1.本发明属于光电设备领域,更具体地说,涉及一种太阳能照明灯塔。
背景技术:2.灯塔是位于江河或港口的岸边的高塔形建筑,顶部具有灯,在夜晚发出亮光为船舶提供地形信息。太阳能灯塔是近年来适应绿色可持续发展的产物,具有无电池污染、无更换电池工作的优点。
3.太阳能灯塔,一般采用光伏发电系统进行储能发电,光伏发电系统的光伏板通常是固定设置的。
4.由于灯塔一般设置在空旷的地区,太阳光的散射、漫射比较少,太阳由于离地球非常遥远,故视照射到地球的太阳光为平行光,由于在地球上,太阳东升西落,太阳光在白天从东面照射逐渐向从西面照射转换方向,理论上具有180度的照射方向,照射方向根据时间的不同而变化。
5.为了充分吸收白天太阳光,会设置多组不同摆放角度的光伏板,以尽量吸收太阳的光能,这样的设置会极大提高光伏板的成本。
6.也有部分光伏板可以转动的光伏发电系统,其光伏板的转动时通过电机工作来作业的,电机的电能来源是蓄电池或者太阳能,这样同样损耗了部分电能,多余获取的太阳光能并不充足,与电机的成本而言是亏损的,大部分厂家并不推荐这样的设置。
技术实现要素:7.本发明要解决的技术问题在于提供一种太阳能照明灯塔,它可以实现无电能损耗地驱动光伏面转动,使单面光伏面始终正向太阳光,减少光伏板的设备数量,降低制造成本,提高光能吸收量,减低能量损耗。
8.本发明的一种太阳能照明灯塔,包括塔身3,呈竖直,与地面连接,具有光伏发电系统。
9.灯4,位于塔身3顶端,通电后发出光线。
10.磁转光伏组件,与塔身3转动连接,磁转光伏组件的光伏面始终正对于光照方向,光伏面与光伏发电系统连接,光伏面吸收光能,再由光伏发电系统转化为电能提供给灯4。
11.磁转光伏组件包括北磁转轮1,北磁转轮1位于塔身3的北侧,并与塔身3转动连接。
12.北磁转轮1包括北一光板101,呈弧形,由光伏板组成,光伏板表面为光伏面。
13.北一磁块102,位于北一光板101一端,由易热的磁体制成。
14.北二磁块103,位于北一光板101另一端,由易热的磁体制成。
15.北基板105,南侧端面与塔身3之间通过北转轴转动连接,转动轴心为北基板105南北向的轴心,北转轴与塔身3之间通过单向轴承连接,单向轴承的可转方向为由北向南视角下的顺时针方向。
16.北一定杆104,一端与北基板105上侧固定连接,另一端与北一光板101内端中心转动连接,北一光板101相对北一定杆104可绕北基板105南北向的轴心转动,北一光板101相对北一定杆104的转动具有角度限制。
17.北一磁座106,位于北基板105上侧一端,与北一磁块102上下相对设置,且相对面磁性相同。
18.北二磁座107,位于北基板105上侧另一端,与北二磁块103上下相对设置,且相对面磁性相同。
19.在相同的自由状态下,北一磁块102与北一磁座106的距离,与北二磁块103与北二磁座107的距离相同。
20.作为本发明的进一步改进,还包括南磁转轮2,南磁转轮2位于塔身3的南侧,并与塔身3转动连接。南磁转轮2与北磁转轮1结构相同。
21.作为本发明的进一步改进,北磁转轮1还包括北二光板111,呈弧形,由光伏板组成,光伏板表面为光伏面。
22.北三磁块112,位于北二光板111一端,由易热的磁体制成。
23.北四磁块113,位于北二光板111另一端,由易热的磁体制成。
24.北二定杆114,一端与北基板105下侧固定连接,另一端与北二光板111内端中心转动连接,北二光板111相对北二定杆114可绕北基板105南北向的轴心转动,北二光板111相对北二定杆114的转动具有角度限制。
25.北三磁座116,位于北基板105下侧一端,与北三磁块112上下相对设置,且相对面磁性相同。
26.北四磁座117,位于北基板105下侧另一端,与北四磁块113上下相对设置,且相对面磁性相同。
27.在相同的自由状态下,北三磁块112与北三磁座116的距离,与北四磁块113与北四磁座117的距离相同。
28.作为本发明的进一步改进,北二磁块103外侧包覆有吸热层,吸热层为包含有石墨烯的涂料。
29.作为本发明的进一步改进,北一磁块102与北二磁块103外侧均包覆有吸热层,吸热层为包含有石墨烯的涂料。北一磁块102的吸热层中石墨烯含量为北二磁块103的吸热层中石墨烯含量的一半。
30.作为本发明的进一步改进,北四磁块113外侧包覆有吸热层,吸热层为包含有石墨烯的涂料。
31.作为本发明的进一步改进,北三磁块112与北四磁块113外侧均包覆有吸热层,吸热层为包含有石墨烯的涂料。北三磁块112的吸热层中石墨烯含量为北四磁块113的吸热层中石墨烯含量的一半。
32.作为本发明的进一步改进,还包括遮阳套5,遮阳套5固设于塔身3外侧,遮阳套5为上侧具有开口的空心部件。北基板105呈竖直状态时,遮阳套5上端与北一光板101下端、北二光板111下端均齐平,使北二磁块103和北四磁块113均位于遮阳套5内。
33.作为本发明的进一步改进,还包括电能储存系统,电能储存系统位于塔身3内,并与磁转光伏组件连通,将磁转光伏组件转动时的动能转换为电能并储存;电能储存系统包
括定子和转子,转子与磁转光伏组件连接,磁转光伏组件转动时带动转子在定子内旋转,从而使电能储存系统生电,电能储存系统与光伏发电系统共用一个蓄电池,电能储存系统产生的电能储存在蓄电池内。
34.本发明的另一目的在于,提供一种太阳能照明灯塔的充能方法,基于太阳能照明灯塔,其特征在于:s1.日出时,阳光照射磁铁,阳光照射部分光伏面;s2.受阳光照射的磁铁温度相对升高,磁性减弱,光伏面两端磁力受力不平衡;s3.受阳光照射的磁铁靠近北基板105方向移动,未受阳光照射的磁铁远离北基板105方向移动,光伏面转动,光伏面全部面积均被阳光照射;s4.阳光照射角度随地球自转而移动,原受阳光照射的磁铁不受阳光照射后,远离北基板105方向移动,直至光伏面受力平衡,光伏面全部面积始终均被阳光照射;s5.阳光照射角度随地球自转而移动,原不受阳光照射的磁铁受阳光照射后,靠近北基板105方向移动,直至光伏面受力平衡,光伏面全部面积始终均被阳光照射。
35.相比于现有技术,本发明的有益效果在于:本发明通过设置可活动的北一光板,当日出时,阳光照射至北一磁块,北一磁块受到光的照射后温度相比北二磁块升高,由于磁铁温度升高过后,磁性变弱,打破了北一光板两端的受力平衡,北一磁块会向北一磁座靠近,北二磁块会向北二磁座远离,使北一光板的光伏面倾斜,向阳光照射方向转动,使光伏面正向于阳光照射方向,提高光伏面的受光照面积,提高光能收集效率。
36.本发明的北二磁块受到光照时,也会向北二磁座靠近,使北一光板的光伏面向阳光照射方向转动,使光伏面始终与阳光照射方向呈正向。
37.本发明北一光板相对北一定杆的转动是具有角度限制的,当北一光板的转动到达极限后,北二磁块仍旧受到阳光照射,由于北二磁块与北二磁座之间的磁力小于北一磁块与北一磁座之间的磁力,北磁转轮受到磁力的作用产生转动,直至北二磁块减少阳光照射,北一光板两端受力达到平衡,光伏面依旧正向于阳光。
38.本发明北一光板在经过白天的阳光照射后,驱动北磁转轮转动至北基板呈竖直状态,北二光板的光伏面正对于第二天早上升起的太阳,使第二天早上的光能得到完整的收集,并使北一光板和北二光板产生一个循环,依次收集一个白天的光能。
39.本发明设置遮阳套,不收集光能的北一光板或北二光板位于遮阳套内,当北二磁块收到阳光照射时,北四磁块保证不受到照射,有效避免对北磁转轮转动产生反作用力。
40.本发明通过设置单向轴承,使北磁转轮的转动是单向的,适应太阳东升西落的现象,有效避免北磁转轮倒转,降低了光伏面的受照面积和时间。
附图说明
41.图1为本发明的具体实施例一的北磁转轮的平面结构示意图;图2为本发明的具体实施例一的日出时北磁转轮受光照的结构示意图;图3为本发明的具体实施例一的北一磁块受热后向下移动的结构示意图;图4为本发明的具体实施例一的阳光移动照射至北一光板时的结构示意图;图5为本发明的具体实施例一的阳光移动照射至北二磁块时的结构示意图;
图6为本发明的具体实施例一的北二磁块受热后向下移动的结构示意图;图7为本发明的具体实施例二的北磁转轮的平面结构示意图;图8为本发明的具体实施例二的北二磁块受热后向下移动并带动北磁转轮旋转时的结构示意图;图9为本发明的具体实施例二的北磁转轮旋转至北基板呈竖直时的结构示意图;图10为本发明的具体实施例二的北一光板保持稳定时的结构示意图;图11为本发明的具体实施例三的立体结构示意图;图12为本发明的具体实施例四的北二磁块处的平面结构示意图;图13为本发明的具体实施例五的日落时北磁转轮处的平面结构示意图;图14为本发明的具体实施例五的第二天日出时北磁转轮的平面结构示意图。
42.图中标号说明:北磁转轮1、北一光板101、北一磁块102、北二磁块103、北一定杆104、北基板105、北一磁座106、北二磁座107、北二光板111、北三磁块112、北四磁块113、北二定杆114、北三磁座116、北四磁座117、南磁转轮2、塔身3、灯4、遮阳套5。
具体实施方式
43.具体实施例一:请参阅图1-6的一种太阳能照明灯塔,包括:塔身3,呈竖直,与地面连接,具有光伏发电系统。
44.灯4,位于塔身3顶端,通电后发出光线。
45.磁转光伏组件,与塔身3转动连接,磁转光伏组件的光伏面始终正对于光照方向,光伏面与光伏发电系统连接,光伏面吸收光能,由转化为电能提供给灯4。
46.磁转光伏组件包括北磁转轮1,北磁转轮1位于塔身3的北侧,并与塔身3转动连接。
47.北磁转轮1包括:北一光板101,呈弧形,由光伏板组成,光伏板表面为光伏面。
48.北一磁块102,位于北一光板101一端,由易热的磁体制成。
49.北二磁块103,位于北一光板101另一端,由易热的磁体制成。
50.北基板105,南侧端面与塔身3之间通过北转轴转动连接,转动轴心为北基板105南北向的轴心,北转轴与塔身3之间通过单向轴承连接,单向轴承的可转方向为由北向南视角下的顺时针方向。
51.北一定杆104,一端与北基板105上侧固定连接,另一端与北一光板101内端中心转动连接,北一光板101相对北一定杆104可绕北基板105南北向的轴心转动,北一光板101相对北一定杆104的转动具有角度限制。
52.北一磁座106,位于北基板105上侧一端,与北一磁块102上下相对设置,且相对面磁性相同。
53.北二磁座107,位于北基板105上侧另一端,与北二磁块103上下相对设置,且相对面磁性相同。
54.在相同的自由状态下,北一磁块102与北一磁座106的距离,与北二磁块103与北二磁座107的距离相同。
55.工作原理:在初始状态下,北一光板101位于北基板105正上方,北基板105呈水平
状态;此状态下,太阳从东方升起,首先照射到北一磁块102,北一磁块102受光照后温度升高,由于磁体的磁性随温度的升高而减弱,北一磁块102与北一磁座106之间的相斥力减弱,会相互靠近,而北一光板101为了保持受力平衡,北二磁块103与北二磁座107的距离会拉长,保证北一光板101两端受到的磁力相等,此时北一光板101的光伏面向东侧倾斜,光伏面被光照的面积增加,提高光能收集效率。
56.当地球自转,太阳在地球角度由东向西运动,北一磁块102不再受到阳光照射,温度回降,北一光板101也随之向西侧转动,使光伏面始终与阳光正对。
57.当下午时,阳光照射到北二磁块103,北一光板101向西侧转动,原理与北一磁块102运动的原理相同。
58.使光伏面能接受整个白天的阳光,提高了光能收集效率。
59.具体实施例二:在具体实施例一的基础上,请参阅图7-10的一种太阳能照明灯塔,北磁转轮1还包括:北二光板111,呈弧形,由光伏板组成,光伏板表面为光伏面。
60.北三磁块112,位于北二光板111一端,由易热的磁体制成。
61.北四磁块113,位于北二光板111另一端,由易热的磁体制成。
62.北二定杆114,一端与北基板105下侧固定连接,另一端与北二光板111内端中心转动连接,北二光板111相对北二定杆114可绕北基板105南北向的轴心转动,北二光板111相对北二定杆114的转动具有角度限制。
63.北三磁座116,位于北基板105下侧一端,与北三磁块112上下相对设置,且相对面磁性相同。
64.北四磁座117,位于北基板105下侧另一端,与北四磁块113上下相对设置,且相对面磁性相同。
65.在相同的自由状态下,北三磁块112与北三磁座116的距离,与北四磁块113与北四磁座117的距离相同。
66.北二光板111与北一光板101相对北基板105对称分布,即北一光板101在接受阳光照射时,北二光板111不接受阳光照射;当北一光板101受到磁力转动后,北二光板111会由下向上转动;当日落时,太阳光呈水平地照射在北一光板101上,此时北基板105呈竖直状态,此时北一磁块102和北二磁块103均受到了阳光照射,北一光板101的两端受力平衡,整个北磁转轮1不再转动,其中北二光板111位于北基板105的左边。
67.此状态下,当第二天太阳升起时,阳光会直接照射到北二光板111的光伏面上,降低了光能的损失;当太阳向西移动时,太阳照射到北三磁块112上,使北二光板111向太阳移动方向转动,当北二光板111的转动达到极限后,磁力驱动北磁转轮1转动,使北二光板111的光伏面正对于太阳,实现光能的收集。
68.在此种设置下,北一光板101和北二光板111依次收集一天的光能,不会浪费白天任一时刻的光能。
69.具体实施例三:在具体实施例一或二的基础上,请参阅图11的一种太阳能照明灯塔,北二磁块103外侧包覆有吸热层,吸热层为包含有石墨烯的涂料。北二磁块103的吸热效果比北一磁块102的吸热效果好,使下午至日落时北二磁块103产生的磁力变化能加强对整个北磁转轮1的驱动。
70.具体实施例四,在具体实施例一至三的任一基础上,请参阅图12的一种太阳能照明灯塔,还包括南磁转轮2,南磁转轮2位于塔身3的南侧,并与塔身3转动连接。南磁转轮2与北磁转轮1结构相同。提高单一的塔身3上的光能收集量。
71.具体实施例五,在具体实施例一至四的任一基础上,请参阅图13-14的一种太阳能照明灯塔,还包括遮阳套5,遮阳套5固设于塔身3外侧,遮阳套5为上侧具有开口的空心部件。遮阳套5的竖向截面呈弧形,该弧形与北一光板101、北二光板111的竖向截面所呈现的弧形为同心关系,且遮阳套5的弧形半径大于北一光板101、北二光板111的弧形半径,北一光板101、北二光板111可在遮阳套5内自由摆动,北磁转轮1也可在遮阳套5内自由转动,不受干涉。
72.北基板105呈竖直状态时,遮阳套5上端与北一光板101下端、北二光板111下端均齐平,使北二磁块103和北四磁块113均位于遮阳套5内。
73.当北二磁块103受到阳光照射时,北四磁块113保证不受到照射,有效避免因对北四磁块113受热产生反向转动力,对北磁转轮1转动产生反作用力的问题发生。
74.具体实施例六:在具体实施例一至五的任一基础上,北一磁块102与北二磁块103外侧均包覆有吸热层,吸热层为包含有石墨烯的涂料。北一磁块102的吸热层中石墨烯含量为北二磁块103的吸热层中石墨烯含量的一半。
75.具体实施例七:在具体实施例一至六的任一基础上,北四磁块113外侧包覆有吸热层,吸热层为包含有石墨烯的涂料。
76.北四磁块113的吸热效果比北三磁块1102的吸热效果好,使日出至日落时北四磁块113产生的磁力变化能加强对整个北磁转轮1的驱动。
77.具体实施例八:在具体实施例一至七的任一基础上,北三磁块112与北四磁块113外侧均包覆有吸热层,吸热层为包含有石墨烯的涂料。北三磁块112的吸热层中石墨烯含量为北四磁块113的吸热层中石墨烯含量的一半。
78.具体实施例九:在具体实施例一至八的任一基础上,还包括电能储存系统,电能储存系统位于塔身3内,并与磁转光伏组件连通,将磁转光伏组件转动时的动能转换为电能并储存;电能储存系统包括定子和转子,转子与磁转光伏组件连接,磁转光伏组件转动时带动转子在定子内旋转,从而使电能储存系统生电,电能储存系统与光伏发电系统共用一个蓄电池,电能储存系统产生的电能储存在蓄电池内。