CN105009446B - 用于太阳能收集的支撑件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能收集系统，其可包括制造有轴承的支撑装置。这样的轴承可包括部分地超环面的内表面，以用于滑动接触和支撑扭矩管的外表面。超环面表面能够制成为具有单个曲率半径或多个曲率半径和圆柱形部分。所述轴承可包括连接器，以用于将所述轴承构件连接到支撑壳体。所述连接器能够是无工具连接器。

Description

用于太阳能收集的支撑件
相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/799,625的权益，该临时申请的全部内容据此以引用方式并入本文。
技术领域
本文所公开的发明整体涉及太阳能系统，该系统包括用于太阳能收集装置的支撑件。
背景技术
一些较大的太阳能收集器设备包括跟踪太阳的太阳能收集器组件阵列。这样的组件可结合光伏模块、集中式光伏模块以及集中式太阳热能收集器装置使用。
这样的太阳跟踪收集器包括用于自动地调整收集器装置的位置以随着太阳在天空中移动而跟踪太阳的硬件。这种跟踪移动可以多种不同的方式实现。一些系统使用其中收集器装置绕单个轴线枢转的单轴线跟踪系统。这样的单轴线式跟踪系统常常包括驱动轴或限定单个枢转轴线的“扭矩管”。其它系统使用多个旋转轴线。
由于扭矩管绕该轴线枢转通过有限的旋转范围，常规的滚柱轴承对于这样的应用来说不是必要的；它们对于这样的应用来说将是不必要的大支出。因此，一些跟踪太阳的太阳能系统包括其它类型的轴承。
发明内容
本文所公开的发明中的至少一个的一个方面包括以下认识：在也用于适应可能在安装期间造成的失准的同时，用于跟踪太阳的太阳能收集系统的轴承可被简化。例如，用来支撑跟踪太阳的太阳能收集系统的扭矩管的一些轴承要求扭矩管的枢转轴线与轴承的旋转轴线精确地对齐。这可能是在安装期间难以实现的对齐，因为跟踪太阳的太阳能系统的部件可能是非常大而重的。
因此，根据本文所公开的实施例中的至少一个，一种跟踪太阳的光伏太阳能收集器阵列可包括多个光伏装置。支撑组件可支撑光伏装置，以便所述光伏装置能够绕枢转轴线枢转。支撑组件可包括：至少第一枢轴，其支撑所述多个光伏模块；至少第一轴承，其支撑所述第一枢轴，以便所述第一枢轴能够绕所述枢转轴线枢转；以及至少一个支柱，其在支撑表面上方的位置处支撑所述第一轴承。所述第一轴承包括至少部分地为超环面的内表面。
根据另一个实施例，一种跟踪太阳的光伏太阳能收集器阵列可包括多个光伏装置。支撑组件可支撑光伏装置，以便所述光伏装置能够绕枢转轴线枢转。所述支撑组件可包括至少第一枢轴，其支撑所述多个光伏模块并且具有外表面。至少第一轴承可支撑第一枢轴，以便所述第一枢轴能够绕所述枢转轴线枢转。至少一个支柱可在支撑表面上方的位置处支撑所述第一轴承。所述第一轴承可包括至少第一摩擦减小构件，所述第一摩擦减小构件包括内表面，所述内表面定位成当第一枢轴绕枢转轴线枢转时抵靠所述第一枢轴的外表面滑动，所述内表面至少部分地为超环面的。
根据又一个实施例，一种轴承组件可包括轴承壳体。所述轴承壳体可具有夹具部分，其被构造成固连的以便相对于地面固定。所述轴承壳体还可包括至少第一轴承座，其被构造用于支撑第一轴承构件。所述第一轴承构件可具有适于由所述第一轴承座支撑的外表面和构造成可滑动地支撑轴的内表面，所述内表面为至少部分地超环面的。
本文所公开的发明中的至少一个的一个方面包括以下认识：某些太阳能系统部件的材料和/或制造成本可通过采用基于广泛可得的原材料构型的最少改变的构型来进一步降低。
例如，用于跟踪太阳的太阳能收集系统的桩的一些已知设计包括使用槽形结构钢。为了提供相对于由与槽的腹板对齐的垂直荷载引起的槽的固有的扭矩加载的更好平衡，一些设计包括从槽形构件的腹板的平面偏移的安装表面，以便减小或消除上述反作用扭矩加载。
包括凸型部分地超环面表面的用于摩擦减小组件的某些安装构型可使用已知的技术通过卷曲在结构构件的纵向端上来制造，该纵向端具有基本上片形的部分，诸如，槽形构件的腹板。然而，当在平行于腹板的方向上经受直接的横向力时，在槽形构件的腹板上形成轴承支撑将产生梁的不期望的反作用扭矩加载。
因此，根据至少一个实施例，一种用于太阳能收集系统的支撑件可包括大体上竖直延伸的固定的支撑构件，该支撑构件包括大体上竖直延伸的片材部分，该片材部分具有同样大体上竖直延伸的第一和第二横向边缘、从左和右横向边缘向外延伸的第一和第二横向部分，并且形成基本上竖直的支撑构件的大体上对称的横截面。片材部分的上边缘可包括：支撑表面部分，其沿着至少部分地超环面的形状延伸；摩擦减小的构件，其由所述至少部分地超环面形状的表面支撑；以及至少第一顶盖构件，其相对于第一支撑构件固定并且延伸经过以便与第一摩擦减小的表面构件一起大体上环绕扭矩管的外表面。
在一些实施例中，第一大体上竖直的支撑构件可以是工字梁形的或S梁形的。
本文所公开的发明中的至少一个的另一个方面包括以下认识：支撑诸如扭矩管的主枢转支撑构件的形成轴承组件的上半部的结构部件相比支撑轴承的下半部的部分被加载的频率低得多，以致于摩擦减小的组件的上部部分可被形成为较不稳健的且因此较不昂贵的，而不过度地削弱系统的性能。
例如，在一些实施例中，摩擦减小的组件可包括：下部刚性固定的支撑构件，其由第一材料制成；第一下部摩擦减小的构件，其由下部支撑构件支撑；以及上部摩擦减小的构件，其具有沿着至少部分地超环面形的表面延伸的轴承表面，该上部摩擦减小的构件的材料与镀锌钢生成的摩擦系数低于在镀锌钢处生成的使镀锌钢滑动接触的摩擦系数；其中，没有额外的结构构件围绕上部摩擦减小的构件的外部部分延伸。
上部构件可由具有基质的纤维增强复合材料制成，该基质由诸如超高密度聚乙烯的塑性材料或其它摩擦减小的材料制成，所述摩擦减小的材料用诸如碳纤维、玻璃纤维或其它纤维的纤维浸渍。
通过将纤维基质复合材料用于上部部分，上部部分可便利地形成有主要由材料的基质形成的摩擦减小的外表面，但提供纤维增强物的防灾变失效益处和其它益处。这可能是有益的，因为虽然上部轴承或摩擦减小的构件很少被加载，但强阵风会突然且重复地引起净举升力，该力由经过且围绕太阳能模块流动的风形成。如果上部轴承构件完全由无增强塑料制成，其会更灾难性地且迅速地断裂，这是由更易碎的材料表征的失效机制。
然而，诸如纤维基质复合材料的纤维增强材料更逐渐地失效；穿过基质形成的裂纹会使许多纤维保留在位，但可能被松动。在这种情况下，由这样的材料制成的部件可以继续经受相当大的荷载，但在后续使用期间可能不提供最佳的摩擦性能。可对这样的部件进行损坏检查和更换。然而，如果多个这样的上部轴承构件在刮风事件期间灾难性地失效，则可能将扭矩管提离其竖直支撑件中的一个或多个，对太阳能模块造成显著损坏。因此，用具有摩擦减小的基质的纤维增强复合材料形成上部轴承构件允许上部轴承构件具有简化的构造，将结构强度和减小的摩擦两者整合在一起，可以进一步降低此类系统的制造和建造成本。
本发明内容提供用于以简化形式介绍一系列概念，这些概念在下文的具体实施方式中进一步描述。本发明内容并非意图识别要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意图用作确定要求保护的主题的范围的辅助手段。
附图说明
当结合以下附图考虑时，通过参见具体实施方式和权利要求书可以更完全地理解所述主题，其中在所有附图中，类似的附图标记是指类似的元件。
图1是太阳能收集器系统的示意性俯视平面图；
图2是图1中所示系统的示意图，其包括收集器系统与各种电气部件的可选的电气连接；
图3是图1的太阳能收集系统的非集中式光伏实施例的透视图，示出了安装到地面且支撑多个扭矩管的多个支柱，在其中可以使用本发明的轴承；
图4是图1的太阳能收集系统的集中式光伏实施例的太阳能收集器组件的示意性侧视图，在其中也可以使用本发明的轴承；
图5是图4的实施例的透视图并且包括太阳跟踪器驱动器；
图6是根据一个实施例的轴承组件的分解图，该轴承组件具有上部和下部轴承构件以及上部和下部轴承壳体部分；
图7是图6所示壳体的下部部分和下部轴承构件的俯视平面图；
图8是沿图7的线8-8观察的图6所示组装壳体的剖视图；
图9是图6所示下部轴承构件的放大平面图；
图10是图9所示轴承构件的透视图；
图11是图9所示轴承组件的另一个实施例的透视图；
图12是图11所示实施例的分解透视图；
图13是图11的实施例的下部部分的剖视图，其中，上部和下部轴承构件被移除；
图14是图11的实施例的俯视平面图，其中，顶部轴承构件和顶部支撑构件被移除；
图15是图6的轴承组件的另一个实施例的分解透视图，其具有一体化的上部轴承构件和壳体部分；
图16是图15所示轴承组件的分解透视图；
图17是图16的轴承组件的放大的分解透视图；以及
图18是图15-图17的轴承组件的一体化的上部轴承构件的放大透视图。
具体实施方式
以下具体实施方式本质上只是例证性的，并非意图限制所述主题的实施例或此类实施例的应用和用途。如本文所用，术语“示例性的”是指“用作示例、实例或例示”。本文描述为示例性的任何实施未必理解为相比其它实施优选的或有利的。此外，并不意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。
以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，诸如“上部”、“下部”、“上面”或“下面”等术语是指附图中提供参考的方向。诸如“正面”、“背面”、“后面”和“侧面”等术语描述在一致但任意的参照系内部件的某些部分的取向和/或位置，通过参考描述所讨论部件的文字和相关的附图可以清楚地了解这些取向和/或位置。此类术语可以包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。相似地，除非上下文中明确指明，否则术语“第一”、“第二”和其他此类涉及结构的数值术语并不含有次序或顺序的意思。
本文所公开的发明在非集中式和集中式光伏阵列和模块的上下文中进行描述。然而，这些发明也可在诸如集中式太阳热能系统等的其它上下文中使用。
在下文阐释的描述中，在由多个太阳能收集模块形成的上下文中描述了太阳能收集系统10，这些模块由驱动器可枢转地调整以用于跟踪太阳目的。模块中的每一个可包括：支撑多个太阳能收集装置的支撑构件，所述太阳能收集装置可以是集中式或非集中式太阳能收集装置；以及接线，以用于将各种太阳能收集装置连接到彼此和其它模块。
系统10也可包括用于降低与安装这样的系统相关联的人力、硬件或其它成本的装置。具体地讲，例如，跟踪太阳的太阳能收集系统可包括轴承组件，该组件包括设计用于降低这样的轴承的制造和/或安装成本的一个或多个特征。
图1-图4示出了可以在其中使用本文所公开的发明的不同环境。图1是太阳能收集系统10的示意图，该系统可被视为按照集中式或非集中式原理操作的发电场。
太阳能收集系统10可包括太阳能收集器阵列11，其包括多个太阳能收集模块12。太阳能收集模块12中的每一个可包括由驱动轴或扭矩管16支撑的多个太阳能收集装置14。扭矩管16中的每一个由支撑组件18支撑在地面上方。支撑组件18中的每一个可包括轴承组件20。这样，扭矩管16可被视为支撑太阳能收集模块12的枢轴。
继续参照图1，系统10也可包括跟踪系统30，跟踪系统30连接到扭矩管16并且被构造成使扭矩管16枢转，以便造成相关联的收集器装置14跟踪太阳的移动。在图示实施例中，扭矩管16大体上水平地布置，并且模块12电连接到彼此，如在2011年7月5日提交的美国专利申请No.13/176,276中更充分地描述那样，该申请的全部内容据此以引用方式明确地并入本文。跟踪系统可包括：单个马达和驱动部件，其适于驱动多个平行的扭矩管组件(例如，包括端对端连接的一系列轴向对齐的扭矩管的组件)；或多个马达，每个马达连接一个或多个轴向对齐的扭矩管16。
可选地，系统10可包括由相对于水平倾斜的扭矩管16支撑的多个模块12，其中，扭矩管16不以端对端方式连接，诸如像美国专利公布No.2008/0245360中所示出和公开的布置那样。2008/0245360专利公布的全部内容据此以引用方式明确地并入本文，其包括轴承40和72的图示和描述。此外，本文所公开的发明可结合提供用于围绕两个轴线的受控倾斜的系统使用，但该系统在本文中未示出。
太阳能收集装置14可以是光伏面板、太阳热能收集装置、集中式光伏装置或集中式太阳热能收集装置的形式。
参照图2，太阳能收集系统10还可包括连接到阵列11的电气系统40。例如，电气系统40可包括作为电源的阵列11，其利用电源线44连接到远程连接装置42。电气系统40也可包括公用电源、仪表、带有主隔离器的电气面板、接线盒、电气负载、和/或带有公用电源监视器的逆变器。电气系统40可根据授予Peurach等人的美国专利申请No.12/371,315中阐释的描述构造和操作，该专利申请公开为美国专利公布No.2010/0071744并且名称为“Photovoltaic Installation with Automatic Disconnect Device”(带有自动断开装置的光伏设备)，其全部内容据此以引用方式明确地全文并入本文以用于各种目的。
图3示出了阵列11的非集中式光伏跟踪太阳实施例，其中仅剩一个太阳能收集装置14未被移除。如图3所示，支撑组件18中的每一个包括支撑在支柱22的上端处的轴承20。扭矩管16可具有任何长度并且可由一件或多件形成。支柱22相对于彼此的间距可根据在支撑结构18之间的扭矩管16的偏转的所需极限、风荷载和其它因素来确定。
跟踪系统30可包括驱动撑条32，驱动撑条32与扭矩管16以当驱动撑条32沿其长度轴向移动时使扭矩管16枢转的方式耦接。驱动撑条32可利用扭矩臂组件34与扭矩管16连接。在图示实施例中，扭矩臂组件34设置在扭矩管16中的每一个的端部处。另外，阵列11可包括电线托盘60，其由支柱22中的一个或多个或通过其它手段支撑。
图4和图5示出了阵列11的集中式光伏跟踪太阳实施例的部件。例如，如图4中示意性地所示，集中式光伏太阳能组件100可包括桩102，其支撑一个或多个横梁104和扭矩管106。横梁104又支撑由横梁104支撑的第一和第二组的聚光元件120、140。
在图示实施例中，一组聚光元件120面向一个方向，并且第二组聚光元件140定位成面向相对的方向，其中在它们之间的切换发生在扭矩管106处。支柱102可以是支撑太阳能聚光器组件100的单个支柱或若干支柱中的一个。
连接器150将聚光器元件120、140相对于横梁104支撑。另外，光伏单元132、134、152、154可安装在聚光器元件120、140的背面上。在此构型中，聚光器元件120、140中的每一个被构造成将一束会聚的光集中在光伏单元132、134、152、154上。跟踪太阳的驱动系统可驱动扭矩管16以围绕枢转轴线A枢转。关于集中式光伏使用环境的可选构型的另外的细节在2010年12月22日提交的美国专利申请No.12/977,006中有所阐释，该申请的全部内容据此以引用方式并入本文。
轴承20可直接支撑在上文参照图1-图4所述的支柱102上。可选地，轴承组件20可以可选地由支柱200(图6)支撑。支柱200可以呈结构槽形构件的形式，诸如广泛地市售的槽钢。这样的支柱200可包括腹板部分202和凸缘204、206。可选地，支柱200可包括附加的向内延伸的凸缘208、210。这样的支柱200可以是打入地下和/或用水泥地基进一步固定的桩。
在这样的支柱200的安装期间，打桩过程和/或地基的形成可造成支柱200未对齐(关于其相对于扭矩管16的旋转轴线A的高度、侧向和平行对齐)。
因此，支柱200可包括椭圆形孔口212、214以适应在支柱200的安装过程中可能出现的未对齐中的至少一些。也可以使用其它支柱设计。例如，孔口212可以是圆形孔，并且孔口214可以是水平延伸的椭圆或狭槽。
参照图6-图8，其中示出了轴承组件20的实施例。应当指出，在太阳能收集系统10中，可存在支撑扭矩管16中的每一个的许多轴承。然而，本着在整个系统10中可使用许多这样的轴承组件20的理解，此处示出和描述了一个轴承组件20。
轴承组件20可包括轴承壳体组件220和轴承构件组件222。
轴承壳体220可由连接在一起的一个或多个部分制成。例如，轴承壳体220可包括下部壳体部分224和上部壳体部分226。
壳体220的下部部分224可包括夹具部分230，其被构造成牢固地连接到诸如支柱200的支柱。在图示实施例中，夹具部分230包括两个狭槽形孔口232、234，其尺寸设计成容纳螺纹紧固件(未示出)，螺纹紧固件可穿过孔口232、214、234和212，从而将夹具部分230固定到支柱200。另外，孔口212、214、232、234中的每一个的狭槽形状允许夹具部分230以一系列位置固定到支柱200，以便在支柱200固定到地面之后允许安装者调整夹具的位置，从而实现轴承组件20与扭矩管16的所需位置的所需对齐，包括可选地上下调整和侧向调整(即，左和右)两者。
可选地，夹具部分230可包括大体上平面的表面部分240，其被构造成抵靠支柱200的腹板部分202平放。孔口232、234可提供在表面部分240中。
壳体220的下部部分224也可包括轴承座部分250。可选地，轴承座部分250可被构造成支撑轴承构件的一部分。例如，轴承座部分250可被构造成围绕轴承构件的一部分延伸并支撑所述部分，以便从下方支撑轴承构件的至少约三分之一至约二分之一。
这可以提供进一步的优点，因为当太阳能收集系统10被安装时，壳体的下部部分224可与轴承构件的一部分一起固定到位，然后可以将扭矩管16下降至相关联的轴承构件上的下部部分224之上。然后，可以完成轴承组件20的剩余部分。这是便利地，因为扭矩管组件可以是非常长和重的。
在图示实施例中，轴承支撑部分250为大体上半圆形的并且围绕约180度的圆弧延伸，如图8所示。也可以使用其它构型。
在其中下部部分224围绕轴承组件20的中心轴线B延伸约180度的构型中，上部部分226也可包括具有互补形状的轴承座，以提供围绕轴线A延伸完整的360度的座，如下文进一步详细所述。
座250可包括从表面240大体上偏移的中心线。例如，如图7所示，座250的中心线252可间隔开距离254。这种偏移可以有助于平衡施加在支柱200上的荷载。例如，当使用具有C形槽构型的诸如支柱200的支柱时，使轴承座250的中心线从腹板202偏移可有助于平衡当轴承组件220经受侧向荷载(即，垂直于轴线A的荷载)时由支柱200造成的反作用力。例如，如本领域熟知的，当槽形梁经受侧向荷载(即，垂直于其腹板且朝C形的横截面内的点导向)时，这样的力会在梁上导致基于梁的惯性矩的扭转荷载。因此，通过使轴承座250的中心线252(图7)远离腹板202(图6)偏移，在支柱200上的所得荷载可具有更大的纯弯荷载，这可以由此防止轴承座250相对于轴线A扭转(即，围绕大体上竖直地延伸的轴线扭转，如在图6中所观察到的)。可基于已知的技术计算间距254。
下部部分224也可包括侧向凸缘，其从夹具部分230的下端向上延伸至下部部分224的上端。凸缘由附图标记256、258表示。凸缘256、258以及表面部分240和轴承座250的尺寸可被选择以提供所需的刚度。
下部部分224的上端可包括孔口260，其可用于将下部部分224固定到上部部分226。
上部部分226也可包括在其下端处的孔口260，孔口260定位和间隔成当上部部分226和下部部分224在图8所示取向上被带到一起时与下部部分224中的孔口260对齐。
上部部分226也可包括轴承座部分262，轴承座部分262围绕轴线B延伸(当处于图8所示位置时)，以便与下部部分224的座250互补并为轴承构件222提供支撑。
在图示实施例中，轴承座250、262具有大体上C形的横截面(如图7所示)。在图示实施例中，轴承座250的内表面264和轴承座262的内表面266具有部分超环面的形状，更具体讲，围绕超环面的中心孔口的超环面的一部分。然而，也可使用其它形状。
另外，轴承座250、262可制造成其它比例。例如，下部部分224可具有围绕轴线A延伸仅约90度的轴承座250，并且上部部分可包括围绕轴线A延伸经过剩余360度的一件或多件。类似地，下部部分224可包括延伸约120度的轴承座250，其中由一个或多个部分制成的上部部分226围绕轴线A延伸剩余的240度。另外，轴承座250、262可以是不连续的，即，它们可以仅形成为区段，在区段之间具有围绕轴线A延伸的间隙。也可以使用其它构型。此外，内表面264、266可成形为与轴承构件222的外表面互补。因此，如果轴承构件222具有与图示实施例中不同的外表面，外表面264、266可具有不同构型。
参照图7、图9和图10，轴承构件222可由一件或多件形成。在图示实施例中，轴承构件222各自围绕轴线B延伸约180度。然而，轴承构件222可制造成其它尺寸。轴承构件222由提供相对于扭矩管16的外表面减小的滑动摩擦的材料制成。因此，轴承构件222可被视为摩擦减小的构件。例如，轴承构件222可由任何材料制成，包括超高分子量聚乙烯(UHMWPE)塑性材料。然而，也可使用其它材料，例如，油脂浸泡棉、木材、迭尔林、尼龙、聚乙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯、黄铜、聚苯乙烯、聚甲醛、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚酰胺或聚氧化乙烯、其它塑料、或其它材料。
对于图示设计来说，并且对于其它设计来说，上部和下部轴承构件222均可在形状上相同。因此，下文将详细地描述轴承构件222中的仅一个。
继续参照图9和图10，轴承构件222可具有大体上C形的横截面，并且当如图8所示被带到一起时，提供基本上整圆的、部分超环面的轴承表面。在图示实施例中，轴承表面可被视为轴承构件222的内表面270。内表面270可具有单个曲率半径或多个曲率半径。在图示实施例中，表面270包括具有单个曲率半径的外部部分272、274和中央部分276，中央部分276为大体上圆柱形的，即，其横截面不是弯曲的。在一些实施例中，内表面270的中央部分276的宽度278可具有约四分之一至二分之一英寸的宽度。也可以使用其它尺寸。
轴承构件222也可包括外表面280。外表面280可被成形和构造成与轴承座250、262的内表面264、266配合(图8)。座250、262的部分超环面形状和轴承构件222的外表面280的形状互补的部分超环面形状在以上公开的使用环境中可提供特别的优点。
例如，这些配合的部分超环面的表面可被构造成配合以将轴承构件222保持在所需位置并抵抗可能施加到延伸穿过组装的轴承组件20(如图8所示)的扭矩管的纵向荷载，诸如平行于轴线A延伸的力，同时提供足够的支撑，以用于支撑扭矩管的重量，该重量通常由下部部分224和最下部轴承构件222支撑。然而，上部轴承构件222和壳体组件220的上部部分226也用来在扭矩管经受举升力时将扭矩管16保持在轴承构件222之间，所述举升力例如由光伏装置12(图1)上的空气动力学力造成。
可选地，轴承组件20可包括连接器，以用于将轴承构件222固定到下部部分224和上部部分226中的一者或两者。这样，轴承构件222可在用于组装太阳能收集系统10的过程期间被更好地保持在位。例如，如上所述，在系统10的建造期间，支柱200通过打桩和/或水泥地基固定到地面。然后，壳体220的下部部分224固定到支柱200。然后，一个轴承构件222固定到下部部分224的轴承座250。
在此构型中，扭矩管16可被下降到在整个系统10中的所有部分组装的轴承组件20之上。当扭矩管被下降到轴承构件222之上时，扭矩管可能会被压靠到轴承构件222的一侧。例如，如由图8的箭头290所指示的。作用于轴承构件222的这种不平衡力会造成轴承构件在弧形方向上沿着箭头292滑动。如果发生这类滑动，轴承构件222可从其座250离开，从而需要在轴承组件220可被完全组装之前对轴承构件222的定位进行额外的调整。因此，添加用于将轴承构件222连接到壳体220的下部部分224的连接器可提供附加的益处，以防止轴承构件222在这样的安装过程期间移动。
在一些实施例中，连接器可以呈在轴承构件222的外表面280上的突起294、296的形式。突起294、296可被构造成与形成于轴承座250上的孔口298、300(图8)配合。在图示实施例中，突起294、296具有带斜面的突起的形状，该突起被构造成提供分别与孔口298、300的卡扣配合。这样，轴承222可以在不采用任何工具的情况下连接到轴承座250。换句话讲，突起294、296和孔口298、300配合以提供无工具连接。此外，突起294、296和孔口298、300可与轴承构件222的外表面280(图10)的部分超环面形状和轴承座的内表面264、266的部分超环面形状配合，以将轴承构件222捕获在所需位置，以便防止在轴向方向和周向方向两者上移动。
类似地，上部部分226也可包括在其外表面266上的类似孔口，以便与轴承构件222上的突起294、296配合。这样的连接可进一步简化安装过程。
继续参照图8，轴承构件222和壳体220可被尺寸设计成用以在扭矩管的外表面和轴承构件222的内表面270之间提供间隙304。例如，当扭矩管16具有大约127毫米的外径时，间隙304可以为大约2.25毫米。这样，由轴承222的内表面270的中央部分278的内表面限定的内径可以比扭矩管16的外径大大约4.5毫米。然而，也可以使用其它间隙。
使用大约2.25毫米的间隙304导致这样的轴承组件20：其可适应在扭矩管16的枢转轴线A和由轴承构件222限定的中心轴线B(图6)之间多达约9度的不对齐角度306，并且仍为扭矩管16提供足够低摩擦的支撑。
图11-图14示出了图6-图10的轴承组件的另一个实施例，并且其大体上由附图标记20A来表示。与轴承组件20相同或类似的轴承组件20A的部件已用相同的附图标记表示，不同的是字母“A”已被添加到其上。
如上文结合轴承组件20所述，轴承组件20A可被支撑在支柱102、200或图11所示支柱200A上。如图11所示，支柱200A可具有S形横截面。在此构型中，支柱200A包括带有侧凸缘204A、206A的中央腹板部分202A和带有延伸的凸缘208A、210A的端部。
支柱200A的横截面相对于腹板部分202A在其中延伸的平面对称，诸如这样的支柱可避免上文结合支柱200所述的由侧向荷载形成的扭转反作用荷载。因此，可以消除偏移量254(图7)。因此，如图11-图14所示，轴承壳体220A与腹板部分202A大约对齐，如下文参照图14更详细描述的。也可使用具有其它横截面的支柱。
如图12所示，包括内表面264A和孔口260A的下部座部分250A可被并入支柱200A的上端中。可选地，支柱200A的上端也可包括孔口298A，其被构造用于轴承构件222A上的突起294A。
如图12和图13所示，上部壳体部分226A可包括具有外表面304、306的嵌套的突出部300、302，外表面304、306被成形和定位成在轴承座部分250A的对应形状的外表面310内紧邻。这样，当上部壳体部分226A固定到支柱200A的上端时，嵌套部分300、302与轴承座部分200A的外表面310嵌套。也可以使用其它构型。
参照图14，如上所述，当经受在箭头FL的方向上与腹板部分202A基本上对齐的侧向荷载时，支柱200A的S形横截面不生成扭转反作用力。例如，如图14所示，侧向荷载FL在扭矩管(未示出)侧向压靠轴承构件222A时生成(例如，由作用于扭矩管和相关联的太阳能收集装置上的侧向风造成)，侧向荷载FL被施加为沿着扭矩管16和轴承构件222A之间的接触面大体上与轴承构件222A的中心轴线对齐。该接触点将相对于腹板部分202A的中心偏移偏移量320。然而，由于侧向荷载FL从腹板部分202A的中心偏移支柱200A的总宽度322的仅大约10-15％，侧向荷载FL与腹板202A的中心基本上或大体上对齐，并且因此不造成诸如上文结合图6-图10的实施例描述那样的显著的或过量的扭转或反作用力。
图11-图14的实施例可提供进一步的成本节约，因为轴承座部分250A可被并入支柱200A的上端中，从而避免用来形成下部轴承壳体部分224(图6)的附加部件。
图15-图18示出了图6-图10的轴承组件的又一个实施例，并且其大体上由附图标记20B来表示。与轴承组件20或20A相同或类似的轴承组件20B的部件已用相同的附图标记表示，不同的是字母“B”已被添加到其上。
轴承组件20B的大多数部件是与图6-图10所示轴承组件20的对应部件相同、类似或相似的。轴承组件20B与轴承组件20之间的一个区别在于，轴承组件20B包括一体化的上部轴承构件223。例如，一体化的轴承构件223可被视为包括上部轴承构件222和壳体上部部分226(图6)的方面。可选地，在一些实施例中，一体化的上部轴承构件223可由材料的单个整体件形成。
继续参照图15-图17，一体化的上部轴承构件223可包括上部轴承构件222的方面，包括上面参照图10所述的内表面270B和表面270的相关特征的可选组合。
另外，可选地，一体化的上部轴承构件223也可包括上部壳体构件226(图6)的一个或多个方面。例如，一体化的上部轴承构件223可包括凸缘330、332，孔口260B延伸穿过凸缘330、332以用于连接到夹具部分230B上的孔口260B。可选地，一体化的上部轴承构件223可包括加强肋334，以用于为一体化的上部轴承构件223提供额外的结构刚度。
在一些实施例中，肋334从凸缘330延伸至凸缘332。另外，在一些实施例中，肋334可将凸缘330连接到一体化的上部轴承构件223的轴线边缘336中的一个。这样，由附图标记338表示的轴向边缘336的一部分形成在肋334与一体化的轴承构件223的纵向边缘336之间的过渡。也可以使用其它构型。
一体化的上部轴承构件223可由任何材料形成。在一些实施例中，一体化的上部轴承构件223的至少内表面270B可由减小摩擦的材料制成。例如，诸如超高密度聚乙烯的塑性材料或其它减小摩擦的材料可用于形成至少内表面270B，所述减小摩擦的材料可以用纤维浸渍或者可以不用纤维浸渍。
可选地，包括孔口260B的凸缘330可由结实的硬材料制成，该材料适合有利于用诸如螺纹紧固件的紧固件紧固。例如，一体化的上部轴承构件223的部分可由金属制成并且用诸如热塑性塑料的塑料共同模制或包覆成型，且具有或不具有纤维增强物。在一些实施例中，整个一体化的上部轴承构件223可由单一材料制成。例如，在一些实施例中，长纤维增强的热塑性塑料(LFRT)可用于形成整个一体化的上部轴承构件223。
虽然前面的详细描述述已给出了至少一个示例性实施例，但应当理解，存在许多变型形式。还应当理解，本申请中所描述的示例性实施例并不旨在以任何方式限制要求保护的主题的范围、适用性或构型。相反，前面的详细描述将为本领域的技术人员提供实施所述一个或多个实施例的便利的指示说明。应当理解，可在不脱离权利要求书所限定的范围(其包括提交本专利申请时已知的等同物和可预知的等同物)的情况下对元件的功能和布置方式进行多种改变。

Claims (18)

1.一种跟踪太阳的光伏太阳能收集器阵列，包括：
多个光伏装置；
支撑组件，其支撑所述光伏装置以便所述光伏装置能够绕枢转轴线枢转，所述支撑组件包括：
至少第一枢轴，其支撑所述多个光伏模块并具有外表面；
至少第一轴承，其支撑所述第一枢轴以便所述第一枢轴能够绕所述枢转轴线枢转；以及
至少一个支柱，其在支撑表面上方的位置处支撑所述第一轴承，所述第一轴承包括至少第一摩擦减小构件，所述第一摩擦减小构件包括内表面，所述内表面定位成当所述第一枢轴围绕所述枢转轴线枢转时抵靠所述第一枢轴的外表面滑动，所述内表面为至少部分地超环面的，
所述跟踪太阳的光伏太阳能收集器阵列还包括第二轴承构件，所述第二轴承构件具有第二摩擦减小内表面，而不具有围绕所述第二轴承构件的外部部分延伸的附加的结构构件。
2.根据权利要求1所述的跟踪太阳的光伏太阳能收集器阵列，其中，所述第一摩擦减小构件围绕至少约180度的第一弧线延伸。
3.根据权利要求1所述的跟踪太阳的光伏太阳能收集器阵列，其中，所述至少部分地超环面的内表面包括横截面，所述横截面具有中央平坦部分以及弯曲的第一侧部部分和第二侧部部分。
4.根据权利要求1所述的跟踪太阳的光伏太阳能收集器阵列，其中，所述至少部分地超环面的内表面的内径充分大于所述第一枢轴的所述外表面的外径，使得所述第一枢轴的所述枢转轴线能够从所述第一摩擦减小构件的中心轴线轴向地偏移约9度。
5.根据权利要求1所述的跟踪太阳的光伏太阳能收集器阵列，其中，所述第一轴承包括具有外表面的轴承座，所述外表面为至少部分地超环面的并且支撑所述第一摩擦减小构件的外表面。
6.根据权利要求1所述的跟踪太阳的光伏太阳能收集器阵列，其中，所述第一轴承包括支撑所述第一摩擦减小构件的轴承座，还包括将所述第一摩擦减小构件直接连接到所述轴承座的连接器。
7.根据权利要求6所述的跟踪太阳的光伏太阳能收集器阵列，其中，所述连接器是无工具连接器。
8.根据权利要求7所述的跟踪太阳的光伏太阳能收集器阵列，其中，所述连接器包括在所述第一摩擦减小构件的所述外表面上的突起，所述突起被构造成与所述轴承座上的孔口形成卡扣配合。
9.根据权利要求1所述的跟踪太阳的光伏太阳能收集器阵列，其中，所述第二轴承构件具有至少部分地超环面的内表面。
10.一种轴承组件，包括：
轴承壳体，所述轴承壳体具有构造成相对于地面固定的夹具部分，所述轴承壳体还包括构造成支撑第一轴承构件的至少第一轴承座；
所述第一轴承构件，其具有适于由所述第一轴承座支撑的外表面和构造成可滑动地支撑轴的内表面，所述内表面为至少部分地超环面的；以及
第二轴承构件，其具有第二摩擦减小内表面，而不具有围绕所述第二轴承构件的外部部分延伸的附加的结构构件。
11.根据权利要求10所述的轴承组件，其中，所述至少部分地超环面的内表面包括横截面，所述横截面具有中央平坦部分以及弯曲的第一侧部部分和第二侧部部分。
12.根据权利要求10所述的轴承组件，其中，所述第一轴承构件包括至少部分地超环面的外表面。
13.根据权利要求12所述的轴承组件，其中，所述第一轴承座包括内表面，所述内表面为至少部分地超环面的并且适于接纳在所述第一轴承构件的所述至少部分地超环面的外表面内。
14.根据权利要求13所述的轴承组件，还包括连接器，所述连接器将所述第一轴承构件直接连接到所述第一轴承座。
15.根据权利要求14所述的轴承组件，其中，所述连接器包括无工具连接器，所述无工具连接器被构造成与所述第一轴承座的部分地超环面的内表面和所述第一轴承构件的部分地超环面的外表面配合，以使所述第一轴承构件保持抵靠在所述第一轴承座上。
16.根据权利要求10所述的轴承组件，还包括连接器，所述连接器将所述第一轴承构件直接连接到所述第一轴承座。
17.根据权利要求14所述的轴承组件，其中，所述连接器为无工具连接器。
18.根据权利要求10所述的轴承组件，其中，所述第二轴承构件具有至少部分地超环面的内表面。
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