[发明专利]弹簧平衡组件和包括弹簧平衡组件的太阳能跟踪器

说明书

提供一种太阳能跟踪器组件，其包括支撑柱、连接到支撑柱的扭矩管或扭力梁、附接到扭矩管或扭力梁的安装机构、连接到扭矩管或扭力梁的驱动系统、以及连接到扭矩管或扭力梁的弹簧平衡组件。示例性弹簧平衡组件包括轴承壳体和套筒以及一个或多个可由柔性材料制成的可压缩帘线，其中套筒设置在轴承壳体内并且构造成可滑动地安装在扭矩管或扭力梁上。可压缩帘线位于套筒和轴承壳体之间，并在太阳能跟踪器组件的旋转运动期间提供阻尼。提供了一种示例性弹簧平衡组件，其包括至少一个顶部支架和至少一个底部支架、至少一个弹簧、阻尼器和支架。示例性弹簧平衡组件包括轴承壳体和套筒，套筒设置在轴承壳体内并且构造成可滑动地安装在扭矩管或扭力梁上。弹簧平衡组件可包括至少一个螺旋弹簧和旋转止动件。套筒可以由弹性材料制成并限定一个或多个空气空间。

相关申请

本申请要求2017年3月2日提交的序列号为62/466,235的美国专利申请的优先权和权益，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及弹簧平衡组件。本公开还涉及用于平衡太阳能跟踪器和太阳能电池阵列的旋转的弹簧组件。

背景技术

太阳能跟踪系统用于光伏和太阳能热应用中，通过在太阳在天空中的日常运动中将光伏板或收集器瞄准太阳来增加太阳光的收集。在这样做时，跟踪系统包括在其上旋转的枢轴点或轴承。这些轴承可以放置在跟踪系统的重心处，或者可以位于光伏或收集器阵列的下方。

阵列平衡方法，即将轴承壳体放置在阵列的重心处或附近的技术，具有减轻定位驱动装置上的应力的益处，因为很小或没有悬臂重量来产生定位系统上固有的力矩载荷。此外，使机械系统围绕重心平衡还减少或消除了支撑结构的扭转偏转，这可以允许较少的结构材料要求。

为了与位于跟踪系统的重心处或附近的枢轴点平衡，大多数设计必须将枢轴点定位在光伏板模块或集热器的表面上方。这在结构、轴承枢轴点中产生复杂性，并且由于在轴承所在的收集表面中必须存在空间，因此产生密度低效。重心轴承所在的空间通常被称为系统中的死区，因为在系统的这些区域不可能进行太阳能收集。当在大型光伏板太阳能发电场或集热器中使用时，跟踪器排的北/南长度中的这些死区乘以跟踪器之间所需的东/西间距，并导致整个场中的密度降低得相当大。

因此，需要一种用于平衡跟踪系统的旋转的改进系统。还需要一种改进的平衡系统，其消除系统中死区。还需要一种改进的平衡系统，其不太复杂、需要较少的结构材料、并且引起系统中较低的扭转偏转。

发明内容

本公开的示例性实施例在很大程度上减轻了用于太阳能跟踪器的已知平衡系统的缺点，其通过在太阳能跟踪器中结合弹簧元件来抵消机械旋转而不是重心枢轴点。这提供了保持枢轴轴承和结构不复杂并且在系统中不需要死区的优点，这产生了平衡结构的所有益处而没有死区和场密度低效的损失。这些益处包括低复杂性、机械驱动系统上的应力更小、结构材料更少和系统的扭转偏转更小以及轴承本身的应力更小，因为它们位于扭矩传递结构组件的圆周周围。更具体地，益处包括相对于平衡重心轴承系统的轴承和结构的较低复杂性加上平衡CG系统的属性，例如机械驱动系统上的应力较小、结构材料较少、系统的扭转偏转较小以及消除收集器死区以实现高密度。

太阳能跟踪器组件的示例性实施例包括支撑柱、连接到支撑柱的扭矩管或扭力梁、附接到扭矩管或扭力梁的安装机构、连接到扭矩管或扭力梁的驱动系统、以及连接到扭矩管或扭力梁的弹簧平衡组件。一种或多种类型的弹簧平衡组件可以结合到太阳能跟踪器组件中以平衡其旋转。

弹簧平衡组件的示例性实施例包括至少一个顶部支架和至少一个底部支架、至少一个弹簧、阻尼器和支架。弹簧具有第一端和第二端。弹簧的第一端附接到顶部支架，弹簧的第二端附接到底部支架。阻尼器具有第一端和第二端。阻尼器的第一端附接到顶部支架，阻尼器的第二端附接到底部支架，使得阻尼器基本上平行于弹簧定位。支架附接到顶部支架上，其尺寸和形状适于扭矩管或扭力梁插入穿过支架，使得弹簧平衡组件可以结合到太阳能跟踪器中。