一種太陽能面板智能除污融冰裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能面板智能除污融冰裝置，包括安裝在太陽能板上的直線驅動電機、設置在所述直線驅動電機兩側并由其驅動的清潔刷，所述清潔刷包括支架和設置在所述支架上的刷毛、溫度傳感器、噴水孔和吹風孔。本發(fā)明安裝于太陽能板上，在直線電機的驅動下，對太能板進行100％全覆蓋、無死角的維護；并能夠與控制器結合，根據(jù)外界環(huán)境參數(shù)等自動噴除污液、吹熱風等智能操作，實現(xiàn)自動融冰、主動去污等。本發(fā)明與現(xiàn)有太陽能清潔技術相比，結構新穎簡單，成本低廉；凸顯機器維護和智能維護，節(jié)約人力物力，安全可靠。
【專利說明】
一種太陽能面板智能除污融冰裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于智能清潔設備領域，涉及一種太陽能面板的除污融冰裝置。
【背景技術】
[0002]太陽能具有可再生的清潔能源，轉換方便，成本低等優(yōu)點，不斷地被開發(fā)利用為野外電氣設備的電源，其中電力輸電線路的鐵塔檢測系統(tǒng)的電源就是以太陽能板為中心，配備儲能系統(tǒng)來實現(xiàn)的。但是，野外環(huán)境差，經常受到風沙雨雪等污染，這樣太陽能板需要定期除污融冰等。采用人工維護的方式，成本高，周期長，而且危險程度高。
[0003]隨著自動化技術的發(fā)展，研究和設計一種針對太陽能板的智能清潔技術，是形勢發(fā)展的必然。當前的技術中，尚無采用直線驅動電機的全覆蓋型清潔方式的；尚無融冰功能；尚無根據(jù)傳感器的測量進行的自動除污和熱風融冰的智能操作。

【發(fā)明內容】

[0004]技術問題:本發(fā)明提供了一種結構簡單、成本低廉、維護方便、安全可靠的太陽能面板智能除污融冰裝置，可解決太陽能電池板表面除污、融冰等智能操作，實現(xiàn)免人工智能維護。
[0005]技術方案:本發(fā)明的太陽能面板智能除污融冰裝置，包括安裝在太陽能板上的直線驅動電機、設置在所述直線驅動電機兩側并由其驅動的清潔刷，所述清潔刷包括支架和設置在所述支架上的刷毛、溫度傳感器、噴水孔和吹風孔，所述刷毛緊貼著太陽能板安裝，所述噴水孔和吹風孔均斜對太陽能板設置。所述直線驅動電機包括動子和靜子，所述清潔刷固定安裝在動子上，所述靜子由多個準Halbach永磁陣列排列而成，每個準Halbach永磁陣列均由10塊不同充磁方向的永磁體依次排列而成，相鄰兩個永磁體的NS極相對，兩個相鄰準Halbach永磁陣列之間也是永磁體NS極相對設置。
[0006]進一步的，本發(fā)明中，直線驅動電機采用10槽8極結構的直線電機，其中動子采用10槽，其邊端槽為半槽結構;動子采用集中式繞組，其中邊端繞組為半槽繞線，其余均為滿槽繞線;其中靜子的8極由4個NS對極組成，每個NS對極，為準Halbach永磁陣列。
[0007]進一步的，本發(fā)明中，準Halbach永磁陣列的10塊永磁體充磁方向依次為向上，30度向上，水平，30度向上，向下；向下，30度向下，水平，30度向上，向上，所述10塊永磁體磁場強度相同，充磁方向向上和向下的永磁體尺寸的長度為其他永磁體長度的一半。
[0008]進一步的，本發(fā)明中，準Halbach永磁陣列構成準正弦的360磁場強度結構，一個準Halbach永磁陣列形成一對NS極。
[0009]進一步的，本發(fā)明中，直線驅動電機靜子的總長度L與太陽能面板的相同，L=i*Ii，其中Ii為一個準Halbach永磁陣列的總長度為，i為準Halbach永磁陣列個數(shù)，i > 4，直線驅動電機動子總長度為5*1ι。
[0010]進一步的，本發(fā)明中，直線驅動電機的動子長度為5*h，動子槽寬Ws小于li/2，并滿足 5*Ws = 2*li。
[0011]本發(fā)明中，清潔刷安裝于驅動直線電機的左右兩側，分別與左右兩側的太陽能板塊通過刷毛無縫接觸。清潔刷根據(jù)環(huán)境的實時測量參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)等，對太能板噴灑除污水，實現(xiàn)自動除污操作。清潔刷根據(jù)環(huán)境的溫度，歷史數(shù)據(jù)等，對太陽能板吹熱風，實現(xiàn)自動融冰操作。清潔刷在直線驅動電機的帶領下直接驅動，實現(xiàn)了對太陽能板全覆蓋、無死角清潔。清潔刷的長度由太陽能板的尺寸確定。
[0012]本發(fā)明中，直線驅動電機充分地利用10槽8極直線電機的單邊磁拉力為清潔刷臂的壓力，增強了其去污融冰能力；10槽8極直線電機，其10槽中兩邊槽采用半槽繞組，中間8槽采用全槽繞組;采用準Halbach永磁體陣列的靜子結構，有效地地控制了磁路，減輕了靜子背鐵，從而減輕了這個電機的重量，增強了清潔刷的懸空安裝的可操作性。靜子結構端部采用小塊磁鐵組成，有效地減輕了直線電機的端部效應，減少了漏磁現(xiàn)象和損耗，提高了清潔刷的運行效率。
[0013]有益效果:本發(fā)明在太陽能電池板上安裝清潔刷，根據(jù)環(huán)境參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)，具有智能清理污染物和融冰等功能，可對太能板實施免人工維護。在除污融冰等操作過程中，直線驅動電機直接驅動清潔刷上下運行，不再需要齒輪滑環(huán)等輔助設備;根據(jù)外面的環(huán)境參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)，自動對太陽能面板噴灑除污液體，而后與刷毛配合，對面板進行除污操作；根據(jù)外面的環(huán)境參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)，自動對太陽能面板吹熱風，使得冰霜融化，而后與刷毛配合，對面板進行融冰操作。本發(fā)明在免人工維護的情況下，對太陽能面板進行智能維護，并能夠實現(xiàn)自動除塵融冰等功能。本發(fā)明很好地解決了太陽能板的維護問題，特別是野外。
[0014]本發(fā)明采用直接驅動系統(tǒng)，機械連接簡單，驅動動力來源于一臺小型的直線電機，安裝方便，維護快捷，可靠性高，造價便宜，而且實現(xiàn)100%全覆蓋融冰去污操作。本發(fā)明根據(jù)環(huán)境參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)，對太能板進行自動噴灑除污液，對結冰區(qū)域自動吹熱風等智能操作。本發(fā)明充分地利用太陽能面板的形狀和直線電機的驅動的特點，能夠實現(xiàn)對太陽能面板的全覆蓋式除污融冰操作。
【附圖說明】
[00?5]圖1是本發(fā)明的示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的安裝于太陽能板中的示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的太陽能面板的除塵融冰的智能操作算法示意圖。
[0018]圖4是Halbach永磁陣列的基本結構。
[0019]圖中有:直線驅動電機1、電樞繞組2、動子3、靜子N極磁鐵4、靜子S極磁鐵5、清潔刷
6、溫度傳感器7、噴水孔8、吹風孔9、刷毛1。
【具體實施方式】
[0020]下面結合實施例和說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0021]本發(fā)明的光伏面板除污融冰清潔刷，主要包括直線驅動電機I和清潔刷6。兩個所述清潔刷6分別設置在直線驅動電機I的左右兩側，所述溫度傳感器7，噴水孔8和吹風孔9組裝在清潔刷6靠近太能板的側面。所述清潔刷6安裝于直線電機I動子的兩側，所述直線驅動電機I安裝在太陽能板的中間或者兩塊太陽能板的中間，直線驅動電機I直接驅動清潔刷6，所述刷毛10布置于清潔刷6除去溫度傳感器7、噴水孔8和吹風孔9的區(qū)域，緊靠緊貼著太陽能板安裝，直接接觸太能板，以便于對太陽能面板的有效除污融冰。
[0022]圖2描述了智能除污融冰裝置的一種安裝方式，可以安裝于一塊太陽能面板的中間，或者兩個相同規(guī)格的太陽能面板之間。
[0023]圖3描述了智能清潔算法的主要步驟。第一步，獲得濕度T1，溫度H1，風速V1，氣壓Pair等氣象的實時檢測量和太陽能能量采集系統(tǒng)的采集電能的電氣量隊上;第二步，判斷太陽能面板是否正常工作，主要方法為通過比較當前的電能的收集功率和歷史數(shù)據(jù)。如果近似相同大約在10%范圍以內，則為正常;如果相差過多，進行下一步的判斷;第三步，通過氣象的檢測量，判斷天氣的情況。如果天氣正常，則為太陽能面板需要除污融冰;第四步，啟動噴水、吹風、啟動直線電機，進行除塵融冰等操作。
[0024]清潔刷6的長度由太陽能板的尺寸確定，而且其在直線驅動電機(I)的帶領下直接驅動，實現(xiàn)了對太陽能板全覆蓋、無死角清潔。清潔刷6根據(jù)環(huán)境的污染程度、歷史數(shù)據(jù)等，對太能板噴灑去污水和吹風，實現(xiàn)自動除污融冰操作和實現(xiàn)自動融冰操作。具體實現(xiàn)過程見圖3:主要步驟如下:
[0025]第一步:與測量通道連接，實時獲得檢測值，分別為實時測量值的導入(濕度T1，溫度Hi，風速Vi，氣壓Pair，電氣量Ui,，Ii等，其中，Ui為能量采集系統(tǒng)的采集的電壓值，Ii為能量采集系統(tǒng)的采集的電流值)，能量采集的功率為P1 = U1^113
[0026]第二步:根據(jù)實時的能量收集功率P1與歷史數(shù)據(jù)Phlstciry進行比較，判斷是否為正常采樣?如果正常，執(zhí)行第一步;如果否，繼續(xù)到第三步；
[0027]第三步:根據(jù)濕度出，溫度T1，風速V1，氣壓Pair等判斷天氣情況，是否具有太陽能面板正常工作的條件，比如說晴天?如果否，執(zhí)行第一步;如果是，繼續(xù)到第四步；
[0028]第四步:啟動智能清潔裝置:啟動噴水模塊;啟動吹風模塊;啟動驅動電機
[0029]圖4描述了Halbach永磁陣列的基本結構。由10個不同充磁方向，強度相同，兩種尺寸的永磁塊組成；10個永磁塊的充磁方向依次為:垂直向上、30度向右上、水平向右、30度向右下、垂直向下；垂直向下、30度向右下、水平向右、30度向右下、垂直向上;本結構構成一對NS磁極，形成360度電磁角度。
[0030]另外，本直線驅動電機采用10槽8極的直線驅動電機，靜子為halbach結構，動子為電樞繞組，1槽結構，其中兩邊端槽為半槽繞組，功能上為9槽結構。
[0031]上述實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和等同替換，這些對本發(fā)明權利要求進行改進和等同替換后的技術方案，均落入本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種太陽能面板智能除污融冰裝置，其特征在于，該裝置包括安裝在太陽能板上的直線驅動電機(I)、設置在所述直線驅動電機(I)兩側并由其驅動的清潔刷(6)，所述清潔刷(6)包括支架和設置在所述支架上的刷毛(10)、溫度傳感器(7)、噴水孔(8)和吹風孔(9)，所述刷毛(10)緊貼著太陽能板安裝，所述噴水孔(8)和吹風孔(9)均斜對太陽能板設置； 所述直線驅動電機包括動子(3)和靜子，所述清潔刷(6)固定安裝在動子(3)上，所述靜子由多個準Halbach永磁陣列排列而成，每個準Halbach永磁陣列均由10塊不同充磁方向的永磁體依次排列而成，相鄰兩個永磁體的NS極相對，兩個相鄰準Halbach永磁陣列之間也是永磁體NS極相對設置。2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能面板智能除污融冰裝置，其特征在于，所述直線驅動電機采用10槽8極結構的直線電機，其中動子(3)采用10槽，其邊端槽為半槽結構;動子(3)采用集中式繞組，其中邊端繞組為半槽繞線，其余均為滿槽繞線;其中靜子的8極由4個NS對極組成，每個NS對極，為準Halbach永磁陣列。3.根據(jù)權利要求1所述的太陽能面板智能除污融冰裝置，其特征在于，所述準Halbach永磁陣列的10塊永磁體充磁方向依次為向上，30度向上，水平，30度向上，向下；向下，30度向下，水平，30度向上，向上，所述1塊永磁體磁場強度相同，充磁方向向上和向下的永磁體尺寸的長度為其他永磁體長度的一半。4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的太陽能面板智能除污融冰裝置，其特征在于，所述準Halbach永磁陣列構成準正弦的360磁場強度結構，一個準Halbach永磁陣列形成一對NS極。5.根據(jù)權利要求1、2或3所述的太陽能面板智能除污融冰裝置，其特征在于，所述直線驅動電機靜子的總長度L與太陽能面板的相同，L=i*h，其中1!為一個準Halbach永磁陣列的總長度為，i為準Halbach永磁陣列個數(shù)，i 2 4，直線驅動電機動子總長度為5*lu6.根據(jù)權利要求1、2或3所述的太陽能面板智能除污融冰裝置，其特征在于，所述直線驅動電機的動子長度為5*1!，動子槽寬Ws小于h/2，并滿足5*13 = 2*1!。
【文檔編號】H02K3/28GK105871323SQ201610332839
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】余海濤, 董坤, 仲偉波, 封寧君, 施振川, 黃磊
【申請人】東南大學