CN117938037A - 一种用于支撑太阳能板的集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于太阳能板的边框技术领域，具体涉及一种用于支撑太阳能板的集成系统，该集成系统通过在框架和轨道上对应设置相互配合的榫舌和凹槽结构，以防止联接的框架和轨道沿垂直于太阳能板表面且平行于太阳能板表面的方向偏移或分开。太阳能板的侧边缘处设有框架，该框架具有与轨道的榫舌配合联接的下侧凹槽，其中，下侧凹槽具有锁定元件，使得榫舌和下侧凹槽连接在一起以相互支撑，并以综合的机械强度支撑太阳能板，从而提供了机会以减少材料使用量，减小尺寸，减少包装材料，降低运输成本，减少安装时间，以及限制安装人员的错误和其他益处。

Description

一种用于支撑太阳能板的集成系统

本申请是2020年2月7日提交的第202080005546.X号发明名称为“太阳能板和带有边缘连接器的轨道”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及太阳能板的边框技术领域，特别是涉及一种用于支撑太阳能板的集成系统。

背景技术

在本发明首先旨在用于所谓的C-硅太阳能板，但是通常它可以应用于其他种类的太阳能板，例如薄膜太阳能板、双面太阳能板、复合太阳能板，或其他太阳能板，其就附接或附着在玻璃上、被另一玻璃等覆盖的太阳能电池而言，可以与C-硅太阳能板相比。

已知这样的太阳能板可以以各种方式固定在支架结构和/或顶部的轨道上。

根据第一种可能性，太阳能板通过框架顶部或框架底部上的夹具附接到轨道。夹具、中间夹具、端部夹具或简单夹具由金属制成，并使用螺栓和螺母穿过轨道上的孔或狭槽向下夹紧。这些现有技术需要许多零件，并且安装者需要花费大量时间来处理和固定。

根据第二种可能性，太阳能板通过螺栓和螺母直接穿过框架下侧上的预制孔并穿过轨道上的孔或狭槽连接至轨道。这种方式的优点在于，它使用较少的零件来夹紧，但是需要匹配预制孔并且接近螺栓，这往往很困难或是不可能的，例如，将其安装在顶部，这会导致现场钻孔，延迟工序。

根据第三种可能性，通过从框架的侧面插入的夹具将太阳能板附接到轨道。这种方法的优点是快速插入和固定，但在框架侧面需要预制的狭槽。因此，框架具有更大的尺寸并使用更多的材料。到目前为止，太阳能行业中只有一家公司First Solar使用这种方法，其夹具由合作公司ModuRack，Inc.生产，本发明人在该公司工作。

根据第四种可能性，通过夹紧框架的内边缘将太阳能板附接到轨道(本发明人正在申请的专利#15081817)。这种方法的优点是快速夹紧和集成接地效果。框架保持相同的尺寸，而没有材料减少和高度降低的益处。

上述类型的框架夹紧的缺点首先要求框架本身足够坚固以支撑太阳能板并满足所有工业机械和安全规范及要求。结果，当前的太阳能板框架需要大量的材料，主要是铝。框架高度还限制了包装密度，其导致包装和运输成本高。夹紧过程也限制了安装速度，导致高昂的人工成本，尤其是导致项目执行周期长。

自有意义的工业规模扩大开始以来，数十年来，太阳能板一直使用类似的框架设计而没有发生重大变化。为了解决这些缺点，已经开发出试图提高安装速度的技术，例如带有所谓的“速度槽”的First Solar S6框架。

另一方面，边缘连接器在诸如地板的其他用途中也是已知的。在地板应用中，所谓的榫舌和凹槽被应用在地板的相对侧上并依次连接。这些技术不能应用于太阳能板，原因是需要将太阳能板固定在室外环境中以供日晒，并且没有平坦的底板作为支撑。太阳能板安装也不允许自由浮动。

发明内容

本发明旨在提供一种上述类型的改进的太阳能板，该太阳能板可以以最佳方式联接到轨道上，并且该太阳能板可以以平稳的方式制造，从而减少了材料消耗，减小了框架高度并且安装更快，从而优选地排除了上述缺点中的一个或多个。可以理解的是，通过联接的榫舌和凹槽元件与轨道集成在一起，太阳能板框架和轨道形成了太阳能板和轨道的固定部分，以这种方式使得框架和轨道一起提供了机械强度。

此外，本发明的目的还在于太阳能板，由此可以以最佳方式实现太阳能板的后续维修和/或更换。

为此目的，本发明涉及一种由太阳能电池和玻璃组成的太阳能板，其至少在两个相对侧面的边缘处设有框架，该框架具有与轨道的联接部件配合的联接部件，其基本为舌榫和凹槽形式，其中，联接部件设有集成的机械锁定元件，该机械锁定元件防止联接的太阳能板偏移和晃动到垂直和平行于太阳能板表面的相关轨道边缘。因此，优化这些联接部件以消除偏移和晃动。

本发明的目的还在于提供一种太阳能板，其优点是在准备过程中和/或在安装过程中减少安装人员的错误。

在第一重要优选实施方式中，太阳能板框架和轨道联接以形成一体的部件，该一体的部件具有来自框架和轨道的组合强度。在太阳能板框架和轨道的接合位置中，彼此施加拉力，从而通过轨道的强度在沿着框架和轨道的整个联接长度的大多数位置(即使不是全部)上为太阳能板提供机械强度。这是与前述夹紧方法最明显的区别之一，后者的支撑仅限于夹具的位置。

此外，联接部件设有锁定机构，该锁定机构排除了偏移和晃动，太阳能板和轨道之间没有自由间隙。

该锁定机构还具有消除和/或减少安装人员错误的最佳方式。

根据本发明的另一特征，联接部件在此与太阳能板框架和支架系统的支撑轨道一体地形成。

根据第二实施例，太阳能板框架和轨道上的联接锁定部件具有卡扣(转动方向C)，滑入(方向B)和平行推入(方向E)的形状来实现上述优化，如图25-27所示。结果，可以以这三种方式来安装太阳能板，并且随后的任何单个太阳能板的更换都可以通过移除板或联接的轨道来实现。

由于联接部件提供了太阳能板框架和轨道的互锁，以及由于轨道部件由强度满足规范和机械要求的钢、铝等制成，因此可以保证框架上的材料显著减少，并且降低高度。即使在反复进行热膨胀和风效应循环的情况下，锁定功能所提供的始终处于拉力状态下的完美连接也可以消除偏移和晃动。

特征的组合可以与上述特征组合或不与上述特征组合，即当太阳能板和轨道接合在一起时，锁定装置彼此施加拉力。

本发明的太阳能板框架和轨道包括榫舌和凹槽特征。榫舌可以具有各种形状，并带有匹配的凹槽。榫舌可以在框架侧或在轨道侧，另一侧带有凹槽。某些榫舌和匹配的凹槽配对允许所有卡扣、推入和滑入功能。一些榫舌和匹配的凹槽配对仅允许其中一个或两个功能。

根据第三重要优选实施例，太阳能板框架和联接轨道的特征在于，凹槽的上唇部限定了在轨道的上侧上的接触水平。锁定元件形成为向内向下倾斜的凹槽上唇部的至少一部分，并且该部分延伸超过凹槽的下唇部。

根据一个特定实施方式，联接部件配置为矩形，并且联接部件设置在所有四个边缘处。

根据一个优选的实施方式，太阳能板被配置为矩形形状，并且联接部件设置在这些太阳能板的相对的较长侧处，而不是在两个相对的短边缘上。

根据一个优选的实施方式，太阳能板框架可以设置为凹槽作为结合部件，并且轨道可以设置榫舌作为结合部件。优点是，轨道可以是c型桁条，并且生产简单，工程数据易于获得。

根据一个优选的实施方式，太阳能板框架上的凹槽具有向内开口。优点是太阳能板是对称的，并且两个相邻的太阳能板之间的间隙具有最小的宽度。

在最优选的实施方式中，用于框架和联接部件的基本材料应由相同的材料制成，并制成一体的金属材料。更特别地，应该由已经被广泛用于太阳能板框架的挤压铝制成。

在最优选的实施方式中，用于轨道和联接部件的基本材料应由相同的材料制成，并制成一体的金属材料。更特别地，应由已经广泛用于太阳能支架系统的辊轧镀锌钢制成。

将本发明应用于由上述材料构成的太阳能板和轨道具有以下优点：制造过程，即挤压和辊压成型，是极其有效且成熟的制造工艺。而且，这些材料，即铝和钢，是最基本、广泛存在且当前正在使用的材料。挤压和辊压成型的产品均具有光滑且均匀的表面，这具有以下优点：太阳能板可以在互锁位置中沿彼此的表面手动滑动。

在框架和轨道由基于合成材料的材料制成的情况下，为此用途，合成材料可以是合成材料的混合物，甚至由回收材料组成。优选地，太阳能板通过联接轨道彼此固定而不使用螺栓。在这种联接中，当发生太阳能板损坏时，可以更换太阳能板。但是很明显，不排除太阳能板和联接轨道之间的滑动限位销或螺栓。

本发明还涉及制造方法，即挤压和辊压成型。两种制造方法都提供了单程工艺(one-pass process)来完成设计的轮廓。

附图说明

图1表示常用(现有技术)带有框架的太阳能板(或模块)的剖视图，该框架通过中夹和端夹固定到轨道。

图2表示根据本发明的接合有轨道和框架的用于组装固定的倾斜太阳能系统的太阳能板的示意图。图2表示根据本发明的太阳能板示意图，其组装用于固定铺设的太阳能系统，带有联接的轨道和框架。

图3表示根据本发明的接合有轨道和框架的用于组装单轴追踪太阳能系统的太阳能板的示意图。图3表示根据本发明的太阳能板示意图，其组装用于单轴跟踪太阳能系统，带有联接的轨道和框架。

图4A-4B表示根据本发明的单层和双层玻璃框架的太阳能板的示意剖视图，其中玻璃插入凹槽中。其中，图4A表示根据本发明的单玻璃式太阳能板的示意剖视图，其带有框架，玻璃插入凹槽中；图4B表示根据本发明的双玻璃式太阳能板的示意剖视图，其带有框架，玻璃插入凹槽中。

图5A-5B表示根据本发明的单层和双层玻璃框架的太阳能板的示意剖视图，其中玻璃胶粘在框架中。其中，图5A表示根据本发明的单玻璃式太阳能板的示意剖视图，其带有框架，玻璃被胶粘在框架上；图5B表示根据本发明的双玻璃式太阳能板的示意剖视图，其带有框架，玻璃被胶粘在框架上。

图6-15表示根据本发明的带有舌榫的几个轨道设计实施例的剖视图。

图6-19表示根据本发明的带有凹槽的几个框架设计实施例的剖视图。其中，图6表示根据本发明的太阳能板框架的剖视图，其通过舌榫和凹槽与轨道联接；图7表示根据本发明的太阳能板框架的剖视图，其通过舌榫和凹槽与轨道联接，通过平行移动以接合；图8表示表示根据本发明的太阳能板框架的剖视图，其通过舌榫和凹槽与轨道联接；图9表示根据本发明的太阳能板框架的剖视图，其通过舌榫和凹槽与轨道联接，通过平行移动以接合；图10表示根据本发明的太阳能板框架的剖视图，其通过舌榫和凹槽与轨道联接，通过转动以接合；图11表示根据本发明的太阳能板框架的剖视图，其通过舌榫和凹槽与轨道联接；图12表示根据本发明的太阳能板框架的剖视图，其通过舌榫和凹槽与轨道联接，通过转动以接合；图13-15表示根据本发明的联接轨道的剖视图；图16、图17、图18、图19表示根据本发明的太阳能板框架的剖视图；图16B表示根据本发明的太阳能板框架的剖视图，玻璃被胶粘在框架上；

图16B表示胶粘有玻璃的框架的剖视图。图16到图16B的剖视图中的其他框架有类似变化。

图20、图20B、图21、图21B、图22、图22B表示根据本发明的太阳能板框架的剖视图。

图20-22表示带有舌榫的框架设计和带有凹槽的轨道设计的实施例的剖视图。其还示出框架和轨道的均匀厚度。

图20B-22B表示带有舌榫的框架设计和带有凹槽的轨道设计的实施例的剖视图。其还示出框架和轨道的均匀厚度。

图23-27表示根据本发明的带有舌榫和凹槽以及锁定元件的框架和轨道的最优选实施例的剖视图。可以通过沿着舌榫和凹槽滑动，通过垂直于舌榫和凹槽的边缘滑动(图26)和通过转动卡扣(图27)而接合太阳能板和轨道。其中，图23表示根据本发明的太阳能板的联接轨道的剖视图；图24表示根据本发明的联接轨道的太阳能板框架的剖视图；图25表示根据本发明的联接轨道的太阳能板框架的剖视图；图26表示根据本发明的与轨道联接的太阳能板框架的剖视图，平行太阳能板表面移动；图27表示根据本发明的太阳能板框架的详细剖视图，其以一定角度联接而与轨道接合。

具体实施方式

本发明涉及一种太阳能板和轨道系统，其由太阳能板1和联接的轨道2组成，例如，如图2和图3所示的太阳能板和轨道。

这些太阳能板1可以具有各种形状，例如矩形或正方形，或任何其他形状。这些轨道2可以具有各种形状，例如具有向内弯曲边缘的C形通道，或者具有任何其他形状。

在最优选的实施方式中，太阳能板应以细长形式制造，例如如图1-3所示，其长度为1至4米，宽度为0.5至2米。然而，厚度也可以变化，但是优选为1.0至6.0cm，更特别地为2.5cm。

在最优选的实施方式中，轨道应以细长的C形通道形式制造，例如如图2和3所示，其长度为0.4至12米。然而，高度和宽度也可以变化，高度优选为4.0至16.0cm，更特别地为10cm；宽度优选为3.0至11.0cm，并且更特别地为7cm。

如图4A和图4B所示，每个太阳能板1至少在两个相对侧4-5的边缘处具有框架6-7，框架6-7设有联接的凹槽8-9，该联接的凹槽8-9允许两个相邻的相同的太阳能板1将通过联接的榫舌10-11连接到轨道2，如图6所示。玻璃可插入框架6和7的凹槽8’和9’中。

每个太阳能板1还至少在两个相对侧4-5的边缘处具有框架6-7，该框架6-7设有联接的凹槽8-9，如图5A和图5B所示，该联接的凹槽8-9允许两个相邻的相同太阳能板1通过联接的榫舌10-11连接到轨道2，如图6所示。玻璃可被胶粘在框架6和7的表面8”和9”上。

根据本发明，如图6所示，联接的凹槽8-9和联接的榫舌10-11设有集成的机械锁定部件或元件12-13，其防止联接的太阳能板1和轨道2在垂直于相应侧4-5并平行于联接的太阳能板1的太阳能板表面14的方向A上偏移或滑开；联接的凹槽4-5和锁定元件12-13与太阳能板1的框架6-7的榫舌15一体形成；联接的凹槽8-9的形状使得轨道与联接的榫舌10-11可以在联接部件被部分接合之后，仅通过卡扣在一起和/或转动而彼此接合，由此每个随后的太阳能面板1可以横向地插入先前的轨道中，并且每个轨道都可以插入先前的太阳能板中；联接的凹槽8-9和联接的榫舌10-11优选地在垂直于上述边缘的平面内在所有方向上无间隙地互锁。

如图2-3所示，在具有细长形状的太阳能板1的情况下，各个联接部件8-9和10-11位于纵向侧4-5。

联接部件8-9和10-11可以以各种形式实现，尽管其基本形式将总是由榫舌15和凹槽16形成。

以图6-7的实施例的形式，相关的太阳能板1框架6设置有联接的凹槽16，并且相关的轨道设有联接的榫舌15和凹槽16，该联接的榫舌15和凹槽16允许太阳能板1通过在移动方向B上的平行移动而接合，以确保在未发生任何卡扣在一起的情况下，联接到轨道2的太阳能板1不会相对于太阳能板表面14在垂直方向上垂直移动。这种特殊的设计允许通过平行移动轻松接合，但非通过转动进行接合。

以图8至图10的实施例的形式，相关的太阳能板1的框架6设置有联接的凹槽16，并且相关的轨道设有联接的榫舌15和锁定元件12，其允许太阳能板1通过沿移动方向B的平行运动而接合，并发生卡扣在一起的效果。榫舌15形成有弯曲部17，凹槽16形成有斜面18，以确保联接到轨道2的太阳能板1不能相对于太阳能板表面14在垂直方向D上垂直移动，还确保联接到轨道2的太阳能板1不能相对于太阳能板表面14沿方向A平行移动。

为了使太阳能板1和轨道2能够通过转动运动彼此插入，轨道2上的榫舌15优选地是圆形的并且卷成大于180°。榫舌15上的元件的底侧17位于凹槽16的下表面18上。凹槽16的下表面18的斜面在榫舌15的底侧17上产生力F1。锁定元件12的表面在榫舌15的上侧面19上产生力F2。凹槽16的上侧面20在榫舌15上产生力F3。连同锁紧元件12的两个角度α和凹槽16的下表面18的斜角β，将获得包括太阳能板W的重量在内的力以及由风荷载Fw产生的在太阳能板上的力的平衡，如下所示：

F2*Cos(α)＝F1*Sin(β)确保太阳能板1不会与轨道2发生横向移动。

1/2W+F1’*Cos(β)＝F2’*Sin(α)+F3’+1/2Fw

由于Fw受风的随机影响，因此需要其他力，施加在太阳能板1上的F1’，F2’和F3’也会相应地变化。带有锁紧元件的联接的榫舌和凹槽设计可达到此目的。

榫舌的最末端到凹槽的内表面之间的距离L范围为0毫米至8毫米，优选地为5毫米。此距离可确保由安装人员的错误或与其他零件的不匹配引起的公差余量，例如太阳能板的宽度公差。

图9表示根据本发明的太阳能板框架的剖视图，该太阳能板框架通过平行移动接合而通过榫舌和凹槽与轨道联接。凹槽16的下表面18上的斜角为榫舌15提供了进入引导。榫舌15的上侧19和底侧17上的某些变形，以及凹槽16的锁定元件12和下表面18的某些变形允许榫舌15进入凹槽16。一旦就位，力F1’，F2’，F3’以及太阳能板的重量W和风荷载Fw就会达到平衡。

图10表示根据本发明的经由榫舌和凹槽，通过转动接合而与轨道连接的太阳能板框架的横截面。凹槽16的开口20允许榫舌15插入而没有任何变形，从而使其毫不费力地进入。然而，当向下转动以与凹槽16的锁定元件12接合时，发生一定的变形，从而允许接合和锁定。这种设计尤其易于转动接合。

如图11-12所示，当榫舌15的尖端21插入凹槽16的开口20中时，根据本发明的太阳能板1可以转动以接合。可以通过调节榫舌15的尖端21、锁定元件12，以及在太阳能板1的框架2的凹槽16上增加的另一个锁定元件22来调节转动角度γ。故意将转动角度γ设计为相对较大，优选地大于30度，以确保消除在方向A的横向移动和在方向D的垂直移动两者。在图11上，轨道2的榫舌15可以通过沿方向E滑动而与框架6的凹槽16接合。允许在轨道2的榫舌15侧或框架6的凹槽16侧上进行调整和偏移。根据本发明，图11-12表示的特别设计是为了更容易滑动接合。

如图13-15所示，根据本发明，轨道2的榫舌15可以具有更多的形状，这些形状可以插入凹槽16中，并通过沿方向B或B’的横向运动，通过在方向C转动以及在方向E滑动而接合。榫舌15的形状的变化影响方向B或B’，C和E上的易用性。它还影响到生产工艺，例如由诸如钢板之类的扁平金属板滚轧成型。

如图16-19所示，根据本发明的框架可以具有各种形状，主要有两个主要特征，即用于与轨道2的榫舌15接合的凹槽16和用于与太阳能板2的玻璃接合的凹槽23。如果太阳能板是单玻璃式太阳能板，则凹槽23与单玻璃接合，如果太阳能板是双玻璃式太阳能板，则凹槽23与双玻璃接合。因此，可以调节凹槽23的间隙宽度24以适应玻璃的厚度。

如图20-22所示，根据本发明，榫舌25在框架6上制成，而凹槽26在轨道2上制成。框架6具有两个主要特征，即与玻璃接合的凹槽24，以及与轨道2上的凹槽26接合的榫舌25。

在榫舌25位于框架6侧上的情况下，框架6可通过沿方向B’移动，沿方向C转动或沿方向E滑动而与轨道2接合。

如图20B-22B所示，根据本发明，榫舌25在框架6上制成，而凹槽26在轨道2上制成。框架6具有两个主要特征，即用于与玻璃通过胶粘接合的表面8”和与轨道2上的凹槽26接合的榫舌25。

在榫舌25位于框架6侧的情况下，框架6可通过沿方向B’移动，沿方向C转动或沿方向E滑动而与轨道2接合。

具体的厚度T可以变化。框架可以通过挤压铝、塑料、复合材料或其他材料来制成。可以保持相同具体的厚度T，因此可以通过对诸如钢板和铝板的金属板进行辊压成型来制造框架。

根据本发明的各种实施方式，例如框架和轨道的各种设计，无论是在轨道侧上还是在框架侧上的榫舌，都具有以下特征：框架与玻璃经由凹槽或表面胶粘接合，并通过榫舌和凹槽与轨道接合，榫舌位于框架侧或轨道侧。框架和轨道之间的接合允许框架和轨道两者形成一个集成系统。该集成系统通过榫舌和凹槽以及锁定元件保持平衡，该锁定元件沿着框架和轨道的整个接合或联接长度在框架和轨道之间产生力，从而不仅用太阳能板的重量W支撑框架，而且使得施加在太阳能板上的风荷Fw平衡。

沿着框架6和轨道2之间的整个联接长度的这种集成是本发明的主要实施例。通过榫舌和凹槽在太阳能板框架和轨道上的集成，无论是否带有锁定元件，榫舌在框架侧上或轨道侧上，可以使框架6和轨道2的强度形成一个集成系统以支撑太阳能板1。

根据本发明，通过平行地推拉，通过转动以及通过滑动，这种集成能够将太阳能板简便且耗时更少地安装或接合到轨道上，并且更重要的是，能够减少框架和/或轨道上使用的材料，并减小框架高度H2的尺寸，这决定了太阳能板1的厚度。材料使用的减少(例如，在框架材料上)可能会导致框架材料(例如铝的使用)的使用量显著减少，因为目前大多数太阳能板框架都由铝制成。框架高度的减小会导致太阳能板厚度的减小，从而增加相同体积的包装中的太阳能板的数量，并降低包装和运输成本。

如图23-27所示，是本发明的最优选实施例。因此，与先前实施方式相对应的部件用相应的附图标记表示。

轨道2可以优选地由金属板，特别是钢板轧制制成，厚度T1优选地在0.3mm至3mm的范围内，特别地在1mm至1.5mm的范围内。宽度W1优选在2cm至20cm的范围内，特别是在6cm至10cm的范围内。高度H1优选在3cm至30cm的范围内，特别是在6cm至12cm的范围内。半径R1优选在1mm至4mm的范围内，特别是在2.5mm至3.5mm的范围内。半径R2可以类似于R1，但不必相同。半径R1和半径R2优选比厚度T1大2到3倍。该2到3倍特别适用于辊压成型生产工艺。

框架6可以优选地由金属材料(特别是铝)挤压制成，并且表面被阳极氧化。对于与已有尺寸相当的太阳能板尺寸，框架6的高度H2优选在10mm至60mm的范围内，特别是在20mm至25mm的范围内。优选的高度H2范围随着太阳能板尺寸的增加而增加。框架6的厚度T2通常可以略微变化，并且优选地在0.5mm至2mm的范围内，特别地在1mm至1.5mm的范围内。

锁定元件12的高度H3优选在0.5mm至4mm的范围内，特别是2mm。如图26所示，H3的值越小，越易于沿B方向移动，而H3的值越大，使得框架6上的锁定力F2’越大，并且仍然可以通过沿C方向转动而容易地接合，如图27所示。

当框架6和轨道2接合时，F2’，F3’，F4’，F5’的力以及太阳能板的重量W和来自风的风荷载Fw，达到如下平衡：

F4’＝F2’*Cos(δ)

力的平衡确保了框架6和轨道2之间在A方向上没有横向运动。

1/2W+F5’＝F2’*正弦(δ)+F3’+1/2Fw

力的平衡确保了框架6和轨道2之间在D方向上没有垂直运动。这些力还为太阳能板的重量W提供了支撑，并在风荷载Fw发生时保持平衡。此外，在框架6和轨道2之间的这些力在框架6和轨道2之间产生摩擦力Ff。摩擦力Ff表示由力F2’，F3’，F4’和F5’产生的摩擦力的组合。但是，可以选择稍后在框架6和轨道2之间添加一个锁定销，以进一步确保框架6和轨道2之间不会沿着方向E发生不必要的滑动。

根据本发明的这种最优选的情况可以通过将轨道2的榫舌28沿移动方向B或沿转动方向C插入框架6的凹槽16中来接合。该优选的情况优化了使用相同材料的材料使用，特别是用于轨道的钢和用于框架的铝。这种情况还优化了生产工艺，特别是通过辊压成型生产钢轨，并通过挤压和阳极氧化生产框架。此外，根据本发明的该优选情况优化了安装工艺，其中平行移动接合以及转动接合，从而产生卡扣锁紧效果，消除或减小安装人员公差和误差，从而提高了安装效率和速度。该最优选的情况在两个相对的长边缘上提供联接的榫舌和凹槽，而在两个相对的短边缘上不提供联接的榫舌和凹槽。在这种情况下，两个相对的短边缘上的框架在上部类似，但在下部没有联接的凹槽。

从本发明中可以得到最期望的益处是综合益处的优化，即减少材料使用，减少太阳能板的厚度从而减少包装和运输成本，增加安装速度，以及其他益处。

此处的重要特征在于，联接的榫舌28和凹槽16设置有锁定元件12，在与太阳能板在共同平面中接合的状态下，彼此施加拉力，由此，接合的框架6和轨道2在压缩和摩擦力的作用下相互锁定。如所介绍的，这优选地通过为联接部件提供可弹性屈服或可弯曲的材料来实现，在这种情况下，铝框架和钢轨道在接合状态下至少部分变形并且以此方式产生拉力，该拉力导致太阳能板1的接合框架6中的锁定在轨道2上。

一方面由于接触力F2’-F5’，另一方面由于产生了这些拉力F2’-F5’，由于沿E方向滑动产生了摩擦力，因此太阳能板1以挤压和摩擦的方式锁定在轨道上。可以通过调节联接部件的尺寸来配置摩擦力，这样就不需要锁定销或螺栓来防止以后沿轨道边缘的偏移。

优选地，榫舌28的引导平面30的角度ε在5°至45°的范围内，特别是30°，并且锁定元件12的表面31的接触角δ在5°至45°的范围内，特别是30°。ε和δ的最佳选择值与框架6和轨道2的材料的弹性、厚度T、方向B上的推力以及锁定力F2’-F5’和相应的摩擦力有关。

尽管锁定力F2’-F5’优选地由前述框架6和轨道2传递，但是本发明并不排除其他形式的锁定元件或结构，由此这些力通过其他挤压接触来传递。

要注意的是，压缩的变形相对较小，例如，百分之几至十分之几毫米，并且对附接至框架的玻璃或可固定在支架上的轨道均没有影响。

由于挤压接触沿太阳能板边缘会不均匀，因此，在初始安装时，由于太阳能板上的风荷载力以及反复的天气热循环，或由于追踪(例如在单轴追踪系统上)，这种不均匀的挤压分布会在之后得到解决。这导致框架和轨道的进一步稳定和均匀的锁定接合。

根据本发明的一个变型，作为一种选择，还可以通过添加的销钉或螺栓将拉力提供给集成的榫舌和凹槽。

图25-27的实施例的另一特定特征在于，如图27所示，具有框架6的太阳能板1可以通过沿方向C的转动而选择性地接合，优选地，以如下方式，即在通过转动使联接件部分接合的过程中，最大的挤压力F2’-F5’导致联接。

其优点在于，太阳能板1可以通过转动容易地接合，而不需要使用工具。发明人还注意到，通过转动，可以在没有工具的情况下实现脱离接合，这是在需要例如在以后的维护中更换太阳能板的情形下的最佳情况。无需工具或过度用力和变形即可进行接合和脱离接合，可确保太阳能板在安装和维修过程中完好无损。

根据本发明，例如在图4A-5B中，尽管在一侧4上的框架上的锁定力也可以通过在另一侧5上的锁定力来平衡，但是考虑到一侧4和另一侧5上的框架上的应变力可能会影响这两侧之间的连接，包括玻璃和框架的接合，这种方式不是优选的，本发明人也不推荐这种方式。接合强度可能会或可能不会承受这两侧4和5之间的应变。

根据本发明，在如图2-3所示的四侧4-5、4’-5’设有联接框架6-7的情况下，参照图4A-5B，这些联接部件可以形成为使得在一个方向上比在另一方向上实现更牢固的接合。在细长的太阳能板1的情况下，如图2-3所示，在小侧4’-5上的锁定可以比在纵向侧4-5上更明显或更不明显，或等同。太阳能板的布局可能会影响长侧或短侧的接合。

如图25所示，通过将榫舌28的引导平面30和凹槽16的锁定元件12的接触表面配置成具有不同的角度δ和ε，可以获得这些接合上的差异。

在本发明的优选形式中，如图25所示，太阳能板1包括联接的榫舌28，该联接的榫舌表现出以下特征之一或以下特征中的两个或更多个的组合：

弯曲部32是圆形的，在榫舌28的下侧具有半径R1，在凹槽16的下角处具有过渡圆角33，其在将太阳能板1转到与轨道2的锁定位置时形成引导。其优点是太阳能板1在安装过程中可以容易地彼此接合；

角度δ和ε相同或近似，其优点在于，锁定元件在它们的转动接合期间或在太阳能板1的拆卸期间，可以容易地彼此移位，并且锁定元件不会被损坏，例如，框架和/或轨道不会永久变形，即使太阳能板已接合和拆卸也是如此；

如图25所示，接合的太阳能板1和轨道2的榫舌和凹槽之间的灰尘腔室34，其优点在于，在接合期间进入太阳能板1之间的夹杂物不会对良好接合产生不利的影响；

如图25-26所示的斜面35，其形成在锁定元件12的外侧，其优点在于，榫舌28的表面30彼此平滑地移动，并且榫舌28和凹槽16两者均匀地变形；

如图25所示，由凹槽16的上表面36形成为平坦的并且平行于由太阳能板1限定的平面延伸，以及由凹槽16的下表面37形成的下接触表面彼此协作，其优点是，即使由于各种原因，榫舌28插入凹槽16中的插入深度应变化，两个接合的太阳能板1之间的高度也无相互位移；换句话说，在相邻的太阳能板之间不会出现高度差。

在图23至图27的实施例中，所有这些特性都组合在一起；然而，很显然，从图6-22B中可以明显看出，这些特征也可以分别提供或彼此有限地组合。

从图6-27中显而易见，本发明的优选实施例的重要特征在于，协作的锁定元件，换句话说，提供卡扣和接合效果的部分位于在框架侧上的凹槽的锁定元件12的该部分中，或者反之亦然，位于轨道侧上的凹槽的下唇部的部分中，其延伸超过锁定元件12的远侧边缘。

显然，联接的榫舌和凹槽可以通过挤压成型，并且可以通过辊压成型或甚至通过铣削工艺成型。

根据本发明的特定特征，太阳能面板1的框架6在与玻璃组装之前经过氧化处理，更特别地是经过表面处理工艺，其优选地选自以下一系列工艺：阳极氧化物涂层、着色、涂层、机械表面处理、化学薄膜涂层、光亮阳极氧化涂层(光泽处理)、搪瓷涂层、电镀和不处理。另外，已经开发了包括离子镀和溅射的新技术。在这些前述处理中，优选的处理是阳极氧化物涂层。

根据本发明的特定特征，轨道2用锌涂层处理，更特别地是表面处理工艺，其优选地选自以下一系列工艺：镀锌、电镀、抛光、喷涂、油漆、阳极氧化和锌镁镀层。在这些前述处理中，优选的处理是镀锌和/或锌镁镀层。表面处理过程可以在辊压成型过程之前，或者可以在辊压成型过程之后。

这些表面处理还具有以下优点：至少在室外环境中太阳能系统的长的使用寿命中，上述太阳能板框架和轨道保持了防锈保护。对于使用不锈钢材料或其他具有耐候性的材料，进行表面处理可能不是必须的。

本发明绝不限于通过示例描述的并且在前述附图中表示的实施方式的形式，然而，可以在不脱离本发明的范围的情况下，以各种形式和尺寸来实现这种太阳能板和轨道。例如，通过所提出的实施例或所提出的示例描述的各种特性可以选择性地彼此组合。

此外，可以将前述的联接元件的所有实施方式应用于太阳能板的较长侧和较短侧，或者仅较长侧或仅较短侧具有本发明的这种联接元件。

同样，如所指出的，榫舌可以在框架侧或在轨道侧，而凹槽在其相对侧。

Claims (21)

1.一种用于支撑太阳能板的集成系统，包含设置在所述太阳能板(1)的侧边缘处的框架和与该框架联接的轨道，

所述框架的下侧一体设有下侧凹槽；所述轨道包括横截面呈U形的轨道本体以及一体设于所述轨道本体的上侧的向内弯折的榫舌；

所述榫舌和所述下侧凹槽配置成，当联接所述框架的下侧凹槽和所述轨道的榫舌时，在垂直于太阳能板的平面的方向上将所述框架的下侧凹槽和所述轨道的榫舌锁定在一起，所述榫舌和所述下侧凹槽具有相应的上侧和下侧，

所述框架的下侧凹槽具有锁定元件(12)，所述锁定元件位于所述下侧凹槽的上侧外边缘且呈向下延伸的突起形式，

所述榫舌与所述下侧凹槽联接时，所述锁定元件、所述下侧凹槽的上表面、所述下侧凹槽的下表面、所述下侧凹槽的内侧表面分别与所述榫舌接触，所述接触布置成当所述轨道的榫舌与下侧凹槽协作地接合时被联接在一起，以防止联接的框架和轨道沿垂直与所述太阳能板的侧边缘的方向在所述下侧凹槽的边缘处实质分离。

2.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述下侧凹槽的上侧外边缘具有上唇部，所述上唇部向内向下倾斜；锁定元件形成为所述上唇部的至少一部分，并且该部分延伸超过所述下侧凹槽的下侧外边缘的下唇部；和/或，所述锁定元件远离所述下侧凹槽内部的一侧形成有向下向内倾斜的斜面(35)。

3.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述框架的上侧设置有用于固定所述太阳能板的上侧面(8〞、9〞)或上侧凹槽(8′、9′)，所述太阳能板的侧边缘插入所述框架的上侧凹槽(8′、9′)或者所述太阳能板的侧边缘的底面胶粘到所述框架的上侧面(8〞、9〞)；

所述框架还设置有位于所述上侧面与所述下侧凹槽之间或位于所述上侧凹槽和所述下侧凹槽之间的中间凹槽，所述中间凹槽内设有支撑件，所述支撑件沿垂直于太阳能板的平面的方向设置。

4.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述下侧凹槽和所述榫舌中的至少一个包括可弹性屈服部分，当所述框架和所述轨道联接时，所述弹性可屈服部分在其弹性屈服范围内至少部分地变形以产生拉力。

5.根据权利要求4所述的集成系统，其中，所述弹性可屈服部分在位于所述协作接触表面部分的近侧的区域处至少包括所述上唇部。

6.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述榫舌从外侧到内侧的边缘的距离小于从所述锁定元件到所述下侧凹槽的内表面的距离；所述榫舌从上侧到下侧的距离大于从所述下侧凹槽的上表面到下表面的距离。

7.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述榫舌向内指向，所述锁定元件与所述榫舌的外侧接触，所述下侧凹槽的上表面与所述榫舌的上侧接触，所述下侧凹槽的下表面与所述榫舌的下侧接触，所述下侧凹槽的内侧表面与所述榫舌的内侧接触。

8.根据权利要求7所述的集成系统，其中，所述榫舌具有向下方和向内倾斜的引导平面(30)，所述引导平面相对所述太阳能板的(1)表面的夹角的角度在5°至45°的范围内；所述锁定元件的表面(31)的接触角的角度在5°至45°的范围内；和/或

所述引导平面(30)相对所述太阳能板的(1)表面的夹角的角度与所述锁定元件的表面(31)的接触角的角度相同。

9.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述下侧凹槽(16)的上表面与所述太阳能板(1)的表面平行；所述榫舌的前端形成弯曲部(32)、后端形成呈弧形的过渡部、中部连接所述弯曲部(32)和所述过渡部且所述中部相对所述太阳能板(1)倾斜形成引导平面(30)；所述下侧凹槽(16)的内侧表面和下表面与所述弯曲部(32)接触，所述下侧凹槽的上表面和所述锁定元件与所述过渡部接触，以对所述对应榫舌(28)限位。

10.根据权利要求1所述的集成系统，其中，包括所述锁定元件的所述框架的材料是由铝构成的金属材料,通过挤压成型而制成；或，包括所述锁定元件的所述框架的材料是由钢构成的金属材料，通过辊压成型而制成；或，包括锁定元件的所述框架的材料是由塑料构成的复合材料，通过挤压成型而制成；或，包括锁定元件的所述框架的材料是由电木构成的复合材料，通过铣削成型而制成。

11.根据权利要求1所述的集成系统，其中，包括锁定元件的所述轨道的材料是由铝制成的金属材料，通过挤压成型而制成；或，包括所述锁定元件的所述轨道的材料是由钢构成的金属材料，通过辊压成型而制成；或，包括所述锁定元件的所述轨道的材料是由塑料构成的复合材料，通过挤压成型而制成；或，包括所述锁定元件的所述轨道的材料是由电木构成的复合材料，通过铣削成型而制成。

12.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述太阳能板的框架的材料和/或所述轨道的材料包括选自表面阳极氧化物群组的阳极氧化铝；或，所述太阳能板的框架的材料和/或所述轨道的材料包括选自热浸镀锌群组的镀锌钢；或，所述太阳能板的框架的材料和/或所述轨道的材料包括选自锌镁喷涂和浸没涂层的群组的锌镁涂层的钢。

13.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述轨道本体的两个相对侧上的榫舌彼此对称，所述榫舌自所述轨道本体的上方向轨道本体内部延伸。

14.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述太阳能板是细长的，所述太阳能板包括相对的一对侧边缘沿着其较长的侧面设置，并且其中，所述框架的所述锁定元件沿着所述侧边缘延伸；或者，所述太阳能板包括相对的两对侧边缘，并且所述锁定元件沿着所有四个侧边缘延伸。

15.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述轨道的榫舌的下侧通过在所述榫舌的尖端处的圆形而凸形弯曲，所述凸形弯曲的榫舌的下侧具有一致的半径。

16.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述凹槽的锁定元件的协作接触表面是向上凹入弯曲的。

17.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述榫舌和凹槽的尺寸设计和配置成使得所述框架和所述轨道中的每个均能够从一个位置联接在一起，在该位置，所述框架的下侧凹槽和轨道的榫舌通过彼此相对转动而部分地接合，反之亦然，并且所述转动以所述框架的下侧凹槽的下角为中心，并且使得在所述转动过程中，所述轨道的榫舌自由地滑入所述框架的下侧凹槽中。

18.一种太阳能板的框架，所述框架设置在所述太阳能板(1)的侧边缘处，其特征在于，所述框架的下侧一体设有下侧凹槽，用于与轨道联接；所述轨道包括横截面呈U形的轨道本体以及一体设于所述轨道本体的上侧的向内弯折的榫舌；所述下侧凹槽用于与所述轨道的榫舌联接，在垂直于太阳能板的平面的方向上将所述框架的下侧凹槽和所述轨道的榫舌锁定在一起；

所述框架的下侧凹槽设有锁定元件(12)，所述锁定元件位于所述下侧凹槽的上侧外边缘且呈向下延伸的突起形式，

当所述下侧凹槽与所述榫舌联接时，所述锁定元件、所述下侧凹槽的上表面、所述下侧凹槽的下表面、所述下侧凹槽的内侧表面分别与所述榫舌接触，所述接触布置成当所述轨道的榫舌与下侧凹槽协作地接合时被联接在一起，以防止联接的框架和轨道沿垂直与所述太阳能板的侧边缘的方向在所述下侧凹槽的边缘处实质分离。

19.根据权利要求18所述的框架，其中，所述框架的上侧设置有用于固定所述太阳能板的上侧面(8〞、9〞)或上侧凹槽(8′、9′)，所述太阳能板的侧边缘插入所述框架的上侧凹槽(8′、9′)或者所述太阳能板的侧边缘的底面胶粘到所述框架的上侧面(8〞、9〞)。

20.根据权利要求18所述的框架，其中，所述下侧凹槽的上侧外边缘具有上唇部，所述上唇部向内向下倾斜；锁定元件形成为所述上唇部的至少一部分，并且该部分延伸超过所述下侧凹槽的下侧外边缘的下唇部；和/或，所述锁定元件远离所述下侧凹槽内部的一侧形成有向下向内倾斜的斜面(35)。

21.根据权利要求18所述的框架，其中，所述框架还设置有位于所述上侧面与所述下侧凹槽之间或位于所述上侧凹槽和所述下侧凹槽之间的中间凹槽，所述中间凹槽内设有支撑件，所述支撑件沿垂直于太阳能板的平面的方向设置。