專利名稱：一種用于太陽跟蹤系統(tǒng)的太陽能組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種用于太陽能跟蹤系統(tǒng)的太陽能組件，涉及太陽跟蹤系統(tǒng)中組 件避風(fēng)、抗雪壓、抗冰雹襲擊及抗震的解決方案。
背景技術(shù)：
目前組件的安裝在應(yīng)用中方案多為固定式安裝。類似本實(shí)用新型的組件安裝機(jī)構(gòu)，以彈簧機(jī)構(gòu)作為組件的安裝受力連接方式，并 在矩形組件的長邊中心點(diǎn)安裝軸承作為組件受外力作用下扭轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸。固定安裝方式多用于非跟蹤的固定式支架的安裝方式上。在用于太陽跟蹤系統(tǒng) 時(shí)，由于其工作狀態(tài)的多樣性，需充分考慮其向陽面在受風(fēng)、受雪壓、受冰雹撞擊的躲避姿 態(tài)。這樣就造成了其向陽面的受光時(shí)間和受光質(zhì)量受諸多因素的干擾而有很大損失，其直 接帶來的是發(fā)電量和電費(fèi)的損失。且在進(jìn)入躲避姿態(tài)的過程中，要消耗較多能源，使得跟蹤 系統(tǒng)的能量產(chǎn)出大打折扣。在風(fēng)、雪、冰雹來襲時(shí)，其進(jìn)入躲避姿態(tài)時(shí)需要一定的時(shí)間周期， 在這個(gè)過程中，整個(gè)系統(tǒng)仍受較大的外力影響，加之自身轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)力，使得跟蹤系統(tǒng)處于復(fù) 雜的較大的受力環(huán)境下，會(huì)影響其自身運(yùn)行的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)安全性。在這一過程中，會(huì)帶來 各主要軸承和關(guān)節(jié)在大受力環(huán)境下的劇烈磨損，也會(huì)一定程度影響跟蹤系統(tǒng)的壽命。系統(tǒng) 中所需的風(fēng)、雪、冰雹等的預(yù)警系統(tǒng)和控制機(jī)構(gòu)也需要投入較大的資金和人力，增加了系統(tǒng) 成本。由于整體受力面較大而且是固定式安裝，所有的力量最終都傳到主梁和地基上，加上 考慮地震的影響，其承重結(jié)構(gòu)和地基必須具備更高的強(qiáng)度，這將帶來材料上的較大投入，不 利于降低成本和優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而影響了其大規(guī)模的應(yīng)用。類似于本實(shí)用新型的一款組件安裝機(jī)構(gòu)，由于其使用彈簧機(jī)構(gòu)作為連接方式，會(huì) 帶來較大的安裝體積上的增加，影響其應(yīng)用的領(lǐng)域。其彈簧機(jī)構(gòu)在受壓變化狀態(tài)下不僅會(huì) 發(fā)生豎向的形變，而且容易發(fā)生側(cè)向的形變，容易與機(jī)構(gòu)縫隙或支架結(jié)構(gòu)發(fā)生纏繞、夾持， 帶來不可自修復(fù)的故障，甚至永久性損壞彈簧機(jī)構(gòu)。另外，其轉(zhuǎn)軸安裝在矩形組件一對(duì)對(duì)稱 邊的中心上，在風(fēng)的作用下，在組件迎風(fēng)面上其軸兩側(cè)的受力基本平衡，使其較大幅度扭轉(zhuǎn) 的幾率大幅減小，更多的時(shí)候只是振動(dòng)，使得其本身想要達(dá)到的抗風(fēng)能力大打折扣。并且該 結(jié)構(gòu)的抗震性能較差，在瞬間大力量的作用下，無法瞬間進(jìn)入彈性狀態(tài)，進(jìn)而無法克服地震 的破壞。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種避風(fēng)、 抗雪壓、抗冰雹、抗震的一種用于太陽跟蹤系統(tǒng)的太陽能組件。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種用于太陽跟蹤系統(tǒng)的太陽能組件，包括太陽能組件、組件支架，所述的太陽 能組件的一端與所述的組件支架的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在太陽能組件的另一端與組件支架另 一端之間，設(shè)置有一彈性機(jī)構(gòu)，所述的彈性機(jī)構(gòu)的彈性模數(shù)k為G/2a < k < F/L或F/
3L≤k≤ G/2a且L≤M，其中，a為組件平放狀態(tài)下其在自重作用下克服彈性機(jī)構(gòu)的位移，L 為最大設(shè)計(jì)風(fēng)速下風(fēng)作用于組件平面所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)位移，F(xiàn)為最大設(shè)計(jì)風(fēng)速下風(fēng)作用于組 件平面的力，G為組件自重，M為彈性機(jī)構(gòu)最大承受的形變量。在所述的太陽能組件與組件支架轉(zhuǎn)動(dòng)連接端設(shè)置有一轉(zhuǎn)軸，所述的太陽能組件以 及組件支架均套在所述的轉(zhuǎn)軸上。所述的彈性機(jī)構(gòu)為彈繩、彈簧、彈片、彈性纖維、發(fā)條、橡皮筋、氣體彈性機(jī)構(gòu)，或其 他具有彈性的材料、材料組合或結(jié)構(gòu)。將太陽能組件的一端安裝轉(zhuǎn)軸，將組件這一端固定在組件支架上。并在另外一端 以彈性機(jī)構(gòu)將組件其安裝在組件支架上，使其可以在外力作用下使組件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，使用了較輕巧而且占用空間較小的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了一種彈性 的組件安裝方式，有利于太陽跟蹤系統(tǒng)的避風(fēng)、抗雪壓、抗冰雹、抗震性能。有大風(fēng)來襲時(shí)，不需要整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入避風(fēng)狀態(tài)，其彈性結(jié)構(gòu)能夠在風(fēng)的作用下，承 載組件發(fā)生扭轉(zhuǎn)，帶來組件與組件之間的縫隙加大，且該縫隙的大小會(huì)隨著風(fēng)力的變大變 小而變寬變窄。即使出現(xiàn)超出設(shè)計(jì)要求的極大風(fēng)力，由于其彈性結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)使其較難被破 壞。(如彈簧在超出其最大承受力的作用下會(huì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的形變而失去原有彈性，但不會(huì) 發(fā)生斷裂)。即便破壞了，由于其轉(zhuǎn)軸的位置位于一邊，可以使組件在風(fēng)的作用下進(jìn)入橫向 狀態(tài)，進(jìn)而極難被破壞。并且由于彈性結(jié)構(gòu)很簡單，彈性機(jī)構(gòu)被破壞后的修復(fù)也較為簡單。大雪的情況下，跟蹤系統(tǒng)一般都進(jìn)入了橫放休眠狀態(tài)的時(shí)候。當(dāng)雪壓在組件平面 上時(shí)，組件會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，并在組件與組件之間產(chǎn)生縫隙。當(dāng)雪量到一定程度時(shí)，其重力帶來 的扭轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)一個(gè)較垂直與地面的角度使得雪可以自行滑下，而后組件扭轉(zhuǎn)角度會(huì)有所恢 復(fù)，并在雪的持續(xù)落下中進(jìn)入下一個(gè)周期。受冰雹撞擊的情況。一般在跟蹤系統(tǒng)組件平面較水平的狀態(tài)下才會(huì)對(duì)組件產(chǎn)生破 壞。而在本實(shí)用新型的機(jī)構(gòu)中，由于轉(zhuǎn)軸安裝在一側(cè)，可以在外力作用下瞬間發(fā)生扭轉(zhuǎn)。在 扭轉(zhuǎn)過程中，帶來撞擊時(shí)間的延長，由沖量定理得知，受力時(shí)間越長，受力過程中的撞擊受 力越小，進(jìn)而達(dá)到了保護(hù)組件的效果。地震狀態(tài)下，由于轉(zhuǎn)軸安裝在一側(cè)，組件可以在外力作用下瞬間發(fā)生扭轉(zhuǎn)，進(jìn)而緩 沖了地震外力的影響，其本機(jī)構(gòu)本身也相當(dāng)于一個(gè)個(gè)阻尼器，進(jìn)而保護(hù)了組件和整個(gè)系統(tǒng) 不易被破壞。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型受力彈開示意一圖。圖3是本實(shí)用新型受力彈開示意二圖。其中1 轉(zhuǎn)軸，2 太陽能組件，3 組件支架，4 彈性機(jī)構(gòu)
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型太陽能組件包括太陽能組件本體2，組件支架3，轉(zhuǎn)軸1以 及彈性機(jī)構(gòu)4，本實(shí)施例描述以彈繩作為彈性機(jī)構(gòu)為例。將本機(jī)構(gòu)安裝在太陽跟蹤系統(tǒng)上 后，組件在非垂直于地面狀態(tài)時(shí)，由于重力的作用會(huì)和支架扭轉(zhuǎn)很小的角度，一般狀態(tài)下不需要進(jìn)行矯正(但在要求極端苛刻情況下可通過跟蹤系統(tǒng)的姿態(tài)調(diào)整進(jìn)行小幅矯正)。在 無風(fēng)狀態(tài)或小風(fēng)狀態(tài)下，只有重力在垂直于組件的方向上的分力在起作用，其形變量很小， 可以忽略。當(dāng)大風(fēng)狀態(tài)下，風(fēng)對(duì)組件會(huì)產(chǎn)生來自正面或背面的壓力，該壓力在垂直與組件方 向上的分力會(huì)推動(dòng)組件轉(zhuǎn)動(dòng)(如圖2、圖3所示)，直到風(fēng)壓的分力和彈繩形變產(chǎn)生的彈力 達(dá)到平衡。此狀態(tài)下本機(jī)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生縫隙，以便于風(fēng)的通過，進(jìn)而減少風(fēng)對(duì)組件和系統(tǒng)的壓 力。大雪的情況下，跟蹤系統(tǒng)一般都進(jìn)入了橫放休眠狀態(tài)的時(shí)候。當(dāng)雪壓在組件平面 上時(shí)，雪的重力會(huì)使組件會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，并在組件與組件之間產(chǎn)生縫隙。當(dāng)覆蓋雪量到一定程 度時(shí)，雪的重力帶來的扭轉(zhuǎn)會(huì)逐步變大，組件的角度會(huì)逐漸變的接近垂直，雪可以在自身重 力作用下自行滑下一部分，而后組件扭轉(zhuǎn)角度會(huì)有所恢復(fù)，并在雪的持續(xù)降落下進(jìn)入下一 個(gè)周期。受冰雹撞擊情況下，彈繩會(huì)在冰雹的沖量作用下瞬間發(fā)生發(fā)生形變。帶來冰雹與 組件表面撞擊力時(shí)間的延長，根據(jù)動(dòng)量定理，撞擊時(shí)間越長，平均受力越小，因此冰雹與組 件表面的作用力會(huì)變小，進(jìn)而達(dá)到了保護(hù)組件的效果。地震狀態(tài)下，組件在地震波作用下瞬間發(fā)生扭轉(zhuǎn)。進(jìn)而緩沖了地震的影響，這就相 當(dāng)于摩天大樓里的阻尼器的作用，保護(hù)了跟蹤器和組件不易被破壞。
權(quán)利要求一種用于太陽跟蹤系統(tǒng)的太陽能組件，包括太陽能組件、組件支架，其特征在于所述的太陽能組件的一端與所述的組件支架的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在太陽能組件的另一端與組件支架另一端之間，設(shè)置有一彈性機(jī)構(gòu)，所述的彈性機(jī)構(gòu)的彈性模數(shù)k為G/2a≤k≤F/L或F/L≤k≤G/2a且L≤M，其中，a為組件平放狀態(tài)下其在自重作用下克服彈性機(jī)構(gòu)的位移，L為最大設(shè)計(jì)風(fēng)速下風(fēng)作用于組件平面所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)位移，F(xiàn)為最大設(shè)計(jì)風(fēng)速下風(fēng)作用于組件平面的力，G為組件自重，M為彈性機(jī)構(gòu)最大承受的形變量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽跟蹤系統(tǒng)的太陽能組件，其特征在于在所述的太 陽能組件與組件支架轉(zhuǎn)動(dòng)連接端設(shè)置有一轉(zhuǎn)軸，所述的太陽能組件以及組件支架均套在所 述的轉(zhuǎn)軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于太陽跟蹤系統(tǒng)的太陽能組件，其特征在于所述的 彈性機(jī)構(gòu)為彈繩、彈簧、彈片、彈性纖維、發(fā)條、橡皮筋或氣體彈性機(jī)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于太陽跟蹤系統(tǒng)的太陽能組件，包括太陽能組件、組件支架，所述的太陽能組件的一端與所述的組件支架的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在太陽能組件的另一端與組件支架另一端之間，設(shè)置有一彈性機(jī)構(gòu)，所述的彈性機(jī)構(gòu)的彈性模數(shù)k為G/2a≤k≤F/L或F/L≤k≤G/2a且L≤M，其中，a為組件平放狀態(tài)下其在自重作用下克服彈性機(jī)構(gòu)的位移，L為最大設(shè)計(jì)風(fēng)速下風(fēng)作用于組件平面所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)位移，F(xiàn)為最大設(shè)計(jì)風(fēng)速下風(fēng)作用于組件平面的力，G為組件自重，M為彈性機(jī)構(gòu)最大承受的形變量。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，使用了較輕巧而且占用空間較小的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了一種彈性的組件安裝方式，有利于太陽跟蹤系統(tǒng)的避風(fēng)、抗雪壓、抗冰雹、抗震性能。
文檔編號(hào)H02N6/00GK201616785SQ201020111689
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者徐永邦, 鄒新 申請(qǐng)人:中環(huán)光伏系統(tǒng)有限公司