用于太陽能跟蹤器的質量阻尼器的制作方法

本申請總體上涉及用于太陽能面板的跟蹤系統。更具體地講，本實用新型的實施例提供了被配置成用于跟蹤系統的多個太陽能模塊的質量阻尼器組件。在具體實施例中，根據本實用新型的質量阻尼器組件除其他方面之外用于選擇性地調節跟蹤系統。還有其他實施例。

背景技術：

當前，太陽能面板被廣泛使用。太陽能跟蹤系統通常包括：電機(直流、步進、伺服、行星減速電機、推桿電機等)、蝸輪蝸桿和傳感器系統等。需要一種被配置成用于跟蹤系統的多個太陽能模塊的質量阻尼器組件。

技術實現要素：

根據本實用新型的一個方面，提供了一種太陽能跟蹤器系統，其特征在于，所述系統包括：第一支柱結構和第二支柱結構；扭矩管，所述扭矩管被配置在所述第一支柱結構與所述第二支柱結構之間；多個太陽能模塊，所述多個太陽能模塊被配置成在空間上沿著所述扭矩管從第一端到第二端；面板導軌，所述面板導軌被配置成用于所述多個太陽能模塊中的每個；夾具裝置，所述夾具裝置被耦接以將所述扭矩管夾在所述夾具裝置的下部與每個面板導軌之間；質量阻尼器結構，所述質量阻尼器結構包括機械隔離器，所述機械隔離器包括彈性材料，所述彈性材料被配置成使得所述面板導軌與所述扭矩管分離并且導致與不具有所述機械隔離器的系統的固有共振頻率相消干涉，從而減小所述系統的機械振動。

根據本實用新型的另一方面，提供了一種太陽能跟蹤器，其特征在于，包括：質量阻尼器結構，所述質量阻尼器結構包括機械隔離器，所述機械隔離器包括彈性材料，所述彈性材料被配置成使面板導軌與扭矩管分離，并且導致與不具有所述機械隔離器的太陽能跟蹤器系統的固有共振頻率相消干涉，從而減小所述太陽能跟蹤器系統的機械振動；其中，所述機械隔離器包括具有一定厚度的橡膠類材料；其中，所述機械隔離器包括具有一個或多個開口的一定厚度的材料，以使所述機械隔離器的特性更具有柔性，所述開口中的每個穿過一定厚度的所述機械隔離器，所述開口中的每個沿著所述機械隔離器的長度對稱地且在空間上布置；所述機械隔離器的特征在于沿著關系到所述機械隔離器的每個邊緣區域的長度中心的窄區域。

附圖說明

圖1是根據本實用新型的實施例的用于太陽能跟蹤器系統的質量阻尼器結構的透視圖的簡化視圖。

圖2是根據本實用新型的實施例的質量阻尼器結構的側視圖。

圖3是根據本實用新型的實施例的質量阻尼器結構的俯視圖或仰視圖。

圖4是根據本實用新型的實施例的質量阻尼器結構的前視圖或后視圖。

圖5是根據本實用新型的實施例的包括質量阻尼器結構的太陽能跟蹤器系統的透視圖的簡化視圖。

圖6是根據本實用新型的實施例的用于圖5的附圖標記A的更詳細的視圖。

圖7是根據本實用新型的實施例的用于圖5的附圖標記B的更詳細的視圖。

圖8是根據本實用新型的實施例的包括質量阻尼器結構的太陽能跟蹤器系統的前視圖的簡化視圖。

圖9是根據本實用新型的實施例的包括質量阻尼器結構和多個模塊的太陽能跟蹤器系統的側視圖的簡化視圖。

圖10是根據本實用新型的實施例的包括質量阻尼器結構和多個模塊的太陽能跟蹤器系統的側視圖的更詳細的視圖。

圖11是根據本實用新型的實施例的圖10的附圖標記C的更詳細的視圖。

圖12是根據本實用新型的實施例的圖10的附圖標記D的更詳細的視圖。

圖13是根據本實用新型的實施例的包括一對模塊之間的質量阻尼器結構的太陽能跟蹤器系統的俯視圖的簡化視圖。

圖14是根據本實用新型的實施例的圖13的附圖標記E的更詳細的視圖。

圖15是根據本實用新型的實施例的包括質量阻尼器結構的太陽能跟蹤器系統的透視俯視圖的簡化視圖。

圖16、17和18示出了使用本質量阻尼器用于多個面板排(panel bank)的實驗結果。

具體實施方式

本申請總體上涉及用于太陽能面板的跟蹤系統。更具體地講，本實用新型的實施例提供了被配置成用于跟蹤系統的雙層玻璃太陽能模塊(glass on glass solar module)的夾具組件。在具體實施例中，根據本實用新型的夾具組件除其他方面之外用于跟蹤系統。還有其他實施例。

在示例中，本實用新型提供了一種太陽能跟蹤器系統。太陽能跟蹤器系統具有第一支柱結構和第二支柱結構。在示例中，該系統具有被配置在第一支柱結構與第二支柱結構之間的扭矩管以及被配置成在空間上沿著扭矩管從第一端到第二端的多個太陽能模塊。

在示例中，所述系統具有面板導軌，該面板導軌被配置成用于所述多個太陽能模塊的每個。也就是說，所述系統具有耦接相應的多個太陽能模塊的多個面板導軌裝置。

在示例中，所述系統具有夾具裝置，該夾具裝置被耦接以在所述夾具裝置的下部與每個面板導軌之間夾住所述扭矩管。在示例中，該夾具裝置是U形螺栓，該U形螺栓具有下部區域，所述下部區域耦接至扭矩管的下部區域，并且每個螺栓結構插入到面板導軌的開口中。面板導軌布置在一對太陽能模塊下方并且被配置成在通過使用U形螺栓和使面板導軌固定至扭矩管的一對螺栓而被夾持到扭矩管上的同時保持所述一對太陽能模塊。

在示例中，所述系統具有機械隔離器，所述機械隔離器包括彈性材料，所述彈性材料被配置成使面板導軌與扭矩管分離，并且導致與不具有所述機械隔離器的系統的固有共振頻率相消干涉，從而減小所述系統的機械振動。在示例中，所述彈性材料包括具有足夠剛度的橡膠或聚合物。在示例中，所述材料還可以被配置成具有一個或多個開口以進一步允許一定厚度的材料彎曲和/或吸收振動。通過本說明書可以得到所述系統的進一步細節并且以下更加具體地描述。

圖1是根據本實用新型的實施例的用于太陽能跟蹤器系統的質量阻尼器結構的透視圖的簡化視圖。如圖所示，所述質量阻尼器結構具有機械隔離器結構。在示例中，所述機械隔離器包括彈性材料，所述彈性材料被配置成使面板導軌與扭矩管分離，并且導致與不具有機械隔離器的太陽能跟蹤器系統的固有共振頻率的相消干涉。在示例中，所述機械隔離器減小太陽能跟蹤器系統的機械振動。

在示例中，所述機械隔離器包括具有一定厚度的橡膠類材料。如圖所示，所述機械隔離器包括具有一個或多個開口的一定厚度的材料，以使所述機械隔離器的特性更具有柔性。所述開口的每個穿過一定厚度的所述機械隔離器。所述開口的每個沿著所述機械隔離器的長度對稱地且在空間上布置。在示例中，所述機械隔離器的特征在于沿著涉及到所述機械隔離器的每個邊緣區域的長度中心的窄區域(將進行圖示)。在示例中，所述機械隔離器具有三英寸或更小的厚度，以及兩英寸或更小的寬度。在示例中，所述固有共振頻率在扭轉模式中在1Hz至10Hz的范圍內，并且在彎曲模式中在1Hz至5Hz的范圍內。在示例中，機械振動導致不具有機械隔離器的太陽能跟蹤器系統失效。在示例中，所述機械振動源于所述太陽能跟蹤器系統受到的外部風。通過本說明書可以得到本結構的進一步細節并且以下更加具體地描述。

圖2是根據本實用新型的實施例的質量阻尼器結構的側視圖。如圖所示，機械隔離器具有恒定的高度或厚度。在示例中，限定高度的邊緣中的每個基本上是平坦的以被配置成太陽能模塊的表面或頂帽形導軌結構的邊沿。根據實施例，端部中的每個端部具有用于可調節間隔件組件的一對凸緣。根據實施例，凸緣中的每個凸緣可以由上層和下層金屬材料帶條或其他剛性結構得到。凸緣可以是金屬，例如，鋁、鋼、滲碳鋼、復合材料或其他合適的材料。通過本說明書可以得到本結構的進一步細節并且以下更加具體地描述。

圖3是根據本實用新型的實施例的質量阻尼器結構的俯視圖或仰視圖。如圖所示，在示例中，頂部或底部結構中的每一者是基本上平坦的，并且具有恒定的寬度和長度。通過本說明書可以得到本結構的進一步細節并且以下更加具體地描述。

圖4是根據本實用新型的實施例的質量阻尼器結構的前視圖或后視圖。如圖所示，所述質量阻尼器結構包括機械隔離器。機械隔離器具有上邊緣或平面(flat)和下邊緣或平面(flat)。在示例中，機械隔離器的厚度在中心區中更窄，并且以對稱方式在每個邊緣展開。通過本說明書可以得到本結構的進一步細節并且以下更加具體地描述。

在示例中，本實用新型提供了一種太陽能跟蹤器系統。太陽能跟蹤器系統具有第一支柱結構和第二支柱結構。在示例中，該系統具有被配置在第一支柱結構與第二支柱結構之間的扭矩管以及被配置成在空間上沿著扭矩管從第一端到第二端的多個太陽能模塊。

在示例中，所述系統具有面板導軌，該面板導軌被配置成用于所述多個太陽能模塊的每個。也就是說，所述系統具有耦接相應的多個太陽能模塊的多個面板導軌裝置。

在示例中，所述系統具有夾具裝置，該夾具裝置被耦接以在所述夾具裝置的下部與每個面板導軌之間夾住所述扭矩管。在示例中，該夾具裝置是U形螺栓，該U形螺栓具有下部區域，所述下部區域耦接至扭矩管的下部區域，并且螺栓結構中的每個插入到面板導軌的開口中。面板導軌布置在一對太陽能模塊下方并且被配置成在通過使用U形螺栓和使面板導軌固定至扭矩管的一對螺栓而被夾持在扭矩管上的同時保持所述一對太陽能模塊。

在示例中，所述系統具有機械隔離器，所述機械隔離器包括彈性材料，所述彈性材料被配置成使得面板導軌與扭矩管分離，并且導致與不具有機械隔離器的系統的固有共振頻率的相消干涉，從而減小所述系統的機械振動。通過本說明書可以得到所述系統的進一步細節并且以下更加具體地描述。

圖5是根據本實用新型的實施例的包括質量阻尼器結構的太陽能跟蹤器系統的底部區的透視圖的簡化視圖。如圖所示，跟蹤器具有扭矩管。多個面板導軌通過使用U形螺栓夾具組件被配置在扭矩管上。在示例中，每個面板導軌被配置成用于一對太陽能模塊，如圖所示，盡管可以有其他變型。在示例中，所述系統選擇性地在特定面板導軌上布置機械隔離器以調節太陽能跟蹤器系統，從而防止通過風損壞對太陽能跟蹤器系統造成機械損傷。所述系統還示出了以下進一步描述的附圖標記A和附圖標記B。

圖6是根據本實用新型的實施例的圖5的附圖標記A的更詳細的視圖。在示例中，所述面板導軌包括頂帽形結構。在示例中，所述頂帽形結構包括頂部區域，所述頂部區域具有用于所述夾具裝置的一對開口。夾具裝置是U形螺栓組件，其中U形螺栓的下部耦接以保持扭矩管，兩個螺栓延伸穿過所述一對開口，并且均被配置成具有固定在位的緊固件或螺栓。當然，可以有其他變型、修改和替代形式。

在示例中，所述頂帽形結構具有耦接至第一太陽能模塊的邊緣的第一側以及耦接至所述機械隔離器的第二側。在示例中，所述第二側具有第二邊沿區域，該第二邊沿區域與第二側垂直地延伸并且延伸出第二側。在示例中，所述第二邊沿區域在物理上連接至所述機械隔離器。在示例中，所述第二側的特征在于第二側高度以及具有一定厚度的所述機械隔離器，所述第二側高度和所述厚度基本上等于表征所述第一側的第一側高度。在示例中，所述機械隔離器耦接至第二太陽能模塊的邊緣。如圖所示，太陽能模塊中的每個具有基本上彼此一致且彼此平行的主平面。同樣如圖所示，機械隔離器具有一對凸緣，所述一對凸緣具有設置在所述一對凸緣之間的間隔件組件。間隔件組件由可壓縮材料制成并且在每側上具有一對緊固件。如圖所示，間隔件組件的一側和下凸緣被頂帽形結構的第二邊沿區域夾持。在示例中，上凸緣耦接至太陽能模塊的框架。當然，可以有其他變型、修改和替代形式。

圖7是根據本實用新型的實施例的圖5的附圖標記B的更詳細的視圖。在示例中，太陽能模塊中的一個的邊緣區域具有緩沖器結構，該緩沖器結構被設置以減小一對太陽能面板之間的運動引起的沖擊和/或破壞。在示例中，緩沖器結構是彈性或可壓縮的一定厚度的材料，這種材料可以吸收沖擊和/或機械運動和/或振動。

圖8是根據本實用新型的實施例的包括質量阻尼器結構的太陽能跟蹤器系統的前視圖的簡化視圖。如圖所示，太陽能跟蹤器具有帶夾具裝置的支柱。夾具裝置被配置成用于扭矩管的端部。在示例中，U形螺栓組件使面板導軌固定至扭矩管。在示例中，面板導軌被設置成固定一對太陽能模塊。

圖9是根據本實用新型的實施例的包括質量阻尼器結構和多個模塊的太陽能跟蹤器系統的側視圖的簡化視圖。如圖所示，太陽能跟蹤器具有帶夾具裝置的支柱。夾具裝置被配置成用于扭矩管的端部。在示例中，U形螺栓組件使面板導軌固定至扭矩管。在示例中，面板導軌被設置成固定一對太陽能模塊。在示例中，太陽能跟蹤器系統在選擇的太陽能模塊上具有機械隔離器結構，而其他太陽能模塊未被配置有機械隔離器。在示例中，使用機械隔離器選擇性地調節太陽能系統以防止振蕩和機械振動，所述振蕩和機械振動可能導致不具有隔離器的系統的共振頻率的破壞或相長干涉，并且然后導致系統的振蕩和破壞。

圖10是根據本實用新型的實施例的包括質量阻尼器結構和多個模塊的太陽能跟蹤器系統的側視圖的更詳細的視圖。如圖所示，太陽能跟蹤器具有多個太陽能模塊。U形螺栓組件使面板導軌固定至扭矩管。在示例中，面板導軌被設置成固定一對太陽能模塊。在示例中，太陽能跟蹤器系統在選擇的太陽能模塊上具有機械隔離器結構，而其他太陽能模塊未被配置有機械隔離器。在示例中，使用機械隔離器選擇性地調節太陽能系統以防止振蕩和機械振動，所述振蕩和機械振動可能導致不具有隔離器的系統的共振頻率的破壞或者相長干涉，并且然后導致系統的振蕩和破壞。在示例中，用附圖標記C代表的面板導軌和模塊包括使用機械隔離器，而附圖標記D不包括使用面板導軌。當然，可以有其他變型、替代形式和修改。

圖11是根據本實用新型的實施例的圖10的附圖標記C的更詳細的視圖。在示例中，面板導軌包括頂帽形結構。在示例中，所述頂帽形結構包括頂部區域，所述頂部區域具有用于所述夾具裝置的一對開口。夾具裝置是U形螺栓組件，其中U形螺栓的下部耦接以保持扭矩管，兩個螺栓延伸穿過這對開口，并且均被配置成具有固定在位的緊固件或螺栓。當然，可以有其他變型、修改和替代形式。

在示例中，所述頂帽形結構具有耦接至第一太陽能模塊的邊緣的第一側以及耦接至所述機械隔離器的第二側。在示例中，所述第二側具有第二邊沿區域，該第二邊沿區域與第二側垂直地延伸并且延伸出第二側。在示例中，所述第二邊沿區域在物理上連接至所述機械隔離器。在示例中，所述第二側的特征在于第二側高度以及具有一定厚度的所述機械隔離器，所述第二側高度和所述厚度基本上等于表征所述第一側的第一側高度。在示例中，所述機械隔離器耦接至第二太陽能模塊的邊緣。如圖所示，太陽能模塊中的每個具有基本上彼此一致且彼此平行的主平面。同樣如圖所示，機械隔離器具有一對凸緣，所述一對凸緣具有設置在所述一對凸緣之間的間隔件組件。間隔件組件由可壓縮材料制成，并且在每側上具有一對緊固件。如圖所示，間隔件組件的一側和下凸緣被頂帽形結構的第二邊緣區夾持。在示例中，上凸緣耦接至太陽能模塊的框架。當然，可以有其他變型、修改和替代形式。

在示例中，所述系統還具有聚合物或橡膠緩沖器結構，該緩沖器結構被配置成在第一太陽能模塊或第二太陽能模塊的任一個上并且設置在第一太陽能模塊與第二太陽能模塊之間。在示例中，緩沖器結構減弱或減輕在暴風或其他環境條件期間彼此碰撞的太陽能面板的每個邊緣的碰撞。當然，可以有其他變型、修改和替代形式。

圖12是根據本實用新型的實施例的圖10的附圖標記D的更詳細的視圖。在示例中，所述面板導軌包括頂帽形結構。在示例中，所述頂帽形結構包括頂部區域，所述頂部區域具有用于所述夾具裝置的一對開口。夾具裝置是U形螺栓組件，其中U形螺栓的下部耦接以保持扭矩管，而兩個螺栓延伸穿過所述一對開口，并且均被配置成具有固定在位的緊固件或螺栓。當然，可以有其他變型、修改和替代形式。

在示例中，所述頂帽形結構具有耦接至第一太陽能模塊的邊緣第一側以及耦接至第二太陽能模塊的邊緣的第二側。在示例中，所述第二側具有第二邊沿區域，該第二邊沿區域與第二側垂直地延伸并且延伸出第二側。在示例中，第二邊沿區域物理地連接至與第一太陽能模塊不共面的第二太陽能模塊的邊緣。在示例中，所述第二側的特征在于第二側高度，該第二側高度小于表征第一側的第一側高度。如圖所示，每個太陽能模塊具有彼此不一致但是彼此平行的主平面。當然，可以有其他變型、修改和替代形式。

圖13是根據本實用新型的實施例的包括一對模塊之間的質量阻尼器結構的太陽能跟蹤器系統的俯視圖的簡化視圖。一對太陽能模塊在兩者之間配置有緩沖器以防止所述一對模塊的破損或減小所述一對模塊之間的沖擊。通過本說明書可以得到所述緩沖器的進一步細節并且以下更加具體地描述。

圖14是根據本實用新型的實施例的圖13的附圖標記E的更詳細的視圖。在示例中，所述系統還具有聚合物或橡膠緩沖器結構，該緩沖器結構被配置成在第一太陽能模塊或第二太陽能模塊的任一個上并且設置在第一太陽能模塊與第二太陽能模塊之間。在示例中，緩沖器結構減弱或減輕在暴風或其他環境條件期間彼此碰撞的太陽能面板的每個邊緣的碰撞。當然，可以有其他變型、修改和替代形式。

圖15是根據本實用新型的實施例的包括質量阻尼器結構的太陽能跟蹤器系統的透視俯視圖的簡化視圖。如圖所示，附圖示出了多個太陽能模塊，每個太陽能模塊被選擇性地調節以防止在導致系統振蕩的風暴或其他外部事件期間的機械故障，系統振蕩在沒有機械隔離器的情況下會造成破損。通過本說明書可以得到跟蹤器系統的其他元件的進一步細節并且以下更加具體地描述。

如圖所示，本實用新型提供了用于太陽能模塊的跟蹤器設備。在示例中，太陽能模塊可以是硅基太陽能模塊、多晶硅基太陽能模塊、聚光太陽能模塊或薄膜太陽能模塊，所述太陽能模塊包括碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CuIn1-xGaxSe2或CIGS)，除了其它以外，所述銅銦鎵硒是可用于制造太陽能電池的直接帶隙半導體。如圖所示，每個太陽能面板可以布置成形成陣列。當然，可以有其他變型。在示例中，第一結構底座和第二結構底座設置在斜面、不規則表面或平坦表面上。第一結構底座和第二結構底座是用于該設備的多個結構底座中的兩個。在示例中，該設備具有被配置在懸掛位置或支撐位置的太陽能模塊。

跟蹤器設備具有包括第一樞轉裝置的第一結構底座和包括驅動支架(mount)的第二結構底座。在示例中，第一結構底座由固體或帶圖案的金屬結構制成，例如，寬梁翼緣等，如圖所示。在示例中，每個結構底座插入到地下并且通過使用接合劑或其他附接材料密封。每個結構底座總體上設置在直立位置并且在重力方向上設置，盡管可以有其他變型。在示例中，根據實施例，每個結構底座沿著可能平坦的地面區域或者沿著山坡或其他結構在空間上間隔開。在示例中，第一支柱包括寬翼緣梁。在示例中，第一支柱和第二支柱可以是偏置(off-set)的且可重構的。

在示例中，驅動支架能夠在至少三個軸上構建公差，并且被配置成驅動裝置。驅動裝置具有偏置夾具裝置，該夾具裝置耦接至與夾具構件耦接的支承裝置。

在示例中，該設備具有可操作地布置在第一結構底座和第二結構底座上的圓柱形扭矩管。在示例中，圓柱形扭矩管包括由空心結構鋼(HSS)的鋼制成的1/10英寸直徑的管道。圓柱形扭矩管包括第一端和第二端以及凹口。該凹口是沿著圓柱形扭矩管的長度在空間上布置的多個凹口中的一個。

在示例中，該設備具有夾具，該夾具被配置成圍繞圓柱形扭矩管的環形部分并且與凹口配合以防止夾具運動。該夾具包括被配置成制成太陽能模塊的一部分的支撐區域。該夾具包括構造有凹口的銷。該設備還具有被配置成用于所述夾具的導軌或夾具組件。該導軌或夾具組件包括被配置成保持螺栓的螺紋區域，該螺栓被適合于旋入所述螺紋中并且抵靠圓柱形扭矩管的一部分底部伸出，從而使得所述夾具有利地抵靠圓柱形扭矩管扭轉。所述設備具有附接至導軌的太陽能模塊或者附接裝置共用的模塊或者其它裝置。圓柱形扭矩管是被配置成連續結構并且延伸80至200米的長度的多個扭矩管中的一個。每對扭矩管被模鍛裝配到一起并且被螺栓連接以用于構造。

在示例中，所述設備還具有沿著軸向方向的質心，所述質心與驅動裝置的樞轉點匹配。驅動裝置的樞轉點在沿著質心旋轉的同時三維地固定。在示例中，偏置夾具包括曲柄裝置。在示例中，第一樞轉裝置包括被配置成夾具裝置以使第一端固定至圓柱形扭矩管的樞轉裝置。在其他示例中，驅動裝置包括回轉(slew)齒輪。在其他示例中，第一樞轉裝置可以包括其他變型。所述設備還具有與第一樞轉裝置構造的超限裝置。超限裝置包括機械止動件以允許圓柱形扭矩管圍繞期望的范圍旋轉。

示例：

為了證實上述示例，我們進行了本跟蹤器系統的模擬。跟蹤器系統具有在驅動齒輪的左手側的多個排，以及在驅動齒輪的右手側的多個排。每個排具有在空間上布置在一對支柱結構之間的多個太陽能面板。在示例中，左排具有五個排，并且每個排具有至少八組太陽能面板。從左側的驅動齒輪編號，排包括1、2、3、4和5。在排1、3和5中，在目標與扭矩管之間增設面板隔離器或質量阻尼器。進行實驗以說明圖16、圖17和圖18的結果。如圖所示，在面板排1、3和5的多個位置提供了運動或頻率響應的實驗結果。如圖所示，根據本示例，與無阻尼或線性面板阻尼器相比，使用面板隔離器或質量阻尼器表現出較好的結果。當然，可以有其他變型、修改和替代形式。