[发明专利]太阳和卫星跟踪装置

说明书

技术领域

本发明涉及天体跟踪装置，尤其涉及一种主要应用于太阳能工程和卫星极轴天线设备 中的太阳或卫星的跟踪装置。

背景技术

现代科学技术对天体（如太阳、星星）和人造空间移动体（如卫星、导弹和飞船）的 跟踪已相当成熟，但是在特定的领域中，我们还必须考虑到它的制造成本，才能获得更好 的应用价值。例如在太阳能光发电和热发电中，必需与常规能源比较其发电成本，并且逐 步地缩小二者之间的差距，才得获得又环保又廉价的清洁能源，推动太阳能发电的应用。

要降低太阳能发电成本，降低跟踪仪器的成本至关重要。国内外的研究和试验表明： 双轴跟踪与固定太阳电池板比较，可以提高35～40%的转换效率；在采用塔式太阳能热发 电中，跟踪仪器（即定日镜）的成本要占整个发电系统成本的80%。因此，降低跟踪仪器 的成本是减小太阳能总体发电成本的最有效途径。

现有跟踪系统主要由三大部分组成：机械传动部分、底座支架部分和控制器部分。在 高端跟踪设备中，例如用于天文观察测量的一类仪器，它们的跟踪系统虽然能满足太阳能 应用要求，但其结构复杂、价格昂贵，无法套用。在一些为应用于太阳能跟踪的专利文献 中，如中国专利文献200510094900.8；200780050920.2中，大多采用地平式运动装置， 其要求必须在方位角和高度角两个方向进行连续跟踪，而且机械传动机构都采用传统的减 速方法，即用齿轮、蜗轮蜗杆付、凸轮、行星齿轮、平行四连杆机构等，所以其仪器结构 仍然复杂，制造成本下降不大，总体成本还是较高；此外，也有专利文献如中国专利 201010589870.9、201120174363.9等，提出使用电动推杆来实现对太阳跟踪和卫星极轴天 线的驱动，但是由于受本身结构和使用方法的限制，此类技术方案只能适用于驱动小角度 范围，不超过100度，对于高度角（0～90°）或者赤纬角（－23.5°～＋23.5°）能满足 要求，但对于方位角（±99°）和时角（±75°）不能满足，而且它们没有解决这类机构 的一个致命弱点，就是运动部件裸露在外，封装麻烦，在雨雪天会导致生锈而无法工作。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种能满足太阳能 工程和卫星极轴天线设使用要求的太阳和卫星跟踪装置，其结构简单，成本较低，运行可 靠，自身功耗小，可以应用于太阳能工程和卫星极轴天线设备中。

本发明的跟踪运动方式采用赤道式，它具有两根运动轴：一根是平行于地球自转轴的 轴，即极轴，或称时角轴，实现东西向运动，跟踪时角的变化，以15角分/分钟的恒速运 动连续跟踪太阳：另一根是与极轴相垂直的轴，即赤纬轴，实现南北向运动，以改变赤纬 角，体现一年中太阳随季节的变化。

本发明与现有的地平式运动跟踪装置相比较，具有两大优点：一是跟踪的角度范围小， 在同一时间跟踪条件下，如从早上8点关到下午5点，这有利于传动机构的应用；二是本 发明只需对极轴进行连续跟踪，而对赤纬轴可间隔较长时间变动一次，由计算可知每天只 需运动一次，即可满足精度要求，而在夏至及冬至季节甚至可以几天跟踪一次。而地平式 装置必须对方位轴和高度轴进行连续驱动，才能保证跟踪太阳的精度要求。本发明的这两 项优点，有利于传动机构简易化，並使相应的跟踪控制器能进一步精简。

具体来说，本发明包括负载支架、跟踪传动机构及固定安装跟踪传动机构的基座，所 述跟踪传动机构包括跟踪时角变化的极轴，及与极轴相垂直的改变赤纬角的赤纬轴，极轴 和赤纬轴分别由极轴跟踪传动机构和赤纬轴跟踪传动机构驱动，其中：

所述极轴跟踪传动机构包括极轴推杆、极轴连杆及极轴电机，极轴连杆的一端固定在 极轴上，另一端通过一个轴承与极轴推杆的活动杆顶端相连，在极轴推杆的套筒处安装极 轴万向轮，所述极轴万向轮的轴心线和极轴连杆端的轴承轴心线，均与极轴轴心线平行， 并与极轴推杆轴心线垂直且相交；当极轴电机启动时，极轴推杆的活动杆在伸长或缩短的 同时，绕极轴万向轮的轴心线作旋转运动，同时推动极轴连杆绕极轴轴心线作旋转运动， 从而推动极轴运动。