專利名稱：跟蹤太陽的機構(gòu)及基架和聯(lián)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是跟蹤太陽的機構(gòu)及基架和聯(lián)動裝置，屬于太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
用低造價，簡單的方法對太陽跟蹤及聚光對太陽能利用來說至關(guān)重要，為此國內(nèi)外許多人提出了許多種跟蹤太陽的方法和機構(gòu)，這些技術(shù)可歸結(jié)為以下五大類一是用一套控制和傳動系統(tǒng)控制一個太陽能接收器，這種方法最簡單，但造價很
蟲貝；二是用一套控制和傳動系統(tǒng)控制多個柱面聚光鏡聚光，是一種單軸跟蹤聚光，此方法聚光區(qū)為一條焦線區(qū)，不能產(chǎn)生高溫，造價中等；三是用一套控制和傳動系統(tǒng)控制多個聚光鏡分散聚光，聚光鏡總面積在數(shù)十平方米左右，這種多焦點的分散聚光應(yīng)用成本高，總造價也較高；四是用多套控制和傳動系統(tǒng)控制多個聚光鏡將太陽光聚焦到塔上一點，如塔式聚光和盤式聚光。這種方法可得到高聚光度，但造價很高；五是用一套控制和傳動系統(tǒng)控制多個接收器或聚光鏡，分散或集中聚光，聚光面積可達數(shù)十至數(shù)千平方米，甚至更大面積，用這種方法成本最低，有許多人提出了許多方案，如中國專利CN1361397提出了一種由柱面聚光鏡、導軌框架、傳動和控制裝置組成的聚光裝置，由一套控制和傳動系統(tǒng)控制多個聚光鏡聚光，但這種聚光方式為單軸聚光，聚光度低，光、熱損耗較多，造價中等。中國專利CN101098113提到一種平面網(wǎng)架二維跟蹤太陽的光伏發(fā)電裝置，其方法是多個光伏發(fā)電器一同裝在傾斜面搖動支架的平面網(wǎng)架上，用驅(qū)動平面轉(zhuǎn)動支架和垂直面轉(zhuǎn)動支架的方法跟蹤太陽，這種方法體積龐大，抗風壓能力差，造價很高。中國專利CN101504199提出了一種用一套控制和驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動一個由多個太陽能接收器或反射鏡組成的陣列的方案，但說明書中只提出了這種功能設(shè)想，實際方案無法實現(xiàn)其功能設(shè)想，如其在圖1中提出了一個基本的驅(qū)動原理圖實際上是不可能實現(xiàn)其功能設(shè)想的，因為按其圖1根本不可能實現(xiàn)有效的轉(zhuǎn)動，連一個方向的有效轉(zhuǎn)動也不可能，在其后提出的方案中沒有標明整個陣列如何與地面連結(jié)，其如何有效驅(qū)動無法看出來，另外在其后的方案中提出用螺桿連桿機構(gòu)驅(qū)動，這樣會造成靠近螺桿機構(gòu)的接收器(或反光板) 與遠離螺桿機構(gòu)的接收器或反光板的轉(zhuǎn)動角度不一樣，且差距很大，無法有效接收或聚光。中國專禾Ij 200810007285. 6 (申請?zhí)?和中國專利200810182738. 9 (申請?zhí)?，兩者都提出了一種用一套控制和驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動一個由多個太陽能接收器或反射鏡組成的陣列的方案，其中提出了多種方案，這些方案中有如下嚴重問題，無法有效實現(xiàn)其提出的功能一是方案中的多套方案都沒有標明整個陣列如何與地面連結(jié)，以及行列如何互動，不知其如何有效驅(qū)動；二是方案中提出用螺桿連桿機構(gòu)驅(qū)動，這樣會造成靠近螺桿機構(gòu)的接收器或反射鏡與遠離螺桿機構(gòu)的接收器或反射鏡的轉(zhuǎn)動角度不一樣，且差距很大，無法有效接收或聚光；三是行驅(qū)動對列驅(qū)動相互間造成影響，其實際聚光效果不僅不是空間中的點聚光，就連線聚光都談不上，而是一個很大的平面，原因是，行列相互影響，每塊反射鏡的上、 下、左、右、前、后方向均有很大差異，每一行和每一列的連桿實際運行后都不在一個平面上，行、列連桿互相扭曲，既不能跟蹤太陽，更不可能將太陽光聚焦到空間某點狀區(qū)域；四是專利說明書中沒有說明行驅(qū)動和列驅(qū)動放在什么位置，按說明書的敘述理解應(yīng)該兩者放在一起或相互間很近距離，或至少在同一方向或同一邊沿上，這樣會造成陣列的驅(qū)動不對稱，特別在有風壓時和大的偏轉(zhuǎn)角時，由于裝置的自重等會引起裝置的非對稱扭轉(zhuǎn)，造成各聚光反射鏡的方向混亂；五是其中之一方案提到用連桿控制行(或列)跟蹤，扭動控制列(或行)跟蹤，方案中僅用功能性語言描述了要達到的目的，而沒有具體的實施方案和結(jié)構(gòu)，即便如此，這一方案的功能實際上跟早已申請的美國專利US6302099幾乎一樣，其缺點如下述美國專利一樣，不再敘述；六是上述專利中提到用角平分線方法補償達不到真正跟蹤聚焦的目的；七是沒有考慮溫度和應(yīng)力伸縮的影響，實際上對一個大的陣列來說，溫度和應(yīng)力引起的裝置的尺寸的伸長和縮短影響非常大，會產(chǎn)生較大的跟蹤精度偏差；美國專利US6058930提出一種用一個扭轉(zhuǎn)管支撐一排呈水平的矩形的太陽接收面板，扭轉(zhuǎn)管被安放在固定于地面的支柱上，用扭轉(zhuǎn)管的轉(zhuǎn)動使太陽接收面板正對太陽，用連桿機構(gòu)連接多排這樣的扭轉(zhuǎn)管。這種方法的缺點是一是只能用于一維驅(qū)動，二是風壓和接收器自重引起扭轉(zhuǎn)力矩使扭轉(zhuǎn)管發(fā)生變形，從而影響接收面板的接收角度，三是連桿機構(gòu)在本身長度較長的情況下會由于環(huán)境溫度的變化而使得長度發(fā)生較大變化，從而使得其驅(qū)動扭轉(zhuǎn)管產(chǎn)生較大的角度誤差，四是這種方法不能夠?qū)⑻柟饩劢沟揭粋€接收器上。 美國專利US6302099提出了一種用一可轉(zhuǎn)動的脊柱支撐在一固定在地面的支柱上，在脊柱上再安放一垂直的旋轉(zhuǎn)軸，在垂直旋轉(zhuǎn)軸上安放太陽收集器，可轉(zhuǎn)動的脊柱和垂直的旋轉(zhuǎn)軸分別由滑輪和纜線連接到一驅(qū)動裝置上用以提供南北、東西方向的對太陽的角度跟蹤，若干個這樣的機構(gòu)組成一個陣列，用一個控制系統(tǒng)和兩個驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動多個太陽接收器。這種方法有三個很大的缺點一是這種驅(qū)動方式由于太陽接收器的自重及有風時會造成連接太陽接收器的桿(或棒)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，多個太陽接收器共同作用于脊柱，使脊柱發(fā)生扭轉(zhuǎn)，當太陽接收器數(shù)量較多時，脊柱會發(fā)生較大的扭轉(zhuǎn)角，且每個太陽接收器附近的脊柱的扭轉(zhuǎn)角不一樣，從而使各接收器的接收方向發(fā)生改變，不能正常接收太陽光，二是由于環(huán)境溫度是變化的，溫度變化使傳動纜線的長度發(fā)生變化，從而使得各接收器的傳動角度不一致，而產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，三是當太陽接收器面積較大，重量較重時，傳動纜線與滑輪之間的摩擦力不足以驅(qū)動滑輪運動，很容易發(fā)生滑動，從而使得各接收器的傳動角度發(fā)生混亂， 四是由于自重及風壓造成的纜線的拉應(yīng)力伸長，從而使傳動角度發(fā)生偏差。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)中的對太陽光跟蹤精度差、各接收器跟蹤精度不一致、誤差很大、框架陣列裝置在風壓、自重及溫度等影響下易變形、不能有效跟蹤太陽，加工誤差，安裝精度等累積誤差較大，造價高等缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡潔、造價便宜、具有良好環(huán)境適應(yīng)能力，即能克服風壓、溫差、重力及加工誤差、安裝精度等影響，使框架陣列中各太陽光接收裝置均有較高跟蹤精度的大型的跟蹤太陽的框架陣列機構(gòu)，用于中、大型及超大型的太陽能利用系統(tǒng)，包括分散應(yīng)用和集中應(yīng)用系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是一種跟蹤太陽的機構(gòu)和基架及聯(lián)動裝置，包括太陽光跟蹤接收模塊陣列及其支撐框架、驅(qū)動模塊陣列對準太陽的方位角和高度角的驅(qū)動機構(gòu)、控制方位角和高度角驅(qū)動機構(gòu)的跟蹤控制電路、向跟蹤控制電路傳送信號的太陽光方位角和高度角傳感器；其技術(shù)特征是若干根桿平行排列成一行，相互間隔一距離，這一距離可以都是等距離，也可以不是等距離，這一行桿可以位于一個平面內(nèi)， 也可以不在一個平面內(nèi)，但是為了結(jié)構(gòu)簡便，間隔距離最好做成等距離，若干根桿也最好位于一個平面內(nèi)，桿的兩端頭中至少一個端頭或靠近端頭處相互連結(jié)；另有若干根桿也相互間隔一距離平行排列成一列，與上述的一行桿一樣，為了結(jié)構(gòu)簡便，這一列桿最好是等間距及最好位于一個平面內(nèi)，桿的兩端頭中至少一個端頭或靠近端頭處相互連結(jié)；上述的桿包括管、棒、角鋼、工字鋼、槽鋼等各種形狀的類似桿狀的結(jié)構(gòu)，包括各種材料做成的；排成一行的若干根桿至少一個端頭或靠近端頭處相互連結(jié)成為一個整體再通過一軸或類似軸的構(gòu)件連結(jié)到驅(qū)動機構(gòu)上；排成一列的若干根桿也至少一個端頭或靠近端頭處相互連結(jié)成為一個整體再通過一軸或類似軸的構(gòu)件連結(jié)到另一邊的驅(qū)動機構(gòu)上；上述的端頭是指同一端的端頭?？捎萌舾筛訌娊钸B結(jié)上述軸和框架陣列。排成一行的若干根桿和另一列的若干根桿成某一角度上、下放置或交叉放置、或放置于同一平面并分別通過鉸鏈連結(jié)到若干根立柱上，比如NXM根立柱上，或兩排桿分別兩兩相互鉸鏈后，其中之一排桿再分別與若干根立柱，比如NXM根立柱鉸鏈；上述兩排桿也可不直接與立柱鉸鏈，可將兩排桿兩兩分別相互鉸鏈后，再與位于立柱上端或中間處的太陽光接收裝置通過某種方式鉸鏈，比如將兩排桿直接與太陽接收裝置的邊沿上某點鉸鏈、或與固定連接在太陽接收裝置上的搖桿鉸鏈、或者將一排桿與太陽接收裝置鉸鏈，而另一排桿與固定連接在太陽接收裝置上的搖桿鉸鏈，或者反之，或用其他鉸鏈方式。立柱由一段或二段或三段或四段構(gòu)成，所有立柱可以做成完全一樣的，也可以做成不完全一樣，但至少一部分立柱須滿足如下條件至少由兩段構(gòu)成、中間有可使立柱繞兩個方向的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)件，例如中間某處有一個可在某一立體角內(nèi)轉(zhuǎn)動的萬向節(jié)、或中間某兩處分別有可繞某一轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向支架、或中間某兩處分別有兩個不同方向的軸承和轉(zhuǎn)軸、或中間某兩處分別有不同轉(zhuǎn)動方向的圓柱副、或其他能使立柱繞兩個方向的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)件，這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構(gòu)件上，這部分立柱的下端也可不固定，而改由上端鉸鏈懸掛在由縱向和橫向若干根桿成某個角度放置并相互連結(jié)組成的支架上，此支架由若干根固定在地面上或基架或其他構(gòu)件上的支撐柱支撐，剩下的另一部分立柱可做成任意形狀和長度，但它們的下端懸空，上端也不與其他支架鉸鏈懸掛，即也處于懸空狀態(tài)。立柱上端或中間某位置安裝太陽光接收裝置如光伏電池組件或熱能接收器或反射鏡、反射鏡與透鏡的組合裝置或其他太陽光接收裝置等，支撐框架陣列包括行桿和列桿及立柱，框架陣列可以為三、四、五等多邊形或其他形狀。驅(qū)動器分別位于支撐框架陣列的相鄰兩邊，或其他非對稱的兩邊，單個驅(qū)動器的驅(qū)動軸線或多個驅(qū)動器的驅(qū)動合力線處于框架陣列的對稱或基本對稱位置，以免發(fā)生不對稱驅(qū)動問題。上述兩邊的驅(qū)動器分別通過一根或若干根桿或類似桿的結(jié)構(gòu)與行、列框架陣列直接連結(jié)或直接鉸鏈，或通過搖桿鉸鏈、或與太陽接收裝置直接鉸鏈或通過搖桿鉸鏈，或?qū)⑷舾尚泻腿舾闪袟U直接作為推拉桿而不用另外的桿，用以驅(qū)動支撐框架陣列；上述用若干根推拉桿的目的是為了使框架陣列受力更均勻，減少結(jié)構(gòu)形變，當用若干根推拉桿時，可用一能承受大的力量而不發(fā)生變形的較寬、較厚的扁狀桿將若干根推拉桿連接起來，用一個或若干個驅(qū)動器驅(qū)動。上述兩邊的驅(qū)動器中至少有一邊的驅(qū)動器安裝在一維轉(zhuǎn)向支架上或圓柱副上或弧形滑槽內(nèi)或其他可使驅(qū)動器做一維轉(zhuǎn)動的構(gòu)件上，上述的一維轉(zhuǎn)向支架或圓柱副或弧形滑槽或其他等構(gòu)件安裝在地面上或安裝在固定于地面的其他構(gòu)件上，至少有一邊的驅(qū)動器驅(qū)動支撐框架運動的同時帶動另一邊的驅(qū)動器運動，并與立柱轉(zhuǎn)動相同或相近的角度， 這樣可使行、列兩個方向的運動協(xié)調(diào)行動，不會產(chǎn)生角度扭曲問題。上述兩邊的驅(qū)動器最好分別只用一個，這樣可簡化結(jié)構(gòu)及減少成本。一邊的驅(qū)動器驅(qū)動排成一排的若干根桿繞某一軸轉(zhuǎn)動，另一個驅(qū)動器驅(qū)動排成一排的若干根桿繞另一軸轉(zhuǎn)動，這兩個軸的夾角可以為任意一個角度，但最好是夾角為90°， 即兩個軸相互垂直，桿的運動使立柱發(fā)生角度變化，從而使位于立柱上端或中間某處的太陽光接收裝置的接收角度發(fā)生變化，太陽光在任何位置都可以用太陽的高度角和方位角來描述定位，而高度角和方位角可分別分解投影到上述的兩個軸上，比如說相互垂直的位于經(jīng)、緯度方向的軸上，這樣即可跟蹤太陽光的角度變化。上述框架陣列中的立柱與桿的鉸鏈有多種方式，桿和桿相互間的鉸鏈也有多種方式，在后面的實施例中將分別給出幾種方式。上述驅(qū)動器可由光電控制器控制，即根據(jù)太陽光入射角不同而輸出不同的控制指令，從而控制驅(qū)動機構(gòu)的運動，也可用時鐘方法控制，或者用其他方法控制，或者幾種方法同時使用；上述驅(qū)動器可以是任何一種驅(qū)動機構(gòu)，如渦輪渦桿式、齒輪連桿式、齒輪鏈條式、 飛輪連桿式、液壓式、電機減速機構(gòu)式等等。本實用新型的太陽角度跟蹤方式是首先確定立柱和太陽接收裝置的初始位置， 使太陽接收裝置正對著太陽或者根據(jù)其他用途使反射鏡或透鏡或這兩者的組合的太陽光照射到位于框架陣列中央某處或邊上某處的接收塔上的接收器上，初始位置的確定可由在工廠生產(chǎn)時確定，也可在安裝現(xiàn)場確定；太陽跟蹤控制器根據(jù)太陽在經(jīng)度和緯度方向的角度即俗稱的方位角和高度角信息發(fā)出控制指令，驅(qū)動器接收控制器的控制指令，推動或拉動推拉桿運動，推拉桿的運動使行和列桿運動，繼而帶動立柱運動，使立柱與初始位置發(fā)生角度偏移，立柱的角度偏移量視應(yīng)用的方式不同而不同，若為分散應(yīng)用即每個接收裝置為相對獨立的光伏電池組件或熱能接收器，則需要太陽接收裝置正對著太陽，此時立柱在兩個方向的角度偏移量應(yīng)等于太陽在同樣兩個方向上的偏移量，這只需調(diào)整驅(qū)動器驅(qū)動推拉桿的運行距離與立柱的角度的偏移的關(guān)系即可做到；若為集中應(yīng)用，比如將太陽接收裝置例如反射鏡將太陽光反射到接收塔上的接收器上，則此時只需將立柱在兩個方向上的角度偏移量等于太陽在同樣兩個方向的角度偏移量的二分之一，即可使反射鏡將太陽光反射到接收塔上的接收器上，這也只需調(diào)整驅(qū)動器驅(qū)動推拉桿的運行距離與立柱的角度偏移的關(guān)系即可。[0036]根據(jù)不同的用途和需要，可以通過調(diào)整驅(qū)動器驅(qū)動推拉桿的運行距離與立柱的角度偏移的關(guān)系即可滿足特定的要求，調(diào)整的方法有很多，比如調(diào)整驅(qū)動器與推拉桿的驅(qū)動角度關(guān)系及驅(qū)動器輸出軸或臂的長短，或調(diào)整推拉桿與行桿和列桿的位置關(guān)系，或調(diào)整行桿和列桿與立柱或太陽接收裝置的鉸鏈位置等等，在此不再一一敘述。通過以上設(shè)計，即可僅用一套跟蹤控制系統(tǒng)和兩個一維(單軸)驅(qū)動器控制驅(qū)動數(shù)千至數(shù)萬平方米面積的太陽光接收器較精確地跟蹤太陽。在上述驅(qū)動器與推拉桿相連結(jié)的軸或臂上分別安裝有一配重機構(gòu)和防風調(diào)節(jié)及剎車裝置，配重機構(gòu)的作用是用與陣列框架及太陽接收裝置重量接近的配重塊，通過配重裝置使兩者在任何角度時均處于力矩平衡狀態(tài)或基本平衡狀態(tài)，從而大大減少驅(qū)動器的驅(qū)動功率，防風調(diào)節(jié)及剎車裝置的目的是當有超出設(shè)計的風速負荷時，防風調(diào)節(jié)及剎車裝置將框架陣列中的太陽接收裝置調(diào)節(jié)到與水平面最小的夾角位置，及固定在此位置，以防大風破壞。上述框架陣列的尺寸較大時，此時溫度的變化將使上述桿件的長度發(fā)生相應(yīng)的變化，此時將對立柱的傾角造成較大影響，為克服這一影響，在本實用新型中設(shè)計了一基架， 此基架由若干根桿或管按某種方式排列組合連結(jié)而成，若干個固定于地面或其他構(gòu)件上的限位套限制基架的上、下運動在很小范圍，或?qū)⒒芊胖糜诘孛嬖僭诨苌戏派仙炒扔幸欢ㄖ亓康奈矬w，基架的相鄰兩邊或非對稱的兩邊分別連結(jié)在固定于地面或驅(qū)動機構(gòu)基座上，對三、四邊形或類似形狀的基架，基架的相鄰兩邊分別連結(jié)在一軸上，此軸的另一端連結(jié)到驅(qū)動機構(gòu)的基座上或固定在驅(qū)動機構(gòu)附近的地面或用其他方式固定，對其他多邊形或類似形狀基架相鄰兩邊分別連結(jié)在一軸上，此軸的另一端連結(jié)到驅(qū)動機構(gòu)的基座上或固定在驅(qū)動機構(gòu)附近的地面或用其他方式固定，另外的兩邊或多個邊可自由伸展，至少一部分立柱的下端固定在基架上，基架材料的選取只需滿足膨脹系數(shù)與框架陣列中的行桿和列桿及推拉桿這幾種桿件材料相同或接近即可，這樣當溫度發(fā)生變化時，框架陣列中的桿件尺寸和基架將一同發(fā)生相同或相近的變化，從而克服框架陣列中的桿件伸縮對立柱的傾角影響。上述框架陣列的尺寸較大時，一方面相應(yīng)的桿件尺寸較長，除上述溫度變化引起的桿件尺寸變化外，另一方面框架陣列的自重及所受到的風的壓力都將較大，從而對框架陣列的桿件產(chǎn)生較大的拉伸或壓縮應(yīng)力，使桿件發(fā)生較大的應(yīng)力伸縮，此時將如同溫度引起的桿件尺寸的變化一樣將對立柱的傾角造成較大影響，且對每一立柱的傾角的影響呈梯度分布，除此之外，多個推拉桿與立柱或推拉桿之間鉸鏈時的間隙誤差也較大，為克服這些影響，在本實用新型中設(shè)計了一個聯(lián)動機構(gòu)，它可使當驅(qū)動器驅(qū)動行列框架陣列運動時牽引基架一起運動。聯(lián)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理是聯(lián)動機構(gòu)內(nèi)部為圓柱形，圓柱形的內(nèi)徑與陣列框架的桿的運動軌跡相同，連結(jié)框架陣列的桿伸入聯(lián)動機構(gòu)內(nèi)，連接底部基架的桿與聯(lián)動機構(gòu)固定連接，基架的另一端與驅(qū)動器的底座相連接或固定在地面上或其他構(gòu)件上，連接框架陣列的桿在聯(lián)動機構(gòu)的圓柱形內(nèi)表面運動，當溫度變化時或應(yīng)力變化或重力變化時，陣列框架中的桿將會伸縮從而推動或拉動聯(lián)動機構(gòu)運動，而聯(lián)動機構(gòu)運動將拉伸或壓縮基架，使框架陣列桿與基架桿的長度始終相同，聯(lián)動機構(gòu)的數(shù)量為兩個，分布在與驅(qū)動器對稱的位置，聯(lián)動機構(gòu)可以是一個整體也可以是分為兩個部分，視驅(qū)動器而定，當驅(qū)動器為兩邊的驅(qū)動器均安裝在一維轉(zhuǎn)向支架上時，聯(lián)動機構(gòu)也要相應(yīng)地都安裝在一維轉(zhuǎn)向支架上，且兩者轉(zhuǎn)動角度都要一一對應(yīng)相同；當驅(qū)動器為一個安裝在一維轉(zhuǎn)向支架上，而另一個固定安裝于地面或其他基件上時，聯(lián)動機構(gòu)也要相應(yīng)地一個安裝在一維轉(zhuǎn)向支架上，另一個固定安裝于地面或其他基件上，并且兩者轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動角度都要一一對應(yīng)相同。聯(lián)動機構(gòu)下方可安裝若干個滑輪及若干條滑槽，以使聯(lián)動機構(gòu)的滑動摩擦阻力較小。上述的框架陣列可以有許多種不同的結(jié)構(gòu)，上述的驅(qū)動器與框架陣列的連接方式也有許多種，將在后面的附圖和實施例中做進一步的說明。通過上述的基架和聯(lián)動機構(gòu)，又可使上述跟蹤太陽的框架陣列跟蹤精度進一步提高，跟蹤效果更好，也更節(jié)省現(xiàn)場安裝材料成本和人工成本。它不僅可消除溫差和壓力的影響，還可消除減少由于推拉桿與立柱或推拉桿之間鉸鏈時的間隙誤差，包括加工、安裝等造成的誤差。本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點1.克服了現(xiàn)有技術(shù)中框架陣列中各太陽光接收器在溫度和自重、風壓及加工、安裝等因素的影響下產(chǎn)生的各接收器跟蹤精度不一致，跟蹤誤差很大，跟蹤精度差等問題。2.框架陣列中的各結(jié)構(gòu)件受力較均勻。3.驅(qū)動器所需驅(qū)動功率較小。4.框架陣列包括太陽光接收器貼近地面，風壓小，抗風能力強。5.僅用一套控制系統(tǒng)和兩個一維驅(qū)動器即可控制驅(qū)動數(shù)千至數(shù)萬平方米面積的太陽光接收器精確跟蹤太陽，跟蹤和驅(qū)動成本低。6.框架陣列中的各太陽光接收器不僅可以分散應(yīng)用，即各接收器各自相對獨立為一接收單元；也可集中應(yīng)用，即各太陽光接收器可用反射鏡或透鏡或這兩者的組合將太陽光聚焦到框架陣列的邊沿或中間的接收塔上的接收器上，或?qū)⑷舾蓚€這樣的框架陣列中的接收器的光全部集中到一個接收塔上的接收器上，可大規(guī)模集中應(yīng)用。7.裝置可模塊化生產(chǎn)，工廠化安裝，減少了運輸和現(xiàn)場安裝成本。8.本實用新型由于有基架，可在基架上放置沙袋等重物，只需將框架陣列和基架放置在地面即可，不需要再將框架陣列固定于地面。因此大量減少了框架陣列的土建安裝材料成本和人工成本。9.本實用新型的裝置可用于多種用途，如平板式光伏電池發(fā)電，低倍聚焦光伏發(fā)電，高倍聚焦光伏發(fā)電，太陽能熱發(fā)電，太陽能熱能利用，如太陽能工業(yè)供熱，供暖，制冷等等多種用途。10.結(jié)構(gòu)材料可用較細的材料，材料用量省，加工容易，安裝簡單，裝置綜合成本低。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明
圖1是本實用新型實施例一的3行X3列的跟蹤太陽的機構(gòu)的示意圖圖2 (a)是實施例一的單個太陽接收裝置(反射鏡)與立柱及行、列推拉桿等的連接示意圖圖2 (b)是實施例一的單個太陽接收裝置(反射鏡)在列推拉桿推動下立柱和反射鏡傾斜角度示意圖圖3為實施例一的6行X 7列的跟蹤太陽的機構(gòu)并將太陽光反射到位于框架陣列中央某處的接收塔上的接收器上的示意圖[0059]圖4(a)為立柱與行、列方向的推拉桿的一種鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖的正視圖，圖4(b)為側(cè)面剖視圖圖5為3種一維轉(zhuǎn)向支架的示意圖，其中圖5 (a)，圖5 (b)，圖5 (c)分別為三種不同的一維轉(zhuǎn)向支架的示意圖圖6為推拉桿與基架聯(lián)動裝置的示意圖，其中圖6(a)為正視圖，圖6(b)為側(cè)視圖，圖6(c)為另一種結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖6(d)為另一種結(jié)構(gòu)的正視圖，圖6(e)，圖6(f)，圖 6(g)分別為另外三種不同結(jié)構(gòu)的正視圖，圖6(h)為連接軸與滑塊相連接的結(jié)構(gòu)示意圖圖7為基架與限制基架在高度方向上、下運動的限位套及沙袋或石塊或類似物體的示意圖，其中圖7(a)為基架平面示意圖，圖7(b)為限位套的示意圖，圖7(c)為另一基架平面示意圖圖8為確定反射鏡初始角度的示意圖圖9為圖8中確定反射鏡初始角度的坐標平移后的示意圖圖10為實施例二的排成一行的多個太陽光接收裝置的示意圖圖11為實施例二的跟蹤太陽機構(gòu)的示意圖圖12為實施例二的一排行轉(zhuǎn)軸與列推拉桿及驅(qū)動器、聯(lián)動機構(gòu)的連結(jié)示意圖圖13為實施例三的排成一行的多個太陽光接收裝置示意圖圖14為實施例三的跟蹤太陽的機構(gòu)示意圖之一圖15為實施例三的跟蹤太陽的機構(gòu)示意圖之二圖16為實施例四的跟蹤太陽的機構(gòu)示意圖，其中圖16(a)為排成一行的多個太陽光接收裝置示意圖，圖16(b)為多行太陽光接收裝置的跟蹤太陽機構(gòu)的示意圖圖17為實施例五的跟蹤太陽機構(gòu)示意圖，其中圖17(a)為排成一行的多個太陽光接收裝置示意圖，圖17(b)和圖17(c)分別為兩種跟蹤太陽的機構(gòu)示意圖圖18為實施例六的行、列推拉桿與太陽光接收裝置等部件的連接和鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖 18(a)，圖 18(b)，圖 18 (c)，圖 18(d)，圖 18(e)，圖 18(f)，圖 18(g)，圖 18(h)， 圖18(1)，圖18(」)，圖18(10分別為11種不同的連接和鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖圖19為實施例七的行、列推拉桿與行、列轉(zhuǎn)軸及其他部件等的連接和鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖19(a)，圖19(b)，圖19(c)，圖19(d)分別為四種不同的連接和鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖圖20為一種弧形滑槽的示意圖具體實施方式
實施例一本實用新型的跟蹤太陽的機構(gòu)的實施例一的裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，為了繪圖簡便及表達清楚，圖1中只畫出了 3行X3列的框架陣列結(jié)構(gòu)，圖中的太陽光接收裝置為反射鏡，實際上行、列數(shù)量可以為任意個，接收裝置可以為反射鏡或透鏡組件或反射鏡與透鏡的組合或太陽能光伏電池組件包括聚光電池組件或熱能接收器等等，圖1中裝置包括9個太陽光接收裝置1，9根支撐太陽光接收裝置的分為兩段的立柱2，3根相互平行的處于同一平面的行推拉桿3，3根相互平行位于同一平面的列推拉桿4，9個列推拉桿4與立柱2的鉸鏈 5，9個行推拉桿3與立柱2的鉸鏈6，9個將立柱分為兩段的萬向節(jié)7，由3根與行推拉桿平行的桿和3根與列推拉桿平行的桿相互固定連結(jié)的基架8，立柱的下端固定連結(jié)在基架上， 2個推拉桿與基架聯(lián)動裝置9，2根連結(jié)驅(qū)動器與行、列推拉桿框架的主軸10，2個安裝在主軸10上的配重系統(tǒng)11，2個風速儀12，2個驅(qū)動器13，其軸線相交于框架陣列的相鄰兩邊的中點，2個傳感與控制系統(tǒng)14，2根連結(jié)驅(qū)動器底座與基架的桿15，4個轉(zhuǎn)軸相互垂直的一維轉(zhuǎn)向支架16，轉(zhuǎn)向支架16的轉(zhuǎn)軸至驅(qū)動器的驅(qū)動軸的距離與萬向節(jié)轉(zhuǎn)動接觸點至太陽光接收裝置的距離相等，可分別圍繞相互垂直的兩個轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，行驅(qū)動器與對應(yīng)的聯(lián)動裝置均安裝在有相同轉(zhuǎn)動方向的相同轉(zhuǎn)向支架16上，同樣的列驅(qū)動器與對應(yīng)的聯(lián)動裝置也分別安裝在有相同轉(zhuǎn)動方向的相同轉(zhuǎn)向支架16上，連結(jié)行推拉桿3的加寬加厚的承力桿17， 連結(jié)列推拉桿4的加寬加厚的承力桿18，連結(jié)列推拉桿的連結(jié)桿19，連結(jié)行推拉桿的連結(jié)桿20，連結(jié)連接桿19與聯(lián)動裝置9的連結(jié)軸21，連結(jié)連接桿20與聯(lián)動裝置9的連結(jié)軸22， 連接聯(lián)動裝置9的底座與基架的連接桿23和24，圖紙未畫出限制基架運動的限位套和沙袋，將在后面單獨說明。圖2(a)為單個太陽接收裝置(反射鏡)與立柱2及行推拉桿3，列推拉桿4，萬向節(jié)7，基架8等的連接示意圖，圖2 (b)為單個太陽接收裝置(反射鏡)在列推拉桿4推動下立柱2和反射鏡傾斜角度示意圖，反射鏡與立柱及推拉桿的連接方式可以有許多種，后面將進一步給予說明。圖3為6行X7列的裝置，并將太陽光反射到位于框架陣列中央某處的接收塔25 上的接收器26上的示意圖，27為地面，圖中為能看得清楚，只畫出了部分立柱等，接收塔也可放置于框架陣列邊沿某處，或?qū)⑷舾蓚€框架陣列接收的太陽光反射到一個接收塔上的接收器上，接收器可以是任何一種太陽能利用裝置，圖中為了繪圖簡便只畫出了 6行X7列的裝置示意圖，實際上可以為任意行和任意列。圖4為立柱2與行、列方向的推拉桿3或4的一種鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖4(a) 為正視圖，圖4(b)為側(cè)視圖，圖中28為連接兩段立柱2的連接體，29為一圓軸，30為軸承， 行推拉桿3固定連接在軸承30上，31和32為固定銷，立柱與行、列推拉桿的鉸鏈可以有許多種，如圓柱副等各種運動副，后面將再進一步予以說明。圖5為三種一維轉(zhuǎn)向支架的示意圖，圖5(a)中33為旋轉(zhuǎn)軸，34為軸承，圖5 (b)中 35為圓柱副，圖5(c)中36為鉸鏈(回轉(zhuǎn)副)，一維單軸轉(zhuǎn)向支架也可以有許多種，限于篇幅，在此僅列舉三種。圖6為推拉桿與基架聯(lián)動裝置9的示意圖。其中圖6(a)為聯(lián)動裝置9的側(cè)視圖， 圖中37為聯(lián)動裝置上面部分，是一有一圓弧形孔洞(側(cè)面)和長方形(或其他形狀)的開口(正面)的結(jié)構(gòu)，聯(lián)動裝置的上半部分將由連接軸21 (或22)帶動做滑動并做轉(zhuǎn)動運動， 其轉(zhuǎn)動半徑與對應(yīng)的驅(qū)動器在相應(yīng)的一維轉(zhuǎn)向支架上的轉(zhuǎn)動半徑相同，與行推拉桿相對應(yīng)的聯(lián)動裝置的圓弧形孔洞的半徑等于行推拉桿在與其平行方向的運動半徑，與列推拉桿相對應(yīng)的聯(lián)動裝置的圓弧形孔洞的半徑等于列推拉桿在與其平行方向上的運動半徑，長方形 (或其他形狀)的開口的長度(高度)與圓弧形孔洞相對應(yīng)，一樣高，寬度與連接軸21 (或 22)的寬度或直徑一樣，略大于也可，以連接軸21 (或22)可以自由活動即可，38為聯(lián)動裝置9的底座，39為一維轉(zhuǎn)向支架，40為一由兩個與對應(yīng)的聯(lián)動裝置的圓弧形孔洞的半徑相同的圓弧段組成的滑塊，其與連接軸21 (或22)相連接，由于兩者弧度相同，滑塊40在圓弧形孔洞中緊貼其內(nèi)壁滑動，其滑動行程由驅(qū)動器通過連接軸21 (或22)控制，41為安裝在聯(lián)動裝置底座上的滑輪，42為安裝在地面或其他基座上的滑槽；圖6(b)為聯(lián)動裝置9的正視圖；圖6(c)為裝置9的另一種正視圖，圖6(b)與圖6(c)兩者的區(qū)別在于圓弧形孔洞的不同，前者的圓弧形孔洞不是通孔，后者為通孔；圖6(d)為另一種形狀的聯(lián)動裝置，其中43 為一維轉(zhuǎn)向支架，44為連接聯(lián)動裝置上部與轉(zhuǎn)向支架轉(zhuǎn)軸的支撐桿，45為另一根支撐桿， 其他與前述聯(lián)動裝置相似；圖6(e)，圖6(f)，圖6(g)分別為三種一維轉(zhuǎn)向支架；圖6(h)為連接軸21 (或22)與滑塊40相連接的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為基架8與限制基架在高度方向上、下運動的限位套及沙袋或石塊或類似物體的示意圖，其中圖7(a)為基架與限位套的示意圖，圖中46為限位套，限位套與地面或其他構(gòu)件相連結(jié)；圖7(b)為限位套示意圖，限位套的作用是限制基架的上、下運動，基架可以在限位套中做前、后、左、右的移動，但其上、下運動限制在很小的范圍，比如毫米量級或厘米量級，這只需使限位套的高度略大于基架的桿的厚度(高度)即可，47為將限位套與地面固定的樁或類似物；圖7(c)為基架與限制基架運動的沙袋或石塊或其他有一定重量的類似物體48的示意圖，沙袋或石塊或其他類似物48放在基架上面，限制基架的上、下運動，但基架可在前、后、左、右方向移動，用這種方法可不需要對基架進行土建安裝，節(jié)省了土建安裝材料和人工成本，特別是在土質(zhì)疏松的地面，比如沙漠、草原、軟土地帶等地區(qū)可節(jié)省大量費用。本實施例的工作原理是太陽相對于地球的入射角度通常用太陽的方位角和高度角來表示，也就是太陽在地球的經(jīng)度方向和緯度方向的角度，這兩個角度可將其投影分解到任意兩個呈一定角度的方向，在本實施例中，這兩個方向分別為行推拉桿方向和列推拉桿方向，它們的角度為相互垂直，即成90°夾角，將太陽的角度分解到行、列推拉桿的方向， 若將行、列推拉桿分別放置在經(jīng)度和緯度方向，則太陽投射到行、列推拉桿方向的角度分別為太陽相對于地球的經(jīng)度方向和緯度方向的角度，也就是通常所說的方位角和高度角，為計算及控制角度方便，將行、列推拉桿放置于經(jīng)度方向和緯度方向較好，雖然它們可放置于任意方向。本實施例的工作原理的具體實施辦法是通過驅(qū)動器13控制行、列推拉桿3和 4的運動，行、列推拉桿3和4的運動使與推拉桿鉸鏈的立柱2相對于地面發(fā)生角度變化，從而使位于立柱2上端的太陽接收裝置1 (在此處為反射鏡)相對于地面發(fā)生角度變化，通過設(shè)定立柱和位于其上的太陽接收裝置的初始角度及行、列推拉桿與立柱鉸鏈位置至萬向節(jié) 7的距離，即可設(shè)定行、列推拉桿的行程和太陽接收裝置的角度的變化關(guān)系，因此通過驅(qū)動器13控制行、列推拉桿的行程即可控制立柱2和位于立柱2上端的太陽接收裝置的角度變化，而通過傳感及控制系統(tǒng)14探測太陽的角度及其變化并輸出控制信號控制驅(qū)動器13驅(qū)動行、列推拉桿3和4的行程即可控制位于立柱2上端的太陽接收裝置1跟蹤太陽。上述兩個驅(qū)動器13互相拉動，一個驅(qū)動器運動，拉動另一個驅(qū)動器轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角度與反射鏡1(太陽光接收器)在相同方向的轉(zhuǎn)動角度相同。太陽接收裝置的初始角度的確定根據(jù)用途有不同的初始角度，如果為分散應(yīng)用，太陽接收裝置為平板光伏電池組件或聚光光伏電池組件或熱能接收器等等，則需要將太陽接收裝置自始自終對準太陽，因此這類應(yīng)用時的初始角度必須正對太陽，初始角度的設(shè)定需根據(jù)當?shù)氐乩砦恢眉唇?jīng)度、緯度等確定，例如以某地某一日期的正午12點為設(shè)定基準，此時的初始角度為經(jīng)度方向的角度=0，緯度方向的角度=當?shù)鼐暥?此日期此刻的太陽緯度偏移量，偏移量向南為負值，向北為正值，除計算外，也可現(xiàn)場校準；如果為集中應(yīng)用，即將太陽接收裝置如反射鏡接收到的太陽光全部集中到位于框架陣列中的太陽光接收塔25上的接收器26上，則此時太陽接收裝置1的初始位置(角度)應(yīng)調(diào)整到能將太陽光集中到太陽光接收塔25上的接收器26上的角度，這一角度可根據(jù)太陽光接收塔25上的接收器26離地面的高度和某個太陽光接收裝置1離接收塔 25底部的距離計算出來，圖8為確定反射鏡初始角度的示意圖，1為框架陣列中的某一太陽接收裝置(反射鏡)，26為太陽光接收塔25上的接收器，以接收塔25與地面接觸中心為坐標原點，做直角坐標，將χ方向設(shè)定為緯度方向，y方向為經(jīng)度方向，假設(shè)反射鏡1處于A點， 與坐標軸x、y的垂直距離為&，％，接收器26的離地面高度為h，以正午12點鐘作為設(shè)定基準，此時反射鏡1在經(jīng)度方向(y方向)的初始角度為零(相對于垂直方向，下同)，為方便計算在緯度方向的初始角度，可以將圖8中的坐標做平移，將A點移動到χ軸上，新坐標如圖9 所示，圖中β為此地此時的太陽光在緯度方向的入射角與垂直方向的夾角，α假定為反射鏡1在緯度方向與地面的夾角，此處0' D' =h, 0' A = Xtl，根據(jù)平面鏡反射原理和圖中幾何形狀關(guān)系，不難得出α = 1/2[(^ /Χ(Γβ]，由此可見，此時此刻，反射鏡1的初始角度相對于垂直方向分別為在經(jīng)度方向為零，在緯度方向為90° -α，即90° -lAtctgHh/ χ0"β]ο對分散應(yīng)用即太陽接收裝置1需要始終對準太陽的情況，行、列推拉桿的行程控制已如上述，對集中應(yīng)用，即將所有的太陽接收裝置1 (反射鏡)的光全部匯聚到太陽光接收塔25上的接收器26上的情況，此時由于平面鏡的反射關(guān)系，反射鏡的角度變化應(yīng)等于太陽光的角度變化的二分之一，此時相應(yīng)調(diào)整驅(qū)動器13驅(qū)動行、列推拉桿3和4的行程即可。本實施例的工作過程是傳感與控制系統(tǒng)14中的光電傳感器(或其他方式)接收太陽光的入射角度信息，將此信息傳遞給14中的控制系統(tǒng)，14中的控制系統(tǒng)向驅(qū)動器13給出控制指令，控制驅(qū)動器13的動作，驅(qū)動器13的動作驅(qū)動行、列推拉桿3和4的運動，行、 列推拉桿3和4的運動推拉立柱2改變角度，進而使立柱2上端的反射鏡1改變角度，從而跟蹤太陽的角度變化。本實施例中，由于使用了如下設(shè)計而滿足了實用新型的目的1、立柱用萬向節(jié)分為兩段，使得立柱的上部及安裝于立柱上端的太陽光接收裝置可繞相互垂直的兩個方向(經(jīng)緯度兩個方向)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；2、行、列桿分別用三根桿平行放置且處于同一平面，行、列桿的一端分別用桿19 和20連結(jié)，另一端用承力桿17或18連結(jié)，使其分別成為一整體，三根行桿和列桿分別都做相同的運動；3、設(shè)計了加寬、加厚的承力桿17和18使得承力桿17和18不會因為驅(qū)動器的驅(qū)動而使桿件產(chǎn)生變形，從而影響到行和列桿的運動的統(tǒng)一性；4、兩個驅(qū)動器分別位于矩形框架陣列的相鄰兩邊的中點，驅(qū)動器的驅(qū)動力軸線平分框架陣列，使得驅(qū)動器對框架陣列的驅(qū)動平衡對稱；5、兩個驅(qū)動器分別安裝在轉(zhuǎn)軸相互垂直的一維轉(zhuǎn)向支架上，且轉(zhuǎn)向支架的轉(zhuǎn)動軸至驅(qū)動器的驅(qū)動軸的距離與萬向節(jié)轉(zhuǎn)動接觸點至太陽光接收裝置的距離相等，兩個驅(qū)動器中的任何一個的驅(qū)動將帶動另一驅(qū)動器運動，并與立柱轉(zhuǎn)動相同的角度，從而使兩者協(xié)調(diào)運動，不會出現(xiàn)使行、列桿產(chǎn)生扭曲和各太陽光接收裝置的轉(zhuǎn)動角度的不一致的情況；6、由于有了基架8，使得連結(jié)與基架8的立柱2的下端與鉸鏈于行、列桿3和4的立柱2的上端可隨溫差的變化而上下的位置做相同的變化，從而確保了各根立柱2的運動一致性和準確性，克服了溫差對太陽光接收裝置接收角度的影響；7、由于有了與兩個驅(qū)動器對應(yīng)的，也安裝于相同或相似的一維轉(zhuǎn)向支架的聯(lián)動裝置，從而使得行、列桿與基架在長度方向的變化同步進行，不僅消除了如上述的溫差的影響，還消除了驅(qū)動器為對抗框架陣列自身重力和風壓而施加的拉(壓)應(yīng)力使行、列桿的長度尺寸變化的影響，以及消除了由于行、列桿與立柱以及行、列桿之間鉸鏈時的間隙誤差， 包括加工、安裝等因素造成的誤差，比如每個鉸鏈處平均有一毫米的誤差，則100個鉸鏈就有可能產(chǎn)生10厘米的誤差，從而確保了跟蹤精度；8、由于有了基架8，不僅消除了如上述的溫度、風壓、自重產(chǎn)生的誤差和加工、安裝產(chǎn)生的誤差，而且可實現(xiàn)工廠化的模塊化生產(chǎn)及安裝，及可將基架直接放在地面，在基架上放置若干沙袋石塊或其他重物等限制基架的上、下運動，從而大量節(jié)省現(xiàn)有技術(shù)的框架陣列的現(xiàn)場安裝費用，包括安裝材料費用和人工費用，特別在土質(zhì)較疏松的地區(qū)如沙漠、草原、軟土地和風力較大地區(qū)等更能節(jié)省大量費用；本實施例中的配重系統(tǒng)11的作用是用一個配重塊平衡框架陣列自身的重量，無論框架陣列處于何種狀態(tài)，配重系統(tǒng)均可平衡掉框架陣列的重量，從而使驅(qū)動器不承擔框架陣列的重力分力，減少驅(qū)動器的負荷，配重系統(tǒng)的原理就是杠桿原理，已有許多文獻上記載有配重系統(tǒng)，在此不再專門敘述。本實施例中的風速儀12將測得的風速數(shù)據(jù)輸入傳感與控制系統(tǒng)中，在風速小于某一設(shè)定的數(shù)值時，即風速不會對框架陣列的安全性造成破壞的風速上限值時，控制系統(tǒng) 14不對驅(qū)動器13給出任何指令，當風速超過設(shè)定的數(shù)值時，控制系統(tǒng)14將對驅(qū)動器13給出指令使驅(qū)動器13驅(qū)動太陽光接收裝置11的接收角成水平狀態(tài)(對分散應(yīng)用)或盡量成水平狀態(tài)(對集中應(yīng)用)。實施例二本實用新型的跟蹤太陽的機構(gòu)的實施例二的裝置結(jié)構(gòu)如圖10和圖11，圖12所示， 其中圖10為排成一行的多個太陽光接收裝置(此處為平面反射鏡)的示意圖，圖10中49 為行轉(zhuǎn)軸，50為列轉(zhuǎn)軸，51和52分別為軸承，排列方法與實施例一的一樣，不同之處是，在實施例二中用轉(zhuǎn)軸49和轉(zhuǎn)軸50及軸承51和52代替了實施例一中的行推拉桿3和列推拉桿4，及行、列推拉桿與立柱2的鉸鏈5和6，將若干個如圖10所示的排成一行的太陽光接收裝置組合起來，構(gòu)成如圖11所示的框架陣列，圖12為一排行轉(zhuǎn)軸49與列推拉桿54及驅(qū)動器，聯(lián)動機構(gòu)的連結(jié)示意圖，圖11中53為行推拉桿，連接驅(qū)動器13，和框架陣列的列轉(zhuǎn)軸鉸鏈及連接對應(yīng)的轉(zhuǎn)動機構(gòu)9，與行推拉桿53相連結(jié)的驅(qū)動器和聯(lián)動機構(gòu)直接安裝在地面上或其他與地面相連的構(gòu)件上，54為連接驅(qū)動器13及和框架陣列中的行轉(zhuǎn)軸50鉸鏈及連接對應(yīng)的聯(lián)動機構(gòu)9的列推拉桿，與列推拉桿54連接的驅(qū)動器和聯(lián)動機構(gòu)安裝在一轉(zhuǎn)軸與列推拉桿54垂直的一維轉(zhuǎn)向支架上，55為連接行轉(zhuǎn)軸49的搖桿，56為連接列轉(zhuǎn)軸50的搖桿，57為搖桿55與行推拉桿53的鉸鏈，58為搖桿56與列推拉桿54的鉸鏈，為了繪畫簡便，圖11中只畫出了行、列轉(zhuǎn)軸49、50與行、列推拉桿53、54及驅(qū)動器13等的互動關(guān)系，而沒有畫出其他構(gòu)件，在上述圖11中只畫出了 5行X5列的框架結(jié)構(gòu)，實際上可以是任意行和列的數(shù)量，另外圖11中只畫出了一根行推拉桿53和一根列推拉桿54，實際上可分別用任意根，行、列推拉桿之間的連結(jié)方式如實施例一的一樣。本實施例的工作原理和過程是傳感和控制系統(tǒng)14接收太陽光的角度信息并向驅(qū)動器13發(fā)出控制指令，驅(qū)動器13根據(jù)指令驅(qū)動行、列推拉桿53、54運動，行、列推拉桿 53,54分別通過搖桿55、56使列轉(zhuǎn)軸50和行轉(zhuǎn)軸49轉(zhuǎn)動角度，從而帶動立柱2做二維轉(zhuǎn)動，立柱2的轉(zhuǎn)動使位于其上端的太陽接收裝置(反射鏡)轉(zhuǎn)動角度，適當設(shè)計驅(qū)動器13對推拉桿53、54的驅(qū)動行程及搖桿55，56的長度以及立柱2中行、列轉(zhuǎn)軸49、50至反射鏡的距離即可使反射鏡按要求準確跟蹤太陽，如同實施例一一樣，本實施例中的太陽跟蹤裝置也可用于分散跟蹤和集中跟蹤，跟蹤方法與實施例一類似，另外其他部件的工作原理如聯(lián)動裝置9，驅(qū)動器13，基架8等等與實施例一是一樣的，在此不再贅述。圖11中推拉桿 54可放在轉(zhuǎn)軸50的下面，或用其它置放方法。實施例三本實用新型的跟蹤太陽的機構(gòu)的實施例三的裝置結(jié)構(gòu)如圖13和圖14，圖15所示， 其中圖13為排成一行的多個太陽光接收裝置(此處為簡便，畫成平面反射鏡)示意圖，圖 14為多行如上述圖13所示的接收裝置用一根推拉桿驅(qū)動的示意圖，圖15為多行如上述圖 13所示的接收裝置用三根推拉桿驅(qū)動的示意圖。圖13中61為轉(zhuǎn)軸兼行推拉桿，62為推拉桿。圖14中59為圓柱副，63為連結(jié)桿，64為搖桿，與推拉桿62相連的驅(qū)動器和聯(lián)動機構(gòu)分別安裝在一維轉(zhuǎn)向支架上，其轉(zhuǎn)軸與推拉桿62垂直，與轉(zhuǎn)軸兼推拉桿61相連結(jié)的驅(qū)動器和聯(lián)動機構(gòu)直接安裝在地面上或安裝在地面的其他構(gòu)件上，65為鉸鏈，66為連結(jié)桿。圖15中67為連結(jié)桿，68為列推拉桿的加寬加厚的連接桿。為了繪圖簡便和更清楚地表現(xiàn)主要問題，上述圖14，圖15沒有畫出太陽光接收器 1，立柱2，基架8等等部件，驅(qū)動器及聯(lián)動機構(gòu)9也只用很簡單的方框表示，實際上，本實施例中的上述零部件與實施例一中的是相同或相類似的，其工作原理和方法也相同或相類似，在此不再贅述。本實施例的工作原理和過程是傳感和控制系統(tǒng)14接收太陽光角度信息并向驅(qū)動器13發(fā)出控制指令，驅(qū)動器13根據(jù)指令驅(qū)動轉(zhuǎn)軸兼行推拉桿61運動，及驅(qū)動列推拉桿 62運動，列推拉桿62的運動使轉(zhuǎn)軸兼行推拉桿61轉(zhuǎn)動，上述61的運動將帶動立柱2做二維運動，從而使位于立柱2上的太陽光接收裝置1做二維運動，即做二維角度轉(zhuǎn)動，適當設(shè)計驅(qū)動器13對推拉桿兼轉(zhuǎn)軸61，推拉桿62的驅(qū)動行程及搖桿64的長度，以及立柱2中轉(zhuǎn)軸61和一維轉(zhuǎn)向支架50，51的轉(zhuǎn)軸至太陽光接收裝置的距離即可使太陽光接收裝置(比如反射鏡)按要求準確跟蹤太陽，如同實施例一一樣，本實施例中的太陽跟蹤裝置也可用于分散跟蹤和集中跟蹤，跟蹤方法與實施例一類似。在圖13，圖14，圖15中只畫出了數(shù)量有限的行、列數(shù)，行、列推拉桿的數(shù)目也較少， 實際上可以用任意數(shù)量的行、列數(shù)目及太陽光接收裝置。實施例四本實用新型的實施例四的裝置結(jié)構(gòu)如圖16所示，其中圖16(a)為排成一行的多個太陽光接收裝置(反射鏡)的示意圖，圖16(b)為多行如上述圖16(a)所示的太陽光接收
裝置組合在一起的示意圖。圖16(a)中69為行推拉桿，70為列推拉桿，71為搖桿，72為鉸鏈，73為圓柱副，74 為鉸鏈，75為轉(zhuǎn)軸與行推拉桿69垂直的一維轉(zhuǎn)向支架。圖16(b)中與列推拉桿70相連結(jié)的驅(qū)動器和聯(lián)動機構(gòu)分別安裝在兩個相同的轉(zhuǎn)軸與列推拉桿70相垂直的一維轉(zhuǎn)向支架上，與行推拉桿69相連結(jié)的驅(qū)動器和聯(lián)動機構(gòu)安裝在地面也可安裝在其它與地面相連結(jié)的構(gòu)件上。為了繪圖簡便，上述圖16(b)沒有畫出其他部件，驅(qū)動器13和聯(lián)動機構(gòu)9也只用很簡單的方框表示，本實施例中的其他部件與實施例一中的相同或相類似，其工作原理也相同或相似。本實施例的工作原理和實施例一基本相同，不同之處是各有關(guān)參數(shù)不同，只需調(diào)整和設(shè)計有關(guān)參數(shù)即可使太陽光接收裝置準確跟蹤太陽，在此不再贅述。本實施例的用途與實施例一一樣。本實施例的行、列數(shù)目也可以為任意數(shù)目。實施例五本實用新型的實施例五的裝置結(jié)構(gòu)如圖17所示，其中圖17(a)為排成一行的多個太陽光接收裝置(反射鏡)的示意圖，圖17(b)為多行上述圖17(a)所示的太陽光接收裝置組合在一起的示意圖，其中用一根列推拉桿84，圖17(c)為多行上述圖17(a)所示的裝置組合在一起的用多根列推拉桿84驅(qū)動的示意圖。圖17(a)中76為行推拉桿，77為轉(zhuǎn)軸，78為圓柱副，79為鉸鏈，80為搖桿，81為圓
柱副，82為鉸鏈，83為搖桿，84為列推拉桿。圖17(b)中與行推拉桿76相連結(jié)的驅(qū)動器和聯(lián)動機構(gòu)分別安裝在兩個相同的轉(zhuǎn)軸與行推拉桿76相垂直的一維轉(zhuǎn)向支架上，此兩個轉(zhuǎn)向支架安裝在地面或其他與地面相連結(jié)的構(gòu)件上，與列推拉桿84相連結(jié)的驅(qū)動器和聯(lián)動機構(gòu)安裝在地面或其他與地面相連結(jié)的構(gòu)件上。為了繪圖簡便，上述圖17(b)和圖17(c)沒有畫出其他部件，驅(qū)動器13和聯(lián)動機構(gòu)9也只用簡單的方框表示，本實施例中的其他部件與實施例一中的相同或相類似，其工作原理也相同或相類似。本實施例的工作原理與實施例三相似，不同之處是各有關(guān)參數(shù)不同，只需設(shè)計和調(diào)整有關(guān)參數(shù)即可使太陽光接收裝置準確跟蹤太陽，在此不再贅述。本實施例的用途與上述實施例一，實施例二，實施例三，實施例四一樣。本實施例的行推拉桿和轉(zhuǎn)軸及列推拉桿的數(shù)目也可以為任意數(shù)目。實施例六本實用新型的實施例六的裝置結(jié)構(gòu)如圖18及如圖1所示。其中圖18(a)至圖 18(g)為行、列推拉桿3、4在太陽光接收裝置1(反射鏡)的上部或與其在同一平面的排成一行的多個太陽光接收裝置1(反射鏡)的七種方式的示意圖；圖18(h)為將太陽光接收裝置1 (反射鏡)用支撐架懸掛起來，行、列推拉桿3和4在反射鏡1的下方的示意圖；圖 18 (i)至圖18 (k)為行、列推拉桿3和4 一個在反射鏡1的上方，一個在反射鏡1的下方的三種方式的示意圖。圖18(a)中1為反射鏡，2為立柱，3為行推拉桿，4為列推拉桿，5為鉸鏈，6為鉸鏈，7為萬向節(jié)，8為基架，這些與前述的實施例的標號均相同。圖18 (b)中85為行、列推拉桿3和4的鉸鏈。圖18 (c)中86為搖桿87與行推拉桿3的鉸鏈，87為搖桿。圖18 (d)中88為列推拉桿4與搖桿87的鉸鏈。圖18 (f)中89為列推拉桿4與反射鏡1的連接桿，90為連接桿89與列推拉桿4 的鉸鏈。[0133]圖18(h)中91為與行推拉桿3平行的支架，92為與列推拉桿4平行的支架，93為豎直支撐桿，94為萬向節(jié)。上述圖18(a)至圖18 (k)中的萬向節(jié)7和94均可分別用兩個轉(zhuǎn)軸相互垂直且與行、列推拉桿3、4相互平行的一維轉(zhuǎn)向支架或圓柱副或其他類似構(gòu)件代替。將多行如上述圖18(a)至圖18 (k)的排成一行的多個太陽光接收裝置(反射鏡) 組合成一如實施例一中的圖1所示的框架陣列，即可使上述的多行X多列的太陽光接收裝置(反射鏡)準確跟蹤太陽，不同之處是參數(shù)不同，只需設(shè)計和調(diào)整有關(guān)參數(shù)即可，這些參數(shù)的設(shè)計只是初等數(shù)學問題，一般工程技術(shù)人員可輕易做到，本實施例與上述實施例一的框架陣列的工作原理和方法及用途完全一樣，只是有關(guān)參數(shù)不同，在此不再贅述。圖18中只列舉了有限的幾種方式，還有更多的類似方式，由于篇幅關(guān)系在此不再詳述。實施例七本實用新型的實施例七的裝置結(jié)構(gòu)如圖19及如實施例五的示意圖17(b)，圖 17(c)所示，其中圖19(a)和圖19(b)均為列用推拉桿，行用轉(zhuǎn)軸加推拉桿的方式，均位于太陽光接收裝置的下方的兩種方式。圖19(c)為列用推拉桿，行用轉(zhuǎn)軸加推拉桿的方式，其中前者放在太陽光接收裝置的上方，后者放在下方。圖19(d)也是列用推拉桿，行用轉(zhuǎn)軸加推拉桿的方式，不同之處是太陽光接收裝置被用支架懸空吊起，轉(zhuǎn)軸加推拉桿放在接收裝置的上方，列推拉桿放在下方。圖19(a)至圖19(c)中95為列推拉桿，96為行推拉桿，97為轉(zhuǎn)軸，98為搖桿，99 為鉸鏈，100為鉸鏈，101為一維轉(zhuǎn)向支架，102和103為圓柱副或軸承。圖19(d)中104為萬向節(jié)，105和106為平行推拉桿96和轉(zhuǎn)軸97的水平支撐桿， 107為豎直支撐桿，107安裝在基架8上。分別將多行如上述圖19(a)至圖19(d)的排成一行的多個太陽光接收裝置組合成類似如實施例五中的圖17(b)或圖17(c)所示的框架陣列，即可使上述的多行X多列的太陽光接收裝置準確跟蹤太陽，只不過上述圖19(a)至圖19(d)中各相關(guān)參數(shù)各不相同，且與實施例五中的圖17(b)至圖17(c)中所示裝置的參數(shù)不同，設(shè)計和調(diào)整相關(guān)的參數(shù)即可，本實施例與上述實施例五的框架陣列的工作原理和方法及用途完全一樣，在此不再贅述。圖19中只列舉了 4種方式，還有更多的類似方式，由于篇幅關(guān)系在此不再詳述。上述實施例中的驅(qū)動器13安裝在一維轉(zhuǎn)向支架上，實際上不僅如此，還可安裝在圓柱副轉(zhuǎn)動軸上和弧形滑槽內(nèi)以及其他任何一種能使驅(qū)動器繞某一軸向轉(zhuǎn)動的構(gòu)件上。圖20給出了一種弧形滑槽的示意圖，圖中108為弧形滑槽，此弧形滑槽為圓柱形的一段弧面，此圓柱的半徑等于或近似等于對應(yīng)的用一維轉(zhuǎn)向支架16時的轉(zhuǎn)向支架的轉(zhuǎn)軸中心線至驅(qū)動主軸10的垂直距離，驅(qū)動器安裝在圓弧滑槽內(nèi)，在圓弧滑槽內(nèi)沿滑槽做圓弧運動，其運動如同安裝在一維支架上一樣，是由另一邊的驅(qū)動器的驅(qū)動行為牽引的，另外其自身也驅(qū)動主軸10運動。上述實施例中的萬向節(jié)均可分別用兩個轉(zhuǎn)軸相互垂直且與行、列推拉桿相互平行的一維轉(zhuǎn)向支架或圓柱副或其他能使立柱在兩個相互垂直的方向上轉(zhuǎn)動的構(gòu)件代替。上述實施例二至實施例七中的一維轉(zhuǎn)向支架和鉸鏈方式及其它部件如實施例一的一樣，可以有許多種，為節(jié)省篇幅，上述實施例中只列出了一種。 以上七個實施例僅僅是本實用新型的多種實施例的一部分，限于篇幅，還有許多種實施例不再在此敘述。
權(quán)利要求1.一種跟蹤太陽的機構(gòu)，包括太陽光跟蹤接收模塊陣列及其支撐框架、驅(qū)動模塊陣列對準太陽的方位角和高度角的驅(qū)動機構(gòu)、控制方位角和高度角驅(qū)動機構(gòu)的跟蹤控制電路、 向跟蹤控制電路傳送信號的太陽光方位角和高度角傳感器，其有如下技術(shù)特征a)若干根桿平行排列成一行，相互間隔一距離，桿的兩端頭中至少一個端頭或靠近端頭處相互連結(jié)；b)另有若干根桿也相互間隔一距離平行排列成一列，桿的兩端頭中至少一個端頭或靠近端頭處相互連結(jié)；c)上述排成一行的若干根桿和另一列的若干根桿成某一角度上、下放置或交叉放置或放置于同一平面并分別通過鉸鏈鏈結(jié)到若干根立柱上，或兩排桿分別兩兩相互鉸鏈后，其中之一排桿再分別與若干根立柱鉸鏈；或兩排桿兩兩分別相互鉸鏈后，再與立柱上端或中間處的太陽接收裝置鉸鏈；d)立柱由一段或二段或三段或四段構(gòu)成，所有立柱可以做成完全一樣的，也可做成不完全一樣的，但至少一部分立柱須滿足如下條件至少由兩段構(gòu)成，中間有可使立柱繞兩個方向的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)件；e)立柱上端或中間某位置安裝太陽光接收裝置，支撐框架陣列包括行桿和列桿及立柱；f)驅(qū)動器分別位于支撐框架陣列的相鄰兩邊，或其他非對稱的兩邊；g)上述兩邊的驅(qū)動器中至少有一邊的驅(qū)動器安裝在可使驅(qū)動器做一維轉(zhuǎn)動的構(gòu)件上， 此構(gòu)件安裝在地面上或安裝在固定于地面的構(gòu)件上，至少有一邊的驅(qū)動器驅(qū)動支撐框架運動的同時帶動另一邊的驅(qū)動器運動。
2.一種用于上述權(quán)利要求1中所述跟蹤太陽的機構(gòu)的基架，其特征是基架由若干根桿排列組合連結(jié)而成，若干個限位套限制基架的上、下運動，或?qū)⒒芊胖糜诘孛嬖僭诨苌戏派嫌幸欢ㄖ亓康奈矬w，基架的相鄰兩邊或非對稱的兩邊分別連結(jié)在固定于地面或驅(qū)動機構(gòu)基座上，另外的兩邊或多個邊可自由伸展，至少一部分立柱的下端固定在基架上。
3.一種用于上述權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述跟蹤太陽的機構(gòu)和基架的聯(lián)動裝置，其特征是聯(lián)動機構(gòu)內(nèi)部為圓柱形，圓柱形的內(nèi)徑與框架陣列的桿的運動軌跡相同，連結(jié)框架陣列的桿伸入聯(lián)動機構(gòu)內(nèi)，連接底部基架的桿與聯(lián)動機構(gòu)固定連接，連結(jié)框架陣列的桿在聯(lián)動機構(gòu)的圓柱形內(nèi)表面運動，當溫度變化時或應(yīng)力變化或重力變化時，框架陣列中的桿將會伸縮從而推動或拉動聯(lián)動機構(gòu)運動，而聯(lián)動機構(gòu)運動將拉伸或壓縮基架，使框架陣列桿與基架桿的長度始終相同，聯(lián)動機構(gòu)的數(shù)量為兩個，分布在與驅(qū)動器對稱的位置，聯(lián)動機構(gòu)可以是一個整體，也可以是分為兩部分，視驅(qū)動器而定，當驅(qū)動器為兩邊的驅(qū)動器均安裝在一維轉(zhuǎn)向支架上時，聯(lián)動機構(gòu)也要相應(yīng)地安裝在一維轉(zhuǎn)向支架上，且兩者轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動角度都要一一對應(yīng)相同，當驅(qū)動器為一個安裝在一維轉(zhuǎn)向支架上時，而另一個固定安裝于地面，聯(lián)動機構(gòu)也要相應(yīng)地同樣安裝，并且兩者轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動角度要一一對應(yīng)相同。
專利摘要本實用新型涉及一種自動跟蹤太陽的機構(gòu)及基架和聯(lián)動裝置，屬于太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括聚光模塊陣列、驅(qū)動機構(gòu)、跟蹤控制電路、傳感器等，利用一組控制和驅(qū)動機構(gòu)控制驅(qū)動數(shù)百至數(shù)萬個太陽光接收裝置跟蹤太陽，這些接收裝置包括聚光或非聚光的光伏電池組件、熱能接收裝置、太陽光反射鏡和折射鏡等，用于光伏發(fā)電或熱能應(yīng)用，及將太陽光反射或折射到塔上的接收器上用于光伏發(fā)電或熱能應(yīng)用等。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，不易變形，且有良好的防風能力和較高跟蹤精度，成本低廉，可用于各種太陽能利用系統(tǒng)中。
文檔編號G05D3/12GK202166897SQ201020593270
公開日2012年3月14日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者邱定平 申請人:邱定平