[发明专利]一种高刚度轻质的梁结构

说明书

技术领域

本发明的领域大体涉及用于在制造结构中使用的一种高刚度轻质的梁。更具体地，本发明涉及用于并入光伏板(photovoltaic panel)组件的纵向结构元件。

背景技术

太阳能发电板(Solar electric panel)将光能转化成电能。这样，它们能够潜在地与常规发电方法例如以煤、核燃料或天然气为燃料的蒸汽涡轮发电机竞争。

为了使太阳能大规模地与常规发电竞争，太阳能系统的成本必须显著降低。商业上普遍的(Commercially-prevalent)太阳能板几乎完全通过自动化制造，因此其劳动力成本构成已最小化。商业上普遍的太阳能板的真正成本动因是用于提纯和“生长”单晶硅的设备、设施和能量的成本，而单晶硅自身组成太阳能电池。目前，太阳能工业通过设计将昂贵的提纯硅材料的使用最小化的系统而进行根本的成本降低。

将硅材料使用最小化的一个方法是这样设计太阳能系统，即：使用在衬底(substrate)上间隔开的小太阳能电池，并且使用不贵的会聚透镜，从而将大面积的阳光集中在这些太阳能电池上。这个方法通过接近于透镜聚光比(optical concentration ratio)的因素减少了每千瓦发电能力的硅的使用。在一些情形中，所需硅的量可减少至1/200^th或小于常规平板太阳能板所需的量。这一基于透镜的光伏集中系统的构造趋向于类似均匀厚度的“三明治体”，而透镜安装在该三明治体的顶侧，在衬底上隔开的太阳能电池安装在三明治体的底侧，而阳光会聚路径穿过两者之间的空间。随着地球在太阳下转动，使得太阳看起来仿佛穿过天空移动，为了保持聚焦光束集中在太阳能电池上，整个太阳能模块结构必须准确地追踪太阳，并且太阳能模块结构必须是明显地刚性的，以便其弯曲的“下陷”不会显著地降低透镜和太阳能电池的相对对齐。

所需要的是用于形成安装在支座上的太阳能板系统的结构的梁构件，该系统具有成本效率，其提高了弯曲刚度与梁的材料体积比，其包括利于组件结合至该系统的形状和大小，并且具有用预电镀或预涂层金属板或片制造的能力。

发明内容

在本发明的一方面，结构梁包括具有期望长度的平的片材或板材或网，平的片材或板材或网具有第一或顶部边缘和第二或底部边缘。顶部和底部边缘在平的片材或板材的近端与远端之间延伸。沿顶边缘，至少第一弦杆(chord)或者凸缘基本垂直于平片连接，该弦杆具有五条边的横截面。沿第二边缘，第二弦杆或者凸缘基本垂直于平片连接，该第二弦杆具有五条边的横截面。

一方面，弦杆的横截面形状具有以非对称、非闭合多边形形状布置的至少五条边。每个弦杆都包括基本互相平行并且基本垂直于平的片材或板材的三条边。还有平面基本互相平行并且与平的片材或板材平行的弦杆的两个相对边。同样，每个弦杆的横截面包括基本成四边形形状(例如矩形或正方形)的四条边。

在另一方面，该结构梁用一块连续材料例如金属片制造。进一步，该结构梁可以用常规的滚轧成型或弯曲或弯折成型(brake forming)制造工艺制造。

在进一步方面，结构梁可被用来作为用于太阳能板系统的机械结构的主要纵向梁构件，太阳能板系统例如为安装在支座上的太阳能板系统。机械结构的框架由结构梁形成，每个结构梁都包括期望长度的具有顶部边缘和底部边缘的平的片材或板材或者网。第一弦杆或凸缘沿顶部边缘基本垂直于平片连接，而第二弦杆或凸缘沿底部边缘基本垂直于平片连接。第一和第二弦杆每个都具有五条边的横截面。太阳能板系统还包括被固定到结构梁的顶部边缘上的第一弦杆的多个会聚透镜。多个太阳能电池隔开并结合在衬底上，而衬底被固定到结构梁的底部边缘上的第二弦杆。会聚透镜和太阳能电池相对于彼此被布置在太阳能板系统中，使得透镜将光线(阳光)聚焦到被结合到衬底上的单独的太阳能电池上。使用结构梁形成的框架具有刚度，使得其弯曲的“下陷”不会影响会聚透镜和太阳能电池的相对对齐。

附图说明

图1是抗弯曲梁的透视图；

图2是沿图1的线2-2截取的横截面图；

图3A是图1中所示的抗弯曲梁的弦杆的一个实施例的详细横截面图；

图3B是抗弯曲梁的弦杆的另一个实施例的详细横截面图；

图4A和图4B是图1的抗弯曲梁的横截面图，其中代表性的邻近组件紧固在梁上。

图5是具有预先穿孔的抗弯曲梁的弦杆的一个实施例的详细横截面图；

图6是安装在支座上的太阳能板系统的透视图；

图7是图6的安装在支座上的太阳能板系统的拐角部分的分解图。

具体实施方式