专利名称：一种用于聚光发电的廉价高精度二维跟踪太阳机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能利用领域，尤其是涉及聚光装置中的太阳的跟踪机构。
背景技术：
太阳能光照密度低，为了获取中高温热量和降低固定平板式太阳能光伏发电 系统造价，人们正积极开发各类聚光型太阳能光热利用和光伏发电装置。目前太 阳能聚光装置主要有三类，抛物槽式、碟式和塔式。抛物槽式装置多数采用东西 向布置通过调整赤纬角的一维跟踪太阳方式。太阳赤纬角5是太阳入射线与赤道
面的夹角，以北为正，夏至日23.5° ，冬至日一23.5° ，春秋分日为0° ， 3与 从元旦起数的第"天的关系为"23.45sin(360x(284 + n)/365)，见黄文雄著《太阳能
之应用及理论》(协志工业丛书出版股份有限公司，台北)。这种一维跟踪方式在 太阳偏东或偏西时，反射光线会从抛物槽端头漏走。为减小端头损失，通常把抛 物槽做成数十米长。碟式和短抛物槽式装置一般都要用二维跟踪太阳方式，把反 射镜的主轴都时时指向太阳。塔式装置的群镜聚光，采用定耙跟踪太阳的方式。 由于地球绕太阳的公转和绕地轴自转，地轴与公转面保持一定倾斜角，这使得对 日精确跟踪都必须采用二维跟踪方式。本案仅涉及二维跟踪太阳方式。
最为直观的二维跟踪太阳的方式是采用垂直轴和水平轴的双轴调节方式，即 一维的跟踪是绕地面的垂直轴转动调节聚光镜主轴的方位角，二维的跟踪是绕水 平轴南北转动调节主轴的倾角或仰角。虽然方位角和仰角与时间关系的理论巳清 楚，但函数复杂。这种跟踪方式简称为垂直-水平双转轴跟踪方式，它是非线性调 节方式，必须用芯片复杂程序的开环法或用直射光偏斜阴影光敏元件的闭环电路 系统控制，控制成本较高。目前的太阳跟踪装置成本很贵，传统的一维跟踪装置 的成本约是光伏发电系统的30%， 二维跟踪的为70%左右，四平方米受光面积的 进口一维太阳跟踪器价格近万元，所以一般低倍率聚光的光伏发电系统采用传统 的跟踪方法没有经济效益。为了减少太阳跟踪装置成本，很多大型槽式抛物面反 射聚光装置采用东西向布置，只控制反射面主轴倾角。
另一种常见的二维跟踪太阳方式是把抛物槽南北向倾斜布置，通过以南北正 向布置正午抛物槽主轴指向太阳倾斜角为s的抛物槽顶点线为转轴的自旋调整方 位角方式来跟踪太阳，简称之为自旋轴倾角调整跟踪法。许多真空管太阳能高温 热水器采用这种跟踪方法，例如"家用同步跟踪太阳能开水器"是国家专利产品， 专利号ZL00219088.5。自旋轴倾角调整跟踪法，不是真正的赤经-赤讳跟踪方法， 的只在春、秋分日和每日正午时刻有与赤经-赤纬跟踪方法相同精度，其它时间都 有原理性跟踪偏差，冬至和夏至日早晚偏差最大。这种跟踪偏差对碟形反射镜聚 光的太阳能利用装置效率的影响更为明显。但这种跟踪方式采用时钟式控制方式使跟踪装置成本大大降低，是其优点。
另外，碟形反射镜聚光装置在二维跟踪时，其反射镜和聚光接收器系统的重 心与二维转动轴交点有距离，形成偏心力矩，转动驱动器需要增大尺寸和功率，
增加了跟踪装置成本和动力消耗。
发明内容
本发明提出一种用于聚光发电的廉价高精度二维跟踪太阳机构，可以克服现 有太阳能利用跟踪装置不能兼顾提高精度与降低成本的不足，具有跟踪精度高， 跟踪方式简便，机构简单，不产生偏心力矩而无须添加平衡重物块，驱动力小等 优点，从而有助于降低太阳能光伏发电和高温热利用装置的成本。
一种用于聚光发电的廉价高精度二维跟踪太阳机构，采用调节赤经角和赤纬 角的二维跟踪太阳方式，机构包括赤经转动副、赤经轴转动器、赤纬转动副、载 物平台框架和整机支架等，载物平台框架上装反射或透射聚光镜及太阳能光伏发 电器等；跟踪目标是载物平台框架的平台面要时刻垂直于太阳光线，或聚光镜要 时刻平行于太阳光线；
其特征在于机构还设计有一维转动框，二维转动中体框架、纬度调节器、 赤纬角调节器和跟踪偏差指示器；机构的总体布局和关系是赤经轴转动器和赤 经转动副安装在整机支架顶端的倾斜顶板上和一维转动框内中间，使赤经轴平行 地轴；赤经轴跟一维转动框离合连接；二维转动中体框架套架在一维转动框之外， 由装在两框的东、西边框上分为两段的赤纬转动副连接；赤纬角调节器作为两框 夹角调节器连接两框；载物平台框架分为南北两大块，分别与二维转动中体框架 的上、下边框连接；载物平台框架上安装的聚光镜的主轴与载物平台框架平面垂 直；跟踪偏差指示器装在载物平台框架的上边框近赤纬角调节器处；由整机支架 底座或赤经轴套支座的方位调整赤经轴朝向正北，由纬度调节器调整赤经轴的倾 角等于当地纬度，由赤纬角调节器调整载物平台框架的平台面与赤经轴的夹角等 于当日赤纬角，由赤经轴转动器根据地球自转角速度驱动赤经轴自东向西跟随太 阳转动。
所述的赤经转动副包括赤经轴和赤经轴套，赤经轴为转动件，赤经轴套为固 定不动件，赤经轴与地轴平行；赤经轴套和赤经轴转动器的机座被固定在整机支 架的立杆顶端的固定式或可调倾角式的倾斜顶板上，调正倾斜顶板的倾角使赤经 轴线的倾斜角等于当地纬度；整机支架处于装置的中心，直立固定在地面上，调 正整机支架的底座方位和微调赤经轴套支座的方位，使赤经轴线的方向指向正北； 赤经轴转动器是由低速电机和减速器组成，两端伸出的输出轴为赤经轴；在工作 时，赤经轴以每分钟转0.25度的定角速度连续或间歇自东向西转动，间歇周期在 30秒内，可以是25秒，20秒，15秒。
所述的一维转动框，具有南、北和东、西四边框；赤经轴转动器放在一维转动框内，赤经轴的两端穿在南、北两边框上，用离合方式连接一维转动框， 一维 转动框在工作中随着赤经轴同步转动；赤纬转动副分为两段，分放在赤经轴转动 器的东、西两侧，赤讳轴线与赤经轴线正交；在一维转动框的东、西两边框上固 定有赤纬轴、或赤纬轴套。
所述的二维转动中体框架，其主体为矩形方框，由上、下边框和东、西侧边 框构成，套在一维转动框之外，其东、西侧边框与一维转动框的东、西边框通过 赤纬转动副连接，二维转动中体框架可绕赤纬轴转动；二维转动中体框架的上边 框和下边框分别连接着南、北两块载物平台框架，形成两级台阶；载物平台框架 的平台面与二维转动中体框架的上、下边框平行或与二维转动中体框架的矩形方 框面垂直，也与聚光镜主轴垂直；赤纬转动副的转动件安装在二维转动中体框架 的东、西侧边框上，赤纬转动副的轴线与二维转动中体框架的框平面平行，与赤 经轴线垂直，最好正交；二维转动中体框架连同载物平台框架及其上承载的聚光 镜及太阳能光伏发电器或集中热接收器等能够绕的赤纬转动副的轴线而转动；由 赤经转动副、赤纬转动副、 一维转动框和二维转动中体框架构成万向转动架；一 维转动框、赤纬转动副、二维转动中体框架和载物平台框架及其上的承载物，都 随赤经轴转动器驱动的赤经轴同步转动。
所述的赤纬角调节器为调节二维转动中体框架平面与一维转动框平面之间的 夹角机构，是一种螺纹杆-摇杆结合机构，或是蜗轮蜗杆机构；所述的一种螺纹杆 -摇杆结合机构的赤纬角调节器，它包括螺纹杆、摇动螺纹套、手轮、拔杆和摇臂； 摇动螺纹套安装在一维转动框上，摇臂与二维转动中体框架相连，二维转动中体 框架的侧边框可直接作为摇臂使用，赤纬转动副的轴为摇臂摇动副的轴，摇臂端 有一个孔，拔杆的一端为圆柱销，插在摇臂的孔内，另一端为扁板状，扁板上有 圆孔套在螺纹杆的末端圆柱段上；螺纹杆穿在摇动螺纹套上， 一端装有手轮，末 端还有螺纹，配上螺母，限位拔杆不能脱离螺纹杆；通过手轮的转动，螺纹杆在 与赤纬转动副的轴线垂直的平面上运动，带动二维转动中体框架改变与一维转动 框平面的夹角等于当日的赤纬角；所述的蜗轮蜗杆机构的赤纬角调节器，蜗轮蜗 杆机座装在一维转动框上，蜗轮的输出轴为赤纬转动副的转动轴，与二维转动中 体框架的赤纬轴套固定连接；通过转动蜗轮蜗杆机构的手轮，带动蜗杆转动，再 由蜗轮轴的转动带动二维转动中体框架转动，调节赤讳角。
所述的纬度调节器是固定三角式，或可调斜角式；所述的固定三角式讳度调 节器，是用两块直角三角板式的立板焊在两块板上，两块板的夹角等于当地讳度 4)， 一块板为水平板焊接在整机立杆的顶端，另一块为倾斜顶板，倾斜顶板上布 置有用于安装赤经轴套支座和赤经轴转动器的孔，孔径留出余量便于对赤经轴方 位的微调；所述的可调斜角式纬度调节器，包括倾斜顶板、水平顶板、可动轴销、 直交销套筒、螺杆、可动螺纹套、螺纹套销、固定轴销和量角板是倾斜顶板上倾斜顶板上布置有用于安装赤经轴套支座和赤经轴转动器的孔，孔径留出余量便 于对赤经轴方位的微调，倾斜顶板下方焊接两对耳孔板，由穿过耳孔板的可动轴 销和固定轴销托起；固定轴销装在水平顶板上方耳孔板上，与水平顶板的位置不 变；可动轴销，由直交销套筒、螺杆、可动螺纹套托起和改变位置，直交销套筒 的水平通孔套穿在可动轴销上，垂直于可动轴销的半通孔套插在螺杆的末端，直 交销套筒的半通孔的侧壁装一个定位螺钉，定位螺钉末端嵌在螺杆末端的凹槽环 内，可动螺纹套装在水平顶板下方耳孔板的螺纹套销上；螺杆的自由端铣出平台， 通过旋转螺杆调节倾斜顶板的倾角等于当地纬度4> ;水平顶板上装带刻度的量角 板，量角板与固定轴销垂直，量角板圆心在固定轴销的轴线上，纬度指针安装在 倾斜顶板边緣，与倾斜顶板面垂直，指针尖指向量角板的圆心，在倾斜顶板水平 时，纬度指针在量角板上的位置示为0度，倾斜顶板面朝南垂直时纬度指针在量 角板上的位置示为90度。
所述的跟踪偏差指示器是，立杆阴影式，或漏孔光斑式跟踪偏差指示器；立 杆阴影式的跟踪偏差指示器是直立在载物平台框架的边框上的细长杆，当载物平 台框架的平台面与入射光线不垂直时，在细长杆根部平面上会看到阴影；漏孔光 斑式的跟踪偏差指示器是在载物平台框架的边框上方安装一块有孔的档板，在孔 的正下方边框上画出光斑圆环，当载物平台框架的平台面与入射光线不垂直时， 光斑会偏离圆环；根据跟踪偏差指示器的信号，每日手动调节赤纬角调节器一、 二次，使载物平台框架平面与赤经轴线的夹角跟赤纬角的偏差小于0.15。；载物平 台框架上装载的聚光镜的主轴与载物平台框架的平台面垂直。
所述的赤经轴跟一维转动框的连接，是能够相离或相合的连接，用普通技术 的牙嵌离合器，或是活动销钉连接。
所述的载物平台框架上装载的透射聚光镜为菲涅尔透镜，太阳能光伏发电器 为晶体硅电池和散热件，并以组件箱的形式安装在载物平台框架的平台面上；每 个组件箱的顶板是一块透镜组件，是多个小菲涅尔透镜贴在一块钢化玻璃板下面 或直接刻印在一块有机玻璃或透明树脂板下面；组件箱的底板为一块经绝缘处理 底面涂黑的铝板的上面贴有与顶板上小菲涅尔透镜数相等的晶体硅电池小片的电 池组件，电池小片的中心与小菲涅尔透镜中心位置相同，底板也为散热件；组件 箱的四周包透光防尘的簿板；底板与顶板的间距小于菲涅尔透射聚光镜的焦距， 小菲涅尔透镜的面积与电池小片的面积之比在10 40间；组件箱为框架结构。
本发明的一种用于聚光发电的廉价高精度二维跟踪太阳机构，由于采用一维 转动框和二维转动中体框架连接赤经和赤纬两个转动副的方式，构成了万向转动 架，通过赤经轴跟踪时角和赤纬轴套跟踪太阳赤纬角，保证了聚光镜的主轴时刻 都能指向太阳，实现全年度高精度的跟踪。它与通常采用的变自旋轴倾角调整跟 踪法最主要的区别点在于旋转主轴的倾角是不改变的，固定等于当地讳度，与地轴平行，随地轴同步转动；因时日不同的赤纬角度变化，是通过改变载物平台 框架的平台面与旋转主轴的夹角等于当时赤纬角的方式来实现，载物平台框架的 平台面是以与旋转主轴的夹角等于当时赤纬角的状态改随赤经轴旋转。这样，只 要使用时钟式赤经轴转动器驱动赤经轴转动，每日手动调节赤纬角一次，就可全 年都有同样的高跟踪精度，而通常采用调节旋转轴倾角的方法在偏离春分和秋分 日，偏离正午都会产生较大的跟踪偏差。由于赤经跟踪时角可使用时钟式赤经轴 转动器，转速恒定，廉价，功率10W的时钟式赤经轴转动器仅数百元；本发明的 一种螺纹杆-摇杆结合机构的赤纬角调节器，有很大减速比，手轮转动一圈调整赤 纬角大约0.25。，提高了调节精度，并且能自锁。
本本发明通过二维转动中体框架把聚光镜分为南、北两层，通过降低北聚光 镜的重心高度达到使整机转动部分的重心落在赤经轴线与赤纬轴线的交点上，而 无需另外配置平衡重物块，使整机重量减轻，赤经轴转动器功率减小，造价降低， 另外，通过适当增大南二维转动架的对赤纬轴的距离，使得整机支架可以直立， 聚光镜转角范围扩大，再者，增加了风道面积，减少了风压，好处多多。 纬度调节器便于在全国各地安装按当地纬度调节赤经轴的倾角。 赤经轴跟一维转动框的离合连接方式，使聚光镜复位时无需消耗赤经轴转动 器倒转时的动力，仅需手动推动聚光镜复位，快速便捷，也有利于聚光镜随时定 位起动。
立杆阴影式，或漏孔光斑式跟踪偏差指示器，直观、简单，使调节精确，远 比刻度指示盘精度高。
图1是本发明的实施例1的原理示意图。
图2是本发明实施例1的主体框架结构三维简图。 图3是本发明实施例1的结构关系正面示意图。 图4是本发明实施例1的顶端倾斜顶板的纬度cH周节机构三维简图。
具体实施例方式
下面结合实施例及其附图，进一步说明本发明。但本发明并不仅限于此。
实施例l工作原理和结构关系由图l、 2、 3、 4、 5共同说明。 实施例1的装置采用调节赤经角和赤讳角的二维跟踪太阳方式，机构包括赤 经转动副、赤经轴转动器、赤纬转动副、赤纬角调节器、载物平台框架、整机支 架，》;一维转动框、二维转动中体框架和跟踪偏差指示器等，载物平台框架装载 抛物面反射聚光镜、太阳能光伏发电器或集中热接收器等。
图1用抽象示意的线条展示本发明机构的基本结构关系和工作原理。赤经轴 转动器3的机座被固定在整机支架7立杆顶端和一维转动框4的中间，赤经轴1 的倾斜角等于当地纬度cl);整机支架处于装置的中心，直立固定在地面上，调正
9整机支架的底座方位使赤经轴指向正北；平行地轴的赤经轴连接赤经轴转动器和 一维转动框；二维转动中体框架5套架在一维转动框之外，由装在两框的东、西 边框上分为两段的赤讳转动副的赤纬轴套2T连接；载物平台框架分为南北两大块 6a、 6b，分别与二维转动中体框架的上、下边框连接；载物平台框架上可安装的 聚光镜的主轴与载物平台框架平面垂直；由赤纬角调节器调整，载物平台框架平 面以与赤经轴的夹角S等于当日赤纬角的状态，按地球自转角速度跟随赤经轴同
步转动。
图2和图3在一起说明，图2为实施例1的主体框架结构简图，图3的结构 关系正面示意图。
整机主体为方钢的框架结构；赤经轴转动器3的输出轴为赤经轴1，赤经轴转 动器处在一维转动框4中间，安装在整机支架7的顶端倾斜顶板9上； 一维转动 框4为矩形框，其南、北边框是两根长方钢，套在赤经轴上；北边框与赤经轴套 1T间有套筒垫圈4A，用以把一维转动框的下滑力传递到赤经轴套上；北边框的 外侧装牙板法兰4C，在赤经轴上有可滑动的牙嵌离合块4D，牙嵌离合块用手动 螺旋升压盘4E控制与一维转动框的牙板法兰的离合；手动螺旋升压盘的中间有螺 母槽，可在赤经轴末端的螺纹上旋转，其外侧有弯钩，嵌在牙嵌离合块外边中间 圆槽内； 一维转动框4两侧短方钢上穿有赤纬轴2; 二维转动中体框架5是套在一 维转动框外，也为矩形，其东西侧边框安装有赤纬轴套，其上边框5a和下边框5b 与载物平台框架6a和6b连接；载物平台框架上可以根据需要安装不同类型的聚 光器和辐射能接收器，例如，碟状反射聚光镜，槽抛物面反射聚光镜，菲涅尔透 射聚光镜，聚光镜的光轴与载物平台框架面垂直。图3中在南载物平台框架6a上 示意安装了抛物面反射聚光镜25，在北载物平台框架6a上示意安装了菲涅尔透射 聚光镜24和光伏电池23;载物平台框架也可铺设平板光伏电池；菲涅尔透射聚光 镜和晶体硅电池片是以组件箱的形式安装在载物平台框架的平台面上；每个组件 箱包含多个菲涅尔透射聚光镜的单元件和对应数目的晶体硅电池的小片；多个单 元件贴在一块钢化玻璃板上，对应数目的晶体硅电池的小片贴在经绝缘处理的一 块铝板上，铝板为散热片，小片的中心位置与单元件的中心位置相同；铝板与钢 化玻璃板的间距小于菲涅尔透射聚光镜的焦距，单元件的面积与小片的面积之比 在10 40间；组件箱为框架结构，四周包透光防尘的簿板，例如有机玻璃板，聚 碳酸脂板，或玻璃。
实施例1使用一种螺纹杆-摇杆结合机构的赤纬角调节器，它包括螺纹杆11、
摇动螺纹套12、手轮13、拔杆14和摇臂；摇臂是二维转动中体框架5的侧边框， 摇臂以赤纬转动副的赤纬轴2为摇动轴，摇臂由装在另一端的拔杆14拨动而改变 角度；拔杆的一端插在摇臂端的孔内，另一端有圆孔套在螺纹杆的末端圆柱段上； 螺纹杆穿在摇动螺纹套12上， 一端装有手轮13,另一端的末端还有螺纹，配上螺母限位拔杆不能脱离螺纹杆；摇动螺纹套12安装在一维转动框4上，螺纹杆在与 赤纬转动副的轴线垂直的平面上运动；手轮正转时螺纹杆转动并向前移动，还会 改变与一维转动框平面的夹角，螺纹杆的转动被拔杆的圆孔化解，螺纹杆相对于 一维转动框平面的夹角改变被摇动螺纹套的摇动所化解，只有螺纹杆的移动推动 拔杆移动，拔杆的移动推动摇杆摇动，使二维转动中体框架平面与一维转动框平 面的夹角改变。
实施例1使用一种立杆阴影式跟踪偏差指示器.30，用一根细长杆直立在载物 平台框架的边框上，靠近赤讳角调节器，当载物平台框架的平台面与入射光线不 垂直时，在细长杆根部平面上会看到阴影。
图4是本发明实施例1的顶端纬度调节器三维简图。
倾斜顶板9上安装赤经轴套2T，倾斜顶板由下方的两对耳孔板和可动轴销16 和固定轴销22托起，固定轴销22装在水平顶板上方耳孔板上，相对于水平顶板8 位置不变，可动轴销16由直交销套筒17、螺杆19、可动螺纹套20托起和改变位 置，直交销套筒水平通孔套在可动轴销上，垂直于可动轴销的半通孔套在螺杆19 的末端，直交销套筒的半通孔的侧壁装定位螺钉18，定位螺钉末端嵌在螺杆末端 的脛槽内，可动螺纹套20装在水平顶板下方耳孔板的销21上。
本发明由于采用一维转动框和二维转动中体框架连接赤经和赤纬两个转动副 的方式，构成了结构简单而承载力大的万向转动架；赤经轴为旋转主轴，它的倾 角是不改变的，固定等于当地纬度，与地轴平行，随地轴同步转动；根据跟踪偏 差指示器信号和赤纬角调节器，可精确调节载物平台框架面与赤经轴夹角等于太 阳赤纬角；所以，安装在载物平台框架上的聚光镜主光轴，在赤经轴转动时能够 时刻指向太阳，实现全年度高精度的跟踪。这样，只要使用时钟式跟踪驱动器驱 动赤经轴转动，每日手动调节赤纬角一次，就可全年都有同样的高跟踪精度。由 于赤经跟踪时角可使用时钟式跟踪驱动器，转速恒定，廉价，设计500W太阳能 发电功率的10W的时钟式赤经轴转动器仅数百元；
本发明的一种螺纹杆-摇杆结合机构的赤纬角调节器，有很大减速比，手轮转 动一圈调整赤纬角大约0.25。，提高了调节精度，并且能自锁。
本发明通过二维转动中体框架把聚光镜分为南、北两层，通过降低北聚光镜 的重心高度达到使整机转动部分的重心落在赤经轴线与赤纬轴线的交点上，而无 需另外配置平衡重物块，使整机重量减轻，驱动器功率减小，造价降低，增加了 风道面积，减少了风压；
赤经轴跟一维转动框的离合连接方式，使聚光镜复位时无需消耗时钟驱动器 倒转时的动力，仅需手动推动聚光镜复位，快速便捷，也有利于聚光镜随时定位 起动。本发明的配置的箱式的菲涅耳透射聚光镜和晶体硅光伏电池片组件，安装方 便，外围透明框增加了漫射光，保护了菲涅耳透镜和光伏电池片免受污染，提高 了光伏电池片受光率，性价比很高，很有前景。
总之，本发明的用于聚光发电的廉价高精度二维跟踪太阳机构，可大大降低 太阳能光伏发电装置的成本，提高太阳能中高温热利用的温度和效率，为降低太 阳能发电成本提供了有力的技术支持。
权利要求
1、一种用于聚光发电的廉价高精度二维跟踪太阳机构，采用调节赤经角和赤纬角的二维跟踪太阳方式，机构包括赤经转动副、赤经轴转动器、赤纬转动副、载物平台框架和整机支架等，载物平台框架上装反射或透射聚光镜及太阳能光伏发电器等；跟踪目标是载物平台框架的平台面要时刻垂直于太阳光线，或聚光镜的主轴要时刻平行于太阳光线；其特征在于机构还设计有一维转动框，二维转动中体框架、纬度调节器、赤纬角调节器和跟踪偏差指示器；机构的总体布局和关系是赤经轴转动器和赤经转动副安装在整机支架顶端的倾斜顶板上和一维转动框内中间，使赤经轴平行地轴；赤经轴跟一维转动框离合连接；二维转动中体框架套架在一维转动框之外，由装在两框的东、西边框上分为两段的赤纬转动副连接；赤纬角调节器作为两框夹角调节器连接两框；载物平台框架分为南北两大块，分别与二维转动中体框架的上、下边框连接；载物平台框架上安装的聚光镜的主轴与载物平台框架平面垂直；跟踪偏差指示器装在载物平台框架的上边框近赤纬角调节器处；由整机支架底座或赤经轴套支座的方位调整赤经轴朝向正北，由纬度调节器调整赤经轴的倾角等于当地纬度，由赤纬角调节器调整载物平台框架的平台面与赤经轴的夹角等于当日赤纬角，由赤经轴转动器根据地球自转角速度驱动赤经轴自东向西跟随太阳转动。
2、 根据权利要求1，所述的赤经转动副包括赤经轴和赤经轴套，赤经轴为 转动件，赤经轴套为固定不动件，其特征在于赤经轴平行于地轴；赤经轴套和 赤经轴转动器的机座被固定在整机支架的立杆顶端的固定式或可调倾角式的倾 斜顶板上，调正倾斜顶板的倾角使赤经轴线的倾斜角等于当地纬度；整机支架处 于装置的中心，直立固定在地面上，调正整机支架的底座方位和微调赤经轴套支 座的方位，使赤经轴线的方向指向正北；赤经轴转动器是由低速电机和减速器组 成，两端伸出的输出轴为赤经轴；赤经轴在工作时以每分钟转0.25度的定角速 度连续或间歇自东向西转动，间歇周期在30秒内，可以是25秒，20秒，15秒。
3、 根据权利要求1，所述的一维转动框，具有南、北和东、西四边框；其 特征在于赤经轴转动器放在一维转动框内，赤经轴的两端穿在南、北两边框上， 用离合方式连接一维转动框， 一维转动框在工作中随着赤经轴同步转动；所述的 赤纬转动副分为两段，分放在赤经轴转动器的东、西两侧；赤纬轴线与赤经轴线 正交；在一维转动框的东、西两边框上固定有赤讳轴、或赤玮轴套。
4、 根据权利要求1，所述的二维转动中体框架的特征在于二维转动中体 框架主体为矩形方框，由上、下边框和东、西侧边框构成，套在一维转动框之外， 其东、西侧边框与一维转动框的东、西边框通过赤纬转动副连接，二维转动中体 框架可绕赤纬轴转动；二维转动中体框架的上边框和下边框分别连接着南、北两 块载物平台框架，形成两级台阶；载物平台框架的平台面与二维转动中体框架的上、下边框平行或与二维转动中体框架的矩形方框面垂直，也与聚光镜主轴垂直； 赤纬转动副的转动件安装在二维转动中体框架的东、西侧边框上，赤纬转动副的 轴线与二维转动中体框架的框平面平行，与赤经轴线垂直，最好正交；二维转动中体框架连同载物平台框架及其上承载的聚光镜及太阳能光伏发电器或集中热 接收器等能够绕的赤纬转动副的轴线而转动；由赤经转动副、赤纬转动副、 一维转动框和二维转动中体框架构成万向转动架； 一维转动框、赤纬转动副、二维转 动中体框架和载物平台框架及其上的承载物，都随赤经轴转动器驱动的赤经轴同步转动。
5、 根据权利要求1，所述的赤纬角调节器为调节二维转动中体框架平面与 一维转动框平面之间的夹角机构，是一种螺纹杆-摇杆结合机构的赤纬角调节器， 其特征是它包括螺纹杆、摇动螺纹套、手轮、拔杆和摇臂；摇动螺纹套安装在 一维转动框上，摇臂与二维转动中体框架相连，二维转动中体框架的侧边框可直 接作为摇臂使用，赤纬转动副的轴为摇臂摇动副的轴，摇臂端有一个孔，拔杆的 一端为圆柱销，插在摇臂的孔内，另一端为扁板状，扁板上有圆孔套在螺纹杆的 末端圆柱段上；螺纹杆穿在摇动螺纹套上， 一端装有手轮，末端还有螺纹，配上 螺母，限位拔杆不能脱离螺纹杆；通过手轮的转动，螺纹杆在与赤纬转动副的轴 线垂直的平面上运动，带动二维转动中体框架改变与一维转动框平面的夹角等于 当日的赤纬角。
6、 根据权利要求1，所述的赤纬角调节器是蜗轮蜗杆机构，其特征是蜗 轮蜗杆机座装在蜗轮装在一维转动框上，蜗轮的输出轴为赤纬转动副的转动轴， 与二维转动中体框架的赤纬轴套固定连接；通过转动蜗轮蜗杆机构的手轮，带动蜗杆转动，再由蜗轮轴的转动带动二维转动中体框架转动，调节赤纬角。
7、 根据权利要求1，所述的纬度调节器，其特征是固定三角式，或可调斜 角式的赤经轴倾角调节器；所述的固定三角式纬度调节器，是用两块直角三角板 式的立板焊在两块板上，两块板的夹角等于当地纬度4)， 一块板为水平板焊接在 整机立杆的顶端，另一块为倾斜顶板，倾斜顶板上布置有用于安装赤经轴套支座 和赤经轴转动器的孔，孔径留出余量便于对赤经轴方位的微调；所述的可调斜角 式纬度调节器，包括倾斜顶板、水平顶板、可动轴销、直交销套筒、螺杆、可动 螺纹套、螺纹套销、固定轴销和量角板；倾斜顶板上布置有用于安装赤经轴套支 座和赤经轴转动器的？L，孔径留出余量便于对赤经轴方位的微调，倾斜顶板下方 焊接两对耳孔板，由穿过耳孔板的可动轴销和固定轴销托起；固定轴销装在水平 顶板上方耳孔板上，与水平顶板的位置不变；可动轴销由直交销套筒、螺杆、可 动螺纹套托起和改变位置，直交销套筒的水平通孔套穿在可动轴销上，垂直于可 动轴销的半通孔套插在螺杆的末端，直交销套筒的半通孔的侧壁装一个定位螺 钉，定位螺钉末端嵌在螺杆末端的凹槽环内，可动螺纹套装在水平顶板下方耳孔板的螺纹套销上；螺杆的自由端铣出平台，通过旋转螺杆调节倾斜顶板的倾角等 于当地纬度4);水平顶板上装带刻度的量角板，量角板与固定轴销垂直，量角板 圆心在固定轴销的轴线上，纬度指针安装在倾斜顶板边緣，与倾斜顶板面垂直， 指针尖指向量角板的圆心，在倾斜顶板水平时，纬度指针在量角板上的位置示为 0度，倾斜顶板面朝南垂直时纬度指针在量角板上的位置示为90度。
8、 根据权利要求1，所述的跟踪偏差指示器，其特征是立杆阴影式，或漏 孔光斑式跟踪偏差指示器；所述的立杆阴影式的跟踪偏差指示器是直立在载物平 台框架的边框上的细长杆，当载物平台框架的平台面与入射光线不垂直时，在细 长杆根部平面上会看到阴影；漏孔光斑式的跟踪偏差指示器是在载物平台框架的 边框上方安装一块有孔的档板，在孔的正下方边框上画出光斑圆环，当载物平台 框架的平台面与入射光线不垂直时，光斑会偏离圆环；根据跟踪偏差指示器的信 号，每日手动调节赤纬角调节器一、二次，使载物平台框架平面与赤经轴线的夹 角跟赤纬角的偏差小于0.15。；载物平台框架上装载的聚光镜的主轴与载物平台框 架的平台面垂直。
9、 根据权利要求1,所述的赤经轴跟一维转动框的能够相离或相合连接， 其特征是用普通技术的牙嵌离合器，或是活动销钉连接。
10、 根据权利要求l，其特征是所述的载物平台框架上装载的透射聚光镜为 菲涅尔透镜，太阳能光伏发电器为晶体硅电池和散热件，并以组件箱的形式安装 在载物平台框架的平台面上；每个组件箱的顶板是一块透镜组件，是多个小菲涅 尔透镜贴在一块钢化玻璃板下面或直接刻印在一块有机玻璃或透明树脂板下面； 组件箱的底板为一块经绝缘处理底面涂黑的铝板的上面贴有与顶板上小菲涅尔 透镜数相等的晶体硅电池小片的电池组件，电池小片的中心与小菲涅尔透镜中心 位置相同，底板也为散热件；组件箱的四周包透光防尘的簿板；底板与顶板的间 距小于菲涅尔透射聚光镜的焦距，小菲涅尔透镜的面积与电池小片的面积之比在 10 40间；组件箱为框架结构。
全文摘要
本发明公开一种用于聚光发电的廉价高精度二维跟踪太阳机构，采用赤经赤纬二维跟踪方式，其特征是设计有一维转动框、二维转动中体框架、纬度调节器、赤纬角调节器和跟踪偏差指示器；一维转动框连接赤经轴和套在其外圈的二维转动中体框架；载物平台框架为两级分南北两大块，分别与二维转动中体框架的上、下边框连接，其上安装有聚光镜、光伏电池等；赤经轴平行地轴定速转动，并带动与其夹角等于当日赤纬角的载物平台跟随太阳转动。跟踪方式简单，跟踪精度高，分层对称载物平台使装置全方位自重平衡，用材省，风阻小，驱动功率也小，整机造价低廉，可有效降低聚光式太阳能光伏发电和中高温热利用装置的成本和提高效率。
文档编号H02N6/00GK101610044SQ20081012317
公开日2009年12月23日 申请日期2008年6月17日 优先权日2008年6月17日
发明者陈则韶 申请人:陈则韶