CN110350853B - 光伏手动可调支架 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光伏手动可调支架，包括转动体以及支撑转动体的立柱，还包括偏心补偿装置，该偏心补偿装置安装在立柱的北侧，包括弹簧支承件、弹簧、柔性件以及跟随转动件，弹簧支承件提供有容置空间，弹簧内置于容置空间中，容置空间容许并引导弹簧在上下方向自由伸缩，柔性件的下端传动连接弹簧的下端，柔性件从弹簧中沿上下方向穿出，上端连接跟随转动件，跟随转动件连接转动体，跟随转动体进行转动；其中，跟随转动件跟随转动体转动时，跟随转动件通过柔性件拉着弹簧，迫使弹簧压缩产生弹性力，借助于弹性力平衡转动体由于重心与旋转中心不重合产生的附加扭矩。该光伏手动可调支架可以有效地对偏心进行补偿。

Description

光伏手动可调支架

技术领域

本发明涉及一种光伏手动可调支架。

背景技术

在光伏发电系统中，手动可调支架是最常用的光伏阵列支架之一，由于该支架能依据太阳高度角变化规律，将一年分为若干个时间段，用手动调节的方式调节支架倾角，使得支架在每个时间段内都处在该时段内的最佳倾角状态，从而使得采用手动可调支架的光伏组件全年发电总量要比采用最佳固定倾角支架的光伏组件全年发电总量高出5％-10％。

通常情况下，手动可调支架转动部分的旋转中心通常都在主梁断面的中心或下方，由于组件一般安装都在主梁上面，因此，支架转动部分的断面重心往往不在旋转中心处，这就使得支架在手动调节时，需要克服因偏心带来的附加扭矩，给手动可调支架的调节带来一定的困难。

为此，在专利号ZL210420645335.4的专利中采用了一种加配重块的方式来补偿因偏心带来的附加扭矩，使得手动可调支架的转动部分保持力矩平衡，为手动调节带来便利。但这种方式，需要增加大量的配重块，运输工作量和成本大大增加，制作和安装都带来了更多的负担。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏手动可调支架，可以有效地对偏心进行补偿。

本发明提供了一种光伏手动可调支架，包括转动体以及支撑转动体的立柱，还包括偏心补偿装置，该偏心补偿装置安装在所述立柱的北侧，包括弹簧支承件、弹簧、柔性件以及跟随转动件，所述弹簧支承件提供有容置空间，所述弹簧内置于所述容置空间中，所述容置空间容许并引导所述弹簧在上下方向自由伸缩，所述柔性件的下端传动连接所述弹簧的下端，所述柔性件从所述弹簧中沿上下方向穿出，上端连接所述跟随转动件，所述跟随转动件连接所述转动体，跟随所述转动体进行转动；其中，所述跟随转动件跟随所述转动体转动时，所述跟随转动件通过所述柔性件拉着所述弹簧，迫使所述弹簧压缩产生弹性力，借助于所述弹性力平衡所述转动体由于重心与旋转中心不重合产生的附加扭矩。

在一个实施方式中，所述跟随转动件为扇形轮，其与所述转动体共转动轴线设置，外周缘设置有轮槽，所述轮槽位于所述立柱的北侧，所述柔性件从所述弹簧的上端穿出后绕入到所述轮槽中，并沿所述轮槽向上延伸，最后所述柔性件的上端固定在所述扇形轮的一个侧边上。

在一个实施方式中，所述弹簧支承件在其上端设置有导向轮，所述柔性件经由所述导向轮导向后绕入所述轮槽。

在一个实施方式中，所述柔性件沿所述弹簧的中心线向上延伸穿出所述弹簧，所述弹簧的中心线设置成与所述轮槽的垂直切线共线。

在一个实施方式中，所述跟随转动件为摆臂，所述摆臂的上端与所述转动体共转轴线设置，所述摆臂朝所述立柱的北侧向下延伸设置；所述柔性件从所述弹簧的上端穿出后连接所述摆臂的下端。

在一个实施方式中，所述弹簧支承件在其上端设置有导向轮，所述柔性件经由所述导向轮导向后延伸到所述摆臂的下端与其连接。

在一个实施方式中，所述弹簧支承件包括套筒，位于套筒上端的固定板以及位于套筒下端的活动板，所述弹簧由所述固定板和所述活动板夹住，所述柔性件的下端连接所述活动板，并通过所述活动板将拉力传递到所述弹簧，所述固定板开设有穿孔，供所述柔性件穿出。

在一个实施方式中，所述固定板上的穿孔容许所述柔性件在所述穿孔中左右的摆动。

在一个实施方式中，所述弹簧为螺旋弹簧。

在一个实施方式中，由南向北的正投影中，所述柔性件与所述弹簧的中心线、所述立柱的中心线重合。

上述光伏手动可调支架包括偏心补偿装置，不需要配重块即可以有效地抵消因偏心转动带来的附加扭矩，从而使得手动可调支架的旋转中心无论是在主梁中心，还是在主梁下方都能实现扭矩平衡，进而使得手动调节更为便利，且运输工作量小、安装方便。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是根据第一实施例的光伏手动可调支架的侧视图。

图2是根据第一实施例的光伏手动可调支架的主视图。

图3A是扇形轮的主视图，图3B是扇形轮的侧视图。

图4A是弹簧支承件的主视图，图4B是弹簧支承件的侧视图。

图5A是导轮的主视图，图5B是导轮的侧视图。

图6是根据第一实施例的光伏手动可调支架中调整了弹簧支承件位置的示意图。

图7是根据第二实施例的光伏手动可调支架的侧视图。

图8A是摆臂的主视图，图8B是摆臂的侧视图。

图9是根据第二实施例的光伏手动可调支架中调整了弹簧支承件位置的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本发明的保护范围。

例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的示例中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

如本发明所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的元件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。例如，如果翻转附图中的元件，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”或“下面”的元件的方向将改为在所述其他元件或特征的“上方”。因而，示例性的词语“下方”和“下面”能够包含上和下两个方向。元件也可能具有其他朝向(旋转90度或处于其他方向)，因此应相应地解释此处使用的空间关系描述词。此外，还将理解，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。

第一实施例

图1和图2分别示出了光伏手动可调支架20的右视图和前视图。

光伏手动可调支架20包括转动体202和立柱201，转动体202由立柱201可转动地支撑。转动体202例如可以包括沿着东西向(或者前后方向)延伸的主梁202a以及由主梁202a支撑的光伏组件202b。主梁202a通过在东西向分离设置的两个立柱201可转动地支撑，从而参见图2，包括主梁202a的转动体202可以绕着旋转中心O而沿着转动方向C0转动，即，转动件202中的光伏组件202b可以朝向南侧(或者，左侧)倾斜或者从朝向南侧倾斜再回到图2中的平衡状态，从而依据太阳高度角变化规律，在一年中的若干个时间段，用手动调节的方式调节光伏手动可调支架20的倾角，使得光伏手动可调支架20在每个时间段内都处在该时段内的最佳倾角状态。

参见图2，光伏手动可调支架20还包括偏心补偿装置10，偏心补偿装置10安装在立柱201的北侧。图1中，两个立柱201中位于较西侧的立柱201上安装偏心补偿装置10。在另一实施方式中，偏心补偿装置10也可以安装在两个立柱201中位于较东侧的立柱201上，或者两个立柱201上均安装一个偏心补偿装置10。

偏心补偿装置10包括弹簧支承件1、弹簧2、柔性件3和跟随转动件4。弹簧支承件1提供有容置空间S，弹簧2内置于容置空间S中，容置空间S容许并引导弹簧2在上下方向自由伸缩，柔性件3的下端31传动连接弹簧2的下端，柔性件3从弹簧2中沿上下方向穿出，上端32连接跟随转动件4，跟随转动件4连接转动体202，跟随转动体202进行转动。

其中，跟随转动件4跟随转动体202转动时，跟随转动件4通过柔性件3拉着弹簧2，迫使弹簧2压缩产生弹性力，借助于弹性力平衡转动体202由于重心与旋转中心O不重合产生的附加扭矩。弹簧2可以是如图所示的螺旋弹簧。柔性件3例如可以是钢丝绳。

第一实施例中，跟随转动件4为扇形轮，下面为了便于描述，也称之为扇形轮4。扇形轮4的扇形面积大体占到四分之一圆左右即可，因为手动可调支架20只需要主梁202a在初始水平位置时，沿一个方向转动，因此只需要能满足手动可调支架20的0度到70度左右的调节要求即可。

扇形轮4与转动体202共转动轴线设置，也即，扇形轮4的转动中心与转动体202的旋转中心O一致。

扇形轮4的示例构造参见图3A和图3B。扇形轮4的外周缘41设置有轮槽42。扇形轮4在一个侧边40上还设置有小圆柱43，以固定柔性件3的上端32。参见图2，轮槽42位于立柱201的北侧，柔性件3从弹簧2的上端穿出后绕入到轮槽42中，并沿轮槽42向上延伸，最后柔性件3的上端32固定在扇形轮4的上述一个侧边40上，具体地，通过小圆柱43固定。

弹簧支承件1的示例构造如图4A和4B所示，包括套筒13、位于套筒13上端的固定板11以及位于套筒13下端的活动板12，弹簧2由固定板11和活动板12夹住，柔性件3的下端31连接活动板12，并通过活动板12将拉力传递到弹簧2，固定板11开设有穿孔1a，供柔性件3穿出。固定板11上的穿孔1a可以容许柔性件3在穿孔1a中左右的摆动，例如，穿孔1a可以设置成腰孔，以消除柔性件3与固定板11的滑动摩擦。

套筒13引导活动板12上下移动，固定板11、活动板12和套筒13限定容置空间S，容许并引导弹簧2在上下方向自由伸缩。图2中，柔性件3沿弹簧2的中心线L1(图4A和图4B中示出)向上延伸穿出弹簧2，并且例如经过穿孔1a(图4A和图4B中示出)穿过固定板11后再与跟随转动件4连接。

图示实施例中，弹簧2处于受压状态，从而一直对传动连接的柔性件3施加向下的拉力。在另一实施方式中，套筒的活动板可以位于固定板上方，而夹在固定板和活动板之间的弹簧2始终处于受拉状态，从而也可以一直对传动连接的柔性件3施加向下的拉力。

图示实施方式中，弹簧支承件1在其上端(或者，固定板11上侧)设置有导向轮5，柔性件3经由导向轮5导向后绕入扇形轮4的轮槽42。导向轮5可以限制柔性件3沿着导向轮5的径向移动。导向轮15的示例构造如图5A和图5B所示，导向轮5的外周缘具有轮槽51，可以用于收容柔性件3。导轮5可以通过中心孔5a插入轴体而可旋转地固定在固定板11上侧。

在由南向北的正投影中，也即图1所示的状态，柔性件3与弹簧2的中心线L1、立柱201的中心线L2可以重合。

可以适当调整弹簧2与主梁202a之间的位置，或者调整弹簧支承件1与立柱201的距离。参见图6，弹簧支承件1与立柱201隔开一定距离，弹簧2的中心线L1可以设置成与扇形轮4的轮槽42的垂直切线共线，或者说弹簧2的中心线L1的延长方向与扇形轮4相切，从而作为柔性件3的钢丝绳始终处于竖直绷紧的状态，此时可以取消导向轮，弹簧2的中心线L1以及固定板11的穿孔1a在扇形轮4的垂直切线上，正好使钢丝绳始终处于垂直状态。

示例性地，可以如下操作，如图1所示，将弹簧2固定在立柱201上；导向轮5安装在固定板11上部中心位置，和固定板11的穿孔1a对齐，导向轮5的转轴与主梁202a平行；将扇形轮4固定在主梁202a上，并与弹簧2的中心线对齐；将作为柔性件3的钢丝绳的下端用活节螺栓固定在活动板12中间，钢丝绳的上端从弹簧2中间穿过固定板11，然后绕入导向轮5，然后沿导向轮5斜向上，绕入扇形轮4，再沿扇形轮4上绕至扇形轮4上的小圆柱43。在固定钢丝绳时，适当预压弹簧2，使得钢丝绳在初始平衡状态时，处于绷直状态。

当主梁202a从初始水平状态开始手动调节转动时，钢丝绳就会被逐步绕入扇形轮4的轮槽42内，此时，活动板12被向上拉起，弹簧2被压缩，同时，扇形轮4就会受到钢丝绳的切向拉力而产生扭转力矩。主梁202a转角越大，钢丝绳绕入扇形轮4的长度也就越大，弹簧2也就被压缩得越厉害，扇形轮4受到的扭转力矩也就越大。另一方面，从偏心扭矩产生的成因分析，当手动可调支架20的转动体202处于初始水平状态0度时，转动体202的断面重心和旋转中心O处在同一条垂直线上，此时没有偏心力矩产生，当主梁202a从0度开始向南转动时，转动体202的断面重心垂线和旋转中心O的垂线就会产生偏离，此时，在重力的作用就会产生偏心扭矩。随着主梁202a转角的逐渐变大，转动体202的断面重心垂线相对于旋转中心垂线的偏离距离也逐渐变大，由此产生的偏心力矩也就越来越大。而这种偏心扭矩的增大趋势恰好与偏心补偿装置10产生的平衡扭矩增大趋势吻合。因此，两者能够相互抵消，从而达到偏心补偿的目的。

偏心补偿装置10具有如下优势：补偿扭矩的变化趋势与偏心扭矩的变化趋势相吻合，能有效补偿偏心扭矩对手动可调支架20手动调节造成的不良影响，使得手动调节更加轻便，且结构简单，运输工作量小，安装方便。

第二实施例

下面参见图7至图9描述第二实施例，第二实施例沿用第一实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照第一实施例，第二实施例不再重复赘述。

第一实施例中，偏心补偿装置10的连接件4为扇形轮，而第二实施例中，偏心补偿装置10的连接件为摆臂4’，摆臂4’的上端与转动体202共转轴线设置，摆臂4’朝立柱201的北侧向下延伸设置。柔性件3从弹簧2的上端穿出后连接摆臂4’的下端。

例如，参见图8A和图8B，摆臂4’的下端设置有绳孔401，可以供作为柔性件3的钢丝绳穿过固定。柔性件3经由导向轮5导向后延伸到摆臂4’的下端与其连接。摆臂4’例如可以采用C型横担，柔性件3可以固定于穿过绳孔401的轴杆，以此来连接摆臂4’。

当采用摆臂4’时，钢丝绳拉力距旋转中心的距离会随角度发生变化，因此，可以通过设计合理的摆臂倾角β(图8B中示出)来兼顾这种变化产生的效应，从而实现较好的偏心补偿效果。这种方式的优点是制作简便，且成本较低。

采用摆臂4’作为连接件时，也可以适当调整弹簧2与主梁202a之间的位置，或者调整弹簧支承件1与立柱201的距离。参见图9，弹簧支承件1与立柱201隔开一定距离，此时，柔性件3在切换过程中径向位移不太大，可以取消导向轮。

随着平单轴跟踪技术在光伏电站建设中的推广应用，偏心补偿装置作为一种改善平单轴跟踪支架性能的有效措施，在未来的光伏电站建设中有着广阔的应用前景。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光伏手动可调支架，包括转动体以及支撑转动体的立柱，所述转动体的转动轴线沿东西方向延伸，其特征在于，还包括偏心补偿装置，该偏心补偿装置安装在所述立柱的北侧，包括弹簧支承件、弹簧、柔性件以及跟随转动件，所述弹簧支承件提供有容置空间，所述弹簧内置于所述容置空间中，所述容置空间容许并引导所述弹簧在上下方向自由伸缩，所述柔性件的下端传动连接所述弹簧的下端，所述柔性件从所述弹簧中沿上下方向穿出，上端连接所述跟随转动件，所述跟随转动件连接所述转动体，跟随所述转动体进行转动；

其中，所述跟随转动件跟随所述转动体转动时，所述跟随转动件通过所述柔性件拉着所述弹簧，迫使所述弹簧压缩产生弹性力，借助于所述弹性力平衡所述转动体由于重心与旋转中心不重合产生的附加扭矩；

其中，所述弹簧支承件在其上端设置有导向轮，所述柔性件经由所述导向轮导向。

2.如权利要求1所述的光伏手动可调支架，其特征在于，所述跟随转动件为扇形轮，其与所述转动体共转动轴线设置，外周缘设置有轮槽，所述轮槽位于所述立柱的北侧，所述柔性件从所述弹簧的上端穿出后绕入到所述轮槽中，并沿所述轮槽向上延伸，最后所述柔性件的上端固定在所述扇形轮的一个侧边上。

3.如权利要求2所述的光伏手动可调支架，其特征在于，所述柔性件沿所述弹簧的中心线向上延伸穿出所述弹簧，所述弹簧的中心线设置成与所述轮槽的垂直切线共线。

4.如权利要求1所述的光伏手动可调支架，其特征在于，所述跟随转动件为摆臂，所述摆臂的上端与所述转动体共转轴线设置，所述摆臂朝所述立柱的北侧向下延伸设置；所述柔性件从所述弹簧的上端穿出后连接所述摆臂的下端。

5.如权利要求1至4中任一项所述的光伏手动可调支架，其特征在于，所述弹簧支承件包括套筒，位于套筒上端的固定板以及位于套筒下端的活动板，所述弹簧由所述固定板和所述活动板夹住，所述柔性件的下端连接所述活动板，并通过所述活动板将拉力传递到所述弹簧，所述固定板开设有穿孔，供所述柔性件穿出。

6.如权利要求5所述的光伏手动可调支架，其特征在于，所述固定板上的穿孔容许所述柔性件在所述穿孔中左右的摆动。

7.如权利要求1至4中任一项所述的光伏手动可调支架，其特征在于，所述弹簧为螺旋弹簧。

8.如权利要求1所述的光伏手动可调支架，其特征在于，由南向北的正投影中，所述柔性件与所述弹簧的中心线、所述立柱的中心线重合。