一种用于跟踪太阳能的旋转装置的制作方法

本发明涉及太阳能资源利用技术领域，尤其是涉及一种用于跟踪太阳能的旋转装置。

背景技术：

目前在能源形势紧张的情况下，太阳能作为一种可再生的清洁能源越来越受到人们的重视。但是，由于太阳能密度低、光照方向不断变化，因此导致其利用率相对较低。现阶段，传统的固定角度安装的太阳能发电与光热设备无法跟踪太阳位置的变化，太阳能利用率受到限制。

现有太阳能自动跟踪系统是利用传感器感知太阳位置，通过变频器、plc或者单片机来控制电机系统，传感器输出信号，该信号经放大后送入控制单元，控制单元开始工作，指示执行器动作调整太阳能集热器，从而实现系统跟踪太阳的功能，提高太阳能的利用效率。

但是，现有太阳能自动跟踪系统控制及运行均比较复杂，并且需要定期进行专业维护，成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于跟踪太阳能的旋转装置，以解决现有技术中存在的控制运行复杂的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供用于跟踪太阳能的旋转装置，包括固定座、均呈圆环形的主动轮和从动轮、驱动装置、集热装置以及散热装置；所述主动轮和所述从动轮同轴设置，且均转动连接在所述固定座上；

所述驱动装置包括形状记忆合金、主动推动杆、磁极相同的主动磁性件和从动磁性件；所述形状记忆合金一端与所述主动轮固定，另一端固定所述主动磁性件；所述从动磁性件与所述从动轮固定；当所述形状记忆合金的另一端伸长并靠近所述从动磁性件时，所述主动磁性件与所述从动磁性件之间的斥力能够推动所述主动轮旋转；

所述从动轮上设有从动弹簧；所述主动推动杆的一端与所述主动轮固定；当所述主动轮旋转，所述主动推动杆的另一端能够与所述从动弹簧抵接并压缩所述从动弹簧；

所述集热装置包括集热罩；所述集热罩与所述主动轮固定，并且罩在所述形状记忆合金外；所述集热罩上设有通风孔；

所述散热装置包括与所述集热罩滑动连接的密封件；所述密封件用于将所述通风孔密封；所述形状记忆合金与所述密封件连接，用于驱动所述密封件远离所述通风孔从而将所述通风孔打开。

进一步地，所述集热装置包括设置在所述集热罩顶部的聚光镜；

和/或，所述集热装置包括设置在所述集热罩顶部的遮光板；当所述主动轮旋转后，所述遮光板能够遮挡阳光照射到聚光镜。

进一步地，所述散热装置包括连接杆、复位弹簧、与所述主动轮固定的固定件；所述固定件设有连接孔；所述连接杆滑动穿设在所述连接孔内；所述密封件固定在所述连接杆的一端，并且所述复位弹簧的一端与所述密封件抵接，所述复位弹簧的另一端与所述固定件抵接；当所述形状记忆合金推动所述密封件远离所述通风孔时，所述复位弹簧被压缩。

进一步地，所述集热罩的两端均设有通风孔；所述连接杆的两端均设有密封件；其中一端的密封件位于所述集热罩内，另一端的密封件位于所述集热罩外；两个所述密封件分别位于两个所述通风孔的同一侧，从而将两个所述通风孔密封。

进一步地，所述固定件为圆环形；所述固定件套在所述主动轮外，且固定在所述集热罩内；所述形状记忆合金能够穿过所述固定件的内环孔做往复运动。

进一步地，所述主动磁性件与所述从动磁性件分别为主动磁环和从动磁环；所述主动磁环与所述从动磁环均套在所述主动轮上。

进一步地，所述从动轮上固定有被动支撑杆；所述从动磁环固定在所述被动支撑杆上。

进一步地，所述形状记忆合金呈螺旋状，并且套在所述主动轮外。

进一步地，所述集热罩呈筒状，所述集热罩的两端均设有穿孔；所述集热罩通过所述穿孔穿设固定在所述主动轮上。

进一步地，所述密封件为圆环形；所述密封件套在所述主动轮外。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的用于跟踪太阳能的旋转装置采用形状记忆合金作为驱动部件，跟踪太阳自动旋转，“去电机”和“去电气”化，无需外界强弱电输入、无需电控系统，无需额外的电源供应，自动跟踪太阳，节能环保。无需复杂的控制系统，运行维护简单，成本低廉，节约人力和物力。动作过程依靠纯机械完成，安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的用于跟踪太阳能的旋转装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的集热装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的集热装置的另一结构示意图；

图4为本发明实施例提供的散热装置的结构示意图。

附图标记：

1-主动轮；2-集热装置；3-从动轮；

4-主动推动杆；5-从动弹簧；6-固定座；

7-被动支撑杆；8-通风孔；9-集热罩；

10-形状记忆合金；11-推动件；12-主动磁性件；

13-聚光镜；14-遮光板；15-从动磁性件；

16-穿孔；17-密封件；18-固定件；

19-复位弹簧；20-连接杆；21-连接孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

如图1-图4所示，本实施例提供的用于跟踪太阳能的旋转装置包括固定座6、均呈圆环形的主动轮1和从动轮3、驱动装置、集热装置2以及散热装置；主动轮1和从动轮3同轴设置，且均转动连接在固定座6上；驱动装置包括形状记忆合金10、主动推动杆4、磁极相同的主动磁性件12和从动磁性件15；形状记忆合金10一端与主动轮1固定，另一端固定主动磁性件12；从动磁性件15与从动轮3固定；当形状记忆合金10的另一端伸长并靠近从动磁性件15时，主动磁性件12与从动磁性件15之间的斥力能够推动主动轮1旋转；

从动轮3上设有从动弹簧5；主动推动杆4的一端与主动轮1固定；当主动轮1旋转，主动推动杆4的另一端能够与从动弹簧5抵接并压缩从动弹簧5；集热装置2包括集热罩9；集热罩9与主动轮1固定，并且罩在形状记忆合金10外；集热罩9上设有通风孔8；散热装置包括与集热罩9滑动连接的密封件17；密封件17用于将通风孔8密封；形状记忆合金10与密封件17连接，用于驱动密封件17远离通风孔8从而将通风孔8打开。

其中，本发明采用的形状记忆合金10为双程记忆合金，通过合理驯化后其动作温度可人为设定，并应考虑集热和散热装置的集热和散热效果。当集热和散热装置内的温度高于动作温度时，形状记忆合金10伸长，低于动作温度时记忆合金收缩。

在使用时，将太阳能装置固定在本发明提供的旋转装置上，初始时密封件17将集热罩9上的通风孔8密封。随着集热罩9接受太阳光的照射，集热罩9内温度逐渐升高，当达到形状记忆合金10的动作温度时，形状记忆合金10伸长，并将位于其端部的主动磁性件12逐渐靠近从动磁性件15。由于主动磁性件12与从动磁性件15的极性相同，两者产生斥力，该斥力推动主动轮1朝向远离从动磁性件15的方向旋转，此时，从动轮3保持不动。同时，主动轮1上的主动推动杆4与从动轮3上的从动弹簧5接触并逐渐压缩从动弹簧5；形状记忆合金10伸长到一定程度时，驱动其上的密封件17运动，使得密封件17从集热罩9的通风孔8处离开，通风孔8被打开，开始对集热罩9进行散热。随着通风孔8的散热作用，集热罩9内的温度逐渐降低，形状记忆合金10开始收缩，并带动其上的主动磁性件12远离从动磁性件15，两者之间的斥力逐渐减小，由于从动弹簧5处于压缩状态，从动弹簧5的弹力开始推动从动轮3朝向与主动轮1旋转方向相同的方向旋转，从动磁性件15靠近主动磁性件12。并且随着形状记忆合金10的收缩，其上的密封件17也同时移动，从而再次将通风孔8密封。此时，旋转装置完成了一次旋转动作，并同时带动了其上的太阳能装置进行了一次旋转。由此循环，旋转装置不断朝向同一方向旋转，使得太阳能装置不断调整位置，始终朝向太阳光照射方向。

由于主动磁性件12和从动磁性件15的设置位置不同，本发明中的主动轮1可顺时针旋转或者逆时针旋转(在俯视图方向)，使用者可根据实际需要设置以及与太阳能装置之间连接关系，进行选择设置。以图2为例，从动磁性件15位于主动磁性件12的右侧，那么主动轮1将沿顺时针方向旋转。

本发明采用形状记忆合金10作为驱动部件，跟踪太阳自动旋转，“去电机”和“去电气”化，无需外界强弱电输入、无需电控系统，无需额外的电源供应，自动跟踪太阳，节能环保。无需复杂的控制系统，运行维护简单，成本低廉，节约人力和物力。动作过程依靠纯机械完成，安全可靠。

其中，当主动磁性件12靠近从动磁性件15时，两者的斥力能够推动主动轮1朝向远离从动磁性件15的方向旋转，而从动轮3保持不动。因此，对主动轮1和从动轮3与固定座6的连接有相应要求。例如，驱动主动轮1开始旋转的力要小于驱动从动轮3开始旋转的力。实现方式可以为，主动轮1与固定座6的旋紧力要小于从动轮3与固定座6的旋紧力。又如：主动轮1和从动轮3均通过一个飞轮与固定座6转动连接，飞轮能够使得主动轮1和从动轮3只能沿从动磁性件15至主动磁性件12的方向旋转，这样当从动轮3受到斥力时不会被推动沿主动磁性件12至从动磁性件15的方向旋转，从而保持不动。

优选地，从动轮3上设置有凹槽，从动弹簧5位于凹槽内。

优选地，集热装置2包括设置在集热罩9顶部的聚光镜13；和/或，集热装置2包括设置在集热罩9顶部的遮光板14；当主动轮1旋转后，遮光板14能够遮挡阳光照射到聚光镜13。聚光镜13起到聚光作用，加快集热罩9内温度的升高，当主动轮1旋转后，遮光板14遮挡聚光镜13，使得聚光镜13接收不到阳光的直射，与通风孔8的散热作用配合，可快速实现集热罩9的散热。

其中，散热装置包括连接杆20、复位弹簧19、与主动轮1固定的固定件18；固定件18设有连接孔21；连接杆20滑动穿设在连接孔21内；密封件17固定在连接杆20的一端，并且复位弹簧19的一端与密封件17抵接，复位弹簧19的另一端与固定件18抵接；当形状记忆合同推动密封件17远离通风孔8时，复位弹簧19被压缩。当形状记忆合金10伸长，其推动密封件17朝向从动磁性件15方向移动，通风孔8逐渐被打开，复位弹簧19被压缩，此时处于散热模式。当主动轮1旋转后以及形状记忆合金10收缩后，密封件17在复位弹簧19的作用下往回移动，再次覆盖在通风孔8处，通过复位弹簧19的弹力紧紧压在通风孔8处将通风孔8密封，此时处于集热模式。也即，通风孔8打开是散热模式，通风孔8密闭是集热模式，通过上述结构可实现集热-散热模式的循环切换，从而实现推动主动轮1的旋转，同时复位弹簧19可提高密封效果。

优选地，形状记忆合金10上固定有推动件11，推动件11随着形状记忆合金10的伸长而移动，当推动件11到达密封件17位置处时，推动件11推动密封件17移动。其中，推动件11可通过通风孔8与密封件17抵接，也可通过集热罩9上的穿孔16处与密封件17抵接，从而推动密封件17运动。

集热罩9可以只在一端设置通风孔8，也可两端均设置通风孔8。优选地，集热罩9的两端均设有通风孔8；连接杆20的两端均设有密封件17；其中一端的密封件17位于集热罩9内，另一端的密封件17位于集热罩9外；两个密封件17分别位于两个通风孔8的同一侧，从而将两个通风孔8密封。其中，连接杆20的一端位于集热罩9内部，另一端穿过通风孔8并位于集热罩9的外部，这样可实现两个密封件17位于通风孔8的同一侧，使得两个密封件17朝向同一方向运动时，两端的通风孔8能够同时打开。具体地，推动件11推动一端的密封件17移动，可同时带动另一端的密封件17移动。

其中，密封件17可根据主动轮1的旋转方向选择设置在通风孔8的左侧或右侧，以图2为例，主动轮1顺时针旋转，密封件17设置在通风孔8的右侧。复位弹簧19位于左侧的密封件17与固定件18之间，形状记忆合金10朝向右移动，推动密封件17朝向右移动，复位弹簧19被压缩。

固定件18的结构形式可以为多种，例如，固定件18固定在集热罩9的内壁上，并位于主动轮1的上方或者下方。优选地，固定件18为圆环形；固定件18套在主动轮1外，且固定在集热罩9内；形状记忆合金10能够穿过固定件18的内环孔做往复运动。固定件18直接套在主动轮1外，可使结构紧凑，占用空间小，且便于设置固定件18。优选地，固定件18为网状，这样可保证两端的通风孔8连通顺畅，提高散热效率。

主动磁性件12和从动磁性件15的形状可以为多种，优选地，主动磁性件12与从动磁性件15分别为主动磁环和从动磁环；主动磁环与从动磁环均套在主动轮1上。

优选地，从动轮3上固定有被动支撑杆7；从动磁环固定在被动支撑杆7上，这样可实现从动磁环与主动轮1的滑动连接，且与从动轮3的固定连接，结构简单。

形状记忆合金10可以设置在主动轮1上方或者下方，优选地，形状记忆合金10呈螺旋状，并且套在主动轮1外。

集热罩9的形状可以为多种，其可以设置在主动轮1上方或者下方，优选地，集热罩9呈筒状，集热罩9的两端均设有穿孔16；集热罩9通过穿孔16穿设固定在主动轮1上。

密封件17的形状可以为多种，优选地，密封件17为圆环形；密封件17套在主动轮1外。只要密封件17能够将通风孔8覆盖住即可。密封件17的内环直径大于形状记忆合金10的直径，使得密封件17在形状记忆合金10外往复运动。

综上，以图1-图4的结构为例，形状记忆合金10的左端与主动轮1固定，右端固定主动磁性件12；从动磁性件15位于主动磁性件12的右侧，密封件17位于通风孔8的右侧；复位弹簧19位于左端的密封件17与固定件18之间；从动弹簧5位于主动推动杆4的左侧。本发明提供的旋转装置的完整运作过程为：随着集热罩9内温度升高，形状记忆合金10的右端朝向右移动，并将位于其右端的主动磁性件12逐渐靠近从动磁性件15，两者之间的斥力逐渐增加，并推动主动轮1沿顺时针方向旋转，此时从动轮3保持不动。随着形状记忆合金10的伸长，当其上的推动件11与右端的密封件17接触后，推动件11推动右端的密封件17、连接杆20以及左端的密封件17向右运动，通风孔8被打开，复位弹簧19被压缩，处于散热状态。当温度降低后，形状记忆合金10收缩，复位弹簧19将密封件17恢复到原位置，又开始处于集热状态。由此循环，使得旋转轮不断沿顺时针方向旋转一定角度，实现对太阳能装置位置的调整。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。