用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架和太阳能设备

885 编辑：中冶有色技术网来源：A·雷蒙德公司

2024-02-22 11:19:40

权利要求书： 1.一种用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架(10)，所述旋转支架(10)包括：?夹具(20)，所述夹具包括绕主轴线旋转对称的内表面(21)；

?可旋转构件(30)，所述可旋转构件安装在所述夹具(20)中，并且设置有外围表面，所述外围表面绕所述主轴线具有旋转对称性；和?可控摩擦装置，所述可控摩擦装置配置成在所述外围表面和/或所述内表面(21)上施予与第一静摩擦转矩或第二静摩擦转矩相关的摩擦力，所述摩擦力对抗所述可旋转构件(30)的旋转，所述第一静摩擦转矩小于所述第二静摩擦转矩。

2.根据权利要求1所述的用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架(10)，其中，所述可旋转构件(30)包括两个区段的组件，这两个区段分别称为第一区段和第二区段，所述第一区段和所述第二区段在被组装起来而形成所述可旋转构件(30)时关于经过所述主轴线的平面彼此对称。

3.根据权利要求1或2所述的用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架(10)，其中，所述可旋转构件(30)包括借助所述外围表面连接的两个主面，并且穿过所述主面开设有轴引导通道(37)。

4.根据权利要求3所述的用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架(10)，其中，所述轴引导通道(37)沿着垂直于所述主轴线的剖面具有矩形或正方形截面。

5.根据权利要求1所述的旋转支架(10)，其中，所述内表面(21)和所述外围表面具有球形形状。

6.根据权利要求1所述的用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架(10)，其中，所述可控摩擦装置包括可膨胀膜(40)，所述可膨胀膜能利用气体或液体而膨胀，并插设在所述外围表面和所述内表面(21)之间。

7.根据权利要求6所述的用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架(10)，其中，所述可膨胀膜(40)与所述内表面(21)是一体的，使得所述可控摩擦装置配置成在所述外围表面上施予所述第一静摩擦转矩或所述第二静摩擦转矩。

8.根据权利要求6所述的用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架(10)，其中，所述可膨胀膜(40)与所述外围表面是一体的，使得所述可控摩擦装置配置成在所述内表面(21)上施予所述第一静摩擦转矩或所述第二静摩擦转矩。

9.根据权利要求1所述的用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架(10)，其中，所述可控摩擦装置包括致动器，所述致动器配置成将所述可旋转构件(30)在所述夹具(20)中的夹紧调整为第一夹紧水平和第二夹紧水平中的任何一者，所述第一夹紧水平和所述第二夹紧水平使得能够在所述外围表面和所述内表面(21)之间分别施予所述第一静摩擦转矩和所述第二静摩擦转矩。

10.根据权利要求9所述的用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架(10)，其中，所述夹具(20)包括两个区段，这两个区段分别称为上区段(22)和下区段(23)，所述上区段(22)和所述下区段(23)在经过所述主轴线的平面处组装在一起。

11.根据权利要求1所述的用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架(10)，其中，所述夹具(20)包括镀锌钢。

12.根据权利要求1所述的用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架(10)，其中，所述可旋转构件(30)包括塑料。

13.根据权利要求1所述的用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架(10)，其中，所述夹具(20)包括从其外表面伸出的纵向形状的保持元件(60)。

14.一种太阳能设备，所述太阳能设备包括：

?多个杆；

?轴，所述轴沿主轴线延伸，并借助根据权利要求1至13中任一项所述的旋转支架与所述多个杆中的每一者的一端成一体；

?附接到所述轴的太阳能电池板；以及

?多个马达，这些马达布置成在所述轴上施予绕所述主轴线的转矩。

15.根据权利要求14所述的太阳能设备，其中，当所述马达在所述轴上施予转矩时，所述第一静摩擦转矩被调整为允许所述轴旋转。

说明书：用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架和太阳能设备技术领域[0001] 本发明涉及太阳能领域，特别是涉及太阳能电池板设备。在这方面，本发明涉及一种限制或甚至防止太阳能电池板的旋涡效应的装置。特别是，本发明提出了一种旋转支架。背景技术[0002] 如今，太阳能电池板有利地安装成在一个或两个方向上旋转，以便追随(至少部分地)太阳的轨迹，并提高所述电池板的转换效率。[0003] 在这方面，本领域技术人员已知的并在本部分末尾引用的文献[1]中描述的太阳能设备可以包括多个太阳能电池板。[0004] 具体地说，如图1所示(与文献[1]的图3对应)，这些太阳能电池板100借助沿主方向A延伸的扭力轨154被保持在一起。[0005] 在此实施例中，扭力轨154安装在一个或多个固定到地面的杆152上。具体地说，这种安装实施旋转支架148，该旋转支架附接到每个杆152的端部，并配置成允许扭力轨154绕主轴线A旋转，因此允许太阳能电池板100绕主轴线A旋转。[0006] 如图2中所示(对应于本部分末尾引用的文献[1]的图4)，旋转支架148具体包括旋转元件178，该旋转元件178被夹持在夹具164中。旋转元件178也被扭力轨154(图1)在由主轴线A限定的方向上完全穿透。[0007] 这样的布置允许由旋转元件178和扭力轨154形成的组件绕主轴线A旋转，从而允许机械地附接到所述扭力轨的太阳能电池板追随太阳的轨迹。[0008] 具体地说，这种旋转移动是由直接作用于扭力轨154的马达施予的。[0009] 这种设备可以包括一种安全功能，即一旦风超过临界速度，就把太阳能电池板放在一个水平位置。此功能减少了电池板上的风载荷，从而限制了电池板损坏的风险。[0010] 然而，此安全功能只有在风与地面保持平行时才有效。事实上，一旦风形成旋涡，由扭力轨承载的太阳能电池板就会承受脱离其平面的应力，特别是幅度很大的扭转应力。更具体地说，对于一定的风速，这些应力可能会导致由所述扭力轨和太阳能电池板形成的组件进入共振，必要时，由于这种扭转移动施予的强大加速度，可能会导致一些电池板脱落，甚至被扯断。

[0011] 为了缓解这个问题，已经有人提出(特别是在本部分末尾引用的文献[2]和[3]中)实施机械和/或液压阻尼器，该阻尼器被构造成限制旋涡的影响。另选地，本部分末尾引用的文献[4]提出了基于涡流效应的阻尼装置。[0012] 然而，上述装置实施起来很复杂，而且往往与不符合太阳能领域的成本关联。[0013] 因此，本发明的一个目的是提供一种限制或甚至防止旋涡对太阳能电池板设备影响的设备。[0014] 更特别的是，本发明的一个目的是提出一种实施起来更简单，最重要的是与现有太阳能装置兼容的设备。[0015] 参考文献：[0016] [1]US2020/0076357A1；[0017] [2]US2018/0013380A1；[0018] [3]US2020/0244216A1；[0019] [4]EP3608605B1。发明内容[0020] 本发明涉及一种用于将支撑太阳能电池板的轴定向的旋转支架，该旋转支架包括：[0021] ?夹具，该夹具包括绕主轴线旋转对称的内表面；[0022] ?可旋转构件，该可旋转构件安装在所述夹具中，并且设置有外围表面，该外围表面绕所述主轴线具有旋转对称性；[0023] ?可控(优选机械的)摩擦装置，该摩擦装置配置成在所述外围表面和/或所述内表面上施予与第一静摩擦转矩或第二静摩擦转矩相关的摩擦力，该摩擦力对抗所述可旋转构件的所述旋转，所述第一静摩擦转矩小于所述第二静摩擦转矩。[0024] 根据一个实施方式，所述可旋转构件包括两个区段的组件，这两个区段分别称为第一区段和第二区段，所述第一区段和所述第二区段在被组装起来而形成所述可旋转构件时关于经过所述主轴线的平面彼此对称。[0025] 在一个实施方式中，所述可旋转构件包括借助所述外围表面连接的两个主面，并且穿过所述主面开设有轴引导通道。[0026] 在一个实施方式中，所述轴引导通道沿着垂直于所述主轴线的剖面具有矩形或正方形截面。[0027] 在一个实施方式中，所述内表面和所述外围表面具有球形形状。[0028] 根据一个实施方式，所述可控摩擦装置包括可膨胀膜，该可膨胀膜可利用气体或液体膨胀，并插设在所述外围表面和所述内表面之间。[0029] 在一个实施方式中，所述可膨胀膜与所述内表面是一体的，使得所述可控摩擦装置配置成在所述外围表面上施予所述第一静摩擦转矩或第二静摩擦转矩。[0030] 在一个实施方式中，所述可膨胀膜与所述外围表面是一体的，使得所述可控摩擦装置配置成在所述内表面上施予所述第一静摩擦转矩或第二静摩擦转矩。[0031] 根据一个实施方式，所述可控摩擦装置包括致动器，该致动器配置成将所述可旋转构件在所述夹具中的夹紧调整为第一夹紧水平和第二夹紧水平中的任何一者，所述第一夹紧水平和所述第二夹紧水平使得能够在所述外围表面和所述内表面之间分别施予所述第一静摩擦转矩和所述第二静摩擦转矩。[0032] 根据一个实施方式，所述夹具包括两个区段，这两个区段分别称为上区段和下区段，所述上区段和所述下区段在经过所述主轴线的平面处组装在一起。[0033] 在一个实施方式中，所述夹具包括镀锌钢。[0034] 根据一个实施方式，所述可旋转构件包括塑料。[0035] 根据一个实施方式，所述夹具包括相对于其外表面伸出的纵向形状的保持元件。[0036] 本发明还涉及一种太阳能设备，该太阳能设备包括：[0037] ?多个杆；[0038] ?轴，该轴沿主轴线延伸，并借助根据本发明所述的旋转支架与所述多个杆中的每一者的一端成一体；[0039] ?附接到所述轴的太阳能电池板；[0040] ?多个马达，这些马达布置成在所述轴上施予绕所述主轴线的转矩。[0041] 在一个实施方式中，当所述马达在所述轴上施予转矩时，所述第一静摩擦转矩被调整为允许所述轴旋转。附图说明[0042] 根据以下参照附图的详细描述，本发明的其他特征和优点将显而易见，在附图中：[0043] 图1对应于背景技术部分末尾引用的文献[1]的图3，具体地说，图1表示安装成绕主轴线旋转的至少一个太阳能电池板；[0044] 图2对应于背景技术部分末尾引用的文献[1]的图4，具体地说，图2表示文献[1]中描述的旋转支架；[0045] 图3是根据本发明的第一实施例的旋转支架的示意性表示，具体地说，根据垂直于主轴线XX'的剖面示出了旋转支架；[0046] 图4是图3的旋转支架的夹具的表示，主要根据垂直于主轴线XX'的剖面C表示了该夹具；[0047] 图5是图3的旋转支架的可旋转构件的表示，具体地说，根据剖面C示出了该可旋转构件；[0048] 图6是图5的可旋转构件的表示，主要根据垂直于剖面C并经过主轴线XX'的剖面表示了该可旋转构件；[0049] 图7是根据本发明的第二实施例的旋转支架的示意性表示，主要根据垂直于主轴线XX'的剖面表示了该旋转支架，并且摩擦装置施予第二静摩擦转矩；[0050] 图8是图7的旋转支架的示意图，其中摩擦装置施予第一静摩擦转矩；[0051] 图9是能够实施根据本发明的旋转支架的设备的照片。具体实施方式[0052] 本发明涉及到一种旋转支架。更具体而言，本发明涉及一种用于保持支撑太阳能电池板的轴的旋转支架。[0053] 更具体地说，该旋转支架包括：[0054] ?夹具，该夹具包括围绕主轴线旋转对称的内表面；[0055] ?可旋转构件，该可旋转构件安装在夹具中，并设置有外围表面，该外围表面围绕主轴线旋转具有对称性；[0056] ?可控摩擦装置，该可控摩擦装置配置成在外围表面和/或内表面上施予与第一静摩擦转矩或第二静摩擦转矩相关的摩擦力，该摩擦力对抗可旋转构件的旋转，第一静摩擦转矩小于第二静摩擦转矩。[0057] 在图3中，可以看到根据本发明的旋转支架10的第一实施例。[0058] 具体地说，旋转支架10包括夹具20。夹具20包括内表面21，并且围绕主轴线XX'旋转对称。[0059] 夹具20可以包括两个区段，这两个区段分别称为上区段22和下区段23，上区段22和下区段23在经过主轴线XX'的平面P处组装(图4)。[0060] 更具体而言，夹具20的每个区段均包括中央部分24和两个端部，这两个端部分别称为第一端部25和第二端部26。[0061] 中央部分24沿垂直于主轴线XX'的剖面C形成半圆形。端部形成舌状部，该舌状部与平面P平行，并在侧面终止于中央部分。换而言之，中央部分布置在第一端部25与第二端部26之间。[0062] 这些端部将上区段22和下区段23保持在一起。具体地说，每个区段的第一端部彼此顶靠，并借助紧固装置保持在一起。同样地，每个区段的第二端部彼此顶靠，并借助紧固装置保持在一起。紧固装置例如可以包括螺钉或螺栓/螺母系统。[0063] 夹具20可以包括镀锌钢。[0064] 夹具20可以包括从其外表面伸出的纵向形状的保持元件60。具体地说，保持元件60配置成将旋转支架10固设到杆。

[0065] 旋转支架10还包括安装在夹具20中的可旋转构件30。更具体地说，可旋转构件30绕主轴线XX'可旋转地安装。在这方面，外围表面31绕主轴线XX'旋转对称。[0066] 有利的是，可旋转构件30可以包括两个区段的组件，这两个区段分别称为第一区段32和第二区段33，当第一区段32和第二区段33组装起来以形成可旋转构件30时，它们关于经过主轴线XX'的平面彼此对称(图5)。[0067] 此外，可旋转构件30包括两个主面34、35，这两个主面34、35借助外围表面31连接，并穿过两个主面34、35开设有轴引导通道37(图3和图6)。可以理解的是，主面34、35彼此平行。[0068] 轴引导通道37沿着垂直于主轴线XX'的剖面可以具有矩形或正方形的横截面。[0069] 可旋转构件30可以包括塑料材料，例如热塑性材料，更优选聚酰胺、聚丙烯、高密度聚乙烯。[0070] 特别是，可旋转构件30可以由不同密度的材料制成。例如，可旋转构件30可以包括外围层，该外围层由具有第一密度的材料制成，并包裹由具有比第一密度更大的第二密度的材料制成的主要部分。[0071] 旋转支架10还包括可控摩擦装置，该可控摩擦装置配置成在外围表面和/或内表面上施予与第一静摩擦转矩或第二静摩擦转矩相关的摩擦力，该摩擦力对抗可旋转构件的旋转，第一静摩擦转矩小于第二静摩擦转矩。[0072] 所谓“可控”是指有控制器15，该控制器可以允许摩擦装置被控制成施予第一静摩擦转矩和第二静摩擦转矩中的任何一者。[0073] 在本发明的术语中，静摩擦转矩是指对抗旋转驱动转矩的力矩，不管这个转矩是来自于马达还是来自于风对电池板的作用。[0074] 根据此第一实施例，摩擦装置包括膜40，该膜可利用气体或液体膨胀，并布置在外围表面31和内表面21之间。在这方面，可膨胀膜40可以具有两种状态，这两种状态分别称为第一状态和第二状态。具体地说，第一状态和第二状态适于分别施予第一静摩擦转矩和第二静摩擦转矩。具体地说，第一状态和第二状态两者都是膜中注入一定量的气体或液体的结果。特别是，可以借助控制器15来调整此气体或液体量。[0075] 根据该第一实施例的第一实施方式，可膨胀膜40与内表面是一体的，使得可控摩擦装置配置成在外围表面31上施予第一静摩擦转矩或第二静摩擦转矩。[0076] 根据该第一实施例的第二变体，可膨胀膜40与外围表面31是一体的，使得可控摩擦装置配置成在内表面21上施予第一静摩擦转矩或第二静摩擦转矩。[0077] 根据该第一实施例的第三变体，可膨胀膜40可以定位在内表面21和外围表面31之间，而不与这两个表面中的任何一者成一体。根据这种配置，一方面，摩擦力施加在可膨胀膜40和内表面21之间，另一方面，摩擦力施加在可膨胀膜40和外围表面31之间。[0078] 在图7中，示出了根据本发明的旋转支架10的第二实施例。[0079] 此第二实施例与第一实施例的不同之处在于，摩擦装置包括致动器50，该致动器配置成将可旋转构件在夹具中的夹持调整到第一夹紧水平和第二夹紧水平中的任何一者，第一夹紧水平和第二夹紧水平使得能够在外围表面31和内表面21之间分别施予第一静摩擦转矩和第二静摩擦转矩。[0080] 具体地说，根据图7中所示的实施例，致动器50可以配置成调整夹具的夹紧水平，并倾向于使第二端部26朝向或远离彼此移动。[0081] 在这方面，图7和图8描绘了第二端部26具有不同间距的旋转支架10。具体地说，在图7中，第二端部26的间距比图8中所示的间距小。通过控制第二端部26的间距，可以在外围表面和内表面之间施予第一静摩擦转矩或第二静摩擦转矩。[0082] 这样的旋转支架有利地用于保持支撑至少一个太阳能电池板的轴，并有利地用于将该轴定向。[0083] 因此，本发明也涉及太阳能系统。[0084] 具体地说，该太阳能设备包括至少一个具有自由端的杆70。每个杆70的自由端特别是在与主轴线XX'平行的方向上对准。[0085] 该设备还包括多个旋转支架10。更具体地说，旋转支架10附接到杆70的自由端，以便所述旋转支架的轴引导通道沿主轴线XX'对准。[0086] 该设备进一步包括轴80，该轴沿主轴线XX'延伸。换而言之，该轴延伸穿过所有的轴引导通道。[0087] 至少一个太阳能电池板90附接到轴80。[0088] 最后，该设备包括多个马达，这些马达布置成绕主轴线XX'对轴施予转矩。[0089] 有利的是，内表面和外围表面具有球面形状。最后一个方面使其能够适应形成太阳能设备的各种元件之间的轻微错位。[0090] 在操作中，马达在启动时允许对轴施予旋转移动，以便使太阳能电池板朝太阳定向。在此旋转过程中，摩擦装置施予的摩擦力等于第一静摩擦转矩，以限制马达上的效力。例如，第一静摩擦转矩可以小于马达转矩的1％。

[0091] 一旦太阳能电池板处于所需的定向，马达就被停用，并且摩擦装置施予相当于第二静摩擦转矩的摩擦力，以限制马达的效力。例如，第二摩擦转矩可以高于马达转矩的10％。

[0092] 此第二状态允许通过限制电池板的旋转移动(和/或绕主轴线XX'的摆动)来抑制旋涡效应。[0093] 当然，本发明并不限于所描述的实施方式，并且在不偏离权利要求限定的本发明范围的情况下，可以做出另选的实施方式。