[发明专利]太阳跟踪装置

说明书

一.技术领域

本发明涉及太阳能利用跟踪技术，是太阳能利用关键技术之一。

二.背景技术

目前太阳跟踪装置，主要采用高度角加方位角的跟踪思路进行设计。高度角为垂直转动，方位角为水平转动，二维组合构成球面跟踪。依照这种传统思路进行设计，无法将垂直转动和水平转动，这两个旋转运动的圆心直接重合在一个原点上。于是，就须要在两圆心之间，借助一条或两条垂直相交的中间轴，将其中一个圆心点或两个圆心点，顺轴延伸方向平移至两圆心点相交的虚原点处进行重合，由此构成二维组合运动。如此一来，系统跟踪性能就取决于中间轴传动组合的质量。在实际应用中，由于大型采光器面积大，且质量重，其旋转半径，远大于中间轴的转动半径。因此，受风力作用，就会在中间传动轴上，产生巨大的风力扭矩和扭矩冲力。如图15所示，专利公开号为CN86202713的一种太阳跟踪装置。从中可以看出，要想在中间轴上，产生与风力相抗衡的转动扭矩，就需要加大驱动功率，这样就会带来功率匹配不合理，造成电能浪费，甚至造成传动机件的过度承受，而产生金属损伤。由于中间轴传动，是以圆心驱动圆周，受伞形放大作用，中心区的各种微弱角位移误差，就会在伞形的边区，得到数倍甚至数十倍的放大，从而造成跟踪精度下降。尤其是难以克服由传动间隙，所产生的扰动误差。因此，按传统思路进行设计，无法摆脱中间轴传动方式，而中间轴的存在，正是产生诸多不利设计的根源。

二.发明内容

为克服传统设计局限。本发明提供一种跟踪设计思路，具体是：采取外旋角加内旋角的二维球面跟踪方式。其基本结构如下：由外框套着内框，使内外框中线相互垂直，以内外框中线为转轴轴线，令内框转轴连于外框，外框转轴连于固定支架，构成内框、外框、固定支架之间的  转轴连接，使外框绕轴可作圆周360°视为外旋角的转动，内框绕轴可作圆周360°视为内旋角的转动；同时，由于内框转轴连于外框，内框也随外框作外旋角转动；二维合成，使内框可作球面任意转动；此外，为了构成对内外框的转动控制，在内外框分别设置内外传动半轮，以及内外框传动支架；在外框驱动系统控制下，外框可作外旋角≤180°转动；在内外框驱动系统的共同控制下，内框可作外旋角≤180°加内旋角≤180°的近似半球球面转动。

采用外旋角加内旋角的跟踪设计，与传统方位角加高度角的跟踪设计进行对比，它们的区别在于，前者采用框轴支撑加框轮驱动，所构成的是周边支撑；后者采用中间轴支撑加中间轴驱动，所构成的是中心支撑。将两种支撑态势进行对比，前者由于传动半径和风力支撑半径都远大于后者，因而，前者传动扭矩和抗风扭矩均强于后者。采用套框式结构有如下优势：1.二维跟踪运动原点重合，数学模型规范，容易实现计算机实时程序控制，为计算机机群控制创造了有利条件。2.传动半径大，允许在框旋转半径范围内，选择大直径传动，这样可以做到功率匹配合理，在低功率驱动下，就能得到大扭矩输出，从而满足载荷需求。3.采用框周边支撑，能获得更大的支撑扭矩，以达到抗风性能。4.在跟踪性能上，由于采用大轮传动，构成以圆周驱动圆心，使传动系统误差影响缩小，使角位移调节度得以放大，因而更容易实现精确跟踪。5.在结构设计上，由于传动半轮和传动支架分别与内外框构成一体，恰好在框体上形成拱形支撑或梯形支撑，由此，即解决传动需求，又增强框体刚度。总之，采取外旋角加内旋角的二维球面跟踪方式，在结构设计上占有优势，使之克服传统设计缺陷，自成一套系统跟踪体系。

三.附图说明

图1为实施例一圆形太阳跟踪装置立体示意图。

图2为实施例二矩形定日镜太阳跟踪装置示意图。

图3为实施例二的矩形定日镜太阳跟踪装置左侧视图。

图4为实施例二矩形定日镜太阳跟踪装置俯视图。

图5为实施例二矩形定日镜太阳跟踪装置外旋框前架后视图。

图6为实施例二矩形定日镜太阳跟踪装置外旋框后架后视图。

图7为实施例二矩形定日镜太阳跟踪装置后视图。

图8为实施例二矩形定日镜太阳跟踪装置内框传动示意图

图9为蜗轮蜗杆传动模式示意图。

图10(a)、(b)、(c)分别为链条传动、皮带传动、钢索传动模式示意图。

图11为矩形斜坡式太阳跟踪装置立体图。

图12为圆形斜坡式太阳跟踪装置立体图。

图13为矩形斜坡式一维太阳跟踪装置立体图。

图14为槽形斜坡式一维太阳跟踪装置示意图。

图15为专利公开号CN86202713的一种太阳跟踪装置。