WO2011073319A2 - Method for producing a frame and solar cell module frame - Google Patents

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WO2011073319A2
WO2011073319A2 PCT/EP2010/069893 EP2010069893W WO2011073319A2 WO 2011073319 A2 WO2011073319 A2 WO 2011073319A2 EP 2010069893 W EP2010069893 W EP 2010069893W WO 2011073319 A2 WO2011073319 A2 WO 2011073319A2
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solar cell
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Uwe Fliedner
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Schott Solar Ag
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • a solar cell also called a photovoltaic cell - the radiation energy in light is converted into electrical energy.
  • solar cells are usually interconnected to modules, which in turn are received by the frame to z. B. aligned by ver pivotable carrier on the radiation or to be mounted on roofs or facades of houses. It is necessary that the solar cells are permanently protected when used against environmental influences, especially moisture.
  • Solar modules with crystalline solar cells or photovoltaic thin-film solar modules therefore usually have a front of translucent material - usually a glass substrate. disc - and a back cover - usually made of plastic, if necessary. Also made of glass - on. This construction is complemented by a framing of the front and back. Another component of the solar module is z. B. a backside junction box, in which the merged contacting of the solar cells and the wiring to the outside are protected from environmental influences.
  • the aluminum made in strand and consisting of extruded profiles show the disadvantage that structural features can be considered only in the width and height of the profiles.
  • the contour of the Strangziehprofils in the longitudinal direction of the profile is in contrast fixed by the tool, without individual changes during the manufacturing process are possible.
  • plastic frames have the disadvantage of only limited durability of the plastics when used outdoors. Also, aging effects such as discoloration and increase in brittleness are to be expected with increasing duration of use.
  • Another disadvantage is the generally low rigidity of plastics compared to profiles made of metal, so that sufficient mechanical rigidity and strength of the overall construction is not ensured.
  • Another immanent disadvantage is the low thermal conductivity of plastic, whereby a reduced removal of heat from the module is given in the environment. However, higher operating temperatures of the solar modules reduce their photovoltaic efficiency.
  • a profile frame can be found in DE-A-30 20 018.
  • US-A-4,611,090 discloses a plastic support structure for receiving solar cell modules.
  • the present invention is based on the object, a method and a solar cell module frame of the type mentioned in such a way that the inherent disadvantages of the prior art are avoided, in particular design restrictions or the material physical disadvantages are not given. It is a simple production with the desired structure in each dimension are made possible to allow easy assembly or integration of components. The overall design should meet high strength requirements and show good long-term behavior. Furthermore, a problem-free frictional connection of frames with each other should be possible.
  • the object is essentially achieved by a method of the aforementioned type in that the first section consisting of metal is produced by die-casting and the second section by folding or bending of a sheet.
  • the first section is produced by vacuum die casting.
  • the material for the first and / or second section in particular both for the first and the second section, aluminum or an aluminum alloy such as Al-Mg or Al-Si in question, without thereby limiting the invention.
  • a frame construction in which an exact adaptation to the male solar module, that is also in the corner areas, without requiring reworking.
  • the disadvantage of the prior art joining methods in the module production are not required, which are significant cost savings.
  • a module frame with all design advantages is available without requiring expensive assembly steps or reworking.
  • the use of metal results over the plastic frame produced by injection molding or plastic legs of frame the advantage that a high weather resistance is given. Changes in the material properties such as a deterioration of the visual appearance due to discoloration and / or breakage and / or high susceptibility to breakage due to aging processes are excluded.
  • the metal offers the advantage of good heat dissipation, so that the efficiency of the solar cell is optimally utilized. A trouble-free frictional connection of frames, in particular via the first sections produced in die casting is possible.
  • the first sections are in particular formed in two parts and enclose a cavity in which an electrical circuit, inverters, DC / DC converters or other electrical or electronic components such as protective diodes can be introduced without requiring separate receptacles or attachments to the frame.
  • provision is made in particular for a removable partial section of the first section, which preferably forms the transverse limb, to run along the front side of the frame.
  • a trouble-free maintenance or exchange of components and components is possible, which are arranged in the cavity. In this can be the interface between the solar cell module and a consumer, which also includes the interconnection to other solar cell modules.
  • a fire protection device to be provided in the cavity provided by the first section, by means of which the associated solar cell module is electrically separated from a consumer or further solar cell modules when they are activated.
  • a solar cell module frame of the type mentioned above is characterized in that the frame longitudinal and transverse limbs are made of metal, that the first section is made by die casting and the second section by bending or folding a sheet and in that the first and second grooves or the first and second folds merge flush with each other inside the frame and form a receptacle for the solar cell module.
  • the first section in plan view has a U-shape with a transverse leg of the frame forming the center leg and side legs, which are sections of the longitudinal legs of the frame.
  • first flat sections From the inner side extending first flat sections then goes out the first longitudinal groove, which engages in an edge region of a solar cell module to be accommodated by the frame.
  • the frame has two second sections which are at least sections of the longitudinal legs of the frame and are connected to the side legs of the first section having a U-shape.
  • the frame along the back of the semiconductor device has extending webs. These may have the function of stiffening ribs and / or cooling ribs. In the latter case, the webs must be aligned such that the solar cell module back contacted them.
  • the wall thicknesses of both the first and second sections may range between 0.3 mm and 2 mm thick. This applies both to the first sections produced by the die-casting method and the vacuum-pressure casting method and to the second sections produced by bending or folding a rolled sheet, in particular.
  • the module is simultaneously cooled by heat dissipation.
  • a higher photovoltaic yield is given by low operating conditions.
  • Striking design elements such as technical information or other markings can also be integrated into the cast component, ie a first section.
  • at least one leg of a frame may be peripherally formed of an outer structure for positive connection with another frame, thus enabling a positive connection in a simple manner.
  • the stringing together of frames results in a very stable design for large photovoltaic systems with many individual modules.
  • connection device such as socket is integrated for cable.
  • an embodiment provides that a mechanical stiffening of the frame is effected by a honeycomb structure which extends along the rear side of the modules.
  • a cable pull mechanism it is also possible to fix or clamp the sections of the frame by a cable pull mechanism.
  • a cable can be performed in or around the frame and then z. B. by a reversing lever, a toggle or an eccentric.
  • a corresponding fixation option is also possible for fixing several frames to each other.
  • at least one cable would be guided around the frame and, if necessary, within the frame and connect the frame, wherein the at least one cable is tensioned by suitable means such as lever, toggle or eccentric.
  • the frames according to the invention are also possible in other fields of use, especially where fracture-prone structures such.
  • FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a cream
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a frame with detail views
  • FIG. 4a shows a variant of the embodiment of FIG. 4,
  • 5 shows a second embodiment for connecting frame legs
  • 6 shows a cross section through a transverse leg
  • Fig. 10 shows another embodiment for forming a frame
  • the number and their extensions along the plane spanned by the frame 10 vary to z. B. to fulfill the function of cooling fins, electrical shielding or dissipation of static charges.
  • the transverse leg 16 has a structure 46 which makes it possible to lock with a corresponding contour of another frame.
  • frames to be connected can be surrounded by a cable which runs around the frames and / or within the frames.
  • the cable itself can z. B. by means of a reversing lever, a toggle fastener or Exzenterver gleiches be tightened to fix the frame to each other.
  • the frame is composed of sections, some of which are shown in Fig. 2 and identified by reference numerals 50, 52, 54, 56, 58, 60. Some of the sections 50, 52, 54, 56, 58, 60 may be made by casting.
  • the individual sections of the frame with each other can z. B. by positive engagement as by pins are connected to each other. It is also possible to connect the peripheral frame legs via a circulating cable, which runs around and / or, if necessary, sections within the sections and by a closure such as lever, Toggle lock or eccentric is tensioned. In this way, the frame legs are positively connected to each other.
  • the frame 10 or sections thereof are aluminum or aluminum alloys such as Al-Mg or Al-Si to call, without thereby limiting the teaching of the invention.
  • the die casting method is to be mentioned, by which a structuring of the frame or portions thereof is made possible, with in each desired area of the frame or the section desired customizable structures in the prototyping can be produced ,
  • FIG. 3 shows a frame 100 for receiving a solar cell module 101.
  • This consists in the usual way of a front glass pane, covered by this and interconnected solar cells and a backside foil.
  • the solar cell module 101 can also be referred to simply as a laminate.
  • At least one of the transverse legs 102, 104 as a so-called first section is produced by die-casting, whereas the longitudinal legs 106, 108 as second sections respectively a folded sheet (Fig. 7).
  • the transverse legs 102, 104 in plan view that is to say perpendicular to the plane defined by the frame 100, each have a U-shape which consists of center limbs 107, 109 and side limbs 110, 112, 116 , 118 composed.
  • a frame 134 can also have identically formed transverse limbs 136, 138 as first sections which, according to the detailed illustration, have two webs 140, 142 extending at a distance from each other, which also act as flat sections like the flat sections 122, 124 in FIG Fig. 3 are to be designated.
  • the frame inside running web 142 has a longitudinal groove 144 into which the solar cell module 101 with its transverse edge can be inserted.
  • the longitudinal groove 144 is referred to as the first longitudinal groove.
  • the webs 140, 142 are connected at the ends via side legs, which in principle correspond to the side legs 116, 118 in FIG. 3 and via which the transverse legs 136, 138 are connected to the frame side or longitudinal legs 106, 108.
  • FIG. 8 further illustrates that the spaced-apart webs 142, 144 serve as a receptacle for markings 123.
  • the leg 123 having the marking 123 and also to be designated as a section of the first section 136 may be releasably connected to the webs 142, 144 running transversely to the leg 125, so that one of the webs 140, 142 and one parallel to the leg 125 back leg 127 is accessible limited cavity in which electrical and electronic components or other functional elements can be introduced, which are required for the solar cell module or the interconnection of several juxtaposed solar cell modules.
  • the legs 125 and 127 and the web 142 are formed as a unit and manufactured by die casting.
  • transverse legs 136, 138 which are referred to as first sections, in two parts such that the respective transverse limb 136, 138 or at least one of the transverse limbs 136, 138 consists of two subsections, wherein at least one subsection has a U-geometry in section and wherein the solar cell module receiving groove is bounded by webs, which either emanate from one of the subsections, in particular those having a U-geometry or in the region of the longitudinal edges of the sub-sections, which are superimposed at composite sections.
  • a preferred geometry is shown in FIG. 6.
  • a first partial section 129 and a second partial section 131 are shown, which together form the first section and, in the exemplary embodiment, the transverse legs 136 and 138, respectively.
  • the first section 129 has a U-geometry, which can be closed by the second section 131 to be designated as a cover element.
  • the sections 129, 131 enclose a cavity 141 in which z. B. functional elements for the solar cell module can be arranged.
  • the cover element (second subsection 131) extends on the frame front side, so that a removal at sammenformen modules and thus easy accessibility of the cavity is made possible.
  • the corresponding second longitudinal grooves 146, 148 can also be taken from FIGS. 4 and 5, in which connection possibilities between the first sections or frame transverse limbs 102, 104 or 136, 138 and the frame longitudinal branches 106, 108 or second sections can be seen in an enlarged view are.
  • FIG. 4a An alternative type of connection is shown in FIG. 4a, in which the frame longitudinal legs 150 have a geometry and a cross-section such that they can be inserted into the first section, as FIG. 4a illustrates self-explanatory.
  • the frame cross-leg 167 forming the first section with the frame side leg 164 in FIG. 5 has a side leg 169 whose extent transverse to the plane defined by the frame is equal to the distance between the inner leg 160 and the bottom leg 161 of the frame side leg 164. such that the frame transverse limb 167 can be inserted, via its side limbs 169, into the longitudinal frame limbs 164 and then aligned with one another via recesses 171 aligned with one another, 172 is screwed.
  • the recess 171 in the side legs 169 of the transverse frame leg 167 has a corresponding internal thread.
  • the frame according to the invention preferably consists of two first sections each forming a transverse frame leg and two second sections each forming a longitudinal frame leg, it is also possible, according to the embodiment of FIG. 10, for a first section to have a second section formed into a "U" is connected.
  • a profile section 174 having a predetermined length-in this case it may be a profile according to FIGS. 6 and 7-has been processed in such a way that mutually spaced cutouts, such as notches 176, 178, which allow the profile section 174 to be bent to a U corresponding to the middle illustration in FIG. 10.
  • the cutouts 176, 178 are geometrically designed in such a way that the outer sections 180, 182 of the profile 174 miter the middle section 184 when the U is formed, as the middle illustration in FIG. 10 illustrates.
  • the profile 174 has an inner circumferential groove 148 in order then to be able to insert the solar cell module 101. Subsequently, the module composite with a frame transverse leg forming the first section z. B. according to the Fig. 3 or 4, 4a or 5 is closed, so that correspondingly, the reference numeral 104 is used.
  • Frames 100, 134 according to the invention can easily be interconnected. This can be done in a simple manner by a connecting element 186 which comprises web-like sections 188, 190 which are formed on the front side in the transverse frame limbs 192, 194 forming the first sections. This can be seen in FIG. 9. According to FIG. 11, it is also possible to connect four frames abutting one another at corners. So connecting elements can be arranged in crossing points. For this purpose, if necessary, the corners of the frame may be rounded.
  • the connecting elements may have the shape of a double mushroom, that is, in section, an H-geometry. In this way, a simple connection of several solar cell module frame is possible, so that correspondingly assembled frame can be transported and assembled as a unit.
  • the frictional connection between the frame 100 via the connecting element 192 or other suitable elements permitting a frictional connection takes place via the respective first sections produced by die-casting, ie transverse legs.
  • Typical dimensions of the frame according to the invention amount to 60 cm to 90 cm in width and 120 cm to 160 cm in length. However, sizes up to 2 x 3 m are also not excluded.
  • the thicknesses of the walls of the first and second sections should be between 0.3 mm and 2 mm.
  • the width of the first and second longitudinal grooves is in the range of 5 mm, which corresponds to the thickness of a solar cell laminate. The width may be slightly smaller than the thickness, if necessary, in order to fix the solar cell module in a clamping manner.

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Abstract

The invention relates to a solar cell module frame (100), comprising frame longitudinal and transverse limbs (102, 104, 106, 108), which consist of metal or metal sections. In order to enable simple production with a desired structure in every dimension, the frame is composed of one or more first sections (102, 104), each having a first longitudinal groove, and one or more second sections (106, 108), each having a second longitudinal groove, the first section is produced by diecasting and the second section is produced by bending a metal sheet, and the first and second grooves transition aligned into one another on the frame interior and form a receptacle for the solar cell module (101).

Description

Verfahren zum Herstellen eines Rahmens sowie Solarzellenmodulrahmen  Method for producing a frame and solar cell module frame
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines rechteckförmigen oder im Wesentlichen rechteckförmigen Rahmens mit Längs- und Querschenkeln zur Aufnahme eines Solarzellenmoduls, wobei der Rahmen aus einem ersten Abschnitt oder mehreren ersten Abschnitten mit jeweils einer ersten Längsnut oder einem ersten Falz und aus einem zweiten Abschnitt oder mehreren zweiten Abschnitten aus Metall mit jeweils einer zweiten Längsnut oder einem zweiten Falz zusammengesetzt wird, wobei bei zusammengesetzten ersten und zweiten Abschnitten die ersten und zweiten Längsnuten eine umlaufende Innennut oder die ersten und zweiten Falze eine Auflage zur Aufnahme randseitigen Bereichs des Solarzellenmoduls bilden. Auch nimmt die Erfindung Bezug auf einen Solarzellenmodulrahmen umfassend Rahmenlängs- und -querschenkel, wobei der Rahmen aus einem oder mehreren ersten Abschnitten mit jeweils einer ersten Längsnut oder einem ersten Falz und aus einem oder mehreren zweiten Abschnitten mit jeweils einer zweiten Längsnut oder einem zweiten Falz zusammengesetzt ist. The invention relates to a method for producing a rectangular or substantially rectangular frame with longitudinal and transverse legs for receiving a solar cell module, wherein the frame of a first portion or a plurality of first portions each having a first longitudinal groove or a first fold and a second Section or a plurality of second sections made of metal, each with a second longitudinal groove or a second fold is composed, wherein in composite first and second sections, the first and second longitudinal grooves form a circumferential inner groove or the first and second folds a support for receiving edge region of the solar cell module. The invention also relates to a solar cell module frame comprising frame longitudinal and transverse legs, the frame being composed of one or more first sections each having a first longitudinal groove or a first fold and one or more second sections each having a second longitudinal groove or a second fold is.
In einer Solarzelle - auch photovoltaische Zelle genannt - wird die in Licht vorhandene Strahlungsenergie in elektrische Energie umgewandelt. Dabei werden üblicherweise Solarzellen zu Modulen verschaltet, die wiederum von Rahmen aufgenommen werden, um z. B. mittels ver schwenkbarer Träger auf die Strahlung ausgerichtet oder auf Dächern oder Fassaden von Häusern befestigt zu werden. Dabei ist es erforderlich, dass die Solarzellen bei ihrem Einsatz gegen Umwelteinflüsse, insbesondere gegen Feuchtigkeit, dauerhaft geschützt werden. In a solar cell - also called a photovoltaic cell - the radiation energy in light is converted into electrical energy. In this case, solar cells are usually interconnected to modules, which in turn are received by the frame to z. B. aligned by ver pivotable carrier on the radiation or to be mounted on roofs or facades of houses. It is necessary that the solar cells are permanently protected when used against environmental influences, especially moisture.
Solarmodule mit kristallinen Solarzellen oder photovoltaische Dünnschichtsolarmodule weisen daher üblicherweise eine Frontseite aus lichtdurchlässigem Material - meist eine Glas- scheibe - und eine rückseitige Abdeckung - meist aus Kunststoff, ggfs. auch aus Glas - auf. Ergänzt wird diese Konstruktion durch eine Rahmung der Vorder- und Rückseite. Ein weiteres Bauteil des Solarmoduls ist z. B. eine rückseitige Anschlussdose, in der die zusammengeführte Kontaktierung der Solarzellen und die Verkabelung nach außen vor Umwelteinflüssen geschützt werden. Solar modules with crystalline solar cells or photovoltaic thin-film solar modules therefore usually have a front of translucent material - usually a glass substrate. disc - and a back cover - usually made of plastic, if necessary. Also made of glass - on. This construction is complemented by a framing of the front and back. Another component of the solar module is z. B. a backside junction box, in which the merged contacting of the solar cells and the wiring to the outside are protected from environmental influences.
Nach dem Stand der Technik werden zur Herstellung der Rahmen Profile aus Aluminium oder Aluminiumlegierung verwendet, die im Strangziehverfahren hergestellt werden. Entsprechend der Modulgröße werden sodann die Profile zugeschnitten und die Schenkel an den Ecken des Moduls miteinander verbunden. Dies kann durch Schrauben, Nieten oder Kleben - auch unter Zuhilfenahme von stabilisierenden Innenwinkeln - erfolgen. Um die Rahmen zu befestigen bzw. Anschlüsse z. B. für eine Erdung zu ermöglichen, weisen die Profile entsprechende Konturen auf, die auch durchbohrt werden können. Ein Beispiel eines entsprechenden Rahmens ist z. B. der DE-U-202 09 773 zu entnehmen. Dabei kann der Rahmen auch zweiteilig ausgebildet sein, um z. B. nach der DE-U-202 09 218 das Solarzellenmodul in ein Winkelprofil einzulegen, um sodann dieses mit einer Deckleiste zu verrasten. According to the state of the art, aluminum or aluminum alloy profiles, which are produced in the pultrusion process, are used to produce the frames. According to the module size, the profiles are then cut to size and the legs are connected together at the corners of the module. This can be done by screwing, riveting or gluing - also with the aid of stabilizing internal angles. To attach the frame or connections z. B. to allow for grounding, the profiles have corresponding contours, which can also be pierced. An example of a corresponding frame is z. B. DE-U-202 09 773 refer to. In this case, the frame may also be formed in two parts to z. B. according to DE-U-202 09 218 insert the solar cell module in an angle profile, then to lock this with a cover strip.
Die aus Aluminium im Strang hergestellten und aus Strangziehprofilen bestehenden Rahmen zeigen den Nachteil, dass konstruktive Merkmale nur in der Breite und Höhe der Profile berücksichtigt werden können. Die Kontur des Strangziehprofils in Längsrichtung des Profils wird demgegenüber durch das Werkzeug fest vorgegeben, ohne dass individuelle Veränderungen während des Herstellungsprozesses möglich sind. The aluminum made in strand and consisting of extruded profiles show the disadvantage that structural features can be considered only in the width and height of the profiles. The contour of the Strangziehprofils in the longitudinal direction of the profile is in contrast fixed by the tool, without individual changes during the manufacturing process are possible.
Um ein Solarzellenmodul rechteckiger Bauform umschließen zu können, müssen die Profile auf Maß zugeschnitten, nachträglich bearbeitet und sodann mechanisch miteinander verbunden werden. Dies bedeutet eine mechanische Schwächung der Gesamtkonstruktion sowie einen unerwünschten hohen Aufwand bei der Herstellung und der Montage. Eine Integration von weiteren Modulkomponenten wie mechanische Anschlusspunkte z. B. zu einem Dach oder einer Fassade, Verbindungselemente zu benachbarten Modulen bzw. Anschlussdosen können bei der Herstellung nicht gleichzeitig ausgebildet werden, da dies durch das Herstellungsverfahren des Strangziehens ausgeschlossen ist. Um den Rahmen individuell gestalten zu können, untersuchen aktuelle Forschungsarbeiten die Verwendbarkeit von Modulrahmen aus Kunststoffen, die im Spritzgießverfahren hergestellt werden sollen. To be able to enclose a solar cell module rectangular shape, the profiles must be cut to size, subsequently processed and then mechanically connected to each other. This means a mechanical weakening of the overall construction and an undesirable high cost in the manufacture and assembly. An integration of further module components such as mechanical connection points z. As to a roof or a facade, fasteners to adjacent modules or junction boxes can not be formed simultaneously in the production, as this is excluded by the manufacturing process of pultrusion. In order to be able to design the frame individually, current research investigates the usability of modular frames made of plastics, which are to be produced by injection molding.
Allerdings zeigen entsprechende Kunststoffrahmen den Nachteil einer nur eingeschränkten Haltbarkeit der Kunststoffe bei einem Einsatz im Außenbereich. Auch Alterungseffekte wie Verfärbung und Erhöhung der Brüchigkeit sind mit zunehmender Einsatzdauer zu erwarten. Ein weiterer Nachteil ist die grundsätzlich geringe Steifigkeit von Kunststoffen im Vergleich zu aus Metall bestehenden Profilen, so dass eine ausreichende mechanische Steifigkeit und Festigkeit der Gesamtkonstruktion nicht sichergestellt ist. Ein weiterer immanenter Nachteil ist die geringe Wärmeleitfähigkeit von Kunststoff, wodurch ein verminderter Abtransport von Wärme aus dem Modul in die Umgebung gegeben ist. Höhere Betriebstemperaturen der Solarmodule verringern jedoch ihre photovoltaische Effizienz. However, corresponding plastic frames have the disadvantage of only limited durability of the plastics when used outdoors. Also, aging effects such as discoloration and increase in brittleness are to be expected with increasing duration of use. Another disadvantage is the generally low rigidity of plastics compared to profiles made of metal, so that sufficient mechanical rigidity and strength of the overall construction is not ensured. Another immanent disadvantage is the low thermal conductivity of plastic, whereby a reduced removal of heat from the module is given in the environment. However, higher operating temperatures of the solar modules reduce their photovoltaic efficiency.
Der DE-A-10 2006 002 465 ist eine Konzentrator-Photovoltaik- Vorrichtung zu entnehmen, die ein Gehäuse aufweist, das als Spritz gus steil z. B. aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder Aluminium hergestellt ist. Durch das Gehäuse wird ein erforderlicher Abstand zwischen Fresnel-Linsen und Konzentratorsolarzellen sichergestellt. DE-A-10 2006 002 465 discloses a concentrator photovoltaic device having a housing which is injection molded as a steep cast z. B. made of glass fiber reinforced plastic or aluminum. The housing ensures a required distance between Fresnel lenses and concentrator solar cells.
Die US-A-4,392,009 bezieht sich auf einen Rahmen für ein Solarzellenmodul und besteht aus ersten und zweiten Abschnitten, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Dabei ist der Querschenkel des Rahmens ein Kunststoff-Spritzgussteil und der Längsschenkel ein Abschnitt eines aus Aluminium extrudierten Profils. US-A-4,392,009 relates to a frame for a solar cell module and consists of first and second sections made of different materials. In this case, the transverse leg of the frame is a plastic injection-molded part and the longitudinal leg is a portion of a profile extruded from aluminum.
Ein Profilrahmen ist der DE-A-30 20 018 zu entnehmen. A profile frame can be found in DE-A-30 20 018.
Der US-A-4,611,090 ist eine Tragkonstruktion aus Kunststoff zur Aufnahme von Solarzellenmodulen zu entnehmen. US-A-4,611,090 discloses a plastic support structure for receiving solar cell modules.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und einen Solarzel- lenmodulrahmen der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die im Stand der Technik immanenten Nachteile vermieden werden, insbesondere Konstruktionseinschränkungen oder die materialphysikalischen Nachteile nicht gegeben sind. Es soll eine einfache Herstellung mit gewünschter Struktur in jeder Dimension ermöglicht werden, um eine einfache Montage bzw. Integration von Komponenten zu ermöglichen. Die Gesamtkonstruktion soll hohen Festigkeitsanforderungen genügen sowie ein gutes Langzeitverhalten zeigen. Ferner soll ein problemloses kraftschlüssiges Verbinden von Rahmen untereinander möglich sein. The present invention is based on the object, a method and a solar cell module frame of the type mentioned in such a way that the inherent disadvantages of the prior art are avoided, in particular design restrictions or the material physical disadvantages are not given. It is a simple production with the desired structure in each dimension are made possible to allow easy assembly or integration of components. The overall design should meet high strength requirements and show good long-term behavior. Furthermore, a problem-free frictional connection of frames with each other should be possible.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art im Wesentlichen dadurch gelöst, dass der aus Metall bestehende erste Abschnitt durch Druckgießen und der zweite Abschnitt durch Falten oder Biegen eines Blechs hergestellt werden. According to the invention, the object is essentially achieved by a method of the aforementioned type in that the first section consisting of metal is produced by die-casting and the second section by folding or bending of a sheet.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt durch Vakuumdruckgießen hergestellt wird. In particular, it is provided that the first section is produced by vacuum die casting.
Als Material für den ersten und/oder zweiten Abschnitt, insbesondere sowohl für den ersten als auch den zweiten Abschnitt, kommt Aluminium oder eine Aluminium-Legierung wie Al- Mg oder Al-Si in Frage, ohne dass hierdurch die Erfindung eingeschränkt wird. As the material for the first and / or second section, in particular both for the first and the second section, aluminum or an aluminum alloy such as Al-Mg or Al-Si in question, without thereby limiting the invention.
Erfindungsgemäß wird eine Rahmenkonstruktion zur Verfügung gestellt, bei der eine genaue Anpassung an das aufzunehmende Solarmodul, also auch in den Eckbereichen erfolgt, ohne dass es Nacharbeiten bedarf. Insbesondere sind die nach dem Stand der Technik nachteiligen Fügeverfahren bei der Modulherstellung nicht erforderlich, wodurch erhebliche Kosteneinsparungen gegeben sind. Des Weiteren steht aufgrund des Herstellungsverfahrens ein Modulrahmen mit allen Konstruktionsvorteilen zur Verfügung, ohne dass es aufwendiger Montageschritte oder Nachbearbeitungen bedarf. Durch die Verwendung von Metall ergibt sich gegenüber den im Spritzgießverfahren hergestellten Kunststoffrahmen oder Kunststoffschenkeln von Rahmen der Vorteil, dass eine hohe Witterungsbeständigkeit gegeben ist. Veränderungen der Materialeigenschaften wie eine Verschlechterung des optischen Erscheinungsbildes durch Verfärben und/oder Ausbrechen und und/oder hohe Bruchanfälligkeit durch Alterungsprozesse sind ausgeschlossen. Auch bietet das Metall den Vorteil einer guten Wärmeableitung, so dass die Effizienz der Solarzellen optimal ausgenutzt wird. Ein problemloses kraftschlüssiges Verbinden von Rahmen insbesondere über die im Druckgießverfahren hergestellten ersten Abschnitte ist möglich. According to the invention, a frame construction is provided, in which an exact adaptation to the male solar module, that is also in the corner areas, without requiring reworking. In particular, the disadvantage of the prior art joining methods in the module production are not required, which are significant cost savings. Furthermore, due to the manufacturing process, a module frame with all design advantages is available without requiring expensive assembly steps or reworking. The use of metal results over the plastic frame produced by injection molding or plastic legs of frame the advantage that a high weather resistance is given. Changes in the material properties such as a deterioration of the visual appearance due to discoloration and / or breakage and / or high susceptibility to breakage due to aging processes are excluded. Also, the metal offers the advantage of good heat dissipation, so that the efficiency of the solar cell is optimally utilized. A trouble-free frictional connection of frames, in particular via the first sections produced in die casting is possible.
Durch die unterschiedlichen Herstellungsverfahren können überaus starre Rahmen bei geringem Gewicht hergestellt werden, wobei in Bezug auf die Längsschenkel gewünschte Profilgeometrien zum Einsatz gelangen können. Auch ist ein Bearbeiten des Blechs wie Einbringen von Löchern vor dem Falten oder Biegen möglich, ein Vorteil, den das Extrudieren nicht bietet. Due to the different manufacturing methods, extremely rigid frames can be produced with low weight, with desired profile geometries being able to be used in relation to the longitudinal legs. Also, machining of the sheet such as making holes before folding or bending is possible, an advantage that extrusion does not offer.
Einen Verbund von erfindungs gemäßen Rahmen bildet ein leichtes Flächentragwerk, das eine hohe Stabilität aufweist. A composite of fiction, contemporary frame forms a lightweight surface structure, which has a high stability.
Die ersten Abschnitte sind insbesondere zweiteilig ausgebildet und umschließen einen Hohlraum, in dem eine elektrische Verschaltung, Wechselrichter, DC/DC- Wandler oder sonstige elektrische bzw. elektronische Komponenten wie Schutzdioden einbringbar sind, ohne dass es gesonderter Aufnahmen bzw. Ansätze an dem Rahmen bedarf. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass ein entfernbarer Teilabschnitt des vorzugsweise den Querschenkel bildenden ersten Abschnitts entlang der Vorderseite des Rahmens verläuft. Somit ist eine problemlose Wartung bzw. ein Austausch von Bauteilen und Komponenten möglich, die in dem Hohlraum angeordnet sind. In diesem kann sich die Schnittstelle zwischen dem Solarzellenmodul und einem Verbraucher befinden, der auch die Verschaltung zu weiteren Solarzellenmodulen einschließt. The first sections are in particular formed in two parts and enclose a cavity in which an electrical circuit, inverters, DC / DC converters or other electrical or electronic components such as protective diodes can be introduced without requiring separate receptacles or attachments to the frame. In this case, provision is made in particular for a removable partial section of the first section, which preferably forms the transverse limb, to run along the front side of the frame. Thus, a trouble-free maintenance or exchange of components and components is possible, which are arranged in the cavity. In this can be the interface between the solar cell module and a consumer, which also includes the interconnection to other solar cell modules.
Insbesondere und in hervorzuhebender Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem von dem ersten Abschnitt zur Verfügung gestellten Hohlraum eine Brandschutzsicherung vorgesehen wird, durch die bei deren Aktivierung das zugeordnete Solarzellenmodul elektrisch von einem Verbraucher bzw. weiteren Solarzellenmodulen getrennt wird. In particular, and in an embodiment of the invention to be emphasized, provision is made for a fire protection device to be provided in the cavity provided by the first section, by means of which the associated solar cell module is electrically separated from a consumer or further solar cell modules when they are activated.
Ein Solarzellenmodulrahmen der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass die Rahmenlängs- und -querschenkel aus Metall bestehen, dass der erste Abschnitt durch Druckgießen und der zweite Abschnitt durch Biegen oder Falten eines Blechs hergestellt ist und dass die ersten und zweiten Nuten oder die ersten und zweiten Falze rahmeninnenseitig verlaufend fluchtend ineinander übergehen und Aufnahme für das Solarzellenmodul bilden. A solar cell module frame of the type mentioned above is characterized in that the frame longitudinal and transverse limbs are made of metal, that the first section is made by die casting and the second section by bending or folding a sheet and in that the first and second grooves or the first and second folds merge flush with each other inside the frame and form a receptacle for the solar cell module.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt in Draufsicht eine U-Form mit einem einen Querschenkel des Rahmens bildenden Mittelschenkel und Seitenschenkeln aufweist, die Teilabschnitte der Längsschenkel des Rahmens sind. In particular, it is provided that the first section in plan view has a U-shape with a transverse leg of the frame forming the center leg and side legs, which are sections of the longitudinal legs of the frame.
Der den Querschenkel des Rahmens bildende Mittelschenkel des ersten Abschnitts umfasst vorzugsweise zumindest zwei parallel zur Längsachse des Mittelschenkels und zueinander beabstandete erste Flachabschnitte, die Ebenen aufspannen, die senkrecht zu der Rahmenebene verlaufen. Ferner sind endseitig die Flachabschnitte verbindende wie verschließende weitere stegförmige Abschnitte vorgesehen, die Abschnitte der Rahmenlängsschenkel bilden und mit dem oder den zweiten Abschnitten verbunden wie verrastet oder verschraubt sind. Dabei können die entsprechenden Flachabschnitte in die zweiten Abschnitte eingesteckt werden, so dass eine hinreichende Steifigkeit des Rahmens gegeben ist. The transverse leg of the frame forming the center leg of the first section preferably comprises at least two parallel to the longitudinal axis of the central leg and spaced apart first flat portions, the planes span, which extend perpendicular to the frame plane. Further, the end portions connecting the flat portions as closing further web-shaped portions are provided, which form portions of the frame longitudinal legs and connected to the one or more sections as locked or screwed. In this case, the corresponding flat sections can be inserted into the second sections, so that a sufficient rigidity of the frame is given.
Auch ist ein problemloses Verrasten möglich. Hierzu können von den Außenseiten der Flachabschnitte Vorsprünge abragen, die in entsprechende Aussparungen in die die Längsschenkel bildenden zweiten Abschnitte einrasten. Die Möglichkeit einer Verschraubung ist gleichfalls gegeben. Also, a problem-free locking is possible. For this purpose, protrude from the outer sides of the flat portions projections, which engage in corresponding recesses in the second leg forming the longitudinal leg. The possibility of screwing is also given.
Von den innenseitig verlaufenden ersten Flachabschnitten geht sodann die erste Längsnut aus, in die ein Randbereich eines von dem Rahmen aufzunehmenden Solarzellenmoduls eingreift. From the inner side extending first flat sections then goes out the first longitudinal groove, which engages in an edge region of a solar cell module to be accommodated by the frame.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rahmen zwei zweite Abschnitte aufweist, die zumindest Abschnitte der Längsschenkel des Rahmens sind und mit den Seitenschenkeln des ersten eine U-Form aufweisenden Abschnittes verbunden sind. In a development of the invention, it is provided that the frame has two second sections which are at least sections of the longitudinal legs of the frame and are connected to the side legs of the first section having a U-shape.
In hervorzuhebender Ausgestaltung und zur Erzielung einer hinreichenden Steifigkeit ist vorgesehen, dass der durch Falten bzw. Biegen eines insbesondere gewalzten Blechs gebildete zweite Abschnitt im Schnitt die Geometrie eines„G" bzw. einer„6" aufweist und aus einem rechteckförmigen Basisabschnitt und einem in Verlängerung eines Schenkels des Basisab- Schnitts verlaufenden L-Abschnitt besteht. Der Zwischenraum zwischen dem Basisabschnitt und dem abgewinkelten Schenkel des L-Abschnitts bildet sodann die zweite Längsnut, in die ein Randbereich des Solarzellenmoduls eingebracht wird. In hervorgewhebender embodiment and to achieve a sufficient rigidity is provided that the fold formed by folding or bending a particular rolled sheet formed second section in section has the geometry of a "G" or a "6" and a rectangular base portion and an extension one leg of the base Sectionally extending L-section exists. The space between the base portion and the angled leg of the L-section then forms the second longitudinal groove, in which an edge region of the solar cell module is introduced.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rahmen entlang der Rückseite des Halbleiterbauelements sich erstreckende Stege aufweist. Diese können die Funktion von Versteifungsrippen und/oder Kühlrippen aufweisen. Im letzteren Fall müssen die Stege derart ausgerichtet sein, dass das Solarzellenmodul rückseitig diese kontaktiert. In an embodiment of the invention it is provided that the frame along the back of the semiconductor device has extending webs. These may have the function of stiffening ribs and / or cooling ribs. In the latter case, the webs must be aligned such that the solar cell module back contacted them.
Somit ist im Vergleich zum Stand der Technik eine größere Steifigkeit gegeben, die allein durch Strangziehprofile oder Kunststoffkonstruktionen nicht möglich ist, es sei denn, dass eine Dimensionierung erfolgt, die allein aus Kostengründen nicht in Betracht kommen dürfte. Thus, compared to the prior art, a greater rigidity is given, which is not possible solely by Strangziehprofile or plastic structures, unless a dimensioning takes place, which should not be considered solely for cost reasons.
Insbesondere durch Vakuumdruckgießverfahren besteht die Möglichkeit, Wandstärken der Rahmenprofilabschnitte im Bereich von 2 mm oder geringer herzustellen, wodurch ein geringes Gewicht der Gesamtkonstruktion gegeben ist. In particular, by vacuum die casting, it is possible to produce wall thicknesses of the frame profile sections in the range of 2 mm or less, whereby a low weight of the overall construction is given.
Die Wandstärken sowohl des ersten als auch des zweiten Abschnitts können im Bereich zwischen 0,3 mm und 2 mm Dicke liegen. Dies gilt sowohl für die im Druckgießverfahren wie Vakuumdruckgießverfahren hergestellten ersten Abschnitte als auch für die durch Biegen bzw. Falten eines insbesondere gewalzten Blechs hergestellten zweiten Abschnitte. The wall thicknesses of both the first and second sections may range between 0.3 mm and 2 mm thick. This applies both to the first sections produced by the die-casting method and the vacuum-pressure casting method and to the second sections produced by bending or folding a rolled sheet, in particular.
Stehen die Stege oder Rippen mit dem Solarzellenmodul in Kontakt, so ist gleichzeitig eine Kühlung des Moduls durch Wärmeableitung gegeben. Somit ist ein höherer photovoltaischer Ertrag durch niedrige Betriebsbedingungen gegeben. If the webs or ribs are in contact with the solar cell module, the module is simultaneously cooled by heat dissipation. Thus, a higher photovoltaic yield is given by low operating conditions.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass zwischen den Schenkeln des Rahmens und integral mit diesem flächige Bereiche ausgebildet werden, die zum einen zur Kühlung und zum anderen zur Ableitung von Aufladungen und/oder zur Abschirmung von elektromagnetischen Feldern dienen. Des Weiteren besteht aufgrund des erfindungs gemäßen Herstellungsverfahrens der Vorteil, dass in zumindest einem Schenkel des Rahmens eine Aufnahme für z. B. ein Verbindungselement wie Dach- oder Fassadenbefestigung ausgebildet ist. Anschlüsse für elektrische Verbinder können gleichfalls integral hergestellt werden. However, there is also the possibility that between the legs of the frame and integrally formed with this area areas, which are used for cooling and on the other for the discharge of charges and / or for shielding electromagnetic fields. Furthermore, due to the fiction, contemporary manufacturing process has the advantage that in at least one leg of the frame a receptacle for z. B. a connecting element such as roof or facade fastening is formed. Terminals for electrical connectors may also be made integral.
Markante Designelemente wie technische Informationen oder sonstige Kennzeichnungen sind gleichfalls in das Gussbauteil, also einem ersten Abschnitt integrierbar. Auch kann zumindest ein Schenkel eines Rahmens peripher einer Außenstruktur zum formschlüssigen Verbinden mit einem weiteren Rahmen ausgebildet sein, um somit auf einfache Weise eine formschlüssige Verbindung zu ermöglichen. Gleichzeitig ergibt sich durch das Aneinanderreihen von Rahmen eine überaus stabile Ausführung für große photovoltaische Anlagen mit vielen Einzelmodulen. Striking design elements such as technical information or other markings can also be integrated into the cast component, ie a first section. Also, at least one leg of a frame may be peripherally formed of an outer structure for positive connection with another frame, thus enabling a positive connection in a simple manner. At the same time, the stringing together of frames results in a very stable design for large photovoltaic systems with many individual modules.
Es besteht ferner die Möglichkeit, dass in dem Rahmen, insbesondere in zumindest einem ersten Abschnitt, eine Anschlusseinrichtung wie -dose für Kabel integriert ist. There is also the possibility that in the frame, in particular in at least a first section, a connection device such as socket is integrated for cable.
Des Weiteren sieht eine Ausgestaltung vor, dass eine mechanische Versteifung des Rahmens durch eine Wabenstruktur erfolgt, die sich entlang der Rückseite der Module erstreckt. Furthermore, an embodiment provides that a mechanical stiffening of the frame is effected by a honeycomb structure which extends along the rear side of the modules.
Auch besteht die Möglichkeit, die Abschnitte des Rahmens durch einen Seilzugmechanismus zu fixieren bzw. zu spannen. Hierzu kann ein Seilzug in dem bzw. um den Rahmen geführt und sodann z. B. durch einen Umlenkhebel, einen Kniehebel oder einen Exzenter gespannt werden. Eine entsprechende Fixierungsmöglichkeit ist auch zum Fixieren mehrerer Rahmen zueinander möglich. In diesem Fall würde zumindest ein Seilzug um die Rahmen und ggfs. innerhalb der Rahmen geführt und die Rahmen verbinden, wobei der zumindest eine Seilzug durch geeignete Mittel wie Umlenkhebel, Kniehebel oder Exzenter spannbar ist. It is also possible to fix or clamp the sections of the frame by a cable pull mechanism. For this purpose, a cable can be performed in or around the frame and then z. B. by a reversing lever, a toggle or an eccentric. A corresponding fixation option is also possible for fixing several frames to each other. In this case, at least one cable would be guided around the frame and, if necessary, within the frame and connect the frame, wherein the at least one cable is tensioned by suitable means such as lever, toggle or eccentric.
Auch bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Einbringen eines Solarzellenmoduls in einen Rahmen, wobei die Längsränder des Solarzellenmoduls in die zweiten Längsnuten der zweiten Abschnitte, sodann die Querränder des Solarzellenmoduls in erste Längsnuten von ersten Abschnitten eingebracht werden und schließlich die ersten und zweiten Abschnitte verbunden werden. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Einbringen eines Solarzellenmoduls in einen Rahmen, wobei das Solarzellenmodul in die zweite Längsnut des zu einem U gebogenen zweiten Abschnitts geschoben und sodann auf freien Querrand des Solarzellenmoduls ein erster Abschnitt geschoben wird, der anschließend mit dem zweiten Abschnitt verbunden wird. The invention also relates to a method for introducing a solar cell module into a frame, wherein the longitudinal edges of the solar cell module in the second longitudinal grooves of the second sections, then the transverse edges of the solar cell module are inserted into first longitudinal grooves of first sections and finally the first and second sections become. The invention also provides a method for introducing a solar cell module into a frame, wherein the solar cell module is pushed into the second longitudinal groove of the curved to a U second portion and then pushed onto the free transverse edge of the solar cell module, a first portion, which is then connected to the second section becomes.
Diese Ausführungsform ist besonders für Randmodule von PV-Generatoren geeignet. This embodiment is particularly suitable for edge modules of PV generators.
Ist die Erfindung im Zusammenhang mit Solarzellenmodulen erläutert worden, so sind die erfindungsgemäßen Rahmen auch auf anderen Einsatzgebieten möglich, insbesondere dort, wo bruchgefährdete Strukturen wie z. B. Glasscheiben durch eine Rahmenkonstruktion stabilisiert werden sollen. If the invention has been explained in connection with solar cell modules, the frames according to the invention are also possible in other fields of use, especially where fracture-prone structures such. B. glass to be stabilized by a frame construction.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels. Further details, advantages and features of the invention will become apparent not only from the claims, the features to be taken from them-alone and / or in combination-but also from the following description of a preferred embodiment to be taken from the drawing.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines Rahmes, 1 is a perspective view of a first embodiment of a cream,
Fig. 2 einen Teil eines Rahmens, 2 shows a part of a frame,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Rahmens mit Detailansichten, 3 shows a second embodiment of a frame with detail views,
Fig. 4 eine erste Ausführungsform zum Verbinden von Rahmenschenkeln, 4 shows a first embodiment for connecting frame legs,
Fig. 4a eine Variante der Ausführungsform gemäß Fig. 4, 4a shows a variant of the embodiment of FIG. 4,
Fig. 5 eine zweite Ausführungsform zum Verbinden von Rahmenschenkeln, Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Querschenkel, 5 shows a second embodiment for connecting frame legs, 6 shows a cross section through a transverse leg,
Fig. 7 bevorzugte Ausführungsform eines Rahmenschenkelprofils, 7 shows a preferred embodiment of a frame leg profile,
Fig. 8 einen Abschnitt eines Rahmens mit Detaildarstellung, 8 shows a section of a frame with a detail,
Fig. 9 zwei miteinander verbundene Rahmen, 9 shows two interconnected frames,
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform zur Ausbildung eines Rahmens und Fig. 10 shows another embodiment for forming a frame and
Fig. 11 ein Verbund von Rahmen im Ausschnitt. Fig. 11 is a composite of frame in the neck.
In Fig. 1 ist in perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines Rahmens 10 dargestellt, der aus einer Aluminiumlegierung besteht und im Druckgießverfahren hergestellt ist. Der Rahmen weist Seiten- und Querschenkel 12, 14 bzw. 16, 18 auf, die bevorzugterweise einen umlaufenden Falz 20 besitzen, in den ein nicht dargestelltes Solarzellenmodul einsetzbar ist. Des Weiteren sind im Ausführungsbeispiel integral mit den Schenkeln 12, 14, 16, 18 sich kreuzende Rippen 22, 24, 26 dargestellt, die es ermöglichen, dass die Wandstärken des Schenkels 12, 14, 16, 18 relativ gering z. B. im Bereich von 2 mm oder weniger, insbesondere einer Dicke zwischen 0,3 mm und 2 mm, im Druckgießverfahren hergestellt werden können. In Fig. 1, a first embodiment of a frame 10 is shown in a perspective view, which consists of an aluminum alloy and is produced by die casting. The frame has side and transverse legs 12, 14 and 16, 18, which preferably have a circumferential fold 20 into which a solar cell module, not shown, can be inserted. Furthermore, in the embodiment, integrally with the legs 12, 14, 16, 18, intersecting ribs 22, 24, 26 are shown, which allow that the wall thicknesses of the leg 12, 14, 16, 18 relatively low z. B. in the range of 2 mm or less, in particular a thickness between 0.3 mm and 2 mm, can be produced by die casting.
Entsprechend der Funktion der Rippen 22, 24, 26 kann die Zahl und deren Erstreckungen entlang der durch den Rahmen 10 aufgespannten Ebene variieren, um z. B. die Funktion von Kühlrippen, einer elektrischen Abschirmung oder Ableitung von statischen Aufladungen zu erfüllen. According to the function of the ribs 22, 24, 26, the number and their extensions along the plane spanned by the frame 10 vary to z. B. to fulfill the function of cooling fins, electrical shielding or dissipation of static charges.
Ferner sind in den Längs schenkein 12, 14 Verstärkungen 28, 30, 32, 34 mitgegossen, um die Durchgangsöffnungen 36, 38, 40 42 zum Befestigen des Rahmens 10 z. B. auf einem Dach, einem Träger oder einer Fassade zu nutzen. Der Querschenkel 18 weist im Vergleich zu den anderen Schenkeln abschnittsweise eine größere flächige Erstreckung (Bereich 44) auf, um z. B. Kennzeichnungen durch erhabene oder geprägte Strukturen anbringen zu können. Further, in the longitudinal are schenkein 12, 14 reinforcements 28, 30, 32, 34 mitgegossen to the through holes 36, 38, 40 42 for attaching the frame 10 z. B. on a roof, a carrier or a facade to use. The transverse leg 18 has in sections compared to the other legs a larger areal extent (area 44) to z. B. to attach markings by raised or embossed structures.
Auch besteht die Möglichkeit, in dem Rahmen 10 eine Anschlussdose für Kabel zu integrieren. Eine diesbezügliche Ausgestaltung ist aufgrund des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ohne Weiteres möglich. It is also possible to integrate in the frame 10 a junction box for cables. A related embodiment is readily possible due to the manufacturing method according to the invention.
Ferner kann durch Wabenstrukturen, die entlang der Rückseite des Rahmens 10 verlaufen, also entlang der Rückseite der von dem Rahmen aufzunehmenden Module, eine gewünschte mechanische Versteifung erzielt werden. Die Wabenstruktur kann insbesondere integral mit dem Rahmen bzw. Abschnitten von diesem ausgebildet sein. Further, by honeycomb structures, which run along the back of the frame 10, that is, along the back of the modules to be received by the frame, a desired mechanical stiffening can be achieved. The honeycomb structure may in particular be formed integrally with the frame or sections thereof.
Um erfindungsgemäße Rahmen 10 auf einfache Weise mit anderen entsprechend ausgebildeten Rahmen form- und kraftschlüssig verbinden zu können, weist der Querschenkel 16 eine Struktur 46 auf, die es ermöglicht, mit einer entsprechenden Kontur eines anderen Rahmens zu verrasten. In order to connect frame 10 according to the invention in a simple manner with other correspondingly formed frame positively and non-positively, the transverse leg 16 has a structure 46 which makes it possible to lock with a corresponding contour of another frame.
Anstelle einer Verrastung kann auch ein Seilzugmechanismus vorgesehen sein. So können zu verbindende Rahmen von einem Seilzug umgeben werden, der um die Rahmen und/oder innerhalb der Rahmen verläuft. Der Seilzug selbst kann z. B. mittels eines Umlenkhebels, eines Kniehebelverschlusses oder Exzenterverschlusses gespannt werden, um die Rahmen zueinander zu fixieren. Instead of a catch and a cable mechanism may be provided. Thus, frames to be connected can be surrounded by a cable which runs around the frames and / or within the frames. The cable itself can z. B. by means of a reversing lever, a toggle fastener or Exzenterverschlusses be tightened to fix the frame to each other.
Wie die Fig. 2 verdeutlicht, ist der Rahmen aus Abschnitten zusammengesetzt, von denen einige in der Fig. 2 dargestellt und mit den Bezugszeichen 50, 52, 54, 56, 58, 60 gekennzeichnet sind. Einige der Abschnitte 50, 52, 54, 56, 58, 60 können durch Gießen hergestellt sein. As Fig. 2 illustrates, the frame is composed of sections, some of which are shown in Fig. 2 and identified by reference numerals 50, 52, 54, 56, 58, 60. Some of the sections 50, 52, 54, 56, 58, 60 may be made by casting.
Die einzelnen Abschnitte des Rahmens untereinander können z. B. durch Formschluss wie mittels Zapfen miteinander verbunden werden. Auch besteht die Möglichkeit, die peripheren Rahmenschenkel über einen umlaufenden Seilzug zu verbinden, der um und/oder ggfs. abschnittsweise innerhalb der Abschnitte verläuft und durch einen Verschluss wie Umlenkhebel, Kniehebelverschluss oder Exzenterverschluss gespannt wird. Auf diese Weise werden die Rahmenschenkel kraftschlüssig miteinander verbunden. The individual sections of the frame with each other can z. B. by positive engagement as by pins are connected to each other. It is also possible to connect the peripheral frame legs via a circulating cable, which runs around and / or, if necessary, sections within the sections and by a closure such as lever, Toggle lock or eccentric is tensioned. In this way, the frame legs are positively connected to each other.
Als bevorzugte Materialien für den Rahmen 10 bzw. Abschnitte von diesem sind Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen wie Al-Mg oder Al-Si zu nennen, ohne dass hierdurch eine Einschränkung der erfindungsgemäßen Lehre erfolgt. As preferred materials for the frame 10 or sections thereof are aluminum or aluminum alloys such as Al-Mg or Al-Si to call, without thereby limiting the teaching of the invention.
Als ein Urformverfahren zum Herstellen von Abschnitten des Rahmens ist das Druckgießverfahren zu nennen, durch das eine Strukturgebung des Rahmens bzw. von Abschnitten von diesem ermöglicht wird, wobei in jedem gewünschten Bereich des Rahmens bzw. des Abschnitts gewünschte individuell gestaltbare Strukturen beim Urformen mit herstellbar sind. As a primary molding method for producing portions of the frame, the die casting method is to be mentioned, by which a structuring of the frame or portions thereof is made possible, with in each desired area of the frame or the section desired customizable structures in the prototyping can be produced ,
Den Fig. 3 bis 11 sind bevorzugte Ausführungsformen der erfindungs gemäßen Lehre zu entnehmen. Dabei werden grundsätzlich für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet. FIGS. 3 to 11 show preferred embodiments of the teaching according to the invention. In this case, the same reference numerals are used in principle for the same elements.
Auch bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 bis 11 besteht der Rahmen aus Abschnitten, die zum einen durch Gießen, insbesondere Vakuumdruckgießen, und zum anderen durch Umformen (Biegen oder Falten) eines gewalzten Bleches hergestellt werden. Als bevorzugtes Material für die Abschnitte ist Aluminium bzw. Aluminiumlegierung wie Al-Mg oder Al-Si zu nennen, ohne dass hierdurch die erfindungs gemäße Lehre eingeschränkt werden soll. Also in the embodiments according to FIGS. 3 to 11, the frame consists of sections which are produced on the one hand by casting, in particular vacuum die casting, and on the other hand by forming (bending or folding) a rolled sheet. As a preferred material for the sections is aluminum or aluminum alloy such as Al-Mg or Al-Si to call, without this being the fiction, contemporary teaching should be limited.
In Fig. 3 ist ein Rahmen 100 zur Aufnahme eines Solarzellenmoduls 101 dargestellt. Dieses besteht in gewohnter Weise aus einer frontseitigen Glasscheibe, den von dieser abgedeckten und untereinander verschalteten Solarzellen sowie einer rückseitigen Folie. Das Solarzellenmodul 101 kann auch vereinfacht als Laminat bezeichnet werden. FIG. 3 shows a frame 100 for receiving a solar cell module 101. This consists in the usual way of a front glass pane, covered by this and interconnected solar cells and a backside foil. The solar cell module 101 can also be referred to simply as a laminate.
Der das Laminat aufnehmende Rahmen 100 besteht nach der Fig. 3 aus Querschenkeln 102, 104 und Längs schenkein 106, 108. Zumindest einer der Querschenkel 102, 104 als sogenannter erster Abschnitt ist durch Druckgießen hergestellt, wohingegen die Längsschenkel 106, 108 als zweite Abschnitte jeweils ein gekantetes Blech (Fig. 7) sind. Wie sich aus der Darstellung gemäß Fig. 3 ergibt, weisen die Querschenkel 102, 104 in Draufsicht, also senkrecht zur durch den Rahmen 100 aufgespannten Ebene jeweils eine U- Form auf, die sich aus Mittelschenkeln 107, 109 und Seitenschenkeln 110, 112, 116, 118 zusammensetzt. At least one of the transverse legs 102, 104 as a so-called first section is produced by die-casting, whereas the longitudinal legs 106, 108 as second sections respectively a folded sheet (Fig. 7). As can be seen from the illustration according to FIG. 3, the transverse legs 102, 104 in plan view, that is to say perpendicular to the plane defined by the frame 100, each have a U-shape which consists of center limbs 107, 109 and side limbs 110, 112, 116 , 118 composed.
Ein Vergleich der Querschenkel 102, 104 zeigt, dass die Mittelschenkel 107, 109 voneinander abweichen, da der Querschenkel 104 zusätzlich eine Aussparung 120 zur Aufnahme einer Kennzeichnung 123 aufweist. A comparison of the transverse legs 102, 104 shows that the center legs 107, 109 differ from one another, since the transverse leg 104 additionally has a recess 120 for receiving a marking 123.
Ferner erkennt man aus der Detaildarstellung links in Fig. 3, dass der Querschenkel 104 zwei zueinander beabstandete und senkrecht zur von dem Rahmen 100 aufgespannten Ebene verlaufende erste und zweite Flachabschnitte 122, 124 aufweist, von denen der äußere Flachabschnitt 122 mit der Aussparung 120 versehen ist. Furthermore, it can be seen from the detailed illustration on the left in FIG. 3 that the transverse limb 104 has two first and second flat sections 122, 124 spaced apart from one another and perpendicular to the plane spanned by the frame 100, of which the outer flat section 122 is provided with the recess 120 ,
Die Längsflachabschnitte 122, 124 werden über die Seitenschenkel 116, 118 verbunden, die über ihre Endabschnitte 126, 128 mit den Seitenschenkeln 106, 108 verbunden wie verrastet werden. Letztere Verbindungsart ist in Fig. 3 dargestellt. Man erkennt im Endbereich des Längs schenkeis 108 Aussparungen 130, 132, in die von den Seitenschenkeln 126, 128 ausgehende Vorsprünge 135 einrasten, sobald das Solarzellenmodul 101 ordnungsgemäß zwischen den Quer- und Längsschenkeln 102, 104, 106, 108 positioniert ist. The longitudinal flat portions 122, 124 are connected via the side legs 116, 118, which are connected via their end portions 126, 128 with the side legs 106, 108 as locked. The latter type of connection is shown in FIG. It can be seen in the end region of the longitudinal Schenkeis 108 recesses 130, 132, engage in the protruding from the side legs 126, 128 projections 135 as soon as the solar cell module 101 is properly positioned between the transverse and longitudinal legs 102, 104, 106, 108.
Wie sich aus der Fig. 8 ergibt, kann ein Rahmen 134 auch gleich ausgebildete Querschenkel 136, 138 als erste Abschnitte aufweisen, die entsprechend der Detaildarstellung zwei zueinander beabstandet verlaufende Stege 140, 142 aufweisen, die ebenfalls als Flachabschnitte wie die Flachabschnitte 122, 124 in Fig. 3 zu bezeichnen sind. Der rahmeninnenseitig verlaufende Steg 142 weist eine Längsnut 144 auf, in die das Solarzellenmodul 101 mit seinem Querrand einschiebbar ist. Die Längsnut 144 wird als erste Längsnut bezeichnet. As can be seen from FIG. 8, a frame 134 can also have identically formed transverse limbs 136, 138 as first sections which, according to the detailed illustration, have two webs 140, 142 extending at a distance from each other, which also act as flat sections like the flat sections 122, 124 in FIG Fig. 3 are to be designated. The frame inside running web 142 has a longitudinal groove 144 into which the solar cell module 101 with its transverse edge can be inserted. The longitudinal groove 144 is referred to as the first longitudinal groove.
Die Stege 140, 142 werden endseitig über Seitenschenkel verbunden, die prinzipiell den Seitenschenkeln 116, 118 in Fig. 3 entsprechen und über die die Querschenkel 136, 138 mit den Rahmenseiten- oder -längs schenkein 106, 108 verbunden werden. Die Fig. 8 verdeutlicht des Weiteren, dass die zueinander beabstandeten Stege 142, 144 als Aufnahme für Kennzeichnungen 123 dienen. Der die Kennzeichnung 123 aufweisende auch als Teilabschnitt des ersten Abschnitts 136 zu bezeichnende Schenkel 125 kann lösbar mit den quer zu dem Schenkel 125 verlaufenden Stegen 142, 144 verbunden sein, so dass ein von den Stegen 140, 142 und einem parallel zu dem Schenkel 125 verlaufenden rückseitigen Schenkel 127 begrenzter Hohlraum zugänglich ist, in dem elektrische und elektronische Bauelemente oder sonstige Funktionselemente einbringbar sind, die für das Solarzellenmodul bzw. die Ver- schaltung von mehreren aneinander gereihten Solarzellenmodulen benötigt werden. The webs 140, 142 are connected at the ends via side legs, which in principle correspond to the side legs 116, 118 in FIG. 3 and via which the transverse legs 136, 138 are connected to the frame side or longitudinal legs 106, 108. FIG. 8 further illustrates that the spaced-apart webs 142, 144 serve as a receptacle for markings 123. The leg 123 having the marking 123 and also to be designated as a section of the first section 136 may be releasably connected to the webs 142, 144 running transversely to the leg 125, so that one of the webs 140, 142 and one parallel to the leg 125 back leg 127 is accessible limited cavity in which electrical and electronic components or other functional elements can be introduced, which are required for the solar cell module or the interconnection of several juxtaposed solar cell modules.
Anstelle der Entfernbarkeit des frontseitigen Schenkels 127 kann auch der Steg 140 entfernbar ausgebildet sein. In diesem Fall sind die Schenkel 125 und 127 sowie der Steg 142 als Einheit ausgebildet und im Druckgießverfahren hergestellt. Instead of the removability of the front leg 127 and the web 140 may be removable formed. In this case, the legs 125 and 127 and the web 142 are formed as a unit and manufactured by die casting.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die als erste Abschnitte bezeichneten Querschenkel 136, 138 derart zweiteilig auszubilden, dass der jeweilige Querschenkel 136, 138 oder zumindest einer der Querschenkel 136, 138 aus zwei Teilabschnitten besteht, wobei zumindest ein Teilabschnitt im Schnitt eine U-Geometrie aufweist und wobei die das Solarzellenmodul aufnehmende Nut durch Stege begrenzt wird, die entweder von einem der Teilabschnitte, insbesondere dem eine U-Geometrie aufweisenden ausgehen oder im Bereich der Längsränder der Teilabschnitte verlaufen, die bei zusammengesetzten Teilabschnitten aufeinander liegen. However, it is also possible to design the transverse legs 136, 138, which are referred to as first sections, in two parts such that the respective transverse limb 136, 138 or at least one of the transverse limbs 136, 138 consists of two subsections, wherein at least one subsection has a U-geometry in section and wherein the solar cell module receiving groove is bounded by webs, which either emanate from one of the subsections, in particular those having a U-geometry or in the region of the longitudinal edges of the sub-sections, which are superimposed at composite sections.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Teilabschnitte eine gleiche Geometrie aufweisen, so dass nur ein Werkzeug zur Herstellung benötigt wird. Es handelt sich sodann um Halbschalen. There is also the possibility that the sections have the same geometry, so that only one tool is needed for the production. These are then half-shells.
Eine bevorzugte Geometrie ergibt sich aus der Fig. 6. Man erkennt einen ersten Teilabschnitt 129 und einen zweiten Teilabschnitt 131, die insgesamt den ersten Abschnitt und im Ausführungsbeispiel den Querschenkel 136 bzw. 138 bilden. Der erste Teilabschnitt 129 hat eine U- Geometrie, der von dem als Deckelelement zu bezeichnenden zweiten Teilabschnitt 131 verschließbar ist. Somit umschließen die Teilabschnitte 129, 131 einen Hohlraum 141, in dem z. B. Funktionselemente für das Solarzellenmodul angeordnet werden können. Das Deckelelement (zweiter Teilabschnitt 131) verläuft rahmenfrontseitig, so dass ein Entfernen bei zu- sammengesetzten Modulen und somit ein problemloses Zugänglichmachen des Hohlraums ermöglicht wird. A preferred geometry is shown in FIG. 6. A first partial section 129 and a second partial section 131 are shown, which together form the first section and, in the exemplary embodiment, the transverse legs 136 and 138, respectively. The first section 129 has a U-geometry, which can be closed by the second section 131 to be designated as a cover element. Thus, the sections 129, 131 enclose a cavity 141 in which z. B. functional elements for the solar cell module can be arranged. The cover element (second subsection 131) extends on the frame front side, so that a removal at sammengesetzten modules and thus easy accessibility of the cavity is made possible.
Von dem modulseitig verlaufenden Seitenschenkel 133 des ersten Teilabschnitts 126 ragen Stege 137, 139 ab, die die erste Nut zur Aufnahme des Solarzellenmoduls 101 begrenzen. Protruding from the side leg 133 of the first section 126 running on the module side are webs 137, 139 which delimit the first groove for receiving the solar cell module 101.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der erste Teilabschnitt aus eine gleiche Geometrie aufweisenden Halbschalen als die Teilabschnitte besteht. In diesem Fall würde jeweils einer der Stege von einer der Halbschalen ausgehen, die beabstandet zum Stoßbereich zwischen den Halbschalen verlaufen. However, there is also the possibility that the first section consists of half-shells having the same geometry as the sections. In this case, each one of the webs would emanate from one of the half-shells, which run at a distance to the impact area between the half-shells.
Die Stoßstellen zwischen den Teilabschnitten 129, 131 sind in der Fig. 6 mit den Bezugszeichen 143 und 145 gekennzeichnet. The joints between the sections 129, 131 are indicated in FIG. 6 by reference numerals 143 and 145.
Die in den Querschenkeln 102, 104, 136, 138 innenseitig verlaufenden ersten Längsnuten 144 gehen bei zusammengesetztem Rahmen 100, 134 bündig in in den Rahmenlängs schenkein 106, 108 ausgebildeten zweiten Längsnuten 146, 148 über (Fig. 7), in die die Längsränder des Moduls 101 einsetzbar bzw. einschiebbar ist bzw. die die Möglichkeit bieten, dass die Rahmenseitenschenkel 106, 108 auf die Längsränder des Moduls 101 aufgedrückt werden können. The in the transverse legs 102, 104, 136, 138 inside extending first longitudinal grooves 144 go in a composite frame 100, 134 flush in the frame longitudinal schenkein 106, 108 formed second longitudinal grooves 146, 148 (FIG. 7), in which the longitudinal edges of Module 101 can be used or inserted or offer the possibility that the frame side legs 106, 108 can be pressed onto the longitudinal edges of the module 101.
Die entsprechenden zweiten Längsnuten 146, 148 sind auch den Fig. 4 und 5 zu entnehmen, in denen in vergrößerter Darstellung Verbindungsmöglichkeiten zwischen den ersten Abschnitten oder Rahmenquerschenkeln 102, 104 bzw. 136, 138 und den Rahmenlängs schenkein 106, 108 oder zweiten Abschnitten zu entnehmen sind. The corresponding second longitudinal grooves 146, 148 can also be taken from FIGS. 4 and 5, in which connection possibilities between the first sections or frame transverse limbs 102, 104 or 136, 138 and the frame longitudinal branches 106, 108 or second sections can be seen in an enlarged view are.
In Fig. 4 ist ein Ausschnitt eines Längsschenkels 150, also eines zweiten Abschnitts in Form eines gekanteten Bleches dargestellt. Dieses ist detailliert der Fig. 7 zu entnehmen. Das gekantete Blech weist im Schnitt die Geometrie einer„6" bzw. eines„G" auf und besteht aus einem rechteckföraiigen Basisabschnitt 152 und einem von diesem ausgehenden L-förmigen Abschnitt 154, wobei Zwischenraum 156 zwischen abgewinkeltem Abschnitt 158 des L- Abschnitts 154 und zugewandtem Schenkel 160 des Basisabschnitts 152 die Längsnut 148 begrenzt. FIG. 4 shows a section of a longitudinal limb 150, that is to say a second section in the form of a folded sheet metal. This is shown in detail in FIG. 7. The folded sheet metal has in section the geometry of a "6" or a "G" and consists of a rechteckföriiigen base portion 152 and an outgoing from this L-shaped portion 154, wherein gap 156 between angled portion 158 of the L- Section 154 and facing leg 160 of the base portion 152, the longitudinal groove 148 limited.
Im Abstand zur Stirnseite 162 des zweiten Abschnitts bzw. Längsrahmenschenkels 150 (Fig. 7) verläuft die im Zusammenhang mit der Fig. 3 erläuterte Aussparung 130, in die der Vorsprung 135 des Seitenschenkels 116 des Querschenkels 108 einrastet, sofern das Modul 101 ordnungsgemäß positioniert ist. At a distance from the end face 162 of the second section or longitudinal frame limb 150 (FIG. 7) extends the recess 130 explained in connection with FIG. 3, into which the projection 135 of the side limb 116 of the transverse limb 108 engages, provided the module 101 is properly positioned ,
Eine alternative Verbindungsart ist der Fig. 4a zu entnehmen, in der die Rahmenlängsschenkel 150 eine Geometrie und einen Querschnitt derart aufweisen, dass diese in den ersten Abschnitt einsteckbar sind, wie die Fig. 4a selbsterklärend verdeutlicht. An alternative type of connection is shown in FIG. 4a, in which the frame longitudinal legs 150 have a geometry and a cross-section such that they can be inserted into the first section, as FIG. 4a illustrates self-explanatory.
Anstelle einer Rastverbindung besteht auch die Möglichkeit, die Rahmenquerschenkel 106, 108, 136, 138 mit den Rahmenlängs schenkein 106, 108 zu verschrauben. Dies wird anhand der Fig. 5 verdeutlicht. Instead of a latching connection, it is also possible, the frame transverse legs 106, 108, 136, 138 with the frame longitudinal legs 106, 108 to screw. This will be clarified with reference to FIG. 5.
Die Herstellung der Rahmenlängsschenkel 150 durch Biegen bzw. Falten eines vorzugsweise gewalzten Blechs bietet den Vorteil, dass gewünschte Geometrien auf einfache Weise herstellbar sind, ohne dass es - wie beim Strangpressen - gesonderter aufwendiger Werkzeuge bedarf. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, problemlos Arbeiten an dem Blech vor dessen Falten bzw. Biegen vorzunehmen, eine Möglichkeit, die bei einem Strangpressprofil nicht besteht. Insbesondere können in das Blech vor dessen Umformen Durchbrechungen eingebracht werden, um eine Gewichtsreduzierung vorzunehmen. Auch diese Vorteile bietet ein Strangpressprofil nicht. The production of the frame longitudinal legs 150 by bending or folding a preferably rolled sheet has the advantage that desired geometries can be produced in a simple manner, without - as in extrusion - requires separate complex tools. Furthermore, it is possible to easily work on the sheet before folding or bending, a possibility that does not exist in an extruded profile. In particular, perforations can be introduced into the sheet before its forming, in order to reduce the weight. These advantages are not offered by an extruded profile.
Der mit dem Rahmenseitenschenkel 164 in Fig. 5 zu verbindende den ersten Abschnitt bildende Rahmenquerschenkel 167 weist einen Seitenschenkel 169 auf, dessen Erstreckung quer zu der von dem Rahmen aufgespannten Ebene gleich dem Abstand zwischen dem Innenschenkel 160 und dem bodenseitigen Schenkel 161 des Rahmenseitenschenkels 164 ist, so dass der Rahmenquerschenkel 167 über seine Seitenschenkel 169 in die Rahmenlängsschenkel 164 einsteckbar und sodann über fluchtend zueinander ausgerichtete Aussparungen 171, 172 verschraubbar ist. Hierzu weist die Aussparung 171 in dem Seitenschenkel 169 des Querrahmenschenkels 167 ein entsprechendes Innengewinde auf. The frame cross-leg 167 forming the first section with the frame side leg 164 in FIG. 5 has a side leg 169 whose extent transverse to the plane defined by the frame is equal to the distance between the inner leg 160 and the bottom leg 161 of the frame side leg 164. such that the frame transverse limb 167 can be inserted, via its side limbs 169, into the longitudinal frame limbs 164 and then aligned with one another via recesses 171 aligned with one another, 172 is screwed. For this purpose, the recess 171 in the side legs 169 of the transverse frame leg 167 has a corresponding internal thread.
Besteht der erfindungsgemäße Rahmen vorzugsweise aus zwei jeweils einen Querrahmenschenkel bildenden ersten Abschnitten und zwei jeweils einen Längsrahmenschenkel bildenden zweiten Abschnitten, so ist entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 auch die Möglichkeit gegeben, dass ein erster Abschnitt mit einem zu einem„U" geformten zweiten Abschnitt verbunden wird. If the frame according to the invention preferably consists of two first sections each forming a transverse frame leg and two second sections each forming a longitudinal frame leg, it is also possible, according to the embodiment of FIG. 10, for a first section to have a second section formed into a "U" is connected.
So ist der oberen Darstellung der Fig. 10 zu entnehmen, dass ein eine vorgegebene Länge aufweisender Profilabschnitt 174 - hierbei kann es sich um ein Profil entsprechend der Fig. 6 und 7 handeln - derart bearbeitet worden ist, dass zueinander beabstandete Ausschnitte wie Ausklinkungen 176, 178 zur Verfügung stehen, die es ermöglichen, dass der Profilabschnitt 174 zu einem U entsprechend der mittleren Darstellung in Fig. 10 gebogen wird. Die Ausschnitte 176, 178 sind dabei geometrisch derart ausgebildet, dass die äußeren Abschnitte 180, 182 des Profils 174 auf Gehrung auf den mittleren Abschnitt 184 stoßen, wenn das U gebildet ist, wie die mittlere Darstellung in Fig. 10 verdeutlicht. 10, it can be seen that a profile section 174 having a predetermined length-in this case, it may be a profile according to FIGS. 6 and 7-has been processed in such a way that mutually spaced cutouts, such as notches 176, 178, which allow the profile section 174 to be bent to a U corresponding to the middle illustration in FIG. 10. The cutouts 176, 178 are geometrically designed in such a way that the outer sections 180, 182 of the profile 174 miter the middle section 184 when the U is formed, as the middle illustration in FIG. 10 illustrates.
Alternativ kann die Gehrung auch in das fertig gebogene Profil durch Stanzen eingebracht werden. Alternatively, the miter can also be introduced into the finished bent profile by punching.
Das Profil 174 weist entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre eine innere umlaufende Nut 148 auf, um sodann das Solarzellenmodul 101 einschieben zu können. Anschließend wird der Modulverbund mit einem einen Rahmenquerschenkel bildenden ersten Abschnitt z. B. entsprechend der Fig. 3 bzw. 4, 4a oder 5 verschlossen, so dass entsprechend das Bezugszeichen 104 verwendet wird. According to the teaching of the invention, the profile 174 has an inner circumferential groove 148 in order then to be able to insert the solar cell module 101. Subsequently, the module composite with a frame transverse leg forming the first section z. B. according to the Fig. 3 or 4, 4a or 5 is closed, so that correspondingly, the reference numeral 104 is used.
Erfindungsgemäße Rahmen 100, 134 können problemlos untereinander verbunden werden. Dies kann auf einfache Weise durch ein Verbindungselement 186 erfolgen, das stegartige Abschnitte 188, 190 umfasst, die frontseitig in den die ersten Abschnitte bildenden Querrahmenschenkeln 192, 194 ausgebildet sind. Dies ist der Fig. 9 zu entnehmen. Entsprechend der Fig. 11 besteht auch die Möglichkeit, an Ecken aneinander stoßende vier Rahmen miteinander zu verbinden. So können in Kreuzungspunkten Verbindungselemente angeordnet werden. Hierzu können gegebenenfalls die Ecken der Rahmen abgerundet sein. Die Verbindungselemente können die Form eines Doppelpilzes aufweisen, also im Schnitt eine H-Geometrie. Auf diese Weise ist ein einfaches Verbinden mehrerer Solarzellenmodulrahmen möglich, so dass entsprechend zusammengesetzte Rahmen als Einheit transportiert und montiert werden können. Frames 100, 134 according to the invention can easily be interconnected. This can be done in a simple manner by a connecting element 186 which comprises web-like sections 188, 190 which are formed on the front side in the transverse frame limbs 192, 194 forming the first sections. This can be seen in FIG. 9. According to FIG. 11, it is also possible to connect four frames abutting one another at corners. So connecting elements can be arranged in crossing points. For this purpose, if necessary, the corners of the frame may be rounded. The connecting elements may have the shape of a double mushroom, that is, in section, an H-geometry. In this way, a simple connection of several solar cell module frame is possible, so that correspondingly assembled frame can be transported and assembled as a unit.
In Fig. 11 ist ein Ausschnitt von miteinander verbundenen Solarzellenmodulrahmen von der Rückseite aus betrachtet dargestellt. Man erkennt, dass im Eckstoßbereich von vier aneinander grenzenden Rahmen 100 ein Verbindungselement 196 vorgesehen ist, das sich zwischen Ober- und Unterseite der aneinander grenzenden Querrahmenschenkel erstreckt und somit die gewünschte Verbindung zwischen den Rahmen 100 sicherstellt. In Fig. 11 is a section of interconnected solar cell module frame viewed from the rear side. It can be seen that in the corner joint region of four adjoining frames 100 a connection element 196 is provided which extends between the upper and lower sides of the adjoining transverse frame legs and thus ensures the desired connection between the frames 100.
Die kraftschlüssige Verbindung zwischen den Rahmen 100 über das Verbindungselement 192 oder sonstige geeignete einen Kraftschluss ermöglichenden Elemente erfolgt über die jeweiligen durch Druckgießen hergestellten ersten Abschnitte, also Querschenkel. The frictional connection between the frame 100 via the connecting element 192 or other suitable elements permitting a frictional connection takes place via the respective first sections produced by die-casting, ie transverse legs.
Typische Abmessungen der erfindungsgemäßen Rahmen belaufen sich auf 60 cm bis 90 cm in der Breite und 120 cm bis 160 cm in der Länge. Größen bis zu 2 x 3 m sind jedoch auch nicht ausgeschlossen. Die Stärken der Wandungen der ersten und zweiten Abschnitte sollten zwischen 0,3 mm und 2 mm liegen. Die Breite der ersten und zweiten Längsnuten liegt im Bereich von 5 mm, die der Dicke eines Solarzellenlaminats entspricht. Dabei kann die Breite ggfs. geringfügig kleiner als die Dicke sein, um das Solarzellenmodul klemmend zu fixieren. Typical dimensions of the frame according to the invention amount to 60 cm to 90 cm in width and 120 cm to 160 cm in length. However, sizes up to 2 x 3 m are also not excluded. The thicknesses of the walls of the first and second sections should be between 0.3 mm and 2 mm. The width of the first and second longitudinal grooves is in the range of 5 mm, which corresponds to the thickness of a solar cell laminate. The width may be slightly smaller than the thickness, if necessary, in order to fix the solar cell module in a clamping manner.
Ist der erfindungsgemäße Rahmen rechteckig oder rechteckförmig beschrieben und dargestellt worden, so sind andere Rahmengeometrien von der Erfindung gleichermaßen erfasst. Insoweit ist der Begriff rechteckig bzw. rechteckförmig als Synonym für andere Geometrien zu verstehen. If the frame according to the invention has been described and illustrated rectangular or rectangular, other frame geometries are equally covered by the invention. In that regard, the term rectangular or rectangular is to be understood as a synonym for other geometries.

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Herstellen eines Rahmens sowie Solarzellenmodulrahmen A method for producing a frame and solar cell module frame
1. Verfahren zum Herstellen eines rechteckigen Rahmens (100, 134) mit Längs- und Querschenkeln zur Aufnahme eines Solarzellenmoduls (101), wobei der Rahmen aus einem ersten Abschnitt (102, 104, 136, 138) oder mehreren ersten Abschnitten mit jeweils einer ersten Längsnut oder einem ersten Falz und aus einem zweiten Abschnitt (106, 108) oder mehreren zweiten Abschnitten aus Metall mit jeweils einer zweiten Längsnut (146, 148) oder einem zweiten Falz zusammengesetzt wird, wobei bei zusammengesetzten ersten und zweiten Abschnitten die ersten und zweiten Längsnuten eine umlaufende Innennut oder die ersten und zweiten Falze eine Auflage zur Aufnahme randseitigen Bereichs des Solarzellenmoduls bilden, A method of making a rectangular frame (100, 134) having longitudinal and transverse legs for receiving a solar cell module (101), the frame comprising a first portion (102, 104, 136, 138) or a plurality of first portions each having a first portion A longitudinal groove or a first fold and from a second portion (106, 108) or a plurality of second sections made of metal, each having a second longitudinal groove (146, 148) or a second fold is composed, wherein in assembled first and second sections, the first and second longitudinal grooves a circumferential inner groove or the first and second fold form a support for receiving edge region of the solar cell module,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der aus Metall bestehende erste Abschnitt (102, 104, 136, 138) durch Druckgießen und der zweite Abschnitt (106, 108) durch Falten oder Biegen eines Blechs hergestellt wird.  that the metal first portion (102, 104, 136, 138) is die-cast and the second portion (106, 108) is made by folding or bending a sheet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der erste Abschnitt (102, 104, 136, 138) aus Teilabschnitten (125, 127, 129, 131, 140, 142) zusammengesetzt wird, die einen Hohlraum (141) begrenzen, in dem Funktionselemente für das Solarzellenmodul (101) eingesetzt werden. in that the first section (102, 104, 136, 138) is composed of subsections (125, 127, 129, 131, 140, 142) which delimit a cavity (141) in which functional elements for the solar cell module (101) are inserted ,
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 3. The method according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass mehrere Rahmen (100, 134) kraftschlüssig über einen ersten Abschnitt (102, 104, 136, 138) eines jeden Rahmens verbunden werden.  a plurality of frames (100, 134) are non-positively connected via a first portion (102, 104, 136, 138) of each frame.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 4. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der erste Abschnitt (102, 104, 136, 138) durch Vakuumdruckgießen hergestellt wird.  the first portion (102, 104, 136, 138) is made by vacuum die casting.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 5. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass als Material für den ersten und/oder zweiten Abschnitt (102, 104, 106, 108, 136, 138) Aluminium oder eine Aluminiumlegierung wie Al-Mg oder Al-Si verwendet wird.  aluminum or an aluminum alloy such as Al-Mg or Al-Si is used as the material for the first and / or second section (102, 104, 106, 108, 136, 138).
6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zur Bildung des zweiten Abschnitts (106, 108) ein Blech zu einem im Schnitt eine G- oder 6-Geometrie aufweisenden Schenkel des Rahmens (100, 134) gefaltet oder gebogen wird.  in that, to form the second section (106, 108), a sheet metal is folded or bent into a limb of the frame (100, 134) having a G or 6 geometry in section.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass in dem Hohlraum (141) eine Brandschutzsicherung eingesetzt wird, über die bei deren Aktivierung das Solarzellenmodul (101) von einem Verbraucher und/oder einem oder mehreren weiteren Solarzellenmodulen elektrisch getrennt wird. that in the cavity (141) a fire protection device is used, via which the solar cell module (101) is electrically separated from a consumer and / or one or more further solar cell modules when they are activated.
8. Solarzellenmodulrahmen (100, 134) umfassend Rahmenlängs- und -querschenkel (102, 104, 106, 108, 136, 138), wobei der Rahmen (100, 134) aus einem oder mehreren ersten Abschnitten (102, 104, 136, 138) mit jeweils einer ersten Längsnut oder einem ersten Falz und aus einem oder mehreren zweiten Abschnitten (106, 108) mit jeweils einer zweiten Längsnut (146, 148) oder einem zweiten Falz zusammengesetzt ist, A solar cell module frame (100, 134) comprising frame longitudinal and transverse legs (102, 104, 106, 108, 136, 138), said frame (100, 134) being made up of one or more first sections (102, 104, 136, 138 ) is composed in each case with a first longitudinal groove or a first fold and from one or more second sections (106, 108) each having a second longitudinal groove (146, 148) or a second fold,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Rahmenlängs- und -querschenkel aus Metall bestehen, dass der erste Abschnitt (102, 104, 136, 138) durch Druckgießen und der zweite Abschnitt (106, 108) durch Biegen oder Falten eines Blechs hergestellt ist und dass die ersten und zweiten Nuten oder die ersten und zweiten Falze rahmeninnenseitig verlaufend fluchtend ineinander übergehen und Aufnahme für das Solarzellenmodul (101) bilden.  in that the frame longitudinal and transverse legs are made of metal, that the first portion (102, 104, 136, 138) is made by die casting and the second portion (106, 108) is made by bending or folding a sheet and that the first and second grooves or the first and second fold frame inside running in alignment with each other and form a receptacle for the solar cell module (101).
9. Solarzellenmodulrahmen nach Anspruch 8, 9. Solar cell module frame according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der erste Abschnitt (102, 104, 136, 138) in Draufsicht eine U-Form mit einem einen Querschenkel des Rahmens bildenden Mittel Schenkel (107, 109) und Seitenschenkeln (116, 118) aufweist, die Teilabschnitte der Längsschenkel des Rahmens (100, 134) sind.  the first section (102, 104, 136, 138) in plan view has a U-shape with a transverse limb of the frame forming means legs (107, 109) and side legs (116, 118), the partial sections of the longitudinal limbs of the frame (100 , 134).
10. Solarzellenmodulrahmen nach Anspruch 8 oder 9, 10. Solar cell module frame according to claim 8 or 9,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der erste Abschnitt (102, 104, 136, 138) aus Teilabschnitten (129, 131) zusammengesetzt sind, die einen Funktionselemente des Solarzellenmoduls (101) aufnehmenden Hohlraum (141) begrenzen.  in that the first section (102, 104, 136, 138) is composed of subsections (129, 131) which delimit a functional element of the solar cell module (101) receiving cavity (141).
11. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 10, 11. Solar cell module frame according to at least one of claims 8 to 10,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass vorzugsweise jeder Teilabschnitt (129, 131) des ersten Abschnitts im Schnitt eine U-Form aufweist, wobei quer zum solarzellenmodulseitig verlaufenden Sei- tenschenkel eines jeden Teilabschnitts ein Steg (137, 139) abragt und die Stege bei zusammengesetzten Teilabschnitten die erste Nut begrenzen. that each partial section (129, 131) of the first section preferably has a U-shape in section, transverse to the solar cell module-side side tenschenkel of each section protrudes a web (137, 139) and the webs in composite subsections limit the first groove.
12. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 11, 12. Solar cell module frame according to at least one of claims 8 to 11,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der erste Abschnitt (136, 138) aus Teilabschnitten besteht, von denen ein erster Teilabschnitt im Schnitt eine U-Geometrie aufweist, und dass der erste Teilabschnitt von einem Flachelement als der zweite Teilabschnitt verschließbar ist.  in that the first section (136, 138) consists of subsections, of which a first subsection has a U-geometry in section, and in that the first subsection of a flat element is closable as the second subsection.
13. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 12, 13. Solar cell module frame according to at least one of claims 8 to 12,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der durch Falten bzw. Biegen eines insbesondere gewalzten Blechs gebildete zweite Abschnitt (150) im Schnitt eine Geometrie eines„G" bzw. einer„6" aufweist und aus einem rechteckförmigen Basisabschnitt (152) und einem in Verlängerung eines Schenkels von diesem verlaufenden L-Abschnitt (158) besteht, wobei Zwischenraum zwischen dem Basisabschnitt und abgewinkeltem Schenkel des L-Abschnitts die zweite Längsnut (148) bildet.  in that the second section (150) formed by folding or bending in particular a rolled sheet has, in section, a geometry of "G" or "6" and a rectangular base section (152) and an extension of a leg extending therefrom Portion (158), wherein the space between the base portion and angled leg of the L-section forms the second longitudinal groove (148).
14. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 13, 14. Solar cell module frame according to at least one of claims 8 to 13,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der einen Querschenkel des Rahmens bildende Mittelschenkel (109) des ersten Abschnitts (102, 104, 136, 138) zwei senkrecht zur Rahmenebene und zueinander beabstandete erste Flachabschnitte (122, 124) sowie diese endseitig verbindende wie verschließende zweite Flachabschnitte (116, 118) aufweist, die mit dem oder den zweiten Abschnitten (106, 108) verbunden wie verrastet oder verschraubt sind.  in that the middle limb (109) of the first section (102, 104, 136, 138) forming a transverse limb of the frame has two first flat sections (122, 124) which are perpendicular to the frame plane and spaced apart from one another, and second flat sections (116, 118) connecting and closing the same. which are connected to the one or more second portions (106, 108) as locked or screwed.
15. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest Anspruch 14, 15. Solar cell module frame according to at least claim 14,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass von innenseitig verlaufendem ersten Flachabschnitt (124) die erste Längsnut ausgeht. in that the first longitudinal groove extends from the first flat section (124) extending from the inside.
16. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, 16. Solar cell module frame according to at least one of claims 8 to 15, characterized
dass zwischen den Längs- und/oder Querrahmenschenkeln (12, 14, 16, 18) sich entlang Rückseite des Solarzellenmoduls erstreckende Stege (22, 24, 26) verlaufen und/oder eine Verstärkung bildende Wabenstruktur vorgesehen ist.  in that webs (22, 24, 26) extending along the rear side of the solar cell module run between the longitudinal and / or transverse frame limbs (12, 14, 16, 18) and / or a honeycomb structure forming a reinforcement is provided.
17. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 16, 17. Solar cell module frame according to at least one of claims 8 to 16,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Rahmen (10) entlang Rückseite des Solarzellenmoduls verlaufende und diese kontaktierende Kühlrippen aufweist.  the frame (10) has cooling ribs extending along the rear side of the solar cell module and contacting the same.
18. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 17, 18. Solar cell module frame according to at least one of claims 8 to 17,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass in zumindest einem Rahmenschenkel (12, 14) eine Aufnahme (36, 38, 40, 42) für ein Verbindungselement wie eine Dach- oder Fassadenbefestigung ausgebildet ist.  a receptacle (36, 38, 40, 42) for a connecting element such as a roof or façade attachment is formed in at least one frame limb (12, 14).
19. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 18, 19. Solar cell module frame according to at least one of claims 8 to 18,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass in zumindest einem Rahmenschenkel (16) eine peripher sich erstreckende Außenstruktur (46) zum formschlüssigen Verbinden mit einem weiteren Rahmen ausgebildet ist.  in that at least one frame limb (16) has a peripherally extending outer structure (46) for positive connection with another frame.
20. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 19, 20. Solar cell module frame according to at least one of claims 8 to 19,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zwischen den Rahmenschenkeln (12, 14, 16, 18) flächige, eine elektrische Abschirmung der Solarzellen bewirkende Abschnitte verlaufen. that between the frame legs (12, 14, 16, 18) extend planar, an electrical shielding of the solar cells causing sections.
21. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest Anspruch 8, 21. Solar cell module frame according to at least claim 8,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass in einem Querschenkel des Rahmens (10) eine Anschlusseinrichtung wie -dose für z. B. Kabel integriert ist.  that in a transverse leg of the frame (10) a connection device such as -dose for z. B. cable is integrated.
22. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest Anspruch 8, 22. Solar cell module frame according to at least claim 8,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Rahmen (10) aus Abschnitten unterschiedlicher Materialien aus Metall besteht.  that the frame (10) consists of sections of different materials made of metal.
23. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest Anspruch 8, 23. Solar cell module frame according to at least claim 8,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Abschnitte (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72) des Rahmens durch formschlüssiges Ineinandergreifen, insbesondere über Zapfenverbindungen verbunden sind.  in that the sections (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72) of the frame are connected by positive interlocking, in particular via pin connections.
24. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 23, 24. Solar cell module frame according to at least one of claims 8 to 23,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Rahmen (10) einen vorzugsweise einen umlaufenden Falz (20) aufweisenden Basisrahmen und einen diesen abdeckenden Abdeckrahmen aufweist.  in that the frame (10) has a base frame which preferably has a circumferential fold (20) and a cover frame which covers it.
25. Solarzellenmodulrahmen nach zumindest Anspruch 24, 25. Solar cell module frame according to at least claim 24,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Basisrahmen mit dem Abdeckrahmen durch Verrasten verbunden ist.  that the base frame is connected to the cover frame by latching.
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