万向节多轴联动光伏支架跟踪装置
发明领域
本实用新型涉及太阳能光伏阵列，尤其涉及一种万向节多轴联动光伏支架跟踪装置。
背景技术
太阳能光伏板，尤其是大面积的太阳能光伏板阵列或者光伏系统，当其安装在地面上或者水面上时，需要实时地跟踪太阳运动，调整光伏组件的朝向(例如由东向西的运动)，以使太阳光直射至光伏板的受光平面，提高光伏发电量。现有的光伏阵列跟踪支架，例如图1所示的跟踪支架10，其中的跟踪联动机构采用钢管类型材的推杆101，由其产生的推力和拉力控制光伏组件的转向。虽然，对于拉力，钢管只会在承受超出钢管材料强度极限的拉力作用时才会损坏；而对于推力，钢管不仅在承受超出钢管材料强度极限的推力作用时会损坏，同时钢管还存在压杆稳定的问题，即钢管存在失稳现象，而且钢管失稳所需推力与钢管的长度的平方成反比，即钢管越长，失稳所需推力越小且呈平方根的减小。因此，针对东西跨度较大的项目，钢管在承担同样大小的推力或拉力情况下，需要大大增加钢管的截面积，才能避免失稳问题。而针对单轴组件较多的项目，钢管需要承担更大的推力或拉力，在东西向跨度不变的情况下，同样需要大大增加钢管的截面积，才能避免失稳问题。大大降低了钢管联动的性价比，且钢管存在失稳的风险。
此外，用作推杆的联动钢管会承受较大拉力和压力的交替作用，易发生疲劳断裂；联动钢管在旋转角度超过50°以上时，其中一个分力很大，对支架跟踪不利；联动钢管刚性联接，一旦阵列中的一列支架损坏，易发生连锁反应，导致同个联接中所有的支架损毁；钢管联动的刚性联接，无法适应地形的变化；并且，联动钢管的推杆对驱动装置的要求很高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种万向节多轴联动光伏支架跟踪装置。
根据本实用新型的一种万向节多轴联动光伏支架跟踪装置，包括设置在所述光伏支架的多个联动点，所述多个联动点包括主动联动点和从动联动点，所述主动联动点和从动联动点设置有带自锁功能的蜗轮蜗杆减速机，所述蜗轮蜗杆减速机通过其传动轴驱动主轴转向机构的旋转，并进而驱动光伏组件的转向，所述主动联动点还设置有驱动设备，所述驱动设备与所述主动联动点的蜗轮蜗杆减速机联接，并通过安装在所述多个联动点的万向节和联接钢管驱动所述从动联动点的蜗轮蜗杆减速机。
所述主轴转向机构包括所述蜗轮蜗杆减速机和安装在该蜗轮蜗杆减速机两侧的主轴连接件。
所述主轴连接件包括基座和轴套。
光伏主轴的端部套设在所述轴套上，所述基座固定在所述蜗轮蜗杆减速机的传动轴上。
所述万向节设置在所述蜗轮蜗杆减速机的蜗杆上，且所述万向节通过所述联接钢管传动。
所述联接钢管通过设置在所述主动联动点和从动联动点上的所述万向节将所述主动联动点和从动联动点构成一个串联的同步驱动装置。
所述驱动设备为带减速器的驱动设备。
所述驱动设备为回转减速器或减速电机
根据本实用新型的万向节多轴联动光伏支架跟踪装置，主轴之间均由扭矩直接或间接驱动，使系统结构受力更加合理，无不利于支架跟踪的力产生，大大减小有害载荷的叠加，极大降低系统对驱动设备的要求，避免失稳问题和疲劳失效问题，在提高系统安全性能的同时，可实现大跨度、多组件的多轴联动，并能适应更复杂的地形。
附图说明
图1是表示一个现有技术的光伏支架的示意图。
图2是表示根据本实用新型的一个万向节多轴联动光伏支架跟踪装置的整体示意图。
图3是图2所示光伏支架跟踪装置的一个实施例的主动联动点的放大图。
图4是图3所示主动联动点上的一个主轴转向机构的立体示意图。
图5是图4所示主轴转向机构中一个主轴连接件的示意图。
图6是图2所示光伏支架跟踪装置的一个实施例的从动联动点的放大图。
图7是图6所示万向节与联接钢管的联接放大示意图。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本实用新型的万向节多轴联动光伏支架跟踪装置进行详细的描述，本领域的技术人员可以理解，附图所示的实施例仅仅是示意性的，它用以帮助理解本实用新型的基本构思。
图2是表示根据本实用新型的一个万向节多轴联动光伏支架跟踪装置的整体示意图。参见图2，其中，联动点21例如为主动联动点，它例如位于各个联动点的中间。联动点22至25例如为从动联动点，它们例如分列于主动联动点21的左右两侧。换句话说，例如以南北向单列连续的桁架为一个独立的联动点，其中，设置有驱动设备的为主动联动点21，未设置驱动设备的为从动联动点。本领域的技术人员可以理解，例如沿东西向的光伏支架例如也可以采用5个以上的联动点，即多点联动光伏支架，具体配置可以根据光伏支架的跨度和当地环境而定。
图3是图2所示光伏支架跟踪装置的主动联动点的放大图。结合参见图2和图3，光伏支架的支柱30上例如设置有带减速器的驱动电机或者是类似驱动设备31和蜗轮蜗杆减速机(或类似带自锁功能的设备)32。蜗轮蜗杆减速机(或类似带自锁功能的设备)32与驱动设备31联接，即由驱动设备31驱动蜗轮蜗杆减速机32的蜗杆旋转。在一个较佳的实施例中，该驱动设备31例如为回转减速器。
图4是图3所示光伏支架跟踪装置的主动联动点上的一个主轴转向机构的立体示意图。图5是图4所示主轴转向机构中一个主轴连接件的示意图。结合参见图3至图5，主轴转向机构40例如包括蜗轮蜗杆减速机32和安装在该蜗轮蜗杆减速机32两侧的主轴连接件42。该主轴连接件42例如包括基座421和轴套422，光伏主轴11的端部例如套设在轴套422上，并例如通过螺接或铆接等将两者固定，基座421例如通过螺接等连接方式固定在蜗轮蜗杆减速机32的传动轴上。当驱动设备31运行时，可以驱动蜗轮蜗杆减速机32运转，由此通过主轴连接件42旋转，并进而带动光伏主轴11转向，使安装在光伏主轴11上的光伏组件12例如能够跟踪东西向太阳的运行。虽然图示的光伏主轴11是一种截面为矩形的主轴，本领域的技术人员可以理解，在一个较佳的实施例中，该光伏主轴例如也可以是截面为圆形的主轴。
根据本实用新型的万向节多轴联动光伏支架跟踪装置，由于主轴转向机构40与蜗轮蜗杆减速机32直至与驱动设备31的配合为扭矩输出并驱动光伏主轴旋转，在传动结构上比之推杆驱动更加合理，故对支架稳定的力的产生无不利因素。而且，主轴转向机构40与蜗轮蜗杆减速机32直至与驱动设备31的配合可以将外部载荷例如有限地作用在单个联动点上，或者可以极大地减小载荷叠加的作用，故相对于现有技术可以提高光伏支架乃至整个光伏阵列的安全，同时可以实现更大跨距的多点联动以降低生产成本。
根据本实用新型的万向节多轴联动光伏支架跟踪装置，由主轴转向机构40与蜗轮蜗杆减速机32直至与驱动设备31组成的减速机构减低了支架对驱动设备的要求，另一方面，每列光伏支架相对独立，可以有效保护支架结构不受破坏，即，避免一个支架的损坏连带使其它支架同时损坏，保证整个光伏阵列的安全运行。
仍旧结合参见图2和图3，图2所示例如为一个四轴联动光伏支架跟踪装置或称五点联动光伏支架跟踪装置，亦即，在光伏支架中设置了五个联动点21至25，其中，位于中间的联动点为主动联动点21，而分列于联动点21两侧的为从动联动点22至25。本领域的技术人员可以理解，图2所示并不意味着对本实用新型的限制，换句话说，支架中的联动点例如可以是五个以上或以下，亦即，各联动点之间的联动轴可以是四个以上或以下，具体地可以根据钢管的材料和应用场地的环境条件而定。
根据本实用新型的万向节多轴联动光伏支架跟踪装置，位于主动联动点21的蜗轮蜗杆减速机32具有自锁功能，当外部载荷反向传递时，只分散作用在每个联动点，即使单个联动点的蜗轮蜗杆减速机损坏，也只影响单个联动点的支架，其余支架不受牵连，避免连锁损坏，且由主轴转向机构40、蜗轮蜗杆减速机32组成大减速比机构，驱动设备只需要提供极小的扭矩，故一方面可以降低对驱动设备的要求，另一方面可以充分保证光伏支架跟踪装置的安全。
图6是图2所示光伏支架跟踪装置的一个从动联动点的放大图。结合参见图2、图3和图6，在支柱30’的顶部上设置有一个蜗轮蜗杆减速机(或类似带自锁功能的设备)32，在光伏主轴11上设置有一个主轴转向机构40，。
与图3所示的主动联动点的情况不同的是，图6所示的从动联动点的支柱30’上不设置驱动设备31，而是例如在蜗轮蜗杆减速机32的蜗杆上设置有万向节63和联接钢管65(或者是其它类型的传动机构)。结合参见图3和图6，与此同时，在图3所示的主动联动点21的分列于两侧的驱动设备31和蜗轮蜗杆减速机32上例如也设置有万向节63，通过与万向节63联接的联接钢管65将主动联动点与从动联动点连接起来，这样，当主动联动点21的驱动设备31运转时，就可以在它驱动主动联动点上的光伏主轴旋转的同时，通过万向节63和联接钢管65将驱动力传递到从动联动点22至25的蜗轮蜗杆减速机(或类似带自锁功能的设备)32的蜗杆上，从而进一步驱动从动联动点上的光伏主轴11的旋转。
根据本实用新型的万向节多轴联动光伏支架跟踪装置，联接钢管65通过万向节63将邻近的联动点的蜗轮蜗杆减速机32联接起来，这样就构成了一个串联的同步驱动，当位于主动联动点21上的驱动设备31运转时，一方面可以直接驱动其上的光伏主轴11的旋转，另一方面可以通过万向节63和联接钢管65将驱动力传递到从动联动点22至25的蜗轮蜗杆减速机(或类似带自锁功能的设备)32的蜗杆上，从而进一步驱动从动联动点22至25上的光伏主轴11的旋转。亦即，联接钢管65通过设置在所述主动联动点21和从动联动点22至25上的所述万向节63将所述主动联动点和从动联动点构成一个串联的同步驱动装置。
图7是图6所示万向节与联接钢管的联接放大示意图。参见图7，万向节63的一端与蜗轮蜗杆减速机32的蜗杆联接，另一端与联接钢管65联接。根据本实用新型的万向节多轴联动光伏支架跟踪装置，由于联接钢管仅传递极小的扭矩，不像推杆那样需承受拉力和推力，故克服了失稳和疲劳失效的问题。而且，由于万向节的传动灵活性，可以适应更加复杂的安装地形。
以上所述仅仅是本实用新型的万向节多轴联动光伏支架跟踪装置的若干实施例，根据本实用新型的上述构思，本领域的技术人员还可以对此作出各种变化和变换，但是这些变化和变换均属于本实用新型的范围。
