一种跟踪太阳的机构和其应用的制作方法

专利名称：一种跟踪太阳的机构和其应用的制作方法
技术领域：
本发明是一种跟踪太阳的机构和其应用，属于太阳能利用技术领域。
背景技术：
用低造价，简单的方法对太阳跟踪及聚光对太阳能利用来说至关重要，为此国内 外许多人提出了许多种跟踪太阳的方法和机构，这些技术可归结为以下五大类一是用一套控制和传动系统控制一个太阳能接收器，这种方法最简单，但造价很
虫 贝；二是用一套控制和传动系统控制多个柱面聚光镜聚光，是一种单轴跟踪聚光，此 方法聚光区为一条焦线区，不能产生高温，造价中等；三是用一套控制和传动系统控制多个聚光镜分散聚光，聚光镜总面积在数十平方 米左右，这种多焦点的分散聚光应用成本高，总造价也较高；四是用多套控制和传动系统控制多个聚光镜将太阳光聚焦到塔上一点，如塔式聚 光和盘式聚光。这种方法可得到高聚光度，但造价很高；五是用一套控制和传动系统控制多个接收器或聚光镜，分散或集中聚光，聚光面 积可达数十至数千平方米，甚至更大面积，用这种方法成本最低，有许多人提出了许多方 案，如中国专利CN1361397提出了一种由柱面聚光镜、导轨框架、传动和控制装置组成 的聚光装置，由一套控制和传动系统控制多个聚光镜聚光，但这种聚光方式为单轴聚光，聚 光度低，光、热损耗较多，造价中等。中国专利CN101098113提到一种平面网架二维跟踪太阳的光伏发电装置，其方法 是多个光伏发电器一同装在倾斜面摇动支架的平面网架上，用驱动平面转动支架和垂直 面转动支架的方法跟踪太阳，这种方法体积庞大，抗风压能力差，造价很高。中国专利CN101504199提出了一种用一套控制和驱动系统驱动一个由多个太阳 能接收器或反射镜组成的阵列的方案，但说明书中只提出了这种功能设想，实际方案无法 实现其功能设想，如其在图1中提出了一个基本的驱动原理图实际上是不可能实现其功能 设想的，因为按其图1根本不可能实现有效的转动，连一个方向的有效转动也不可能，在其 后提出的方案中没有标明整个阵列如何与地面连结，其如何有效驱动无法看出来，另外在 其后的方案中提出用螺杆连杆机构驱动，这样会造成靠近螺杆机构的接收器(或反光板) 与远离螺杆机构的接收器或反光板的转动角度不一样，且差距很大，无法有效接收或聚光。中国专利200810007285. 6 (申请号)和中国专利200810182738. 9 (申请号)，两者 都提出了一种用一套控制和驱动系统驱动一个由多个太阳能接收器或反射镜组成的阵列 的方案，其中提出了多种方案，这些方案中有如下严重问题，无法有效实现其提出的功能一是方案中的多套方案都没有标明整个阵列如何与地面连结，以及行列如何互 动，不知其如何有效驱动；二是方案中提出用螺杆连杆机构驱动，这样会造成靠近螺杆机构的接收器或反射镜与远离螺杆机构的接收器或反射镜的转动角度不一样，且差距很大，无法有效接收或聚 光；三是行驱动对列驱动相互间造成影响，其实际聚光效果不仅不是空间中的点聚 光，就连线聚光都谈不上，而是一个很大的平面，原因是，行列相互影响，每块反射镜的上、 下、左、右、前、后方向均有很大差异，每一行和每一列的连杆实际运行后都不在一个平面 上，行、列连杆互相扭曲，既不能跟踪太阳，更不可能将太阳光聚焦到空间某点状区域；四是专利说明书中没有说明行驱动和列驱动放在什么位置，按说明书的叙述理解 应该两者放在一起或相互间很近距离，或至少在同一方向或同一边沿上，这样会造成阵列 的驱动不对称，特别在有风压时和大的偏转角时，由于装置的自重等会引起装置的非对称 扭转，造成各聚光反射镜的方向混乱；五是其中之一方案提到用连杆控制行(或列)跟踪，扭动控制列(或行)跟踪，方 案中仅用功能性语言描述了要达到的目的，而没有具体的实施方案和结构，即便如此，这一 方案的功能实际上跟早已申请的美国专利US6302099几乎一样，其缺点如下述美国专利一 样，不再叙述；六是上述专利中提到用角平分线方法补偿达不到真正跟踪聚焦的目的；七是没有考虑温度和应力伸缩的影响，实际上对一个大的阵列来说，温度和应力 引起的装置的尺寸的伸长和缩短影响非常大，会产生较大的跟踪精度偏差；美国专利US6058930提出一种用一个扭转管支撑一排呈水平的矩形的太阳接收 面板，扭转管被安放在固定于地面的支柱上，用扭转管的转动使太阳接收面板正对太阳，用 连杆机构连接多排这样的扭转管。这种方法的缺点是一是只能用于一维驱动，二是风压和 接收器自重引起扭转力矩使扭转管发生变形，从而影响接收面板的接收角度，三是连杆机 构在本身长度较长的情况下会由于环境温度的变化而使得长度发生较大变化，从而使得其 驱动扭转管产生较大的角度误差，四是这种方法不能够将太阳光聚焦到一个接收器上。美国专利US6302099提出了 一种用一可转动的脊柱支撑在一固定在地面的支柱 上，在脊柱上再安放一垂直的旋转轴，在垂直旋转轴上安放太阳收集器，可转动的脊柱和垂 直的旋转轴分别由滑轮和缆线连接到一驱动装置上用以提供南北、东西方向的对太阳的角 度跟踪，若干个这样的机构组成一个阵列，用一个控制系统和两个驱动系统驱动多个太阳 接收器。这种方法有三个很大的缺点一是这种驱动方式由于太阳接收器的自重及有风时 会造成连接太阳接收器的杆(或棒)产生扭转，多个太阳接收器共同作用于脊柱，使脊柱发 生扭转，当太阳接收器数量较多时，脊柱会发生较大的扭转角，且每个太阳接收器附近的脊 柱的扭转角不一样，从而使各接收器的接收方向发生改变，不能正常接收太阳光，二是由于 环境温度是变化的，温度变化使传动缆线的长度发生变化，从而使得各接收器的传动角度 不一致，而产生系统误差，三是当太阳接收器面积较大，重量较重时，传动缆线与滑轮之间 的摩擦力不足以驱动滑轮运动，很容易发生滑动，从而使得各接收器的传动角度发生混乱， 四是由于自重及风压造成的缆线的拉应力伸长，从而使传动角度发生偏差。

发明内容
本发明的目的是为克服现有技术中的对太阳光跟踪精度差、各接收器跟踪精度 不一致、误差很大、框架阵列装置在风压、自重及温度等影响下易变形、不能有效跟踪太阳，
5加工误差，安装精度等累积误差较大，造价高等缺点，提供一种结构简洁、造价便宜、具有良 好环境适应能力，即能克服风压、温差、重力及加工误差、安装精度等影响，使框架阵列中各 太阳光接收装置均有较高跟踪精度的大型的跟踪太阳的框架阵列机构，用于中、大型及超 大型的太阳能利用系统，包括分散应用和集中应用系统。为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种跟踪太阳的机构，包括太阳光跟 踪接收模块阵列及其支撑框架、驱动模块阵列对准太阳的方位角和高度角的驱动机构、控 制方位角和高度角驱动机构的跟踪控制电路、向跟踪控制电路传送信号的太阳光方位角和 高度角传感器；其技术特征是其中N根杆平行排列成一行，相互间隔某一距离，这一距离 可以都是等距离，也可以不是等距离，这一行杆可以位于一个平面内，也可以不在一个平面 内，但是为了结构简便，间隔距离最好做成等距离，N根杆也最好位于一个平面内，杆的两 端头至少一个端头或靠近端头处用杆或其他形式相互连结；另有M根杆也相互间隔某一距 离平行排列成一列，与上述的一行杆一样，为了结构简便，这一列杆最好是等间距及最好位 于一个平面内，杆的两端头中至少一个端头或靠近端头处用杆或其他形式相互连结；上述 N和M都为整数，上述的杆包括管、棒、角钢、工字钢、槽钢等各种形状的类似杆状的结构，包 括各种材料做成的；排成一行的N根杆至少一个端头或靠近端头处相互连结成为一个整体 再通过一轴或类似轴的结构连结到驱动机构上；排成一列的M根杆也至少一个端头或靠近 端头处相互连结成为一个整体再通过一轴或类似轴的东西连结到另一边的驱动机构上；上 述的端头是指同一端的端头。可用若干根加强筋连结上述轴和框架阵列。排成一行的N根杆和另一列的M根杆成某一角度上、下放置或交叉放置、或放置于 同一平面并分别通过铰链连结到若干根立柱上，比如NXM根立柱上，或两排杆分别两两相 互铰链后，其中之一排杆再分别与若干根立柱，比如NXM根立柱铰链；上述N根杆和M根 杆也可不直接与立柱铰链，可将N根杆和M根杆两两分别相互铰链后，N根杆或M根杆再与 位于立柱上端或中间处的太阳光接收装置通过某种方式铰链，比如将N根杆或M根杆直接 与太阳接收装置的边沿上某点铰链、或与固定连接在太阳接收装置上的摇杆铰链、或者将N 根杆与太阳接收装置铰链，而M根杆与固定连接在太阳接收装置上的摇杆铰链，或者反之， 或用其他铰链方式。立柱由一段或二段或三段或四段构成，所有立柱可以做成完全一样的，也可以做 成不完全一样，但至少一部分立柱须满足如下条件至少由两段构成、中间某处有一个可 在某一立体角内转动的万向节、或中间某两处分别有可绕某一转动轴转向的转向支架、或 中间某两处分别有两个不同方向的轴承和转轴、或中间某两处分别有不同转动方向的圆柱 副、或其他能使立柱绕两个方向的转轴转动的结构件，这部分的立柱下端固定在可在某些 方向自由伸展的基架上或地面上或其他构件上，这部分立柱的下端也可不固定，而改由上 端铰链悬挂在由纵向和横向若干根杆成某个角度放置并相互连结组成的支架上，此支架由 若干根固定在地面上或基架或其他构件上的支撑柱支撑，剩下的另一部分立柱可做成任意 形状和长度，但它们的下端悬空，上端也不与其他支架铰链悬挂，即也处于悬空状态。立柱上端或中间某位置安装太阳光接收装置如光伏电池组件或热能接收器或反 射镜、反射镜与透镜的组合装置或其他太阳光接收装置等，行杆和列杆及立柱等一起构成 支撑框架阵列，框架阵列可以为三、四、五等多边形或其他形状。驱动器分别位于支撑框架阵列的相邻两边(对支撑框架阵列为三角形或四边形
6或类似形状)，或其他非对称的两边(对其他形状的支撑框架阵列)，单个驱动器的驱动轴 线或多个驱动器的驱动合力线处于框架阵列的对称或基本对称位置，以免发生不对称驱动 问题。上述两边的驱动器分别通过一根或若干根杆或类似杆的结构与行、列框架阵列直 接连结或直接铰链，或通过摇杆铰链、或与太阳接收装置直接铰链或通过摇杆铰链，或将N 行和M列杆直接作为推拉杆而不用另外的杆，用以驱动支撑框架阵列；上述用若干根推拉 杆的目的是为了使框架阵列受力更均勻，减少结构形变，当用若干根推拉杆时，可用一能承 受大的力量而不发生变形的较宽、较厚的扁状杆将若干根推拉杆连接起来，用一个或若干 个驱动器驱动。上述两边的驱动器中至少有一边的驱动器安装在一维转向支架上或圆柱副上或 弧形滑槽内或其他可使驱动器做一维转动的构件上，上述的一维转向支架或圆柱副或弧形 滑槽或其他等构件安装在地面上或安装在固定于地面的其他构件上，至少有一边的驱动器 驱动支撑框架运动的同时带动另一边的驱动器运动，并与立柱转动相同或相近的角度，这 样可使行、列两个方向的运动协调行动，不会产生角度扭曲问题。上述两边的驱动器最好分别只用一个，这样可简化结构及减少成本。一边的驱动器驱动排成一排的N根杆绕某一轴转动，另一个驱动器驱动排成一排 的M根杆绕另一轴转动，这两个轴的夹角可以为任意一个角度，但最好是夹角为90°，即两 个轴相互垂直，杆的运动使立柱发生角度变化，从而使位于立柱上端或中间某处的太阳光 接收装置的接收角度发生变化，太阳光在任何位置都可以用太阳的高度角和方位角来描述 定位，而高度角和方位角可分别分解投影到上述的两个轴上，比如说相互垂直的位于经、纬 度方向的轴上，这样即可跟踪太阳光的角度变化。上述框架阵列中的立柱与N和M根杆的铰链有多种方式，N根杆和M根杆相互间 的铰链也有多种方式，在后面的实施例中将分别给出几种方式。上述驱动器可由光电控制器控制，即根据太阳光入射角不同而输出不同的控制指 令，从而控制驱动机构的运动，也可用时钟方法控制，或者用其他方法控制，或者几种方法 同时使用；上述驱动器可以是任何一种驱动机构，如涡轮涡杆式、齿轮连杆式、齿轮链条式、 飞轮连杆式、液压式、电机减速机构式等等。本发明的太阳角度跟踪方式是首先确定立柱和太阳接收装置的初始位置，使太 阳接收装置正对着太阳或者根据其他用途使反射镜或透镜或这两者的组合的太阳光照射 到位于框架阵列中央某处或边上某处的接收塔上的接收器上，初始位置的确定可由在工厂 生产时确定，也可在安装现场确定；太阳跟踪控制器根据太阳在经度和纬度方向的角度即 俗称的方位角和高度角信息发出控制指令，驱动器接收控制器的的控制指令，推动或拉动 推拉杆运动，推拉杆的运动使NXM根杆运动，继而带动NXM根立柱运动，使立柱与初始位 置发生角度偏移，立柱的角度偏移量视应用的方式不同而不同，若为分散应用即每个接收 装置为相对独立的光伏电池组件或热能接收器，则需要太阳接收装置正对着太阳，此时立 柱在两个方向的角度偏移量应等于太阳在同样两个方向上的偏移量，这只需调整驱动器驱 动推拉杆的运行距离与立柱的角度的偏移的关系即可做到；若为集中应用，比如将太阳接 收装置例如反射镜将太阳光反射到接收塔上的接收器上，则此时只需将立柱在两个方向上 的角度偏移量等于太阳在同样两个方向的角度偏移量的二分之一，即可使反射镜将太阳光反射到接收塔上的接收器上，这也只需调整驱动器驱动推拉杆的运行距离与立柱的角度偏 移的关系即可。根据不同的用途和需要，可以通过调整驱动器驱动推拉杆的运行距离与立柱的角 度偏移的关系即可满足特定的要求，调整的方法有很多，比如调整驱动器与推拉杆的驱动 角度关系及驱动器输出轴或臂的长短，或调整推拉杆与NXM根杆的位置关系，或调整NXM 根杆与立柱或太阳接收装置的铰链位置等等，在此不再一一叙述。通过以上设计，即可仅用一套跟踪控制系统和两个一维(单轴)驱动器控制驱动 数千至数万平方米面积的太阳光接收器较精确地跟踪太阳。在上述驱动器与推拉杆相连结的轴或臂上分别安装有一配重机构和防风调节及 刹车装置，配重机构的作用是用与阵列框架及太阳接收装置重量接近的配重块，通过配重 装置使两者在任何角度时均处于力矩平衡状态或基本平衡状态，从而大大减少驱动器的驱 动功率，防风调节及刹车装置的目的是当有超出设计的风速负荷时，防风调节及刹车装置 将框架阵列中的太阳接收装置调节到与水平面最小的夹角位置，及固定在此位置，以防大 风破坏。上述框架阵列的尺寸较大时，相应的N根杆和M根杆及其他推拉杆都将较长，此 时温度的变化将使上述杆件的长度发生相应的变化，即所谓热胀冷缩效应，此时将对立柱 的倾角造成较大影响，且对每一立柱的倾角的影响不同，为克服这一影响，在本发明中设计 了一基架，此基架由若干根杆或管按某种方式排列组合连结而成，若干个固定于地面或其 他构件上的限位套限制基架的上、下运动在很小范围，或基架放置于地面后再在基架上放 上沙袋等物体，对三、四边形或类似形状的基架，基架的相邻两边分别连结在一轴上，此轴 的另一端连结到驱动机构的基座上或固定在驱动机构附近的地面或用其他方式固定，对其 他多边形或类似形状基架相邻两边分别连结在一轴上，此轴的另一端连结到驱动机构的基 座上或固定在驱动机构附近的地面或用其他方式固定，另外的两边或多个边可自由伸展， 至少一部分立柱的下端固定在基架上，基架材料的选取只需满足膨胀系数与框架阵列中的 N根和M根杆及推拉杆这几种杆件材料相同或接近即可，这样当温度发生变化时，框架阵列 中的杆件尺寸和基架将一同发生相同或相近的变化，从而克服框架阵列中的杆件伸缩对立 柱的倾角影响。上述框架阵列的尺寸较大时，一方面相应的杆件尺寸较长，除上述温度变化引起 的杆件尺寸变化外，另一方面框架阵列的自重及所受到的风的压力都将较大，从而对框架 阵列的杆件产生较大的拉伸或压缩应力，使杆件发生较大的应力伸缩，此时将如同温度引 起的杆件尺寸的变化一样将对立柱的倾角造成较大影响，且对每一立柱的倾角的影响呈梯 度分布，除此之外，多个推拉杆与立柱或推拉杆之间铰链时的间隙误差也较大，为克服这些 影响，在本发明中设计了一个连动机构，它可使当驱动器驱动行列框架阵列运动时牵引基 架一起运动。连动机构的结构和工作原理是连动机构内部为圆柱形，圆柱形的内径与阵列框 架的杆的运动轨迹相同，连结框架阵列的杆伸入连动机构内，连接底部基架的杆与连动机 构固定连接，基架的另一端与驱动器的底座相连接或固定在地面上或其他构件上，连接框 架阵列的杆在连动机构的圆柱形内表面运动，当温度变化时或应力变化或重力变化时，阵 列框架中的杆将会伸缩从而推动或拉动连动机构运动，而连动机构运动将拉伸或压缩基架，使框架阵列杆与基架杆的长度始终相同，连动机构的数量为两个，分布在与驱动器对称 的位置，连动机构可以是一个整体也可以是分为两个部分，视驱动器而定，当驱动器为两边 的驱动器均安装在一维转向支架上时，连动机构也要相应地都安装在一维转向支架上，且 两者转动角度都要一一对应相同；当驱动器为一个安装在一维转向支架上，而另一个固定 安装于地面或其他基件上时，连动机构也要相应地一个安装在一维转向支架上，另一个固 定安装于地面或其他基件上，并且两者转轴的转动角度都要一一对应相同。连动机构下方 可安装若干个滑轮及若干条滑槽，以使连动机构的滑动摩擦阻力较小。上述的框架阵列可以有许多种不同的结构，上述的驱动器与框架阵列的连接方式 也有许多种，将在后面的附图和实施例中做进一步的说明。通过上述的基架和连动机构，又 可使上述跟踪太阳的框架阵列跟踪精度进一步提高，跟踪效果更好，也更节省现场安装材 料成本和人工成本。它不仅可消除温差和压力的影响，还可消除减少由于推拉杆与立柱或 推拉杆之间铰链时的间隙误差，包括加工、安装等造成的误差。本发明相比现有技术具有如下优点1.克服了现有技术中框架阵列中各太阳光接收器在温度和自重、风压及加工、安 装等因素的影响下产生的各接收器跟踪精度不一致，跟踪误差很大，跟踪精度差等问题。2.框架阵列中的各结构件受力较均勻。3.驱动器所需驱动功率较小。4.框架阵列包括太阳光接收器贴近地面，风压小，抗风能力强。5.仅用一套控制系统和两个一维驱动器即可控制驱动数千至数万平方米面积的 太阳光接收器精确跟踪太阳，跟踪和驱动成本低。6.框架阵列中的各太阳光接收器不仅可以分散应用，即各接收器各自相对独立为 一接收单元；也可集中应用，即各太阳光接收器可用反射镜或透镜或这两者的组合将太阳 光聚焦到框架阵列的边沿或中间的接收塔上的接收器上，或将若干个这样的框架阵列中的 接收器的光全部集中到一个接收塔上的接收器上，可大规模集中应用。7.装置可模块化生产，工厂化安装，减少了运输和现场安装成本。8.本发明由于有基架，可在基架上放置沙袋等重物，只需将框架阵列和基架放置 在地面即可，不需要再将框架阵列固定于地面。因此大量减少了框架阵列的土建安装材料 成本和人工成本。9.本发明的装置可用于多种用途，如平板式光伏电池发电，低倍聚焦光伏发电，高 倍聚焦光伏发电，太阳能热发电，太阳能热能利用，如太阳能工业供热，供暖，制冷等等多种 用途。10.结构材料可用较细的材料，材料用量省，加工容易，安装简单，装置综合成本 低。下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明


图1是本发明实施例一的3行X3列的跟踪太阳的机构的示意2 (a)是实施例一的单个太阳接收装置(反射镜)与立柱及行、列推拉杆等的连 接示意2 (b)是实施例一的单个太阳接收装置(反射镜)在列推拉杆推动下立柱和反射镜倾斜角度示意3为实施例一的6行X 7列的跟踪太阳的机构并将太阳光反射到位于框架阵列 中央某处的接收塔上的接收器上的示意4为立柱与行、列方向的推拉杆的一种铰链结构示意5为3种一维转向支架的示意6为推拉杆与基架连动装置的示意7为基架与限制基架在高度方向上、下运动的限位套及沙袋或石块或类似物体 的示意8为确定反射镜初始角度的示意9为图8中确定反射镜初始角度的坐标平移后的示意10为本发明实施例二的排成一行的多个太阳光接收装置的示意11为实施例二的跟踪太阳机构的示意12为实施例二的一排行转轴与列推拉杆及驱动器、连动机构的连结示意13为本发明实施例三的排成一行的多个太阳光接收装置示意14为实施例三的跟踪太阳的机构示意图之一图15为实施例三的跟踪太阳的机构示意图之二图16为实施例四的跟踪太阳的机构示意图，其中图16(a)为排成一行的多个太阳 光接收装置示意图，图16(b)为多行太阳光接收装置的跟踪太阳机构的示意17为实施例五的跟踪太阳机构示意图，其中图17(a)为排成一行的多个太阳光 接收装置示意图，图17(b)和图17(c)分别为两种跟踪太阳的机构示意18为实施例六的行、列推拉杆与太阳光接收装置等部件的连接和铰链结构示 意19为实施例七的行、列推拉杆与行、列转轴及其他部件等的连接和铰链结构示 意20为一种弧形滑槽的示意图
具体实施例方式实施例一本发明的跟踪太阳的机构的实施例一的装置结构如图1所示，为了绘图简便及表 达清楚，图1中只画出了 3行X3列的框架阵列结构，图中的太阳光接收装置为反射镜，实 际上行、列数量可以为任意个，接收装置可以为反射镜或透镜组件或反射镜与透镜的组合 或太阳能光伏电池组件包括聚光电池组件或热能接收器等等，图1中装置包括9个太阳光 接收装置1，9根支撑太阳光接收装置的分为两段的立柱2，3根相互平行的处于同一平面的 行推拉杆3，3根相互平行位于同一平面的列推拉杆4，9个列推拉杆4与立柱2的铰链5，9 个行推拉杆3与立柱2的铰链6，9个将立柱分为两段的万向节7，由3根与行推拉杆平行的 杆和3根与列推拉杆平行的杆相互固定连结的基架8，立柱的下端固定连结在基架上，2个 推拉杆与基架连动装置9，2根连结驱动器与行、列推拉杆框架的主轴10，2个安装在主轴10 上的配重系统11，2个风速仪12，2个驱动器13，其轴线相交于框架阵列的相邻两边的中点， 2个传感与控制系统14，2根连结驱动器底座与基架的杆15，4个转轴相互垂直的一维转向支架16，转向支架16的转轴至驱动器的驱动轴的距离与万向节转动接触点至太阳光接收 装置的距离相等，可分别围绕相互垂直的两个转轴转动，行驱动器与对应的连动装置均安 装在有相同转动方向的相同转向支架16上，同样的列驱动器与对应的连动装置也分别安 装在有相同转动方向的相同转向支架16上，连结行推拉杆3的加宽加厚的承力杆17，连结 列推拉杆4的加宽加厚的承力杆18，连结列推拉杆的连结杆19，连结行推拉杆的连结杆20， 连结连接杆19与连动装置9的连结轴21，连结连接杆20与连动装置9的连结轴22，连接 连动装置9的底座与基架的连接杆23和24，图纸未画出限制基架运动的限位套和沙袋，将 在后面单独说明。图2(a)为单个太阳接收装置(反射镜)与立柱2及行推拉杆3，列推拉杆4，万向 节7，基架8等的连接示意图，图2 (b)为单个太阳接收装置(反射镜)在列推拉杆4推动下 立柱2和反射镜倾斜角度示意图，反射镜与立柱及推拉杆的连接方式可以有许多种，后面 将进一步给予说明。图3为6行X7列的装置，并将太阳光反射到位于框架阵列中央某处的接收塔25 上的接收器26上的示意图，27为地面，图中为能看得清楚，只画出了部分立柱等，接收塔也 可放置于框架阵列边沿某处，或将若干个框架阵列接收的太阳光反射到一个接收塔上的接 收器上，接收器可以是任何一种太阳能利用装置，图中为了绘图简便只画出了 6行X7列的 装置示意图，实际上可以为任意行和任意列。图4为立柱2与行、列方向的推拉杆3或4的一种铰链结构示意图，其中图4 (a) 为正视图，图4(b)为侧视图，图中28为连接两段立柱2的连接体，29为一圆轴，30为轴承， 行推拉杆3固定连接在轴承30上，31和32为固定销，立柱与行、列推拉杆的铰链可以有许 多种，如圆柱副等各种运动副，后面将再进一步予以说明。图5为三种一维转向支架的示意图，图5(a)中33为旋转轴，34为轴承，图5 (b)中 35为圆柱副，图5(c)中36为铰链(回转副)，一维单轴转向支架也可以有许多种，限于篇 幅，在此仅列举三种。图6为推拉杆与基架连动装置9的示意图。其中图6(a)为连动装置9的侧视图， 图中37为连动装置上面部分，是一有一圆弧形孔洞(侧面)和长方形(或其他形状)的开 口(正面)的结构，连动装置的上半部分将由连接轴21 (或22)带动做滑动并做转动运动， 其转动半径与对应的驱动器在相应的一维转向支架上的转动半径相同，与行推拉杆相对应 的连动装置的圆弧形孔洞的半径等于行推拉杆在与其平行方向的运动半径，与列推拉杆相 对应的连动装置的圆弧形孔洞的半径等于列推拉杆在与其平行方向上的运动半径，长方形 (或其他形状)的开口的长度(高度)与圆弧形孔洞相对应，一样高，宽度与连接轴21 (或 22)的宽度或直径一样，略大于也可，以连接轴21 (或22)可以自由活动即可，38为连动装 置9的底座，39为一维转向支架，40为一由两个与对应的连动装置的圆弧形孔洞的半径相 同的圆弧段组成的滑块，其与连接轴21 (或22)相连接，由于两者弧度相同，滑块40在圆弧 形孔洞中紧贴其内壁滑动，其滑动行程由驱动器通过连接轴21 (或22)控制，41为安装在 连动装置底座上的滑轮，42为安装在地面或其他基座上的滑槽；图6(b)为连动装置9的正 视图；图6(c)为装置9的另一种正视图，图6(b)与图6(c)两者的区别在于圆弧形孔洞的 不同，前者的圆弧形孔洞不是通孔，后者为通孔；图6 (d)为另一种形状的连动装置，其中43 为一维转向支架，44为连接连动装置上部与转向支架转轴的支撑杆，45为另一根支撑杆，其他与前述连动装置相似；图6(e)，图6(f)，图6(g)分别为三种一维转向支架；图6(h)为 连接轴21 (或22)与滑块40相连接的结构示意图。图7为基架8与限制基架在高度方向上、下运动的限位套及沙袋或石块或类似物 体的示意图，其中图7(a)为基架与限位套的示意图，图中46为限位套，限位套与地面或其 他构件相连结；图7(b)为限位套示意图，限位套的作用是限制基架的上、下运动，基架可以 在限位套中做前、后、左、右的移动，但其上、下运动限制在很小的范围，比如毫米量级或厘 米量级，这只需使限位套的高度略大于基架的杆的厚度(高度)即可，47为将限位套与地面 固定的桩或类似物；图7(c)为基架与限制基架运动的沙袋或石块或其他有一定重量的类 似物体48的示意图，沙袋或石块或其他类似物48放在基架上面，限制基架的上、下运动，但 基架可在前、后、左、右方向移动，用这种方法可不需要对基架进行土建安装，节省了土建安 装材料和人工成本，特别是在土质疏松的地面，比如沙漠、草原、软土地带等地区可节省大 量费用。本实施例的工作原理是太阳相对于地球的入射角度通常用太阳的方位角和高度 角来表示，也就是太阳在地球的经度方向和纬度方向的角度，这两个角度可将其投影分解 到任意两个呈一定角度的方向，在本实施例中，这两个方向分别为行推拉杆方向和列推拉 杆方向，它们的角度为相互垂直，即成90°夹角，将太阳的角度分解到行、列推拉杆的方向， 若将行、列推拉杆分别放置在经度和纬度方向，则太阳投射到行、列推拉杆方向的角度分别 为太阳相对于地球的经度方向和纬度方向的角度，也就是通常所说的方位角和高度角，为 计算及控制角度方便，将行、列推拉杆放置于经度方向和纬度方向较好，虽然它们可放置于 任意方向。本实施例的工作原理的具体实施办法是通过驱动器13控制行、列推拉杆3和 4的运动，行、列推拉杆3和4的运动使与推拉杆铰链的立柱2相对于地面发生角度变化， 从而使位于立柱2上端的太阳接收装置1 (在此处为反射镜)相对于地面发生角度变化，通 过设定立柱和位于其上的太阳接收装置的初始角度及行、列推拉杆与立柱铰链位置至万向 节7的距离，即可设定行、列推拉杆的行程和太阳接收装置的角度的变化关系，因此通过驱 动器13控制行、列推拉杆的行程即可控制立柱2和位于立柱2上端的太阳接收装置的角度 变化，而通过传感及控制系统14探测太阳的角度及其变化并输出控制信号控制驱动器13 驱动行、列推拉杆3和4的行程即可控制位于立柱2上端的太阳接收装置1跟踪太阳。上 述两个驱动器13互相拉动，一个驱动器运动，拉动另一个驱动器转动，转动角度与反射镜 1(太阳光接收器)在相同方向的转动角度相同。太阳接收装置的初始角度的确定根据用 途有不同的初始角度，如果为分散应用，太阳接收装置为平板光伏电池组件或聚光光伏电 池组件或热能接收器等等，则需要将太阳接收装置自始自终对准太阳，因此这类应用时的 初始角度必须正对太阳，初始角度的设定需根据当地地理位置即经度、纬度等确定，例如以 某地某一日期的正午12点为设定基准，此时的初始角度为经度方向的角度=0，纬度方向 的角度=当地纬度+此日期此刻的太阳纬度偏移量，偏移量向南为负值，向北为正值，除计 算外，也可现场校准；如果为集中应用，即将太阳接收装置如反射镜接收到的太阳光全部集 中到位于框架阵列中的太阳光接收塔25上的接收器26上，则此时太阳接收装置1的初始 位置(角度)应调整到能将太阳光集中到太阳光接收塔25上的接收器26上的角度，这一角 度可根据太阳光接收塔25上的接收器26离地面的高度和某个太阳光接收装置1离接收塔 25底部的距离计算出来，图8为确定反射镜初始角度的示意图，1为框架阵列中的某一太阳接收装置(反射镜)，26为太阳光接收塔25上的接收器，以接收塔25与地面接触中心为坐 标原点，做直角坐标，将χ方向设定为纬度方向，y方向为经度方向，假设反射镜1处于A点， 与坐标轴x、y的垂直距离为&，％，接收器26的离地面高度为h，以正午12点钟作为设定基 准，此时反射镜1在经度方向(y方向)的初始角度为零(相对于垂直方向，下同)，为方便计 算在纬度方向的初始角度，可以将图8中的坐标做平移，将A点移动到χ轴上，新坐标如图9 所示，图中β为此地此时的太阳光在纬度方向的入射角与垂直方向的夹角，α假定为反射 镜1在纬度方向与地面的夹角，此处0' D' =h, 0' A = Xtl，根据平面镜反射原理和图中 几何形状关系，不难得出=1/2[(^ /Χ(Γβ]，由此可见，此时此刻，反射镜1的初始角 度相对于垂直方向分别为在经度方向为零，在纬度方向为90° -α，即90° -lAtctgHh/ χ0"β]ο对分散应用即太阳接收装置1需要始终对准太阳的情况，行、列推拉杆的行程控制 已如上述，对集中应用，即将所有的太阳接收装置1 (反射镜)的光全部汇聚到太阳光接收 塔25上的接收器26上的情况，此时由于平面镜的反射关系，反射镜的角度变化应等于太阳 光的角度变化的二分之一，此时相应调整驱动器13驱动行、列推拉杆3和4的行程即可。本实施例的工作过程是传感与控制系统14中的光电传感器(或其他方式)接收 太阳光的入射角度信息，将此信息传递给14中的控制系统，14中的控制系统向驱动器13给 出控制指令，控制驱动器13的动作，驱动器13的动作驱动行、列推拉杆3和4的运动，行、 列推拉杆3和4的运动推拉立柱2改变角度，进而使立柱2上端的反射镜1改变角度，从而 跟踪太阳的角度变化。本实施例中，由于使用了如下设计而满足了发明的目的1、立柱用万向节分为两段，使得立柱的上部及安装于立柱上端的太阳光接收装置 可绕相互垂直的两个方向(经纬度两个方向)的转轴转动；2、行、列杆分别用三根杆平行放置且处于同一平面，行、列杆的一端分别用杆19 和20连结，另一端用承力杆17或18连结，使其分别成为一整体，三根行杆和列杆分别都做 相同的运动；3、设计了加宽、加厚的承力杆17和18使得承力杆17和18不会因为驱动器的驱 动而使杆件产生变形，从而影响到行和列杆的运动的统一性；4、两个驱动器分别位于矩形框架阵列的相邻两边的中点，驱动器的驱动力轴线平 分框架阵列，使得驱动器对框架阵列的驱动平衡对称；5、两个驱动器分别安装在转轴相互垂直的一维转向支架上，且转向支架的转动轴 至驱动器的驱动轴的距离与万向节转动接触点至太阳光接收装置的距离相等，两个驱动器 中的任何一个的驱动将带动另一驱动器运动，并与立柱转动相同的角度，从而使两者协调 运动，不会出现使行、列杆产生扭曲和各太阳光接收装置的转动角度的不一致的情况；6、由于有了基架8，使得连结与基架8的立柱2的下端与铰链于行、列杆3和4的 立柱2的上端可随温差的变化而上下的位置做相同的变化，从而确保了各根立柱2的运动 一致性和准确性，克服了温差对太阳光接收装置接收角度的影响；7、由于有了与两个驱动器对应的，也安装于相同或相似的一维转向支架的连动装 置，从而使得行、列杆与基架在长度方向的变化同步进行，不仅消除了如上述的温差的影 响，还消除了驱动器为对抗框架阵列自身重力和风压而施加的拉(压)应力使行、列杆的长 度尺寸变化的影响，以及消除了由于行、列杆与立柱以及行、列杆之间铰链时的间隙误差，
13包括加工、安装等因素造成的误差，比如每个铰链处平均有一毫米的误差，则100个铰链就 有可能产生10厘米的误差，从而确保了跟踪精度；8、由于有了基架8，不仅消除了如上述的温度、风压、自重产生的误差和加工、安 装产生的误差，而且可实现工厂化的模块化生产及安装，及可将基架直接放在地面，在基架 上放置若干沙袋石块或其他重物等限制基架的上、下运动，从而大量节省现有技术的框架 阵列的现场安装费用，包括安装材料费用和人工费用，特别在土质较疏松的地区如沙漠、草 原、软土地和风力较大地区等更能节省大量费用；本实施例中的配重系统11的作用是用一个配重块平衡框架阵列自身的重量，无 论框架阵列处于何种状态，配重系统均可平衡掉框架阵列的重量，从而使驱动器不承担框 架阵列的重力分力，减少驱动器的负荷，配重系统的原理就是杠杆原理，已有许多文献上记 载有配重系统，在此不再专门叙述。本实施例中的风速仪12将测得的风速数据输入传感与控制系统中，在风速小于 某一设定的数值时，即风速不会对框架阵列的安全性造成破坏的风速上限值时，控制系统 14不对驱动器13给出任何指令，当风速超过设定的数值时，控制系统14将对驱动器13给 出指令使驱动器13驱动太阳光接收装置11的接收角成水平状态(对分散应用)或尽量成 水平状态(对集中应用)。实施例二本发明的跟踪太阳的机构的实施例二的装置结构如图10和图11，图12所示，其中 图10为排成一行的多个太阳光接收装置(此处为平面反射镜)的示意图，图10中49为行 转轴，50为列转轴，51和52分别为轴承，排列方法与实施例一的一样，不同之处是，在实施 例二中用转轴49和转轴50及轴承51和52代替了实施例一中的行推拉杆3和列推拉杆4， 及行、列推拉杆与立柱2的铰链5和6，将若干个如图10所示的排成一行的太阳光接收装置 组合起来，构成如图11所示的框架阵列，图12为一排行转轴49与列推拉杆54及驱动器， 连动机构的连结示意图，图11中53为行推拉杆，连接驱动器13，和框架阵列的列转轴铰链 及连接对应的转动机构9，与行推拉杆53相连结的驱动器和连动机构直接安装在地面上或 其他与地面相连的构件上，54为连接驱动器13及和框架阵列中的行转轴50铰链及连接对 应的连动机构9的列推拉杆，与列推拉杆54连接的驱动器和连动机构安装在一转轴与列推 拉杆54垂直的一维转向支架上，55为连接行转轴49的摇杆，56为连接列转轴50的摇杆， 57为摇杆55与行推拉杆53的铰链，58为摇杆56与列推拉杆54的铰链，为了绘画简便，图 11中只画出了行、列转轴49、50与行、列推拉杆53、54及驱动器13等的互动关系，而没有画 出其他构件，在上述图11中只画出了 5行X5列的框架结构，实际上可以是任意行和列的 数量，另外图11中只画出了一根行推拉杆53和一根列推拉杆54，实际上可分别用任意根， 行、列推拉杆之间的连结方式如实施例一的一样。本实施例的工作原理和过程是传感和控制系统14接收太阳光的角度信息并向 驱动器13发出控制指令，驱动器13根据指令驱动行、列推拉杆53、54运动，行、列推拉杆 53,54分别通过摇杆55、56使列转轴50和行转轴49转动角度，从而带动立柱2做二维转 动，立柱2的转动使位于其上端的太阳接收装置(反射镜)转动角度，适当设计驱动器13 对推拉杆53、54的驱动行程及摇杆55，56的长度以及立柱2中行、列转轴49、50至反射镜 的距离即可使反射镜按要求准确跟踪太阳，如同实施例一一样，本实施例中的太阳跟踪装置也可用于分散跟踪和集中跟踪，跟踪方法与实施例一类似，另外其他部件的工作原理如 连动装置9，驱动器13，基架8等等与实施例一是一样的，在此不再赘述。图11中推拉杆54 可放在转轴50的下面，或用其它置放方法。实施例三本发明的跟踪太阳的机构的实施例三的装置结构如图13和图14，图15所示，其 中图13为排成一行的多个太阳光接收装置(此处为简便，画成平面反射镜)示意图，图14 为多行如上述图13所示的接收装置用一根推拉杆驱动的示意图，图15为多行如上述图13 所示的接收装置用三根推拉杆驱动的示意图。图13中61为转轴兼行推拉杆，62为推拉杆。图14中59为圆柱副，63为连结杆，64为摇杆，与推拉杆62相连的驱动器和连动 机构分别安装在一维转向支架上，其转轴与推拉杆62垂直，与转轴兼推拉杆61相连结的驱 动器和连动机构直接安装在地面上或安装在地面的其他构件上，65为铰链，66为连结杆。图15中67为连结杆，68为列推拉杆的加宽加厚的连接杆。为了绘图简便和更清楚地表现主要问题，上述图14，图15没有画出太阳光接收器 1，立柱2，基架8等等部件，驱动器及连动机构9也只用很简单的方框表示，实际上，本实 施例中的上述零部件与实施例一中的是相同或相类似的，其工作原理和方法也相同或相类 似，在此不再赘述。本实施例的工作原理和过程是传感和控制系统14接收太阳光角度信息并向驱 动器13发出控制指令，驱动器13根据指令驱动转轴兼行推拉杆61运动，及驱动列推拉杆 62运动，列推拉杆62的运动使转轴兼行推拉杆61转动，上述61的运动将带动立柱2做二 维运动，从而使位于立柱2上的太阳光接收装置1做二维运动，即做二维角度转动，适当设 计驱动器13对推拉杆兼转轴61，推拉杆62的驱动行程及摇杆64的长度，以及立柱2中转 轴61和一维转向支架50，51的转轴至太阳光接收装置的距离即可使太阳光接收装置(比 如反射镜)按要求准确跟踪太阳，如同实施例一一样，本实施例中的太阳跟踪装置也可用 于分散跟踪和集中跟踪，跟踪方法与实施例一类似。在图13，图14，图15中只画出了数量有限的行、列数，行、列推拉杆的数目也较少， 实际上可以用任意数量的行、列数目及太阳光接收装置。实施例四本发明的实施例四的装置结构如图16所示，其中图16(a)为排成一行的多个太阳 光接收装置(反射镜)的示意图，图16(b)为多行如上述图16(a)所示的太阳光接收装置 组合在一起的示意图。图16(a)中69为行推拉杆，70为列推拉杆，71为摇杆，72为铰链，73为圆柱副，74 为铰链，75为转轴与行推拉杆69垂直的一维转向支架。图16(b)中与列推拉杆70相连结的驱动器和连动机构分别安装在两个相同的转 轴与列推拉杆70相垂直的一维转向支架上，与行推拉杆69相连结的驱动器和连动机构安 装在地面也可安装在其它与地面相连结的构件上。为了绘图简便，上述图16(b)没有画出其他部件，驱动器13和连动机构9也只用 很简单的方框表示，本实施例中的其他部件与实施例一中的相同或相类似，其工作原理也 相同或相似。
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本实施例的工作原理和实施例一基本相同，不同之处是各有关参数不同，只需调 整和设计有关参数即可使太阳光接收装置准确跟踪太阳，在此不再赘述。本实施例的用途与实施例一一样。本实施例的行、列数目也可以为任意数目。实施例五本发明的实施例五的装置结构如图17所示，其中图17(a)为排成一行的多个太阳 光接收装置(反射镜)的示意图，图17(b)为多行上述图17(a)所示的太阳光接收装置组 合在一起的示意图，其中用一根列推拉杆84，图17(c)为多行上述图17(a)所示的装置组合 在一起的用多根列推拉杆84驱动的示意图。图17(a)中76为行推拉杆，77为转轴，78为圆柱副，79为铰链，80为摇杆，81为圆
柱副，82为铰链，83为摇杆，84为列推拉杆。图17(b)中与行推拉杆76相连结的驱动器和连动机构分别安装在两个相同的转 轴与行推拉杆76相垂直的一维转向支架上，此两个转向支架安装在地面或其他与地面相 连结的构件上，与列推拉杆84相连结的驱动器和连动机构安装在地面或其他与地面相连 结的构件上。为了绘图简便，上述图17(b)和图17(c)没有画出其他部件，驱动器13和连动机 构9也只用简单的方框表示，本实施例中的其他部件与实施例一中的相同或相类似，其工 作原理也相同或相类似。本实施例的工作原理与实施例三相似，不同之处是各有关参数不同，只需设计和 调整有关参数即可使太阳光接收装置准确跟踪太阳，在此不再赘述。本实施例的用途与上述实施例一，实施例二，实施例三，实施例四一样。本实施例的行推拉杆和转轴及列推拉杆的数目也可以为任意数目。实施例六本发明的实施例六的装置结构如图18及如图1所示。其中图18(a)至图18(g)为 行、列推拉杆3、4在太阳光接收装置1 (反射镜)的上部或与其在同一平面的排成一行的多 个太阳光接收装置1(反射镜)的七种方式的示意图；图18(h)为将太阳光接收装置1(反 射镜)用支撑架悬挂起来，行、列推拉杆3和4在反射镜1的下方的示意图；图18⑴至图 18 (k)为行、列推拉杆3和4 一个在反射镜1的上方，一个在反射镜1的下方的三种方式的 示意图。图18(a)中1为反射镜，2为立柱，3为行推拉杆，4为列推拉杆，5为铰链，6为铰 链，7为万向节，8为基架，这些与前述的实施例的标号均相同。图18 (b)中85为行、列推拉杆3和4的铰链。图18 (c)中86为摇杆87与行推拉杆3的铰链，87为摇杆。图18 (d)中88为列推拉杆4与摇杆87的铰链。图18 (f)中89为列推拉杆4与反射镜1的连接杆，90为连接杆89与列推拉杆4 的铰链。图18(h)中91为与行推拉杆3平行的支架，92为与列推拉杆4平行的支架，93为 竖直支撑杆，94为万向节。
上述图18(a)至图18 (k)中的万向节7和94均可分别用两个转轴相互垂直且与 行、列推拉杆3、4相互平行的一维转向支架或圆柱副或其他类似构件代替。将多行如上述图18(a)至图18 (k)的排成一行的多个太阳光接收装置(反射镜) 组合成一如实施例一中的图1所示的框架阵列，即可使上述的多行X多列的太阳光接收装 置(反射镜)准确跟踪太阳，不同之处是参数不同，只需设计和调整有关参数即可，这些参 数的设计只是初等数学问题，一般工程技术人员可轻易做到，本实施例与上述实施例一的 框架阵列的工作原理和方法及用途完全一样，只是有关参数不同，在此不再赘述。图18中只列举了有限的几种方式，还有更多的类似方式，由于篇幅关系在此不再 详述。实施例七本发明的实施例七的装置结构如图19及如实施例五的示意图17(b)，图17(c)所 示，其中图19(a)和图19(b)均为列用推拉杆，行用转轴加推拉杆的方式，均位于太阳光接 收装置的下方的两种方式。图19(c)为列用推拉杆，行用转轴加推拉杆的方式，其中前者放在太阳光接收装 置的上方，后者放在下方。图19(d)也是列用推拉杆，行用转轴加推拉杆的方式，不同之处是太阳光接收装 置被用支架悬空吊起，转轴加推拉杆放在接收装置的上方，列推拉杆放在下方。图19(a)至图19(c)中95为列推拉杆，96为行推拉杆，97为转轴，98为摇杆，99 为铰链，100为铰链，101为一维转向支架，102和103为圆柱副或轴承。图19(d)中104为万向节，105和106为平行推拉杆96和转轴97的水平支撑杆， 107为竖直支撑杆，107安装在基架8上。分别将多行如上述图19(a)至图19(d)的排成一行的多个太阳光接收装置组合成 类似如实施例五中的图17(b)或图17(c)所示的框架阵列，即可使上述的多行X多列的太 阳光接收装置准确跟踪太阳，只不过上述图19(a)至图19(d)中各相关参数各不相同，且与 实施例五中的图17(b)至图17(c)中所示装置的参数不同，设计和调整相关的参数即可，本 实施例与上述实施例五的框架阵列的工作原理和方法及用途完全一样，在此不再赘述。图19中只列举了 4种方式，还有更多的类似方式，由于篇幅关系在此不再详述。上述实施例中的驱动器13安装在一维转向支架上，实际上不仅如此，还可安装在 圆柱副转动轴上和弧形滑槽内以及其他任何一种能使驱动器绕某一轴向转动的构件上。图20给出了一种弧形滑槽的示意图，图中108为弧形滑槽，此弧形滑槽为圆柱形 的一段弧面，此圆柱的半径等于或近似等于对应的用一维转向支架16时的转向支架的转 轴中心线至驱动主轴10的垂直距离，驱动器安装在圆弧滑槽内，在圆弧滑槽内沿滑槽做圆 弧运动，其运动如同安装在一维支架上一样，是由另一边的驱动器的驱动行为牵引的，另外 其自身也驱动主轴10运动。上述实施例中的万向节均可分别用两个转轴相互垂直且与行、列推拉杆相互平行 的一维转向支架或圆柱副或其他能使立柱在两个相互垂直的方向上转动的构件代替。上述实施例二至实施例七中的一维转向支架和铰链方式及其它部件如实施例一 的一样，可以有许多种，为节省篇幅，上述实施例中只列出了一种。以上七个实施例仅仅是本发明的多种实施例的一部分，限于篇幅，还有许多种实施例不再在此叙述。
权利要求
一种跟踪太阳的机构，包括太阳光跟踪接收模块阵列及其支撑框架、驱动模块阵列对准太阳的方位角和高度角的驱动机构、控制方位角和高度角驱动机构的跟踪控制电路、向跟踪控制电路传送信号的太阳光方位角和高度角传感器，其有如下技术特征a)N根杆平行排列成一行，相互间隔某一距离，相互间隔的距离可以不一样，杆的两端头中至少一个端头或靠近端头处用杆或其他形式相互连结；b)另有M根杆也相互间隔某一距离平行排列成一列，相互间隔的距离可以不一样，杆的两端头中至少一个端头或靠近端头处用杆或其他形式相互连结，上述的杆包括管、棒、角钢、工字钢、槽钢等各种形状的类似杆状的结构，包括各种材料的杆；c)上述排成一行的N根杆至少一个端头或靠近端头处相互连结成一个整体再通过一轴或若干根轴或类似轴的结构连结到一个或若干个驱动机构(驱动器)上，上述排成一列的M根杆也至少一个端头或靠近端头处相互连结成为一个整体再通过一轴或若干根轴或类似轴的结构连结到另一个或另外若干个驱动机构(驱动器)上；d)上述排成一行的N根杆和另一列的M根杆成某一角度上、下放置或交叉放置或放置于同一平面并分别通过铰链链结到若干根立柱上，比如N×M根立柱上，或两排杆分别两两相互铰链后，其中之一排杆再分别与若干根立柱，比如N×M根立柱铰链；或两排杆两两分别相互铰链后，再与立柱上端或中间处的太阳接收装置通过某种方式铰链，比如将N根杆或M根杆直接与太阳接收装置的边沿上某点铰链，或与固定连接在太阳接收装置上的摇杆铰链，或者将N根杆与太阳接收装置铰链，而M根杆与固定连接在太阳接收装置上的摇杆铰链，或者反之，或用其他铰链方式；e)立柱由一段或二段或三段或四段构成，所有立柱可以做成完全一样的，也可做成不完全一样的，但至少一部分立柱须满足如下条件至少由两段构成，中间某处有一个可在某一立体角内转动的万向节，或中间某二处分别有可绕某一转动轴转向的转向支架，或中间某二处分别有两个不同方向的轴承和转轴，或中间某二处分别有不同转动方向的圆柱副，或其他能使立柱绕两个方向的转轴转动的结构件，这部分的立柱下端固定在可在某些方向自由伸展的基架上或地面上或其他构件上，这部分立柱的下端也可不固定，而改由上端铰链悬挂在由纵向和横向若干根杆成某个角度放置并相互连结组成的支架上，此支架由若干根固定于地面或基架或其他构件上的支撑柱支撑；剩下的另一部分支柱可做成任意形状和长度，但它们的下端悬空，上端也不与其他支架铰链悬挂；f)立柱上端或中间某位置安装太阳光接收装置如光伏电池组件或热能接收器或反射镜或反射镜与透镜的组合装置或其他太阳光接收装置等，行杆和列杆及立柱等一起构成支撑框架阵列，框架阵列可以为三、四、五等多边形或其他形状；g)驱动器分别位于支撑框架阵列的相邻两边(对支撑框架阵列为三角形或四边形或类似形状)，或其他非对称的两边(对其他形状的支撑框架阵列)，单个驱动器的驱动轴线或多个驱动器的驱动合力线处于框架阵列的对称或基本对称位置；h)上述两边的驱动器分别通过一根或若干根杆或类似杆的结构与行、列框架阵列直接连结或直接铰链，或与太阳接收装置直接铰链或通过摇杆铰链，或将N行和M列杆直接作为推拉杆而不用另外的杆，用以驱动支撑框架阵列；i)上述两边的驱动器中至少有一边的驱动器安装在一维转向支架上或圆柱副上或弧形滑槽内或其他可使驱动器做一维转动的构件上，上述的一维转向支架或圆柱副或弧形滑槽等构件安装在地面上或安装在固定于地面的其他构件上，至少有一边的驱动器驱动支撑框架运动的同时带动另一边的驱动器运动，并与立柱转动相同或相近的角度。
2.一种用于上述权利要求1中所述框架阵列的基架，用以消除或减少温差影响及减少 框架阵列的安装费用，其特征是基架由若干根杆或管按某种方式排列组合连结而成，若干 个固定于地面或其他构件上的限位套限制基架的上、下运动在很少的范围，或将基架放置 于地面或其他构件上后再在基架上放上沙袋或石块或其他有一定重量的物体用以限制基 架的上、下运动，对三、四边形或类似形状的基架，基架的相邻两边分别连结在一轴上，此轴 的另一端连结到驱动机构的基座上或固定在驱动机构附近的地面上或用其他方式固定，对 其他多边形或类似形状的基架，其他非对称的两边分别连结在一轴上，此轴的另一端连结 到驱动机构的基座上或固定在驱动机构附近的地面上或用其他方式固定，另外的两边或多 个边可自由伸展，至少一部分如上述权利要求1中所述的框架阵列中的立柱的下端固定在 基架上，基架材料的选择需满足线膨胀系数与权利要求1中所述的框架阵列中的N根杆或 和M根杆及推拉杆这几种杆件材料相同或接近。
3.一种用于上述权利要求1和权利要求2所述框架阵列和基架的连动装置，用以消 除或减少风压、重力、及加工和安装等因素对跟踪精度的影响，其特征是连动机构内部为 圆柱形，圆柱形的内径与权利要求1中的框架阵列的杆的运动轨迹相同，连结框架阵列的 杆伸入连动机构内，连接底部基架的杆与连动机构固定连接，基架的另一端与驱动器的底 座相连接或固定在地面上或其他构件上，连结框架阵列的杆在连动机构的圆柱形内表面运 动，当温度变化时或应力变化或重力变化时，框架阵列中的杆将会伸缩从而推动或拉动连 动机构运动，而连动机构运动将拉伸或压缩基架，使框架阵列杆与基架杆的长度始终相同， 连动机构的数量至少为两个，分布在框架阵列中与驱动器对称的位置，连动机构可以是一 个整体，也可以是分为两部分，视驱动器而定，当驱动器为两边的驱动器均安装在一维转向 支架或其他一维可转向的构件上时，连动机构也要相应地安装在一维转向支架上或其他一 维可转向的构件上，且两者转轴的转动角度都要一一对应相同或近似相同，当驱动器为一 个安装在一维转向支架或其他一维可转向构件上时，而另一个固定安装于地面或其他基础 上时，连动机构也要相应的同样安装，并且两者转轴的转动角度要一一对应相同或相近。
全文摘要
本发明涉及一种自动跟踪太阳装置，属于太阳能利用技术领域。该装置包括聚光模块阵列、驱动机构、跟踪控制电路、传感器等，利用一组控制和驱动机构控制驱动数百至数万个太阳光接收装置跟踪太阳，这些接收装置包括聚光或非聚光的光伏电池组件、热能接收装置、太阳光反射镜和折射镜等，用于光伏发电或热能应用，及将太阳光反射或折射到塔上的接收器上用于光伏发电或热能应用等。本发明结构简单，不易变形，且有良好的防风能力和较高跟踪精度，成本低廉，可用于各种太阳能利用系统中。
文档编号G05D3/00GK101976081SQ20101052639
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者邱定平 申请人:邱定平