承載裝置，其特征在于電池板擱架之中部主擱架和左右側(cè)擱架之間經(jīng)連桿連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型叁軸太陽能電池板承載裝置，其特征在于上滑道之滑軌為上下兩層，每層各有兩條對應(yīng)滑軌，移動平衡體滑動配合在其上層滑軌，工字形撐桿之上橫桿滑動配合在其下層滑軌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型叁軸太陽能電池板承載裝置，其特征在于工字形撐桿之上下橫桿兩端裝有滑輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型叁軸太陽能電池板承載裝置，其特征在于工字形撐桿的中心豎桿經(jīng)絲桿與減速機(jī)渦輪蝸桿連接。
專利摘要本實(shí)用新型大型叁軸太陽能電池板承載裝置，屬太陽能光狀發(fā)電領(lǐng)域，垂直軸是由地基連接立柱、底盤和垂直鋼構(gòu)架組成的垂直架軸，四座垂直鋼構(gòu)架安裝在底盤內(nèi)接正方形的四角，并通過其構(gòu)架之軸承圈與地基連接立柱的表面抱接，雙水平軸分別與電池板擱架固接，并分別通過軸承與前高、后低兩排垂直鋼構(gòu)架的頂部軸承座對應(yīng)配合連接，仰角平衡與支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)其移動平衡體滑動輪配合在上滑道、其工字形撐桿之上下橫桿分別滑動配合在上下滑道而連接在電池板擱架與垂直架軸之間，因此本實(shí)用為高承載強(qiáng)度下的平穩(wěn)運(yùn)行提供了穩(wěn)定可靠的保障，顯著提高了太陽能電池板裝置的承載能力、運(yùn)行穩(wěn)定性，提升了裝置在惡劣自然環(huán)境條件下的耐候性。
文檔編號G05D3/00GK202018973SQ20112011244
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者張家斌 申請人:武漢能極科技有限公司