[发明专利]一种消除离轴误差的双轴一体式日光追踪驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种消除离轴误差的双轴一体式日光追踪驱动装置，属于定日境驱动技术领域。

背景技术

定日镜是塔式太阳能热发电系统中能量转化最初阶段非常重要的设备。在塔式系统中通常采用成千上万个定日镜，通过各自独立控制系统连续跟踪太阳辐射能，并把能量聚焦到塔顶的吸热器上，继而以热能的形式加以利用。因此，定日镜的设计是塔式太阳能热发电系统设计的重要环节之一，是降低发电成本，实现太阳能热发电商业化的基础。

定日镜通常由支架、传动系统、反光镜及控制系统四部分组成。支架是整个定日镜的支撑部分，将各个部件稳定的连接在一起。反光镜固定在支架上，通过传动系统的随时调整，将太阳入射光反射到吸热塔的吸热器上，现在绝大部分厂家都采用超白玻璃镀银镜。控制系统采用方位、俯仰双轴驱动的方式控制定日镜来自动跟踪太阳。

目前塔式定日镜主要有4种典型双轴跟踪方式： 1）固定轴指向目标位置的自旋-俯仰跟踪方式；2）固定轴竖直向上的方位-俯仰跟踪方式；3）固定轴水平放置的俯仰-倾斜跟踪方式；4）虚拟固定轴沿东西向水平布置的极轴式跟踪方式。上述四类经典的定日镜追踪方式中，自旋-俯仰、方位-俯仰、极轴式跟踪三类方式对固定轴的指向具有限定性，分别为指向靶心、竖直向上、东西指向，而俯仰—倾斜方式的固定轴只要求与水平面平行，对其指向没有相应限定。从而可以通过调整安装方位，减小定日镜传动系统的追日行程及定日镜的追日摆动范围，有利于布置较为紧密的定日镜场，提高镜场的地面利用率及聚光效率，是一种应用前景很好的方式。

但是，相比最为常用的是传统的方位—俯仰运动的定日镜，目前采用的是俯仰-倾斜这一类双轴跟踪方式的定日镜在实际中的应用却相对较少，其中较有代表性的有SBP公司的Stellio定日镜，以及澳大利亚的CSIRO定日镜，上述两种定日镜的中心支座本质上是十字关节轴承，而若采用市面上成熟的通用的十字轴关节或借鉴其结构设计定日镜中心支座，这类定日镜在结构上存在一个难以解决的问题—两转轴之间的离轴距离过大，且双轴尤其是主动轴（水平固定轴）与定日镜重心之间距离过大。过大的离轴会造成追日控制算法上的非线性；过大的偏心距将增大传动机构的载荷，提高其规格与成本，增大运动关节件的磨损且减小使用寿命，降低传动精度并损失不必要的能耗，同时对于下方立柱也带来了偏心受压导致的抗弯问题，增加不必要的刚度要求和材料成本。上述种种也是造成当前此类定日镜实际应用较少的一个关键原因。

因此，如何降低定日镜驱动装置的离轴和偏心距，是此类定日镜设计的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前技术不能满足现有的需要，提供一种消除离轴误差的双轴一体式日光追踪驱动装置，巧妙地将定日镜的双轴设计成共面相交，使得定日镜的两轴离心距离为零，且转轴与定日镜支架直接固定连接，大大减小了定日镜的重心与两传动轴交点之间的距离，从而有效的降低了这类定日镜重心与转轴之间的偏心距，解决了此类定日镜的结构难题。

本发明所采用的技术方案是：一种消除离轴误差的双轴一体式日光追踪驱动装置，包括传动箱体和U形立柱支座，传动箱体的两端通过法兰固定在U形立柱支座上，其中传动箱体的一端与法兰相连设有固定构件，传动箱体的两侧设有转轴，转轴上设有传动构件，转轴的两端均设有定日境支架，其中在传动箱体内的传动箱底板上设有驱动机构一和驱动机构二，所述的驱动机构一绕固定构件的运行，所述的驱动机构二驱动传动构件的运行。

在本发明中：所述传动箱体两端的法兰之间的连线即虚轴与转轴共面正交。

在本发明中：所述的驱动机构一和驱动机构二均由减速机、主动轮支座和主动轮组成，主动轮安装在主动轮支座上，并通过减速机进行驱动。

在本发明中：所述的固定构件为固定轮，驱动机构通过围绕固定轮运行，实现传动箱体绕传动箱体两端的法兰之间的连线即虚轴运动，实现定日境支架的俯仰。

在本发明中：所述的传动构件为齿轮传动机构或连杆传动机构或链式传动机构或带式传动机构，驱动机构通过驱动齿轮传动机构或连杆传动机构或链式传动机构或带式传动机构，实现定日镜支架随转轴旋转而倾斜。

本发明的有益效果：

1. 本发明结构简单、设计合理，将定日镜的双轴即虚轴和转轴设计成共面相交，使得定日镜两轴的离心距离为零，且转轴与定日镜支架直接固定连接，大大减小了定日镜的重心与两传动轴交点之间的距离，从而有效的降低了这类定日镜重心与转轴之间的偏心距；