光伏跟踪支架及偏心补偿装置的制作方法

本发明涉及一种偏心补偿装置，特别适用于光伏跟踪支架。

背景技术：

在光伏发电系统中，平单轴跟踪支架是最常用的光伏阵列支架之一，由于该支架白天能跟踪太阳方位角变化运行，所以，采用平单轴跟踪支架的光伏组件全年发电总量要比采用最佳固定倾角支架的光伏组件全年发电总量高出15％-25％。

通常情况下，平单轴跟踪支架的跟踪转动部分的旋转中心都在主梁断面的中心或下方，由于光伏组件一般都安装在主梁上面，所以，跟踪支架转动部分的断面重心往往不在旋转中心处，这就使得跟踪支架在跟踪驱动时，需要克服因偏心带来的附加扭矩，给跟踪支架的驱动装置设计和制造带来一定的难度。

针对这一问题，人们想方设法试图让跟踪支架转动部分的断面重心与旋转中心重合，例如，将主梁局部偏心、将旋转轴心位置上移至主梁上方等等。这些方法虽然也能实现旋转轴心与断面重心重合，但是也会给跟踪支架的制造、安装等带来更多的难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种偏心补偿装置，可以用于光伏跟踪支架，可以克服因偏心带来的附加扭矩。

本发明提供了一种偏心补偿装置，用于转动体，包括支撑装置、弹性件、柔性件以及连接件，所述弹性件由所述支撑装置支撑，所述支撑装置容许所述弹性件伸缩变形，所述柔性件的首端传动连接所述弹性件而末端连接所述连接件，所述连接件用于连接所述转动体，跟随所述转动体进行转动；其中，所述连接件跟随所述转动体转动时，所述连接件通过所述柔性件拉着所述弹性件，迫使所述弹性件产生弹性力，借助于所述弹性力平衡所述转动体由于重心与旋转中心线不重合产生的附加扭矩。

在一个实施方式中，所述支撑装置为套筒，所述弹性件容置于所述套筒内，受所述套筒的引导进行弹性变形。

在一个实施方式中，所述套筒包括固定板和活动板，所述弹性件被夹在所述固定板和所述活动板之间，所述柔性件的所述首端连接所述活动板，通过拉动所述活动板的方式作用于所述弹性件。

在一个实施方式中，所述柔性件从所述弹性件中穿过，并穿过所述固定板后再与所述连接件连接。

在一个实施方式中，所述固定板的外侧安装有一对导轮，所述柔性件穿过所述一对导轮，再与所述连接件连接，所述活动板至所述一对导轮之间的柔性件被保持在所述弹性件的伸缩方向上。

在一个实施方式中，所述弹性件为螺旋弹簧。

在一个实施方式中，所述连接件为扇形轮，所述扇形轮的外周缘形成有轮槽，所述柔性件的末端固定在所述扇形轮上，所述扇形轮转动时，所述柔性件由所述轮槽引导，沿所述轮槽卷绕所述扇形轮。

在一个实施方式中，所述柔性件在所述轮槽的长度中心从轮槽的截面中心穿过所述轮槽，再固定在所述扇形轮上。

在一个实施方式中，所述连接件为直杆，所述直杆的末端具有绳孔，所述柔性件的末端通过所述绳孔固定在所述直杆上。

本发明还提供一种光伏跟踪支架，包括转动体和立柱，所述转动体由立柱可转动地支撑，所述立柱上安装上述偏心补偿装置。

上述偏心补偿装置特别适用于光伏跟踪支架，可以有效地克服因偏心带来的附加扭矩，对转动部分转动过程中的偏心进行补偿。

上述偏心补偿装置能使光伏跟踪支架在其转动部分断面重心与旋转中心不重合的情况下，仍能有效地抵消因偏心转动带来的附加扭矩，从而使得光伏跟踪支架的旋转中心无论是在主梁中心，还是在主梁下方都能实现扭矩平衡，且无需调整重心位置。

附图说明

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

图1是根据第一实施例的偏心补偿装置应用于光伏跟踪支架的侧视图。

图2是根据第一实施例的偏心补偿装置的主视图。

图3A是套筒的主视图。

图3B是套筒的侧视图。

图4A是扇形轮的主视图

图4B是扇形轮的侧视图。

图5A是导轮的主视图。

图5B是导轮的侧视图。

图6是根据第二实施例的偏心补偿装置应用于光伏跟踪支架的侧视图。

图7是根据第二实施例的偏心补偿装置的主视图。

图8A是直杆的主视图。

图8B是直杆的侧视图。

具体实施方式

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

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

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

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

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

第一实施例

图1和图2示出了偏心补偿装置10应用于光伏跟踪支架20。下面以光伏跟踪支架20为示例对偏心补偿装置10的作用或方位进行描述，但并不对偏心补偿装置10的应用环境构成限制，偏心补偿装置10也可以应用于其他类似的需要偏心补偿的场景特别是涉及转动体的场景中。

光伏跟踪支架20包括转动体202和立柱201，转动体202由立柱201可转动地支撑。转动体202例如可以包括沿着南北向(或者前后方向)延伸的主梁202a以及由主梁202a支撑的光伏组件202b。主梁202a通过在南北向分离设置的两个立柱201可转动地支撑，从而参见图2，包括主梁202a的转动体202可以绕着旋转中心线O(在图2的视图中，旋转中心线投影为一个点O)而沿着转动方向C0转动，也即，转动件202中的光伏组件202b可以在东西向(或者，左右方向)倾斜，以此跟踪太阳方位角，从而光伏组件202b可以始终最大效率地接收太阳能。图1中，两个立柱201中位于较南侧的立柱201上安装偏心补偿装置10。在另一实施方式中，偏心补偿装置10也可以安装在两个立柱201中位于较北侧的立柱201上，或者两个立柱201上均安装一个偏心补偿装置10。偏心补偿装置10可以安装于图中的立柱201的北侧(或前侧)，也可以安装于图中的立柱201的南侧(或后侧)。

偏心补偿装置10包括支撑装置1、弹性件2、柔性件3以及连接件4。弹性件2由支撑装置1支撑，并且支撑装置1容许弹性件2伸缩变形。柔性件3的首端31(图中的下端)传动连接弹性件2而末端32(图中的上端)连接到连接件4。连接件4用于连接转动体202，跟随转动体202进行转动。其中，连接件4跟随转动体202转动时，连接件4通过柔性件3拉着弹性件2，迫使弹性件2产生弹性力，借助于弹性件2产生的弹性力平衡转动体202由于重心(图中未示出)与旋转中心线O不重合产生的附加扭矩。

图示实施例中，支撑装置1为套筒，为了便于表述，下文也称之为套筒1。弹性件2容置于套筒1内，受套筒1的引导进行弹性变形。柔性件3是钢丝绳，为了便于表述，下文也称之为钢丝绳3。

套筒1的示例构造参见图3A和图3B，图3A和图3B从两个方向示出了套筒1的结构。套筒1包括固定板11和活动板12，弹性件2被夹在固定板11和活动板12之间，柔性件3的首端31连接活动板12，通过拉动活动板12的方式作用于弹性件2，如图2所示。套筒1的筒壁13可以引导活动板12上下移动。图2中，柔性件3从弹性件2中穿过，并且例如经过穿孔1a(图3A和图3B中示出)穿过固定板11后再与连接件4连接。图示实施例中，弹性件2为螺旋弹簧，螺旋弹簧的上端连接固定板11，下端连接活动板12，而活动板12又连接弹性件2。作为弹性件2的螺旋弹簧始终处于受压状态，从而一直对传动连接的柔性件3施加向下的拉力。在另一实施方式中，套筒1的活动板可以位于固定板上方，而夹在固定板和活动板之间的螺旋弹簧始终处于受拉状态，从而也可以一直对传动连接的柔性件3施加向下的拉力。

图2所示的实施方式中，固定板11的外侧安装有一对导轮5，柔性件3穿过一对导轮5，再与连接件4连接，活动板12至一对导轮5之间的柔性件3被保持在弹性件2的伸缩方向(或者，上下方向)上。导轮5可以限制柔性件3沿着导轮5的径向移动。导轮5的结构如图5A和图5B所示，导轮5的外周缘具有轮槽51，可以用于收容柔性件3。例如，导轮5可以通过中心孔5a插入轴体而可旋转地固定在固定板11的外侧。

第一实施例中，连接件4为扇形轮，为了便于表述，关于第一实施例的以下描述中也称之为扇形轮4。扇形轮4的示例构造如图4A和图4B所示。扇形轮4的外周缘41形成有轮槽42，可以柔性件3的末端32固定在扇形轮4上，如图2所示。例如，图4B所示的实施方式中，柔性件3在轮槽42的长度中心(或者，扇形轮4的最低点A1)从轮槽42的截面中心(孔道4a)穿过轮槽42，再例如通过钢丝绳压块6压住而固定在扇形轮4上。扇形轮4转动时，柔性件3由轮槽42引导，沿轮槽42卷绕扇形轮4。

示例性地，可以如下操作，如图1所示，将弹性件2固定在立柱201上；两个导轮5安装在固定板11上部的中心位置，和固定板11的穿孔1a对齐，两个导轮5呈东西向布置，导轮5的转轴与主梁202a平行；将扇形轮4固定在主梁202a上，并将扇形轮4的最低点A1与作为螺旋弹簧2的中心线对齐；将作为柔性件3的钢丝绳的首端31用活节螺栓固定在活动板12中间，作为柔性件3的钢丝绳的末端32从螺旋弹簧2的中间穿过固定板11和两个导轮5的夹缝，再穿过扇形轮4的最低点A1的孔道4a，然后用钢丝绳压块6将钢丝绳固定在扇形轮4上。在固定钢丝绳时，适当预压螺旋弹簧2，使得作为柔性件3的钢丝绳在初始平衡状态时，处于绷直状态。

当主梁202a从初始平衡状态开始跟踪转动时，作为柔性件3的钢丝绳就会被逐步绕入扇形轮4的轮槽42内，此时，活动板12被向上拉起，螺旋弹簧2被压缩，同时，扇形轮4就会受到作为柔性件3的钢丝绳的切向拉力而产生扭转力矩。主梁202a转角越大，作为柔性件3的钢丝绳绕入扇形轮4的长度也就越大，螺旋弹簧2也就被压缩得越厉害，扇形轮4受到的扭转力矩也就越大。另一方面，从偏心扭矩产生的成因分析，当光伏跟踪支架20的转动体202处于初始平衡状态0°时，转动体202的断面重心和旋转中心线O处在同一条垂直线上，此时没有偏心力矩产生，当主梁202a从0°开始向东西任何一个方向转动时，转动体202的断面重心垂线和旋转中心线就会产生偏离，此时，在重力的作用就会产生偏心扭矩。随着主梁202a的转角逐渐变大，转动体202的断面重心相对于旋转中心线的偏离距离也逐渐变大，由此产生的偏心力矩也就越来越大。而这种偏心扭矩的增大趋势恰好与偏心补偿装置10产生的平衡扭矩增大趋势吻合。因此，两者能够相互抵消，从而达到偏心补偿的目的。

偏心补偿装置10的特点是，补偿扭矩的变化趋势与偏心扭矩的变化趋势相吻合，能有效补偿偏心扭矩对光伏跟踪支架20造成的负面影响，且结构简单，安装方便，可靠性高。

第二实施例

下面参见图6至图8B描述第二实施例，第二实施例沿用第一实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照第一实施例，第二实施例不再重复赘述。

第一实施例中，连接件4为扇形轮，而第二实施例中，偏心补偿装置10’中，连接件为直杆4’。可以参见图6和图7，直杆4’的末端400具有绳孔402，柔性件3的末端32通过绳孔402固定在直杆4’上。

例如，如图8A和8B所示，直杆4’大体为C字形状，包括相对的两个立板401以及将两个立板401连接在一起的横板400，每个立板401的下端设置有绳孔402，可以设置轴杆402a(图7中示出)穿过两个立板401的绳孔402，然后将作为柔性件3的钢丝绳的末端32固定在穿过绳孔402的轴杆402a上而将柔性件3固定在直杆4’上。又或者，柔性件3的末端32可以直接穿过绳孔402后固定在直杆4’上。

当采用直杆4’作为连接件时，作为柔性件3的钢丝绳与旋转中心的距离会随旋转角度发生变化，适当控制直杆4’下端的绳孔402距导轮5的距离，可以将这种变化控制在较小的范围之内，从而实现较好的偏心补偿效果。第二实施例具有制作简便且成本较低的优点。

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

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