一种具有清洁功能的太阳能板装置

技术领域

本发明属于太阳能电池板的技术领域，尤其涉及一种具有清洁功能的太阳能板装置。

背景技术

随着我国光伏产业的蓬勃发展，光伏电站的数量和规模都在不断增加，光伏发电效率同太阳能电池板的表面清洁程度密切相关，有资料显示，在少雨时期，由于面板表面累积污垢，电池效率损失可达到15％以上，面板表面污垢灰尘造成年平均发电效率可降低6％，因此需要对面板表面进行清洁，有利于提高面板的发电效率。

现有技术中的太阳能板的清扫机构通常设置在太阳能电池板的导轨结构上，主要存在以下缺点：1、清扫机构的体积较大，使用后放置在板主体的上方占用较大面积，遮挡阳光使得板主体接收到的太阳光线减少，降低了太阳能的利用率，2、清扫机构直接被太阳暴晒，容易老化损坏，降低清扫机构的使用寿命；3、无法灵活的调整清扫机构和板主体之间的下压力度，存在板主体的顶面灰尘脏污清扫不彻底或压坏板主体的情况。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有技术中清扫机构的体积较大，使用后放置在板主体的上方占用较大面积，遮挡阳光使得板主体接收到的太阳光线减少，降低了太阳能的利用率，清扫机构直接被太阳暴晒，容易老化损坏，降低清扫机构的使用寿命；无法灵活的调整清扫机构和板主体之间的下压力度，存在板主体的顶面灰尘脏污清扫不彻底或压坏板主体的情况，而提出的一种具有清洁功能的太阳能板装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种具有清洁功能的太阳能板装置，包括板主体，所述板主体的两端底部分别安装有第一支撑架和第二支撑架，所述板主体通过第一支撑架和第二支撑架支撑起来并与水平面倾斜成45度夹角，其特征在于，所述第一支撑架和所述第二支撑架的立柱之间设置有横移机构，所述板主体的顶面上方设置有清扫机构，所述清扫机构的上方安装有两个折叠机构，两个折叠机构对称安装在所述清扫机构的两侧，所述清扫机构可以通过所述折叠机构进行折叠伸展；

所述折叠机构与所述横移机构之间安装有支架，所述横移机构上设有切换机构，所述切换机构能够使得支架在沿板主体长度方向横向移动和绕板主体正反面翻转之间进行切换；

所述切换机构包括固定块和活动块，所述固定块设置在横移电机的输出轴外表面上，所述活动块滑动套设在所述横移电机的输出轴上，所述活动块位于滑套和固定块之间，所述活动块与所述固定块之间安装有复位弹簧，所述固定块的内部嵌套有线圈，所述活动块远离所述固定块的一侧呈圆锥状且表面设置有条状圆弧形凸台，所述滑套靠近所述活动块的一端开设有圆锥状凹槽，所述凹槽内表面开设有圆弧形嵌槽，所述活动块与所述滑套上的凹槽相对应，所述活动块采用铁质材料。

优选的，所述板主体靠近所述支架的一侧设置有滑槽，所述支架靠近所述滑槽的一侧对称固定有两个滑块，两个所述滑块分别滑动嵌套在所述滑槽的内部，所述滑槽靠近所述第二支撑架的一端开设有两个槽口，两个所述槽口的位置分别与两个所述滑块的位置相对应，所述滑块能够从槽口的位置处脱离滑槽。

优选的，所述横移机构包括横移丝杆、滑套和横移电机，所述横移电机安装在所述第二支撑架的侧壁上，所述横移电机的输出轴贯穿所述第二支撑架的侧壁且末端与所述横移丝杆固定连接，所述横移丝杆的自由端与所述第一支撑架的侧壁转动连接，所述滑套套设在所述横移丝杆的外表面，所述横移丝杆外表面与所述滑套的内壁螺纹连接，所述支架的底端固定在滑套上。

优选的，所述清扫机构包括主动压轮、从动压轮、清扫皮带、U型支架、两个导杆和两个压力弹簧，所述主动压轮转动嵌套在所述U型支架的内侧壁上，两个所述导杆对称固定在所述U型支架的顶面，两个所述导杆的顶端分别贯穿所述支架上的顶板且与之滑动连接，两个所述压力弹簧分别滑动套设在两个所述导杆的外表面，所述压力弹簧的两端分别与所述U型支架的顶面和所述支架的顶板底面固定连接，所述清扫皮带分别套设在所述主动压轮和所述从动压轮的圆周外侧。

优选的，所述支架远离所述滑槽的一侧安装有清扫电机，所述清扫电机的输出轴固定有第一带轮，所述主动压轮的一端转轴贯穿所述U型支架的内侧壁且末端固定有第二带轮，所述第一带轮和所述第二带轮的圆周面连接有同步带。

优选的，两个所述折叠机构分别包括第一支撑杆、第二支撑杆、摆压杆、第一连杆、第二连杆、折叠电机、蜗杆、涡轮和转轴，所述第一支撑杆的一端与所述第二支撑杆的一端转动连接，两个所述第一支撑杆的另一端分别与所述从动压轮的转轴转动连接，所述第二支撑杆的另一端与所述支架的顶板侧壁转动连接，所述第一连杆与所述第二支撑杆的中间位置转动连接，所述摆压杆的一端与所述第一连杆的一端转动连接，所述第二连杆的一端与所述第一连杆的另一端转动连接，所述第二连杆的另一端与所述第一支撑杆的侧壁转动连接，所述折叠电机安装在所述支架的顶板中间位置处，所述蜗杆固定在所述折叠电机的输出轴末端上，所述涡轮固定套设在所述转轴的外表面，所述转轴的两端分别贯穿所述支架的侧壁且末端分别与两个所述摆压杆的末端固定连接，所述蜗杆与涡轮啮合连接。

优选的，所述横移电机的上方设置有接近开关，所述接近开关安装在所述第二支撑架侧壁上，所述转轴上安装有扭矩传感器。

优选的，所述清扫皮带的表面粘贴有刷毛，所述刷毛采用棉质纤维缝纫加工而成，并通过魔术贴粘贴在所述清扫皮带的表面，所述清扫皮带采用高弹性橡胶材质。

优选的，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆长度相同，所述摆压杆和所述第二连杆的长度为所述第二支撑杆的长度一半，所述摆压杆、所述第一连杆、所述第二连杆、所述第二支撑杆和所述支架的顶板之间组成两个平行四边形结构。

优选的，所述第二支撑架上还安装有控制模块，所述控制模块通过导线和线圈、接近开关、扭矩传感器、横移电机、清扫电机、折叠电机之间电性连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、当清扫工作完成后，需要翻转收纳时，横移机构通过支架带动清扫机构移动到第二支撑架的位置处，使得两个滑块分别与两个槽口的位置相对应，此时，线圈断电使得固定块失去磁性，活动块受到复位弹簧的弹力作用远离固定块运动并插入到滑套的圆锥状凹槽的内部，通过圆弧形凸台嵌入到嵌槽中，使得滑套与活动块、固定块及横移丝杆连成一个整体，然后即可通过横移电机的输出轴带动横移丝杆及滑套一起旋转，把清扫机构翻转到板主体的背面下方，起到收纳遮蔽作用，避免清扫机构位于板主体的上方被太阳暴晒发生老化，从而延长清扫机构的使用寿命，还可以避免清扫机构遮挡住板主体，提高板主体的光照面积，提高太阳光线的利用率；

2、启动横移电机，横移电机的输出轴通过联轴器带动横移丝杆一起旋转，横移丝杆在螺纹连接的作用下带动滑套沿着横移丝杆的长度方向移动，滑套带动清扫机构横向清扫板主体顶面的灰尘脏污，也即横移机构为清扫机构的横向移动提供动力，确保清扫机构能够全面的清扫板主体顶面的各个位置处；

3、通过两个折叠机构同时向下压紧从动压轮，使得从动压轮位置处的清扫皮带紧密贴合板主体的顶面，从而整个清扫皮带的底面都能紧密贴合板主体的顶面，改善清扫效果，然后清扫皮带带动刷毛回转以清扫板主体顶面的灰尘脏污，提高板主体的太阳光线吸收效率，从而产生更多的清洁能源。

附图说明

图1为本发明提出的一种具有清洁功能的太阳能板装置的后视立体图；

图2为本发明提出的一种具有清洁功能的太阳能板装置的图1中A处的放大图；

图3为本发明提出的一种具有清洁功能的太阳能板装置的前视局部立体图；

图4为本发明提出的一种具有清洁功能的太阳能板装置的图3中B处的放大图；

图5为本发明提出的一种具有清洁功能的太阳能板装置的后视局部立体图；

图6为本发明提出的一种具有清洁功能的太阳能板装置的右侧视立体图；

图7为本发明提出的一种具有清洁功能的太阳能板装置的图6中C处的放大图；

图8为本发明提出的一种具有清洁功能的太阳能板装置的切换机构的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-6所示，本实施例的具有清洁功能的太阳能板装置，包括板主体1，板主体1的两端底部分别安装有第一支撑架2和第二支撑架3，板主体1通过第一支撑架2和第二支撑架3支撑起来并与水平面倾斜成45度夹角，可以增加板主体1接收光照的电能转换效率。第一支撑架2和第二支撑架3的立柱之间设置有横移机构，板主体1的顶面上方设置有清扫机构，清扫机构的上方安装有两个折叠机构，两个折叠机构对称安装在清扫机构两侧，清扫机构可以通过折叠机构进行折叠伸展。使用时，横移机构能够带动清扫机构沿着板主体1的长度方向往复移动，确保全面清扫板主体1顶面的灰尘脏污，此外，在清扫作业过程中折叠机构用于支撑起来清扫机构，避免清扫机构沉重的压在板主体1上，保护板主体1不被压坏，清扫完毕后，把折叠机构折叠起来，可以减少清扫机构的占用空间，方便把清扫机构折叠并翻转收纳到板主体1的背面下方。

如图1、2、5所示，折叠机构与横移机构之间安装有支架4，板主体1靠近支架4的一侧框架上设置有滑槽5，滑槽5沿着板主体1的长度方向分布，支架4靠近滑槽5的一侧对称固定有两个滑块6，两个滑块6分别滑动嵌套在滑槽5的内部，其中，滑槽5、滑块6的横截面均为T型结构，滑槽5靠近第二支撑架3的一端开设有两个槽口7，两个槽口7的位置分别与两个滑块6的位置相对应，也即两个槽口7之间的距离等于两个滑块6之间的距离，两个滑块6能够同时从两个槽口7的位置处脱离滑槽5。使用时，支架4带动两个滑块6分别从两个槽口7处嵌入到滑槽5中，然后横移机构带动支架4沿横向往复移动，此时，两个滑块6同时在滑槽5内横向移动，具有导向的作用，滑槽5对滑块6具有限制作用，用来抵抗横移机构在横移时在支架4上产生的反扭力，从而使得支架4能够带动清扫机构沿着板主体1的横向移动，当清扫完毕后，先把滑块6移动到槽口7的位置处，滑块6从槽口7的位置处脱离滑槽5，便于把支架4翻转到板主体1的背面下方。

如图1、5所示，横移机构上设有切换机构，切换机构能够带动支架4在沿板主体1长度方向横向移动和绕板主体1正反面翻转之间进行切换，切换机构能够使得横移机构和横移丝杆81连接成整体具有同样的运动形式或者互相分离具有不同的运动形式，也即切换机构具备离合的作用。如图1、2、5、8所示，具体而言，切换机构包括固定块15和活动块16，固定块15固定设置在横移电机83的输出轴外表面上，固定块15采用圆盘状结构，活动块16滑动套设在横移电机83的输出轴上，活动块16能沿着横移电机83的输出轴的长度方向滑动，其中，活动块16的内壁和横移电机83的输出轴之间设有横向档条（图中未示出），横移电机83的输出轴通过横向档条可以给活动块16施加一个沿周向的推动力度，确保横移电机83的输出轴能够带动活动块16同步旋转，活动块16位于滑套82和固定块15之间，活动块16与固定块15之间安装有复位弹簧17，固定块15的内部嵌套有线圈18，活动块16远离固定块15的一侧呈圆锥状且表面设置有条状圆弧形凸台，滑套82靠近活动块16的一端开设有圆锥状凹槽，凹槽内表面开设有圆弧形嵌槽，活动块16的圆锥端与滑套82上的圆锥状凹槽互相配合，活动块16采用铁质材料。

使用时，当清扫机构工作完成后，需要翻转收纳时，横移机构通过支架4带动清扫机构移动到第二支撑架3的位置处，使得两个滑块6分别与两个槽口7的位置相对应，此时，线圈18断电使得固定块15失去磁性，活动块16受到复位弹簧17的弹力作用远离固定块15运动并插入到滑套82的圆锥状凹槽的内部，通过圆弧形凸台嵌入到嵌槽中，使得滑套82与活动块16、固定块15及横移丝杆81连成一个整体，然后即可通过横移电机83的输出轴带动横移丝杆81及滑套82一起旋转，把清扫机构翻转到板主体1的背面下方，起到收纳遮蔽作用，避免清扫机构位于板主体1的上方被太阳暴晒发生老化，从而延长清扫机构的使用寿命，还可以避免清扫机构遮挡住板主体，提高板主体的光照面积，提高太阳光线的利用率。

如图1-3,5-7所示，具体而言，横移机构包括横移丝杆81、滑套82和横移电机83，横移电机83安装在第二支撑架3的侧壁上，横移电机83的输出轴贯穿第二支撑架3的侧壁且末端与横移丝杆81之间通过联轴器固定连接，横移丝杆81的另一端与第一支撑架2的侧壁之间通过轴承转动连接，滑套82套设在横移丝杆81的外表面，横移丝杆81外表面与滑套82的内壁之间螺纹连接，支架4的底端固定在滑套82上，其中，支架4的底端为两个支腿，两个支腿分别和滑套82的两端固定连接。使用时，启动横移电机83，横移电机83的输出轴通过联轴器带动横移丝杆81一起旋转，横移丝杆81在螺纹连接的作用下带动滑套82沿着横移丝杆81的长度方向移动，滑套82带动清扫机构横向清扫板主体1顶面的灰尘脏污，也即横移机构为清扫机构的横向移动提供动力，确保清扫机构能够全面的清扫板主体1顶面的各个位置处。

如图5、7所示，清扫机构包括主动压轮91、从动压轮92、清扫皮带93、U型支架94、两个导杆95和两个压力弹簧96，主动压轮91转动嵌套在U型支架94的底端内侧壁之间，两个导杆95对称固定在U型支架94的顶面，两个导杆95的顶端分别贯穿支架4上的顶板且与之滑动连接，导杆95的顶端设有挡块（图中未示出），挡块用于阻挡导杆95完全脱离支架4上的顶板，两个压力弹簧96分别滑动套设在两个导杆95的外表面，且压力弹簧96的两端分别与U型支架94的顶面和支架4的顶板底面固定连接，清扫皮带93同时套设在主动压轮91和从动压轮92的圆周外侧。如图2、4所示，支架4远离滑槽5的一侧安装有清扫电机10，清扫电机10的输出轴上固定有第一带轮11，主动压轮91的一端转轴贯穿U型支架94的内侧壁且末端固定有第二带轮12，第一带轮11和第二带轮12的圆周面连接有同步带13，清扫电机10通过螺栓可拆卸的安装在支架4表面上。如图3、5所示，清扫皮带93的表面粘贴有刷毛21，刷毛21采用棉质纤维缝纫加工而成，防止划伤板主体1的表面，对板主体1起到保护作用，其中，刷毛21可拆卸的设置在清扫皮带93的表面，方便更换新的刷毛21、改善清扫效果，清扫皮带93采用高弹性橡胶材质，使得当折叠机构收缩后，清扫皮带93可以回弹收缩，防止脱落松散。

使用时，首先，启动清扫电机10，清扫电机10的输出轴带动第一带轮11旋转，第一带轮11通过同步带13带动第二带轮12旋转，第二带轮12带动主动压轮91旋转，为清扫皮带93的回转运动提供动力，主动压轮91通过清扫皮带93带动从动压轮92旋转，两个压力弹簧96通过自身弹力推动导杆95、U型支架94带动主动压轮91圆周外侧的清扫皮带93紧密的贴合在板主体1的顶面上，为主动压轮91提供预压力，使得板主体1清理更加干净，其次，通过两个折叠机构同时向下压紧从动压轮92，使得从动压轮92位置处的清扫皮带93紧密贴合板主体1的顶面，从而整个清扫皮带93的底面都能紧密贴合板主体1的顶面，改善清扫效果，然后清扫皮带93带动刷毛21回转以清扫板主体1顶面的灰尘脏污，提高板主体1的太阳光线吸收效率，从而产生更多的清洁能源。

如图1-6所示，两个折叠机构分别包括第一支撑杆141、第二支撑杆142、摆压杆143、第一连杆144、第二连杆145、折叠电机146、蜗杆147、涡轮148和转轴149，第一支撑杆141的一端与第二支撑杆142的一端转动连接，两个第一支撑杆141的另一端分别与从动压轮92的转轴转动连接，第二支撑杆142的另一端与支架4的顶板侧壁转动连接，第一连杆144与第二支撑杆142的中间位置转动连接，摆压杆143的一端与第一连杆144的一端转动连接，第二连杆145的一端与第一连杆144的另一端转动连接，第二连杆145的另一端与第一支撑杆141的侧壁转动连接，折叠电机146安装在支架4的顶板中间位置处，蜗杆147固定在折叠电机146的输出轴末端上，涡轮148固定套设在转轴149的外表面，转轴149的两端分别贯穿支架4的侧壁且末端分别与两个摆压杆143的末端固定连接，蜗杆147与涡轮148啮合连接。具体而言，第一支撑杆141和第二支撑杆142长度相同，摆压杆143和第二连杆145的长度为第二支撑杆142的长度一半，摆压杆143、第一连杆144、第二连杆145、第二支撑杆142和支架4的顶板之间组成两个平行四边形结构，利用平行四边形结构对第一支撑杆141和第二支撑杆142进行偏转折叠，缩小占用空间，方便把折叠机构收纳到板主体1的背面下方位置处。

使用时，折叠电机146带动蜗杆147啮合涡轮148旋转，并通过转轴149的两端分别带动两个摆压杆143围绕转轴149的长度轴线偏转，摆压杆143通过第一连杆144推动第二支撑杆142围绕与支架4的连接处偏转，同时摆压杆143拉动第一连杆144围绕与第二支撑杆142的连接处偏转，并通过第二连杆145拉动第一支撑杆141围绕与第二支撑杆142的连接处偏转，从而使得第二支撑杆142带动从动压轮92与主动压轮91的距离改变，具备折叠伸展的功能，同时还可以下压从动压轮92、主动压轮91使得二者带动清扫皮带93紧密贴合住板主体1的顶面。

如图1-4所示，横移电机83的上方设置有接近开关19，接近开关19安装在第二支撑架3的侧壁上，转轴149上安装有扭矩传感器20，接近开关19采用防水型传感器，起到检测支架4的位置的作用，便于控制线圈18通电来吸合活动块16，使得滑套82脱离与活动块16的结合，方便切换滑套82的工作状态，扭矩传感器20采用GTS100的动态扭矩传感器，可以通过设定扭矩值从而使得折叠电机146带动蜗杆147啮合涡轮148偏转，并通过转轴149为摆压杆143提供恒定的偏转力，使得折叠机构对从动压轮92产生预压力作用，提高清扫效果，通过扭矩传感器20的设计，可以精准的调节从动压轮92、主动压轮91对板主体1的顶面的压力，避免压力过大破坏板主体1，具备保护板主体1的功能。

如图1-3、5、6所示，第二支撑架3上还安装有控制模块（图示中未画出），控制模块通过导线和线圈18、接近开关19、扭矩传感器20、横移电机83、清扫电机10、折叠电机146之间电性连接，控制模块对整个装置起到逻辑控制的作用，实现自动控制的功能，大大节省人员劳动量，提高使用效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。