专利名称：光伏模块的折叠支架及其运输方法和装配光伏阵列的方法
技术领域：
本发明涉及光伏模块和光伏阵列、装配光伏阵列的方法以及运输光伏阵列的组件的方法。
背景技术：
光伏阵列包括多个光伏模块。每个模块被固定到支架(mount)从而形成阵列。可以在工地对支架进行装配，或者可以对支架进行预装配并将其运输到工地。遗憾的是，在工地装配支架会是劳动密集且价格昂贵的。同样地，将预装配的支架运输到工地会是价格昂贵的。
发明内容
取决于时间和费用的效率是影响光伏阵列的安装费用的重要因素。可通过开发一种能够以合理的成本进行预装配并运输到工地的折叠支架来改善用于光伏阵列安装的运输费用和劳工费用。在此描述的折叠支架具有超越现有的安装系统的多种优点。例如，在运输过程中所述折叠支架可被折叠且组件可被嵌套，从而大大减少了运输费用。此外，可以在能够密切监视并控制装配和材料的质量的工厂中对折叠支架进行预装配，这使得折叠支架一旦被安装，其结构更加可靠。由于其独特的设计，因此可显著减少安装时间，这使安装阵列的每瓦特的成本减少。在一方面，一种运输用于光伏模块的折叠支架的方法可包括将包括顶部和底部的第一折叠支架与包括顶部和底部的第二折叠支架相邻嵌套。第一折叠支架的底部可与第二折叠支架的底部相邻。第一折叠支架可包括第一纵梁；第二纵梁，基本上与第一纵梁平行；第一横杆，可枢转地连接到第一纵梁且可枢转地连接到第二纵梁；第二横杆，可枢转地连接到第一纵梁且可枢转地连接到第二纵梁，其中，可通过使第一横杆和第二横杆从相对于第一纵梁和第二纵梁垂直的方位运动到相对于第一纵梁和第二纵梁倾斜的方位而使第一纵梁朝着第二纵梁运动。第二折叠支架可包括第一纵梁；第二纵梁，基本上与第一纵梁平行；第一横杆，可枢转地连接到第一纵梁且可枢转地连接到第二纵梁；第二横杆，可枢转地连接到第一纵梁且可枢转地连接到第二纵梁，其中，可通过使第一横杆和第二横杆从相对于第一纵梁和第二纵梁垂直的方位运动到相对于第一纵梁和第二纵梁倾斜的方位而使第一纵梁朝着第二纵梁运动。将第一折叠支架与第二折叠支架相邻嵌套可形成折叠支架的第一嵌套对。在所述嵌套对中，第一折叠支架的第一横杆和第二横杆可沿着相对于第一折叠支架的第一纵梁和第二纵梁倾斜的方位布置。类似地，第二折叠支架的第一横杆和第二横杆可沿着相对于第二折叠支架的第一纵梁和第二纵梁倾斜的方位布置。所述方法可包括将折叠支架的第一嵌套对与折叠支架的第二嵌套对相邻堆叠，以在运输容器内形成折叠支架的嵌套组。所述方法可包括将运输容器装载到适于将运输容器运输到エ地的车辆上。在另一方面，一种用于光伏模块的折叠支架可包括第一纵梁；第二纵梁，基本上 与第一纵梁平行；第一横杆，可枢转地连接到第一纵梁且可枢转地连接到第二纵梁；第二 横杆，可枢转地连接到第一纵梁且可枢转地连接到第二纵梁，其中，可通过使第一横杆和第 ニ横杆从相对于第一纵梁和第二纵梁垂直的方位运动到相对于第一纵梁和第二纵梁倾斜 的方位而使第一纵梁朝着第二纵梁运动。第一横杆可通过紧固件被可枢转地连接到第一纵 梁。所述紧固件可包括自紧式枢轴连接件，由此第一横杆从相对于第一纵梁倾斜的方位运 动到相对于第一纵梁垂直的方位使枢轴连接件变紧。自紧式枢轴连接件可包括螺钉以及拧 到螺钉上的螺母，由此第一横杆从相对于第一纵梁倾斜的方位运动到相对于第一纵梁垂直 的方位使螺母进ー步拧到螺钉上。所述紧固件可将第一横杆的卡扣装配提供给第一纵梁。 第一纵梁可以是轧制钢。类似地，第一横杆可以是轧制钢。在另一方面，一种用于装配光伏阵列的方法可包括将折叠支架的第一纵梁固定到 第一安装托架并将折叠支架的第一纵梁固定到第二安装托架。所述方法可包括将折叠支架 的第二纵梁固定到第一安装托架并将折叠支架的第二纵梁固定到第二安装托架。所述方法 可包括将第一直立构件插入到地面中，将第二直立构件插入到地面中。第二直立构件可基 本上与第一直立构件平行并可基本上与地平面垂直。所述方法可包括将第一安装托架固定 到第一直立构件的暴露端并将第二安装托架固定到第二直立构件的暴露端。第一安装托架 可包括顶表面、底表面以及从顶表面延伸到底表面的槽孔。类似地，第二安装托架可包括顶 表面、底表面以及从顶表面延伸到底表面的槽孔。可通过从底表面朝着顶表面穿过槽孔插 入紧固件而将折叠支架固定到第一安装托架。类似地，可通过从底表面朝着顶表面穿过槽 孔插入紧固件而将折叠支架固定到第二安装托架。所述方法还可包括将光伏模块的后表面 与折叠支架的第一横杆和第二横杆相邻安装。可使用多个紧固件将光伏模块固定到第一横 杆和第二横杆。所述多个紧固件可包括防盗紧固件。
图1是折叠支架的透视图。图2是用于折叠支架的纵梁(beam)的透视图。图3是用于折叠支架的横杆(rail)的透视图。图4是处于展开位置的折叠支架的俯视图。图5是处于折叠位置的折叠支架的俯视图。图6是处于展开位置的折叠支架的俯视图。图7是处于折叠位置的折叠支架的俯视图。图8是处于折叠位置的折叠支架的端视图。图9是嵌套构造的多个折叠支架的端视图。图10是安装托架和直立构件的主视图。图11是安装托架和直立构件的右视图。图12是安装托架和直立构件的左视图。图13是部分安装的折叠支架的主视图。图14是安装的折叠支架的主视图。
图15是光伏模块和紧固件的透视图。图16是光伏模块的阵列。图17是处于折叠位置并被构造成卡扣(snap)装配的折叠支架的端视图。图18是用于卡扣装配的紧固件的主视图。图19是图18中的紧固件沿着A-A截面的剖视图。
具体实施例方式例如，参照图1，折叠支架100可被构造成容纳多个光伏模块1500，折叠支架100 可包括第一纵梁105、第二纵梁110以及可枢转地连接到第一纵梁105且可枢转地连接到第二纵梁110的多个横杆115。具体地讲，所述多个横杆115可包括第一横杆120，第一横杆 120可枢转地连接到第一纵梁105且可枢转地连接到第二纵梁110。类似地，所述多个横杆 115可包括第二横杆125，第二横杆125可枢转地连接到第一纵梁105且可枢转地连接到第二纵梁110。折叠支架的示例在于2009年6月5日提交的第61/184，618号美国专利申请中进行了描述，该申请公开的全部内容通过引用被包含于此。例如，枢轴连接件(pivotal connection)可包括诸如螺母和螺栓的任何合适的紧固件。可选地，例如，如图17中所示，枢轴连接件可包括卡扣连接件，卡扣连接件有助于在现场没有工具的情况下进行装配。紧固件1705可包括允许将紧固件推动穿过孔但阻止紧固件与孔脱离的一个或多个弹簧加压式可伸缩部分1710。图19示出了在图18中示出的弹簧加压式紧固件的剖视图。紧固件可包括被构造成在穿过孔插入紧固件的过程中容纳可伸缩部分1710的凹槽。由于不需要装配工具，因此可减少安装时间。例如，参照图2，第一纵梁105可具有第一端230和第二端235。第一纵梁105还可包括顶表面205、第一侧表面210、第二侧表面215、第一底表面220以及第二底表面225。 第一纵梁105的底部250可具有材料被去除的一部分，以形成间隙。该间隙提供多个优点。 在一个示例中，可减少纵梁的质量，这使在将纵梁运输到工地时所发生的运输费用减少。工地可以是发生光伏阵列的构造的偏远的或当地的任何地理位置。在另一示例中，由于用于构造纵梁的材料的量减少，因此降低了纵梁的制造成本。由于材料去除可能使纵梁的强度减弱，因此可包括第一肋240和第二肋M5，以增加强度。第一肋240和第二肋245用于增加纵梁的转动惯量，从而增加纵梁的负载能力。尽管描述了具有特定的截面几何形状的纵梁，但这并非是限制性的。例如，纵梁可具有圆形、椭圆形、矩形或三角形截面。类似地，可使用任何合适的截面，所述截面可沿着纵梁的长度变化。例如，参照图3，第一横杆120可包括顶部305和底部310。顶部305可包括被构造成容纳光伏模块1500的一个或多个表面。例如，顶部305可包括隔开的第一顶表面315 和第二顶表面320，以形成平行的延伸表面。通道325可形成在第一顶表面315和第二顶表面320之间并可用于多种目的。首先，通道325可为诸如螺母或螺栓头的紧固件提供凹槽。因此，光伏模块1500的后表面可平放在第一顶表面315和第二顶表面320上，而不受紧固件干扰。其次，通道325可提供路径以排出可能会在模块1500与横杆120之间积聚的雨水。这可以是期望的，这是因为由于导电的雨水可在模块1500与横杆120之间引起泄漏电流，因此通过寄生损失而使模块的效率降低。纵梁(例如，105,110)和横杆(例如，120,125)可由任何合适的材料构成，例如，举例来说，挤压铝、纤维增强塑料(例如，玻璃纤维或碳纤维)、结构钢或轧制钢。为了防止因暴露于天气而导致的腐蚀，可对每个纵梁的表面和每个横杆的表面进行处理。例如，可对纵梁的表面和横杆的表面镀锌、上漆或电镀。可选地，任何合适的表面处理均可应用于纵梁和横杆。图4示出了可枢转地连接到第一纵梁105且可枢转地连接到第二纵梁110的多个横杆115的俯视图。第一纵梁105可基本上与第二纵梁110平行。类似地，第一横杆120可基本上与第二横杆125平行。图4示出了第一横杆120和第二横杆125基本上与第一纵梁 105和第二纵梁110垂直的第一方位。由于将多个横杆115结合到第一纵梁105和第二纵梁110的枢轴连接件405，因此施加到第一纵梁或第二纵梁的端部的力使折叠支架折叠。图 5示出了第一横杆120和第二横杆125与第一纵梁105和第二纵梁110斜交的第二方位。图6和图7示出了将多个横杆115可枢转地连接到第一纵梁105和第二纵梁110 的可选方式。如图6中所示，第一横杆120可包括第一部分605和第二部分610。第一部分605可通过铰链615或其他合适的装置被铰接到第二部分610。通过在每个横杆的铰链 615附近施加力，折叠支架100可被折叠，如图7中所示。通过如图5和图7中所示地对折叠支架100进行折叠，可显著减小多个折叠支架组件的运输体积。因此，可将更大数量的折叠支架装载到运输容器中，从而减少了运输成本并减少了光伏阵列的总体的每瓦特的安装成本(perwatt installation cost)。图8示出了在图5中示出的折叠支架的端视图。折叠支架可包括顶部805和底部810。将第一横杆 120结合到纵梁(105、110)的枢轴连接件405在图8中部分可见。为了进一步减少运输体积，例如，如图9中所示，可将多个折叠支架嵌套。通过对处于折叠位置的一对折叠支架进行定位并将第一折叠支架与第二折叠支架相邻堆叠来实现嵌套，从而提供互补的接触表面。除减少运输体积之外，这种构造还在运输过程中实现稳定运输，这提高了工人的安全性。两个折叠支架可进行嵌套以形成嵌套对，多个嵌套对可以按行列进行堆叠，从而形成嵌套组。在堆叠过程中，可将第一折叠支架905定位成与第二折叠支架910相邻。可将第二折叠支架910的底部810定位成与第一折叠支架905的底部810相邻。可对多个折叠支架重复该过程。可将嵌套的折叠支架直接放到用于运输的表面上。例如，可将嵌套的支架装载到卡车、平板拖车、船、火车车厢或任何其他合适的运输车辆上。可选地，可将嵌套的支架装载到运输容器中。然后可将运输容器装载到适于将该容器运输到工地的任何车辆上。 所述运输容器可以是任何合适的容器。例如，所述运输容器可以是架子、箱子或集装箱。所述运输容器可以与类似的运输容器堆叠。另外，所述运输容器可包括被构造成容纳来自叉车的一对叉的凹槽，从而使运输容器易于装载并易于从运输车辆卸载。可选地，所述运输容器可包括有助于装卸的任何其他合适的组件。例如，所述运输容器可包括用于滚动的轮子或用于起吊的吊环螺栓。如图10、图11和图12所示，可将折叠支架100连接到第一安装托架1005，第一安装托架1005被固定到第一直立构件1010。图10示出了第一安装托架1005和第一直立构件1010的主视图，而图11和图12分别示出了右视图和左视图。第一安装托架1005可包括顶表面1015、底表面1105以及从顶表面1015延伸到底表面1105的多个槽孔(slotted hole) 1020。顶表面1015可基本平坦并可被构造成容纳折叠支架100。具体地讲，如图11中所示，折叠支架100的第一纵梁105的第一底表面220和第二底表面225可与第一安装托架1005紧密配合。类似地，折叠支架100的第二纵梁110的第一底表面220和第二底表面225可与第一安装托架1005紧密配合。为了便于装配，第一安装托架1005可包括多个槽孔1020。槽孔1020省去了对装配过程中精确对齐的需要。因此，减少了用于每个折叠支架100的安装时间。这可使安装光伏阵列1600的每瓦特的成本显著减少。每个槽孔1020均可从第一安装托架1005的顶表面1015延伸到第一安装托架1005的底表面1105。为了将折叠支架100固定到第一安装托架1005，可从底表面1105朝着顶表面1015插入一个或多个紧固件1110。从底表面1105 插入紧固件1110简化了安装并减少了安装时间。在制造纵梁(105、110)时，可将螺母1205 焊接到与第一底表面220和第二底表面225相反的表面上，如图12中所示。螺母1205可在工地上无需第二工具的情况下使紧固件1110固定。例如，可使用第一扳手来拧紧每个紧固件，而无需第二扳手来阻止螺母的旋转。由于通过摩擦、焊接或其他合适的附着方法将螺母结合到纵梁，因此阻止了螺母的旋转。可选地，可在纵梁中的通孔上形成螺纹，从而允许将紧固件直接拧入到纵梁的底表面(例如，220、225)中，并省去了对螺母的需要。图13和图14示出了用于将折叠支架100附于第一安装托架1305和第二安装托架1310的方案。如图13中所示，折叠支架100可位于第一安装托架和第二安装托架的顶上同时折叠支架处于折叠位置。然后可将折叠支架的第一纵梁105固定到第一安装托架 1305和第二安装托架1310。由此，将第一纵梁105完全固定。在阵列的安装过程中，该方案允许诸如叉车的支撑车辆移到第二折叠支架，同时工人留下来完成安装。例如，一旦叉车移开，工人便可沿着由图13中的箭头1315指示的方向展开折叠支架。一旦折叠支架处于如图14中所示的展开位置，便可将第二纵梁110固定到第一安装托架1305和第二安装托架 1310。一旦折叠支架100被展开并被固定在安装托架(1305、1310)的顶上，便可将多个光伏模块1500与多个横杆115的顶表面(315、320)相邻安装。例如，可将光伏模块1500 的后表面安装在第一横杆120的第一顶表面315和第二顶表面320上。类似地，可将光伏模块1500的后表面安装在第二横杆125的第一顶表面和第二顶表面上。可使用多个紧固件将模块1500固定到折叠支架100。具体地讲，如图15中所示， 可使用多个夹子1505。每个夹子均可在接触表面上具有足够的表面积，以确保在模块1500 的整个顶表面上充分地分配夹紧载荷(clamping load)。可使用多个夹子以降低从每个夹子获得的夹紧载荷。可使用紧固件1510将夹子1505固定到横杆(例如，120、125)。紧固件1510可以是防盗(tamper proof)紧固件，例如，销螺母，以防止对模块的恶意破坏和盗窃。由于类似的原因，因此可将防盗紧固件用于整个光伏阵列的组件中。如图16中所示，可对多个模块1500进行装配，以在折叠支架100的顶上形成光伏阵列1600。折叠支架可适于容纳如图16中所示的具有3X4个模块构造的阵列。类似地， 折叠支架可适于容纳具有3X5个模块构造或4X4个模块构造的阵列。同样地，折叠支架可适于容纳具有任何合适的构造的任何数量的模块。因此，可调整横杆和纵梁的数量，以容纳比图1中的折叠支架100所能够容纳的模块更多或更少的模块。例如，横杆的数量可以从2变化到多于6。类似地，可增加纵梁的数量以容纳更多的模块。可选地，两个纵梁可以由具有承受常见的风雪载荷的足够强度的一个纵梁来代替。
在附图和描述中阐述了一个或多个实施例的细节。其他特征、目的和优点将通过描述、附图和权利要求而变得清楚。尽管已经描述了本发明的一些实施例，但是应该理解的是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改。具体地讲，图中示出的步骤可以以与示出的顺序不同的顺序执行。例如，步骤可被同时执行或者可以以与示出的顺序不同的可选顺序执行。还应该理解的是，附图未必按比例示出，附图在一定程度上呈现出本发明的各种特征和基本原理的简化表示。
权利要求
1.一种运输用于光伏模块的折叠支架的方法，所述方法包括如下步骤将包括顶部和底部的第一折叠支架与包括顶部和底部的第二折叠支架相邻嵌套，其中，第一折叠支架的底部与第二折叠支架的底部相邻。
2.如权利要求1所述的方法，其中，第一折叠支架包括 第一纵梁；第二纵梁，基本上与第一纵梁平行；第一横杆，可枢转地连接到第一纵梁且可枢转地连接到第二纵梁； 第二横杆，可枢转地连接到第一纵梁且可枢转地连接到第二纵梁，其中，通过使第一横杆和第二横杆从相对于第一纵梁和第二纵梁垂直的方位运动到相对于第一纵梁和第二纵梁倾斜的方位，能够使第一纵梁朝着第二纵梁运动。
3.如权利要求1所述的方法，其中，第二折叠支架包括 第一纵梁；第二纵梁，基本上与第一纵梁平行；第一横杆，可枢转地连接到第一纵梁且可枢转地连接到第二纵梁； 第二横杆，可枢转地连接到第一纵梁且可枢转地连接到第二纵梁，其中，通过使第一横杆和第二横杆从相对于第一纵梁和第二纵梁垂直的方位运动到相对于第一纵梁和第二纵梁倾斜的方位，能够使第一纵梁朝着第二纵梁运动。
4.如权利要求1所述的方法，其中，将第一折叠支架与第二折叠支架相邻嵌套的步骤形成折叠支架的第一嵌套对，其中，第一折叠支架的第一横杆和第二横杆沿着相对于第一折叠支架的第一纵梁和第二纵梁倾斜的方位布置，其中，第二折叠支架的第一横杆和第二横杆沿着相对于第二折叠支架的第一纵梁和第二纵梁倾斜的方位布置。
5.如权利要求4所述的方法，所述方法还包括将折叠支架的第一嵌套对与折叠支架的第二嵌套对相邻堆叠，以在运输容器内形成折叠支架的嵌套组。
6.如权利要求5所述的方法，所述方法还包括将运输容器装载到适于将运输容器运输到工地的车辆上。
7.一种用于光伏模块的折叠支架，所述折叠支架包括 第一纵梁；第二纵梁，基本上与第一纵梁平行；第一横杆，可枢转地连接到第一纵梁且可枢转地连接到第二纵梁； 第二横杆，可枢转地连接到第一纵梁且可枢转地连接到第二纵梁，其中，通过使第一横杆和第二横杆从相对于第一纵梁和第二纵梁垂直的方位运动到相对于第一纵梁和第二纵梁倾斜的方位，能够使第一纵梁朝着第二纵梁运动。
8.如权利要求7所述的折叠支架，其中，第一横杆通过紧固件被可枢转地连接到第一纵梁。
9.如权利要求8所述的折叠支架，其中，所述紧固件包括自紧式枢轴连接件，由此第一横杆从相对于第一纵梁倾斜的方位运动到相对于第一纵梁垂直的方位使枢轴连接件变紧。
10.如权利要求9所述的折叠支架，其中，自紧式枢轴连接件包括螺钉以及拧到螺钉上的螺母，由此第一横杆从相对于第一纵梁倾斜的方位运动到相对于第一纵梁垂直的方位使螺母进一步拧到螺钉上。
11.如权利要求8所述的折叠支架，其中，所述紧固件将第一横杆的卡扣装配提供给第一纵梁。
12.如权利要求7所述的折叠支架，其中，第一纵梁是轧制钢。
13.如权利要求7所述的折叠支架，其中，第一横杆是轧制钢。
14.一种用于装配光伏阵列的方法，所述方法包括如下步骤将折叠支架的第一纵梁固定到第一安装托架；将折叠支架的第一纵梁固定到第二安装托架。
15.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括将折叠支架的第二纵梁固定到第一安装托架；将折叠支架的第二纵梁固定到第二安装托架。
16.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括将第一直立构件插入到地面中；将第二直立构件插入到地面中，其中，第二直立构件基本上与第一直立构件平行并基本上与地平面垂直；将第一安装托架固定到第一直立构件的暴露端；将第二安装托架固定到第二直立构件的暴露端。
17.如权利要求14所述的方法，其中，第一安装托架包括顶表面、底表面以及从顶表面延伸到底表面的槽孔。
18.如权利要求14所述的方法，其中，第二安装托架包括顶表面、底表面以及从顶表面延伸到底表面的槽孔。
19.如权利要求17所述的方法，其中，通过从底表面朝着顶表面穿过槽孔插入紧固件而将折叠支架固定到第一安装托架。
20.如权利要求18所述的方法，其中，通过从底表面朝着顶表面穿过槽孔插入紧固件而将折叠支架固定到第二安装托架。
21.如权利要求15所述的方法，所述方法还包括将光伏模块的后表面与折叠支架的第一横杆和第二横杆相邻安装。
22.如权利要求21所述的方法，其中，使用多个紧固件将光伏模块固定到第一横杆和第二横杆。
23.如权利要求22所述的方法，其中，所述多个紧固件包括防盗紧固件。
全文摘要
本发明提供一种光伏模块的折叠支架及其运输方法和装配光伏阵列的方法。本发明涉及光伏模块和光伏阵列、装配光伏阵列的方法以及运输光伏阵列的组件的方法。一种运输用于光伏模块的折叠支架的方法，所述方法包括如下步骤将包括顶部和底部的第一折叠支架与包括顶部和底部的第二折叠支架相邻嵌套，其中，第一折叠支架的底部与第二折叠支架的底部相邻。
文档编号H01L31/042GK102374372SQ20101053103
公开日2012年3月14日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年8月6日
发明者亨利·B·卡布海, 克里斯托弗·马恩, 沙拉德·拉曼尼, 约翰·哈特勒斯, 约翰·贝拉奇科, 迈克尔·A·贝里科夫, 迈克尔·J·摩纳哥, 马克·泽尼 申请人:第一太阳能有限公司