专利名称：使用非对称轨道的光电构架式模块阵列的安装的制作方法
技术领域：
本文所公开的主题主要涉及光电模块，并且更具体地涉及可适用于构架式光电模块阵列的安装结构及方法。
背景技术：
光电系统提供了一种清洁和可再生的能源。在使用和采用光电电池作为辅助电源或主电源方面的关键因素包括终端用户的成本和安装的容易程度。在住宅环境中，光电模块通常安装在房顶或其它适合的表面上，提供了在白天期间最佳地暴露于阳光下。光电模块的安装通常需要精心设计的装配设备和安装程序。完成住宅光电模块阵列的安装需要大量的零件，其中，一个市售的系统包括高达700个的不同零件用于安装具有二十四个构架式模块的两列阵列。制造成本和安装成本随着零件数目的增加而显著增长。此种成本阻碍了将光电电池广泛使用和采用为电源。因此，需要的是将会降低零件数目和光电模块安装复杂性的系统和方法。
发明内容
根据本发明的实施例，一种用于安装第一构架式光电(PV)模块和第二构架式PV 模块的光电构架式模块阵列设备，包括第一轨道。第一轨道包括用于容纳第一构架式PV模块的插入边缘的插入槽口，以及用于容纳第二构架式PV模块的锁位边缘的锁位槽口。锁位槽口定位成大致平行于插入槽口。根据另一实施例，一种用于组装光电构架式模块阵列的方法，包括将第一构架式光电(PV)模块的插入边缘插入第一轨道的插入槽口中，将第一构架式PV模块的锁位边缘安置于第二轨道的锁位槽口中，以及将第一构架式PV模块固定到第二轨道上。第一构架式 PV模块刚性地固定在第一轨道与第二轨道之间。
当参照附图研读如下详细描述时，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更容易理解，所有附图中的相似标号表示相似的零件，在附图中图1为根据本发明实施例的构架式模块阵列的透视图。图2为根据本发明实施例的轨道区段的透视图。图3为具有安装接合部(interface)的图2中的轨道的透视图。图4为根据本发明另一实施例的轨道区段的透视图。图5为具有安装接合部的图4中的轨道的透视图。图6为根据本发明实施例的在插入和锁位构架式模块用以产生构架式模块阵列中涉及的多个步骤的前视图。图7为根据本发明实施例的邻近地组装的多个构架式模块的前视图。图8为根据本发明另一实施例的包括电接线连接的构架式模块阵列。
图9为图8中的构架式模块阵列中的电接线的简图。零件清单100构架式光电模块阵列109110的锁位边缘110构架式光电模块(110，112，113，116...用于指示多个相似的构架)111110的插入边缘113112的锁位边缘115112的插入边缘120用于安装构架模块110(122，114...类似轨道)的轨道130夹持件140基座支承件/屋顶/地面200120的轨道区段210插入槽口212插入槽口的垂直边界214插入槽口的上边界216插入槽口的下边界220锁位槽口222锁位槽口的垂直边界224锁位槽口的下边界230夹持槽口240安装接合部242T形螺栓槽口250轨道内的腔体300具有安装硬件的120的轨道区段310螺栓(用于附接轨道区段和安装硬件)320支架(或安装硬件)400轨道440安装硬件接合部510用于将轨道附接到支架520上的螺栓520屋顶附件(或安装硬件)800具有电配件(fitting)的构架式模块设备810具有电接线的第一构架式模块816具有电接线的第二构架式模块820第一轨道822第二轨道824第一构架式模块中的第一电接线826第二构架式模块中的第二电接线830第一电连接器插接装置(jack)832第二电连接器插接装置
902构架式模块810的构架904构架式模块816的构架910第一接线箱920第二接线箱912导线(￥1『6)，还有914，922，924932连接引脚(或引线，934，942，944)
具体实施例方式图1示出了根据本发明的实施例的构架式光电模块阵列设备100。构架式光电模 块阵列设备100安装在基座支承件140上，如屋顶、地面或任何刚性支承件。构架式光电模 块阵列设备100包括使用轨道(第一)120、(第二)122、(第三)124和夹持件(第一)130、 (第二)132、(第三)134安装的多个构架式光电模块(第一)110、(第二)112、(第三)116、 (第四)118，用以形成构架式光电模块阵列设备100。各构架式模块，例如110，112，分别具 有锁位边缘109，113和插入边缘111，115。如图1所示，第ー构架式模块110和第ニ构架式 模块112组装在轨道120的两侧(或锋ー侧)上，且以平行定向对准，出于该论述的目的，这 称为"平行且横过轨道"的构造。第ー构架式模块110连续地或邻近地与第三构架式模块 116—起组装在轨道120的同ー侧上，出于该论述的目的，这称为"邻近且在轨道同ー侧" 的构造。通常，构架式模块(例如，110，112)具有矩形截面。在ー些实施例中，构架式模块 构造成用以适应构架式模块边缘的各种边缘形状。图2示出了根据本发明实施例的图1中的轨道120区段200。轨道120包括插入 槽210、锁位槽220、夹持槽ぬ0、安装接合部对0以及腔体250。如图2所示，插入槽ロ 210 和锁位槽ロ 220定位在轨道的相反两侧，容许设置多个平行的轨道，以便在其间支承多个 模块列。因此，插入槽ロ 210和锁位槽ロ 220定位在轨道120的相反两侧上，且构造成用以 容纳相反两侧上的不同构架式模块，举例来说，例如分别在图1中的构架式模块110和112。 例如，该构造容许三个轨道支承两个完整的模块列。如图所示，腔体250分隔插入槽ロ 210 和锁位槽ロ 220。在备选实施例中，腔体250可填满，且因此可能没有腔体。根据ー些构思 出的实施例，腔体250(如果存在的话)提供用于光电系统设施(例如，导线、线缆、排泄通 道等)的通道。夹持槽ロ 230定位在腔体250上方，而安装接合部240在下方从腔体250的 底部延伸。如图所示，轨道120具有非对称形状，以容许构架式光电模块的插入和锁位。在 轨道120的ー侧(插入槽ロ 210)构造成用以通过插入的方式容纳构架式光电模块边缘的 同时，轨道120的相反ー侧(锁位槽ロ 220)构造成用以容纳另ー构架式光电模块的相反边 缘，且提供对该相反边缘的夹持，从而使该边缘锁位。这里认识到的是，夹持提供了对模块 在轨道锁位槽ロ内的机械约束，且夹持件可被附连或扣锁以防止模块被盗。此外，这种机械 约束可使用任何其它广为公知的机构而实现，且所有这些机构都包括在本发明的范围和精 神内。这里注意的是，轨道120的两侧具有不同的形状和构造以满足不同的目的，且因此， 轨道120的非对称构造有利地提供了构架式？ン模块的插入和锁位。本领域的技术人员将 认识到的是，可设计出体现本文所述总体原理的类似形状，且所有这些明显的形状和形态 的变型都包括在本发明的范围和精神内。插入槽ロ210容纳构架式模块的插入边缘，例如，构架式模块110的插入边缘111。相应的是，插入槽口 210提供了刚性容置空间(或通道)，其具有界定于上边界214与下边界216内的侧边界212。在所示的实施例中，插入槽口 210限定有角的"C"形，以便紧密匹配具有类似有角的"C"形轮廓(或外形)的构架式模块(例如，构架式模块110)插入边缘的轮廓。在构架式模块具有非矩形形状的插入边缘的实施例中，插入槽口 210的尺寸通常可形成为提供容置空间形状以匹配插入边缘的轮廓，且提供充分紧密的配合和使得构架式模块插入边缘方便地插入到插入槽口 210中。锁位槽口 220容纳构架式模块(不同于由插入槽口 210锁位的构架式模块)的锁位边缘，举例来说，如图1中的第二构架式模块112的锁位边缘113。锁位槽口 220包括侧边界222和下边界2 (例如，凸脊)，该下边界2M在垂直边界222的底端处从该垂直边界 222正交地凸出。注意的是，如图2所示，锁位槽口 220的侧边界222和插入槽口 210的侧边界212对齐为平行的，然而，锁位槽口 220的下边界2M沿与插入槽口 210的上边界和下边界(分别为214和216)相反的方向凸出。在一个实施例中，下边界2M和下边界216在轨道120内于大致相同的高度处凸出，且为了安装简便，垂直边界222低于垂直边界212。夹持槽口 230提供对夹持件(例如，图1中的夹持件130)的容纳，该夹持件构造成用以将构架式模块的锁位边缘夹持到轨道120上，例如，第二构架式模块112的锁位边缘 113。夹持槽口 230为大致水平的平台，夹持件130可移除地附接到该平台上。尽管在所示的实施例中，夹持件130机械地紧固到夹持槽口 230上，但本领域的技术人员将容易认识到，用于将夹持件130附接或可移除地附接到夹持槽口 230上的备选附接机构可同等地使用。夹持槽口 230定位在垂直边界212与垂直边界222之间。至少一部分垂直边界212 (例如，超过垂直边界222高度的部分)限定夹持槽口 230的边缘。安装接合部240提供了用于轨道120的与基座支承件(例如，类似于图1中的基座支承件140)的刚性接合部。在图2所示的实施例中，安装接合部240包括T形螺栓槽口 2420图3示出了具有安装硬件的栓接构造的轨道120区段300。更具体而言，T形螺栓310 插入提供在安装接合部中的T形螺栓槽口 242中。T形螺栓310将支架320以可移除地附接式(刚性对接)构造而栓接到轨道120上。图4和图5示出了根据本发明另一实施例的轨道400。轨道400的安装接合部440 使用螺栓(或其它机械紧固件)510和屋顶附件520 (例如，柱子)(如本领域中通常公知的那些，以及例如图5中所示的屋顶附件)提供了用于轨道400的与基座支承件的刚性接合部。本领域的技术人员将认识到图4和图5所示的实施例向轨道基座提供了备选的几何形状以便安装。本领域的技术人员容易清楚各种类似的安装机构，且所有这些明显的变型都包括在本发明的范围和精神内。图6示出了用于安装光电构架式模块阵列设备100的技术。为了简单起见，示出了使用轨道120和122的构架式模块110的安装。构架式模块110的插入边缘109插入到轨道120的插入槽口中。构架式模块110的锁位边缘111然后容许搁置在轨道122的锁位槽口上，同时插入边缘109干净利索地装配到轨道120的插入槽口中。如先前所述，各种轨道(120，122，124)内的插入槽口和锁位槽口构造位于各轨道内大致相同的高度处，且构架式模块110保持在离第一轨道120和第二轨道122的基座为大致相似的高度处。构架式模块110的锁位边缘111然后使用夹持件130锁位在轨道122上。例如，如附图所示那样，夹持件130拧到轨道122的夹持槽口上。
在图6所示的构造中，轨道120和122是相同的，然而，在其它构造中(例如，在其中轨道处于阵列100的边缘)，在边缘处的轨道可仅包括其它轨道(例如，图1和图2中的轨道120)的特征的子集(例如，仅锁位槽口、或仅插入槽口，这取决于在光电构架式模块阵列设备100内的位置)。现在参看图7，示出了平行且横过轨道构造的多个构架式模块(110，112，114)的安装。构架式模块110代表沿轨道120和122安装的一列构架式模块，例如，图1中的构架式模块110和116，其为邻近且在轨道同一侧的构造。成列的构架式模块(由构架式模块 114代表)可类似地横过各轨道(例如，轨道12 进行加装，以便根据需要而改变设备100 的规模(或使得设备100缩放)。例如，由构架式模块112代表的一列构架式模块包括在轨道120和IM之间。例如，根据实施例，轨道的插入槽口和锁位槽口构造成用以容纳处于大致相同水平的第一构架式PV模块110和第二构架式PV模块112，以便提供横过设备100内轨道(例如，轨道120和/或轨道124)的大致连续的表面。图7中所示的构架式PV模块 (110，112，114)中的各个均代表一列构架式模块。具体而言，在每一侧安装到轨道120，122 上的构架式PV模块110代表一列，其具有安装在轨道120，122上的多个其它PV构架式模块，例如，在构架式PV模块110的后方。这里还认识到的是，如相对于各种实施例论述的非对称设计使用ai-Ι个轨道来支承η列构架式PV模块，其中，η为代表构架式PV模块列数的自然数。然而，认识到的是，仅对于单列构架式PV模块(η = 1)而言，所需的轨道数为二 O)，但这并不符合等式2η-1。本文所述的各种实施例(或其等同物)提供了多种优点。例如，由光电构架式模块阵列设备100提供的插入和锁位功能性显著地简化了安装程序，且降低了对非常熟练的安装技工的需要，直接地减少了安装所需的成本和时间。此外，光电构架式模块阵列设备100 的模块性质对于较大的设备安装提供了容易的可伸缩性(或可缩放性)。所公开的实施例还利用较少数目的构件，例如，在一个实施例中，仅需要大约400个零件来用于具有两列和二十四个光电构架式模块的阵列，减少零件的数目超过百分之40。零件数目的减少降低了制造成本和安装成本。此外，所公开的实施例提供了简便可维修性的优点，因为非常容易从插入槽口和锁位槽口移除任何模块，例如，以便维护和/或更换模块。这里认识到的是，所公开的实施例在光电构架式模块阵列的安装方面提供了显著的成本、复杂性和时间优点， 从而使光电电池更容易用作能量源且对终端用户而言更具有成本效益。图8和图9示出了根据本发明另一实施例的包括电配件的光电构架式模块阵列设备800。如图所示，光电模块阵列设备800容许PV模块即插即用，且消除了在安装PV模块系统或设备时对大量接线的需求。参照图8，设备800包括相邻且在轨道同一侧构造的第一构架式模块810和第二构架式模块816，它们处在第一轨道820与第二轨道822之间。构架式模块810，816均包括分别地位于相应的构架式模块810，816本体内的第一电接线拟4 和第二电接线826。由设备800产生的功率可使用电接线传递至功率储存源或功率消耗装置。各构架式模块810，816还分别包括第一电连接器插接装置830和第二电连接器插接装置832。第一插接装置830和第二插接装置832构造成用以利用单个的插入操作(如本领域中通常公知的那些)而电性地相联(或耦合)。本领域的技术人员将构想出插接装置的若干其它的此种联接构造，且它们都包括在本发明的范围和精神内。如图8所示，第一构架式模块810已安装在轨道820和822上，且第二构架式模块816插入轨道820中且锁位在轨道822上。起初，第二构架式模块816安装到轨道820，822上，使得间隙存在于第一构架式模块810与第二构架式模块816之间。如图8中进一步示出的那样，第二构架式模块816 朝第一构架式模块810滑动，以便与第一构架式模块810配合。在该过程中，第一构架式模块810的第一电连接器插接装置830与第二构架式模块816的第二电连接器插接装置832 自动地配合(电性地联接)。由设备100的插入和锁位特征所提供的容易安装通过设备800 而得以加强，以便还包括使用单个的简单操作而跨越构架式模块的电性连接，进一步降低了复杂性、减少了不同零件的数目、安装所需的操作数目，以及安装该设备所需的时间。本领域的技术人员将认识到，如相对于本文所述的各种实施例描述的插入和锁位技术促进了使模块滑动而即插即用的机会。此外，所述的布置容许移除大部分(如果不是全部)无关的接线。图9为图8中两个相邻光电模块内的电接线构造的简图，第一构架式模块810和第二构架式模块816分别具有构架902和904。各模块(810，816)分别具有第一接线箱910 和第二接线箱920，其提供了模块外的接线，这是相邻模块电性串接连接所需的。如图所示， 两条导线(912，914)从第二构架式模块816中的第一接线箱910延伸，以及两条导线(922， 924)从第一构架式模块810中的第二接线箱920延伸。各模块的全开电路电压电势显示为横跨这些导线，例如，导线912和914之间，以及导线922和拟4之间。如对于各模块所示， 导线端接于分别集成到构架式模块构架(902，904)中的连接器插接装置830和832中。定位在各模块的相反但面向的两侧上的连接器插接装置830和832分别为公、母构造式连接器，且各连接器(830,832)均分别具有两个连接引脚(分别为932，934和942，944)。如先前注意的那样，各连接器的一个引脚从接线箱连结到功率导线上，以及第二引脚电性连接到模块902和904的构架上用于提供接地连接。这样，当模块在如各种实施例所提供的插入和锁位轨道上一起滑动时，通过即插即用的连接器接口产生功率和接地连接，而不需要物理附接导线。例如，根据实施例，在PV模块系统安装期间通常单独地安装的接地导线有利的是不需要根据所示的实施例来安装。例如，接地导线结合到图8和图9中所示的即插即用实施例的接线中。如本文所用，以单数形式记载且冠以用词"一"或"一个"的元件或功能应当理解为未排除复数个所述元件或功能，除非明确地指明此种排除。此外，对要求得到专利保护的本发明的"一个实施例"的参照并非解释为排除了也结合有所述特征的其它实施例的存在。除非另外限定，本文所用的技术和科学用语均具有本发明所属领域的技术人员通常理解到的相同意义。如本文所用，用语"第一"、“第二"等并不表示任何顺序、数量或重要程度，而是用于将一个元件与另一元件相区分。另外，用语"前"、“后"、“底"和/ 或"顶"，除非另作说明，仅为方便描述，而并不限于任一位置或空间定向。还认识到的是， 格局可为竖向或横向的，如通过该竖向或横向所定义的那样，相反的边缘形成插入侧和锁位侧，模块的长侧或短侧。结合数量使用的修饰语"大约"包含声称值，且具有上下文所指出的意义(例如，包括与具体数量的测量值相关的误差程度)。尽管本文仅示出和描述了本发明的一些实施例，但本领域的技术人员可想到许多修改和变化。因此，应当理解到，所附权利要求意图涵盖落入本发明的真正精神内的所有这些修改和变化。
权利要求
1.一种光电构架式模块阵列设备(100)，包括第一构架式光电(PV)模块(110)；第二构架式PV模块(112)；以及第一轨道(120)，其包括用于容纳所述第一构架式PV模块(110)的插入边缘(111)的插入槽口 010)，以及用于容纳所述第二构架式PV模块(112)的锁位边缘(113)的锁位槽口 020)，所述锁位槽口(220)定位成大致平行于所述插入槽口 010)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括夹持槽口030)，所述夹持槽口(230)用于容纳夹持件(130)以将所述第二构架式PV模块(112)的锁位边缘(113) 固定到所述锁位槽口(220)中。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述插入槽口(210)构造成用以限制所述插入边缘(111)沿垂直向上方向和垂直向下方向的运动。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述锁位槽口(220)构造成用以限制所述锁位边缘(11 沿垂直向下方向的运动，其中，所述锁位槽口(220)包括水平凸出部，所述水平凸出部出自所述第一轨道(120)以提供用于所述锁位边缘(11 的搁置平台，以及其中，所述夹持件(130)构造成用以将所述锁位边缘(11 可释放地固定在所述锁位槽口 (220)中，以便限制所述锁位边缘(11 沿垂直向上方向的运动。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括沿所述第一轨道(820)邻近所述第一构架式PV模块(810)的第二构架式PV模块(816)，其中，所述第一构架式PV模块(810)包括第一电接线(824)和第一电插接装置(830)，以及所述第二构架式PV模块(816)包括第二电接线(826)和第二电插接装置(832)，以及其中，所述第一电插接装置(830)构造成用以与所述第二电插接装置(83 对接， 以便使所述第一电接线(824)与所述第二电接线(拟6)电性地联接。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述第一电接线和所述第二电接线包括接地接线。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，数目为η的PV模块由2η-1个轨道容纳， 所述2η-1个轨道中的至少一个类似于所述第一轨道(120)，其中，η为大于1的自然数。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述轨道(120)具有非对称形状。
9.一种用于组装光电构架式模块阵列(100)的方法，所述方法包括将第一构架式光电(PV)模块(110)的插入边缘(111)插入第一轨道(120)的插入槽口中；将所述第一构架式PV模块(110)的锁位边缘(109)安置于第二轨道(122)的锁位槽口中；以及将所述第一构架式PV模块(110)固定到所述第二轨道(122)上，其中，所述第一构架式PV模块(110)刚性地固定到所述第一轨道(120)与所述第二轨道(12 之间。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将第二构架式光电(PV)模块(816)的插入边缘插入所述第一轨道(820)的插入槽口中；将所述第二构架式PV模块(816)的锁位边缘安置到所述第二轨道(822)的锁位槽口中；以及将所述第一构架式模块的第一电插接装置联接到所述第二构架式模块(816)的第二电插接装置上，其中，所述第一构架式PV模块(816)刚性地固定在所述第一轨道(820)与所述第二轨道(822)之间。
全文摘要
本发明涉及使用非对称轨道的光电构架式模块阵列的安装。具体而言，提供了一种用于安装第一构架式光电(PV)模块(110)和第二构架式PV模块(112)的光电构架式模块阵列设备(100)。光电构架式模块阵列设备(100)包括第一轨道(120)。第一轨道(120)包括用于容纳第一构架式PV模块(110)的插入边缘(111)的插入槽口(210)，以及用于容纳第二构架式PV模块(112)的锁位边缘(113)的锁位槽口(220)。锁位槽口(220)定位成大致平行于插入槽口(210)。
文档编号H01L31/18GK102194905SQ20111005718
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月25日 优先权日2010年2月26日
发明者C·S·科曼, D·M·多赫蒂, J·米, N·A·约翰逊 申请人:通用电气公司