一种可调节角度的太阳能支架的连接结构的制作方法

本实用新型涉及一种可调节角度的太阳能支架的连接结构。

背景技术：

目前很多地面电站设计安装时，为了多发电可以将太阳能电站的支架设计成角度可调的结构，为了实现自动可调，需要增加较繁杂的自动追踪机构，考虑抵抗风力和风压，又要把追踪调节机构设计的非常结实。因此，当屋顶分布式电站同样为了想多发电而设计成自动跟踪时，由于屋顶电站比地面电站高，可能风力和风压会更大，调节追踪机构要考虑的更结实更重，因此屋顶就面临着一个承重的问题，同时成本大幅增加，实际上目前屋顶分布式电站较难采用目前已有的技术自动跟踪太阳并调节阵列角度，实现自动调节角度的屋顶分布式电站，特别是轻钢屋顶，由于承重原因更难采用。因此设计出一种重量较轻、结构简单、成本较低的人工调节角度的支架的连接结构，成为屋顶分布式太阳能电站能否实现调节角度并多发电的一个大难题。

技术实现要素：
：

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供太阳能阵列角度可方便进行人工调节，并能方便使用于地面或屋顶，且重量较轻、结构简单、成本较低的一种可调节角度的太阳能支架的连接结构。

本实用新型一种可调节角度的太阳能支架的连接结构的目的是这样实现的：

一种可调节角度的太阳能支架的连接结构，它包括组件安装面和地面上设置的平铺材料，组件安装面上通过中压或边压与太阳能边框固定，组件安装面与平铺材料之间通过立柱相连，每根立柱的上下两端均连有一个活动三角固定架，所述活动三角固定架的底部与平铺材料之间还有一块固定板，所述固定板表面靠近两端处开设有若干个锁紧螺丝固定孔，在锁紧螺丝固定孔中选取其中若干个用锁紧螺丝向下拧，固定板与平铺材料碰紧，形成一个嵌入连接机构，所述固定板的中间开设有若干个活动三角固定架固定孔，活动三角固定架在对应位置开设有固定孔，螺栓穿过固定孔后，拧入活动三角固定架固定孔将活动三角固定架和固定板固定起来，所述四个立柱中，其中相同一侧的两个立柱上安装斜撑，所述斜撑的顶部通过活动三角固定架与立柱相固定，所述斜撑的底部通过螺栓与嵌入连接机构上的活动三角固定架固定。

所述活动三角固定架固定孔设置在锁紧螺丝固定孔之间。

所述活动三角固定架的顶部开设有铰接孔，铰接孔中穿过铰接轴与立柱的顶部或者底部铰接。

所述斜撑上下都打有对穿孔，铰接轴依次穿过铰接孔、斜撑的对穿孔与活动三角固定架固定。

所述固定板通过注塑制成，或通过板金冲压而成，或通过金属板和塑料件复合而成。

所述固定板位置不动的情况下，通过调节前立柱和后立柱下的固定块的间距，实现太阳能阵列的角度调节。

b是前立柱高度，c是前后立柱的间距，d是后立柱高度，e是斜撑长度，m是前立柱底部到后立柱顶部的距离，∠1是斜撑与平铺材料之间的夹角，∠2是后立柱与平铺材料之间的夹角，∠3是太阳能组件与平铺材料之间的夹角，在确定a、b、c、d尺寸且在b+c＜a+b情况下，太阳能阵列向南最大倾角∠3=，在确定a、b、c、d尺寸且在d+c＜a+b情况下，太阳能阵列向北最大倾角∠3=。

本实用新型的有益效果是：

一种可调节角度的太阳能支架的连接结构通过用固定板与平铺材料形成嵌入连接机构，并在嵌入连接机构中装入活动三角固定架，通过活动三脚架来连接前立柱、后立柱、斜撑，从而可以方便地对太阳能支架进行人工调节角度。这种连接结构的重量较轻、结构简单、成本较低，可以方便人工进行角度调节，使用方便，可以有效地运用在轻钢屋顶上，能实现当月当季最大发电量，实现分布式电站最大收益。

附图说明

图1为本实用新型一种可调节角度的太阳能支架的连接结构的第一种结构示意图。

图2为本实用新型一种可调节角度的太阳能支架的连接结构的第二种结构示意图。

图3为图1的a部放大图。

图4为图3中活动三角固定架的结构示意图。

图5为图3中固定板的第一种形式的结构示意图。

图6为图3中固定板的第二种形式的结构示意图。

图6-1为图3中平铺材料的第一种截面示意图。

图6-2为图3中平铺材料的第二种截面示意图。

图6-3为图3中平铺材料的第三种截面示意图。

图6-4为图3中平铺材料的第四种截面示意图。

图7-1为固定板与平铺材料形成嵌入连接机构的第一种截面示意图。

图7-2为固定板与平铺材料形成嵌入连接机构的第二种截面示意图。

图7-3为固定板与平铺材料形成嵌入连接机构的第三种截面示意图。

图7-4为固定板与平铺材料形成嵌入连接机构的第四种截面示意图。

图8为太阳能组件阵列的倾角结构示意图。

图9为太阳能组件阵列向南呈最大倾斜角度时的示意图。

图10为太阳能组件阵列向北呈最大倾斜角度时的示意图。

图中：平铺材料1、立柱2、活动三角固定架3、铰接孔3.1、铰接轴3.2、固定孔3.3、固定板4、活动三角固定架固定孔5、锁紧螺丝固定孔6、锁紧螺丝7、太阳能边框8、组件安装面9、斜撑10。

具体实施方式：

参见图1至图10，本实用新型涉及一种可调节角度的太阳能支架的连接结构，包括由若干根导轨或c型钢组成的组件安装面9和地面上设置的平铺材料1，组件安装面9上的若干根导轨或c型钢通过中压或边压与太阳能边框8固定，所述平铺材料1可以为c型钢、z型钢、h型钢，u型钢，工字钢，槽钢等，组件安装面9与平铺材料1之间通过立柱2相连，每根立柱2的上下两端均连有一个活动三角固定架3，所述活动三角固定架3的顶部开设有铰接孔3.1，铰接孔3.1中穿过铰接轴3.2与立柱2的顶部或者底部铰接，所述活动三角固定架3的底部与平铺材料1之间还有一块固定板4，所述固定板4可以是一块带孔的平面板或金属板，也可以是带孔的c型槽板，还可以是带孔的注塑板，或带孔的金属板与带孔的塑料板的复合，还可以为了节约材料，把固定板4背面非受力点镂空。

固定板4与平铺材料1能互相配合形成一个半封闭嵌入连接机构，或者固定板4能嵌入平铺材料1的槽口内，或者平铺材料1能嵌入固定板4的槽口内，或者双方各一部分嵌合在一起形成嵌入连接机构，使双方互相配合形成牢固的嵌入连接机构，嵌入连接机构如图7-1，图7-2，图7-3，图7-4所示。

形成的嵌入连接机构的槽口的宽度应小于槽内尺寸，以确保一方不从另一方槽内滑出并能传导拉力及压力，其中k1为槽口截面宽度，k2为槽内空间截面宽度，k3为嵌入槽内的固定板截面宽度，槽内尺寸大于槽口尺寸，装入槽内的产品尺寸应在k2和k1中间，即：k3＞k1且k3＜k2。

所述固定板4表面靠近两端处开设有若干个锁紧螺丝固定孔6，锁紧螺丝固定孔6可以直接攻丝也可以装嵌件或碰焊上一个螺母嵌件或其它方法，把嵌件、螺母等有内螺纹的产品配置在锁紧螺丝固定孔6的上边或下边，在锁紧螺丝固定孔6中选取其中若干个，并用锁紧螺丝7向下拧，锁紧螺丝7底部顶着下面平铺材料1的底板，借着锁紧螺丝7使整个固定板4向上顶，固定板4借助嵌入连接机构，不仅能沿着平铺材料1自由滑动，而且能通过拧动锁紧螺丝7顶着平铺材料1，借着锁紧螺丝固定孔6中的螺纹，锁紧螺丝7顶着平铺材料1可以将固定板4往上顶，固定板4与平铺材料1碰紧，从而达到锁紧固定板4与平铺材料1形成的嵌入连接机构，不能再滑动；当需要滑动时，只要拧松锁紧螺丝7，固定板4与平铺材料1形成的嵌入连接机构上下就会松开，稍加人力控制，即可把固定板4滑动，当滑动到位后，再拧紧锁紧螺丝7，就能使固定板4与平铺材料1的嵌入连接机构互相锁紧，不再滑动。

所述固定板4的中间开设有若干个活动三角固定架固定孔5，活动三角固定架3在对应位置开设有固定孔3.3，活动三角固定架固定孔5可以直接攻丝或装嵌件或其它方法，把螺母嵌件等有螺纹的产品配置在活动三角固定架固定孔5上面或下边，螺栓穿过固定孔3.3后，拧入活动三角固定架固定孔5将活动三角固定架3和固定板4固定起来，所述活动三角固定架固定孔5设置在锁紧螺丝固定孔6之间。

所述固定板4可以通过下列方法实现：

a、直接通过注塑实现，直接把嵌件或螺母或其它有内螺纹的预制件对应活动三角固定架固定孔5、锁紧螺丝固定孔6注塑进固定板，也可以注塑时在活动三角固定架固定孔5、锁紧螺丝固定孔6预留若干个嵌件或螺母或其它有内螺纹的预制件的位置，安装时根据需要把嵌件或螺母装配入对应位置，还可以注塑时直接注塑上内螺纹或注塑完后攻丝。

b、可以通过板金或冲床冲压出满足要求的金属固定板，再在活动三角固定架固定孔5和锁紧螺丝固定孔6攻丝或在活动三角固定架固定孔5和锁紧螺丝固定孔6的位置碰焊若干个嵌件或螺母，或预留能固定螺母嵌件或其它有螺纹的预制件的位置，在安装时再装配进相应的嵌件或螺母或有螺纹的预制件。

c、为了实现更高抗压抗拉强度部分，固定板4还用复合方式实现，可以上面一块金属板，下面一个塑件（或用其它材料制成的部件），金属板和塑件（或用其它材料制成的部件）形状基本一致并互相配合，金属板上的活动三角固定架固定孔5和锁紧螺丝固定孔6与下面注塑件（或用其它材料制成的部件）上的活动三角固定架固定孔5和锁紧螺丝固定孔6中心位置一致，但金属板上的活动三角固定架固定孔5和锁紧螺丝固定孔6的配置螺纹和下面塑件（或用其它材料制成的部件）活动三角固定架固定孔5和锁紧螺丝固定孔6的配置螺纹可以根据需要采用其中一个部件的配置螺纹，或者二个部件的螺纹都可采用，以增强嵌入连接机构的抗拉力和压力能力。

所述四个立柱2上可以安装斜撑10，所述斜撑10的顶部通过活动三角固定架3与立柱2相固定，所述斜撑10的底部通过螺栓与固定板4、平铺材料1组成的嵌入连接机构上的活动三角固定架3固定。所述斜撑10设置在四个立柱的中间，也可以设置在四个立柱的二侧，还可以部分设置在四个立柱中间，部分设置在四个立柱的二侧。

当需要调节阵列角度时，可以先调节与斜撑联接的固定板4的位置作为主调节措施，不同位置可对应不同阵列的角度，同时也可以调节平铺材料1上二个前固定立柱2（或二个后固定立柱，或前后四个固定立柱）下面的固定板4之间的南北间距作为辅助调节手段。

这一种可调节角度的太阳能支架的连接结构安装时，将固定板和平铺材料形成嵌入连接机构，然后在固定板的活动三角固定架固定孔上安装好活动三角固定架，随后在活动三角固定架上安装好立柱，每个立柱顶端再安装好一个活动三角固定架，立柱顶端的活动三角固定架再与由若干根导轨或c型钢组成的组件安装面固定，组件安装面上再安装压块与太阳能边框固定起来。随后再选四个立柱中的若干个立柱安装上斜撑，斜撑两端均安装活动三角固定架，其中上面的活动三角固定架与立柱相固定，下面的活动三角固定架与嵌入连接机构上的活动三角固定架通过螺栓固定，再在嵌入连接机构的固定板上拧入锁紧螺丝，再根据需要的角度调节固定板的位置，拧紧锁定螺丝。这样一种可人工调节角度的太阳能支架连接结构就实现了。

当需要人工调节太阳能支架的阵列角度时，可以先调节与斜撑10联接的固定板4的位置作为主调节措施，不同位置可对应不同阵列的角度，同时也可以调节平铺材料1上同侧的两个立柱2，或全部四个立柱2作为辅助调节手段。

人工调节角度的具体数学模型如下：

如图8，a是前后两个立柱底部固定板的间距，b是前立柱高度，c是前后立柱的间距，d是后立柱高度，e是斜撑长度，m是前立柱底部到后立柱顶部的距离，∠1是斜撑与平铺材料之间的夹角，∠2是后立柱与平铺材料之间的夹角，∠3是太阳能组件与平铺材料之间的夹角（即太阳能组件的倾角）。

其中b、c、d、e是定值，在设计时可以选择合适的材料长度，一旦设计并准备好就不可调；∠1和a是可调节的；m随着a和∠2的改变而改变。一旦安装好立柱a就确定，再安装好斜撑，则∠1锁定，然后∠2跟着固定；m也随之锁定，因b、c是定值，则m、b、c三角形三边长度都确定，那么这个三角形也可以确定是唯一的，从而使∠3也锁定。这样理论上只要调节∠1的角度就能对应调节太阳能阵列∠3的角度。

下面根据a、b、c、d长度计算能调节角度的范围：

根据余弦定理，三角形中任何一边的平方等于其他二边的平方的和减去这二边与它们的夹角的余弦的积的两倍。即：a²=b²+c²-2bc·cosa

把图中的斜撑e向北拉，如果b+c＜a+d，那么，能调节∠3的向南最大角度就是前立柱和导轨c拉成一条线，此时，形成三角形（如图9）。

根据余弦定理：d²=a²+(b+c)²-2a(b+c)cos∠3；

；

；

把图中的斜撑e向南推，如果c+d＜a+b，那么，能调节∠3向北最大角度是d和c推成一条直线（如图10）。

根据余弦定理可以计算出：

；

根据上面公式，再结合各地的冬天和夏天太阳照射的极限角及根据现场选择合适的阵列高度，可以大致计算出不同地方的a、b、c、d合理范围。为了节约材料，达到成本最优化，适当把斜撑长度变短，为了确保阵列的抗风压和抗风力能力，∠1固定时，工作角度不能选择太小，也不能选择太大，只能在一个适中的范围，从而可能会影响调节∠3角度的范围，这时，可以先适当调节a的长度，再调节斜撑下面的固定块，∠3范围就可以在较大范围调节。从而实现一年四季阵列向南或向北较大角度的任意调节。

为了确保整个阵列安全，平铺材料1除二端可以与女儿墙固定或与屋面上选择若干个固定点固定，还可以把整个电站的所有平铺材料1横向和纵向都联结成一个整体，以抵抗可能的风力和风压的冲击。

上面计算仅计算出了部分特殊条件下的最大角度，在实际使用中，可以根据实际情况通过实验方法根据库存材料找出适合特定电站的最佳值。