一种新型的太阳能框架装置结构

本发明涉及一种新型的太阳能框架装置结构，即一种能够向日旋转、化解风力旋转、化解降水压力的太阳能框架装置，属于太阳能设备设计与制造技术领域。

作为一种清洁能源和可持续性能源，太阳能被越来越多地应用于各类国计民生产品中。随着太阳能产品的开发和使用，对于太阳热量吸收的高效性、产品的自我防护性成为了太阳能产品研发和设计人员关注的焦点。

目前，针对固定式太阳能板不能随太阳位置变换导致无法高效吸收太阳辐射能量的问题，设计与研发人员已开发出通过齿条、转盘和棘轮组合调整太阳能板支架的角度来增加太阳能板对太阳辐射能量的设计方案；对于太阳能板在风力作用下失去稳定性导致损坏的问题，亦有关于通过在太阳能板支架上增设弹簧减振的方式来解决太阳能板风损问题的研究开发方案，但以上设计存在装置组件复杂、露天环境下弹簧易损失效、占地面积较大等问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是提供一种新型的太阳能框架装置结构，其利用日晷原理根据指针影子的长度或方向调整太阳能板架的朝向，根据风向驱动太阳能板架整体进行顺时针或逆时针旋转，根据压力调整太阳能板架的仰俯角，可被广泛应用于各类太阳能产品。该装置结构组件简单，配置一层或多层太阳能板架，占地较小，不仅能有效化解风力和中高强度降水、降尘对太阳能吸收体和板架的破坏，而且能更有效地吸收和利用太阳辐射和风的能量。

本发明解决其技术难题所采用的技术方案是：

在顶部外表面装配有日冕组件的立柱外柱面的不同高度上，安装水平圈毂单元，圈毂单元由圈轨盘架和圈毂组成，太阳能板架环圈毂分布。控制太阳能板进行三维旋转的日冕连动组件、风电组件、控制太阳能板架进行上下翻转的压力连动组件以及配套线路属于控制本发明装置结构运行的外接控制部件，均为常规控制部件，安装于立柱、圈毂单元、太阳能板架内部的中空区域。

上述立柱内部中空，立柱呈直线或曲线型，立柱的水平横截面为圆形。立柱外柱面不同高度上水平固定安装有装配圈毂单元的圆形卡扣i。立柱顶部为装配有日冕组件的平面或弧面卡扣ii，顶部中心处对应为日冕组件的日冕指针，光照下日冕指针在日冕盘面上的投影位置变化连动控制系统（即日冕连动组件）连动控制太阳能板架进行三维旋转。

上述圈毂盘架呈木制车轮状，由同心的外圆卡轨和内圆卡圈以及连接他们的支管三部分部件构成；各部件之间均一体化成型连接，且所有部件内部中空以便装置控制组件装配及相关线路的穿连。内圆空心卡圈的直径与立柱外柱面安装的圆型卡扣i的直径相匹配，即通过圆形卡扣i卡紧内圆空心卡圈使得圈轨盘架被水平固定于立柱外柱面；外圆空心卡轨光滑，其直径与圈毂直径相匹配，保证了圈毂在外力作用下沿其做旋转运动，即圈毂可在风力作用下顺风旋转；支架数量多个，起到支撑空心外圆卡轨的作用，呈放射性分布位于空心内圆卡圈和空心外圆卡轨之间的平面内且，支架均指向空心内圆卡圈的中心。

上述圈毂由管圈、环绕控制卡扣、扣套以及珠轴四部分部件构成，所有部件内部中空以便装配控制组件及穿连线路。管圈呈圆形，其尺寸规格与圈毂盘架外圆卡轨相匹配；管圈内部中空，其圆周各等分点处安装有可绕管圈径周方向旋转的环绕控制卡扣；管圈在风力作用下顺着风向沿圈毂盘架的外圆卡轨做圆周运动，不仅可以化解风力避免风对太阳能框架的破坏，而且可在风电组件控制下利用风能进行发电。圆带环状的扣套数量与环绕控制卡扣数量一致，在日冕连动组件和压力连动组件控制下，控制环绕控制卡扣啮合扣套并使扣套绕管圈径周旋转。圆带环状扣套的中轴线上一体化成型有球形珠轴，珠轴随扣套一起做绕管圈径周旋转。

立柱外柱面上的圆形卡扣i数量一个或多个。圈毂盘架和圈毂的数量均与圆形卡扣i数量一致。圆形卡扣i数量为多个时，圆形卡扣i分布在立柱外柱面上的不同高度。从上至下，圈毂盘架的外圆卡轨直径逐渐增大，以避免上层圈毂单元和太阳能板架对下层形成遮挡。不同高度上多层太阳能板架的分布形式大大增加了对太阳能的吸收和利用。

上述太阳能板架呈叶舟体状，叶舟体凹面一侧的外表面可镶嵌各类太阳能吸收体。叶舟体一端一体化成型有珠套。珠套与圈毂扣套上的珠轴相匹配，并在日冕连动组件控制下连动控制叶舟体以叶舟体两头端点之间的连线作为轴线进行旋转，以保证叶舟体凹面侧的太阳能吸收体在白天任何时段均以最大接收面朝向太阳方位，提高了对太阳能的利用率。叶舟体内部中空，中空区域装配有包括压力感应器在内的压力连动组件，当压力感应器监测到叶舟体凹面一侧积累不同重量时，压力连动组件连动圈毂管圈上的环绕控制卡扣、扣套以及扣套上的珠轴共同绕管圈径周进行旋转，从而使叶舟体的凹面所在角度发生倾斜，此时调整太阳能板架的仰俯角，实现对叶舟体凹面内积累物的倾倒，有效避免降水、降尘对太阳能吸收体和板架的冲击和重压。

本发明以装配有日冕组件的立柱、圈毂单元以及叶舟体太阳能板架为主体的一种新型太阳能框架装置结构，通过日晷原理调整太阳能板架叶舟体凹面太阳能吸收体随着时间始终以最大接收面朝向太阳方位，提高对太阳能的利用率；根据风向使圈毂单元连动太阳能板架整体在水平方向上进行顺时针或逆时针旋转，化解风力以避免风对太阳能框架装置结构的破坏，而且可在风电组件控制下利用风能进行发电；根据降水量调整太阳能板架的仰俯角，实现对叶舟体凹面内积累物的倾倒，有效避免降水、降尘对太阳能吸收体和板架的冲击和重压；太阳能板架的多层分布形式大大增加了对太阳能的吸收和利用。该装置结构组件简单，配置一层或多层太阳能板架，占地较小，效果明显，易于安装和实际应用，极具技术推广前景。

附图说明

图1是天气晴好条件下正午时分的太阳能框架装置结构示意图。

图2是过量降水或降尘条件下的太阳能框架装置结构示意图。

图3是立柱结构示意图。

图4是日冕组件结构示意图。

图5是圈毂单元结构示意图。

图6是叶舟体太阳能板架结构示意图。

图7是圈毂盘架结构示意图。

图8是圈毂示意图。

图9是图5中i的结构放大图。

图中：1.立柱，2.日冕组件，3.圈毂单元，4.太阳能板架，11.外柱面，12.卡扣ii，13.卡扣i，21.日冕指针，22.日冕盘面，31.圈毂盘架，32.圈毂，41.珠套，42.叶舟体，311.内圆卡圈，312.外圆卡轨，313.支管，321.珠轴，322.管圈，323.环绕控制卡扣，324.扣套。

具体实施方式

本发明实施例中呈直线或曲线型，立柱的水平横截面为圆形。

本发明实施例中卡扣i呈圆形，其直径与立柱横截面圆直径一致，立柱外柱面不同高度上装配的圈毂单元圆形卡扣i一个或多个。

本发明实施例中圈毂单元一个或多个，其数量与圆形卡扣i数量一致；其圈毂盘架的内圆卡圈直径与立柱外柱面圆形卡扣i的直径一致。

本发明实施例中圈毂单元多个时，从上至下圈毂盘架的外圆卡轨直径逐渐增大。

本发明实施例中圈毂的管圈直径与圈毂盘架外圆卡轨直径一致。

本发明实施例中圈毂盘架的支架数量多个，位于内圆卡圈和外圆卡轨之间的平面内呈放射性分布且均指向内圆卡圈的中心。

本发明实施例中圈毂的扣套呈圆带环状，其数量与环绕控制卡扣数量一致，

本发明实施例中圈毂环绕控制卡扣与扣套相进行1对1配组并啮合；圈毂轴珠与太阳能版珠套相进行1对1配组并啮合。

本发明实施例中圈毂盘架各部件一体化成型连接；圈毂环绕控制卡套和珠轴之间一体化成型连接；叶舟体太阳能板架中叶舟体和珠套之间一体化成型连接。

本发明实施例中日冕组件、日冕连动组件、风电组件、压力连动组件以及配套线路属于控制本发明装置结构运行的外接控制部件，均为常规控制部件而非本发明装置结构部件，安装于本发明装置结构中立柱、圈毂单元、太阳能板架各组成部件的中空区域，包括立柱、立柱外柱面卡扣i、立柱外柱面卡扣ii、圈毂盘架外圆卡轨、圈毂盘架内圆卡圈、圈毂盘架支架、圈毂管圈、圈毂环绕控制卡扣、圈毂扣套、圈毂轴珠、太阳能板架珠套以及太阳能板架叶舟体。

本发明实施例中立柱呈直线或曲线型，立柱的水平横截面为圆形。

本发明实施例中圈毂盘架呈木制车轮状，由同心的外圆卡轨和内圆卡圈以及连接他们的支管三部分部件构成，各部件之间均一体化成型连接，且所有部件内部中空以便装置控制组件装配及相关线路的穿连。

本发明实施例中太阳能板架为叶舟体，叶舟体凹面一侧的外表面可镶嵌各类太阳能吸收体。

本发明的实施例：

天气晴好条件下正午时分的太阳能框架装置结构示意图以及过量降水或降尘条件下的太阳能框架装置结构示意图分别如图1和图2所示；立柱结构示意图、日冕组件结构示意图、圈毂单元结构示意图、圈毂单元结构示意图中i的结构放大图以及叶舟体太阳能板架结构示意图分别如图3-图7所示。本发明一种新型的太阳能框架装置结构主体包括装配有日冕组件（2）的立柱（1）、圈毂单元（3）以及太阳能板架（4）。由日冕指针（21）和日冕盘面（22）构成的日冕组件通过立柱（1）顶部的平面或弧面卡扣ii（12）装配于立柱（1）顶部，日冕指针（21）位于立柱（1）顶部中心，光照下日冕指针（21）在日冕盘面（22）上的投影位置变化使日冕连动组件连动控制太阳能板架（4）进行三维旋转。由圈毂盘架（31）和圈毂（32）构成的圈毂单元（3）通过圈毂盘架（31）、内圆卡圈（311）与圆形卡扣i（13）进行装配而被固定于立柱（1）外柱面（11）；圈毂盘架（31）、圈毂（32）卡扣i（13）数量为多个时，从上至下圈毂盘架（31）的外圆卡轨（312）直径逐渐增大，以避免上层圈毂单元（3）和太阳能板架（4）对下层形成遮挡，不同高度上的多层太阳能板架（4）的分布形式大大增加了对太阳能的吸收和利用。圈毂盘架（31）中的内圆卡圈（311）和外圆卡轨（312）同心同轴，内圆卡圈（311）和外圆卡轨（312）之间依靠支管（313）一体化成型连接以保证圈毂盘架（31）结实稳固。圈毂（32）由珠轴（321）、管圈（322）、环绕控制卡扣（323）以及扣套（324）组成；可绕管圈（322）径周方向旋转的环绕控制卡扣（323）等间距分布于管圈（322）圆周，球形轴珠一体化固定连接于环绕控制卡扣（323）外表面中轴线上，在日冕连动组件和压力连动组件控制下，控制环绕控制卡扣（32）啮合扣套（324）并使扣套（324）绕管圈（322）径周旋转。圈毂（32）通过管圈（322）与圈毂盘架（31）的外圆卡轨（312）相配合，以保证管圈（322）在风力作用下顺风向沿圈毂盘架（31）的外圆卡轨（312）做圆周运动，不仅可以化解风力避免风对太阳能框架的破坏，而且可在风电组件控制下利用风能进行发电。太阳能板架（4）是凹面一侧外表面镶嵌太阳能吸收体的叶舟体（42），其一端一体化成型有珠套（41），太阳能板架（4）通过其珠套(41)与圈毂(32)扣套(324)上的珠轴(321)相匹配，并在日冕连动组件控制下连动控制叶舟体（42）以叶舟体（42）两头端点之间的连线作为轴线进行旋转，以保证叶舟体（42）凹面侧的太阳能吸收体在白天任何时段均能以最大接收面朝向太阳方位，提高了对太阳能的利用率；叶舟体（42）内部中空区域装配有包括压力感应器在内的压力连动组件，当压力感应器监测到叶舟体（42）凹面一侧积累不同重量时，压力连动组件连动圈毂（32）管圈（322）上的环绕控制卡扣（323）、扣套（324）以及扣套（324）上的珠轴（321）共同绕管圈（322）径周进行旋转，从而使太阳能板架（4）叶舟体（42）的凹面发生倾斜，调整太阳能板（4）的仰俯角，实现对叶舟体（42）凹面内积累物的倾倒，有效避免降水、降尘对太阳能板（4）的冲击和重压。

图1所示，天气晴好的日子，从日出至正午再到日落的过程中，日冕指针（21）在日冕盘面（22）由西向东且呈现投影由长逐渐变短的的变化。此时，日冕连动组件连动圈毂（32）管圈（322）绕控制卡扣（323）、扣套（324）以及扣套（324）上的珠轴（321）共同绕管圈（322）径周进行旋转，并控制叶舟体（42）以叶舟体（42）两头端点之间的连线作为轴线进行旋转，使得每个太阳能板架（4）叶舟体（42）的凹面一侧太阳能吸收体均朝向太阳的方向。正午时分，日冕指针（21）在日冕盘面（22）的投影最短，甚至几乎不产生投影，此时分布于圈毂（32）圆周上太阳能板架叶舟体的凹面一侧均水平朝上。

图2所示，过量降水或降尘条件下，位于叶舟体（42）内部的压力感应器监测到叶舟体（42）凹面一侧积累不同重量时，压力连动组件连动圈毂（32）管圈（322）上的环绕控制卡扣（323）、扣套（324）以及扣套（324）上的珠轴（321）共同绕管圈（322）径周进行旋转，甚至使太阳能板架（4）叶舟体（42）呈倒立状，实现对叶舟体（42）凹面内积累物的倾倒，有效避免降水、降尘对太阳能板（4）的冲击和重压。