一种可折叠追踪的太阳能发电装置

1.本实用新型涉及太阳能发电设备领域，具体为一种可折叠追踪的小型太阳能发电装置。


背景技术：

2.随着石油、煤炭和天然气等不可再生化石能源不断消耗，能源危机在21世纪日益严峻。可再生能源凭借清洁环保、可再生等特点将逐步取代化石能源，成为解决能源匮乏危机的重要资源，其中太阳能作为地球最原始能源，蕴藏丰富、安全环保、分布广泛，是新能源发展最理想清洁能源。
3.目前的小型太阳能发电设备，存在空间利用效率不高，没有对太阳能进行追踪设计，太阳能利用效率不高的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的不足，本实用新型提供的一种可折叠追踪的太阳能发电装置，解决了空间利用效率不高，太阳能利用效率不高的问题。
5.为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为：一种可折叠追踪的太阳能发电装置，包括太阳能追踪机构和太阳能折叠机构；太阳能追踪机构包括底板、u形板、活动支撑板、方位角调节支座、方位角电机、高度角电机；太阳能折叠机构包括驱动电机、齿条、长方形板；底板与u形板一端铰接，u形板的另一端与活动支撑板一端铰接，活动支撑板的另一端放置在l形底板长端的凹槽，u形板的两侧顶端通过螺栓固定有带轴承的方位角调节支座；驱动齿轮固定在驱动电机的电机轴上，驱动齿轮分别和两侧齿条啮合，齿条中间与两个齿条支架间隙配合，两个齿条支架固定在固定板上，齿条的一端与驱动连接板一端固定，驱动连接板的另一端固定在上长方形板上。
6.进一步地，所述底板为l形底板，l形底板的长端设置有等距分布的凹槽，用于手动预设装置的倾角。
7.进一步地，十字支架的两端固定有两对方位角销钉支座，每对方位角销钉支座固定有方位角销钉，方位角销钉的中部与带轴承的方位角调节支座固定，十字支架的中间固定有方位角内齿轮支架，方位角内齿轮支架的内部固定有方位角内齿轮，方位角内齿轮与方位角小齿轮啮合，方位角小齿轮固定在方位角步进电机的电机轴上，方位角固定电机通过电机支架固定在u形板的中间。
8.进一步地，十字支架的u形顶端固定有带轴承的高度角调节支座，固定板的两侧固定有两对高度角销钉支座，每对高度角销钉支座固定有高度角销钉，高度角销钉的中部与带轴承的高度角调节支座固定，固定板的中间固定有高度角内齿轮支架，高度角内齿轮支架的内部固定有高度角内齿轮，高度角内齿轮与高度角小齿轮啮合，高度角小齿轮固定在高度角步进电机的电机轴上，高度角步进电机通过电机支架与十字支架固定，正方形底板通过固定支撑轴与固定板固定。
9.进一步地，正方形底板的左上和右下分别固定有底部凹形滑槽，下长方形板上下两面分别固定有下凹形滑槽和下凸形滑槽，中长方形板上下两面分别固定有中凹形滑槽和中凸形滑槽，上长方形板下面固定板上凸形滑槽，底部凹形滑槽与下凸形滑槽滑动连接，下凹形滑槽与中凸形滑槽滑动连接，中凹形滑槽与上凸形滑槽的一端滑动连接，上凸形滑槽的一端与上凹形滑槽固定滑动连接，上凹形滑槽通过滑槽支架固定在下长方形板上。
10.进一步地，所述的方位角小齿轮与高度角小齿轮呈正交分布，实现两个自由度的旋转。
11.进一步地，长方形板和正方形板分别铺设有太阳能电池片，用于光伏发电。
12.进一步地，长方形板为正方形底板的一半。
13.进一步地，太阳能折叠机构为四层，即展开的太阳能板面积为折叠的太阳能板面积的四倍。
14.进一步地，凹槽支架的高度略高于中长方形板，以避免折叠的过程中长方形板与上凹形滑槽干涉。
15.本实用新型的有益效果为：
16.1.装置设计紧凑，需要使用时可以展开获得足够的采光面积，增大太阳能发电量，不使用时可以折叠减小占用空间体积，提高空间利用效率。
17.2.装置采用双自由度的太阳能追踪设计，最大化地提升空间利用效率。
18.3.装置采用自动化设计，自动实现追踪和折叠功能，使用起来简单便捷。
附图说明
19.图1是本实用新型整体结构示意图；
20.图2是本实用新型高度角追踪机构示意图；
21.图3是本实用新型方位角追踪结构示意图；
22.图4是本实用新型折叠展开驱动装置示意图；
23.图5是本实用新型太阳能折叠机构俯视图；
24.图6是本实用新型太阳能折叠机构仰视图；
25.图7是本实用新型太阳能折叠机构侧视图；
26.图8是本实用新型太阳能折叠机构折叠图；
27.图9是本实用新型u形固定支架的零件示意图；
28.图10是本实用新型十字支架的零件示意图。
29.附图标记：1
‑ꢀ
l形底板；2-活动支撑板；3-长方形板；4-正方形底板；5-固定板；6-高度角步进电机；7-十字支架；8-高度角销钉支座；9-高度角销钉；10-高度角调节支座；11-高度角小齿轮；12-高度角内齿轮；13-高度角内齿轮支架；14-u形板；15-方位角固定电机；16-方位角内齿轮支架；17-方位角内齿轮；18-方位角小齿轮；19-方位角调节支座；20-方位角销钉；21-方位角销钉支座；22-底部凹形滑槽；23-下凹形滑槽；24-上凹形滑槽；25-中凹形滑槽；26-中长方形板；27-下长方形板；28-上凸形滑槽；29-滑槽支架；30-下凸形滑槽；31-中凸形滑槽；32-固定支撑轴；33-驱动连接板；34-驱动电机；35-驱动齿轮；36-齿条；37-齿条支架。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明：
31.本实用新型的目的是提供一种结构紧凑，空间占地小，使用灵活，太阳能利用效率高的小型太阳能发电装置。
32.如图1所示，一种可折叠追踪的太阳能发电装置，包括太阳能追踪机构和太阳能折叠机构。
33.如图2-3所示，太阳能追踪机构设置有l形底板1，l形底板1的长端设置有凹槽，l形底板1的短端通过销钉与u形板14的一端铰接，u形板14的另一端通过销钉与活动支撑板2一端铰接，活动支撑板2的另一端放置在l形底板1长端的凹槽，u形板14的形状如图9所示，u形板14的两侧顶端通过螺栓固定有带轴承的方位角调节支座19，十字支架7的两端固定有两对方位角销钉支座21，十字支架7的形状如图10所示，每对方位角销钉支座21固定有方位角销钉20，方位角销钉20的中部与带轴承的方位角调节支座19固定，十字支架7的中间固定有方位角内齿轮支架16，方位角内齿轮支架16的内部固定有方位角内齿轮17，方位角内齿轮17与方位角小齿轮18啮合，方位角小齿轮18固定在方位角步进电机15的电机轴上，方位角固定电机15通过电机支架固定在u形板14的中间；十字支架7的u形顶端固定有带轴承的高度角调节支座10，固定板5的两侧固定有两对高度角销钉支座8，每对高度角销钉支座8固定有高度角销钉9，高度角销钉9的中部与带轴承的高度角调节支座10固定，固定板5的中间固定有高度角内齿轮支架13，高度角内齿轮支架13的内部固定有高度角内齿轮12，高度角内齿轮12与高度角小齿轮11啮合，高度角小齿轮11固定在高度角步进电机6的电机轴上，高度角步进电机6通过电机支架与十字支架7固定。
34.如图4-8所示，正方形底板4通过固定支撑轴32与固定板5固定，驱动电机34通过电机支架固定在固定板5上，驱动齿轮35固定在驱动电机34的电机轴上，驱动齿轮35分别和两侧齿条36啮合，齿条36中间与两个齿条支架37间隙配合，两个齿条支架37固定在固定板5上，齿条36的一端与驱动连接板33一端固定，驱动连接板33的另一端固定在上长方形板3上，正方形底板4的左上和右下分别固定有底部凹形滑槽22，下长方形板27上下两面分别固定有下凹形滑槽23和下凸形滑槽30，中长方形板26上下两面分别固定有中凹形滑槽25和中凸形滑槽31，上长方形板3下面固定板上凸形滑槽28，底部凹形滑槽22与下凸形滑槽30滑动连接，下凹形滑槽23与中凸形滑槽31滑动连接，中凹形滑槽25与上凸形滑槽28的一端滑动连接，上凸形滑槽28的一端与上凹形滑槽24固定滑动连接，上凹形滑槽24通过滑槽支架29固定在下长方形板27上。
35.所述的l形底板1的长端设计有等距分布的凹槽，用于手动预设装置的倾角；
36.所述的方位角小齿轮18与高度角小齿轮11呈正交分布，实现两个自由度的旋转；
37.所述的太阳能折叠机构中心分布对称；
38.所述的长方形板3和正方形板4分别铺设有太阳能电池片，用于光伏发电；
39.所述的长方形板3为正方形底板4的一半；
40.所述的太阳能折叠机构为四层，即展开的太阳能板面积约为折叠的太阳能板面积的四倍；
41.所述的凹槽支架29的高度略高于中长方形板26，以避免折叠的过程中长方形板26与上凹形滑槽24干涉。
42.本实用新型的工作过程和工作原理：
43.太阳能板追踪原理：手动调节活动支撑板2的一端在l形底板1的长端的凹槽的位置，预设光伏板的初始倾角，方位角步进电机15驱动方位角小齿轮18转动，从而驱动方位角内齿轮17转动，带动方位角支架16和十字支架7转动，从而驱动光伏板的左右转动，即控制太阳能板追踪太阳的东升西落；高度角步进电机6驱动高度角小齿轮11转动，从而驱动高度角内齿轮12转动，带动高度角支架13转动，从而驱动光伏板上下转动，即控制太阳能板追踪太阳能仰俯角。
44.太阳能板折叠与展开原理：折叠状态下，驱动电机34旋转驱动齿条36向外侧左右移动，从而带动两个长方形板3向外侧左右移动，驱动上凸形滑槽28带动中凹形滑槽25和上凹形滑槽24向外侧移动，从而带动中长方形板26和下长方形板27向外侧左右移动，下长方形板27下侧固定有45
°
斜向的底板凹形滑槽22，下长方形板27向外侧左右移动的过程中也会根据底板凹形滑槽22方向向外侧上下移动，从而完成太阳能折叠方案的展开；
45.展开状态下，驱动电机34旋转驱动齿条36向内侧左右移动，从而带动两个长方形板3向内侧左右移动，驱动上凸形滑槽28带动中凹形滑槽25和上凹形滑槽24向内侧移动，从而带动中长方形板26和下长方形板27向内侧左右移动，下长方形板27下侧固定有45
°
斜向的底板凹形滑槽22，下长方形板27向内侧左右移动的过程中也会根据底板凹形滑槽22方向向内侧上下移动，从而完成太阳能折叠方案的折叠。

技术特征：
1.一种可折叠追踪的太阳能发电装置，其特征在于，包括太阳能追踪机构和太阳能折叠机构;太阳能追踪机构包括底板、u形板、活动支撑板、方位角调节支座、方位角电机、高度角电机；太阳能折叠机构包括驱动电机、齿条、长方形板；底板与u形板一端铰接，u形板的另一端与活动支撑板一端铰接，活动支撑板的另一端放置在l形底板长端的凹槽，u形板的两侧顶端通过螺栓固定有带轴承的方位角调节支座；驱动齿轮固定在驱动电机的电机轴上，驱动齿轮分别和两侧齿条啮合，齿条中间与两个齿条支架间隙配合，两个齿条支架固定在固定板上，齿条的一端与驱动连接板一端固定，驱动连接板的另一端固定在上长方形板上。2.根据权利要求1所述的一种可折叠追踪的太阳能发电装置，其特征在于，所述底板为l形底板，l形底板的长端设置有等距分布的凹槽，用于手动预设装置的倾角。3.根据权利要求2所述的一种可折叠追踪的太阳能发电装置，其特征在于，十字支架的两端固定有两对方位角销钉支座，每对方位角销钉支座固定有方位角销钉，方位角销钉的中部与带轴承的方位角调节支座固定，十字支架的中间固定有方位角内齿轮支架，方位角内齿轮支架的内部固定有方位角内齿轮，方位角内齿轮与方位角小齿轮啮合，方位角小齿轮固定在方位角步进电机的电机轴上，方位角固定电机通过电机支架固定在u形板的中间。4.根据权利要求3所述的一种可折叠追踪的太阳能发电装置，其特征在于，十字支架的u形顶端固定有带轴承的高度角调节支座，固定板的两侧固定有两对高度角销钉支座，每对高度角销钉支座固定有高度角销钉，高度角销钉的中部与带轴承的高度角调节支座固定，固定板的中间固定有高度角内齿轮支架，高度角内齿轮支架的内部固定有高度角内齿轮，高度角内齿轮与高度角小齿轮啮合，高度角小齿轮固定在高度角步进电机的电机轴上，高度角步进电机通过电机支架与十字支架固定，正方形底板通过固定支撑轴与固定板固定。5.根据权利要求4所述的一种可折叠追踪的太阳能发电装置，其特征在于，正方形底板的左上和右下分别固定有底部凹形滑槽，下长方形板上下两面分别固定有下凹形滑槽和下凸形滑槽，中长方形板上下两面分别固定有中凹形滑槽和中凸形滑槽，上长方形板下面固定板上凸形滑槽，底部凹形滑槽与下凸形滑槽滑动连接，下凹形滑槽与中凸形滑槽滑动连接，中凹形滑槽与上凸形滑槽的一端滑动连接，上凸形滑槽的一端与上凹形滑槽固定滑动连接，上凹形滑槽通过滑槽支架固定在下长方形板上。6.根据权利要求3所述的一种可折叠追踪的太阳能发电装置，其特征在于，所述的方位角小齿轮与高度角小齿轮呈正交分布，实现两个自由度的旋转。7.根据权利要求4所述的一种可折叠追踪的太阳能发电装置，其特征在于，长方形板和正方形板分别铺设有太阳能电池片，用于光伏发电。8.根据权利要求4所述的一种可折叠追踪的太阳能发电装置，其特征在于，长方形板为正方形底板的一半。9.根据权利要求7所述的一种可折叠追踪的太阳能发电装置，其特征在于，太阳能折叠机构为四层，即展开的太阳能板面积为折叠的太阳能板面积的四倍。10.根据权利要求9所述的一种可折叠追踪的太阳能发电装置，其特征在于，凹槽支架的高度略高于中长方形板，以避免折叠的过程中长方形板与上凹形滑槽干涉。

技术总结
本实用新型公开了一种可折叠追踪的太阳能发电装置，该装置包括太阳能追踪机构和太阳能折叠机构。手动调节活动支撑板的一端在L形底板的长端的凹槽的位置，预设光伏板的初始倾角，方位角步进电机驱动方位角小齿轮转动，从而驱动方位角内齿轮转动，带动方位角支架和十字支架转动，从而驱动光伏板的左右转动，即控制太阳能板追踪太阳的东升西落；高度角步进电机驱动高度角小齿轮转动，从而驱动高度角内齿轮转动，带动高度角支架转动，从而驱动光伏板上下转动，即控制太阳能板追踪太阳能仰俯角。即控制太阳能板追踪太阳能仰俯角。即控制太阳能板追踪太阳能仰俯角。


技术研发人员：钱泓宇 朱宇华 伏昇 黄佳漫 徐程浓
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2021.07.12
技术公布日：2022/3/8