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太阳能模块安装支架组合件的制作方法

文档序号:24893408发布日期:2021-04-30 13:21
太阳能模块安装支架组合件的制作方法



背景技术:

1.技术领域

本发明大体上涉及安装支架。更具体地说,本发明涉及用于将太阳能模块耦合到框架的安装支架。

2.相关技术背景

提供太阳能安装系统以支撑一或多个光伏(“pv”)模块阵列及将所述阵列耦合到框架(举例来说,例如多个平行定向的可旋转转矩管)。太阳能安装系统经设计以在太阳能追踪期间在转矩管旋转的同时使pv模块相对于转矩管维持在固定位置中。

由于至少两个原因,太阳能安装系统可对太阳能发电系统添加大成本。首先,组件本身的制造、运输及安装是昂贵的。其次,安装及操作是昂贵的,因为它们需要时间及熟练的操作人员在现场实行质量控制措施。因此,需要包装、运输及安装更容易且更便宜的pv安装系统。



技术实现要素:

在本发明的一个方面中,提供一种太阳能模块安装支架组合件。所述太阳能模块安装支架组合件包含:轨,其经配置以在其上支撑太阳能模块;及一对支撑件,其各具有可移动地耦合到所述轨的第一端部。所述支撑件可相对于所述轨在折叠配置与展开配置之间移动。在所述展开配置中,所述支撑件协作地界定通道,所述通道经确定尺寸用于接纳框架部件。

在多个方面中,所述支撑件可在所述折叠配置中与所述轨平行,且在所述展开配置中垂直于所述轨。

在多个方面中,当所述支撑件处于所述折叠配置中时,所述太阳能模块安装支架组合件可呈基本上线性形状。在进一步方面中,当所述支撑件处于所述展开配置中时,所述太阳能模块安装支架组合件可呈基本上三角形形状。

在多个方面中,太阳能模块安装支架组合件可进一步包含紧固件,所述紧固件经配置以附接到所述支撑件中的每一者的第二端部以在所述展开配置中固定所述支撑件。

在多个方面中,所述太阳能模块安装支架组合件可进一步包含一对桁架臂。所述桁架臂中的每一者可包含可移动地耦合到所述一对支撑件的相应第二端部的第一端部,及可滑动地耦合到所述轨的相应第一及第二端部的第二端部。

在多个方面中,所述桁架臂可经配置以相对于所述轨及所述支撑件在折叠配置与展开配置之间移动。在所述折叠配置中,所述桁架臂可与所述轨及所述一对支撑件平行,且在展开配置中,所述桁架臂可相对于所述轨垂直延伸。

在多个方面中,所述桁架臂中的每一者的所述第二端部可经配置以当所述一对桁架臂向所述折叠配置移动时滑离所述轨的中心部分。

在多个方面中,所述桁架臂中的每一者的所述第二端部可沿着所述轨从向内位置移动到向外位置。在所述向内位置,所述桁架臂可呈所述展开配置,且在所述向外位置,所述桁架臂可呈所述折叠配置。

在多个方面中,所述轨的所述第一及第二端部中的每一者可界定轨道,所述桁架臂的所述相应第二端部滑动穿过所述轨道。

在多个方面中,所述太阳能模块安装支架组合件可进一步包含耦合到所述桁架臂中的第一个的所述第二端部的紧固件组合件。所述紧固件组合件可经配置以将所述第一桁架臂的所述第二端部选择性地固定在所述轨的所述轨道上的位置。

在多个方面中,所述紧固件组合件可包含安置在所述轨的相对侧上的一对垫圈,及将所述一对垫圈彼此耦合的紧固件。所述紧固件可经配置以调整所述垫圈之间的距离。所述垫圈中的至少一者具有从其延伸的一对第一及第二凸耳。所述第一及第二凸耳可经配置以接纳于所述轨中界定的对应槽中。

在多个方面中,所述第一垫圈可进一步包含从其延伸的第三凸耳。所述第三凸耳可安置在所述轨的所述轨道中以引导所述紧固件组合件穿过所述轨道。

在多个方面中,所述太阳能模块安装支架组合件可进一步包含相对于所述轨的底侧向下突出的突起。当所述支撑件处于所述展开配置中时,所述突起可延伸到由所述支撑件界定的所述通道中。

在多个方面中,所述支撑件中的每一者可具有凹的内表面,使得由所述第一及第二支撑件协作地界定的所述通道具有圆形形状。

在多个方面中,所述太阳能模块安装支架组合件可进一步包含安置在所述轨的上侧上的多个耦合装置。所述耦合装置可经配置以将太阳能模块固定到所述轨。

在本发明的进一步方面中,提供一种pv模块安装支架组合件,其包含轨、一对支撑件、紧固件及一对桁架臂。所述轨经配置以在其上支撑pv模块,且具有第一端部、中心部分及第二端部。所述支撑件中的每一者包含可移动地耦合到所述轨的所述中心部分的第一端部,及第二端部。所述支撑件可相对于所述轨在折叠配置与展开配置之间移动。在所述折叠配置中,所述支撑件与所述轨平行,且在所述展开配置中,所述支撑件垂直于所述轨,且协作地界定通道,所述通道经确定尺寸用于接纳框架部件。所述紧固件经配置以附接到所述支撑件中的每一者的所述第二端部以在所述展开配置中固定所述支撑件。所述桁架臂中的每一者包含耦合到所述一对支撑件的所述相应第二端部的第一端部,及可滑动地耦合到所述轨的所述相应第一及第二端部的第二端部。

下面参考附图更详细地描述本发明的示范性实施例的进一步细节、优点及方面。

如本文所使用,术语平行及垂直被理解为包含从真正平行及真正垂直成高达约+或-30度的基本上平行且基本上垂直的相对配置。

附图说明

本文参考附图描述本发明的实施例,其中:

图1是根据本发明的示范性实施例的太阳能发电系统的俯视图;

图2a是图1的太阳能发电系统的太阳能模块安装支架组合件的示范性实施例的部分分离的透视图;

图2b是用于将太阳能模块耦合到轨的耦合装置的替代实施例的俯视透视图;

图2c是图2b的耦合装置的底部透视图;

图3是在展开或使用中配置中展示的图2a的安装支架组合件的放大侧视图;

图4是在折叠或运输配置中展示的图2a的安装支架组合件的放大侧视图;

图5是在展开配置中展示的图2a的安装支架组合件的部分分离的侧视图;

图5a是在附接状态及拆卸状态下说明的耦合螺母的替代实施例的俯视透视图;

图6是在折叠配置中展示的图2a的安装支架组合件的侧视图;

图7a是图5中指定为“7a”的细节区域的放大图,其说明相对于安装支架组合件的轨安置在向内位置的紧固件组合件;

图7b是沿着图7a中的线“7b”获取的耦合到安装支架组合件的轨的紧固件组合件的横截面;

图8a是图6中指定为“8a”的细节区域的放大图,其说明相对于安装支架组合件的轨安置在向外位置的紧固件组合件;

图8b是沿着图8a中的线“8b”获取的耦合到安装支架组合件的轨的紧固件组合件的横截面;

图9a是在折叠配置中展示,且支撑在图1的太阳能发电系统的转矩管上的安装支架组合件的俯视透视图;

图9b是在展开配置中展示,且支撑在图1的太阳能发电系统的转矩管上的安装支架组合件的俯视透视图;

图9c是展示为固定至转矩管的安装支架组合件的放大侧视图;

图9d是附接到具有导线管理夹的太阳能模块的替代实施例的下侧的安装支架组合件的底部透视图;

图9e是以幻影展示的图9d的太阳能模块的俯视透视图,从而揭露导线管理夹;及

图10是安装支架组合件的轨的替代实施例的侧截面图。

具体实施方式

参考附图详细描述当前公开的太阳能模块安装支架组合件及安装所述组合件的方法的实施例,在附图中,相同的附图标记在多个视图中的每一者中指定相同或对应的元件。如本文所描述,术语“太阳能模块”是指将来自太阳的能量转换为可用能量的任何合适的太阳能电池板或太阳能电池板阵列。

根据本发明的各种实例实施例,本发明涉及用于将一或多个太阳能模块(例如,pv模块)耦合到框架的安装支架组合件。安装支架组合件具有用于将一或多个pv模块附装在其上的轨,及可枢转地耦合到轨的一对支撑件。支撑件可相对于轨从折叠配置移动到展开配置。折叠配置减小安装支架组合件的总占用空间,从而减小包装及运输成本。在展开配置中,支撑件抓握框架(例如,转矩管)以将安装支架组合件及接着一或多个pv模块固定到框架。安装支架组合件还可包含一对桁架臂,所述桁架臂耦合到相应支撑件上以为支撑件提供支撑。桁架臂经配置以与支撑件一起折叠。下面将描述安装支架组合件的这些及进一步细节。

参考图1,说明太阳能发电系统10,且其通常包含太阳能模块12(例如,pv模块)的阵列、框架(例如,举例来说,转矩管14)及用于将pv模块12的阵列耦合到转矩管14的安装支架组合件100。安装支架组合件100中的每一者可相对于转矩管14垂直定向,且在pv模块12中的每一者下方横向延伸。转矩管14可绕轴旋转以调整pv模块12相对于太阳的角度定向。

虽然未说明,但系统10可包含端到端连接,且其中每组端到端连接的转矩管14经布置为彼此平行定向的多于一个转矩管14。每一转矩管14可具有经由多个安装支架组合件100附装至其的pv模块12的阵列。在实施例中,两个安装支架组合件100可用于将四个pv模块12耦合到转矩管14。经考虑,采用任何适当数量的安装支架组合件100来将任何适当数量的pv模块12附装到转矩管14。

参考图2a到9c,说明示范性安装支架组合件100,且其通常包含细长的轨102、可移动地耦合到轨102的一对第一及第二支撑件104、106及用于相对于轨102支撑第一及第二支撑件104、106的一对第一及第二桁架臂108、110。轨102具有大体上矩形形状及u形横截面配置。轨102包含上壁112及从上壁112垂直向下延伸的一对横向侧壁114、116,因此在轨102的下侧中形成u形通道118。轨102具有相对的第一及第二端部102a、102b,且在其间界定纵轴“x”。经考虑,轨102可呈任何合适的形状,例如正方形、圆形或类似者。

具体参考图2a,轨102具有安置在轨102的上壁112上的多个耦合装置120。耦合装置120沿轨102的纵轴“x”彼此隔开。耦合装置120中的每一者包含固定到轨102的上壁112的支撑部件122及可拆卸地耦合到支撑部件122的夹124。支撑部件122可由相对柔韧的材料(例如,举例而言,弹性体)制造,以提供pv模块12将座落其上的较有韧度(forgiving)表面。支撑部件122界定穿过其的开口126,所述开口126经确定尺寸用于接纳护罩128。护罩128从轨102的上壁112向上延伸并固定至其。耦合装置120的夹124包含板部件130及从板部件130向下延伸的紧固件132(例如,螺钉)。夹124的紧固件132经配置以与护罩128耦合(例如,经由螺纹接合或摩擦配合接合)。

图2b描绘与耦合装置120相关的本发明的进一步方面。具体地说,这个方面采用垫125,所述垫125支撑支撑部件122,且接纳于护罩128上以将垫125附接到轨102。在实施例中,垫125可具有多个凸耳127,所述多个凸耳127经配置以将垫125夹到轨102的上壁112。经考虑,垫125可具有用于附接到轨102的任何合适的紧固机构,例如,举例来说,粘合剂。垫125允许减小轨102的宽度,同时为太阳能模块12提供足够的支承表面。垫125可由金属板形成并放置在支撑部件122下方。与轨102宽度相比,垫125的增加宽度允许轨102为模块12提供增加的支撑,同时限制轨102的大小,且因此减小重量及潜在成本。图2c描绘附接到轨102,且展示在轨102的边缘上方延伸的垫125及支撑部件122的耦合装置120的底部透视图。

在组装期间,在一对相邻pv模块12(图1)的两个纵向侧定位于耦合装置120的支撑部件122上的情况下,夹124的紧固件132穿过支撑部件122的开口126定位,且以螺纹方式耦合到护罩128的螺纹内表面。在实施例中,夹124的紧固件132可经由摩擦配合接合紧固到护罩128。夹124的板部件130朝向支撑部件122接近(例如,经由紧固件132的旋转),直到pv模块12被捕获在夹124的板部件130与支撑部件122之间。

经考虑,轨102还可具有柔性、钩形部件134形式的耦合装置,所述耦合装置安置在轨102的相对第一及第二端部102a、102b上。钩形部件134经配置以卡扣在pv模块12的端部上方以抵抗pv模块12沿着轨102的纵轴“x”的移动。

轨102的第一端部102a界定轨102的相对横向侧壁114、116中的第一对线性轨道136(图2a中仅说明第一侧壁114中的轨道136)。类似地,轨102的第二端部102b界定轨102的相对横向侧壁114、116中的第二对线性轨道138(图2a中仅说明第一侧壁114中的轨道138)。在实施例中,轨道136、138可为弯曲的或呈任何其它合适的形状。如下面将进一步详细描述,第一对轨道136允许第一桁架臂108到轨102的可滑动耦合,且第二对轨道138允许第二桁架臂110到轨102的可滑动耦合。

如图3及4所最佳展示,轨102具有安置在轨102的第一与第二端部102a、102b之间的中心部分102c。轨102的中心部分102c可具有安置在轨102的通道118内及一对支撑件104、106之间的插入件140。插入件140具有凹形内表面142及从其内表面142向下延伸的突起144。突起144可具有圆形配置(例如,圆顶形)且由柔韧材料(例如,举例来说,弹性体)制造。在一些实施例中,突起144可由任何合适的材料(例如,举例来说,金属)制造。突起144经配置以当转矩管100被捕获在一对支撑件104、106之间时增强安装支架组合件100与转矩管(图1)之间的摩擦接合,如将要描述。

参考图2a到6,第一及第二支撑件104、106中的每一者具有第一端部104a、106a及第二端部104b、106b。支撑件104、106中的每一者的第一端部104a、106a经由紧固件(例如,举例来说,螺母及螺栓组合件)耦合到轨的中心部分102c。支撑件104、106的第一端部104a、106a可相对于轨102在使用中或展开配置(如图3所示)与运输或折叠配置(如图4所示)之间枢转。在展开配置中,支撑件104、106与轨102的纵轴“x”成垂直关系安置。在折叠配置中,支撑件104、106与轨102的纵轴“x”同轴,由此安装支架组合件100具有显著减小的总体轮廓。

支撑件104、106每一者可分别具有凹形内表面146、148。当支撑件104、106处于展开配置中时,支撑件104、106的凹形内表面146及插入件140的凹形内表面142协作地界定圆形通道150,所述圆形通道150经确定尺寸用于接纳转矩管14(图1)。支撑件104、106每一者具有大体上u形的横截面配置,且分别界定纵向延伸的u形通道152、154。支撑件104、106中的每一者的u形通道152、154经配置以在支撑件104、106朝折叠配置移动时接纳轨102的横向侧壁114、116。

安装支架组合件100进一步包含主紧固件156,例如,举例来说,螺母156a及螺栓156b,所述主紧固件156将第一及第二支撑件104、106的第二部分104b、106b互连。主紧固件156经配置以延伸穿过在支撑件104、106的相应第二端部104b、106b中界定的开口158、160(图4)。主紧固件156经配置以在展开配置中选择性地锁定支撑件104、106并闭合圆形通道150。螺母156a及螺栓156b的接近驱动支撑件104、106的第二端部104b、106b更靠近彼此,以围绕转矩管14收缩圆形通道150。

图5a中描绘可与本发明一起使用的螺母157。具体地说,螺母157是分离抗剪螺母,且可用来代替螺母156a。可将分离抗剪螺母157预先安装在螺栓156b上。为了安装到适当的转矩设置,安装人员必须做的是对螺母157施加转矩,直到六角头157a与本体157b分离。分离抗剪螺母157的应力集中可经确定大小,使得在向螺栓156a施加将把支架组合件100固持在转矩管14上的预定压力时,六角头157a的分离发生。然后可丢弃六角头157a,但重要的是,对于现场安装,可确保适当的转矩应用,而不需要任何专用工具或担心可能导致对转矩管14或其它组件的损坏的螺母157a的过度转矩。

继续参考图2a到6,如上文简要提及,安装支架组合件100进一步包含一对第一及第二桁架臂108、110,当处于展开配置中时,所述一对第一及第二桁架臂108、110为支撑件104、106提供支撑。桁架臂108、110中的每一者具有第一端部108a、110a及第二端部108b、110b。桁架臂108、110中的每一者的第一端部108a、110a经由紧固件(例如,举例来说,螺母及螺栓组合件)耦合到支撑件104、106的相应第二端部104b、106b。桁架臂108、110中的每一者的第一端部108a、110a可安置在相应支撑件104、106的u形通道152、154内。

桁架臂108、110中的每一者的第一端部108a、110a可相对于相应支撑件104、106在使用中或展开配置(如图3所示)与运输或折叠配置(如图4所示)之间枢转。在展开配置中,桁架臂108、110与轨102及支撑件104、106的纵轴“x”成倾斜或横向关系安置,因此为安装支架组合件100赋予大体上三角形形状或a形状。在折叠配置中,桁架臂108、110与轨102及支撑件104、106成平行关系安置,从而为安装支架组合件100赋予基本上线性配置。

参考图2a、5及6,桁架臂108、110中的每一者的第二端部108b、110b可滑动地耦合到轨102的相应第一及第二端部102a、102b。特定来说,桁架臂108、110中的每一者的第二端部108b、110b经配置以沿着轨102的相应轨道136、138在向内位置(图5)与向外位置(图6)之间滑动。当桁架臂108、110中的每一者的第二端部108b、110b处于向内位置时,桁架臂108、110及支撑件104、106处于其相应的展开配置中,且当桁架臂108、110中的每一者的第二端部108b、110b处于向外位置时,桁架臂108、110及支撑件104、106处于其相应的折叠配置中。

参考图5到8b,安装支架组合件100进一步包含一对第一及第二紧固件组合件170、172。第一紧固件组合件170将第一桁架臂108的第二端部108b可滑动地耦合到轨100的第一端部102a的轨道136,且第二紧固件组合件172将第二桁架臂110的第二端部110b可滑动地耦合到轨100的第二端部102b的轨道138。紧固件组合件170、172经配置以将相应桁架臂108、110中的每一者的第二端部108b、110b选择性地锁定在向内位置。由于第一与第二紧固件组合件170、172相同或基本上相似,因此本文将仅详细描述第一紧固件组合件170。

具体参考图7a到8b,第一紧固件组合件170包含一对垫圈174、176及紧固件178,例如,举例来说,将所述一对垫圈174、176彼此耦合的螺母及螺栓。垫圈174、176安置在轨102的相应第一及第二横向侧壁114、116上,且紧固件178横向延伸穿过轨102的第一端部102a的第一及第二横向侧壁114、116中的一对轨道136。紧固件178还延伸穿过第一桁架臂108的第二端部108b,从而将桁架臂108的第二端部108b可滑动地耦合到轨102的第一端部102a。

紧固件组合件170的垫圈174、176每一者包含从其外围垂直延伸的一对第一及第二凸缘或凸耳174a、174b及176a、176b。垫圈174、176中的每一者的第一及第二凸耳174a、174b及176a、176b安置在相应垫圈174、176的相对侧上。垫圈174、176的凸耳174a、174b及176a、176b可具有方形配置,且经确定尺寸以接纳在轨102的第一端部102a中界定的一对对应槽180、180b中(图8a)。槽180a、180b安置在轨道136的相对纵向侧上及轨道136的向内端处。

如图7a所示,当将紧固件组合件170朝向向内位置移动时,垫圈174、176的凸耳174a、174b及176a、176b与轨102的第一端部102a中的对应槽180a、180b对准。紧固件178的致动驱动垫圈174、176的接近,由此垫圈174、176的凸耳174a、174b被接纳在轨102中的对应槽180a、180b中以将紧固件组合件170固定或锁定到轨102,且接着将第一桁架臂108的第二端部108b锁定在向内位置。

垫圈174、176可进一步包含从其外周垂直延伸的第三凸缘或凸耳174c。第三凸耳174c被接纳在轨102的第一端部102a的轨道136中,以沿着轨道136引导紧固件组合件170。可提供压缩管179(图7b),所述压缩管179在轨102的壁114、116之间延伸且具有延伸穿过其中的紧固件178。压缩管179在紧固件178的拧紧期间防止轨102的壁114、116折叠。

关于图7b及8b中描绘的压缩管179,展示本发明关于将压缩管179捕获在桁架臂108中的方面。具体地说,在桁架臂108中形成用于接纳紧固件178的孔之后,可将压缩管179放置为与孔相对,且可采用液压机将孔的边缘扩口到压缩管179中,从而将界定孔的边缘压在压缩管179的内周边周围及内周边上。结果是双重的。首先,扩口孔比最初在桁架臂108中钻孔的孔大,从而允许直径比最初形成的孔大的紧固件178通过。第二个结果是压缩管179被永久性地捕获在桁架臂108中,从而便于现场安装,因为安装人员不再需要将压缩管179的钻孔与桁架臂108中的孔对准。

在组装期间,参考图9a,当处于折叠或运输配置中时,安装支架组合件100定位在太阳能发电系统1(图1)的转矩管14上方,其中轨102的中心部分102c与转矩管14重叠。在此位置,插入件140的突起144(图3)邻接转矩管14的外表面,且支撑件104、106安置在转矩管14的相对侧上。如图9b所示,安装支架组合件100的支撑件104、106沿由图9b中的箭头“a”指示的方向从轨102向外朝向展开配置旋转。支撑件104、106的旋转使桁架臂108、110中的每一者的第一端部108a、110a相对于支撑件104、106的相应第二端部104b、106b旋转。支撑件104、106的旋转继续,直到支撑件104、106的内表面146、148将转矩管14捕获于其间,如图9c所示。

在转矩管14被捕获在由插入件140及支撑件104、106界定的通道150内时,主紧固件156经致动以接近支撑件104、106的第二端部104b、106b,由此支撑件104、106向转矩管14施加向上定向的力,以驱动转矩管14与插入件140的突起144接合。在实施例中,支撑件104、106的凹形内表面146、148可涂布或加衬与突起144类似的材料,以加强与转矩管14的摩擦接合。

如上所述,当支撑件104、106进入展开配置时,桁架臂108、110中的每一者的第二端部108b、110b同时移动到轨102的相应轨道136、138上的向内位置。在桁架臂108、110的第二端部108b、110b处于向内位置的情况下,紧固件组合件170的垫圈174、176的第一及第二凸耳174a、174b及176a、176b被安置为邻近在轨102中界定的槽180a、180b。为了沿着相应的轨道136、138将桁架臂108、110的第二端部108b、110b固定在向内位置,紧固件组合件170的紧固件178经致动以驱动垫圈174、176的接近,由此垫圈174、176的凸耳174a、174b及176a、176b被接纳在轨102中的对应槽180a、180b中,以将紧固件组合件170固定或锁定到轨102,且接着将第一桁架臂108的第二端部108b锁定在向内位置。

在此阶段,安装支架组合件100的其余紧固件可被拧紧以确保安装支架组合件100在展开或使用中配置中保持固定。接着,以上述方式经由耦合装置120、134将pv模块12固定到安装支架组合件100的轨102。

在图9d及9e中可看到本发明的又进一步方面。具体地说,轨102可具有附接到轨102的横向侧的预安装导线管理夹162。导线管理夹162可彼此轴向对准并沿轨102隔开。在其它实施例中,夹162可定位在轨102或安装支架组合件100的其它组件上的任何适当位置处。通过预安装导线管理夹162,太阳能模块12的安装及它们的电连接变得容易,且通过使预安装的导线管理夹162可供安装者使用而使得两者更有效以及确保那些电连接的质量。

最后,尽管通常结合具有大体上c形横截面的轨102来描述,但是本发明不限于此。相反,在不脱离本发明的范围的情况下,可采用各种横截面形状。例如,可采用如图10所描绘的高帽配置。高帽轨102类似于c形轨,但包含从通道垂直延伸的两个凸缘107a、107b,这为轨102提供进一步稳定性。在多个方面中,凸缘107a、107b可按相对于轨的主体的任何适当角度延伸。

在实施例中,本文所述的紧固件可为任何合适的紧固机构,包含但不限于粘合剂、铰链、夹、系绳、束带、皮带、胶带及/或织物钩环紧固件。

应理解,可对本文公开的实施例进行各种修改。因此,上述描述不应被说明为限制性的,而仅作为各种实施例的例证。本领域技术人员将设想在其所附权利要求的范围及精神内的其它修改。

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