一種可自動除雪除塵的太陽能發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可自動除雪除塵的太陽能發(fā)電裝置，包括太陽能光伏組件、支撐柱、轉(zhuǎn)軸、彈簧、傳動桿和凸輪驅(qū)動單元，所述轉(zhuǎn)軸豎直固定在轉(zhuǎn)動單元上，所述轉(zhuǎn)動單元安裝在結(jié)構(gòu)預埋件上，所述支撐柱與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接，所述支撐柱的頂端固定設(shè)置有太陽能光伏組件，所述支撐柱的尾端通過彈簧與轉(zhuǎn)軸底部連接；在所述轉(zhuǎn)軸上固定安裝有凸輪驅(qū)動單元，所述傳動桿的一端固定在支撐柱上，所述傳動桿的另一端卡設(shè)在凸輪驅(qū)動單元上的凸輪邊沿。本發(fā)明僅僅利用彈簧和凸輪機構(gòu)控制太陽能光伏組件發(fā)生震顫的慣性運動，有效地實現(xiàn)除積雪和除沙塵。
【專利說明】-種可自動除雪除塵的太陽能發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能發(fā)電應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及可自動除雪或除塵的太陽能發(fā)電 的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002] 當今世界，能源危機以及環(huán)境污染問題越來越引起人們的重視，太陽能作為一種 新型可再生能源，由于其環(huán)境友好性特點，其利用日益廣泛。太陽能具有"能量密度低、間歇 性、空間分布隨時變化"等特點，因此對太陽能利用技術(shù)提出了更高的要求。提高太陽能的 利用率是目前太陽能利用技術(shù)的重點和難點。
[0003] 就目前來看，提高太陽能利用率的重點都是在開發(fā)太陽能跟蹤系統(tǒng)這一領(lǐng)域上， 卻很少有人關(guān)注過對太陽能發(fā)電裝置除雪/沙塵這一領(lǐng)域。雖然自動除雪/沙塵裝置對于 提高太陽能利用效率方面不及太陽能跟蹤系統(tǒng)那么高，但是這依然是值得去開發(fā)研究的， 這樣就可以更進一步提高太陽能利用率。
[0004] 據(jù)相關(guān)文獻記載，由于光伏發(fā)電組件上的沙塵的累積，通常會損失光伏系統(tǒng)發(fā)電 功率的3-4%。如果長時間干旱，則損失率更高，可高達14%左右。例如高海拔地區(qū)經(jīng)常下 雪，西北地區(qū)經(jīng)常有沙塵暴，這些地區(qū)雪/沙塵對光伏發(fā)電效率的影響則會更大。但令人遺 憾的是，目前我國對太陽能除雪/沙塵的研究卻很少，相關(guān)專利也不多。有專利通過在晶 體硅光伏組件背面貼發(fā)熱膜，通電流發(fā)熱進而融化雪，但該方案卻不能實現(xiàn)除塵的功能；有 專利利用在光伏組件表面增加如"汽車雨刷"的自動清除單元從而達到除雪除塵的目，其實 現(xiàn)方案復雜，另外，這種接觸式的擦除單元易磨損而失效，同時可能對光伏組件表面產(chǎn)生損 傷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種可自動除雪除塵的 太陽能發(fā)電裝置，在不接觸太陽能光伏組件的表面的情況下，達到除雪除塵的效果，且其結(jié) 構(gòu)簡單、成本低、可操作性強。
[0006] 技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種可自動除雪除塵的太陽能發(fā)電裝置，包括太陽能光伏組件、支撐柱、轉(zhuǎn)軸、彈 簧、傳動桿和凸輪驅(qū)動單元，所述轉(zhuǎn)軸堅直固定在轉(zhuǎn)動單元上，所述轉(zhuǎn)動單元安裝在結(jié)構(gòu)預 埋件上，所述支撐柱通過軸銷與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接，所述支撐柱的頂端固定設(shè)置有太陽能光伏 組件，在軸銷的一側(cè)，所述支撐柱通過彈簧與轉(zhuǎn)軸連接；在軸銷的另一側(cè)，所述轉(zhuǎn)軸上固定 安裝有凸輪驅(qū)動單元，所述凸輪驅(qū)動單元包括凸輪和電機及減速箱，所述凸輪與電機及減 速箱固定連接，所述凸輪為半徑逐漸增大，達到最大半徑后階躍變小回到初始半徑的逗號 形凸輪，所述傳動桿的一端與支撐柱固定連接，所述傳動桿的另一端卡設(shè)在凸輪的邊緣上， 初始時，所述傳動桿另一端位于在凸輪的最小半徑處，啟動時，所述傳動桿的另一端隨著凸 輪的轉(zhuǎn)動沿凸輪的邊沿移動。
[0008] 當凸輪驅(qū)動單元在電機驅(qū)動下運動時，由于逗號形凸輪的特殊構(gòu)造，使得凸輪在 每個轉(zhuǎn)動周期都可以使得太陽能光伏組件發(fā)生"震顫"，附著在太陽能光伏組件上的積雪或 沙塵在震顫過程由于慣性作用將從太陽能光伏組件上滑落下來，從而達到除雪和除沙塵的 效果。
[0009] 更進一步的，所述支撐柱的頂端通過平臺支撐架固定設(shè)置有太陽能光伏組件。
[0010] 更進一步的，還包括電氣調(diào)控箱，所述電氣調(diào)控箱的信號輸出端分別與凸輪驅(qū)動 單元和轉(zhuǎn)動單元的信號輸入端連接。通過電氣調(diào)控箱控制凸輪驅(qū)動單元和控制轉(zhuǎn)動單元的 工作狀態(tài)。
[0011] 更進一步的，所述傳動桿的另一端通過軸承卡設(shè)在凸輪的邊緣，減小摩擦。
[0012] 更進一步的，在軸銷的下側(cè)，所述支撐柱的尾端通過彈簧與轉(zhuǎn)軸的底部連接；在軸 銷的上側(cè)，所述轉(zhuǎn)軸的頂部固定安裝有凸輪驅(qū)動單元，所述傳動桿的一端固定在支撐柱的 上側(cè)。
[0013] 有益效果：本發(fā)明裝置可以大大減少人工，并且所需硬件很少，成本很低，提高了 性價比，另外本發(fā)明可以在不接觸太陽能光伏組件的表面的情況下，僅僅利用彈簧和凸輪 機構(gòu)控制太陽能光伏組件發(fā)生"震顫"的慣性運動，有效地實現(xiàn)除雪和除沙塵。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 附圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 附圖2為本發(fā)明裝置中凸輪驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0017] 如附圖1和2所示，一種可自動除雪除塵的太陽能發(fā)電裝置，包括太陽能光伏組件 1、支撐柱3、轉(zhuǎn)軸4、彈簧5、傳動桿7和凸輪驅(qū)動單元6,所述轉(zhuǎn)軸4堅直固定在轉(zhuǎn)動單元8 上，所述轉(zhuǎn)動單元8安裝在結(jié)構(gòu)預埋件10上，所述支撐柱3與轉(zhuǎn)軸4通過軸銷轉(zhuǎn)動連接，所 述支撐柱3的頂端通過平臺支撐架2固定設(shè)置有太陽能光伏組件1，在軸銷的一側(cè)，所述支 撐柱3的通過彈簧5與轉(zhuǎn)軸4連接。在軸銷的另一側(cè)，在所述轉(zhuǎn)軸4上固定安裝有凸輪驅(qū) 動單元6,所述凸輪驅(qū)動單元6包括凸輪602和電機及減速箱601，所述凸輪602與電機及 減速箱601固定連接，所述凸輪602為半徑逐漸增大，達到最大半徑后階躍變小回到初始半 徑的逗號形凸輪，所述傳動桿7的一端與支撐柱3固定連接，所述傳動桿7的另一端卡設(shè)在 凸輪602的邊緣上，在本發(fā)明中，所述傳動桿7的另一端通過軸承卡設(shè)在凸輪602的邊緣。 初始時，所述傳動桿7另一端位于在凸輪602的最小半徑處，啟動時，所述傳動桿7的另一 端隨著凸輪602的轉(zhuǎn)動沿凸輪602的邊沿移動，當凸輪驅(qū)動單元6在電機驅(qū)動下運動時，由 于逗號形凸輪602的特殊構(gòu)造，使得凸輪602在每個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)，傳動桿7的另一端隨著凸 輪602的轉(zhuǎn)動沿凸輪602邊沿移動，當傳動桿7的另一端從凸輪602的最大半徑處，在彈簧 5的作用下迅速回到初始最小半徑處，使得傳動桿7帶動的太陽能光伏組件1發(fā)生震顫，附 著在太陽能光伏組件1上的積雪或沙塵在震顫過程由于慣性作用將從太陽能光伏組件1上 滑落下來，從而達到除雪和除沙塵的效果。
[0018] 本發(fā)明裝置還包括電氣調(diào)控箱9,所述電氣調(diào)控箱9的信號輸出端分別與凸輪驅(qū) 動單元6和轉(zhuǎn)動單元8的信號輸入端連接。通過電氣調(diào)控箱9控制凸輪驅(qū)動單元6和控制 轉(zhuǎn)動單元8的工作狀態(tài)。
[0019] 本發(fā)明中實施例中，在軸銷的下側(cè)，所述支撐柱3的尾端通過彈簧5與轉(zhuǎn)軸4的底 部連接；在軸銷的上側(cè)，所述轉(zhuǎn)軸4的頂部固定安裝有凸輪驅(qū)動單元6,所述傳動桿7的一 端固定在支撐柱3的上側(cè)1/3處。
[0020] 如附圖1所示，在本發(fā)明裝置開啟后，首先通過電氣調(diào)控箱9進入初始化各種參 數(shù)，接下來進行程序掃描，判斷需要進行的動作。通過判斷是否是白天還是黑夜決定追日系 統(tǒng)是否工作，追日系統(tǒng)在白天工作，夜晚停止工作。通過天氣信息來判斷除積雪和除沙塵系 統(tǒng)的工作模式，即正常除積雪沙塵模式和緊急除積雪沙塵模式，天氣信息的判斷方式可以 通過短信接收天氣預報形式來確定，也可以通過人為發(fā)送命令的方式進行選擇，如果天氣 惡劣則立即啟動緊急除積雪沙塵模式，否則進入正常除積雪沙塵模式。在系統(tǒng)判斷出正常 除積雪沙塵模式或緊急除積雪沙塵模式后，電氣調(diào)控箱9啟動凸輪驅(qū)動單元6,凸輪驅(qū)動單 元6中的電機及減速箱601按照設(shè)定的周期帶動凸輪602運轉(zhuǎn)，隨著凸輪602的轉(zhuǎn)動，傳動 桿7的另一端隨著凸輪602的轉(zhuǎn)動沿凸輪602的邊沿移動，由于凸輪602的半徑變得越來 越大，所以會帶動傳動桿7緩慢向下運動，此時，傳動桿7會對支撐柱3有一個向下的壓力， 迫使支撐柱3向下運動，由于支撐柱3的尾部有一個拉力足夠大的彈簧5,該彈簧5會對支 撐柱3有一個拉力，兩個力相互配合使支撐柱3繞著軸銷向下轉(zhuǎn)動；當凸輪602 -圈快要轉(zhuǎn) 完時，由于凸輪602的特殊的逗號形構(gòu)造，外加彈簧5的拉力，傳動桿7會迅速回到起始位 置，此時支撐柱3也會立刻回到初始的位置，由于支撐柱3回到初始位置的速度特別快，所 以就會使得支撐柱3帶著太陽能光伏組件1發(fā)生震顫，積雪和沙塵在震顫的過程中由于慣 性離開了太陽能光伏組件1，完成一個完整周期的除雪和除沙塵的工作過程。以上就是該發(fā) 明一個周期內(nèi)的工作過程，下一個周期同上，在不斷的循環(huán)過程中，不斷的起到除積雪和除 沙塵的作用。
[0021] 本發(fā)明中凸輪602的旋轉(zhuǎn)速度可以通過齒輪的傳動比來調(diào)節(jié)，震顫的幅度也可以 通過凸輪最大半徑的大小來調(diào)節(jié)，凸輪最大半徑越大，則支撐柱3發(fā)生的位移越大，震顫的 就越厲害。本發(fā)明正常除積雪沙塵模式和緊急除積雪沙塵模式的主要區(qū)別在于震顫周期的 不同，正常除積雪沙塵模式周期較長，緊急除積雪沙塵模式周期較短。
[0022] 該發(fā)明裝置適合于各類型的太陽能組件，對于現(xiàn)今存在的除塵裝置，本裝置相對 來說結(jié)構(gòu)簡單，成本比較低，在不損傷光伏組件表面的情況下，智能化實現(xiàn)除雪除塵，并且 本發(fā)明裝置很容易安裝，安裝人員不需要太多的培訓便可安裝。因此該裝置適用于經(jīng)常下 雪的高海拔偏遠地區(qū)以及經(jīng)常有沙塵暴的西北偏遠地區(qū)大規(guī)模運用。
[0023] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出：對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種可自動除雪除塵的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于：包括太陽能光伏組件（1)、支 撐柱（3)、轉(zhuǎn)軸（4)、彈簧（5)、傳動桿（7)和凸輪驅(qū)動單元￠)，所述轉(zhuǎn)軸（4)堅直固定在轉(zhuǎn) 動單元（8)上，所述轉(zhuǎn)動單元（8)安裝在結(jié)構(gòu)預埋件（10)上，所述支撐柱（3)通過軸銷與 轉(zhuǎn)軸（4)轉(zhuǎn)動連接，所述支撐柱（3)的頂端固定設(shè)置有太陽能光伏組件（1)，在軸銷的一側(cè)， 所述支撐柱（3)通過彈簧（5)與轉(zhuǎn)軸（4)連接； 在軸銷的另一側(cè)，所述轉(zhuǎn)軸（4)上固定安裝有凸輪驅(qū)動單元（6)，所述凸輪驅(qū)動單元 (6)包括凸輪（602)和電機及減速箱（601)，所述凸輪（602)與電機及減速箱（601)固定連 接，所述凸輪（602)為半徑逐漸增大，達到最大半徑后階躍變小回到初始半徑的逗號形凸 輪，所述傳動桿（7)的一端與支撐柱（3)固定連接，所述傳動桿（7)的另一端卡設(shè)在凸輪 (602)的邊緣上，初始時，所述傳動桿（7)另一端位于在凸輪（602)的最小半徑處，啟動時， 所述傳動桿（7)的另一端隨著凸輪￠02)的轉(zhuǎn)動沿凸輪￠02)的邊沿移動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可自動除雪除塵的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于：所述支 撐柱（3)的頂端通過平臺支撐架（2)固定設(shè)置有太陽能光伏組件（1)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可自動除雪除塵的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于：還包括 電氣調(diào)控箱（9)，所述電氣調(diào)控箱（9)的信號輸出端分別與凸輪驅(qū)動單元（6)和轉(zhuǎn)動單元 (8)的信號輸入端連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動除雪除塵的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于：所述 傳動桿（7)的另一端通過軸承卡設(shè)在凸輪（602)的邊緣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動除雪除塵的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于：在軸 銷的下側(cè)，所述支撐柱（3)的尾端通過彈簧（5)與轉(zhuǎn)軸（4)的底部連接；在軸銷的上側(cè)，所 述轉(zhuǎn)軸（4)的頂部固定安裝有凸輪驅(qū)動單元（6)，所述傳動桿（7)的一端固定在支撐柱（3) 的上側(cè)。
【文檔編號】H02S40/10GK104104324SQ201410364857
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】高丙團, 湯奕, 劉曉峰, 魏巍 申請人:東南大學