具有间隙控制结构的太阳光发电用旋转装置的制作方法

具有间隙控制结构的太阳光发电用旋转装置
1.本技术要求基于在2020年8月28日提交的韩国专利申请第10-2020-0109611号的优先权，该申请的说明书及附图中公开的所有内容包含于本技术中。
技术领域
2.本发明涉及太阳光发电用旋转装置，更具体来讲涉及安装在柱以向太阳光面板提供旋转力的太阳光发电用旋转装置。


背景技术：

3.通常，太阳光发电系统通过在林地、休耕地、建筑屋顶、水库、盐田等地聚集多个太阳光面板，构建为园区化的形态。
4.太阳光发电用地为林地或农地的情况下，需要进行伐木或土木工程等，以对用地进行整理作业后，设置框架结构物和太阳光面板，因此不可避免地大规模损毁树木和土砂，存在山体滑坡发生可能性上升等环境破坏问题。由于这种副作用，目前即使林地等满足太阳光发电所需地理条件，但很难用作太阳光发电用地。
5.韩国公开专利公报第2011-0024887号公开了在建筑物的屋顶或堤坝等地能够以非破坏方式设置的自重型太阳光发电装置。所述自重型太阳光发电装置包括至少一个支柱连续连接而构成的支柱部组件、结合于支柱部组件上部的聚光板，所述支柱的上面具有倾斜面，以及内部提供收容填充剂的填充剂收容空间。
6.韩国公开专利公报第2016-0086729号涉及不占用田、地的情况下设置太阳光模块的方法，公开了具有下部支架、安装固定框架及支柱框架以在完成秋收后的休农季节能够在田、地简便设置太阳光模块的安装在农田的太阳光模块及方法。并且，韩国公开专利公报第2016-0086729号公开了太阳光模块，其在简单施工太阳光模块的安装固定框架和另一简单施工太阳光模块的保护框架的一侧以铰链方式连接，从而叠加具备多个简单施工太阳光模块，具有使用时能够展开施工的结构。
7.但是，现有的太阳光发电系统，由于支撑太阳光面板的框架结构物占用面积大，因此仍具有施工时严重损毁自然的问题，因此需要对此的对策。
8.另外，现有的太阳光发电系统，一般太阳光面板固定设置，因此具有太阳光发电效率低的缺点。虽然公开有用于太阳光发电的追踪太阳的移动来移动太阳光面板的系统，但装置复杂且价格昂贵，因此具有系统构建不易的问题。
9.为了提高太阳光发电效率，优选的是考虑太阳光面板的日照量按照确定的路径进行旋转。但是，在柱的上端配置太阳光面板，并在太阳光面板单纯连接驱动电机的旋转轴进行旋转的情况下，可能向驱动电机的旋转轴上施加过负荷，以及施加风等外力的情况下，发生旋转轴与太阳光面板的连接部位扭曲或损毁且在旋转部发生布线断线的问题，因此需要对策。
10.另外，风等施加于太阳光面板的情况下，设置在驱动电机和太阳光面板之间的齿轮组件中存在的间隙(backlash)导致太阳光面板发生摇晃，严重的情况下，可能会导致齿
轮组件发生损毁从而发生太阳光面板倾倒的事故。


技术实现要素：

11.技术问题
12.本发明是考虑到如上问题点而提出的，其目的在于提供具有能够防止在配置于旋转装置的齿轮组件发生不必要的间隙的结构的太阳光发电用旋转装置。
13.本发明的另一目的在于提供具有能够通过简单的驱动驱动装置旋转太阳光面板来节省太阳光发电设备费用，以及能够利用在太阳光面板生成的电来旋转太阳光面板的结构的太阳光发电用旋转装置。
14.本发明的又一目的在于提供能够解除旋转装置和太阳光面板的连接部位被风等外力发生扭曲或损毁以及在旋转部发生布线断线的问题的太阳光发电用旋转装置。
15.技术方案
16.为了实现如上所述的目的，本发明提供一种太阳光发电用旋转装置，是设置在柱的上端以旋转太阳光面板阵列的太阳光发电用旋转装置，其特征在于，包括：连接于太阳光面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柱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；以及固定于所述第二管状体的内部以向所述齿轮部提供旋转力的驱动电机，所述齿轮部由具有与所述驱动电机的旋转轴连接的太阳齿轮；与所述太阳齿轮能够啮合地以预定间隔配置于所述太阳齿轮的周边的多个pl齿轮；与所述pl齿轮能够啮合地配置于所述多个pl齿轮的外侧且固定于所述第一管状体的环形齿轮的行星齿轮组，所述太阳齿轮、pl齿轮及环形齿轮中至少一个在其周面形成倾斜的齿形从而具有楔形结构。
17.优选的是，所述太阳齿轮的外周面、所述pl齿轮的外周面以及所述环形齿轮的内周面均形成所述倾斜的齿形，从而在旋转动作时确保齿轮接触面所需间隙，并在旋转结束时通过所述楔形结构相互紧密啮合，防止不必要的间隙的发生。
18.所述多个pl齿轮能够通过重力或弹性力向插入所述太阳齿轮及所述环形齿轮的方向施加力。
19.具备设置于所述多个pl齿轮以保持所述多个pl齿轮的上部框架，通过在所述上部框架配置成能够向下方按压所述多个pl齿轮的波形弹簧提供所述弹性力。
20.作为替代方案，具备设置于所述多个pl齿轮上部以保持所述多个pl齿轮的上部框架，所述多个pl齿轮在所述齿轮旋转动作时向所述上部框架方向细微移动以确保与所述太阳齿轮及所述环形齿轮之间的间隙，在所述齿轮结束旋转时能够通过自重向所述太阳齿轮及所述环形齿轮方向移动以防止间隙的发生。
21.技术效果
22.根据本发明的太阳光发电用旋转装置具有如下效果：
23.第一、构成齿轮部的行星齿轮组构成为在旋转时确保必要间隙且在旋转结束时通过楔形结构使得pl齿轮、太阳齿轮及环形齿轮相互紧密贴合，防止不必要的间隙的发生，从而能够防止风等引起的太阳光面板的晃动。
24.第二、通过具备轴承和第一管状体及第二管状体的组件，牢固地支撑设置于柱的太阳光面板阵列的同时，不被各种振动或风等外力晃动的情况下能够稳定地传递旋转力。
25.第三、具有即使将第一管状体和第二管状体的直径设计成与柱的直径相同或相似的水平，也可通过介于第一管状体和第二管状体之间的轴承实现顺畅的旋转，并可以以秒单位精确控制旋转。
26.第四、能够实现旋转装置的小型化且结构简单，投资回收速度快，因此能够解除作为现有太阳光追踪装置的缺点的频繁的故障率和价格高的问题。
27.第五、由于太阳光面板被柱支撑的特性，太阳光面板从地面充分相隔，实现良好的通风，从而能够通过抑制太阳光面板的温度上升提高太阳光发电效率。
28.第六、太阳光发电用地为山地或林地等的情况下，能够在支撑太阳光面板的柱的周边保持树木原貌，因此能够最小化对自然的毁损。
附图说明
29.图1是示出根据本发明的优选实施例的太阳光发电用旋转装置的外观的后视图；
30.图2是对图1中旋转装置的部分放大图；
31.图3是示出图2中旋转装置的内部构成的分解立体图；
32.图4是图1的部分剖面图；
33.图5是示出图4中齿轮部的构成的部分放大剖面图；
34.图6至图10是示出图5的变形例的剖面图。
具体实施方式
35.图1是示出根据本发明的优选实施例的太阳光发电用旋转装置的外观的后视图，图2是对图1中旋转装置的部分放大图，图3是示出图2中旋转装置的内部构成的分解立体图，图4是图1的部分剖面图，图5是示出图4的部分放大剖面图。
36.参见图1至图5，根据本发明的优选实施例的太阳光发电用旋转装置100包括连接于太阳光面板阵列15的背面的第一管状体101、组装在第一管状体101的下部且下端固定于柱10的第二管状体106、设置在第二管状体106的内部以向第一管状体101提供旋转力的驱动电机107、将来自驱动电机107的旋转力向第一管状体101传递的齿轮部109。并且，优选地包括设置于第一管状体101和第二管状体106的结合部位的、具有3接点的接点部102、103、104。
37.太阳光面板阵列15基本由多个太阳光面板15a相互串联连接而成。另外，根据需要，太阳光面板阵列15也可以包括并联连接的太阳光面板15a。
38.太阳光面板阵列15安装在形成于第一管状体101的上端的倾斜面上，从而与地面倾斜地设置。太阳光面板阵列15的设置角度取决于所述倾斜面的角度。
39.柱10垂直地立在地面，下端通过锚栓等结合构件固定设置于地面。优选地，柱10可以像一般的路灯灯柱，由外周面为圆形的金属管状体形成，此外可以由多种材料及形态构成。
40.第一管状体101是倾斜的上面设置有防水罩105，且具有圆形周面的管型结构物。防水罩105可拆卸地结合使得能够开闭第一管状体101的内部空间，实际还起到凸缘(flange)的功能。
41.第二管状体106是组装成位于第一管状体101的下部，具有圆形的周面的管型结构
物。第二管状体106的下端形成有柱10的上端部分能够插入的空间。柱10插入该空间时第二管状体106组装在柱的上端。
42.为了构成实现旋转装置100和柱10之间的良好的结合性且结构稳定的组装体，第一管状体101和第二管状体106的直径可以设计成与柱的直径相同或相似的水平。
43.第一管状体101和第二管状体106之间介有预定的轴承和齿轮部109。所述轴承配置成平躺状态使得旋转中心轴相对于地面垂直。
44.齿轮部109可以配置成至少一部分插入所述轴承的中空，以最小化占有空间。为了将来自驱动电机107旋转力以适当的比率减速后传递至第一管状体101，优选的是齿轮部109由至少一个行星齿轮组(planetary gear set)构成。
45.如图5所示，齿轮部109由具有连接于驱动电机107的旋转轴的太阳齿轮(sun gear)112、与太阳齿轮112能够啮合地以预定间隔配置于所述太阳齿轮112的周边的多个pl齿轮(planet gear)110、与所述pl齿轮110能够啮合地配置于所述多个pl齿轮110的外侧并固定于所述第一管状体101的环形齿轮(ring gear)111的行星齿轮组构成。其中，环形齿轮111可以由上部环形齿轮111a和下部环形齿轮111b相互层叠的组装体构成。
46.由于太阳齿轮112、pl齿轮110及环形齿轮111中至少一个形成有倾斜的齿形，齿轮周面(外周面或内周面)构成为形成锥形(taper)的形状。最优选的是，如图5所示，太阳齿轮112的外周面、pl齿轮110的外周面以及环形齿轮111的内周面沿着周围以预定的节距均形成有倾斜的齿形。优选的是，为了能够实现与pl齿轮110的倾斜的齿形的紧密结合，构成环形齿轮111的上部环形齿轮111a和下部环形齿轮111b构成为对应于pl齿轮110的倾斜面具有相互不同的内径。
47.因此，各个齿轮110、111、112形成为趋向厚度(高度)方向外径(或内径)逐渐减小或增大的形态的楔形结构。根据这种构成，在行星齿轮组的旋转动作时，在太阳齿轮112、pl齿轮110及环形齿轮111的各个齿轮接触面确保顺畅旋转所需的预定游隙的适当间隙，并在旋转结束时齿轮通过自重或弹簧的弹性力回到原位置，通过所述楔形结构相互紧贴啮合，从而能够有效抑制不必要的间隙的发生。
48.多个pl齿轮110设置成通过重力或弹性力向插入太阳齿轮112及环形齿轮111的方向施加预定的力。为此，优选的是，在保持多个pl齿轮110的预定形状的上部框架上相互层叠配置推力轴承113和波形弹簧114。在行星齿轮组的旋转过程中，在齿轮之间的接触面需要数毫米程度的预定间隙的情况下，多个pl齿轮110向所述重力或弹性力的相反方向稍微上升移动，从而能够确保顺畅旋转所需间隙。另外，行星齿轮组的旋转结束时，多个pl齿轮110下降回到原位置，通过楔形结构相互紧密啮合，因此能够防止风等外力引起的旋转装置100的晃动，从而能够防止太阳光面板阵列15的摇晃。
49.太阳齿轮112、pl齿轮110及环形齿轮111中形成楔形结构的齿轮可存在多种组合例。对此，图6至图10中示出图5的变形例。
50.如图6所示，还可以构成为形成楔形结构的倾斜的齿形只形成于pl齿轮110，太阳齿轮112及环形齿轮111具有垂直的齿形。为了能够实现与pl齿轮110的倾斜的齿形的紧密结合，优选的是构成为形成环形齿轮111的上部环形齿轮111a和下部环形齿轮111b对应于pl齿轮110的倾斜面具有相互不同的内径。
51.作为替代方案，还可以构成为形成楔形结构的倾斜的齿形如图7所示，只形成于环
形齿轮111的内周面，pl齿轮110及太阳齿轮112具有垂直的齿形。
52.作为另一替代方案，还可以构成为形成楔形结构的倾斜的齿形如图8所示，只形成于太阳齿轮112及环形齿轮111，pl齿轮110具有垂直的齿形。
53.作为另一替代方案，还可以构成为形成楔形结构的倾斜的齿形如图9所示，只形成于pl齿轮110和环形齿轮111，太阳齿轮112具有垂直的齿形。优选的是为了能够实现与pl齿轮110的倾斜的齿形的紧密结合，构成为形成环形齿轮111的上部环形齿轮111a和下部环形齿轮111b对应于pl齿轮110的倾斜面具有相互不同的内径。
54.作为又一替代方案，还可以构成为形成楔形结构的倾斜的齿形如图10所示，只形成于pl齿轮110和太阳齿轮112，环形齿轮111具有垂直的齿形。优选的是为了能够实现与pl齿轮110的倾斜的齿形的紧密结合，构成为形成环形齿轮111的上部环形齿轮111a和下部环形齿轮111b对应于pl齿轮110的倾斜面具有相互不同的内径。
55.驱动电机107固定在第二管状体106的内部，优选地，固定成与第二管状体106构成同轴的状态直立，以向齿轮部109提供旋转力。
56.再次参见图3，第一管状体101和第二管状体106的结合部位或其周边、或接触部位设置有用于传递电源及/或信号的第一接点102、第二接点103及第三接点104。虽然图中没有示出，但根据本发明的变形例，还可以提供接点数超过3接点的旋转装置。
57.第一接点102和第二接点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、在第一管状体101和第二管状体106之间的相对旋转时与所述导体环102a、103a的上面滑动且持续保持接触的导体块102b、103b的接点对构成。第一接点102的导体环102a和第二接点103的导体环103a排列成相互同心圆状。第一接点102及第二接点103中任一一个成为负极端子，另一个成为正极端子。多个太阳光面板15a中整个输入区间的两端分别连接于第一接点102和第二接点103。通过第一接点102及第二接点103输出的电力供应至发电用逆变器108用作发电用(向电力公司发送的电)。
58.第三接点104由在第一接点102及第二接点103的上侧与固定于齿轮部109的旋转部位的第一管状体101一体旋转的导体环104a、第一管状体101和第二管状体106之间的相对旋转时与导体环104a的下面滑动以保持接触的导体块104b的接点对构成。第三接点104电连接于从构成太阳光面板阵列15的多个太阳光面板15a中部分输出区间(例如，一个太阳光面板15a的输出端)引出的正极端子。通过第三接点104输出的电力用作用于驱动电机107和预定pcb的驱动的电源。优选的是，第三接点104相比于第二接点103配置于从旋转装置的旋转轴向半径方向的相对内测，即靠近驱动电机107配置，从而向驱动电机107和pcb供应电力。
59.优选的是，第一接点102相对于第二接点103及第三接点104用作负极共同端子。当然，赋予第一接点102至第三接点104的电极性不限于上述实施例，可具有多种变形。
60.具有如上所述的构成的太阳光发电用旋转装置100通过向齿轮部109提供驱动电机107的旋转力，以相对于第二管状体106旋转第一管状体101，缓慢地旋转固定于第一管状体101的上端的太阳光面板阵列15。第一管状体101在稳定地支撑太阳光面板15a的状态相对于固定在柱10的第二管状体106机型旋转。第一管状体101和第二管状体106之间介有预定的轴承，从而能够实现结构稳定且柔和的旋转。优选的是，考虑到太阳的日照量，太阳光面板15a旋转的路径设成尽可能能够充分暴露于太阳。将太阳光面板15a以一定的速度旋转
规定的时间的情况下，即使不另外使用复杂结构的太阳光追踪装置，也能够相比于以静止状态将太阳光面板15a朝向一侧的情况增大太阳光发电量。
61.另外，应用根据本发明的旋转装置100的太阳光发电用柱系统中除了太阳光面板阵列15以外还可以设置升降型照明单元和升降型cctv摄像单元。该情况下，通过随着内置于各个单元的本体的卷筒正方向旋转驱动的第一升降线和第二升降线的卷绕使得照明单元和cctv摄像单元上升，以与位于柱10的上部的各个本体结合时，与内置于各个本体的上部接点部和下部接点部相互接触，从而能够向照明单元和cctv摄像单元供应电源。其中，用于所述照明单元和cctv摄像单元的驱动的电源例如可以通过第一接点提供。
62.根据本发明的太阳光发电用旋转装置100，在驱动电机107工作时，通过齿轮部109向所述轴承传递旋转力来旋转所述轴承的上部环，与此同时旋转连接于上部环的第一管状体101，从而缓慢旋转太阳光面板阵列15。第一管状体101在稳定地支撑太阳光面板阵列15的状态下相对于固定在柱的第二管状体106进行旋转。
63.齿轮部109构成为行星齿轮组以将驱动电机107的旋转力减速传递给第一管状体101。第一管状体101与固定在其上面的太阳光面板阵列15一体旋转。
64.行星齿轮组进行旋转动作时，在太阳齿轮112、pl齿轮110及环形齿轮111的各个齿轮接触面确保顺畅旋转所需的适当游隙的间隙，旋转结束时通过齿轮的自重或弹簧的弹性力回到原位置，同时通过楔形结构相互紧贴而紧密啮合，从而能够防止不必要的间隙的发生。最为优选的是，所述楔形结构均形成于太阳齿轮112、pl齿轮110及环形齿轮111，但仅形成于其中至少一个也能够得到抑制不必要的间隙的发生的效果。
65.将第一管状体101及第二管状体106的组件结合至太阳光面板15a的组装体中，第一管状体101及第二管状体106的直径显著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于太阳光面板进行旋转的现有技术，能够稳定地传递旋转力。即，即使施加驱动电机发生振动或风等外力，能够无误差地将驱动电机的旋转力传递至太阳光面板15a。
66.以上，虽然通过限定的实施例和附图说明了本发明，但本发明并不限定于此，显然，本发明所属技术领域的普通技术人员能够在本发明的技术思想和所记载的专利权利范围的均等范围内进行多种修改及变形。
67.【工业可用性】
68.应用本发明的情况下，确保旋转时所需间隙，以及旋转结束时，pl齿轮、太阳齿轮及环形齿轮通过楔形结构相互紧贴而防止不必要的间隙的发生，因此能够防止风等引起的太阳光面板的晃动。因此，能够牢固支撑设置在柱的太阳光面板阵列的同时，不会被各种振动或风等外力引起晃动的情况下稳定地旋转，从而高效执行太阳光发电。