CN102792020A - 斯特林发动机系统、设备和方法 - Google Patents

Abstract

涉及用斯特林发动机技术将热量，诸如来自太阳辐射的热量，转换成机械功或电的系统、方法和设备。这里描述了涉及能量转换设备的设备、系统、部件和方法。在一个方面中，本发明涉及板的现场对准和集中器的装配。在另一方面中，将被动平衡器与环框架和其他移动重块组合使用，以减小能量转换设备的结构上的发动机力和振动，同时保持各个悬挂重块的适当约束对准。在又一方面中，本发明涉及各种过度日射控制和管理策略，以防止能量转换设备或其部件和子系统的过热。

Description

斯特林发动机系统、设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年10月13日提交的美国临时申请No.61/104,915和2008年10月13日提交的美国临时申请No.61/196,042的优先权和权益，每篇申请公开的整体内容为所有目的通过引证结合于此。

技术领域

本发明总体上涉及能量转换装置(诸如斯特林发动机)的领域。具体地，本发明涉及便于收集和转换太阳能和其他类型能量的装置、系统、子系统、部件和方法。

背景技术

目前基于光伏的系统制造昂贵，并需要一至二十年来产生制造其自身所需的能量的量。因此，存在对其他可与基于光伏的方法竞争或优于其的能量转换技术的需求。

发明内容

本发明提供能量转换设备，诸如斯特林机器或发动机和相关部件、方法、设备，以及具有有利的装配、热交换、制造、快速镜对准、过度日照控制、振动控制、环框架、接收器组件、装配工具、热区域隔离、面板(face plate)，以及其他特性和特征的系统。因此，具有在这里公开的一些新颖设备和方法，这些设备和方法涉及热交换、装置保护、振动控制以及其他特征以适于斯特林循环以产生太阳能功率。

在一个实施方式中，本发明涉及一种机械组件，其包括太阳能收集器(collector)(典型地是反射表面或镜阵列)和能量转换设备。在一个实施方式中，能量转换设备包括斯特林循环发动机。可这样构造自由活塞斯特林发动机实施方式，使得在立柱上相对于地面升高收集器和能量转换设备，以使得能够更好地收集太阳能并定位发动机。

一个实施方式提供一种用于将太阳能转换成电的系统。该系统可包括：具有非平面的前表面的太阳能集中器(concentrator，聚光器)，其包括限定非平面的前表面的多个板(panel)，每个板包括多个边缘；吊杆(boom)；以及能量转换设备。能量转换设备可包括：入射太阳能接收表面，被对准以接收从太阳能集中器反射的太阳能；环框架，包括多个支撑件和顶部基本上圆形的区域，该区域包括外圆周和内圆周并包括多个附接支座(attachment mount)；以及设置于发动机壳体内部的发动机，发动机壳体悬挂在内圆周内并基本上垂直于顶部基本上圆形的区域，吊杆将能量转换设备和太阳能集中器连接并对准。在一些实施方式中，集中器具有定位在相对于入射太阳能接收表面偏移的点处的焦点。

在一些实施方式中，该系统包括被定位成检测在入射太阳能接收表面中的温度变化的温度传感器。在一些实施方式中，该系统包括连接至太阳能集中器和温度传感器的驱动单元，驱动单元被编程，以使当温度传感器测量到的温度超过预定阈值时，集中器与太阳能的来源不对准，并且减少撞击在入射太阳能接收表面上的太阳能的量。

在一些实施方式中，每个板包括非平面的表面，其中，非平面的表面包括第一部分，第一部分包括第一边缘和第二边缘，当板定位在凹面反射器(concavereflector)中时，第一边缘和第二边缘相对于凹面反射器的中心径向地定向；其中，非平面的表面包括第二部分，第二部分包括第三边缘和第四边缘，当板定位在凹面反射器中时，第三边缘和第四边缘相对于第二中心径向地定向，第二中心与凹面反射器的中心不同心；并且其中，当在凹面反射器中装配时，凹面反射器包括从基本上反射器的中心延伸至反射器的圆周的狭槽，该狭槽具有平行边缘。

在一些实施方式中，n个板包括多个板，其中，n是大于2的整数，板被布置成由n个板的布置来形成非平面的凹面盘，非平面的凹面盘限定星形孔和由n个板的多个边缘形成的狭槽，此n个板在形状上是基本相同的。

在一些实施方式中，凹面盘具有超大尺寸，以相对于能量转换设备在过热之前能够容许的相对最大量的太阳能提供超量的太阳能。

在一些实施方式中，多个附接支座中的每个基本上垂直于顶部基本上圆形的区域。

在一些实施方式中，该系统包括连接至基本上圆形的区域的外圆周的细长回转板(slew plate)，细长回转板限定用于盖子的附接点，盖子的尺寸构造为基本上包围能量转换设备，同时使入射太阳能接收表面暴露以接收太阳能。

在一些实施方式中，该系统包括用于减小发动机壳体与框架之间的振动传递的振动传递减小系统。该系统可包括：多个隔离弹簧，每个隔离弹簧形成圆形支座，发动机壳体定位在圆形支座之内，圆形支座被附接至框架；以及附接至发动机壳体的被动平衡器。在一些实施方式中，将此多个隔离弹簧布置为形成具有纵向轴线的圆柱形支座结构(mounting structure，安装结构)。在一些实施方式中，发动机和被动平衡器沿着纵向轴线或平行于纵向轴线的轴线对准。在一些实施方式中，响应于重力载荷而选择隔离弹簧的轴向弹簧刚度，以确保发动机壳体保持在预定的轴向公差带中。在一些实施方式中，预定的轴向公差带的范围从大约0mm到大约0.6mm。在一些实施方式中，圆形支座被附接至环框架。在一些实施方式中，框架是包括多个支撑件和顶部基本上圆形的区域的环框架，其中，隔离弹簧是弯曲件(flexure)，其中，由弯曲件悬挂发动机壳体和被动平衡器。

在一些实施方式中，集中器包括底盘(chassis，底架)，底盘包括第一配合表面和第二配合表面，两个配合表面将多个细长件夹入中间，细长件从公共中心向外辐射状延伸(radiate)，多个板中的每个附接至至少一个细长件。在一些实施方式中，该系统包括由立柱支撑并连接至底盘的双轴驱动组件。在一些实施方式中，双轴驱动组件被构造为用于引起集中器围绕两个正交轴线的旋转。双轴驱动组件可包括：具有第一旋转轴线的第一驱动单元；以及具有第二旋转轴线并从第一驱动单元偏移的第二驱动单元，第二驱动单元被定位成与第一驱动单元隔开，使得第一旋转轴线和第二旋转轴线正交但不相交。在一些实施方式中，第一和第二驱动装置引起底盘移动，第一驱动单元引起底盘围绕第一驱动单元的竖直旋转轴线的旋转；第二驱动单元引起底盘围绕第二驱动单元的水平旋转轴线的旋转，并且当第二驱动单元已经引起底盘围绕第二驱动单元的水平轴线旋转从而引起底盘的方向轴线是竖直的时，底盘的方向轴线与第一驱动单元的竖直旋转轴线平行但不重合。在一些实施方式中，第一轴线是从第二轴线偏移的方位轴线(azimuthaxis)，第二轴线是仰角轴线(elevation axis，俯仰轴线)。在一些实施方式中，其中，方位轴线垂直于地平面，并被构造为基于罗盘方向移动物体。在一些实施方式中，多个边缘中的至少两个边缘限定狭槽。

一个实施方式提供了一种在基本上凹面的反射器中使用的板。该板可包括非平面的表面，其中，非平面的表面具有包括第一边缘和第二边缘的第一部分，当板定位在凹面反射器中时，第一边缘和第二边缘相对于凹面反射器的中心径向地定向，其中，非平面的表面具有包括第三边缘和第四边缘的第二部分，当板定位在凹面反射器中时，第三边缘和第四边缘相对于凹面反射器的中心非径向地定向；并且其中，当在凹面反射器中装配时，凹面反射器包括从基本上反射器的中心延伸至反射器的周围的狭槽，该狭槽具有平行边缘。在一些实施方式中，板进一步包括后表面，并且其中，后表面包括多个附接凸起，每个附接凸起能够被附接至凹面反射器的细长件，由此形成具有预定焦点的凹面反射器。在一些实施方式中，当装配凹面反射器时，形成一个限定第一孔的基本上圆形的区域和多个限定多个孔的三角形形状的区域。在一些实施方式中，狭槽限定基本上与限定第一孔和多个孔的第二区域相等的第一区域。在一些实施方式中，板包括：结构基板、包括反射表面的顶面、以及包括多个附接凸起的底面，附接凸起被设置成可将板附接至至少一个细长件。在一些实施方式中，反射表面包括多个瓦片。在一些实施方式中，细长件包括肋。

一个实施方式提供了一种在基本上凹面的反射器中使用的板。该板可包括非平面的表面，该表面限定凹面反射器的扇区，非平面的表面包括第一边缘和第二边缘，第一边缘和第二边缘相对于第一中心径向地定向；非平面的表面包括第三边缘和第四边缘，第三边缘和第四边缘相对于第二中心径向地定向。在一些实施方式中，每个边缘的方向是这样的，使得当将多个板布置为形成凹面反射器时，在该凹面反射器中限定出狭槽。

一个实施方式提供了用于形成凹面反射器的成套工具。此成套工具可包括：多个细长件；以及多个板。每个板可包括：非平面的表面，其中，非平面的表面包括包含第一边缘和第二边缘的第一部分，当板定位在凹面反射器中时，第一边缘和第二边缘相对于凹面反射器的中心径向地定向，其中，非平面的表面包括包含第三边缘和第四边缘的第二部分，当板定位在凹面反射器中时，第三边缘和第四边缘相对于与凹面反射器的中心不同心的第二中心径向地定向；并且其中，当在凹面反射器中装配时，凹面反射器包括从基本上反射器的中心延伸至反射器的周围的狭槽，该狭槽具有平行边缘。

一个实施方式提供了一种太阳能集中器。该集中器可包括n个板段，其中，n是大于2的整数，这些板段被布置成由n个板段的布置来形成非平面的凹面盘，该非平面的凹面盘限定出星形孔和由n个板段的多个边缘形成的狭槽。

一个实施方式提供了一种在装配凹面反射器时使用的对准工具，其中，凹面反射器可包括毂板，毂板包括第一对准点，以及多个细长件，多个细长件中的每个包括用于附接至毂的毂端和远端，远端包括第二对准点。对准工具可包括：包括第一端和第二端的细长本体部分；位于细长本体部分的第一端的第一附接单元；以及位于细长本体部分的第二端的第二附接单元，其中，第一附接单元用于将对准工具附接至毂板上的第一对准点，并且第二附接单元用于将对准工具附接至细长件的第二对准点，由此在将细长件固定至毂板之前，将每个细长件相对于毂板对准。

一个实施方式提供了一种装配反射器单元的方法，反射器单元包括：毂板，毂板包括第一对准点；多个细长件，多个细长件中的每个都包括用于附接至毂板的毂端和远端，远端包括第二对准点；以及多个板。该装配方法使用这样的对准工具，其包括：包括第一端和第二端的细长本体部分；位于细长本体部分的第一端的第一附接单元；以及位于细长本体部分的第二端的第二附接单元。该方法可包括以下步骤：将细长件附接至毂板；将对准工具的第一附接单元附接至毂板上的一个第一对准点；将对准工具的第二附接单元附接至细长件的第二对准点；将细长件相对于毂板对准；将细长件固定至毂板；对多个细长件中的每个细长件重复每个步骤；一旦已将这些细长件固定至毂板，便将多个板中的每个都固定至细长件。

一个实施方式提供了一种装配与能量转换设备一起使用的具有中心轴线的收集器的方法。该方法可包括以下步骤：在第一基本上平面的配合表面与第二基本上平面的配合表面之间夹入多个细长件，每个细长件包括两个基本上共线的销，销位于每个细长件的第一端的任一侧上，每个配合表面限定多个孔，将每个孔的尺寸构造为容纳一个销；以及固定基本上平面的配合表面，使得将共线的销定位在每个相应配合表面中的对应孔内，使得配合表面垂直于中心轴线，并且每个结构件的第二端从中心轴线向外辐射状延伸。在一些实施方式中，该方法可包括将多个板段附接至多个细长件的步骤。在一些实施方式中，每个板段包括在第一侧上的附接凸起和在第二侧上的反射表面。在一些实施方式中，该方法可包括对准所有板段以在收集器上方的位置形成收集器焦点的步骤。在一些实施方式中，通过将多个紧固元件连续地上紧规定的量，来执行对准步骤，所述紧固元件被定位成将板附接至细长件。

一个实施方式提供了一种用于引起围绕两个正交轴线旋转的驱动组件。驱动组件可包括：具有第一旋转轴线的第一驱动单元；以及具有第二旋转轴线的第二驱动单元，其中，第二驱动单元定位成与第一驱动单元分开，使得第一和第二旋转轴线正交但不相交。在一些实施方式中，第一和第二驱动装置引起具有方向轴线的本体旋转，第一驱动单元引起本体围绕第一驱动单元的竖直旋转轴线的旋转；第二驱动单元引起本体围绕第二驱动单元的水平旋转轴线的旋转，其中，当第二驱动单元已经引起本体围绕第二驱动单元的水平轴线旋转从而引起本体的方向轴线是竖直的时，本体的方向轴线与第一驱动单元的竖直旋转轴线平行但不重合。在一些实施方式中，第一轴线是从第二轴线偏移的方位轴线，第二轴线是仰角轴线。在一些实施方式中，方位轴线垂直于地平面，并被构造为基于罗盘方向移动物体。在一些实施方式中，将仰角轴线构造为，通过多个仰角来移动物体。在一些实施方式中，相对于方位角这样布置仰角轴线，使得第一驱动单元的顶面限定电缆敷设可通过的孔。在一些实施方式中，第一驱动单元具有第一原点和第一坐标系，并且其中，第二驱动单元具有第二原点和第二坐标系，使得第一原点和第二原点相对于彼此偏移。

一个实施方式提供了一种用于支撑一个两轴线可旋转的物体的立柱组件。立柱组件可包括：基座；从基座延伸的中空细长件；以及用于引起物体围绕两个正交轴线旋转的驱动组件。驱动组件可包括：具有第一旋转轴线的第一驱动单元；以及具有第二旋转轴线的第二驱动单元，其中，第二驱动单元定位成与第一驱动单元分开，使得第一和第二旋转轴线正交且相对于彼此偏移，使得每条轴线与另一轴线不相交。在一些实施方式中，第一驱动单元包括限定与中空细长件连接的孔的表面。在一些实施方式中，将孔的尺寸构造为接收电线或电缆。

一个实施方式提供了一种用于减小发动机壳体和框架之间的振动传递的振动传递减小系统。该系统可包括：多个隔离弹簧，每个隔离弹簧形成圆形支座，发动机壳体定位在圆形支座之内，圆形支座附接至框架；以及被动平衡器，附接至发动机壳体。在一些实施方式中，将此多个隔离弹簧布置为，形成具有纵向轴线的圆柱形支座结构。在一些实施方式中，该系统可包括沿着公共纵向轴线布置的加热头部、发动机和被动平衡器，发动机设置于发动机壳体之内。在一些实施方式中，响应于重力载荷而选择隔离弹簧的轴向弹簧刚度，从而确保发动机壳体保持在预定的轴向公差带中。在一些实施方式中，预定的轴向公差带的范围从大约0mm到大约0.6mm。在一些实施方式中，框架是环框架，其包括多个支撑件和顶部基本上圆形的区域。在一些实施方式中，圆形支座被附接至环框架。在一些实施方式中，框架是环框架，其包括多个支撑件和顶部基本上圆形的区域，其中，隔离弹簧是弯曲件，其中，由弯曲件悬挂发动机壳体、加热头部和被动平衡器。在一些实施方式中，由环框架悬挂发动机壳体、加热头部和被动平衡器，并用圆形支座将它们保持共线地对准。

一个实施方式提供了一种用于减小热交换器的过度日射的方法。该方法可包括以下步骤：提供具有用于吸收太阳辐射的表面区域的热交换器；在热交换器的表面区域上集中太阳辐射，使得所集中的太阳辐射撞击热交换器的整个表面区域的一部分；并在热交换器的表面区域周围移动所集中的太阳辐射。在一些实施方式中，移动所集中的太阳辐射的步骤包括以一定图案移动所集中的太阳辐射。在一些实施方式中，此图案基本上是圆形的。在一些实施方式中，以大约1至大约30转每分的速度在表面周围移动太阳辐射。在一些实施方式中，移动所集中的太阳辐射的步骤包括所集中的太阳辐射的随机移动。在一些实施方式中，所集中的光撞击小于热交换器的大约100％的整个表面区域。在一些实施方式中，该方法可包括当热交换器的温度达到预定极限时，减小所集中的太阳辐射撞击所述表面区域的部分，由此减小热输入。在一些实施方式中，该方法可包括提供太阳能集中器或其部件的步骤。在一些实施方式中，该方法可包括提供斯特林发动机的步骤。在一些实施方式中，将斯特林发动机构造为与热交换器热通信。在一些实施方式中，热交换器与能量转换设备热通信，从以下组中选择能量转换设备，该组由化学能转换装置、热能储存装置、燃气轮机、多缸发动机、多活塞发动机、蒸汽轮机、蒸汽动力塔、燃料电池和基于水的能量产生系统组成。

一个实施方式提供了一种用于延长太阳能热交换器的使用寿命的方法。该方法可包括以下步骤：提供太阳能集中器；提供热交换器；在热交换器和太阳能集中器之间提供孔；从太阳能集中器引导一束集中的太阳辐射穿过孔；以及当热交换器的温度达到预定极限时，减小经过孔的太阳辐射的量，由此减小撞击热交换器的太阳辐射的量。在一些实施方式中，太阳能集中器是反射盘。在一些实施方式中，减小太阳辐射的量的步骤包括使太阳能集中器和孔不对准。

一个实施方式提供了一种用于减小热交换器的过度日射的方法。该方法可包括以下步骤：提供太阳能集中器；提供斯特林发动机；提供具有表面区域的热交换器，热交换器与斯特林发动机热通信；在热交换器和太阳能集中器之间提供孔；将太阳能集中器和孔这样对准，使得一部分来自太阳能集中器的太阳辐射经过孔，其中，这部分太阳辐射撞击热交换器的表面区域的一部分；并在热交换器的表面区域周围移动太阳辐射。在一些实施方式中，该方法包括当热交换器的温度达到预定极限时，减小所集中的太阳辐射撞击所述表面区域的部分，由此减小热输入。在一些实施方式中，该方法包括移动所集中的太阳辐射的步骤，使得当达到预定的最大温度、功率、压力、扫过体积、阻力、电流或位置时，基本上没有所集中的太阳辐射撞击热交换器。

一个实施方式提供了一种使用超大尺寸的太阳能集中器的方法。该方法可包括以下步骤：提供超大尺寸的太阳能集中器；提供热交换器；在热交换器和超大尺寸的太阳能集中器之间提供孔；在非峰值太阳能条件期间，从太阳能集中器引导基本上所有的太阳辐射穿过孔；并且在峰值太阳能条件期间，减小经过孔的太阳辐射的量并在热交换器的表面区域周围移动太阳辐射，由此减小热输入。在一些实施方式中，当太阳日射是大约850W/m²时，超大尺寸的太阳能集中器能够产生大约3kW_e。在一些实施方式中，当太阳日射是大约100W/m²时，超大尺寸的集中器能够产生大约10W_e。在一些实施方式中，该方法包括提供斯特林发动机的步骤。在一些实施方式中，将斯特林发动机构造为与热交换器热通信。在一些实施方式中，超大尺寸的太阳能集中器能够集中比由热交换器或斯特林发动机所能热处理的更多的太阳辐射。

一个实施方式提供了一种设备，其可包括：斯特林发动机；与斯特林发动机通信的热交换器；用于在热交换器上集中太阳能的太阳能集中器；以及太阳能集中器和热交换器之间的孔，该孔用于控制到达热交换器的太阳能的量。在一些实施方式中，太阳能集中器是盘。在一些实施方式中，此盘具有反射表面。在一些实施方式中，该设备包括用于保护斯特林发动机不受所集中的太阳能影响的壳体。在一些实施方式中，将壳体的至少一部分构造为减少热吸收或太阳能吸收。在一些实施方式中，为壳体施加热喷射。

一个实施方式提供了一种用于延长太阳能热交换器的使用寿命的方法。该方法可包括以下步骤：提供太阳能集中器；提供热交换器；在热交换器和太阳能集中器之间提供电磁辐射路径；沿着电磁辐射路径从太阳能集中器引导大多数太阳辐射；以及响应于传感器反馈而减小撞击热交换器的太阳辐射的量。在一些实施方式中，该方法包括减小热交换器加热的速度的步骤。在一些实施方式中，该方法包括在热交换器的表面区域周围移动所集中的太阳辐射的步骤。

一个实施方式提供了一种使用超大尺寸的太阳能集中器的方法。该方法可包括以下步骤：提供超大尺寸的太阳能集中器；提供热交换器；在热交换器和超大尺寸的太阳能集中器之间提供电磁辐射路径；在非峰值太阳能条件期间，从太阳能集中器引导大部分太阳辐射穿过电磁辐射路径；并且在峰值太阳能条件期间，减小经过电磁辐射路径的太阳辐射的量并在热交换器的表面区域周围移动太阳辐射，由此减小热输入，扩展热点，减小热交换器加热的速度，和/或保持冷却剂温度。

一个实施方式提供了一种用于改进能量转换器系统的性能的方法。该方法可包括以下步骤：提供具有用于吸收热能的表面区域的热交换器；在热交换器的表面区域的一部分上集中热能；以及在热交换器的表面区域周围移动所集中的热能，由此减小热输入，扩展热点，减小热交换器加热的速度，和/或保持冷却剂温度。

总体上，以下提供了与能量转换设备相关的各种细节和尺寸。虽然在一个优选实施方式中，以下描述的系统涉及3千瓦的能量转换设备(通过此设备将太阳能转换成电功率)，但是这里描述的实施方式及其尺寸并非旨在是限制性的，而是将其提供为说明性实例。

附图说明

参考下述附图和权利要求，可更好地理解本发明的目的和特征。附图并非必须是成比例的，相反重点通常在于说明本发明的原理。在附图中，同样的数字在各个视图中用来表示同样的零件。当介绍附图时，在本公开内的各个基础上提出与本公开相关联的附图。

图1A和图1B是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的用于将太阳能转换成电、机械功、热能或化学能的系统的示意图。

图1C是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的能量转换设备的示意图。

图1D是根据本发明的一个说明性实施方式的具有顶回转板(挡热板)的框架的示意图。

图1E是根据本发明的一个说明性实施方式的所装配的能量转换设备的图。

图2A和图2B是根据本发明的一个说明性实施方式的能量转换设备的内部视图，图2B示出了发动机和相关部件的内部视图。

图2C至图2F是描绘了根据本发明的一个说明性实施方式的接收器组件及其部件的示意图。

图3A至图3J是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的示例性接收器组件及其部件的各个示意图。

图4是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的系统的示意图。

图5A和图5B是描绘了根据本发明的一个说明性实施方式的处于装载位置中的系统的示意图。

图6是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的系统的示意图。

图7A至图7N是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的示例性吊杆、底盘及其部件的示意图。

图8是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的对准工具的示意图。

图9A至图9F是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的示例性底盘部件的示意图。

图10是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的驱动单元的示意图。

图11A至图11D是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的板段的示意图。

图12A至图12B是分别示出了根据本发明的一个说明性实施方式的收集盘和收集盘组件的示意图。

图13是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的板段的示意图。

图14是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的板段的下侧的示意图。

图15A至图15D是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的收集盘组件硬件的示意图。

图16是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的附接至板段的板臂的示意图。

图17A至图17C是示出了根据本发明的一个说明性实施方式的经过接收器组件并撞击加热头部的太阳能的示意图。

图18A是根据本发明的一个说明性实施方式的圆形支座环、弯曲弹簧、加热头部和能量转换设备的其他部件的示意图。

图18B是根据本发明的一个说明性实施方式的用来减小发动机振动的弯曲弹簧的示意图。

图18C至图18D是根据本发明的一个说明性实施方式的环框架的示意图。

图19A至图19C是描绘了根据本发明的一个说明性实施方式的框架和设备组件的示意图。

图20是根据本发明的一个说明性实施方式的加热头部的示意图。

图21A至图21C是描绘了根据本发明的一个说明性实施方式的所装配的加热头部的俯视图、仰视图和横截面图的示意图。

图22是描绘了根据本发明的一个说明性实施方式的加热头部的横截面图的示意图。

图23是描绘了根据本发明的一个说明性实施方式的通道板的示意图。

图24是描绘了根据本发明的一个说明性实施方式的流量分配板的示意图。

具体实施方式

以下描述涉及示出了本发明的某些实施方式的附图。其他实施方式是可能的，并且在不背离本发明的精神和范围的前提下，可能对这些实施方式进行修改。因此，以下详细描述并不意味着限制本发明，相反，本发明的范围由权利要求来限定。

本申请中的段落或标题的使用并不意味着限制本发明；每个段落和标题可应用于本发明的任何方面、实施方式或特征。

应该理解，本发明的方法的步骤的顺序并不是本质的，只要本发明保持可操作即可。此外，可能同时执行两个或更多个步骤，或以与这里叙述的顺序不同的顺序执行，除非另外说明。

在提供值的范围或列表的地方，单独考虑值的该范围或列表的上限与下限之间的每个中间值，并将其包含在本发明内，好像在这里明确地列举出每个值。另外，考虑给定范围的上限与下限之间的以及包括此上限和下限的较小的范围，并将其包含在本发明内。示例性的值或范围的列表不排除给定范围的上限与下限之间的以及包括此上限和下限的其他值或范围。

应该理解，除非另外明确地说明，否则术语“一(a)”、“一(an)”和“该(the，所述)”表示“一个或多个”。

从说明书、附图和权利要求书中，将更充分地理解本发明的上述内容、其他特征和优点，以及发明本身。

这里公开的本发明的方面和实施方式涉及能量转换设备，例如斯特林机器或发动机，以及它们的组成部件和操作方法。不限制于一个特定理论或机构，在一些实施方式中，斯特林发动机和相关系统部件在包含活塞的闭合汽缸中使用工作流体(典型地，空气、氦气、氮气或氢气)。作为其操作的一部分，气体的膨胀(加热)和收缩(冷却)驱动活塞在汽缸中前后移动。此活塞移动所执行的功用来驱动发电机(例如，线性交流发电机)并发电，或用来产生压力波以驱动压缩过程。在一个实施方式中，使用多个自由活塞。

以更详细的方式，在能量转换设备的一个实施方式中使用的移动重块的布置包括发动机外壳或壳体、包括发电活塞的原动机、置换器(其可包括用来置换工作流体的物质)，以及被动平衡器。将所有这些各种元件直接或间接地接合在一起，并且振动并移动至不同的角度。在下面更详细地描述包括支撑环部的环框架，通过该支撑环部沿着其纵向轴线、与纵向轴线平行的轴线或与其等价的轴线来悬挂发动机壳体。

在一些实施方式中，将斯特林机器和相关技术构造为，收集太阳能并将其转换成电或有用的功，作为能量转换设备的一部分。由于这里描述的斯特林发动机使用包含流体、电子系统、冷却子系统以及其他受到明显加热的元件的闭合系统，所以本发明的涉及热交换器和过度日射控制的不同实施方式对于装置操作来说是有利的。“日射”是在给定时间内在给定表面积上接收的太阳辐射能的测量。因此，“过度日射”是在给定时间内在给定表面积上接收的超量的太阳辐射能(即，比系统可热处理的更多的太阳辐射)。

如下面更详细地讨论的，热交换器和过度日射控制方法用来驱散和另外引导所接收的太阳能，以防止损坏整个系统。另外，由于该系统的能量转换部分包括一个或多个振动的自由活塞或斯特林发动机以及安装于升高位置中的可移动的太阳能接收器部分，所以控制振动是本发明的另一特征。以下描述提供了与解决这些问题等的各种能量转换设备和部件相关的具体细节。在考虑这些细节之前，在图1A和图1B中示出了适于将太阳能转换成电或机械功的示例性系统实施方式。虽然通篇使用太阳能、阳光、热能和其他术语，但是在这里其并非旨在限制这些实施方式。通常，本发明涉及在使用这里描述的各种方法和设备的同时互相配合以将一种形式能量转换或改变成另一种形式能量的系统、子系统、方法、装置、设备和部件。

将理解，可根据能量转换设备的期望尺寸来构造这里描述的设备及其许多部件的尺寸和比例。因此，虽然可能参考该设备和/或其各个部件的尺寸，但是这种参考仅用于说明性目的，在决不背离本发明的范围和精神的前提下，可改变该设备及其部件的尺寸或比例。

能量转换设备和系统综述

如图1A和图1B所示，示出了用于收集并转换太阳能的一个实施方式10。来自太阳的太阳能12(λ)撞击收集器14(替代地，盘状物、板阵列、反射器，或集中器)。在以太阳能收集的方式使用的一个实施方式中，收集器是镜或其他反射表面，设置于每个板上。如所示出的，多个基本上相同的集中器板(反射元件)16环绕公共中心，以形成能够将光引导至能量转换设备18(ECA)的曲面。每个板具有多个边缘。在集中器的一些实施方式中，可包含凹槽或狭槽20，以便于改变集中器相对于支撑立柱或支柱22的角度。如所示出的，使所收集的能量改变方向至ECA 18。将集中器14和能量转换设备18设计为，通过使用驱动单元24而随着太阳回转。在一个实施方式中，使用双轴驱动单元。吊杆26将能量转换设备与集中器连接。将吊杆26构造为，当集中器14围绕其旋转轴线铰接时，容纳立柱22。

在其他实施方式中，可用相同形状的收集器来集中其他形式的能量，例如无线电或微波传输。常常用这种收集器或盘从同步卫星或轨道卫星收集传输。在这种情况下，集中器板的表面由反射所关注能量波的材料制成。在一个实施方式中，该表面由金属网制成，以反射微波。在一个实施方式中，收集器或盘的直径的范围是从大约4.7m至大约6m。在另一实施方式中，收集器或盘的直径在大约1m至大约50m之间。如下面更详细地讨论的，在一个实施方式中，收集器或集中器包括多个部件，每个部件具有平的或低的轮廓，使得这些部件具有优化的组装密度和可用于传统的船运的尺寸/形状轮廓。因此，如图7、图9、图11、图14和其他图所示，可在一个或多个传统的箱体(例如，扁平箱体)中发送底盘和/或收集器的部件，并且在现场中迅速组装，以快速地安装能量转换设备和收集器系统。用扁平元件建造接收板的底盘，是本发明的一个特征。

如所示出的，在图1A和图1B中，根据一个实施方式，将双轴驱动单元(或驱动装置)24构造为移动集中器14和能量转换设备18。集中器和能量转换设备可旋转整个360度。另外，对于罗盘方向(方位角)，可将仰角向上调节至大约162度。另外，集中器可与地面平行，同时在非操作或装载模式中，面向上或朝着地面倾斜。由于图1A和图1B所示的系统典型地用于发电，所以在一些实施方式中，存在电子封装34或AC功率输出28。

如图1B所示，用焊缝或其他紧固件将吊杆26可操作地接合至底盘30，该底盘包括多个细长的径向伸出部、细长件、结构件、板臂，或肋32a-n。这些构件沿着一个维度是扁平的或窄的，以便于扁平封装和船运。在一些实施方式中，板臂32是大约2m长，大约0.25m高，大约0.035m宽。将集中器板16固定至板臂32。在一个实施方式中，集中器板16具有基本上相同的几何形状。当装配集中器以将入射的太阳能引入能量转换设备时，这提供一些优点。当装配时，在一个实施方式中，形成星形孔19。如图1B所示，相对于立柱或支柱22的直径构造集中器中的凹槽或狭槽20的尺寸，以允许集中器14移动穿过较宽的运动范围。因此，本发明的一个实施方式涉及一种包括多个基本上相同板的集中器，使得当组合时，此多个板形成具有狭槽的三维表面，将此狭槽的尺寸构造为对于集中器的给定运动范围容纳立柱的间隙。在一个实施方式中，每个板具有两对边缘，每对边缘径向地定向于一对不同的非同心圆。

能量转换设备(替代地，在一个实施方式中，叫做热驱动装置或斯特林机器/发动机)包括自由活塞斯特林发动机和各种冷却、传感、热交换、振动平衡和其他子系统。能量转换设备接收太阳能，并产生有用功或电以及废热。立柱或支柱支撑收集器、双轴驱动装置和能量转换设备。在一个实施方式中，立柱和驱动组件的与双轴驱动装置的一个旋转轴线共线的一部分也是中空的，以便于电线或电缆的布线。在其他实施方式中，能量转换设备包括太阳能光伏转换器或无线电和微波检测器。双轴驱动装置的使用也便于功率或流体传输电缆敷设的有利布线。特别地，偏移驱动机构的使用允许电缆敷设通过用来支撑能量转换设备的支柱或立柱在中心布线。

在图1C中，示出了能量转换设备18的外层、壳体或盖子50。作为装置的操作的一部分，将盖子50设计为满足某些条件。特别地，盖子必须不燃烧或熔化，并且其还必须承受雪、冰、雨、冰雹或任何其他可预见的天气情况。为了实现部分这些目的，在一个实施方式中，用片状模制塑料(SMC)制造盖子。用于盖子的其他适当的材料包括，例如，钢、铝、塑料，和/或玻璃纤维。

此外，相对于图1C和图1D，外盖50与框架的连接代表能量转换设备的另一设计特征。如所示出的，两个盖子部分相对于框架的顶梁或回转板52连接，使得框架的顶梁形成盖子顶部的中心脊部。框架的这种设计允许框架的顶梁来保护内部的斯特林发动机部分和能量转换设备18的接收器部件。如果使用塑料或其他覆盖物，而不是使用框架部分作为挡热板，那么塑料会熔化或着火，由此导致能量转换设备损坏。在装置与太阳结合过程期间，将出现此熔化。因此，通过梁的额外防护，防止一束沿着梁52移动的所集中的光损坏发动机部件。

因此，部分地，本发明的一个实施方式涉及用框架的部件来提供相对于发动机或接收器部分的隔热，例如通过能量转换设备的顶部上的回转板。虽然用框架的顶部作为辐射屏蔽，但是在其他实施方式中，框架的另一部分也可用作屏蔽。因此，可在能量转换设备的顶部、侧面，或底部或任何部分上使用由框架部分形成的热屏蔽。

如图1D至图1E所示，热屏蔽或回转板52也可用于框架。另一种方法是，除了单独的框架系统以外，在发动机壳体的顶部上使用单独的板。然而，这是效率低的，并增加设备的重量。如所示出的，框架的回转板52部分用来保护发动机和其他部件不受到强烈的阳光束，在一些实施方式中，当跟踪太阳或远离太阳时，这束阳光越过(在下方或在侧面)发动机壳体。这种设计实施方式将具有孔60的回转锥体58、面板62和发动机壳体框架组合成一体。当将光束移入孔60中和从孔60移出时，框架、回转锥体58和面板62用作组合热防护系统。

由于在各种能量转换设备实施方式内管理热量对于可行的装置操作来说是重要的，所以考虑图2A、图2B和图2C所示的实施方式是有用的。从能量转换设备18的这些视图中，显著的是，将整个设备分成接收器部分56和斯特林发动机部分54。参考图2C，在一个实施方式中，接收器部分56包括面板62、回转锥体58、接收器锥体100和相关的部件。参考图2B，在一个实施方式中，发动机部分54包括加热头部102、发动机55和发动机壳体57，以及相关的部件。在一个实施方式中，诸如图2B所示的实施方式，能量转换设备18包括接收器组件56和发动机部分54，光撞击接收器组件。还示出了发动机壳体57，并且其可能包括几个形成斯特林发动机55的外压力边界的部件。在一个实施方式中，能量转换器是具有交流发电机的自由活塞斯特林发动机，当自由活塞振荡时，交流发电机发电。在一个实施方式中，可选的风扇帮助减少和/或排出能量转换器18中的超量的热量。

如图2C所示，在一些实施方式中，当整个系统回转以跟踪太阳时，来自收集器的太阳辐射12初始地入射在面板62或回转锥体58上。在正常操作期间，太阳辐射被引导至孔60处或其附近的焦点，之后辐射束展开，通过接收器锥体100以撞击加热板102(在下面会更详细地对其进行讨论)。在一个实施方式中，诸如如图2F所示的实施方式，可用一个或多个过度日射传感器115基于入射在ECA上的超量太阳能来产生数据或检测温度变化，使得可触发驱动组件的移动以防止过度日射。

通常，发动机组件与接收器组件的热分离是本发明的一个方面。在一些实施方式中，用波纹式密封部或折叠式密封部150来实现热绝缘，诸如图3H至图3J中所示的。如将理解的，可使用任何导致热绝缘的密封结构。在一个实施方式中，可用硅石纤维织物在接收器组件与发动机组件之间形成波纹式密封部。然而，本发明的实施方式不限于硅石纤维织物，在使用其他系统参数的各种实施方式中，可使用任何适于成形成波纹式密封部的材料。

本发明的一个相关方面是使接收器的振动与斯特林发动机的振动相隔离。波纹式密封部的使用允许该密封部在操作期间弯曲并阻止撕裂。结果，波纹式密封部帮助将接收器组件和发动机组件的相应振动隔离。在此背景下，下面将讨论与接收器组件及其组成元件相关的具体细节。

如图3A和图3B所示，接收器组件的外部包括面板62。接收器面板保护其余部件不受到太阳能溢出或以其他方式从有缺陷的镜、自动试运行、过度日射控制、失效的传感器和其他事件撞击它们。当盘将所集中的太阳能束移动至孔中或移动至孔之外时，面板62还保护其他部件。

另外，在能量通过辐射、反射、传导或对流而发射至空气或其他材料之前，面板62将能量吸收并储存。将接收器面板62设计为，在其被所集中的太阳能损坏的情况下，在现场中可将其轻松地更换。在一个实施方式中，面板62由金属制成，以耐冲击。与由于冰雹或热循环而会破裂的陶瓷设计相反，该面板提供许多优点。面板62可包括陶瓷涂层或其他适当的热处理，以减少太阳能吸收。

如图2D、图3A和图3C所示，在各种实施方式中使用接收器回转锥体58。回转锥体58用来保护薄的接收器箔110、111、接收器锥体100、和其他部件，使其不受到所集中的太阳能的影响。它还用来在操作集中器和能量转换设备的不同阶段期间吸收并储存能量。传感器114用来确定有多少能量溢出或撞击回转锥体(或设备的其他表面)(图3C)。因此，相关的传感器114收集传感器数据，例如温度数据。此传感器数据可用来增加进入接收器的能量的量，并由此增加系统性能。在一个实施方式中，回转锥体的直径的范围是从大约24mm到大约280mm。类似的，孔的直径的范围是从大约80mm到大约120mm。在一个优选实施方式中，孔是大约95mm+/-0.5mm。

替代地，可将此传感器数据传递至驱动单元，以导致将来自集中器的光分配在加热板102周围，以减小使发动机或能量转换设备的其他部件过热的可能性。可从可装配在能量转换设备内的所有传感器中选择用来收集传感器数据的传感器114。作为一个实例，适当的传感器可包括，但是不限于，温度传感器、热电偶、位移传感器、过荷传感器、辐射传感器、光传感器，或任何其他传感器。

将图3C和图3D的回转锥体58及回转锥体的其他实施方式设计为，在温度传感器失效和回转锥体变得损坏的情况下，可在现场中轻松地进行更换。如图3D所示，虽然其他角度是可能的，但是接收器回转锥体的角度59还允许更多的能量从回转锥体反射并进入接收器。回转锥体角度59的范围可以是从大约0度到大约80度。在一个优选实施方式中，回转锥体角度59在大约38度到大约41度之间。进而，这增加了能量转换设备的性能。在一个实施方式中，一个或多个接收器组件部件(例如，面板、回转锥体、接收器锥体)的表面涂覆有热障涂层(TBC)或热喷涂(例如，等离子体喷涂、火焰喷涂、冷喷涂、电弧喷涂或HVOF喷涂)。TBC是金属、陶瓷或水泥涂层，其通过从其反射能量，并通过由于涂层上的传导而引起的温度下降，来帮助降低部件的温度。在一个实施方式中，使用TBC涂层。然而，在其他实施方式中，不使用TBC涂层。

在各种实施方式中，接收器组件也可包括一个或多个传感器114以收集数据，其进而可用来增强装置操作或保护能量转换设备或其组成元件。在一个实施方式中，将温度传感器包含在接收器组件中。在一个实施方式中，诸如图3C所示的，这些传感器位于面板62和回转锥体58的背面(没有太阳能入射)上，以保护其不受到所集中的太阳能和一些环境要素的影响。

通常，至今为止，接收器仅是某些类型的，诸如直接照明接收器(DIR)、回流或热管接收器。如在图中描述的，这里描述的接收器组件实施方式不使用一排管子来对发动机传递能量，类似DIR的，并且与上述其他接收器设计不同。接收器组件实施方式及其组成部分的材料选择和特性提供许多优点，其中一个优点是，其比其他设计更经济。新颖的接收器设计还因斯特林发动机的线性重块布置和几何细节而受到赞誉。

在一个实施方式中，如图3E所示，接收器锥体100由金属制成。此外，位于孔60附近的接收器锥体边缘101帮助防止接收器箔110由于入射的太阳能通量而受到损坏。在一个实施方式中，将接收器锥体100设计为，当所集中的太阳能进入接收器时氧化，以用暗表面改进接收器性能。接收器锥体100由金属制成，以便耐冲击并且制造不太昂贵。在一个实施方式中，外接收器锥体直径的范围是从大约260mm到大约280mm。在一个实施方式中，内接收器锥体直径的范围是从大约95mm到大约105mm。

如所示出的，在图2C、图2D和图2E中，在一个实施方式中，在接收器锥体100和接收器箔110、111之间封装有一体的绝缘部106。在其他实施方式中，可使用多个绝缘部分。典型地，绝缘部106是多孔材料，诸如硅石材料。在一些实施方式中，可使用不止一个整体绝缘部。在一个实施方式中，将接收器箔110焊接至更厚的接收器锥体100以封装绝缘件106，从而形成接收器包装100’。在一个实施方式中，有两个接收器箔110和111。将接收器箔110焊接至边缘101和接收器箔111，并将接收器箔111焊接至边缘103。

此外，接收器包装100’形成曲线113，该曲线被构造为接收形成于发动机绝缘部108中的互补曲线115，从而形成防止热的上浮空气通过自然对流溢出接收器的密封部。在接收器锥体100的与入射光相对的一侧上，将接收器箔110焊接至边缘101，有助于改进接收器可靠性。这可以理解，因为在与入射阳光12相对的一侧上将箔焊接至接收器锥体，因为更厚的接收器锥体可处理更大的太阳能通量(图2E，示出了图2D的部分放大)。

如图3E所示，有几个接收器支撑架152。接收器支撑架允许将接收器组件与发动机分离，因为接收器组件附接至翼梁，翼梁是框架的组成部分。来自其他公司的接收器由于接收器在附接至发动机时振动得过多，而有时会失效。将

螺母增加至接收器支架，以允许更快速装配和维修。

参考图3F，可用以下两个等式中的任何一个来书写接收器的能量平衡：

Q9＝Q1+Q2+Q4+Q8

Q7＝Q4-Q3-Q5-Q6

Q1：来自集中器的入射至面板上的反射功率

Q2：来自集中器的入射至回转锥体上的反射功率

Q3：从接收器发射并反射出接收器的辐射

Q4：由接收器从集中器拦截的总功率

Q5：从对流离开接收器的总功率

Q6：在接收器箔的对流和辐射掉之前通过接收器绝缘部的传导

Q7：进入发动机的有用功率

Q8：从集中器反射的不撞击回转锥体或面板或进入接收器的总功率

Q9：从集中器反射的总功率

如图3H和图3J所示，发动机绝缘部108使用封装发动机绝缘部108和绝缘密封部150的金属箔109。在一个实施方式中，用高温硅树脂将密封部150附接至箔109。夹具112在金属箔109上夹紧，金属箔覆盖密封部150的外表面和发动机绝缘部108。绝缘部108是有利的，因为其帮助减小从发动机的热损失，允许发动机更有效地操作。除了减小绝缘密封部150开始失效时应有的对流以外，金属箔109帮助给予绝缘密封部150刚性支撑。如图3G所示，还示出了帮助减小接收器中的对流和热损失的发动机绝缘部108中的凹槽或曲线115。另外，沿着面向发动机的表面的凹槽164使得能够将温度传感器或其他传感器附接至发动机，以监测温度，从而帮助减小接收器中的对流和热损失。

在图3J中示出了一个示例性的波纹式绝缘密封部150，其用于在热和振动上将接收器组件与发动机组件分开。绝缘密封部150允许在将接收器与对流密封的同时将接收器与发动机分开。将其附接至发动机绝缘部108和接收器绝缘包装100’上。其由柔性材料形成，以适应并减小从发动机到发动机壳体的振动传递。

收集器或盘组件、装载位置、板几何形状和光学特征

参考图4，结构单元10总体上包括机械/结构部分204和接收器或发电机部分，诸如斯特林发动机/发电部分18。机械/结构部分204包括收集器部分208，收集器部分包括由板臂32(细长件或肋)支撑的段或板16。在一个实施方式中，所述段或集中器具有反射涂层(诸如瓦片)或是镜面的，并且板16共同形成太阳能收集器208，其朝着斯特林发动机/发电部分18集中并聚焦光。吊杆组件26包括两个吊杆臂228、228’，发动机平台232和底盘锚定器260。将底盘锚定器260安装在驱动组件24上，然后将驱动组件安装在立柱22上，立柱将系统204锚定至地面。立柱22还支撑系统的电子封装件34。在一个实施方式中，立柱是大约3m长，并且直径是大约0.2m。

两段252和252’彼此不接触，并由此形成开口或狭槽20，其允许太阳能收集器208在立柱22周围移动。另外，在一个实施方式中，将两个吊杆臂228、228’充分隔开，以当处于装载位置时允许太阳能集中器208向下指向。当处于装载位置中时，收集器208从竖直位置指向大约160度。

参考图5A和图5B，在装载位置中，使斯特林发动机/发电部分18处于地面附近，并且两个吊杆臂228、228’经过立柱22周围。这允许收集器208不收集灰尘和碎片，或在不使用时或面临超大的风力载荷的可能性时不损坏。在一个实施方式中，立柱22的支座附近的锁(在以下讨论)与发动机平台232接合，并在超大的风的条件下将组件保持稳定。

更详细地参考图7H，板臂32被附接至毂256，毂256进而被附接至底盘锚定器260。在一个实施方式中，毂256包括两个基本上平面的配合表面，其限定多个尺寸被构造为容纳位于细长件32上的销的孔。吊杆臂228、228’还被附接至底盘锚定器260。额外的支杆274、274’在立柱22周围隔开，并附接至底盘锚定器260。支杆274、274’帮助支撑吊杆臂228、228’。在一个实施方式中，底盘是一组元件，板附接至这组元件并且这组元件接收结构支撑。

还参考图7A至图7I，用U形支架300(图7C)将发动机平台232(图7B和图7I)附接至吊杆臂228、228’。发动机平台232(图7B)从收集器部分208的中心线偏移，使得当将斯特林发动机/发电部分18定位在发动机平台232上时，收集器部分208的焦点轴线与斯特林发动机/发电部分18的纵向轴线重合。这组板臂32(图7F)被附接至毂256，以形成收集器底盘208的凸出形状。底盘锚定器260被附接至与毂256中心同心的毂256。用两个圆形板258、258’构造毂256(图7J)。板258、258’包括底盘锚定器260安装于其中的切掉部259。通过板臂32(图7N)将板258、258’彼此分开。

参考图7N，将板臂32附接至毂256的是台肩螺栓270，其将毂板258、258’的布置控制至较高的精度等级。虽然始终参考各种螺栓，但是，对于这里描述的所有实施方式，可使用任何适当的紧固元件。适当的紧固件包括，但不限于，螺栓、螺钉、铆钉、焊接、粘合剂，以及其他适于将两个物体连接、附接、接合、联结或熔合的机械元件、电元件或化学元件。毂256与板臂32的装配提供一个对准支座，当附接板段16时，不需要额外的对准，便可快速且轻松地将板臂32附接至该对准支座。

这种构造使得，不需要额外的对准，便可能装配一排这些系统。每个毂是一个配合表面。该毂基本上是圆形的，直径是大约1m，厚度是大约4mm。这些毂板258中的一对(图9B)将板臂夹在其之间。这导致径向定向的细长件的平行配合表面。毂板和细长件或肋的此布置包括一底盘，板可能设置、对准和支撑于该底盘上。

关于这里描述的细长件(或肋)，多个结构细长件在公共的配合表面(毂板)之间辐射开。结果，由此消除两个公共配合表面上的任何表面波状或其他缺陷，因为这些结构件不共享平行路径。另外，在与支撑集中器板的底盘相关的实施方式中，通过钉住每个从两个匹配平面向外辐射状延伸的结构细长件(或肋)，迫使上下配合表面垂直于组件的中心轴线。

部分地，如这里描述的，一个实施方式涉及一种装配方法，该方法通过部件附接的布置方式和手段，与一致的零件几何形状(最小零件与零件变化)接合，获得可快速建造的底盘和集中器，其与太阳能集中器的配合表面上的额定的(理想的)方式具有可忽略的偏离。之前的集中器已经依赖于对于集中器的每个板的三点附接，以允许受过训练的技术员“调整”，以调节集中器光学指向精度。所述实施方式的底盘不需要这种“调整”，因此，可由具有基本建造技能的未受过训练的人来装配。关于集中器和肋与毂板的支持底盘，不需要调整。如在本上下文中使用的，不调整被定义为是不需要特殊的测量设备或组件的调节的装配方法。在有序顺序的步骤的基础上，之后使紧固件扭转规定量，能够快速装配集中器和底盘。此规定量的范围典型地是从大约20Nm到大约250Nm。

在一个实施方式中，通过板臂(集中器结构支撑板)来控制板倾斜，通过上下凸缘附接位置，用台肩螺栓将板臂钉在中心毂上。台肩螺栓的使用改进了集中器的光学性能。通常，台肩螺栓的好处是，其导致反射板与接收器的精确角度对准。台肩螺栓将板臂与毂精确地对准，由此对准安装至板臂的反射板。

台肩螺栓用切向对准工具控制扫掠来控制板臂的倾斜，因此，板臂上的紧固孔与板上的附接点对准。板臂毂板和切向对准工具的组合形成三角形，由此控制板臂从毂辐射出的角度。在将板臂固定至毂时使用该对准工具，并且在上紧台肩螺栓(固定紧固件)之后去除该对准工具。

为了确保肋或板臂相对于毂和彼此的对准，在将肋装配至毂板时使用对准工具。在安装板臂的地方利用诸如图8所示的切向对准工具，并且在安装板之前切向对准工具与毂充分地扭转。用来附接并自动地对准每个板的扭矩的量是大约91Nm。在一个实施方式中，毂板具有一系列位于毂板的外围周围的第一对准点。在一个实施方式中，这些第一对准点是柱螺栓。每个肋具有用于附接至毂的毂端和具有第二对准点的远端。在一个实施方式中，第二对准点也是柱螺栓。

对准工具400(图8)是具有第一端408和第二端408’的细长本体404。第一附接单元412位于细长本体部分404的第一端408，并且第二附接单元412’位于细长本体部分404的第二端408’。在使用中，第一附接单元412用于将对准工具400附接至板臂上的最远点(相对于毂)上的第一对准点，并且第二附接单元412’用于将对准工具400附接至毂板上的第二对准点，由此在将板臂固定至毂板之前，将每个板臂相对于毂板对准。

在将组件上紧预定的量时，实现在预定规格内的对准。底盘锚定器260(图7L)由两个锚定臂450构成。参考图9C，每个锚定臂450的一端包括圆形接合部分454。圆形接合部分454与驱动组件24螺栓连接。每个臂450的另一端458装配在毂256的凹口259内，并与毂256螺栓连接。参考图9E，在各个锚定臂450之间固定两个毂盖板255，如图7H所示。

参考图7J和图9A至图9F，在一些实施方式中，底盘组件包括多个板臂32，两个毂板258、258’，两个锚定臂450，两个毂托架257，两个毂盖板255，以及四个毂侧托架261。

参考图6和图7K，用多个螺栓504将立柱22锚定至混凝土支座500，这些螺栓穿过支柱支座凸缘508伸出。用U形螺栓246将电子封装件34与立柱22螺栓连接。支柱在相对端上具有驱动凸缘512，驱动组件24附接至相对端上。在一个实施方式中，将自定心立柱锁514定位在立柱支座凸缘508附近。当装置处于装载位置中时，立柱锁514与发动机平台232的鞍部接合。

通过驱动组件24将底盘锚定器260附接至立柱22。驱动组件24为收集器部分208提供两个旋转自由度。驱动组件24允许收集器部分208围绕立柱22的竖直(方位或z轴线)旋转。驱动组件24还允许收集器部分14围绕一水平轴线(仰角或y轴线)旋转，并由此改变吊杆臂228、228’所指的竖直方向。还参考图10，用多个螺栓550将驱动组件24附接至第二立柱凸缘512，这些螺栓接合驱动凸缘554。锚定臂450接合竖直驱动装置558的两侧。这样，当收集器208向上指向时，锚定臂450位于与立柱22平行的地方并位于其附近。

驱动组件包括两条旋转轴线。这些轴线是偏移的，并使得用于在竖直方向上旋转的旋转轴线和用于围绕立柱22旋转的旋转轴线不相交。围绕立柱22的旋转轴线与立柱22本身的轴线重合。竖直旋转轴线从立柱22的轴线偏移，使得当集中器向上指向时，集中器208的对称轴线与立柱22的轴线共同平行，但是不重合(图6)。此布置允许来自发电机的配线进入立柱中，不与驱动单元发生冲突。另外，由于与双轴驱动单元相关的两条轴线均是偏移的，所以每个驱动单元具有其自己的原点和坐标系。按照已知的偏移值以及原点(0，0，0)和(a，b，c)之间的相对间隔，可能在两个空间坐标系的每个之间转换。

驱动组件、驱动单元、或双轴驱动单元是紧凑的整装单元，其提供用太阳能集中器跟踪太阳所需的所有自由度。这些自由度包括关于罗盘方向的垂直于地平面的轴线(方位轴线)，和另一条与第一轴线正交以建立盘的仰角的轴线(仰角轴线)。

将仰角轴线设置在方位轴线之后，以暴露方位轴线的顶部和限定于驱动壳体中的孔或狭槽。当对于方位轴线与中空轴或立柱接合时，这允许系统电线或电缆通过驱动装置的中心直接向下布线。这解决了对单独电线管理方案的需求。

关于驱动单元，仰角轴线(当盘在顶点位置中指向上时仰角轴线设置在方位轴线之后)允许使用毂，毂从支柱偏移并由此在这两个结构部件之间产生间隙。此布置的好处是对于毂的更小的结构横截面。

参考图11A，在一个实施方式中，组成收集器208的板16是非径向段。也就是说，板16的内部600具有与相同段16的外部604不同的角度宽度。如图12A所示，所述段的形状允许用六个相同的段16来形成或包括收集器208，同时允许用两个平行的、非径向的边缘形成开口或狭槽20。在图13中示出了具有非径向段的集中器板的另一实施方式。在一个实施方式中，板是大约2m长，大约2.2m宽，和大约50mm厚。在一个优选但非限制性的实施方式中，每个板段由具有附接凸起的结构基板(片状模制化合物或压制钢)和反射表面(变形成三维表面或反射膜的薄玻璃镜面瓦片)组成，用压力粘合剂将其粘结在适当的位置中。

返回参考图12A，内部600在收集器208的中心619附近的相邻板之间形成三角形形状的开口608，除了靠近凹槽20的板252和252’之间。此构造通过不允许开口20朝着外圆周向外逐渐变细，而使反射区域最大。此形状使得收集器的制造和装配更简单，因为仅需要制造、储存和使用一端的形状。板臂、毂板(或基本上平面的配合表面)以及其他具有平的或局部平的轮廓的元件可更简单地储存并用船将运至遥远的地方，以进行现场装配。

在一个实施方式中，每个段16包括具有带肋弯曲背衬的固体聚合玻璃树脂，所述背衬包括与板臂32上的螺栓位置对应的螺栓附接凸起654。由于其强度、不收缩、UV和耐热特性，而使用玻璃树脂。这些螺栓附接凸起654允许用球面垫圈将所述段16与板臂32螺栓连接，以由表面和板臂32螺栓连接的结果而减小表面的变形。所述段16本身是非平面的，而是弯曲的，以当与其他段16装配时在离收集器208正确的距离处形成焦点。在一个实施方式中，每个板的顶面具有反射表面。例如，可用多个反射瓦片来形成反射表面。在一个实施方式中，通过用粘合剂附接多个大约1mm厚的镀银玻璃瓦片，将多个板中的每个的前表面制成是反射的。可用各种适当的反射材料或部分反射材料来形成收集器208的反射或镜面表面。

在装配时，以一定的方式安装镜段或板16，以形成精密外壳，用其作为固定装置以相对于底盘锚定器260定位板臂32的径向位置。每个镜段或板16具有两组线性的三个螺栓连接支撑部654，如图11A至图11B和图14所示。将每组线性的连接点附接至一个板臂32。在板16的螺栓连接支撑部654与板臂32上的对应螺栓位置接触的每个位置处，具有界面。

在一个实施方式中，集中器由六个相同的板段组成。每个板的几何形状是这样的，当装配在底盘上时在盘中留有狭槽，支撑柱穿过该狭槽平移，并且该盘从跟踪太阳被铰接，以装载盘。在一个实施方式中，个别的板几何形状平衡了为盘上的所有六个位置使用公共的相同板段的能力，同时使反射表面积最大。如上所述并如在各种图中示出的，这导致在盘的中心产生开星形图案。

如图12B所示，在一个实施方式中，当面向镜时，装配过程从第一板252’开始，到段252和252’之间的开口20的左侧。板16被附接至板臂32，以第一板和第一与第二板臂开始，并在顺时针方向上继续。特别地，用紧固件将第一板安装在第一板臂32a和第二板臂32b上。在一个实施方式中，紧固件是螺栓700(图15A)和螺母704(图15B)，虽然也可使用任何适当的紧固件。在一个实施方式中，在每个界面处，板臂32包括在板臂32的上方和下方延伸的螺栓700，如图16所示。

参考图16，根据本发明的一个实施方式，示出了板在板的附接凸起654处附接至板臂32。用螺栓700将板与板臂螺栓连接，该螺栓穿过板臂衬垫(即，板臂的与板附接的部分)中的孔，并螺纹连接至附接凸起654中。在板臂衬垫的下方，螺栓700固定一对凸出/凹入的垫圈714。在板臂衬垫的上方，螺栓700固定凸出垫圈706和板凹入凸起710。

在另一实施方式中，在板臂32上方的螺栓700上，将板16固定至板臂32上的螺栓位置(例如，板臂衬垫)，这是通过凸缘六角螺栓头700、凹入球面垫圈706(图15C)和凸出球面垫圈(或凸出插入物)708(图15D)来固定，其中凹面面朝上。在一些实施方式中，使用一组凸出/凹入球面垫圈。在板臂32上方的螺栓上，用凹入球面垫圈706固定板臂，其中凹面面朝上。螺母704将垫圈706、708固定在螺栓700上。通常，凸出和凹入配合表面的使用基本上防止或减少局部板变形。用来连接每个板的扭矩的量是大约25Nm。

在使用中，驱动组件24保持收集器208指向太阳，同时吊杆臂228、228’保持将斯特林发动机/发电部分18定位在离收集器208适当距离的地方。

过度日射控制

本发明的实施方式还提供过度日射(即，在给定时间内在给定表面积上接收的超量的太阳能辐射能量)的预防和控制。根据一个实施方式，将能量转换设备的盘或收集器的尺寸构造为，使得当太阳日射是大约850W/m²时，系统可产生大约3kW_e。在一个实施方式中，将系统的尺寸不构造为，当日射大于大约850W/m²时，产生大于大约3kW_e；因此，必须抑制太阳能，否则系统将过热和/或超过行程。通常，这里描述的涉及控制过度日射的实施方式，可与任何包括热交换器的系统或装置一起使用。通常，热交换器指的是接收入射能量并主动或被动地将其传递以产生能量的装置。结果，在各种实施方式中，可用各种能量转换设备来使用所集中的改变方向的能量束，所述能量转换设备包括化学能转换、热能储存、燃气轮机、多缸或多活塞发动机、蒸汽轮机、蒸汽动力塔、燃料电池、基于水的能量产生系统以及其他系统。

试图预防过度日射的传统方法包括：机械遮蔽盘的一部分，在所聚焦的光进入腔体接收器之前机械地阻止光的一部分，并经由风扇和通风路径从腔体接收器排出热量。

本发明的实施方式用一种方法解决了过度日射问题，该方法有目的地以可控方式将盘与太阳不对准，使得所集中的光束的一部分通过，例如，溢出或改变方向于接收器孔之外，在吸收器表面之外“溢出”。盘的不对准迫使一部分光束与回转锥体相交，而不是进入腔体接收器。由于所溢出的或改变方向的光的能含量可能足以损坏回转锥体和其他部件(例如，板)，所以使所溢出的或改变方向的光在孔开口的圆周周围旋转，使得在所溢出的或改变方向的光使另一个经过之间，回转锥体能够冷却。

在一些涉及用于ECA的过度日射控制(而不是通过孔传递的所集中的热能的入射束)的实施方式中，其在一个点或区域处与热交换器或其他关注的表面接触。在这些情况下，不是将所集中的能量相对于孔改变方向，而是初始地沿着或通过基本上线性的电磁辐射路径来引导能量。依次地，可移动此路径，以改变ECA的热交换表面上所集中的热能的热点或点(或区域)。

根据一个实施方式，太阳能束的旋转速度是大约0至大约180转每分(rpm)。更优选地，旋转速度是大约1至大约30rpm。在一个实施方式中，大约11rpm的最小旋转速度防止回转锥体被损坏。然而，将理解，多种旋转速度可能是适当的，这取决于系统的具体构造和周围条件。溢出(或不对准)的程度决定此方法抑制多少热量。

圆形跟踪(或任何其他跟踪图案)或其他过度日射控制(例如，风扇、部分溢出等)应该不足以充分地降低温度，可能升高盘，使得所聚焦的太阳点在热驱动装置的上方，直到温度是恢复操作所可接受的为止。

参考图17A，当来自太阳的光入射在收集器208上或撞击该收集器时，收集器208朝着斯特林发动机/发电部分组件18聚焦太阳。这样定位斯特林发动机/发电部分18，使得收集器208的焦点800不在发动机的加热板102处，而是在加热板102的前面。这允许光束在与加热板102相互作用之前再次发散。这样做，以防止加热板102受到在收集器208的焦点800聚焦的强烈阳光。通过使光束在撞击加热板102之前张开，加热板102的更大面积可吸收热量，而不熔化，如图17B至图17C所示。在一些实施方式中，光束溢出于加热板的边缘之外。在一些实施方式中，光或电磁辐射沿着基本上线性的路径或非线性(即，在焦点上会聚，然后发散)的路径行进。

太阳辐射从镜面盘被反射掉。如所示出的，太阳辐射形成两个锥体。在一个实施方式中，每个垂直于锥体轴线的圆锥截面叫做热通量剖面。撞击发动机的加热头部的热通量剖面是盘距离的函数。热通量剖面是不均匀的。朝着剖面的外径的热通量大于朝着中间的热通量。选择上述布置，使得可使用绝缘的接收器。收集器反射比在最佳太阳条件下加热板所必需的能量更多的能量。这样，当阳光条件小于最佳的时，例如在日出和日落期间，收集器仍在加热板上聚焦足够的能量，以导致系统产生可用的功率或启动发动机循环。最终结果是，当阳光由于集中器尺寸构造的结果而达到上限或阈值时，在加热板102上聚焦了过多的能量，并且发动机会过热。

如果斯特林发动机/发电部分18受到过高的温度，那么驱动组件24移动收集器208，以减小进入孔的太阳能的量或防止太阳能进入孔。这样，所集中的阳光于是为加热板102传递更小的功率，并降低加热板102的温度。因为这导致面板62和回转锥体58变得由太阳光的不撞击加热板102的部分加热，所以驱动组件24可能不会使所集中的太阳光图像留在面板62或回转锥体的区域上过长时间。相反，驱动组件24振荡，使得所集中的太阳光图像在面板62和回转锥体58上和之外振荡，以允许它们有时间冷却。在一个实施方式中，如图17C所示，驱动组件24移动，使得所集中的太阳光图像13在加热板102和回转锥体的外围周围沿着圆形行进。如将理解的，圆形轨迹仅是示例，并且该系统可沿任何图案行进，或者可以是随机的。

返回参考图3F，在过度日射条件期间，减小进入接收器60中的功率Q4，同时增加入射在面板62上的功率(Q1)和入射在回转锥体58上的功率(Q2)。在过度日射条件期间，通过辐射和对流(驱散所吸收的功率)来吸收功率Q1和Q2中的一些。此过程允许将集中器的尺寸构造得更大，这可提高年发电量，并且例如，用面板62、回转锥体58或任何发动机外侧的材料来驱散超量的功率。也可将所集中的光全部瞄准在能量转换设备之外，使得光束扩散在空气中。

在更高的太阳光强度周期期间，可用风扇来冷却接收器。虽然这是一种方法，但是在一个优选实施方式中，使超量的太阳能在回转锥体和面板上溢出或改变方向是优选的。然而，可在发动机外侧的任何材料或部件上使超量的太阳能溢出或改变方向。因此，接收器组件的前部在超量的热能从传导、对流和辐射中驱散之前，将其吸收并储存。面板和回转锥体温度提高，并通过传导、对流和辐射将更多的功率驱散至环境中。在过度日射控制期间，集中器驱动单元移动集中器，使得所集中的光在圆形图案中移动，以在回转锥体和面板上溢出或改变方向。然而，其他移动图案是可能的，诸如，前后的、三角形的、正方形的，或随机的。

在一些实施方式中，在过度日射控制期间，一些所集中的光仍到达热交换器。在另一实施方式中，将驱动单元设置为，当发动机处于最大功率且加热头部温度上升到高于温度设定点时，自动地接合，以将面板和回转锥体上的超量的太阳辐射改变方向或使其溢出。这些特征还允许使用便宜一些的金属面板，因为用移动图案来避免面板的一个区域中的所聚焦的加热。也可在面板、回转锥体或其他材料上使用热喷涂(冷的、火焰、等离子体、电弧、HVOF等)，其是陶瓷的、金属的或水泥的涂层，以反射更多的能量，并由此减小所吸收的热能的量。

在一些实施方式中，本发明使得能够使用超大尺寸的太阳能集中器。超大尺寸的太阳能集中器(例如，盘或镜)能够收集和/或集中比该系统能够热处理的更多的太阳辐射，不会使该系统过热或损坏该系统。如果选择较大的太阳能集中器，那么，这种装置允许在一年的过程中产生更多的能量。这可以理解，因为在非峰值太阳条件期间实现更多的能量。非峰值太阳条件可以是和季节相关的，诸如当日光时间更短和/或太阳辐射不太强烈时，或者是和天气相关的，诸如在多云天气期间。然而，在峰值太阳条件期间，超大尺寸的太阳能收集器可收集和/或集中比系统部件可热处理的更多的太阳辐射。如下面更详细地描述的，本发明提供用于减小过度日射的方法，过度日射可能与超大尺寸的盘一起出现。作为一个一般原理，这里描述的过度日射或日射控制和调节技术不限于斯特林循环能量转换设备，而是也可以与用来加热水或产生蒸汽的现有的基于反射器的阵列一起使用。例如，与热点移动相关的许多问题也可以与其他使用太阳能的非斯特林能量转换设备一起使用。

因此，在某些实施方式中，本发明提供用于减小过度日射的方法。在一些实施方式中，这通过减小经过回转锥体的孔的太阳辐射的量来实现。例如，在峰值太阳条件期间，例如，可在回转锥体或面板上而不是在热交换器上，使超量的太阳辐射溢出或改变方向。减小过度日射允许，当冷却剂、热交换器或发动机将过热时，系统继续在热天产生功率。在一个实施方式中，当直接正常日射(DNI)(其是太阳光的直接强度)变得过高时，进行过度日射控制。

在一些实施方式中，减小过度日射使得，在正常操作期间，通过在发动机或其他热部件上展开温度通量，发动机能够表现得更好。热点可由于太阳能集中器中的缺陷而形成，并可导致降低性能和可靠性。在正常操作期间执行过度日射方法，可使任何热点在周围展开，并且可能提高性能和可靠性，并可延长系统的使用寿命。如果在重复循环上过快地加热发动机和其他热部件，那么会缩短其使用寿命并降低其可靠性。此外，通过减慢发动机和其他部件被加热的速度，可减小热瞬变的影响。例如，传感器反馈可能显示出发动机加热得过快，并且这里教导的过度日射方法可用来减小撞击热交换器或其他能量转换设备部件的太阳辐射的量。

此外，在试运行期间——安装或启动系统的第一天和数周——或在更换部件之后，可使用过度日射控制，以防止使热点氧化，热点氧化会导致过早损坏或降低可靠性和/或缩短使用寿命。从有缺陷的太阳能集中器导致的热点，还会导致热交换器在这些热点中吸收更多的太阳能，这将导致热点变得甚至更热，并会导致过早的故障。因此，这里教导的用于控制过度日射的方法可在将系统或更换部件放在太阳下的第一天/数周期间来回移动热点，以使热点的形成和由太阳能集中器中的缺陷导致的损坏减到最小。

另外，过度日射控制可减小对高峰值通量或热点敏感的材料的热点影响。例如，如果峰值通量超大，那么热管钠蒸汽室或热能储存模块可能具有烧毁处，并且某些材料和系统部件可能被损坏。来回移动热点将帮助防止高峰值通量损坏这些对高峰值通量敏感的部件。

在某些实施方式中，过度日射方法可减小冷却剂系统上的热载荷，这将允许更好的系统性能。例如，如果冷却系统在给定的一天无法承受较高的环境条件，或者如果冷却系统性能随着时间而退化，那么可用过度日射方法将冷却剂保持为低于可接受的温度。在优选实施方式中，将冷却剂保持为低于给定温度(例如，大约80℃)。如果冷却剂过热，那么系统会进入过度日射，以确保冷却剂温度保持足够低。如果未使用过度日射的话，那么系统将必须离开太阳，并将由此导致性能和能量产生的急剧减小。

还可使用过度日射方法，使得在热(或太阳能)瞬变期间，当头部温度超过其温度设定点(例如，发动机的正常工作温度)时，发动机不会过热。将加热头部控制配置成，将头部温度保持在特定的温度，但是在热或太阳能峰值期间，加热头部控制和/或系统将可能超越温度设定点。如果出现这种情况，那么可用过度日射控制来减小热输入，并由此减小明显温度超越的可能性，明显温度超越将降低发动机的使用寿命和/或可靠性。通常，温度超越是指发动机的正好高于目标工作温度的温度上升。在一个实施方式中，ECA的优选工作温度是大约600℃。当温度传感器检测到温度高于优选的工作温度大约15度时，驱动组件自动地接合，以使超量的太阳辐射溢出，从而降低工作温度，使其接近优选的工作温度。

在某些实施方式中，改变一个或多个部件(例如，热交换器)，以吸收更多的太阳辐射。例如，通过使用热喷涂或通过使部件表面具有某种结构，可增加吸光度。氧化也使部件(诸如回转锥体、接收器锥体或加热板)热稳定，并且其是保护ECA不受到过度日射的又一种方法。

在涉及日射控制的另一实施方式中，用云覆盖控制来保护接收器和发动机不受到太阳能热瞬变的影响。当发动机在中午由于云而关闭时，当云分开时，容易过热或出现超量热循环。从感测到发动机温度传感器中的温度上升时，出现这种情况。为了克服此现象，当发动机关闭且集中器继续跟踪太阳时，可在回转锥体上传感器的方向上移动集中器光束。当太阳从云后面出现时，温度传感器(诸如，热电偶)感测到：太阳强度已经增加，并且集中器向后移动以将中心定位于孔中，并且发动机“碰撞”。碰撞发动机导致使工作流体在发动机中前后经过，这使得能够在接收器或发动机过热之前开启发动机。响应于太阳传感器检测的日射，这样移动活塞，有助于使工作流体在发动机中循环(在一个实施方式中，是氦)。这用来分配热量，这可减少会使发动机热疲劳并限制其使用寿命的热点。

如上所述，可能实现各种过度日射控制方法和装置，这些方法和装置用传感器来触发到达热交换器(或其他适于传输热能以在斯特林循环中使用的表面)的太阳能的量的变化。这些过度日射控制方法可能体现为许多不同的形式，包括，但决不限于，与处理器(例如，微处理器、微控制器、数字信号处理器，或通用计算机)一起使用的计算机程序逻辑，与可编程逻辑装置(例如，现场可编程门阵列(FPGA)或其他PLD)、分立元件、集成电路(例如，特定用途集成电路(ASIC))，或任何包括其任何组合的其他装置一起使用的可编程逻辑电路。在本发明的一个典型实施方式中，将所收集的传感器数据的部分或所有处理过程作为由计算机、电路、处理器、电路板或其他电子装置处理的一组指令或信号来执行。

可能将适于执行过度日射控制的可编程逻辑永久或暂时地固定在实体的存储介质中，诸如，半导体存储装置(例如，RAM、ROM、PROM、EEPROM、或快速可编程RAM)、磁性存储装置(例如，磁盘或固定盘)、光学存储装置(例如，CD-ROM)，或其他存储装置。可能将可编程逻辑固定在可用任何各种通信技术传递至计算机的信号中，上述通信技术包括，但绝不限于，模拟技术、数字技术、光学技术、无线技术(例如，蓝牙)、联网技术，以及互联网技术。这里描述的计算机和计算机系统可能包括可操作地关联的计算机可读的介质，诸如，用于在获得、处理、存储和/或通信数据中使用的存储软件应用程序的存储器。可理解，这种存储器相对于其可操作地关联的计算机或计算机系统，可以在内部、外部、远程或本地。

存储器还可能包括任何用于存储软件或其他指令的装置，包括，例如并且没有限制地，硬盘、光盘、软盘、DVD(数字化通过光盘)、CD(光盘)、存储条、闪存、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、DRAM(动态随机存取存储器)、PROM(可编程ROM)、EEPROM(扩展可擦除PROM)，和/或其他类似的计算机可读介质。

通常，与这里描述的本发明的实施方式相关应用的计算机可读存储器介质可能包括任何能够存储由可编程设备执行的存储指令的存储介质。在可适用的地方，这里描述的方法步骤可能体现为或执行为存储于一个计算机可读存储介质或多个存储介质上的指令。这些指令可能是体现为各种编程语言的软件，所述编程语言诸如C++、Java、和/或各种其他类型的可能用于根据本发明的实施方式产生指令的软件编程语言。

振动控制

自由活塞斯特林发动机操作是以在彼此之间没有直接刚性机械连接的移动部件操作为基础。每个移动部件与经由气体或弹簧彼此联结的重块系统中的一重块等价。在能量产生设备和斯特林发动机内具有不同的部件，当所有部件移动时它们相互作用，以导致系统(接收器、活塞、发动机和平衡器)的振动。避免此相互作用是隔离悬挂系统的一个目的。

如各图中所示的，诸如图18A，在一个优选实施方式中，与发动机壳体57通信的平衡器64减小由内部部件导致的振动。在一个实施方式中，平衡器64是被动平衡器。典型地，此平衡器64是被动平衡器，其中，其响应于能量转换设备内的其他启动力而经历振荡。平衡器(诸如，被动平衡器)在本领域中是众所周知的。例如，见美国专利No.5,895,033。接收器部分56、发动机壳体57和平衡器64由环框架66支撑。将能量转换设备内的各种对准且接合的重块保持对准，同时由环框架66悬挂。例如，各种子系统(诸如，接收器部分56、发动机部分54和被动平衡器64)均由隔离弹簧850、850’支撑且对准，隔离弹簧附接至环框架66。如图18C所示，环框架具有多个支撑件860，结构支撑环或圈通过各种孔858和附接点而附接至支撑件上。

根据一个实施方式，被动平衡器是用于抵消能量转换设备的振动的子系统。返回参考图2A和图2B，在一个实施方式中，被动平衡器64经由支撑件67与发动机壳体57机械地通信。发动机壳体57进而由弯曲组件856承载，弯曲组件被连接至环框架66(图18A)。弯曲组件856是至少一个板簧850的形式，其包括沿着中心部分852的连接器。在一个实施方式中，所使用的弯曲弹簧850的几何形状可包括多个如图18A所示的弹簧。将每个弹簧的中心部分852固定地安装至环框架支撑支座860，并将弯曲板簧850的外围部分853固定地安装至支撑件857。弯曲组件856部分地用作隔离悬挂，其允许发动机55和发动机壳体57相对于环框架66移动，以减小传递至环框架66的振动量。此弹簧柔度隔离在能量转换器54内产生的大量的力，以不全部传递至环框架66。被动平衡器64共振地响应发动机部分54的底部移动，以对发动机部分54的内力提供进一步的力抵消。因此，在一个实施方式中，弯曲组件856和平衡器64共同作用，将传递至环框架66的力减到最小。

如图18A所示，加热头部或加热板元件102接收或吸收太阳辐射，其首先朝着孔聚焦，然后在孔处或其附近发散。在一个实施方式中，两个隔离板弹簧850、850’或弯曲件安装至发动机55的一部分或其壳体57，以减小能量转换设备的发动机一侧上的振动。这些隔离弹簧保持发动机的圆柱轴线与环框架66的轴线同心，并且，这些隔离弹簧850、850’提供特制的轴向柔度，以将加热头部102保持在收集器发动机运动的预期范围内。隔离弹簧的柔度减小传递至环框架66的动态振动载荷。在图18B中示出了与隔离弹簧的组成元件相关的附加细节。在一个实施方式中，这样选择环框架，使得此部件的结构振动模式与由在能量转换设备的实施方式中使用的斯特林发动机产生的振动频率不同。

图18B中的隔离弹簧850、850’将发动机安装至环框架66。隔离弹簧850、850’中的孔854允许隔离弹簧相对于环框架66的支撑支座860中的孔858定向。弹簧850、850’的几何形状导致这样的弹簧，其在轴向方向上是柔性的同时在环框架的圆柱坐标参考系的径向和圆周方向上是相对非常刚性的。参考图18A，弹簧850、850’弯曲的能力减小了发动机55或其壳体57和环框架66之间的振动传递。两个隔离弹簧850、850’示出为安装至环框架66，其是框架的外盖附接于其上的一部分。

在一个实施方式中，单个隔离弹簧850包括分开的弹簧板。两个弹簧组件分离，以提供力偶，从而阻止发动机离开环框架中心轴线的任何旋转。如此实施方式中所示的，具有六个弹簧板，将其中三个在一个平面中组合在一起，形成限定一个隔离弹簧850的完整的环。图18C和图18D示出了与环框架66相关的附加细节。在一个实施方式中，环框架66是单块的铸铝或由单块铝加工而成。也可以将环框架66铸造、压制，或机加工成分离的部件，这些部件联接在一起。环框架66形成多个支撑支座860，这些支撑支座在环框架66周围均匀地隔开，并用作对隔离弹簧850的附接点。可将隔离弹簧850安装在环框架66的两侧上(见图2B)。环框架支撑支座860可包括多个用于附接隔离弹簧850的孔858。图19A、图19B和图19C示出了与框架相关的附加细节。在一个实施方式中，环框架是大约150mm至大约160mm长，大约500mm至大约510mm高，大约400mm至大约410mm宽，并且在外安装螺栓圆周处的直径是大约350mm。

在一个实施方式中，发动机支座和悬挂系统包括环形的环框架66和基本上平面的弹簧850、850’。夹具线路相对于弯曲臂几何形状形成的角度，旨在与最大主应力的向量垂直。将支座设计为具有高精度，并且是可便宜地大规模生产的具有长达75000小时的使用寿命的部件。

将被动平衡器64设计为，在发动机工作条件的公差和约束内，将传递至环框架66的载荷减到最小。平衡器64在工作频率附近共振，并可减小或部分平衡能量转换设备或子系统或设置于其中的重块的基频振动力。在一个实施方式中，被动平衡器操作以减小振动载荷到环框架的传递，该传递将由于自由活塞振荡而出现。

弹簧由于在白天期间从集中器的定向的重力载荷而弯曲，并且弹簧响应于由于斯特林的操作而出现的轴向振动力而弯曲。重力载荷是可通过增加轴向弹簧刚度而处理的一个约束，以确保加热头部保持在期望的轴向公差带内。在一个实施方式中，此公差带的范围是从大约0mm到大约3mm。进而，轴向振动力确定需要多少平衡力来保护集中器的剩余部分不受到由于高循环疲劳(由于发动机而引起)而引起的损坏。

通常，本发明的实施方式通过确定适当的安装、平衡和悬挂条件，减小来自振动子系统(诸如，发动机组件)的振动的传递。将从发动机传递至集中器结构的力保持在可接受的水平或低于该水平，允许系统达到可靠性、性能和生产成本的目标。

部分地，包括接收器部分56、发动机部分54和被动平衡器64的形式的重块的共线悬挂布置，帮助减小不期望的振动和力的传递。因此，在一个实施方式中，能量转换设备的元件用作多个自由度的共振系统(即，活塞、置换器、发动机壳体和平衡器)。在一个实施方式中，吊杆和环框架还可提供附加的自由度。支座或外壳(或发动机壳体)57的框架(其包括发动机)，提供一个自由度。发动机壳体响应来自引起交流发电机移动的动力活塞的力，并响应来自置换器(其置换机器中的流体)(图2B和图2C中的107)的力和来自被动平衡器(每个都有其自己的自由度)的力，以提供总共四个自由度。此支座或环框架和隔离悬挂对壳体提供进一步的作用力。这些各种元件(其在由环框架中的弯曲件悬挂的同时振动)代表可调的重块系统。在一个实施方式中，可调节此悬挂重块系统，以满足各种动态约束。在一个具体实施方式中，对于大约1.2mm的总范围，约束是将动态轴向移动的范围(或预定的轴线公差带)限制为，相对于固定的参考点(诸如环框架)，从大约0.1mm到大约0.6mm。在一个优选实施方式中，对于大约0.6mm的总范围，移动中的轴向约束(诸如相对于环框架测量的发动机壳体的轴向偏转)是大约0.3mm。因此，在一个实施方式中，预定的轴向公差带的范围是从大约0mm到大约0.3mm。此外，在另一实施方式中，预定的轴向公差带的范围是从大约0mm到大约0.6mm。

重块、框架和弯曲件的此系统具有与其他安装方法不同的优点。例如，环框架上的弯曲件允许将发动机相对于太阳定位，同时将剩余部分约束在能量转换设备内的环框架内。卷簧没有横向刚度，并且不适于满足此悬挂的目标，没有横向移动控制的其他特征。当移动设备并跟踪太阳时，弯曲件的横向刚度使能量转换设备内部子系统保持基本上是固定的。另外，当其在装置操作期间受到来自不同定向的重力载荷时，横向刚度保持ECA的位置。

加热头部/热交换器

如图20所示，热交换器102(替代地，加热板、扁平的热的热交换器(FHHX)，或加热头部)是一种新颖的多板铜焊件，在一个实施方式中，其包括歧管954、歧管板962、通道板964和顶板968。图20所示的加热头部102接收太阳辐射或其他热量，以开始发动机的斯特林循环。在平衡工作压力、工作温度、寿命和成本中，部件的材料选择是重要的。此部件的结构允许斯特林发动机(其是一个部件)简单地适应任何可能的热源，包括太阳能、生物气体、放射性同位素、柴油、天然气等。

多板铜焊件结构帮助产生理想地适于长使用寿命、可大规模生产、多市场的热交换器部件的吸热表面。热交换器102经由对流热传递从吸热表面968向发动机工作流体传递热功率。必须通过将与内部管状流动相关联的流体背压减到最小，来调和具有确保足够的热交换所需的高流体速度的希望。优化一体的通道板内的通道几何形状，确保以最小的流动损失得到最好的热传递，同时适当地覆盖整个吸收表面，排除热传递盲区。

在本教导的各种实施方式中，加热头部102(见图18A)与热力发动机接合，热力发动机诸如是斯特林发动机55。加热头部102从热源向热力发动机55传递热能。加热头部102可与任何适当的热源接合，诸如，从太阳能和/或燃烧器(例如，JP-8柴油机燃烧器)产生的热量。

参考图20，在各种实施方式中，加热头部可由多个部件形成。这些部件可包括顶板968、通道板964、流量分配器962、冷侧凸缘958、歧管块954、加热头部壁952和位移汽缸950。在一些实施方式中，可将各个部件联接以形成整体加热头部，诸如在图21A至图21C中描绘的。

在一些实施方式中，加热头部可由多个可包括一个或多个牺牲板的部件形成。可在形成加热头部的任何或所有部件之间插入一个或多个牺牲板。例如，可在顶板和通道板之间插入一个或多个牺牲层，可在通道板和流量分配板之间插入一个或多个牺牲层，和/或可在流量分配板和歧管块之间插入一个或多个牺牲层。

牺牲层可由任何适当的低熔点材料或多种材料(诸如金属合金)构成。在一些实施方式中，可将各个部件联接在一起，以形成整体加热头部，诸如在图21A至图21C中描绘的，同时将牺牲层基本上转换成允许通过最终铜焊加热头部组件中的孔和通道交换热量的小板或管子。牺牲层典型地包括在铜焊期间液化的低熔点金属。

加热头部的部件可由任何在长使用寿命设计应用中可承受高热温度和大热梯度的适当材料组成。在各种实施方式中，顶板、通道板、流量分配板、歧管块、加热头部壁、冷侧凸缘和位移汽缸由固溶退火的

625或

230合金制成。可从一类金属(叫做超合金、高热性能合金，或被设计为或固有地倾向于在高温下具有适当的结构和热传递性能的任何其他描述的金属)中选择此特定材料。在一些实施方式中，从300系列的不锈钢中选择制造冷侧凸缘，诸如304，以便于机加工。本领域的技术人员将理解，根据本教导，可使用许多其他适当的材料。

加热头部可包括两个主要的子组件、压力容器子组件和热的热交换子组件(hot heat exchange subassembly)。压力容器子组件可包括冷侧凸缘、加热头部壁、位移汽缸和歧管块。

歧管块用作压力容器子组件的端帽。歧管块的形状基本上是准球形的。歧管的顶部(即，面向热的热交换器的表面)可包括不对称的毂，其便于将歧管块、流量分配板、通道板和/或顶板对准。中心毂可具有一个或多个不对称的凹口，将凹口这样定位，使得不可能错误地对准这些板。可用ASME锅炉和压力容器代码粗略地构造歧管块的尺寸，然后用有限元分析(FEA)建模来精调。在一些实施方式中，歧管块包含节流特征，以允许通过热的热交换器使氦气在膨胀空间和压缩空间之间流通。例如，可通过机加工或熔模铸造来形成歧管块。

参考图22，为了结构效率和减少热损失而优化加热头部壁轮廓。加热头部壁952可具有特制的壁轮廓。加热头部壁可由625或

230制成，例如，通过旋压处理或通过机加工。可从一类金属(叫做超合金、高热性能合金，或被设计为或固有地倾向于在高温下具有适当的结构和热传递性能的任何其他描述的金属)中选择此特定材料。可用激光焊接或其他适当的焊接处理将加热头部壁焊接至歧管块。铜焊处理也是可接受的。

参考图20，在一些实施方式中，冷侧凸缘958在加热头部上提供用于热力发动机的支座。冷侧凸缘可以是基本上平面的环。冷侧凸缘还可具有多个孔，以用例如螺钉或螺栓将加热头部可逆地附接至热力发动机。可利用铜焊接头将冷侧凸缘联接至加热头部壁，诸如位于冷侧凸缘的内径上的环状座，该座被构造为接收加热头部壁。在其他实施方式中，可用从铝发动机壳体到

加热头部的双金属接头代替冷侧凸缘。可从板或铸件来铣削成冷侧凸缘。

参考图20，位移汽缸900是薄壁结构，并用来产生形成膨胀空间和再生空间的环状腔体。在各种实施方式中，位移汽缸900由625或230制成，以将由不同的热膨胀导致的应力减到最小，如果使用其他材料，会出现所述热膨胀。可从一类金属(叫做超合金、高热性能合金，或被设计为或固有地倾向于在高温下具有适当的结构和热传递性能的任何其他描述的金属)中选择此特定材料。此汽缸能够是轧制的，和由片状材料焊接，和/或可机加工、拉拔或旋压。可将此汽缸铜焊在歧管块中。

加热头部的第二主要子组件是热的热交换器(HHX)。在一些实施方式中，热的热交换器子组件由三个不同的板形成，当联接时，形成氦气流通路。这三个板包括顶板968、通道板964和流量分配板962，每个板可由625或

230制成。可从一类金属(叫做超合金、高热性能合金，或被设计为或固有地倾向于在高温下具有适当的结构和热传递性能的任何其他描述的金属)中选择此特定材料。

在各种实施方式中，顶板是热的热交换器的吸热表面。顶板可以是基本上盘形的和/或可以是基本上平面的。顶板可在板的中心具有定位特征，其接收歧管板的中心毂，并由此便于将顶板与歧管块、流量分配板和/或通道板对准。在一些实施方式中，定位特征可包括一个或多个不对称的突出部，将突出部构造为与中心毂中的一个或多个不对称的凹口相互作用，使得不会错误地对准这些板。

顶板的厚度可以在，例如，大约0.1和大约0.001英寸之间，更优选地，在大约0.050和大约0.01英寸之间。在一些实施方式中，顶板的厚度大约是0.040英寸。可通过压制或机加工来形成板。在与燃烧器一起使用加热头部的实施方式中，可用金属翅片作为延长的表面区域，以增强顶板和燃烧器之间的热传递。可用片状金属形成热交换器翅片，或可铸造或机加工热交换器翅片。

参考图23，在各种实施方式中，通道板964包含多个弓形的带翅片通道，这些通道从通道板的中心区域发散。这些通道扩展热交换器的氦气侧上的可用表面积，并在顶板表面上引导氦气流。通道可能在允许整个吸收表面参与主动热传递的位置中交错。带翅片通道的形状可以是基本上细长的S形，该形状提供正常进入歧管块的内径增压空间和分配板中的周转增压，由此减小那些区域中的流量损失。

通道板可以是基本上盘形的和/或可以是基本上平面的。通道板可在板的中心具有定位特征，其接收歧管板的中心毂，并由此便于将通道板与歧管块、流量分配板和/或顶板对准。在一些实施方式中，定位特征可包括一个或多个不对称的突出部，将突出部构造为与中心毂中的一个或多个不对称的凹口相互作用，使得不会错误地对准这些板。通道板的厚度可以在，例如，大约0.5和大约0.01英寸之间，更优选地，在大约0.25和大约0.1英寸之间。在一些实施方式中，通道板的厚度大约是0.187英寸。通道板可以是用片状材料激光切割的。

流量分配板分配从歧管增压流动并通过通道板的每个带翅片通道的氦气流。参考图24，流量分配板962可具有多个布置于板的中心周围的基本上同心圆中的孔。在一些实施方式中，流量分配板可在板的外径上具有周转增压。周转增压用来将氦气从带翅片通道(其将内径歧管增压连接至吸收器的外径)传递至将吸收器的外径与外径歧管增压连接的通道。这样，能够在通道板的内径和外径两处支撑通道板中的翅片，由此使得更易于制造通道板。流量分配板可以是基本上盘形的和/或可以是基本上平面的。

流量分配板可在板的中心具有定位特征，其接收歧管板的中心毂，并由此便于将流量分配板与歧管块、顶板和/或通道板对准。在一些实施方式中，定位特征可包括一个或多个不对称的突出部，将突出部构造为与中心毂中的一个或多个不对称的凹口相互作用，使得不会错误地对准这些板。流量分配板的厚度可以在，例如，大约0.5和大约0.001英寸之间，更优选地，在大约0.25和大约0.01英寸之间。在一些实施方式中，流量分配板的厚度大约是0.030英寸。

可用一个焊缝和单个惰性气体带铜焊将加热头部的部件联接在一起。在一些实施方式中，首先将加热头部壁焊接至歧管块。例如，可通过具有背垫板的单侧对接激光焊接来实现此焊接。一旦焊接歧管块和加热头部壁，便可堆叠剩余的部件并使其准备进行铜焊处理。在各种实施方式中，可用位于歧管块的顶部上的中心毂将顶板、通道板和流量分配板与歧管块对准。

中心毂可具有一个或多个不对称的凹口，将凹口定位成使得不可能错误地对准这些板。在每个部件之间放置固体环铜焊合金预成型件，并且其覆盖所有待铜焊的表面。超量的铜焊可能涂覆氦气流通道，但是将不足以导致阻塞。铜焊合金预成型件可在它们的外径上具有突出部，突出部通过热的热交换器的外径伸出，以给予已经插入铜焊合金预成型件的视觉确认。可固定冷侧凸缘和位移汽缸，以允许与发动机汽缸适当地对准。在一些实施方式中，可手动地将铜焊膏应用于这些零件中的每个。铜焊后的视觉检查将确保已经出现合金的适当润湿。

任何适当的铜焊合金可用来将加热头部的部件铜焊在一起。铜焊合金可以是，例如，铜、51，或基于金的合金。铜特别适于作为铜焊合金，因为其能够以复合板材的形式使用，这避免了在热的热交换器的板之间放置铜焊合金预成型件的费用。

将歧管块构造为，使得压力容器的结构需求与热的热交换器的传热需求脱离。通过将歧管块和热的热交换器之间的接触表面减到最小，允许热的热交换器有更大的自由度来增加和减小由热膨胀产生的应力。另一优点是，由歧管块的变形施加在热的热交换器的顶板上的应力的量的减小。

在一些实施方式中，加热头部的使用寿命超过60000小时。在各种实施方式中，加热头部可承受高达大约1000磅/英寸(psig)峰值的内部压力。另外，在各种实施方式中，加热头部可承受大约825℃的最大热侧温度，对应于大约87℃的冷侧温度(排斥温度)。

这里描述的方法和系统可执行于通用计算机、服务器或其他处理器上的软件中，具有适当的磁、光学或其他存储器，其是计算机或服务器的一部分或与其连接，诸如通过总线连接。也可在硬件和软件的组合中整体或部分地执行此处理，诸如应用特定集成电路。可将软件存储在一个或多个计算机、服务器或其他适当的装置中，也可将其保持在可移除的存储介质上，例如磁盘或光盘。

子系统和其他实施方式

部分地，具有一些增强装置操作和安全性的某些硬件和软件实施方式。一种这样的方法在安装之后用来自接收器组件的数据校准并开始装置操作。此自动试运行过程帮助能量转换设备定位太阳。自动试运行是一种不需要用户交互地自动预测接收器孔位于哪个地方的方式。这通过用回转锥体上的传感器确定孔的位置来实现(位于任何地方的任何传感器都可能能够实现此目的)。自动试运行使得，当定位太阳时，不需要用户观察所集中的太阳能在哪里，便能够将大范围的系统相对于太阳对准。自动试运行的方法观察接收器温度传感器的温度何时上升，同时使所集中的太阳能在系统前部的上方经过。该系统进行多个竖直或水平经过(或两者)以收集必需的数据。

以下提供了涉及系统、方法和装置实施方式的各种示例性参数。这些实例并不意味着限制本发明的范围，而是仅提供与某些实施方式相关的细节。

周围环境设计示例性参数(非限制性实例)

●工作温度范围＝大约-20℃至大约+55℃(大约-4°F至大约131°F)

●工作高度范围＝高达高于海平面大约1890m(大约6200英尺)

●工作湿度水平＝0至100％

●风速(最大)＝大约100mph

●雪荷载(最大、装载的)*＝在倒转盘上是大约1kN/m²(20.9pfs)冰荷

载(最大、装载的)*＝在一侧上是大约5.0cm(1.97”)

示例性系统参数(非限制性实例)

●焦距：大约2.68m

●孔径：大约95mm

●吸收器&接收器壁温：大约700℃

●周围环境温度：大约25℃

●接收器绝缘热导率：大约0.06W/m-K

●接收器效率：大约90％

●进入接收器中的热功率：大约10000W

●对于远离孔的盖子直径，应呈现45度角

●在2.68m的焦距处具有大约8000kW/m²的峰值，在2.56m处具有大约

1000kW/m²(使用线性相关)

在说明书中，在斯特林发动机的上下文中讨论本发明；然而，这些实施方式并非旨在是限制性的，并且本领域的技术人员将理解，本发明也可用于许多类型的能量转换设备，包括多缸发动机，不管是基于斯特林循环的还是其他方式的，运动学发动机，基于蒸汽和水的太阳能转换和储存系统，和其他类型的能量转换设备(其中，产生有用功或电)。

应理解，所要求的发明的各个方面是关于这里公开的技术的子集和子步骤。此外，这里使用的术语和表达用作描述的术语，并且不是限制性的，在这种术语和表达的使用中，并非意在排除所示和所描述的特征或其部分的任何等价物，但是认识到，在所要求的发明的范围内，各种修改是可能的。因此，专利特许证保护的所期望的是在以下权利要求中定义并区分的发明，包括所有等价物。

Claims (24)

1.一种用于将太阳能转换成电的系统，所述系统包括：

太阳能集中器，具有非平面的前表面，所述集中器包括限定所述非平面的前表面的多个板，每个板具有多个边缘；

吊杆；以及

能量转换设备，包括：

入射太阳能接收表面，被对准以接收从所述太阳能集中器反射的太阳能；

环框架，包括多个支撑件和顶部基本上圆形的区域，所述顶部基本上圆形的区域具有外圆周和内圆周并包括多个附接支座；以及

发动机，设置于发动机壳体之内，所述发动机壳体悬挂在所述内圆周之内并基本上垂直于所述顶部基本上圆形的区域，所述吊杆将所述能量转换设备和所述太阳能集中器连接并对准。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述集中器具有定位在相对于所述入射太阳能接收表面偏移的点处的焦点。

3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括温度传感器，所述温度传感器被定位以检测在所述入射太阳能接收表面中的温度变化。

4.根据权利要求3所述的系统，进一步包括连接至所述太阳能集中器和所述温度传感器的驱动单元，所述驱动单元被编程以使当由所述温度传感器测量到的温度超过预定阈值时，所述集中器与太阳能的来源不对准，并且减少撞击在所述入射太阳能接收表面上的太阳能的量。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，每个板包括：

非平面的表面，

其中，所述非平面的表面包括第一部分，所述第一部分具有第一边缘和第二边缘，当所述板定位在凹面反射器中时，所述第一边缘和第二边缘相对于所述凹面反射器的中心径向地定向；并且

其中，所述非平面的表面包括第二部分，所述第二部分具有第三边缘和第四边缘，当所述板定位在所述凹面反射器中时，所述第三边缘和第四边缘相对于第二中心径向地定向，所述第二中心与所述凹面反射器的中心不同心；并且

其中，当装配于所述凹面反射器中时，所述凹面反射器包括从基本上所述反射器的中心延伸至所述反射器的圆周的狭槽，所述狭槽具有平行边缘。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，n个板包括所述多个板，其中，n是大于2的整数，所述板被布置成由所述n个板的布置来形成非平面的凹面盘，所述非平面的凹面盘限定星形孔和由所述n个板的多个边缘形成的狭槽，所述n个板在形状上是基本相同的。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述凹面盘具有超大尺寸，以相对于所述能量转换设备在过热之前能够容许的相对最大量的太阳能提供超量的太阳能。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个附接支座中的每个支座基本上垂直于所述顶部基本上圆形的区域。

9.根据权利要求1所述的系统，进一步包括连接至所述基本上圆形的区域的外圆周的细长回转板，所述细长回转板限定用于盖子的附接点，所述盖子的尺寸构造为基本上包围所述能量转换设备，同时使所述入射太阳能接收表面暴露以接收太阳能。

10.根据权利要求1所述的系统，进一步包括用于减小所述发动机壳体与框架之间的振动传递的振动传递减小系统，所述系统包括：

多个隔离弹簧，每个隔离弹簧形成圆形支座，所述发动机壳体定位在所述圆形支座之内，所述圆形支座被附接至所述框架；以及

被动平衡器，附接至所述发动机壳体。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述多个隔离弹簧被布置为形成具有纵向轴线的圆柱形支座结构。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述发动机和所述被动平衡器沿着所述纵向轴线或平行于所述纵向轴线的轴线对准。

13.根据权利要求10所述的系统，其中，响应于重力载荷而选择所述隔离弹簧的轴向弹簧刚度，以确保所述发动机壳体保持在预定的轴向公差带中。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述预定的轴向公差带的范围从大约0mm到大约0.6mm。

15.根据权利要求10所述的系统，其中，所述圆形支座被附接至所述环框架。

16.根据权利要求10所述的系统，其中，所述框架是包括多个支撑件和顶部基本上圆形的区域的环框架，其中，所述隔离弹簧是弯曲件，其中，由所述弯曲件悬挂所述发动机壳体和被动平衡器。

17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述集中器包括底盘，所述底盘包括第一配合表面和第二配合表面，两个配合表面将多个细长件夹入中间，所述多个细长件从公共中心向外辐射状延伸，所述多个板中的每个板附接至至少一个细长件。

18.根据权利要求17所述的系统，进一步包括双轴驱动组件，所述双轴驱动组件由立柱支撑，所述双轴驱动组件连接至所述底盘。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述双轴驱动组件被构造为用于引起所述集中器围绕两个正交轴线的旋转，所述双轴驱动组件包括：

第一驱动单元，具有第一旋转轴线；以及

第二驱动单元，具有第二旋转轴线并且从所述第一驱动单元偏移，所述第二驱动单元被定位成与第一驱动单元隔开，使得所述第一旋转轴线与第二旋转轴线正交但不相交。

20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述第一和第二驱动装置引起所述底盘移动，

其中，所述第一驱动单元引起所述底盘围绕所述第一驱动单元的竖直旋转轴线的旋转；

其中，所述第二驱动单元引起所述底盘围绕所述第二驱动单元的水平旋转轴线的旋转，并且

其中，当所述第二驱动单元已经引起所述底盘围绕所述第二驱动单元的水平轴线的旋转从而引起所述底盘的方向轴线是竖直的时，所述底盘的方向轴线与所述第一驱动单元的竖直旋转轴线平行但不重合。

21.根据权利要求19所述的系统，其中，所述第一轴线是从所述第二轴线偏移的方位轴线，所述第二轴线是仰角轴线。

22.根据权利要求19所述的系统，其中，所述方位轴线垂直于地平面，并被构造为基于罗盘方向移动物体。

23.根据权利要求19所述的系统，其中，所述多个边缘中的至少两个边缘限定狭槽。

24.根据权利要求19所述的系统，其中，所述发动机是斯特林循环发动机。

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