太阳能发电用立杆系统的旋转装置的制作方法

太阳能发电用立杆系统的旋转装置
1.本技术要求享有2020年4月7日申请的韩国专利申请第10-2020-0042437号的优先权，该申请的说明书及附图公开的所有内容均包含于本技术。
技术领域
2.本发明涉及太阳能发电用立杆系统的旋转装置，更具体来讲涉及设于立杆向太阳能板提供旋转力的太阳能发电用立杆系统的旋转装置。


背景技术：

3.通常，太阳能发电系统在森林或休耕地、建筑物屋顶、水库、盐场等场地聚集大量太阳能电池板，构建成小区化形态。
4.太阳能发电场地为森林或农田等的情况下，需要进行伐木或土木工程等清理场地后安装框架结构和太阳能板，因此不可避免地发生树木和沙土大规模损毁的环境破坏问题。由于这些副作用，森林等即使满足太阳能发电所需的场地条件也不容易作为太阳能发电场地。
5.韩国公开专利公报第2011-0024887号公开了一种自重型太阳能发电装置，其能够以非破坏性方式安装在建筑物的屋顶或堤岸等处。所述自重型太阳能发电装置包括至少一个柱连续连接构成的柱部组件、结合于柱部组件上部的集光板，所述柱的上面设有倾斜面，内部设有收容填充材料的填充材料收容空间。
6.韩国公开专利公报第2016-0086729号涉及一种在不占用田地或水田的情况下安装太阳能模块的方法，公开了一种设于田间的太阳能模块及方法，具有下部支撑架、设置固定框架及柱框架以便在秋收结束后休农季能够轻易地将太阳能模块设于田地或水田。此外，韩国公开专利公报第2016-0086729号公开了一种太阳能模块，具有通过铰链机构连接于简易施工太阳能模块的设置固定框架和另一简易施工太阳能模块的保护框架的一侧以叠加设置多个简易施工太阳能模块，使用时能够展开施工的结构。
7.然而，由于现有的太阳能发电系统中支撑太阳能板的框架结构占用较大，因此仍旧存在施工时自然破坏严重的问题，因此需要替代方案。
8.此外，现有的太阳能发电系统通常太阳能板固定安装，因此存在太阳能发电效率低的缺点。尽管已经公开有通过追随太阳的移动来移动太阳能板以进行太阳能发电的系统，但由于装置复杂且价格昂贵，因此具有不易构建的问题。
9.为了提高太阳能发电效率，优选的是考虑日照量的情况下沿预定路径旋转太阳能板。但是如果将太阳能板放置在立杆的上端，将驱动电机的转轴简单地连接到太阳能板上使其旋转，则可能会导致驱动电机的旋转轴过载，受风等外力的情况下旋转轴和太阳能板的连接部位可能会错位或损坏，旋转部出现接线断开的问题，因此需要对策。


技术实现要素：

10.技术问题
11.本发明是考虑到上述问题而提出的，目的在于提供一种具有能够通过简化的驱动装置旋转太阳能板以节省太阳能发电设备费用，能够利用太阳能板生成的电旋转太阳能板的结构的太阳能发电用立杆系统的旋转装置。
12.本发明的另一目的是提供一种能够解决旋转装置与太阳能板的连接部位由于风等外力而发生错位或损坏且旋转部的接线断开的问题的太阳能发电用立杆系统的旋转装置。
13.技术方案
14.为了达到如上所述的目的，本发明提供一种太阳能发电用立杆系统的旋转装置，是设于立杆的上端旋转太阳能板阵列的太阳能发电用立杆系统的旋转装置，包括：连接于太阳能板阵列的第一管状体；结合于所述第一管状体的下部且固定于立杆的上端的第二管状体；向所述第一管状体传递旋转力的齿轮部；向所述齿轮部提供旋转力的驱动电机；以及具有设于所述第一管状体与所述第二管状体的结合部位且所述第一管状体与所述第二管状体之间相对旋转时保持接触状态以传递电源或信号的至少三个触点的触点部。
15.所述太阳能板阵列由相互串联连接的多个太阳能板构成，所述触点部包括第一触点、第二触点及第三触点，多个太阳能板中整体输出区间的两端连接于所述第一触点和所述第二触点，所述多个太阳能板中部分输出区间的两端连接于所述第一触点和所述第三触点，通过所述第一触点及所述第二触点输出的电能供应到发电用逆变器，通过所述第一触点及所述第三触点输出的电能可供应到所述驱动电机。
16.所述第一触点至第三触点可构成为触点对的任意一侧由导体环构成且另一侧由能够接触所述导体环的导体块构成。
17.所述第一触点的导体环和所述第二触点的导体环彼此排列成同心圆状，所述第三触点相比于所述第二触点相对设置于上侧，可从旋转装置的旋转轴向半径方向相对配置于内侧。
18.所述第一触点可对于所述第二触点及所述第三触点用作阴极公共端子。
19.本发明还包括具有上部环和下部环且所述上部环和下部环中任意一个连接于所述第一管状体且另一个连接于所述第二管状体的轴承；所述齿轮部可啮合于沿着所述上部环或所述下部环的外围形成的齿轮齿。
20.所述轴承躺倒配置成旋转中心轴与地面垂直，沿着所述轴承的上部环的外围形成的齿轮齿与所述齿轮部啮合，所述齿轮部由具有制动功能的联动齿轮构成以防止齿轮松动现象，所述驱动电机可设于所述第二管状体的内部。
21.技术效果
22.根据本发明的太阳能发电用立杆系统的旋转装置具有如下效果。
23.第一，具有轴承与第一管状体及第二管状体的组件，因此能够牢固地支撑设于立杆的太阳能板阵列的同时在受到各种振动或风等外力的情况下不晃动地稳定地传递旋转力。
24.第二，可从太阳能板阵列的部分区间引出不同于发电用电能的另外的低电能，以向驱动电机及pcb有效地供应电源。
25.第三，即使将第一管状体和第二管状体的直径设计成与立杆的直径相同或相似的水平也能够通过介于第一管状体与第二管状体之间的轴承确保顺畅的旋转，能够以秒为单
位精确地进行旋转控制。
26.第四，可实现旋转装置的小型化、简化结构，因此能够快速回收投资费用，因此能够解决故障率频繁且价格高的现有太阳能追踪装置的缺陷。
27.第五，就太阳能板被立杆支撑的特性而言，太阳能板与地面充分相隔且通风顺畅，因此能够抑制太阳能板温度上升以提高太阳能发电效率。
28.第六，太阳能发电部占地为山区或森林等的情况下，支撑太阳能板的立杆周边的树木可保留不动，因此能够最小化对大自然的破坏。
附图说明
29.图1为示出根据本发明的优选实施例的太阳能发电用立杆系统的旋转装置的外形的背面立体图；
30.图2为图1中旋转装置的局部放大图；
31.图3为示出图2中旋转装置的内部构成的分解立体图；
32.图4为示出图3中驱动电机及第一触点的构成的立体图；
33.图5为图2的剖面图；
34.图6为根据本发明的优选实施例的太阳能发电用立杆系统的旋转装置的简要接线图。
具体实施方式
35.图1为示出根据本发明的优选实施例的太阳能发电用立杆系统的旋转装置的外形的背面立体图，图2为图1中旋转装置的局部放大图，图3为示出图2中旋转装置的内部构成的分解立体图，图4为示出图3中驱动电机及第一触点的构成的立体图，图5为图2的剖面图。
36.参见图1至图5，根据本发明的优选实施例的太阳能发电用立杆系统的旋转装置100包括连接于太阳能板阵列15的背面的第一管状体101、组装于第一管状体101的下部且下端固定于立杆10的第二管状体106、设于第二管状体106的内部向第一管状体101提供旋转力的驱动电机107、具有设于第一管状体101和第二管状体106的结合部位的至少三个触点的触点部102、103、104。
37.太阳能板阵列15的多个太阳能板15a相互串联连接构成。
38.太阳能板阵列15安装在形成于第一管状体101的上端的倾斜面上，相对于地面倾斜设置。太阳能板阵列15的设置角度取决于所述倾斜面的角度。
39.立杆10相对于地面垂直竖立，下端通过地脚螺栓等锁定构件固定设置于地面。优选地，立杆10可以像一般电线杆一样由外周面圆润的金属管状体构成，此外可以用各种材料构成为各种形态。
40.第一管状体101是倾斜的上面上设有防水罩105且具有圆形的外围面的管型构件。防水罩105可拆卸地结合以便能够开闭第一管状体101的内部空间。
41.第二管状体106被组装成位于第一管状体101的下部的具有圆形的外围面的管形构件。第二管状体106的下端设有立杆10的上端部分能够卡入的空间。立杆10卡入的情况下第二管状体106固定于立杆的上端。
42.为了提高旋转装置100和立杆10之间的结合性且构成结构稳定的组件，可以将第
一管状体101与第二管状体106的直径设计成与立杆的直径相同或相似的水准。
43.第一管状体101与第二管状体106之间可介有预定的轴承。所述轴承躺倒配置成旋转中心轴与地面垂直。所述轴承具有通过组装螺栓连接于第一管状体101一体旋转的上部环及组装于所述上部环的下部且通过螺栓等连接于第二管状体106被固定的下部环。所述上部环和下部环之间配置有多个滚珠。沿着所述轴承的上部环的内周面边缘以一定间隔形成有齿轮齿。形成于所述上部环的齿轮齿和连接于驱动电机107的齿轮部109啮合。进一步地，所述轴承的下部环上可形成有与构成齿轮部109的部分齿轮啮合引导旋转的齿轮齿。
44.为了最小化占用空间，齿轮部109配置成至少局部插入到所述轴承的中空。优选的是齿轮部109由多个行星齿轮(planetary gear)的组件构成。多个行星齿轮与形成于所述上部环的齿轮齿啮合传递动力。优先地，齿轮部109由具有制动功能的联动齿轮组成以防止齿轮松动。
45.优选的是，驱动电机107竖立固定在第二管状体106的内部且与第二管状体106构成同轴以向齿轮部109提供旋转力。
46.如图3至图5所示，第一管状体101与第二管状体106的结合部位或其周边或接触部位设有用于传递电源及/或信号的第一触点102、第二触点103及第三触点104。虽然未图示，但根据本发明的变形例，也可以提供触点数量超过三个触点的旋转装置。
47.第一触点102与第二触点103分别由固定成实质上与第二管状体106连接的导体环102a、103a、以及第一管状体101和第二管状体106之间相对旋转时与所述导体环102a、103a的上面滑动的同时持续保持接触的导体块102b、103b的触点对构成。第一触点102的导体环102a与第二触点103的导体环103a彼此排列成同心圆状。第一触点102及第二触点103中任意一个作为阴极端子且另一个作为阳极端子。参见图6，多个太阳能板15a中整体输出区间的两端分别连接于第一触点102与第二触点103。提供第一触点102及第二触点103输出的电能供应到发电用逆变器108用于发电。
48.第三触点104由在第一触点102及第二触点103的上侧固定于齿轮部109的旋转部位从而与第一管状体101一体旋转的导体环104a、以及第一管状体101和第二管状体106之间相对旋转时与所述导体环104a的下面滑动的同时保持接触的导体块104b的触点对构成。
49.第三触点104与从构成太阳能板阵列15的多个太阳能板15a中部分输出区间(例如，一个太阳能板15a的输出端)引出的阳极端子电连接。通过第三触点104输出的电能用作对驱动电机107与预定pcb进行驱动的电源。优选的是第三触点104相比于第二触点103从旋转装置的旋转轴向半径方向相对配置于内侧，即靠近驱动电机107配置以向驱动电机107和pcb供电。
50.优选的是第一触点102对于第二触点103及第三触点104用作阴极公共端子。
51.赋予第一触点102至第三触点104的电极性不限于上述实施例，可进行多种变形，这是显而易见的。
52.具有如上所述的构成的太阳能发电用立杆系统的旋转装置100向齿轮部109提供驱动电机107的旋转力以旋转第一管状体101，以此徐徐旋转固定于第一管状体101的上端的太阳能板阵列15。第一管状体101在稳定地支撑太阳能板15a的状态下相对于固定在立杆10上的第二管状体106进行旋转。第一管状体101和第二管状体106之间介有轴承，因此从结构上来讲能够稳定、柔和地进行旋转。优选的是，考虑太阳的日照亮将太阳能板15a旋转的
路径设置成尽可能充分暴露于太阳。以一定速度旋转太阳能板15a一定时间的情况下，即使不另外使用复杂结构的太阳能追踪装置，也能够相比于将太阳能板15a朝向一侧处于静止状态的情况增大太阳能发电电量。
53.进一步地，采用根据本发明的旋转装置100的太阳能发电用立杆系统除了太阳能板阵列15外还可以设有升降型照明单元和升降型cctv摄像头单元。该情况下，内置于各单元的本体的滚筒(drum)的正方向旋转驱动使得第一升降绳和第二升降绳向上卷使得照明单元和cctv摄像头单元上升结合于位于立杆10的上部的各本体的情况下，内置于各本体的上部触点部和下部触点部相互接触，能够向照明单元与cctv摄像头单元供应电源。其中，用于驱动所述照明单元与cctv摄像头单元的电源例如可通过第一触点提供。
54.根据本发明的太阳能发电用立杆系统的旋转装置100，在驱动电机107工作时旋转力通过齿轮部109传递到轴承使得轴承的上部环进行，与此同时旋转连接于上部环的第一管状体101使得太阳能板阵列徐徐旋转。第一管状体101在稳定地支撑着太阳能板阵列的状态下相对于固定于立杆的第二管状体106进行旋转。
55.齿轮部109啮合于沿着轴承的上部环外围形成的齿轮齿传递旋转力，上部环连接于第一管状体101从而与第一管状体101一体旋转。第一管状体101与固定于其上面的太阳能板阵列一体旋转。在此，齿轮部109配置成至少一部分插入到所述轴承的中空，因此能够最大化空间利用效率。
56.因此，采用本发明的情况下能够稳定地旋转设于立杆10的上端的太阳能板15a，高效率地进行太阳能发电。
57.如图6所示，从多个太阳能板15a中整体区间输出的电能通过第一触点102及第二触点103传递到发电用逆变器108，生产例如72～120v的太阳能电。
58.并且，从多个太阳能板15a中部分区间(例如，一个太阳能板15a的输出端)输出的电能通过第一触点102及第三触点104传递到驱动电机107与pcb，供应例如24～40v的驱动用电源。
59.在第一管状体101及第二管状体106的组件结合于太阳能板15a的组件中，第一管状体101及第二管状体106的直径明显大于驱动电机的旋转轴的直径，因此相比于单纯地将驱动电机的旋转轴连接到太阳能板使得进行旋转的现有技术，能够稳定地传递旋转力。即，即使受到驱动电机产生的振动或风等外力，仍旧能够将驱动电机的旋转力无误地传递到太阳能板15a。
60.产业上的可应用性
61.采用本发明的情况下，在旋转装置的第一管状体与第二管状体的结合部位构成具有三个触点的触点部，从而能够从太阳能板阵列的部分区间引出不同于发电用电能的数十伏程度的低电能向驱动电机及pcb有效地供应电源。