專利名稱：塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及塔式聚光太陽能集熱、聚光太陽能光熱發(fā)電和聚光光伏技術領域，尤其是一種塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架。
背景技術：
聚光太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)和聚光光伏系統(tǒng)及聚光太陽能集熱系統(tǒng)，不耗用化石能源，無污染物排放，是生態(tài)環(huán)境和諧的清潔能源利用系統(tǒng)。目前槽式、塔式和蝶式等聚光太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、聚光光伏系統(tǒng)和聚光集熱京統(tǒng)同樣受到世界各國的重視，并正在逐步擴大應用范圍。而塔式系統(tǒng)以其規(guī)模大、熱損耗小和溫度高等特點已初步顯露出優(yōu)勢。無論是塔式太陽能熱電站還是聚光光伏系統(tǒng)及聚光太陽能集熱系統(tǒng)，其主要共同的部件是聚光系統(tǒng)，而且聚光系統(tǒng)的效率及其成本很大程度上影響到系統(tǒng)的整體性價比，是構建太陽能光熱電站、太陽能反射式聚光光伏電站及中高溫反射式聚光太陽能集熱系統(tǒng)中需要著重考慮的因素。聚光系統(tǒng)主要是由定日鏡跟蹤支架和集熱器等部件組成；定日鏡的作用是收集太陽輻射能并將其匯聚到集熱器處，它由按一定方式排列的可繞雙軸跟蹤的定日鏡組成，每個定日鏡通過繞軸轉動跟蹤太陽并將輻射到其表面的太陽能反射到塔頂集熱器，完成聚光集熱的目的。隨著太陽能技術的發(fā)展，塔式太陽能集熱和發(fā)電系統(tǒng)成為比較成熟的系統(tǒng)，但是其定日鏡的跟蹤機構的運行和安裝調控比較復雜而且繁瑣?，F(xiàn)有的定日鏡控制程序要根據(jù)定日鏡的具體安裝位置包括經(jīng)緯度、與集收器的空間位置及方位、季節(jié)、時間而定，并須根據(jù)天文信息每年作修正調整。同時也使支架的機械零部件加工精度要求大大提高了。原定日鏡二維支架的驅動跟蹤系統(tǒng)不是用步進電機就是要用伺服電機，有些還需帶有碼盤等精確定位部件，這些電機和精確定位部件無論是電機本身還是控制器價格皆不菲，再加上機械傳動部件的精度要求也很高，所以現(xiàn)行的定日鏡二維支架驅動跟蹤系統(tǒng)部分的價格在整個定日鏡系統(tǒng)的價格中所占比重一般較高。

實用新型內容為了克服現(xiàn)有的技術的不足，本實用新型提供了一種塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架，包括反射錐齒輪、過渡錐齒輪、入射錐齒輪、齒輪座、反射軸、入射軸、光電探頭、定日鏡、主旋轉減速器、硅晶或聚光太陽能電池板、準直校準儀器和支架，支架上方設有齒輪座，齒輪座兩側裝有定日鏡，所述的齒輪座上方安裝有反射錐齒輪、過渡錐齒輪、入射錐齒輪、反射軸和入射軸，所述的反射錐齒輪和入射錐齒輪同軸，且反射錐齒輪、入射錐齒輪均與過渡錐齒輪嚙合，兩錐齒輪的軸向與過渡錐齒輪的軸向垂直，反射錐齒輪和反射軸相互固定，入射錐齒輪和入射軸相互固定，硅晶或聚光太陽能電池板安裝在入射軸上，同時入射軸末端裝有光電 探頭，反射軸一端與主旋轉減速器相連接，另一端與準直校準儀器相連接，反射軸、準直校準儀器軸向重合；所述的齒輪座下方設有俯仰驅動結構一或俯仰驅動結構二。根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進一步包括所述的俯仰驅動結構一主要由俯仰旋轉減速器構成，俯仰旋轉減速器的旋轉輸出軸與過渡錐齒輪同軸固定。根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進一步包括所述的俯仰驅動結構二主要由直線驅動器構成，直線驅動器的固定端固定在反射軸上，其螺母運動端與齒輪座連接。根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進一步包括所述的反射錐齒輪、過渡錐齒輪、入射錐齒輪為直齒錐齒輪、斜齒錐齒輪或曲線錐齒輪。根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進一步包括所述的反射錐齒輪、過渡錐齒輪、入射錐齒輪為完整的錐齒輪或是局部為錐形的齒輪。根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進一步包括所述的反射錐齒輪和入射錐齒輪為大錐齒輪或小錐齒輪，過渡錐齒輪與前二錐齒輪相對應。根據(jù)本實用新型的另一個實施例，進一步包括所述的反射錐齒輪和入射錐齒輪類型相同、模數(shù)相同、齒數(shù)相同、節(jié)錐角相同，過渡錐齒輪與反射錐齒輪相對應，過渡錐齒輪與入射錐齒輪相對應，過渡錐齒輪的齒數(shù)與反射錐齒輪相同或不同，過渡錐齒輪的齒數(shù)與入射錐齒輪相同或不同。本實用新型的有益效果是，本塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架安裝運行調控非常簡單，利用錐齒輪結構、兩種簡易的俯仰驅動方法解決了現(xiàn)行各種這樣塔式太陽能定日鏡跟蹤系統(tǒng)的復雜調試、安裝控制繁瑣，須根據(jù)天文信息每年作修正調整的問題，提高了定日鏡對太陽跟蹤的精準度，簡化了定日鏡控制程序和方法，降低了定日鏡二維支架驅動跟蹤系統(tǒng)部分的價格在 整個定日鏡系統(tǒng)的價格中所占比重。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型裝有俯仰驅動結構一的結構示意圖(正面陽光照射面)；圖2是本實用新型裝有俯仰驅動結構一的結構示意圖(反面背對陽光面)；圖3是本實用新型裝有俯仰驅動結構二的結構示意圖(正面陽光照射面)；圖4是本實用新型裝有俯仰驅動結構二的結構示意圖(反面背對陽光面)；圖5 (a)、5 (b)、5 (c)、5 (d)是各齒輪之間的嚙合關系及相對運動關系示意圖。圖中，1、反射錐齒輪，2、過渡錐齒輪，3、入射錐齒輪，4、齒輪座，5、反射軸，6、入射軸，7、光電探頭，8、定日鏡，9、主旋轉減速器，10、俯仰旋轉減速器，11、直線驅動器，12、硅晶或聚光太陽能電池板，13、準直校準儀器，14、支架。0:為反射錐齒輪I和入射錐齒輪3同心軸與過渡錐齒輪2的旋轉軸的交點；A:為反射錐齒輪I和入射錐齒輪3同心軸軸心線；B:為過渡錐齒輪2的旋轉軸的軸心線；^:為反射齒輪I的旋轉角度；P ’:為入射齒輪4的旋轉角度。
具體實施方式
[0027]如
圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架，包括反射錐齒輪1、過渡錐齒輪2、入射錐齒輪3、齒輪座4、反射軸5、入射軸6、光電探頭7、定日鏡8、主旋轉減速器9、硅晶或聚光太陽能電池板12、準直校準儀器13和支架14，支架14上方設有齒輪座4，齒輪座4兩側裝有定日鏡8。所述的齒輪座4上方安裝有反射錐齒輪1、過渡錐齒輪2、入射錐齒輪3、反射軸5和入射軸6。所述的反射錐齒輪I和入射錐齒輪3同軸，無嚙合接觸，反射錐齒輪1、入射錐齒輪3均與過渡錐齒輪2嚙合，兩錐齒輪的軸向與過渡錐齒輪2的軸向垂直，反射錐齒輪I和反射軸5相互固定，入射錐齒輪3和入射軸6相互固定。硅晶或聚光太陽能電池板12安裝在入射軸6上，這樣本支架系統(tǒng)將不用依靠外接能源，自身便是一個獨立運行系統(tǒng)。同時入射軸6末端裝有光電探頭7，本支架即是通過安裝在入射軸6上的光電探頭7探測到的光電信號，來控制主旋轉減速器和俯仰方向的運動，調整入射軸6的位置，使光電探頭7始終指向太陽。反射軸5 —端與主旋轉減速器9相連接，且可作旋轉運動；另一端與準直校準儀器13相連接，反射軸5、準直校準儀器13軸向重合，但準直校準儀器13只在安裝調試或維修校準時放置。所述的齒輪座4下方設有俯仰驅動結構一或俯仰驅動結構二，使得俯仰方向的運動有2種方式。所述的俯仰驅動結構一主要由俯仰旋轉減速器10構成，俯仰旋轉減速器10的旋轉輸出軸與過渡錐齒輪2同軸固定。所述的俯仰驅動結構二主要由直線驅動器11構成，直線驅動器11的固定端固定在反射軸5上，其螺母運動端與齒輪座4連接。所述的反射錐齒輪1、過渡錐齒輪2、入射錐齒輪3可以是任何類型的錐齒輪，可以是直齒錐齒輪或斜齒錐齒輪也可以是曲線錐齒輪等。所有錐齒輪的節(jié)錐角理論上只要符合嚙合條件均可，通常采用節(jié)錐角2=90°的錐齒輪。所述的反射錐齒輪1、過渡錐齒輪2、入射錐齒輪3為完整的錐形齒輪或是局部為錐形的齒輪。因本實用新型齒 輪所需旋轉的角度僅需120° 180°，無需360°，部分有錐齒輪即可滿足要求。所述的反射錐齒輪I和入射錐齒輪3為大錐齒輪或小錐齒輪，過渡錐齒輪2與前二錐齒輪相對應。所述的反射錐齒輪I和入射錐齒輪3類型相同、模數(shù)相同、齒數(shù)相同、節(jié)錐角相同，過渡錐齒輪2與反射錐齒輪I相對應，過渡錐齒輪2與入射錐齒輪3相對應，過渡錐齒輪2的齒數(shù)與反射錐齒輪I相同或不同，過渡錐齒輪2的齒數(shù)與入射錐齒輪3相同或不同，過渡錐齒輪2僅需選擇與前二錐齒輪滿足嚙合條件的錐齒輪。本實用新型的工作原理如下:反射錐齒輪I與入射錐齒輪3通過過渡錐齒輪2的嚙合過渡，二者相對齒輪座4旋轉角度相同但方向相反，滿足了入射光線和反射光線與反射鏡法線之間的對應關系。如圖5 (a)、5 (b)、5 (c)、5 (d)所示，軸心線A與軸心線B垂直，圖中各錐齒輪之間根據(jù)錐齒輪的嚙合原理可得這樣的結果:無論相對初始位置如何，反射錐齒輪I與入射錐齒輪3通過過渡錐齒輪2的嚙合過渡后，沿軸向旋轉時，相對齒輪座4旋轉角度(即嚙合齒數(shù))相同，旋轉方向相反，即3 4’。運作時，首先將反射軸5的軸向延長線對準塔式集熱器中心，并將其與主旋轉減速器9連接固定牢固，且使其只能做繞軸向旋轉運動。再將齒輪座4與定日鏡8連接牢固，使本塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架進行俯仰方向的驅動運動。本實用新型的俯仰方向的驅動有兩種實施例，如下。[0035]實施例一，如
圖1和圖2所示:俯仰旋轉減速器10安裝在齒輪座4上，其旋轉輸出軸過渡錐齒輪2同軸固定，過渡錐齒輪2將作為本支架俯仰方向的主動驅動動力源，俯仰旋轉減速器10的正反轉動將使定日鏡8作俯仰運動。實施例二，如圖3和圖4所示:直線驅動器11的固定端固定在反射軸5上，其螺母運動端與齒輪座4連接，此時直線驅動器11也作為本支架俯仰方向的主動驅動動力源，通過直線驅動器11螺母的前后直線運動將驅動定日鏡作俯仰運動。這樣通過本支架的主旋轉減速器9的旋轉運動和俯仰旋轉減速器10或直線驅動器11的俯仰運動，使入射軸6上的光電探頭7對準陽光直射方向。根據(jù)前面有關反射錐齒輪I和入射維齒輪3與齒輪座4的運動關系，這樣陽光就能沿入射軸6射向定日鏡并使反射光沿反射軸5的軸向射出，并射向塔式太陽能集熱器中心。從而本實用新型另一個全新的角度來設計塔式太陽能定日鏡的跟蹤機構，以簡單的結構方法解決了現(xiàn)行各種塔式太陽能定日鏡跟蹤系統(tǒng)的復雜調試，安裝控制繁瑣的問題。另外，因為本塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架是半閉環(huán)系統(tǒng)，只要本身的機械精度按設計要求得到保證，通過上述對本實用新型內容的描述，就能保證陽光通過定日鏡的反射始終照射在塔式太陽能集熱器上。本實用新型所用的驅動電機只需一般的直流有刷電機即可，甚至本實用新型使用廉價的玩具直流電機也是可行的。因為是半閉環(huán)系統(tǒng)所以本裝置對機械傳動部件的精度要求也降低了很多。綜上，本實用新型提高了定日鏡對太陽跟蹤的精準度，簡化了定日鏡控制程序和方法，降低了定日鏡二維支架驅動跟蹤系統(tǒng)部分的價格在整個定日鏡系統(tǒng)的價格中所占比重，值得推廣應 用。
權利要求1.一種塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架，包括反射錐齒輪(I)、過渡錐齒輪(2)、入射錐齒輪(3)、齒輪座(4)、反射軸(5)、入射軸(6)、光電探頭(7)、定日鏡(8)、主旋轉減速器(9)、硅晶或聚光太陽能電池板(12)、準直校準儀器(13)和支架(14)，支架(14)上方設有齒輪座(4)，齒輪座(4)兩側裝有定日鏡(8)，其特征是，所述的齒輪座(4)上方安裝有反射錐齒輪(I)、過渡錐齒輪(2)、入射錐齒輪(3)、反射軸(5)和入射軸(6)，所述的反射錐齒輪(I)和入射錐齒輪(3)同軸，且反射錐齒輪(I)、入射錐齒輪(3)均與過渡錐齒輪(2)嚙合，兩錐齒輪的軸向與過渡錐齒輪(2)的軸向垂直，反射錐齒輪(I)和反射軸(5)相互固定，入射錐齒輪(3 )和入射軸(6 )相互固定，硅晶或聚光太陽能電池板(12 )安裝在入射軸(6)上，同時入射軸(6)末端裝有光電探頭(7),反射軸(5)—端與主旋轉減速器(9)相連接，另一端與準直校準儀器(13)相連接，反射軸(5)、準直校準儀器(13)軸向重合；所述的齒輪座(4)下方設有俯仰驅動結構一或俯仰驅動結構二。
2.根據(jù)權利要求1所述的塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架，其特征是，所述的俯仰驅動結構一主要由俯仰旋轉減速器(10)構成，俯仰旋轉減速器(10)的旋轉輸出軸與過渡錐齒輪(2)同軸固定。
3.根據(jù)權利要求1所述的塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架，其特征是，所述的俯仰驅動結構二主要由直線驅動器(11)構成，直線驅動器(11)的固定端固定在反射軸(5 )上，其螺母運動端與齒輪座(4)連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架，其特征是，所述的反射錐齒輪(1)、過渡錐齒輪(2)、入射錐齒輪(3)為直齒錐齒輪、斜齒錐齒輪或曲線錐齒輪。
5.根據(jù)權利 要求1所述的塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架，其特征是，所述的反射錐齒輪(1)、過渡錐齒輪(2)、入射錐齒輪(3)為完整的錐齒輪或是局部為錐形的齒輪。
6.根據(jù)權利要求1所述的塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架，其特征是，所述的反射錐齒輪(1)和入射錐齒輪(3 )為大錐齒輪或小錐齒輪，過渡錐齒輪(2 )與前二錐齒輪相對應。
7.根據(jù)權利要求1所述的塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架，其特征是，所述的反射錐齒輪(1)和入射錐齒輪(3 )類型相同、模數(shù)相同、齒數(shù)相同、節(jié)錐角相同，過渡錐齒輪(2)與反射錐齒輪(1)相對應，過渡錐齒輪(2)與入射錐齒輪(3)相對應，過渡錐齒輪(2)的齒數(shù)與反射錐齒輪(1)相同或不同，過渡錐齒輪(2)的齒數(shù)與入射錐齒輪(3)相同或不同。
專利摘要本實用新型涉及塔式聚光太陽能集熱、聚光太陽能光熱發(fā)電和聚光光伏技術領域，尤其是一種塔式太陽能定日鏡錐齒輪被動自動追日支架，支架上方設有齒輪座，齒輪座兩側裝有定日鏡，所述的齒輪座上方安裝有反射錐齒輪、過渡錐齒輪、入射錐齒輪、反射軸和入射軸，所述的反射錐齒輪和入射錐齒輪同軸，且反射錐齒輪、入射錐齒輪均與過渡錐齒輪嚙合，兩錐齒輪的軸向與過渡錐齒輪的軸向垂直，反射錐齒輪和反射軸相互固定，入射錐齒輪和入射軸相互固定，硅晶或聚光太陽能電池板安裝在入射軸上，同時入射軸末端裝有光電探頭，反射軸一端與主旋轉減速器相連接，另一端與準直校準儀器相連接；所述的齒輪座下方設有俯仰驅動結構一或俯仰驅動結構二。
文檔編號G02B7/198GK203085586SQ20132008416
公開日2013年7月24日 申請日期2013年2月25日 優(yōu)先權日2013年2月25日
發(fā)明者趙琦, 楊永健, 陶明霞 申請人:常州市亞美電氣制造有限公司