CN106788170A - 光伏组件季调式支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光伏组件季调式支架，包括横向主轴、横向主轴上固定装配有对光伏组件形成承载的支承架，在横向主轴下方竖直布置有对横向主轴形成支承的两根或三根竖向轴，每个竖向轴的上端与横向主轴之间设有承载横向主轴并供横向主轴围绕自身旋转的承载旋转机构，在其中一竖向轴上设置有驱动支承架并带动横向主轴围绕自身做旋转运动的剪式千斤顶；承载旋转机构包括环抱于横向主轴上的抱箍，抱箍的内周壁为与横向主轴形状相适应的矩形口且卡住横向主轴外壁，抱箍的外周面为圆形，以及设置于竖向轴上端承载抱箍的基座，抱箍在剪式千斤顶驱动力作用下在基座上以横向主轴的轴心线做旋转运动。本发明具有结构设计合理，调节方便、灵活的优势。

Description

光伏组件季调式支架

技术领域

本发明涉及光伏组件技术领域，具体涉及一种光伏组件季调式支架。

背景技术

在光伏发电系统中，为了使光伏组件接收到太阳的最佳照射，将光伏组件装配于支架上，目前有些采用固定支架或调节支架来对光伏组件进行承载。但是，固定支架将光伏组件装配到一个角度后便无法根据太阳的照射角度变化而进行调整，从而这类固定式的支架逐渐被淘汰；而调节支架能够根据太阳的照射角度变化进行调整光伏组件的倾斜角度，成为了目前光伏组件支架的主流，但是目前的一些调节支架，由于结构设计的缺陷，不能够灵活、方便的对光伏组件进行调节，影响了调节支架的使用效果。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种结构设计合理，调节方便灵活的光伏组件季调式支架。

实现本发明的技术方案如下：

光伏组件季调式支架，包括水平布置的横向主轴、在横向主轴上固定装配有对光伏组件形成承载的支承架，

所述横向主轴是截面为矩形的方管；横向主轴为一根方管或由两根及以上方管拼装成的整体；在横向主轴下方竖直布置有对横向主轴形成支承的两根或三根竖向轴，竖向轴间隔布置在横向主轴的下方且相邻竖向轴对横向主轴的支承高度处于同一平面，每个竖向轴的上端与横向主轴之间设置有承载横向主轴并供横向主轴围绕自身旋转的承载旋转机构，在其中一竖向轴上设置有驱动支承架并带动横向主轴围绕自身做旋转运动的剪式千斤顶；

所述承载旋转机构包括环抱于横向主轴上的抱箍，抱箍的内周壁为与横向主轴形状相适应的矩形口且卡住横向主轴外壁，抱箍的外周面为圆形，以及设置于竖向轴上端承载抱箍的基座，抱箍在剪式千斤顶驱动力作用下在基座上以横向主轴的轴心线做旋转运动。

进一步地，为了便于将抱箍装配到横向主轴上，所述抱箍包括四个抱箍主体，每个抱箍主体的内壁为平面，外周壁为弧形面；四个抱箍主体拼装构成内壁为矩形口、外周为圆形的整体，以及将四个抱箍主体拼装成形后进行固定的固定装置。

进一步地，所述抱箍主体的外壁开设有向内凹陷的槽道，四个抱箍主体拼装到一起时，四个抱箍主体上的槽道构成一个圆形的旋转通道，所述基座上固定设置有支座，支座的上表面为卡入旋转通道中对抱箍主体形成支承并供抱箍主体转动的弧形承载面。

进一步地，为了保证抱箍的顺畅转动，所述支座上装配有对放置于支座上的抱箍形成卡持限位的卡板，所述卡板的内周壁为卡入旋转通道中的弧形面。

进一步地，为了将抱箍主体装夹成整体，所述固定装置包括处于抱箍主体两侧的第一侧板、第二侧板，以及将第一侧板、抱箍主体、第二侧板连接形成整体的连接件。

进一步地，所述第一侧板、第二侧板各自包括四个连接板，连接板的内周壁为由两个平面相互垂直形成的直角面，四个连接板连接到位后内周壁围合形成矩形。

进一步地，为了将抱箍主体牢固的进行装夹，所述连接板的两端分别一一对应的连接于相邻的抱箍主体上，以对相邻抱箍主体之间的连接接口形成封盖。

进一步地，所述固定装置与支座之间设置有将抱箍的圆形运动轨迹分解为两个方向的直线运动轨迹以对抱箍旋转进行锁紧定位的锁紧定位装置。

所述锁紧定位装置包括Y型定位片、滑动块、具有两个内卷边的U型滑槽块以及定位螺栓，

Y型定位片的两个岔口端分别处于抱箍的两侧并与固定装置进行连接，在Y型定位片的直线端开设有腰型孔，U型滑槽块呈倾斜状布置在支座的侧面上，在U型滑槽块的内卷边端面设置有导向齿，所述滑动块处于U型滑槽块中由内卷边挡位于U型滑槽块中，在滑动块上设置有与导向齿配合的锁紧齿，所述定位螺栓的一端穿过腰型孔与滑动块进行连接；

在角度调整时只需反向松开定位螺栓，滑动块与内卷边上的齿脱离，滑动块在U型滑槽块中可直线滑动，定位螺栓在“Y”型定位片的腰型孔内直线滑动；锁紧定位时只需正向拧紧定位螺栓，滑动块上的锁紧齿与内卷边的导向齿形成咬合，同时“Y”型定位片与定位螺栓、U型滑槽块表面紧密接触，通过两个方向的摩擦力来实现锁紧定位功能。

采用了上述技术方案，剪式千斤顶的一端通过与竖向轴固定，另一端通过与支承架相连，横向主轴通过抱箍设置于竖向轴上并可以旋转，剪式千斤顶通过驱动支承架进而驱使横向主轴绕自身做旋转运动，从而也就实现驱使装配于支承架上的光伏组件转动的目的。采用剪式千斤顶具有支撑力大、调节省力、自锁性极好的优点，一个光伏支架结构单元中的承载架、光伏组件及其安装附件整体重量约为850kg，利用一套剪式千斤顶便可轻松承受在角度调整过程中因为偏心带来的旋转力矩影响，同时其自锁性可使得整个支架单元停止在任何角度位置，真正实现无级角度调节。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为图1的正视平面结构示意图；

图3为本发明中承载旋转机构处的结构示意图；

图4为图3的拆分结构示意图；

图5为本发明中U型滑槽块的立体示意图；

图6为图5的端部结构示意图；

图7为本发明中四个抱箍主体围合的平面结构示意图；

图8为本发明中单个抱箍主体的立体结构示意图；

图9为本发明中四个连接板围合的平面结构示意图；

图10为本发明中Y型定位片的立体结构示意图；

图11为图10的平面结构示意图；

图12为本发明中剪式千斤顶的立体结构示意图；

图13为本发明中滑动块的立体结构示意图；

图14为本发明中横向主轴的受力分析状态一示意图；

图15为本发明中横向主轴的受力分析状态二示意图；

图16为本发明中横向主轴的受力分析状态三示意图。

附图中，1为横向主轴，2为光伏组件，3为安装梁，4为斜撑，5为竖向轴，6为承载旋转机构，7为剪式千斤顶，8为连接横担，9为抱箍，10为基座，11为抱箍主体，12为平面，13为弧形面，14为矩形口，15为固定装置，16为槽道，17为支座，18为弧形承载面，19为卡板，20为第一侧板，21为第二侧板，22为弧形导向部，23为连接板，24为直角面，25为Y型定位片，26为滑动块，27为内卷边，28为U型滑槽块，29为定位螺栓，30为岔口端，31为直线端，32为腰型孔，33为导向齿，34为锁紧齿，35为操作轴。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1—13所示，光伏组件季调式支架，包括水平布置的横向主轴1，横向主轴是截面为矩形的方管，以增强对光伏组件的支承平稳性，横向主轴可为一根方管或由两根及以上方管拼装成的整体；在横向主轴上固定装配有对光伏组件形成承载的支承架，支承架包括装配光伏组件2的安装梁3以及对安装梁进行支撑的斜撑4，斜撑的一端连接在安装梁中部，另一端连接于横向主轴上。

在横向主轴下方竖直布置有对横向主轴形成支承的三根竖向轴5，竖向轴间隔布置在横向主轴的下方且相邻竖向轴对横向主轴的支承高度处于同一平面，每个竖向轴的上端与横向主轴之间设置有承载横向主轴并供横向主轴围绕自身旋转的承载旋转机构6，在中间位置的竖向轴上设置有驱动支承架并带动横向主轴围绕自身做旋转运动的剪式千斤顶7，剪式千斤顶具有操作轴35以及伸缩的两个部分，通过旋转操作轴可以实现两个伸缩部分的伸出或缩回，其结构与目前车用的千斤顶相同，在此就不多赘述；剪式千斤顶的下端通过连接卡箍固定装配在竖向轴上，另一端通过连接横担8(连接横担与安装梁固定连接)与安装梁3相连，组件安装梁与横向主轴固定为一个整体，剪式千斤顶通过驱动组件安装梁进而驱动整个横向主轴及组件绕横向主轴轴做旋转运动。

其中，承载旋转机构6包括环抱于横向主轴上的抱箍9，抱箍的内周壁为与横向主轴形状相适应的矩形口且卡住横向主轴外壁，抱箍的外周面为圆形，以及设置于竖向轴上端承载抱箍的基座10，抱箍在剪式千斤顶驱动力作用下于基座上以横向主轴的轴心线做旋转运动。

抱箍9包括四个抱箍主体11，每个抱箍主体的内壁为平面12，外周壁为弧形面13；四个抱箍主体拼装构成内壁为矩形口14、外周为圆形的整体，在装配时，可以根据不同大小的横向主轴进行抱箍拼装，而不需要采用横向主轴插入抱箍中的装配步骤，大大简化了装配工艺，同时也增加了抱箍装配的灵活性，以及将四个抱箍主体拼装成形后进行固定的固定装置15。抱箍主体11的外壁开设有向内凹陷的槽道16，四个抱箍主体拼装到一起时，四个抱箍主体上的槽道构成一个圆形的旋转通道，基座上固定设置有支座17，支座的上表面为卡入旋转通道中对抱箍主体形成支承并供抱箍主体转动的弧形承载面18。为了避免旋转过程中抱箍与支座的脱离，在支座上装配有对放置于支座上的抱箍形成卡持限位的卡板19，卡板的内周壁为卡入旋转通道中的弧形面，卡板的两端通过螺栓连接于支座上，便于装拆。

其中，固定装置15包括处于抱箍主体两侧的第一侧板20、第二侧板21，以及将第一侧板、抱箍主体、第二侧板连接形成整体的连接件(螺栓)。第一侧板、第二侧板各自包括四个连接板23，连接板的内周壁为由两个平面相互垂直形成的直角面24，四个连接板连接到位后内周壁围合形成矩形，围合形成的矩形应不小于上述抱箍主体拼装构成的矩形口。连接板的两端分别一一对应的连接于相邻的抱箍主体上，以对相邻抱箍主体之间的连接接口形成封盖。

在固定装置与支座之间设置有将抱箍的圆形运动轨迹分解为两个方向的直线运动轨迹以对抱箍旋转进行锁紧定位的锁紧定位装置，其包括Y型定位片25、滑动块26、具有两个内卷边27的U型滑槽块28以及定位螺栓29，Y型定位片的两个岔口端30分别处于抱箍的两侧并与连接板进行连接，在Y型定位片的直线端31开设有腰型孔32，U型滑槽块呈倾斜状布置在支座的侧面上，在U型滑槽块的内卷边端面设置有导向齿33，滑动块处于U型滑槽块中由内卷边挡位于U型滑槽块中，在滑动块上设置有与导向齿配合的锁紧齿34，定位螺栓的一端穿过腰型孔与滑动块进行连接；在角度调整时只需反向松开定位螺栓，滑动块与内卷边上的齿脱离，滑动块在U型滑槽块中可直线滑动，定位螺栓在“Y”型定位片的腰型孔内直线滑动；锁紧定位时只需正向拧紧定位螺栓，滑动块上的锁紧齿与内卷边的导向齿形成咬合，同时“Y”型定位片与定位螺栓、U型滑槽块表面紧密接触，通过两个方向的摩擦力来实现锁紧定位功能。为了使滑动块在U型滑槽块中顺畅的滑动，将滑动块的端部设置成弧形导向部22。

本发明中旋转抱箍与矩形横向主轴的配合，以实现横向主轴旋转的主要部件，为解决在工程现场中因为施工误差带来的安装问题，旋转抱箍与矩形横向主轴不需要机械连接，而是采用抱箍的形式，可根据现场自由调节左右位置，每套旋转抱箍均由4个抱箍主体、8块连接板及8套螺栓副构成。

抱箍主体材质为自润滑耐磨工程塑料，4块抱箍主体拼接后形成的内壁为矩形，刚好与矩形横向主轴配合，外周为正圆形，其外周形成的环形旋转通道与支座配合，起到左右限位的作用。

连接板与抱箍主体成45°错缝配合，位于抱箍主体的两侧，组装方式灵活方便，进一步提高该抱箍与主梁配合安装位置灵活的优点。

旋转抱箍内方外圆的设计使得在对整个支架结构进行锁紧定位时能通过制动旋转抱箍的旋转便可实现对主梁的制动，方便锁紧定位装置的结构设计。

本发明中，将横向主轴与抱箍结合的优势分析如下：

如图14为光伏支架结构单元在转轴处的节点图，其中A点为整个转动结构的转动轴心，B点为主梁、组件安装梁、光伏组件及其安装附件组成的整体结构的重心位置，总重量为850kg，其重心位置偏离转动轴心A距离为115mm。从图中可知，在整体结构水平位置时重力通过转动轴心，整体结构满足平衡条件，但是随着组件的角度调整，重力偏离转动轴心距离随着角度的增大而增大，当角度达到50°(拟定最大极限角度)时达到最大88mm，如图15，

在50°倾角时重力分解为底座支撑圆切线方向和法线方向的两个分力，如下图16所示：法线方向分力F1和切线方向分力F2基本相等，约为6010N，法线方向分力F1全部由旋转抱箍基座承担，对结构稳定无影响；切线方向分力F2对整体结构形成旋转力矩，约为676Nm，此时千斤顶支撑力的力臂约为420mm，因此千斤顶只需提供161kg的支撑力便可保证整体结构的稳定，这对千斤顶的承重能力而言非常小，因此千斤顶作为支撑结构强度完全满足要求。

如果不采用横向主轴直接作为旋转轴，而是在横向主轴外侧附加铰链接件，这样其旋转轴心一般位于C点位置，在相同的其他结构下重力带来的偏心力矩为1564Nm，千斤顶需提供391kg的支撑力，是本方案的2.43倍。

上述分析全部基于静力学和无风雪荷载下计算，考虑到这些因素后千斤顶结构强度仍然满足要求，但是由于荷载的不稳定性会使得千斤顶受力模型出现不稳定性，长期如此容易造成千斤顶传动部件的损坏，为了避免此问题，在本结构中的每个竖向轴上增加1套锁紧定位装置，用以在不调节角度的时段内通过锁紧定位装置来分摊千斤顶的受力。

锁紧定位装置主要由1个“Y”型定位片、1和焊接在支座上的内卷边U型滑槽块、一个位于内卷边U型滑槽块内的滑动块和一根定位螺栓构成。“Y”型定位片直接利用旋转抱箍的固定螺栓副固定，“Y”型结构使定位片能直接对应旋转抱箍的相邻两边，成夹角A为90°，使得在角度调整后定位片能直接将锁紧力传递到偏心力最大的方向。内卷边U型滑槽块与滑动块的接触面加工有齿形结构，增大锁紧状态下的摩擦力。该锁紧定位装置将旋转抱箍的圆形运动轨迹分解为两个方向的直线运动轨迹，只有两个方向的直线运动同时行进才能实现转动，因此在锁紧定位时两个方向的摩擦力同时作用、互为备用，提高了锁紧装置的稳定性和有效性。

综上，本方案中利用剪式千斤顶来作为角度调节驱动机构，可以达到非线性无级调节，即可调节到极限角度范围之内的任意角度，同时锁紧定位装置也是非线性无级设计，可以在极限范围之内的任意位置停止并锁紧。因此本方案中的光伏支架结构单元可以根据使用地理位置不同来配置全年不同的角度调整方案，还可以根据使用者的情况自定义角度调节周期，与传统卡槽和穿孔式的季调式支架方案相比大大提高了灵活性，通过合理配置角度调整方案和调整周期来提高光伏发电量，使光伏电站具有更好的发电收益。

Claims (9)

1.光伏组件季调式支架，包括水平布置的横向主轴、在横向主轴上固定装配有对光伏组件形成承载的支承架，其特征在于，

所述横向主轴是截面为矩形的方管；横向主轴为一根方管或由两根及以上方管拼装成的整体；在横向主轴下方竖直布置有对横向主轴形成支承的两根或三根竖向轴，竖向轴间隔布置在横向主轴的下方且相邻竖向轴对横向主轴的支承高度处于同一平面，每个竖向轴的上端与横向主轴之间设置有承载横向主轴并供横向主轴围绕自身旋转的承载旋转机构，在其中一竖向轴上设置有驱动支承架并带动横向主轴围绕自身做旋转运动的剪式千斤顶；

所述承载旋转机构包括环抱于横向主轴上的抱箍，抱箍的内周壁为与横向主轴形状相适应的矩形口且卡住横向主轴外壁，抱箍的外周面为圆形，以及设置于竖向轴上端承载抱箍的基座，抱箍在剪式千斤顶驱动力作用下在基座上以横向主轴的轴心线做旋转运动。

2.根据权利要求1所述的光伏组件季调式支架，其特征在于，所述抱箍包括四个抱箍主体，每个抱箍主体的内壁为平面，外周壁为弧形面；四个抱箍主体拼装构成内壁为矩形口、外周为圆形的整体，以及将四个抱箍主体拼装成形后进行固定的固定装置。

3.根据权利要求2所述的光伏组件季调式支架，其特征在于，所述抱箍主体的外壁开设有向内凹陷的槽道，四个抱箍主体拼装到一起时，四个抱箍主体上的槽道构成一个圆形的旋转通道，所述基座上固定设置有支座，支座的上表面为卡入旋转通道中对抱箍主体形成支承并供抱箍主体转动的弧形承载面。

4.根据权利要求3所述的光伏组件季调式支架，其特征在于，所述支座上装配有对放置于支座上的抱箍形成卡持限位的卡板，所述卡板的内周壁为卡入旋转通道中的弧形面。

5.根据权利要求2或3或4所述的光伏组件季调式支架，其特征在于，所述固定装置包括处于抱箍主体两侧的第一侧板、第二侧板，以及将第一侧板、抱箍主体、第二侧板连接形成整体的连接件。

6.根据权利要求5所述的光伏组件季调式支架，其特征在于，所述第一侧板、第二侧板各自包括四个连接板，连接板的内周壁为由两个平面相互垂直形成的直角面，四个连接板连接到位后内周壁围合形成矩形。

7.根据权利要求6所述的光伏组件季调式支架，其特征在于，所述连接板的两端分别一一对应的连接于相邻的抱箍主体上，以对相邻抱箍主体之间的连接接口形成封盖。

8.根据权利要求3所述的光伏组件季调式支架，其特征在于，所述固定装置与支座之间设置有将抱箍的圆形运动轨迹分解为两个方向的直线运动轨迹以对抱箍旋转进行锁紧定位的锁紧定位装置。

9.根据权利要求8所述的光伏组件季调式支架，其特征在于，所述锁紧定位装置包括Y型定位片、滑动块、具有两个内卷边的U型滑槽块以及定位螺栓，

Y型定位片的两个岔口端分别处于抱箍的两侧并与固定装置进行连接，在Y型定位片的直线端开设有腰型孔，U型滑槽块呈倾斜状布置在支座的侧面上，在U型滑槽块的内卷边端面设置有导向齿，所述滑动块处于U型滑槽块中由内卷边挡位于U型滑槽块中，在滑动块上设置有与导向齿配合的锁紧齿，所述定位螺栓的一端穿过腰型孔与滑动块进行连接；

在角度调整时只需反向松开定位螺栓，滑动块与内卷边上的齿脱离，滑动块在U型滑槽块中可直线滑动，定位螺栓在“Y”型定位片的腰型孔内直线滑动；锁紧定位时只需正向拧紧定位螺栓，滑动块上的锁紧齿与内卷边的导向齿形成咬合，同时“Y”型定位片与定位螺栓、U型滑槽块表面紧密接触，通过两个方向的摩擦力来实现锁紧定位功能。