太陽跟蹤設備的製作方法

2023-04-30 14:29:11

專利名稱：太陽跟蹤設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽跟蹤設備。在整個說明書和後面的權利要求中，表述「太陽跟蹤設備」用於指適於相對於 太陽合適地定向適當的光接收器模塊並通過維持模塊所需定向而在白天跟隨地平線以上 太陽從東到西的運動的設備。在整個說明書和後面的權利要求中，表述「光接收器模塊」用於指設有收集入 射太陽輻射的收集表面的任何元件或設備。
背景技術：
太陽跟蹤設備典型地用於將太陽能轉換為其他形式的能，例如電能或熱能。在已知的太陽跟蹤設備中，所謂的「二軸線」跟蹤器從能量轉換角度來看特別 有效；其中，太陽輻射收集模塊安裝在框架上，該框架可以繞著豎直軸線運動，每個模 塊依次可繞著各自的水平軸線分開地或同時地運動。這樣的設備允許在太陽的位置從日 出到日落的過程中改變時改變光接收器模塊的定向，以總是保持所需的定向，即其中這 些模塊的檢測表面處在基本上垂直於入射太陽光束的位置。太陽輻射收集表面的有效面 積因而最大化，隨之設備的能量輸出也最大化。在整個說明書和後面的權利要求中，表述「太陽輻射收集表面的有效面積」用 於指上述表面的這一部分的面積，該部分真正地被太陽光線擊中，並且因此真正地在太 陽輻射的收集中起作用。此外，在整個說明書和後面的權利要求中，光接收器模塊繞著豎直軸線的運動 通常也稱為「方位角運動」，而光接收器模塊繞著水平軸線的運動通常也稱為「高度運動」。在太陽能轉換到電能的特定情形下，光接收器模塊典型地包括組裝為平板形式 的的光伏電池。不管太陽光線相對於垂直於電池檢測表面的方向的傾斜度如何，這種電 池都適於收集入射太陽輻射。光伏電池也可以組裝成聚光型模塊；這種模塊特別地包括光學組，其適於在電 池的光敏感元件上只收集和集中來自光學組法向上的光線。為使聚光型模塊正確地起作 用，需要的是，來自日面(solardisc)的太陽光線的方向最好正交於電池的檢測表面，且 誤差在十分之幾度。上述類型的聚光型模塊例如描述在文章「PhocusC-模塊的開發與 性能」，其發表在2007年3月12日-16日在西班牙El Escorian舉行的用於發電和生氫的 太陽能聚光器的國際研討會上，，並可從2008年3月28日的網際網路網址http://WWW. enel.porticil.enea.it/publicazioni/2007/Madrid ENEA phocus % 20Module.pdf 中獲得。US2004/0216734公開了一種太陽跟蹤設備，其包括多個安裝在根據平行排構造 的框架上的凹形拋物線反射體。該框架是水平的並可在與支撐基座一體的圓形軌道上運 動，從而能夠在支撐基底上繞著豎直軸線旋轉。所述反射體通過機械偏置系統互相在動 力學上連接，該機械偏置系統允許每排反射體繞著水平軸線運動，並允許一排的反射體與其他排的反射體同步運動。該框架置於四個託架上，每個託架設有三個輪子，其中一 個設置為其軸線正交於另外兩個的軸線。W02006/114457公開了太陽跟蹤設備的不同的實施方式，其包括設置在平行排 中的多個聚光型光伏電池。在第一實施方式中，光伏電池排成組地布置在模塊中，所述 模塊安裝在與可繞著豎直軸線旋轉的基底板相關聯的水平平臺上。在第二實施方式中， 該水平平臺相對於地面處在升高的位置。在第三實施方式中，光伏電池排安裝在水平平 臺上，該水平平臺設置在可繞著豎直軸線旋轉的杆的頂上。在第四實施方式中，光伏電 池排安裝在可繞著這一軸線旋轉的平臺上，該軸線相對於水平面傾斜。在所有實施方式 中，模塊中的每一排電池能夠繞著各自的縱向軸線運動。US4209231公開了一種太陽跟蹤設備，其包括互相靠近地設置的多個鏡子，從 而形成矩形陣列，該矩形陣列能夠作為單個塊體繞著水平軸線運動。這種陣列與可以在 圓形軌道上運動的框架相關聯，該圓形軌道具有圓形截面，其上設置有四個託架，每個 託架設有兩個輪子，這兩個輪子設置為使得相應軸線互相正交。US4129360公開了定日鏡，其包括與三角形框架相關聯的反射面板，該框架在 其頂點處固定到大地上，並可以在由扇形限定出的軌道上藉助於設在其其他頂點上的輪 子滑動。該反射面板能夠藉助於鏈條系統(或者閉合環的線纜系統)繞著水平軸線旋轉， 在所述系統中所述鏈條與面板的頂部相關聯，並容納在其自由端鉸接到三角形框架的其 中一個頂端上的杆中。US4883340公開了用於建築物的照明系統，其包括安裝在垂直於這一平面的固 定位置中的鏡子系統，該平面相對於水平平面具有25°角度的固定傾斜。支撐鏡子的框 架可以藉助於帶齒環而旋轉，該帶齒環嚙合機動化的帶齒滑輪。

發明內容
本申請提出新類型的「二軸線」太陽跟蹤器，其適於支撐不同類型(從而也包 括聚光型)的光接收器模塊，並能夠確保高的能量生產，而不管所支撐的光接收器模塊 的類型。在這方面，申請人也設想需要製造具有有限視覺衝擊和減小平面尺寸的太陽跟 蹤器，從而即使在具有有限表面伸展的城市和郊區地區也能夠安裝它，同時確保容易觸 及跟蹤器的不同零件以允許維修操作。申請人:還觀察到前述需求是部分衝突的。申請人:事實上已經發現，為了獲得高的能量產出，需要最大化單個模塊的太陽 輻射收集面積和安裝表面上的模塊密度，同時注意最小化單個跟蹤器的不同模塊之間和 /或一個工廠的不同跟蹤器的模塊之間的互相遮蔽。該需要意味著跟蹤器高的平面延 伸(在這樣的情形下，其中模塊設置在平行排上，該平行排在具有基本水平延伸的結構 上)，和/或高度延伸(在這樣的情形下，其中模塊設置在單個傾斜的平面上)，和在安 裝和/或維護操作過程中難以觸及/獲得跟蹤器的不同零 件，這是因為結構的高度(在跟 蹤器具有基本豎直延伸的情形下)和工廠的不同跟蹤器之間減小的空間(在跟蹤器具有基 本水平延伸的情形下)。申請人:還觀察到，根據太陽跟蹤器的安裝位置的地理緯度，相同光接收器模塊 的相同的跟蹤器角度對應於不同的能量產出。這是因為這樣的事實，假定模塊檢測表面相對於太陽具有相同的定向，隨著緯度的改變，太陽光線相對於地球的傾斜度改變，從 而太陽輻射收集表面的有效面積發生了改變。根據申請人，對於跟蹤器能量產出最大化 的目標，因此有利地是，確保模塊的檢測表面總是相對於入射太陽光線合適地定向。然 而，相比於前述情形，必須保證有限的視覺衝擊、減小的平面尺寸和沒有互相遮蔽。為了滿足上述部分衝突的需要，申請人已經發現，通過將「二軸線」型的太陽 跟蹤設備的光接收器模塊安裝在一個平面上(該平面相對於設備的支撐平面傾斜預定幅 度的角度)能夠減小單個模塊必須相對於大地傾斜的最小角度，從而沒有相互遮蔽。這 允許最大化設備的能量產出，原因是太陽在白天可以更長時間地指向該設備，同時限制 設備的尺寸和視覺 衝擊，並確保在維護操作中容易觸及設備的零件。因此本發明涉及太陽跟蹤器設備，包括基座框架，其設有至少部分圓形的軌道，所述基座框架限定出支撐平面；至少一個光接收器模塊的支撐結構，該支撐結構可滑動地關聯於所述軌道並包 括基準平面，該基準平面用於耦接到所述至少一個光接收器模塊；用於控制支撐結構繞著基本上豎直的軸線在軌道上的運動的第一馬達組；使所述至少一個光接收器模塊繞著相應的基本上水平軸線運動的至少一個移動 元件；其中所述基準平面相對於所述支撐平面傾斜預定幅度的角度。有利地，本發明的設備用於光接收器模塊的方位角運動和高度運動。因此可能 的是，隨著太陽從日出到日落在地平線以上的運動過程中的位置改變，改變光接收器模 塊的定向，總是使這樣的模塊的檢測表面保持在基本上垂直於入射太陽光束的位置。更有利的是，光接收器模塊設在相對於設備的支撐平面傾斜預定角度的基準平 面上，這允許減小單個模塊必須相對於支撐表面傾斜的最小傾斜角度，以防止模塊相互 遮蔽。假定設備具有相同的平面尺寸，這允許相對於現有技術的方案更大的模塊密度和 在白天更長時間地正確跟蹤太陽，在現有技術中模塊設置在基本上平行於支撐平面的平 面上。最後，利用本發明的設備，實現了設備的能量產出最大化和設備在豎直方向上 延伸最小化之間的折衷，同時確保容易觸及設備的零件以進行維護操作。特別地，在本發明的設備中，傳統上基本豎直延伸的跟蹤器的缺點得以最小 化，這些缺點是需要重的基座，並且由於豎直延伸，它們對風敏感，使得難以進行維 護操作，並具有特別擴大的陰影，這迫使在工廠的跟蹤器之間具有大的距離。而且，傳 統上基本水平延伸的跟蹤器的缺點也得以最小化，這些缺點是工廠的跟蹤器之間有限 的間隔使得難以進行維護操作，並且在任何情形下，從結構和安裝的觀點看，跟蹤器相 當大的平面尺寸使得結構複雜化。因此本發明的設備除了從能量產出觀點看具有高的效率之外，還減小了平面尺 寸，限制視覺衝擊，並容易觸及以進行維護操作。因此其也適於安裝在城市或郊區區 域，和/或具有有限表面延伸的區域。上述有利的特性，即使在本發明的設備是大尺寸的情形下可獲得，也是在以下 情形下特別明顯，其中設備具有用於容納總共幾千瓦峰值功率的光接收器模塊的尺寸。 在這些情形下，事實上，該設備可以具有非常緊湊的尺寸(典型地在幾米的數量級)，這適合於提供直接現場的安裝而無需採用沉重的運輸和安裝機器(特別地，起重機)。這導 致在生產、運輸和安裝成本方面顯著的優點。本發明可 以具有以下優選特性中的所有特性或其中一些特性。在本發明的設備的優選實施方式中，前述基準平面相對於支撐平面的傾斜角度 具有大於5°的幅度。在本發明的設備的更優選的實施方式中，上述傾斜角度具有小於 50°的幅度。在本發明的設備的第一特別優選實施方式中，上述傾斜角度具有在大約5°和大 約50°之間的幅度。在本發明的設備的第二特別優選實施方式中，上述傾斜角度具有在大約10°和 大約30°之間的幅度。在本發明的設備的第三特別優選實施方式中，上述傾斜角度具有在大約15°和 大約25°之間的幅度。在上述特別優選實施方式中，本發明的設備因此有利地具有極度減小的豎直延 伸，從而克服上述針對具有基本豎直延伸的現有技術的跟蹤器中的所有缺點。特別地， 本發明的設備有限的高度延伸除了在安裝在具有強風的區域和/或建築物屋頂上的情形 下有利之外，還引起有限的視覺衝擊，這使得本發明的設備尤其適於在城市或郊區區域 中安裝。除此以外，本發明的設備減小的高度確保不是必需水泥基座用來將其穩定地錨 定在安裝表面上。作為例子，考慮到前述基準平面和支撐平面之間具有大約15°的傾斜，本發明 的設備的高度因此近似等於大約光接收器模塊的支撐框架的邊的四分之一，。例如，考 慮到具有4m邊長的方形框架，設備的高度大約為lm。因此明顯的是，本發明的設備的 高度如何事實上極度地減小。在其優選實施方式中，根據本發明的設備包括至少一個調整上述基準平面相對 於所述支撐平面的傾斜的調節元件。有利地，這樣的特徵給予本發明的設備高的應用和使用靈活性，允許根據安裝 場所的特定地理位置的緯度和安裝位置本身的支撐表面的形狀確定用於獲得高能產出的 最佳光學安裝構型。例如，在本發明的設備中，有利的是，對於在基準平面上一定密度的模塊，在 以下情形下可以增加上述基準平面的傾斜角度，在這些情形中需要減小太陽光線的入射 角度，高於該傾斜角度將不存在相互遮蔽。這在高緯度的安裝中尤其有利，因為特別在 冬天，太陽在白天達到地平線上方有限的高度。另一方面，有利的是，在以下情形下可 以減小基準平面的傾斜角度，在這些情形中例如為了美觀原因，需要儘可能多地限制設 備的豎直延伸。這在城市和郊區區域或者在暴露於特別強的風中的安裝的情形下尤其有 禾U。根據這點，本發明的設備尤其適於安裝在建築物屋頂上。此外，由於上述基準平面的傾斜角度也確定了設備不同模塊之間必要的間隔， 有利的是，在以下情形下可以增加上述基準平面的傾斜角度，在這些情形中需要增加在 基準平面上的模塊密度(假定太陽光線具有相同的入射角度)，在該傾斜角度之上沒有相 互遮蔽。優選地，本發明的設備的支撐結構包括可滑動地關聯於軌道的第一框架和集成地關聯於第一框架並包括所述基準平面的第二框架。有利地，光接收器模塊因此關聯於一合適的框架(第二框架)，該合適的框架與 可相對於固定基座框架運動的不同框架(第一框架)一體地旋轉。因此以結構簡單和經 濟的方式獲得了方位角運動。在本發明的設備的優選實施方式中，所示至少一個調節元件包括可變長度的 臂，該臂在其第一自由端可操作地關聯於第一框架，而在其相對的第二自由端可操作地 關聯於第二框架。有利地，上述基準平面相對於支撐平面的傾斜角度的調節因此以結構 簡單和經濟的方式獲得。優選地，所述第二框架由互相關聯的多個網狀結構、優選為四邊形結構而形 成。這樣的特徵有利地允許實現運輸、重量和運動的重要節省。在本發明的設備的優選實施方式中，支撐結構包括用於安裝多個光接收器模塊 的多個塊體，所述塊體在多個不同的位置處關聯於所述支撐結構。有利地，這樣可以以 不同選擇標準為函數改變在本發明的設備上的模塊的密度，所述標準例如為遮蔽因素、 在能量轉換後需要的能量、安裝表面的構造等。這樣還有利地允許容易在設備上安裝模 塊，即使模塊具有非常難的幾何尺寸。以這樣的方式，本發明的設備的應用和使用靈活 性進一步提高。而且，在安裝場所具有不規則形式的表面的情形下，例如在建築物屋頂上安裝 的情形下，可以通過安裝更多減小尺寸的設備獲得可得到的表面的改進的填充因子。優選地，光接收器模塊的支撐結構通過插入三個互相有角度地間隔開的輪子而 可滑動地關聯於所述軌道。有利地，設置三個輪子確保了穩定性以及沒有冗餘。更優選地，所述軌道在橫截面中具有邊緣輪廓，並且每個輪子包括與所述邊緣 耦接的V形凹槽。該軌道因此有利地通過共同截面杆限定出，該杆的截面設有用於輪子 耦接的尖銳邊緣。這樣的橫截面可以是矩形、方形或更特別地L形或C形，從而限定出 適於與關聯於上面的結構的L形或C形元件協作的底切部，以形成抗翻倒的系統。在本發明的設備的優選實施方式中，每個輪子可旋轉地安裝在相應支架上，該 支架關聯於支撐結構並沿著關於基本豎直的平面傾斜預定幅度的角度的方向延伸。這 樣，實現了雙重功能支撐結構支撐光接收器模塊以及在設備的方位角運動中將支撐結 構定中在軌道上，而無需採用專門的定中元件，定中元件除了阻礙維護操作外，還將不 可避免地增加重量和設備結構的複雜性。優選地，上述角度具有等於45°的幅度。優選地，至少一個輪子相對於軌道的位置可以調節。更特別地，上述位置可以 通過調節相應支架在支撐結構上的位置而調節。這樣通過該技術特徵可以使三個輪子很 好地適應軌道輪廓，從而能夠總是獲得需要的穩定性和定中特性。在特 別優選實施方式中，本發明的設備還包括用於控制所述至少一個移動元件 的運動的第二馬達組，第一馬達組和第二馬達組安裝在與上述支撐結構相關聯的單個機 械支撐件上。有利地，除了簡化上述馬達組的運輸之外，在單個機械支撐件上設有兩個 馬達組使得設備安裝和維護操作變得更加容易。有利地還可以用單個箱體保護兩個馬達 組。而且，在必要的布線布置方面獲得最大的簡化和節省，原因是可以在設備的單個區 域中為兩個馬達組進行單個穿鑿，該區域能夠如此合適地這樣選擇，使得馬達組不阻礙維護操作。優選地，第一和第二馬達組是相同的類型並具有相同的尺寸。這樣的特徵允許 在兩個馬達組之間獲得有利的慣性和質量平衡，隨之帶來穩定性方面的優點。優選地，上述機械支撐件可去除地關聯於支撐結構，從而便於其可能的替換/ 移除。優選地，第一馬達通過第一帶傳動機構在動力學上耦接到上述支撐結構，該第 一帶傳動機構包括集成地關聯於軌道的有齒帶。優選地，第二馬達組通過第二有齒帶傳動機構在動力學上耦接到所述至少一個 光接收器模塊，該第二有齒帶傳動機構包括重力帶張緊器。有利地，使用有齒帶用於方位角運動和高度運動確保應用所需的運動精度，並 避免滑動，即使帶自身的張緊度較低。另一方面，使用平滑帶將需要更大程度的張緊， 這可通過更複雜、厚重和昂 貴的設備實現，並且滑動總是可能出現，原因是這是一種室 外應用，其中可能很容易存在雨、冰或冷凝物。在其特別優選實施方式中，本發明的設備包括通過多個機械偏置元件在動力學 上互相耦接的光接收器模塊的多個移動元件，所述機械偏置元件適於使所有所述移動元 件同步運動。優選地，本發明的設備的基座框架包括三個等距的支撐腳。有利地，設置三個 支撐腳確保高的穩定性，避免任何冗餘問題。更優選地，每個支撐腳高度可調節。這樣有利的是可以穩定地安裝本發明的設 備，即使在不是很平坦的表面上。在本發明的一些實施方式中，設備包括多個光接收器模塊，所述模塊是光伏面 板，或者更優選地，是光伏聚光型模塊。優選地，所述光伏模塊沿著多個平行排設置。


本發明的進一步特徵和優點將通過下面結合附圖對優選實施方式的詳細說明而 更加清楚，其中圖1是本發明的設備的優選實施方式的前透視示意圖；圖2是從與圖1相對的觀察點看時圖1的設備的下部的透視示意圖；圖3是圖1的設備的一部分的透視示意圖，其包括圖2的部分；圖4是圖1的設備的上部的側透視示意圖；圖5是圖1的設備的細節的放大透視示意圖；圖6是從與圖1相對的觀察點看時圖1的設備的透視示意圖。
具體實施例方式在圖1中，僅僅出於示例的目的，根據本發明的太陽跟蹤設備的優選實施方式 整體指示為參考數字1。該設備1優選地應用於將光伏電池(優選為聚光型)安裝在太陽能到電能轉換工 廠中。然而，根據本發明的設備也可以用於將太陽能面板安裝在太陽能到熱能轉換工廠中。 設備1包括多個設置在平行排中的光接收器模塊100。為了更好的示例清楚性， 參考數字100在附圖中只關聯於一些前述模塊。模塊100可以繞著單個豎直軸線Z-Z運動以進行方位角運動；然後每個模塊排 可以繞著相應的水平軸線Y-Y(圖1中只指示了其中一個)旋轉運動以進行模塊100的高 度運動。光接收器模塊可以是不同類型的；在圖中示例的實施方式中，模塊100是光伏 集光型模塊。設備1可以是包括多個相同設備的工廠的一部分。設備1如此設計使得其能夠容易地安裝，甚至只通過兩個人進行安裝，而無需 專門設備(類似於起重機)的幫助，原因是其由有限數量的零件建成，這些零件能夠充分 地管理且足夠輕。特別地，在設備中沒有零件達到20kg重，並且因此，根據當前相關的 規律，其甚至可以通過一個人移動。設備1還認為是簡單地設置在地面上或平坦的屋頂上，而無需預備的構建工 作。事實上，本發明的設備的特殊形狀，其低的重心、寬的支撐基底以及甚至對於非常 強勁的風具有非常低的敏感性，這都允許這種簡單安裝。在任何情形下，為了在異常 天氣事件的情形下改進安全性，設備1可以通過簡單的鋼鏈或線纜約束到穩固的錨定點 上。該安裝模式允許安裝過程顯著地節省，其中避免了在安裝到平坦的建築物屋頂上的 情形下進行的打孔或其他作業，這些作業不總是為建築物所有者所欣賞。設備1包括基座框架10，該基座框架由三角形的結構11構成。該框架10設有 三個支撐腳12。每個腳可通過螺釘13調整高度。該基座框架10限定出設備1的支撐 平面O;在地面安裝中，這樣的平面O通常是水平的，但是也可以用於在非水平面上安 裝，例如在傾斜的屋頂上進行安裝。藉助於簡易水平儀，通過對三個螺釘中的二個進行操作，基座框架10的平面度 的調整可以在現場用幾秒鐘時間容易地實現。圓形軌道15固定在基座框架10上，該圓形軌道15支撐設備1的可動部件。在附 圖中示例的實施方式中，該圓形軌道15由具有矩形橫截面的截面杆(sectionbar)限定。在設備1的特別優選的實施方式中，軌道截面杆15代替地具有L形或C形橫截 面，從而限定出底切部，該底切部適於與關聯於上面的結構的L形或C形元件配合，以 建立抗翻倒系統。光接收器模塊100的支撐結構20可滑動地安裝在軌道15上。該支撐結構20在其下端包括由三個臂210、211和212限定出的三角形框架21。 這樣的框架21 (在圖2中可以詳細地看得)設有三個在角度上等距的輪子22，每個輪子 22設在三角形框架21的頂點處。如在圖5的細節中更清楚的，輪子22設有V形凹槽23，該V形凹槽23與軌道 15的一個邊緣可滑動地耦接。輪子22還通過合適的軸承(附圖中不可見)可旋轉地安裝到與三角形框架21的 頂點相關聯的相應支架24上。所述支架24沿著相對於豎直平面V傾斜預定角度β的方 向(圖5中箭頭I所指示的方向)延伸，該角度β也在圖5中支出並優選地具有等於約45°的幅度。至少一個支架24在框架21上的位置可以調整，從而能夠使輪子24最好地適配 軌道15。有利地，提供傾斜的輪子24允許避免採用用於定中支撐結構20的其他機械元 件，例如中心銷，這樣使得軌道15所包圍的圓柱狀空間完全地空閒。這樣的空閒空間 尤其有用，其作為用於模塊100的方位角運動和高度運動的馬達組的電線容易通過的通 道，並可以保持(host)上述可能的機械安全約束部(鋼線或鏈)。在這樣的空間中，也 可以放置可能的箱體，在光接收器模塊是光伏面板的情形下，所述箱體用於調節光接收 器模塊所產生的電流的電子學特性。如圖2所示，模塊100的方位角運動和高度運動通過馬達組30和40而獲得，所 述馬達組都安裝在單個機械支撐件50上，該機械支撐件50可去除地關聯於框架21。這 樣的機械支撐件50特別地包括支架板51，該支架板51可以通過盒體(未示出)得到保 護。這兩個馬達組30、40最好是相同的類型並具有相同的尺寸。馬達組30、40都 通過相應的帶傳動系統控制相應運動。特別地，馬達組30控制方位角運動。其包括驅動軸，該驅動軸突出在支架板51 的下面，並在其上安裝有帶齒滑輪31。有齒帶32嚙合在這樣的滑輪31上，帶32運行在 滑輪31和光滑滑輪33 之間，該光滑滑輪靠近帶齒滑輪31安裝在支架板51的下表面。該帶齒帶32設置有齒，所述齒在與軌道15相對的一側上轉動，也即朝向設備1 的外側。因此帶32的光滑面位於軌道15的側表面上和光滑滑輪33上，而帶32的有齒 面嚙合在帶齒滑輪31上。通過合適的鎖定約束部，帶32—體地綁定在軌道15上。在運行時，帶齒滑輪 31 (其嚙合綁定在軌道15上的有齒帶32)通過被纏繞在帶32上而繞著軌道15運動，移動 框架21進而使模塊100的支撐結構20繞著豎直軸線Z-Z旋轉。帶32到軌道15的錨定 區域指向南方，從而滑輪31決不會與鎖定約束部幹涉。實質上，上述相逆的帶方案以與下述方案類似的方式工作，其中帶齒滑輪31齧 合在(例如通過銑或壓力壓鑄)形成於軌道15上的大的帶齒輪子上。然而，這樣的方案 從結構的立場看將更加複雜，從而更加昂貴。另一方面，馬達組40控制模塊100的高度運動。如在圖6中示出的，馬達組40 包括從支撐件50的側表面52突出的驅動軸，在該驅動軸上安裝有帶齒滑輪41。馬達組 40的驅動軸因此沿著垂直於馬達組30的驅動軸延伸的方向延伸。有齒帶42嚙合在帶齒滑輪41上，這樣的帶42運行在滑輪41和與模塊100的支 撐結構20—體安裝的帶齒滑輪43之間，如在下面更好地描述的那樣。帶齒帶42的張緊 通過重力帶張緊器44獲得，該重力帶張緊器44包括設有合適的壓塊的自由滑輪45，該壓 塊由於重力而將自由滑輪45推壓在帶42上，從而以合適的方式將帶42張緊。優選地，帶齒滑輪43具有大於帶齒滑輪41的直徑，從而引入運動減小因子。如在圖1、3、4和6中示出的，支撐結構20在其上部包括框架60，光接收器模 塊100安裝在該框架60上。框架60通過管狀格架製成，從而限定出剛性和輕便的結構。特別地，框架60由模塊結構限定出，該模塊結構通過將許多單個網狀結構連接在一起而形成。在附圖中示出的具體例子中，框架60通過四個不同網狀結構製成，在圖1和3 中指示為A、B、C和D。優選地，這些網狀結構中的每一個在平面圖中具有方形形狀， 從而框架60在平面圖中也具有方形形狀。如圖4所示，框架60限定在基平面T和頂平面R之間，在示例的例子中，基平 面T大致平行於支撐平面O (通常，然而可以相對於所述支撐平面O傾斜)，而頂平面R 相對於所示基平面T傾斜。該頂平面R限定出光接收器模塊100接合到框架60上的耦接 平面。在示例的例子中，頂平面R相對於基平面T傾斜大約15°的角度。然而這樣的 角度可以具有不同的值。前述傾斜這樣獲得通過使得四個網狀結構A、B、C和D中的兩個(在圖1和 3中為結構C和D)具有三角形的側向輪廓，而另外兩個(在圖1和3中為結構A和B) 具有矩形的側向輪廓。框架60耦接到框架21上，從而在方位角運動中與框架21形成一體。特別地，如圖3所示，框架60在鉸接部71處耦接到框架21上，該鉸接部71設 在延伸自臂210和211的接合頂點的臂213的自由端部上。特別地，該鉸接部71設在網 狀結構C和D的接觸側上。在銷71相對於基座框架10的相對側上，框架60通過一對可調節長度的臂70耦 接到框架21上。特別地，臂70在其第一自由端70a耦接到設在臂210、211的自由端210a和211a 的相應鉸接部72、73上。在其相對的自由端70b處，臂70耦接到設在與框架60相關聯 的合適的板61上的相應鉸接部74、75上。鉸接部74和75提供在網狀結構A和B的端 側上。實際中，可調長度的、與位於三角形框架21的兩個頂點上的鉸接部72、73直接 接觸並與位於三角形框架21的另一頂點上的鉸接部74非直接接觸(通過框架60)的臂70 確定設備的頂平面R和支撐平面O之間的角度α的幅度(圖4)。通過改變臂70的長 度，獲得框架60繞著鉸接部71的軸線的旋轉，以這樣的方式改變角度α的幅度。優選地，角度α具有在大約10°和大約30°之間的範圍內的最小幅度，更優選 地，在大約15°和大約25°之間的範圍內的最小幅度。而且，框架60在其上表面設有多個用於安裝光接收器模塊100的塊體80。為示 例的清楚性，在附圖中，參考數字80隻關聯了幾個前述塊體。塊體80關聯於形成在框架60的上表面上的多個孔中的相應孔。在框架60的上表面上的孔是這樣的，使得在框架60上塊體80的位置可以改 變，從而改變模塊100的相互間距。塊體80最好由合成材料製成，並且合適地鑽孔以容納模塊100的鉸接軸。模塊100的高度運動以如下方式發生。不同平行排的模塊100通過與塊體80相關聯的相應移動元件85同步運動，從而 可繞著互相平行的相應水平軸Y-Y旋轉。為了更清楚地示例，在附圖中，參考數字85 只關聯於幾個移動元件。
如同已經說到的，上述運動通過馬達組40控制，該馬達組40通過有齒帶42控 制帶齒滑輪43的旋轉。如在圖6中示出的，一對偏置杆90以偏心的方式耦接到滑輪43上，這種杆90 通過相應移動元件85連接到一對模塊100上(在圖6中，這種模塊對的模塊指示為100A 和100B)。這些模塊又通過另外的偏置杆95將運動傳遞到其他模塊排。為了更清楚地 示例，參考數字95隻關聯於一些上述偏置杆。基本上，從滑輪43到該對模塊100A、100B和從該對模塊100A、100B到其他模
塊排的運動傳動系統都是曲柄連杆類型的。所述偏置杆設有調節系統(不可見)，其通過螺杆和一對螺母以及埋頭螺母限定 出，用於調節每個光伏模塊100相對於相鄰模塊的傾斜度，從而確保所有模塊100的最佳 對準。從上面的描述可以清楚，當太陽的位置在其從日出到日落的路徑過程中改變 時，本發明的設備如何允許改變光接收器模塊100的定向，總是保持需要的定向，即其 中這些模塊的檢測表面在基本上垂直於入射的太陽光的位置中。這種設備的使用因此在 這樣的情形下尤其有利，其中光接收器模塊100是光伏集光型模塊。為使集光型模塊 正確地起作用，事實上需要入射太陽光線在模塊上的方向最好正交於模塊本身的檢測表 面，誤差為十分之幾度，而根據本發明的設備能夠滿足該特殊需要。最後，本發明的設備允許在設備能量產出最大化和設備尺寸最小化之間實現最 佳的折衷，同時確保容易地觸及設備的零件以進行維修操作。自然地，本領域技術人員可以對上述發現作出更多的改變和變形，以達到滿足 專門的和暫時的需要的目標，這樣的改變和變形在任何情形下都落在通過後面的權利要 求所限定的保護範圍內。
權利要求
1.太陽跟蹤設備(1)，包括基座框架(10)，其設有至少部分圓形的軌道(15)，所述基座框架(10)限定出支撐平 面(O)；至少一個光接收器模塊(100)的支撐結構(20)，該支撐結構(20)可滑動地關聯於所 述軌道(15)並包括用於耦接到所述至少一個光接收器模塊(100)的基準平面(R)；用於控制軌道(15)上的支撐結構(20)繞著基本上豎直軸線(Z-Z)的運動的第一馬達 組(30)；使所述至少一個光接收器模塊(100)繞著相應的基本上正交的軸線(Y-Y)運動的至 少一個移動元件(85)；其中所述基準平面(R)相對於所述支撐平面(O)傾斜預定幅度的角度(α)。
2.根據權利要求1所述的設備(1)，其中所述角度(α)具有在大約5°到大約50°之 間的幅度。
3.根據權利要求1或2所述的設備(1)，包括調整所述基準平面(R)相對於所述支撐 平面(O)的傾斜度的至少一個調節元件(70)。
4.根據在前任一權利要求所述的設備(1)，其中所述支撐結構(20)包括可滑動地關 聯於軌道(15)的第一框架(21)和一體地關聯於第一框架(21)並包括所述基準平面(R) 的第二框架(60)。
5.根據依賴於權利要求3的權利要求4所述的設備(1)，其中所述至少一個調節元件 (70)包括可變長度的臂(70)，該臂(70)在其第一自由端(70a)可操作地關聯於第一框架 (21)，而在其相對的第二自由端(70b)可操作地關聯於第二框架(60)。
6.根據權利要求4或5所述的設備(1)，其中所述第二框架(60)由互相關聯的多個網 狀結構(A，B, C，D)形成。
7.根據在前任一權利要求所述的設備(1)，其中所述支撐結構(20)包括用於安裝多 個光接收器模塊(100)的多個塊體(80)，所述塊體(80)在多個不同的位置處關聯於所述 支撐結構(20)。
8.根據在前任一權利要求所述的設備(1)，其中所述支撐結構(20)通過插入彼此在 角度上等距的三個輪子(22)而關聯於所述軌道(15)。
9.根據權利要求8所述的設備(1)，其中所述軌道(15)在橫截面上具有邊緣輪廓，並 且每個輪子(22)包括與所述邊緣耦接的V形凹槽(23)。
10.根據權利要求8或9所述的設備(1)，其中每個輪子(22)可旋轉地安裝在相應的 支架(24)上，所述支架(24)與所述支撐結構(20)相關聯，並沿著相對於基本豎直的平 面(V)傾斜預定幅度的角度(β)的方向⑴延伸。
11.根據權利要求10所述的設備(1)，其中所述角度(β)具有等於約45°的幅度。
12.根據權利要求10或11所述的設備(1)，其中至少一個輪子(22)相對於所述軌道 (15)的位置可調節。
13.根據權利要求12所述的設備(1)，其中所述位置能通過調節相應支架(24)在所述 支撐結構(20)上的位置而進行調節。
14.根據在前任一權利要求所述的設備(1)，還包括用於控制所述至少一個移動元件 (85)的運動的第二馬達組(40)，其中所述第一馬達組(30)和第二馬達組(40)安裝在與所述支撐結構(20)相關聯的單個機械支撐件(50)上。
15.根據權利要求14所述的設備(1)，其中所述第二馬達組(40)與第一馬達組(30) 是相同的類型並具有相同的尺寸。
16.根據權利要求14或15所述的設備(1)，其中所述機械支撐件(50)可移除地關聯 於所述支撐結構(20)。
17.根據在前任一權利要求所述的設備(1)，其中所述第一馬達(30)通過第一帶傳動 機構(31、32、33)在動力學上耦接到所述支撐結構(20)，該第一帶傳動機構包括一體地 關聯於所述軌道(15)的有齒帶(32)。
18.根據權利要求14-17中任一項所述的設備(1)，其中所述第二馬達(40)通過包括 重力帶張緊器(44)的第二有齒帶傳動機構(41、42、43、44、45)而在動力學上耦接到所 述至少一個光接收器模塊(100)。
19.根據權利要求18所述的設備(1)，包括用於光接收器模塊(100)的多個移動元件 (85)，其通過多個機械偏置元件(90、95)在動力學上互相耦接，所述機械偏置元件適於 使得所有所述移動元件(85)的運動同步。
20.根據在前任一權利要求所述的設備(1)，其中所述基座框架(10)包括互相之間等 距的三個支撐腳(12)。
21.根據權利要求20所述的設備(1)，其中每個支撐腳的高度可調節。
22.根據在前任一權利要求所述的設備(1)，包括多個光伏面板(100)。
23.根據在前任一權利要求所述的設備(1)，包括多個光伏聚光型模塊(100)。
24.根據在前任一權利要求所述的設備(1)，包括沿著多個平行排設置的多個光接收 器模塊。
全文摘要
太陽跟蹤設備(1)，包括基座框架(10)，其設有至少部分圓形的軌道(15)，至少一個光接收器模塊(100)的支撐結構(20)，該支撐結構(20)可滑動地關聯於軌道(15)並包括用於耦接到所述至少一個光接收器模塊(100)的基準平面(R)，用於控制軌道(15)上的支撐結構(20)繞著基本上豎直的軸線(Z-Z)的運動的第一馬達組，和繞著相應的基本上水平的軸線(Y-Y)移動所述至少一個光接收器模塊(100)的至少一個移動元件(85)。所述基準平面(R)相對於所述設備(1)的支撐平面傾斜預定幅度的角度。在能量產出最大化和設備尺寸最小化之間實現最佳的折衷，同時確保容易地觸及設備的零件以進行維修操作。
文檔編號H01L31/042GK102027298SQ200880129160
公開日2011年4月20日 申請日期2008年3月31日 優先權日2008年3月31日
發明者F·佩魯佐蒂, F·龍切拉, G·格拉薩諾, M·加爾布塞拉, V·波法 申請人:皮雷利&C.有限公司