CN107525287A - 一种太阳能聚集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能聚集装置，主要包括反光装置、东西支撑旋转装置、南北支撑旋转装置、受光框架支撑装置、受光框架、受光器、太阳跟踪系统；反光装置由一个大圆台和一个底接圆台拼接而成，两个圆台的大口部都朝上、小口部向下，内空，大圆台高度与受光框架高度相等，大圆台锥角为90°。在两套电路自动控制下，两套支撑旋转装置通过旋转，使反光装置白天沿着东西、南北两个方向，对太阳光线进行双向实时跟踪，使太阳光线垂直或近垂直照入大圆台大口部，经反射，以垂直或近垂直方式投射到受光框架4个侧面和底面上，将受光器照射。受光器可以是太阳能高温集热管、或平板集热器、或太阳能电池板。聚光系统与受光系统以模块形式进行组合或分离。

Description

一种太阳能聚集装置

技术领域

本发明涉及一种太阳能聚集装置，主要应用于太阳能集热、太阳能光伏发电等领域。

背景技术

太阳能是一种安全、环保、可持续的清洁能源，当它到达地球表面时，能流密度却很低， 且是间断的、不稳定的。为此，要想得到有用的功率，往往需要采用大面积的集收装置。围绕 利用太阳能，人们已研发出多种类型装置，如平板集热器、真空管集热器、槽式集热器、塔式 集热器和碟式集热器等，但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济 性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经 济性的制约 ¹。利用截口圆锥体作为太阳能聚集装置，是个旧课题，以前人们进行了先行探索， 研制了一些初级产品，但是存在着功率、效率不高等问题，难以大规模推广应用。如1901年， 在美国加利福尼亚州建成一台太阳能抽水装置，采用截头圆锥聚光器，功率7.36kW ²。要提高 这种装置的聚能功率和效率，并保持相对稳定，就需准确跟踪太阳光线偏转，将照入圆锥内的 太阳能大部分收集起来，同时保持装置的稳固性，例如能抗6级以下大风，并非易事，技术上 有待突破。

总体看，目前的太阳能利用装置，还存在着建设成本高、占地面积广、效费比低等问题， 经济性还不能与常规能源相竞争。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种太阳能聚集装置，主要包括反光装置、东西支撑旋转装置、 南北支撑旋转装置、受光框架支撑装置、受光框架(16)、受光器、太阳跟踪系统等，属于一种 面聚集装置。其中，反光装置由一个大圆台(1)和一个底接圆台(8)拼接而成，底接圆台(8) 大口部悬接在大圆台(1)小口部，两个圆台的大口部都朝上、小口部向下，内空，内表面贴反 光膜；大圆台高度与受光框架高度(323)相等，当反光装置水平摆放时，两个圆台拼接面与受 光框架底面位于同一水平面上；大圆台锥角(335)为90°，底接圆台锥角为钝角。

东西支撑旋转装置包括支架(11、或67)、外箍固定杆(10)、东西转轴(13、或66)、东西 轴承套筒(64)、东西1号电机(12)、东西2号电机(17)；其中，支架(11、或67)有4副，呈 四棱锥体形，每副支架的底框边上设有4个滚轮(68)、底框四角上各设1条斜脚杆(69)，沿着南北方向设在地面、建筑物上或车载平台上，用于支撑东西轴承套筒(64)、东西1号电机(12)、 东西2号电机(17)、外箍圆台(5)；东西转轴(13、或66)在东西1号电机(12)、东西2号电机 (17)的驱使下，利用外箍固定杆(10)，支撑并带动外箍圆台(5)沿着东西方向同步旋转， 外箍圆台(5)再带动南北支撑旋转装置沿着东西方向同步旋转。

南北支撑旋转装置包括内箍圈(7)、内箍固定杆(6)、钩架(4)、外箍圆台(5)、南北转 轴(3)、南北轴承套筒、南北1号电机(2)、南北2号电机(14)；其中，设在外箍圆台东西两侧 的南北轴承套筒、钩架(4)，用于支撑南北转轴(3)、南北1号电机(2)、南北2号电机(14)；内箍圈被紧扣在反光装置重心水平线上(7)，利用螺栓螺母或铆钉固定在大圆台(1)外侧面； 南北转轴(3)在南北1号电机(2)、南北2号电机(14)的驱使下，利用内箍固定杆(6)、内箍 圈(7)，支撑并带动反光装置沿着南北方向同步旋转。

东西1号电机(12)、东西2号电机(17)，都是一个圆筒，其东西转轴(13、或66)及东西轴承套筒(64)位于圆筒轴线上，利用辐条(63)将圆筒侧面(60)与东西轴承套筒(64) 连为一体，东西转轴(66)与工字形转柄(70)中点垂直相接，工字形转柄(70)设在圆筒中 央，其两端各设一条“[”形永磁体，作为转子(62)，每台电机设有一对转子；圆筒内侧面的 上、下两个半圆筒，均呈环形分布24条相同的“[”形软磁铁心线圈(61)，作为定子，其凹口 都指向东西转轴(66)；转子(62)的口部与定子(61)的口部相吻合；每条定子(61)在圆周 上各占6°，24条定子共占144°，上、下半圆筒之间空隙36°(如图8)；上、下半圆筒的两条沿 转轴对称的定子，组成一对，每台电机共设24对定子；每对定子通电时产生磁场、吸引转子， 断电后磁场消失；在东西1号电机的上半圈24条定子中(如图8)，除了4-1定子(73和84) 外，其余23条定子，即5-1定子(74和85)、6-1定子(75和86)、……26-1定子(76和87)、 27-1定子(77和88)，不仅绕有初级线圈，而且绕有次级线圈；每根轴承套筒上设有一根插销， 用于临时固定转轴。任一时刻，东西1号电机(如图8)与东西2号电机(如图9)，都只有1 对位于相同圆周弧度上的定子通电。南北1号电机(如图10)、南北2号电机(如图11)的结 构与东西1号电机、东西2号电机的结构基本相同，其中，南北1号转机的上半圈24条定子， 即4-1定子(114和122)、5-1定子(115和123)、……15-1定子(116和124)、……27-1定 子(117和125)，不仅绕有初级线圈，而且绕有次级线圈。

如图3所示，受光框架支撑装置包括脚手架、吊杆(35)、托板(37)；其中，脚手架是一副 门式移动脚手架，包括下梁柱(24)、滚轮(22)、斜脚杆(23)、下梁柱连接杆(38)、升降部 件、上梁柱(30)、横梁(31)，脚手架上铺设有水管(32)、气管(33)、输冷工质管(34)、输热工质管(39)、导线；其中，升降部件包括螺母套筒、粗螺杆、细螺杆、细螺杆螺母、粗螺杆螺母，通过松解细螺杆、旋转粗螺杆来调节梁柱高度；水管(32)和气管(33)的喷嘴设在横梁中部，能对反光装置的内侧面、受光框架和受光器的外表面进行全方位喷水、吹风，快速清 洗除尘，污水沿着底接圆台小口部(9)排出。门式移动脚手架的内空间距、高度，稍大于东西 支撑旋转装置及其支撑物的宽度、高度；当反光装置水平摆放、脚手架悬挂受光框架时，通过 调节升降部件，能够使东西支撑旋转装置及其支撑物从脚手架的门中穿越过去。

如图4、图5所示，受光框架为一个长方体空心架子，底面呈正方形，其上面空置，4个侧面 和底面均铺设受光器。受光器可以是太阳能高温集热管、或平板集热器、或太阳能电池板，及 其配套的输冷工质管(41)、输热工质管(48)、导线。

如图12所示，太阳跟踪系统包括东西方向分层感光器(150)、东西方向总感光器(152)、 南北方向分层感光器(153)、南北方向总感光器(151)，控制东西1号、2号电机旋转的电路(如 图16)，控制南北1号、2号电机旋转的电路(如图17)。

聚能原理：在两套电路(如图16、图17)自动控制下，两套支撑旋转装置通过跟踪旋转， 驱使反光装置白天沿着东西、南北两个方向，对太阳光线进行双向实时跟踪，使太阳光线垂直 或近垂直照入大圆台大口部(如图1、图2)；其中，大部分入射光线照到大圆台内侧面，经过反 射，以垂直或近垂直的方式，投射到受光框架的4个外侧面上，小部分入射光线照到底接圆台内 表面，经反射，以垂直、近垂直或稍斜射的方式，投射到受光框架的外底面和4个外侧面上；少 量光线直接从上顶照入受光框架中，照到受光框架的内底面和4个内侧面。还有少量光线，从框 架上的一个外侧面、或外底面的缝隙中穿过，照到对面的侧面上，也容易被对面的受光器吸收。 所以，逃逸出去的光线很少。由于受光框架(16)悬挂在反光装置中央，其底面和4个侧面都受 到阳光双面照射，且太阳光线经聚集后以垂直或近垂直的方式照射到各面上，所以太阳能流密 度较高，聚能效果较好。

模块组合：一是组合反光装置。如图6所示，制作大圆台(1)、底接圆台(8)时，均可以 采取模块组合法，利用龙骨条将各板条连接起来，组成两个空心圆台；再采用若干对夹片将这 两个圆台结合部内外夹住、用螺栓螺母或铆钉固定，或者采用焊接等方法，将它们拼接起来， 形成一个反光装置。反之，也可以采取相反程序方法，将反光装置进行拆卸分解。二是组合整 个装置。为了便于分类，将反光装置、东西支撑旋转装置、南北支撑旋转装置编为聚光系统； 将受光框架支撑装置、受光框架、受光器编为受光系统。聚光系统与受光系统以模块形式进行 组合或分离，既便于更换受光框架及受光器，又便于机动转场、防灾躲避；由于两大模块相对 独立，受光系统安装完毕后可以相对固定，其中的输冷工质管、输热工质管可以与集热器采取 硬接方式，便于升至高温。

太阳跟踪系统设计：

太阳照射地面的方向，每天、每时、每刻都在发生变化，同一地点在不同的季节、月份， 变化较大。例如在北纬30°的某个地点，从冬至到夏至，太阳高度角逐渐由小变大；从夏至到冬 至，太阳高度角又逐渐由大变小；进入新的一年后，又开始新一轮循环。如此周而复始。虽然 太阳并不总是从正东方升、正西方落，有时从东偏北方升、西偏北方落；有时又从东偏南方升、 西偏南方落 ³，情况复杂，但可以简化处理，将太阳照地方向分解为两个方向，即从东向西偏 移过程中的照地方向，从南向北、或从北向南偏移过程中的照地方向。如图12所示，本装置设 置东西方向感光器、南北方向感光器各一套(以图中垂直相交虚线为坐标系)，每套感光器均由 分层感光器和总感光器组成。东西方向分层感光器(150)和总感光器(152)，沿着东(146) 西(148)方向摆放，主要探测阳光沿东西方向偏移变化情况、白天总体照射情况；南北方向分 层感光器(153)和总感光器(151)，沿着南(147)北(149)方向摆放，主要探测阳光沿南北 方向移动情况、白天总体照射情况。

如图13所示，东西方向分层感光器与南北方向分层感光器结构相同，都是一个半圆筒密闭 盒，由里至外半径逐步增大，分别设有内层(158)、中间层(156)、外壳(154)，都呈半圆筒 面；沿着密闭盒横截面的圆心向外壳辐射出去，间隔6°，将密闭盒纵向平均划分为30个小室， 各个小室用隔离板(155)分开，除去首1---3号、尾28---30号为空室外，其余中间段24个 小室为有用小室；每个有用小室的内层设有1个长条形光敏电阻(157)、中间层设有1面长方 形菲涅耳透镜、外壳设有1个长方形透光板，透光板面积和透镜距离设置适当，确保阳光偏移 过程中只有1个有用小室透镜及光敏电阻能被有效照射；密闭盒的正面、后面、底面和筒内的 隔离板(155)，都采用遮光板，反光性能差；东西方向分层感光器沿着东西方向透空摆放，南 北方向分层感光器沿着南北方向透空摆放。

东西方向总感光器与南北方向总感光器结构也相同，都是一个梯形棱台密闭匣子，下底面 小(162)、上底面大(159)，由下至上分别为下底面、中间层、上底面，都呈长方形；下底面 设有1个长条形光敏电阻(161)，中间层设有1面长方形菲涅耳透镜(160)，上底面设有1个长方 形透光板；密闭匣子的正面、后面都为等腰梯形，其两条腰与下底边的内夹角均为159°；密闭 匣子的左右两个侧面，都呈长方形；正面、后面、左右两个侧面和下底面都采用遮光板，反光 性能差；东西方向总感光器沿着东西方向透空摆放，南北方向总感光器沿着南北方向透空摆放。

由于东西方向分层感光器与南北方向分层感光器都采用半圆筒结构，东西方向总感光器与 南北方向总感光器都采用梯形棱台结构，它们的透光板都有一定宽度，采光范围都有一定幅度， 所以当太阳从东偏北方升、西偏北方落，或从东偏南方升、西偏南方落时，沿着东西方向上的 主量光线都被东西方向分层感光器和东西方向总感光器探测到，而在南北方向上的分量光线也 被南北方向分层感光器和南北方向总感光器探测到。

如图14所示，东西方向分层感光器是一个空心半圆筒，沿着半圆筒横截面的圆心向半圆筒 外壳辐射出去，间隔6°，分设30个小室，除去第1--3号(163--165)、第28--30号(168--170) 为空室外，其余24个小室为有用小室，各小室利用隔离板分隔；空心半圆筒由里至外设有三个 半圆筒层：内层、中间层、外壳；各小室外壳设有一张透光板(166)，中间层设有一面菲涅耳 透镜(167)、内层外表面设有一根长条形光敏电阻(171)。每天太阳从东向西偏移，当太阳高 度角在东西方向上位于(18°，162°)区间时(以图中垂直相交虚线为坐标系)，阳光将逐一照 射各个有用小室。在阳光偏移过程中，外壳上只有一个小室的透光板能够照入充足阳光、将该 小室菲涅耳透镜有效照射，再将光线聚集到该小室光敏电阻上。由于透光板与菲涅耳透镜有一 定距离，其他非正面透光板虽能斜射一些光线，但因射向太偏只能照到隔离板上，照不到小室 中菲涅耳透镜上。因此，白天太阳照射时，只有一个小室的光敏电阻能被有效照射；但在早上 和黄昏时段，当太阳高度角在东西方向上位于[0°，18°]和[162°，180°]区间时，以及整个夜晚， 东西方向分层感光器都处于探测盲区。

当太阳高度角在东西方向上位于(21°，159°)区间时，东西方向总感光器光敏电阻(176) 被全程照射激活；但在早上和黄昏时段，当太阳高度角在东西方向上位于[0°，21°]和[159°，180°] 区间时，以及整个夜晚，东西方向总感光器(152)都处于探测盲区。所以，东西方向总感光器 (152)探测太阳高度角的弧度范围，稍小于东西方向分层感光器(150)，即总感光器比分层感 光器稍微“推迟天亮”、“提前天黑”。

如图15所示，南北方向分层感光器的结构与东西方向分层感光器的结构相同。太阳照射地 面的方向，沿着南北方向逐步变化，在相邻的几天内变化较小，但是当跨越的时间延长后，如 经历不同的月份、季节，这种变化明显增大。当太阳高度角在南北方向位于(18°，162°)区间 时(以图中垂直相交虚线为坐标系)，一天之内，阳光将照射到南北方向分层感光器的某个有用 小室，或沿着该有用小室左右移动，照射到邻近的一个小室。但在白天任一时刻，仅有一个小 室能被有效照射，致使该小室的光敏电阻能被照射激活。如果在靠近地球北极、或南极地区， 当太阳高度角在南北方向上位于[0°，18°]和[162°，180°]区间时，以及整个夜晚，南北方向分层 感光器都处于探测盲区。

南北方向总感光器的结构与东西方向总感光器的结构相同。当太阳高度角在南北方向上位 于(21°，159°)区间时，南北方向总感光器光敏电阻被全程照射激活；但在春冬季节，当太阳 高度角在南北方向上位于[0°，21°]和[159°，180°]区间时，以及整个夜晚，南北方向总感光器都 处于探测盲区。所以，南北方向总感光器探测太阳高度角的弧度范围，稍小于南北方向分层感 光器。

控制东西1号、2号电机旋转的电路：主要包括1个东西方向光控开关电路、第4---27号 东西方向白天跟踪电路、第27---4号东西方向夜间回转电路。

东西方向光控开关电路：如图16所示，东西方向总感光器光敏电阻R_G东西总(176、或192)、 滑动变阻器R_P1(193)、电阻R_东西1(194)、三极管D₁(195)、发光二极管U₁(196)、常闭触点继 电器(197)，组成一个光控开关电路⁵。当白天太阳高度角在东西方向上位于(21°，159°) 区间时，东西方向总感光器光敏电阻R_G东西总(176、或192)被照射激活，常闭触点继电器(197) 断开。但在早上太阳高度角在东西方向上位于[0°，21°]、黄昏位于[159°，180°]区间时，以及整 个夜晚，阳光都照射不到R_G东西总(176、或192)，常闭触点继电器(197)闭合。

设置东西方向装置初始状态：如图16所示，如果是在夜晚，按压一下1号按钮(200)， 为1号晶闸管T₄(201)、1号总晶闸管T_1总(198)输入触发电流，将它们导通，电流将沿着电 源正极U₊(190)、常闭触点继电器(197)、1号总晶闸管T_1总(198)、4号晶闸管T₄(201)、电阻R_4-2(213)，流向东西1号电机4-1定子L_4-1(214)、4-2定子L_4-2(215)和东西2号电机 4-3定子L_4-3(216)、4-4定子L_4-4(217)，再回流到电源负极U_-(191)；这4个定子在通电瞬 间会产生电磁感应，其感应电流从4个定子流出，经电阻R_4-2(213)、电容C_4-2(211)、电容 C_4-1(210)，回流到这4个定子；这4个定子通电、生磁后，分别吸引东西1号、2号电机的转 子(62)，使这两台电机的转柄(70，或72，或83)都旋转到与水平线夹角呈21°的斜线上(如 图8、图9)；与电机转柄相接的东西转轴(13，或66)，又共同带动外箍圆台(5)，旋转到与 转柄相同的斜角上；外箍圆台又带动南北1号电机(2)、南北2号电机(14)、内箍圈(7)、反 光装置(1、8)旋转，从而使外箍圆台、南北1号2号电机、内箍圈、反光装置，与转柄保持 相同倾斜度。如果是在白天，则需将东西方向总感光器(152)遮蔽，使常闭触点继电器(197) 闭合，按压一下1号按钮(200)，同样进入东西方向上装置初始状态。

东西方向白天跟踪电路：当早晨太阳从东方升起时，东西方向上太阳高度角进入(18°，24°) 区间时(如图14)，第4室4号光敏电阻R_G4(171，或202)被照射激活，电阻值陡降。如图 16所示，在4号跟踪电路(218)中，随着R_G4下降，调整好4号滑动变阻器R_P4(203)，使输入电压U_i4(205)从0上升到一定数值，经同相输入比例放大器，输出电压为U₀₄＝U_i4(1+R_f4/R_4-1)， (图16中204表示R_4-1、205表示U_i4、206表示R_f4、209表示U₀₄)。所以输出电压U₀₄(209)随之升高，并被放大倍数(见《电工学》下册第199-201页，浙江大学电工学教研室编，罗守信主编，高等教育出版社1990年2月印刷)。输出电压U₀₄(209)升高后，经二极管D_4-1(212)、电阻R_4-2(213)向东西1号电机4-1定子L_4-1(214)、4-2定子L_4-2(215)和东西2号电机4-3 定子L_4-3(216)、4-4定子L_4-4(217)输出直流电；如果同相输入比例放大器输出的直流电有 脉动现象，其脉冲峰值电流将经过电容C_4-1(210)，流向电源负极U_-(191)，被削平电流将经 二极管D_4-1(212)、电阻R_4-2(213)、这4个定子，流到电源负极U_-(191)；这4个定子在通电 瞬间会产生电磁感应，其感应电流从这4个定子流出，经电阻R_4-2(213)、电容C_4-2(211)、电 容C_4-1(210)，回流到这4个定子；这4个定子通电、生磁后，分别吸引东西1号、2号电机的 转子(62)，使其转柄都旋转到与水平线夹角呈21°的斜线上，也即达到初始状态：这两台电机 的东西转轴又带动外箍圆台、南北1号2号电机、内箍圈、反光装置跟着旋转，与转柄保持相 同倾斜度，即在东西方向上与水平线呈21°倾斜摆放。

随着太阳逐步升高，当东西方向上太阳高度角进入(24°，30°)区间时(如图14)，第4 室4号光敏电阻R_G4(171，或202)失去阳光照射，电阻值陡增，使得4号跟踪电路(218)中 同相输入比例放大器的输入电压U_i4(205)陡降(如图16)，输出电压U₀₄(209)随之下降至 0，东西1号电机4-1定子L_4-1(214)、4-2定子L_4-2(215)和东西2号电机4-3定子L_4-3(216)、 4-4定子L_4-4(217)断电、磁消，各定子在断电瞬间，会产生电磁感应，其感应电流从这4个 定子流出，经电容C_4-1(210)、二极管D_4-1(212)和电容C_4-2(211)、电阻R_4-2(213)，再回流 到这4个定子。与此同时，第5室的5号光敏电阻R_G5(172，或219)被照激活，电阻值陡降。 同样，使得5号跟踪电路(231)的输入电压由0升到一定数值，经同相输入比例放大器放大后， 输出电压升高，经二极管D_5-1(224)、电阻R_5-2(225)向东西1号电机5-1定子L_5-1(226)、 5-2定子L_5-2(228)和东西2号电机5-3定子L_5-3(229)、5-4定子L_5-4(230)输出直流电； 如果同相输入比例放大器输出的直流电有脉动现象，也通过电容C₅(222)削峰。这4个定子 在通电瞬间会产生电磁感应，其感应电流从这4个定子流出，经电阻R_5-2(225)、电容C_5-2(223)、 电容C_5-1(222)，再回流到这4个定子；5-1定子L_5-1上的次级线圈L_5-1次(227)，在通电瞬间 也会产生电磁感应，其感应电流将流向电源负极U_-(191)；这4个定子通电、生磁后，分别吸 引东西1号、2号电机的转子(62)，使其转柄都反时针旋转6°，同步达到与水平线夹角呈27° 的斜线上；这两台电机的东西转轴又带动外箍圆台、南北1号2号电机、内箍圈、反光装置跟 着旋转，与转柄保持相同倾斜度，即在东西方向上与水平线呈27°倾斜摆放。

随着太阳继续升高，当东西方向上太阳高度角进入(30°，36°)区间时，第5室的5号光 敏电阻R_G5(172，或219)失去阳光照射，电阻值陡增，使得5号跟踪电路(231)中同相输入比例放大器的输入电压陡降，输出电压随之下降至0，东西1号电机5-1定子L_5-1(226)、5-2定子L_5-2(228)和东西2号电机5-3定子L_5-3(229)、5-4定子L_5-4(230)断电、磁消，各定 子在断电瞬间，会产生电磁感应，其感应电流从这4个定子流出，经电容C_5-1(222)、二极管 D_5-1(224)和电容C_5-2(223)、电阻R_5-2(225)，再回流到这4个定子；5-1定子次级线圈L_5-1次(227)，在断电瞬间也会产生电磁感应，其感应电流将沿二极管D_5-2(232)流向1号总晶闸 管T_总(198)门极、4号晶闸管T₄(201)门极，但由于是在白天，常闭触点继电器(197)断 开，1号总晶闸管T_1总(198)、4号晶闸管T₄(201)都不能被触通。与此同时，第6室的6号 光敏电阻R_G6(173，或235)被照激活，电阻值陡降。同样，使得6号跟踪电路(241)的输入 电压由0升到一定数值，经同相输入比例放大器放大后，输出电压升高，向东西1号电机6-1 定子L_6-1(236)、6-2定子L_6-2(238)和东西2号电机6-3定子L_6-3(239)、6-4定子L_6-4(240) 输出直流电。与5号跟踪电路(231)一样，经放大器输出的直流电如有脉动现象，通过相同方 式削峰；这4个定子在通电瞬间产生的感应电流，通过相同方式消耗；6-1定子L_6-1上的次级 线圈L_6-1次(237)，在通电瞬间产生的感应电流，也通过相同方式消耗。这4个定子通电、生磁 后，分别吸引东西1号、2号电机的转子(62)，使其转柄都反时针旋转6°，同步达到与水平线 夹角呈33°的斜线上；这两台电机的东西转轴又带动外箍圆台、南北1号2号电机、内箍圈、 反光装置跟着旋转，与转柄保持相同倾斜度，即在东西方向上与水平线呈33°倾斜摆放。

如此旋转下去……

到了下午太阳临近西下之际，当东西方向上太阳高度角进入(150°，156°)区间时，第26 室的26号光敏电阻R_G26(174，或245)被照激活，电阻值陡降，使26号跟踪电路(251)的输入电压升高、放大，向东西1号电机26-1定子L_26-1(246)、26-2定子L_26-2(248)和东西2 号电机26-3定子L_26-3(249)、26-4定子L_26-4(250)输出直流电。与5号跟踪电路(231)一 样，经放大器输出的直流电如有脉动现象，通过相同方式削峰；这4个定子通电瞬间产生的感 应电流，通过相同方式消耗；26-1定子L_26-1上的次级线圈L_26-1次(247)，在通电瞬间产生的感 应电流，也通过相同方式消耗。这4个定子通电、生磁后，分别吸引东西1号、2号电机的转 子(62)，使其转柄都反时针旋转6°，同步达到与水平线夹角呈153°的斜线上；这两台电机的 东西转轴又带动外箍圆台、南北1号2号电机、内箍圈、反光装置跟着旋转，与转柄保持相同 倾斜度，即在东西方向上与水平线呈153°倾斜摆放。

随着太阳继续西下，当东西方向上太阳高度角进入(156°，162°)区间时，第26室的26 号光敏电阻R_G26(174，或245)失去阳光照射，电阻值陡增，使26号跟踪电路(251)的输入电压陡降，输出电压下降至0，东西1号电机26-1定子L_26-1(246)、26-2定子L_26-2(248)和 东西2号电机26-3定子L_26-3(249)、26-4定子L_26-4(250)断电、磁消。与5号跟踪电路(231) 一样，这4个定子断电瞬间产生的感应电流，通过相同方式消耗；26-1定子次级线圈L_26-1次(247) 断电瞬间产生的感应电流，也因常闭触点继电器(197)断开，不能触通1号总晶闸管T_1总(198)、26号晶闸管T₂₆(244)。与此同时，第27室的27号光敏电阻R_G27(175，或255)被照激活， 电阻值陡降，使27号跟踪电路(261)的输入电压升高，放大后向东西1号电机27-1定子L_27-1 (256)、27-2定子L_27-2(258)和东西2号电机27-3定子L_27-3(259)、27-4定子L_27-4(260) 输出直流电。与5号跟踪电路(231)一样，经放大器输出的直流电如有脉动现象，通过相同方 式削峰；这4个定子通电瞬间产生的感应电流，通过相同方式消耗。这4个定子通电、生磁后， 分别吸引东西1号、2号电机的转子(62)，使其转柄都反时针旋转6°，同步达到与水平线夹角 呈159°的斜线上；这两台电机的东西转轴又带动外箍圆台、南北1号2号电机、内箍圈、反光 装置跟着旋转，与转柄保持相同倾斜度，即在东西方向上与水平线呈159°倾斜摆放。

东西方向夜间回转电路：到了黄昏，当东西方向上太阳高度角进入[162°，180°]区间时，第 27室的27号光敏电阻R_G27(175，或255)失去阳光照射，电阻值陡增，使27号跟踪电路(261) 的输入电压陡降，输出电压下降至0，东西1号电机27-1定子L_27-1(256)、27-2定子L_27-2(258) 和东西2号电机27-3定子L_27-3(259)、27-4定子L_27-4(260)断电、磁消。与5号跟踪电路(231) 一样，这4个定子断电瞬间产生的感应电流，通过相同方式消耗；由于此时东西方向总感光器 (152)已经提前进入探测盲区，R_G东西总(176、或192)提前失去光照，在光控开关电路作用 下，常闭触点继电器(197)已经闭合，27-1定子次级线圈L_27-1次(257)在断电瞬间产生的感 应电流，将1号总晶闸管T_1总(198)、26号晶闸管T₂₆(254)触通，电流沿着电源正极U₊(190)、 常闭触点继电器(197)、1号总晶闸管T_1总(198)、26号通电延时常闭触点继电器⁷KT(e)₂₆(253)、 26号晶闸管T₂₆(254)，流向26号跟踪电路(251)的东西1号电机26-1定子L_26-1(246)、26-2 定子L_26-2(248)和东西2号电机26-3定子L_26-3(249)、26-4定子L_26-4(250)，再回流到电源 负极U_-(191)；这4个定子通电、生磁后，分别吸引东西1号、2号电机的转子(62)，使其转 柄都顺时针回转6°，同步达到与水平线夹角呈153°的斜线上；这两台电机的东西转轴又带动外 箍圆台、南北1号2号电机、内箍圈、反光装置跟着回转，与转柄保持相同倾斜度，即在东西 方向上与水平线呈153°倾斜摆放。将该回转电路编为第27号回转电路。

经过设定的延长时间，例如15秒⁸，26号通电延时常闭触点继电器KT(e)₂₆(253)自动 断开，东西1号电机26-1定子L_26-1(246)、26-2定子L_26-2(248)和东西2号电机26-3定子L_26-3(249)、26-4定子L_26-4(250)断电、磁消。与5号跟踪电路(231)一样，这4个定子在 断电瞬间产生的感应电流，通过相同方式消耗。与27号回转电路一样，26-1定子次级线圈L_26-1，(247)在断电瞬间产生的感应电流，将1号总晶闸管T_1总(198)、25号晶闸管T₂₅(244)触 通，电流沿着电源正极U₊(190)、常闭触点继电器(197)、1号总晶闸管T_1总(198)、25号通 电延时常闭触点继电器KT(e)₂₅(243)、25号晶闸管T₂₅(244)，流向25号跟踪电路的4个定 子，再回流到电源负极U_-(191)；这4个定子通电、生磁后，分别吸引东西1号、2号电机的 转子(62)，使其转柄都顺时针回转6°，同步达到与水平线夹角呈147°的斜线上；这两台电机 的东西转轴又带动外箍圆台、南北1号2号电机、内箍圈、反光装置跟着回转，与转柄保持相 同倾斜度，即在东西方向上都与水平线呈147°倾斜摆放。

如此回转下去……

当6号跟踪电路(241)的4个定子因回转通电，外箍圆台和反光装置等跟着回转，在东西 方向上与水平线呈33°倾斜摆放；尔后这4个定子断电，次级线圈L_6-1次(237)产生感应电流， 又将1号总晶闸管T_总1(198)、5号晶闸管T₅(234)触通，使5号跟踪电路的4个定子通电，外箍圆台和反光装置等跟着回转，在东西方向上与水平线呈27°倾斜摆放；之后这4个定子断 电，次级线圈L_5-1次(227)产生感应电流，又将1号总晶闸管T_1总(198)、4号晶闸管T₄(201)触通，使4号跟踪电路的4个定子通电，并持续下去，外箍圆台和反光装置等跟着回转，在东西方向上与水平线呈21°倾斜摆放，恢复东西方向上初始状态，直到次日天明。

次日早上太阳升起后，又开始新一轮循环。

控制南北1号、2号电机旋转的电路：主要包括1个南北方向光控开关电路、第4---27号 南北方向白天跟踪电路和第27---4号南北方向夜间稳定电路。

南北方向光控开关电路：与东西方向光控开关电路相似。如图17所示，南北方向总感光器 光敏电阻R_G南北总(189、或265)、滑动变阻器R_P2(266)、电阻R_南北1(267)、三极管D₂(268)、发 光二极管U₂(269)、常闭触点继电器(270)，组成一个光控开关电路。当白天太阳高度角在南 北方向上位于(21°，159°)区间时，南北方向总感光器光敏电阻R_G南北总(189，或265)被全程 照射激活，常闭触点继电器(270)断开。但在春冬季节，当太阳高度角在南北方向上位于[0°， 21°]、或[159°，180°]时，以及整个夜晚，阳光都照射不到R_G南北总，常闭触点继电器(270)闭合。

设置南北方向装置初始状态：如图17所示，如果是在夜晚，按压一下2号按钮(273)， 为2号总晶闸管T_2总(271)、15号晶闸管T₁₅(311)输入触发电流，将它们导通，电流将沿着 电源正极U₊(263)、常闭触点继电器(270)、2号总晶闸管T_2总(271)、15号晶闸管T₁₅(311)、 电阻R_15-2，流向南北1号电机15-1定子L_15-1(305)、15-2定子L_15-2(307)和南北2号电机 15-3定子L_15-3(308)、15-4定子L_15-4(309)，再回流到电源负极U_-(264)；这4个定子通电瞬间会产生电磁感应，其感应电流从这4个定子流出，经过配套的电阻R_15-2、电容C_15-2、电容C_15-1，回流到这4个定子；15-1定子L_15-1上的次级线圈L_15-1次(306)，通电瞬间会产生电磁感应，其感应电流将流向电源负极U_-(264)；这4个定子通电、生磁后，分别吸引南北1号、2 号电机的转子，使这两台电机转柄都旋转到与水平线夹角呈87°的斜线上(如图10、图11)； 这两台电机的南北转轴(3)又带动内箍圈(7)、反光装置(1、8)跟着旋转，与转柄保持相同 倾斜度，使大圆台大口部近似水平摆放。如果是在白天，则需将南北方向总感光器(151)遮蔽，使常闭触点继电器(270)闭合，按压一下2号按钮(273)，同样进入南北方向上装置初始状态。

南北方向白天跟踪电路：假设该装置设在南半球某一个偏南地区，当南半球进入冬至，在 早晨太阳初升时段，当南北方向上太阳高度角进入(18°，162°)区间时(如图12)，南北方向 分层感光器的4号光敏电阻R_G4(185，或274)被照射激活，电阻值陡降(如图15)。在4号 跟踪电路(292)中(如图17)，随着R_G4(185，或274)下降，调整好4号滑动变阻器R_P4(275)， 使输入电压U₁₄(278)从0升到一定数值，经同相输入比例放大器，输出电压U₀₄(282)升高， 经过二极管D_4-1(285)、电阻R_4-2(286)，向南北1号电机4-1定子L_4-1(287)、4-2定子L_4-2(289)和南北2号电机4-3定子L_4-3(290)、4-4定子L_4-4(291)输出直流电；经放大器输出 的直流电如有脉动现象，通过电容C_4-1(283)削峰，被削平电流经二极管D_4-1(285)、电阻R_4-2(286)、这4个定子，流到电源负极U_-(264)；这4个定子通电瞬间会产生电磁感应，其感应 电流从这4个定子流出，经电阻R_4-2(286)、电容C_4-2(284)、电容C_4-1(283)回流到这4个 定子；4-1定子L_4-1上的次级线圈L_4-1次(288)，通电瞬间也会产生电磁感应，其感应电流将流 向电源负极U_-(264)；这4个定子通电、生磁后，分别吸引南北1号、2号电机的转子，使其 转柄都旋转到与水平线夹角呈21°的斜线上，这两台电机的南北转轴(3)又带动内箍圈(7)、 反光装置(1、8)跟着旋转，与转柄保持相同倾斜度，即在南北方向上与水平线呈21°倾斜摆 放。

南北方向夜间稳定电路：假设该装置仍设在南半球某一个偏南地区，当南半球进入冬至， 在黄昏夕阳西下时段，当南北方向上太阳高度角进入(0°，18°)区间时，南北方向分层感光器 的4号光敏电阻R_G4(185，或274)失去阳光照射，电阻值陡增(如图15)，使4号跟踪电路(292) 的输入电压U_i4(278)陡降，输出电压U₀₄(282)下降至0，南北1号电机4-1定子L_4-1(287)、 1-2定子L_4-2(289)和南北2号电机4-3定子L_4-3(290)、4-4定子L_4-4(291)断电、磁消， 这4个定子在断电瞬间，会产生电磁感应，其感应电流从这4个定子流出，经电容C_4-1(283)、 电容C_4-2(284)和二极管D_4-1(285)、电阻R_4-2(286)，再回流到这4个定子；由于此时南北 方向总感光器(151)已经提前进入探测盲区，R_G南北总(189，或265)提前失去光照，在光控开关电路作用下，常闭触点继电器(270)已经闭合，4-1定子次级线圈L_4-1次(288)在断电瞬间产生的感应电流，将2号总晶闸管T_2总(271)、4号晶闸管T₄(293)触通，电流沿着电源正 极U₊(263)、常闭触点继电器(270)、2号总晶闸管T_2总(271)、4号晶闸管T₄(293)，流向这1个定子，最后回流到电源负极U_-(264)；于是这4个定子继续通电、生磁，分别吸引这两台 电机的转子，再由南北转轴带动内箍圈、反光装置，继续与白天保持相同倾斜度，即在南北方 向上，继续与水平线呈21°倾斜摆放。

次日太阳升起时，南北方向上太阳高度角可能变化还不明显，仍然是4号光敏电阻R_G4(185， 或271)被照射激活。因此，南北方向上内箍圈、反光装置保持不动。但是随着跨越的时间延长， 如经过十多天、或1个月、2个月等，南北方向分层感光器上，被照射激活的将是5号光敏电阻R_G5 (186，或295)、6号光敏电阻R_G6、7号光敏电阻R_G7、8号光敏电阻R_G8等，与之相应的第5号跟踪电 路(301)、6号跟踪电路、7号跟踪电路、8号跟踪电路等先后输出较高电压，致使南北1号、2 号电机上相应的第5组定子、6组定子、7组定子、8组定子等先后通电、生磁，从而使内箍圈、 反光装置在南北方向上，将与水平线呈27°、33°、39°、45°等角度倾斜摆放。当晚内箍圈、反 光装置在南北方向上，仍与白天保持相同状态。

假设装置设在北半球某一个偏北地区，当北半球进入冬至，在早晨太阳初升时段，当南北 方向上太阳高度角进入(18°，162°)区间时(如图12)，南北方向分层感光器的27号光敏电阻 R_G27(188，或313)被照射激活，电阻值陡降(如图15)。同样，27号跟踪电路(319)将输出 较高电压(如图17)，致使南北1号、2号电机上相应的第27组定子通电、生磁，从而使内箍圈、 反光装置在南北方向上，与水平线呈159°倾斜摆放；当晚保持相同状态。

假设装置设在南半球的南回归线地区，当南半球进入夏至，在早晨太阳初升时段，当南北 方向上太阳高度角进入(18°，162°)区间时(如图12)，南北方向分层感光器的15号光敏电阻 R_G15(304)被照射激活，电阻值陡降(如图15)，装置进入南北方向上初始状态；当晚保持相 同状态。

假设装置设在北半球的北回归线地区，当北半球进入夏至，在早晨太阳初升时段，当南北 方向上太阳高度角进入(18°，162°)区间时(如图12)，南北方向分层感光器的16号光敏电阻 R_G16被照射激活，电阻值陡降(如图15)，使得内箍圈、反光装置在南北方向上，与水平线呈93° 摆放，大圆台大口部近似水平摆放；当晚保持相同状态。

关机方法：当白天运行时，假设东西方向分层感光器第x室x号光敏电阻被照激活(4≤x≤27)， 控制东西1号、2号电机旋转电路的第x号跟踪电路的4个定子通电、生磁；南北方向分层感 光器第y室y号光敏电阻被照激活(4≤y≤27)，控制南北1号、2号电机旋转电路的第y号跟 踪电路的4个定子通电、生磁，在两组电机共同作用下，反光装置被吸引到相应方向上。此时 如果关机，应该先用遮蔽物盖住东西方向总感光器(152)、南北方向总感光器(151)，使两套 电路的常闭触点继电器(197)、(270)闭合；之后按压一下1号按钮(200)、2号按钮(273)， 使东西1号电机的4-1定子L_4-1(214)、4-2定子L_4-2(215)，东西2号电机的4-3定子L_4-3(216)、 4-4定子L_4-4(217)和南北1号电机的15-1定子L_15-1(305)、15-2定子L_15-2(307)，南北2 号电机的15-3定子L_15-3(308)、15-4定子L_15-4(309)同时通电、生磁；再用遮蔽物盖住东西 方向分层感光器(150)、南北方向分层感光器(153)，使原来控制东西1号、2号电机旋转电 路的第x号跟踪电路和控制南北1号、2号电机旋转电路的第y号跟踪电路断电、磁消；于是， 东西1号、2号电机的第4组定子分别吸引其转子，南北1号、2号电机的第15组定子分别吸 引其转子，使得装置同时进入东西方向上初始状态、南北方向上初始状态；最后将各轴承套筒 上的插销(59)插入转轴中，固定东西转轴、南北转轴。如果是在夜间关机，也需要按压一下 1号按钮(200)、2号按钮(273)，进入东西方向上、南北方向上初始状态。

当运行中突然断电时，两套电路对两组电机失去控制，应施加外力，将反光装置旋转到东 西方向上、南北方向上初始状态，再将各轴承套筒上的插销(59)插入转轴中，防止反光装置 自由摇摆。待电源恢复供电、重新启动时，先拔出插销，再按压一下1号按钮(200)、2号按 钮(273)，使反光装置进入初始状态，之后正常运行。

计算受光框架上受光器聚能功率：

如图18所示，设大圆台的大口部半径为R₁(326)，装置的采光面积，就是大圆台的大口部 面积：S_采＝ЛR₁ ² (m²) (1)

设太阳照射地面的辐照强度为Q_s→地，大圆台聚集太阳能的平均功率为P_s→圆台，则有：

P_→圆台＝Q_s→地S_采＝Q_s→地ЛR₁ ² (J/s) (2)

设受光框架的底面边长为a(324)、高为h₁(323)，计得底面和4个侧面的总面积为S_框架：

S_框架＝a²+4ah₁(m²) (3)

设反光膜的反光率为η_膜反，受光框架对太阳能的聚集率为η_框集，受光框架底面和4个侧面 上的平均太阳能流面密度为ρ_s→框架，则：

ρ_→框架＝Q_s→地S_采η_膜反η_框集/S_框架＝Q_s→地η_膜反η_框集ЛR₁ ²/(a²+4ah₁) (J/sm²) (4)

根据网上介绍⁹：太阳常数的量值为1353W/m²，国标在设定检测条件时一般为17MJ/d，8 小时测试时间，平均辐射强度600W/m²。所以，设太阳辐照地面强度为：

Q_s→地＝600W/m² (5)

根据青岛凌鼎新能源有限公司公布的太阳能反光膜¹⁰，可知现有的反光膜反光率可达95％。 如果采用该产品，可将反光率设为：η_膜反＝95％ (6)

根据前面聚能原理分析，可设受光框架对太阳能的聚集率为：

η_框集＝95％ (7)

如果将受光框架的底面设计为边长a(324)、高h₁＝3a(323)，大圆台大口部半径R₁＝6a(326)， 此时，聚光比为：

C＝ЛR₁ ²/(a²+4ah₁)＝8.7 (8)

将式(5)、式(6)、式(7)代入式(4)中，式(4)改写为：

ρ_s→框架＝Q_s→地η_膜反η_框集ЛR₁ ²/(a²+4ah₁)＝4711(J/sm²) (9)

设受光器对太阳能的吸收率为η_器吸，受光器面积为∑S_器，受光器聚集太阳能功率为P_器聚能：

P_器聚能＝ρ_s→框架×η_器吸×∑S_器 (10)

根据网上介绍¹¹，可知：本装置受光框架上安装的真空集热管、平板集热器，在不考虑光 线的反射、折射时，Φ47管瞬时效率极限为0.452，Φ58管为0.502；平板集热器瞬时效率极 限为0.855。所以可设这三种集热器的瞬时效率为：

η_Φ47吸＝0.452 (11)

η_Φ58吸＝0.502 (12)

η_平板吸＝0.855 (13)

试算反光装置与受光框架的比例关系：

如图18所示，为使垂直或近垂直照入大圆台大口部的太阳光线，经过反射或直射，绝大部 分能够投射到受光框架的4个侧面和底面上，经试画，将反光装置与受光框架的大小比例关系 初步确定为：

受光框架的底面边长a(324)、高h₁＝3a(323)；大圆台大口部半径R₁＝6a(326)、小口部 半径R₂＝3.1a(328)、高为h₁＝3a(323)；底接圆台大口部半径为R₂＝3.1a(328)、小口部半径为 R＝0.4a(329)、高为h₂＝1.1a(325)。设大圆台的母线为L₃(332)；大圆台小口部至锥角的虚 拟母线为b(334)；底接圆台的母线为L₄(333)；重心水平线(322)所在圆面，将大圆台虚拟 分为上、下两个圆台，分别设为上重心圆台、下重心圆台，其母线分别为L₁(330)、L₂(331)， 重心水平线所在圆面的半径为R_重心圆(327)。设大圆台的锥角为90°，大圆台的横截面为等腰梯 形，该梯形的上底角为45°，下底角为135°。

则L₃＝h₁÷sin45°＝4.24a

L₁+L₂＝L₃

b＝R÷cos45°＝4.38a

L₁＝[(R₂-R₃)²+h₂ ²]^0.5＝[(3.1a-0.4a)²+(1.1a)²]^0.5＝2.92a

所以，受光框架的底边长与其高、大圆台的母线长、底接圆台的母线长之比为：

a∶h₁∶L₃∶L₄＝a∶3a∶4.24a∶2.92a＝1∶3∶4.24∶2.92 (14)

受光框架的底边长与大圆台的大口部半径、小口部半径、底接圆台的小口部半径之比为：

a∶R₁∶R₂∶R₃＝a∶6a∶3.1a∶0.4a＝1∶6∶3.1∶0.4 (15)

计算重心水平线位置：

如图18所示，设大圆台侧面积为S_大圆侧，底接圆台侧面积为S_底圆侧，反光装置的侧面积和为 ∑S_反光侧。根据圆台侧面积公式¹²，可得∑S_反光侧：

∑S_反光侧＝S_大圆侧+S_底圆侧＝ЛL₃(R₁+R₂)+ЛL₄(R₂+R₃)

设上重心圆台的侧面积为S_{上重心圆侧}，则：

S_{上重心圆侧}＝ЛL₁(R₁+R_重心圆)

假设反光装置(包括大圆台、底接圆台)采用相同的材料，平均厚度相同。经过计算，得 上重心圆台的母线L₁为：

L₁＝{L₁R₁-0.5[2L₃ ²(R₁ ²+R₂ ²)-2L₃L₄(R₁-R₂)(R₂+R₃)]^0.5}/(R₁-R₂) (16)

重心水平线所在圆面的半径R_重心圆(327)为：

R_重心圆＝R₁-L₁(R₁-R₂)/L₃ (17)

示例一：当受光框架底面、4个侧面铺设Φ47、长1.2米的集热管时，计算集热功率：

根据网上《47*1600太阳能全玻璃真空集热管》，可知：目前厂家生产的集热管，其规格主 要有：管径Φ47、Φ58、Φ70，管长1.2米、1.5米、1.6米、1.7米、1.8米、2.0米。又根据网上《太阳能真空管尺寸多少》，可知：一般两管的中心距在75mm左右为宜。

如果采用长1.2m的Φ47集热管，相应地设受光框架底面边长a＝1.2m，高h＝3a＝3.6米， 大圆台大口部圆半径R₁＝6a＝7.2m

如果参照其它太阳能集热装置要求两管保持75mm中心距的标准，则将本装置两管中心距设 为75mm，每条管直径为47mm，铺设一条管子需占用宽度为：

L_管宽＝D_管径+0.5D_管间＝0.047+0.5×(0.075-0.047)＝0.061m (18)

受光框架底面可铺设管子数为n_底管＝a÷L_管宽＝1.2÷0.061＝19.67

取n_底管＝19 (19)

受光框架每个侧面可铺设管子数为n_侧管＝h÷L_管宽＝3.6÷0.061＝59.01

取n_侧管＝59 (20)

受光框架底面集热管面积为S_底管：

S_底管＝n_底管×a×D_管径＝19×1.2×0.047＝1.07(m²) (21)

受光框架每个侧面集热管面积为S_侧管：

S_侧管＝n_侧管×a×D_管径＝59×1.2×0.047＝3.33(m²) (22)

受光框架底面和4个侧面上Φ47集热管的总集热面积为∑S_Φ47：

∑S_Φ47＝S_底管+4S_侧管＝1.07+4×3.33＝14.39(m²) (23)

由式(9)、式(10)、式(11)、式(23)，可得受光框架上所有Φ47集热管的瞬时极限功率为：P_{Φ 集热}＝ρ_→框架×η_器吸×∑S_Φ47＝4711×0.452×14.39＝30641(J/s) (24)

如果用式(24)作为受光框架上所有Φ47集热管的平均集热功率，假设一天集热8小时，其 集热量为：E_{Φ47集热1天}＝P_Φ47集热t_天＝30641×8×3600＝8.82×10⁸(J) (25)

示例二：当受光框架底面、4个侧面铺设平板集热器时，计算集热功率：

假设受光框架底面仍为a＝1.2m，高h＝3a＝3.6米，大圆台大口部圆半径R₁＝6a＝7.2m

则铺设在底面的平板集热器面积为：S_底平板＝a×a＝1.2×1.2＝1.44(m²) (26)

铺设在每个侧面的平板集热器面积为：

S_侧平板＝a×h＝1.2×3.6＝4.32(m²) (27)

受光框架底面和4个侧面上平板集热器的总集热面积为∑S_平板：

∑S_平板＝S_底平板+4S_侧平板＝1.44+4×4.32＝18.72(m²) (28)

由式(9)、式(10)、式(13)、式(28)，可得受光框架上所有平板集热器的瞬时极限功率 为：P_平板集热＝ρ_s→框架×η_器吸×∑S_平板＝4711×0.855×18.72＝75402(J/s) (29)

如果用式(29)作为受光框架上所有平板集热器的平均集热功率，假设一天集热8小时，其 集热量为：E_{平板集热1天}＝P_平板集热t_天＝75402×8×3600＝2.17×10⁹(J) (30)

计算受光框架上太阳能电池发电功率：

当受光框架底面、4个侧面铺设太阳能电池板时，试算其发电功率。

设受光框架底面仍为正方形，边长a＝1.2m，高h＝3a＝3.6米，大圆台大口部圆半径R₁＝6a＝7.2m。 铺设在受光框架底面、侧面的电池板总面积，与铺设平板集热器的总面积相同。即：

S_底电池＝S_底平板＝a×a＝1.44(m²) (31)

S_侧电池＝S_侧平板＝a×h＝4.32(m²) (32)

设受光框架上太阳能电池的光电转化率为η_电池转，太阳能电池的有效总面积为∑S_电池有效，则 太阳能电池的发电功率应为P_电池发：

P_电池发＝ρ_s→框架×∑S_电池有效×η_电池 (33)

示例三：铺设单晶Si125太阳能电池的发电功率

根据现有太阳能电池片面积¹³，可知单晶Si125R150的面积是14871mm²。又根据现有太阳 能电池转化效率¹¹，可知在AM1.5条件下，单晶Si125*125转化效率为15％。所以，可以设单 晶Si125的转化效率为：

η_单晶125转＝15％ (34)

受光框架底面可以铺设太阳能电池的个数为：

n_底单晶125＝S_底框÷S_S1125＝a²÷0.125²＝1.2²÷0.125²＝92.16

取n_底单晶125＝92(个) (35)

受光框架每个侧面可铺设太阳能电池的个数为：

_侧单晶125＝S_侧框÷S_单晶125＝a×h÷0.125²＝1.2×3.6÷0.125²＝276.48

取n_侧单晶125＝276(个) (36)

受光框架底面和4个侧面上可铺设的单晶Si125的总数为∑n_单晶125：

∑n_单晶125＝n_底单晶125+4n_侧单晶125＝92+4×276＝1196(个) (37)

根据每片单晶125R150的有效面积为14871mm²，即为：

S_{单晶125有效}＝0.014871m² (38)

由式(37)、式(38)，可得受光框架上所有单晶Si125的有效总面积为∑S_{单晶125有效}：

∑S_{单晶125有效}＝∑n_单晶125×S_{单晶125有效}＝17.786m² (39)

由式(9)、式(33)、式(34)、式(39)，可得受光框架上所有单晶Si125的发电功率为：

P_单晶125发＝ρ_s→框架×∑S_{单晶125有效}×η_单晶125转＝4711×17.786×15％＝12568(J/s)(40)

如果用式(40)作为受光框架上所有单晶Si125的平均发电功率，假设一天受照8小时，其 发电量为：E_{单晶125发电 天}＝P_单晶125发t_天＝12568×8×3600＝3.620×10⁸(J) (41)

示例四：铺设多晶Si156太阳能电池的发电功率

根据现有太阳能电池片面积¹⁵，可知多晶Si156的面积是24336mm²。又根据现有太阳能电 池转化效率¹⁶，可知在AM1.5条件下，多晶Si156*156的转化效率为15％。所以，可以设多晶Si156 的转化效率为：η_多晶156转＝15％ (42)

受光框架底面可铺设多晶Si156的个数为：

n_底多晶156＝S_底框÷S_S1125＝a²÷0.156²＝1.2²÷0.156²＝59.17

取n_底多晶156＝59(个) (43)

受光框架每个侧面可铺设多晶Si156的个数为：

n_侧多晶156＝S_侧框÷S_多晶156＝a×h÷0.156²＝1.2×3.6÷0.156²＝177.51

取n_侧多晶156＝177(个) (44)

受光框架底面和4个侧面上可铺设多晶硅Si156的总数为∑n_多晶156：

∑ _多晶156＝n_底多晶156+4n_侧多晶156＝59+4×177＝767(个) (45)

根据每片多晶Si156的有效面积为24336mm²，即为：

S_{多晶156有效}＝0.024336m² (46)

由式(45)、(46)，可得受光框架上所有多晶Si156的有效总面积为∑S_{多晶156有效}：

∑S_{多晶156有效}＝∑n_多晶156×S_{多晶156有效}＝18.665m² (47)

由式(9)、式(33)、式(42)、式(47)，可得受光框架上所有多晶Si156的发电功率为：

P_多晶156发＝ρ_s→框架×∑S_{多晶156有效}×η_多晶156转＝4711×18.665×15％＝13190(J/s)(48)

如果用式(48)作为受光框架上所有多晶Si156的的平均发电功率，假设一天受照8小时， 其发电量为：E_{多晶156发电1天}＝P_多晶156发t_天＝13190×8×3600＝3.799×10⁸(J) (49)

示例五：铺设N型双面156太阳能电池的发电功率

根据现有双面太阳能电池转化效率¹⁷，可知：nPERT双面电池的批产平均效率已达到20.6％， 实验室最高电池效率已达到21.1％；规格型号有156mm×156mm。所以，采用N型双面156电 池，可以设其转化效率为：η_双面156转＝20.6％ (50)

其规格为156mm×156mm，所以铺设在受光框架上的N型双面156电池个数、有效总面积， 可参照示例四。由式(45)可得，受光框架底面和4个侧面上铺设N型双面156电池的总数为 ∑n_双面156：

∑n_双面156＝767(个) (51)

由式(47)可得，受光框架上所有N型双面156电池的有效总面积为∑S_{双面156有效}：

∑S_{双面156有效}＝18.665m² (52)

由式(9)、式(33)、式(50)、式(52)，可得受光框架上所有N型双面156电池的发电功率为：P_双面156发＝ρ_s→框架×∑S_{双面156有效}×η_双面156转＝4711×18.665×20.6％＝18114(J/s)(53)

如果用式(53)作为受光框架上所有N型双面156电池的平均发电功率，假设一天受照8小 时，其发电量为：E_{双面156发电1天}＝P_双面156发t_天＝18114×8×3600＝5.217×10⁸(J)(54)

应用前景：

本装置使用的4个感光器、4台电机、两套控制电路，均为首次设计；其中，4个感光器主要采用铝合金、玻璃、小长方形菲涅耳透镜、光敏电阻、遮光板，电机主要采用铝合金、或高强度塑料，定子为软磁铁心线圈，转子为永磁体，这些材料都属于常规材料；电路中采用的各 类元器件，都有现成品。反光装置采用铝合金片、或白铁片、或其它合金片，以及反光膜；东 西支撑旋转装置、南北支撑旋转装置、受光框架支撑装置、受光框架，都采用高强度铝合金、 或不锈钢。受光器是太阳能高温集热管、或平板集热器、或太阳能电池板，可以向现有厂家定 购。这些材料、器件都容易获取，成本不高。一旦样机定型、批量生产后，总体成本将下降。 与现有的槽式、塔式、碟式集热器相比，本装置较小、成本较低。本装置采用4副支架支撑聚 光系统，采用门式移动脚手架支撑受光系统，具有一定稳固性，预计能抗御6级(含)以下大 风。本装置占地面积小，聚光面积较大，可以设在建筑物顶部、大型露天停车场、广场、公园， 以及高山、荒漠、海岛等野外地区，能为屋顶、地面提供遮阳区域；还可以设置在车载平台上， 提高机动性。由于本装置可以机动，当得知狂风暴雨(雪)、洪水、泥石流、沙尘暴、火灾、或 地震、海啸等灾害预报时，通过采取关机、分离、转移等措施，防止灾害损失。总体看，本装 置聚能效果较好，制作成本不高，可设置地域多，机动灵活，适用范围广，经济性较高。

附图说明

图1：太阳能聚集装置示意图

1是大圆台；2是南北1号电机；3是南北转轴，横穿南北轴承套筒；4是钩架；5是外箍圆台； 6是内箍固定杆；7是内箍圈；8是底接圆台；9是底接圆台小口部，也是孔洞；10是外箍固定 杆；11是支架；12是东西1号电机；13是东西转轴，横穿东西轴承套筒；14是南北2号电机； 15是脚手架；16是受光框架；17是东西2号电机。

装置的前后、左右结构对称，图中只标记了右边、前端的部件，与之相对称的左边、后端 的部件，因相同未标记。

反光装置由一个大圆台和一个底接圆台拼接而成，底接圆台大口部悬接在大圆台小口部， 大圆台高度与受光框架高度相等，当反光装置水平摆放时，两个圆台拼接面与受光框架底面位 于同一水平面上；大圆台锥角为90°，底接圆台锥角为钝角；两个圆台的大口部均朝上，小口部 向下，内空，内表面贴反光膜。外箍圆台是由上、中、下三个圆圈组成的框架，中间圆圈位于 框架的重心水平线上；三个圆圈之间用8条纵杆连接，形成一个圆台框架。

外箍固定杆有两对，每对有4条，每对从上、下、左、右四个方向，将一根东西转轴一端与 外箍圆台的中间圆圈、1条纵杆连接并固定，确保外箍圆台与东西转轴同步旋转。内箍圈紧扣在 反光装置重心水平线上，利用螺栓螺母或铆钉固定在大圆台外侧面。内箍固定杆也有两对，每 对有4条，每对从上、下、左、右四个方向，将一根南北转轴一端与内箍圈、大圆台侧面连接并 固定，确保内箍圈、反光装置与南北转轴同步旋转。

东西1号、2号电机，在通电情况下，接收阳光东西偏移信号后，驱使外箍圆台沿着东西方 可旋转，并带动内箍圈及反光装置随之旋转；南北1号、2号电机，在通电情况下，接收阳光南 北偏移信号后，驱使内箍圈及反光装置沿着南北方向旋转。

为了突出显示重要结构，图中对辅助设施只作了粗略描绘，如支架，实际有4副，本图只画 了2副；脚手架结构只显示了轮廓，详图见后。

图2：跟踪阳光偏移装置转动示意图

18是东方；19是南方；20是西方；21是北方。

使用装置时，按照左西、右东、前南、后北的方位，将装置水平摆放。

当阳光倾斜照射到地面上时，装置通过旋转东西1号、2号电机和南北1号、2号电机，将大 圆台大口部正对阳光照射方向，使光线垂直穿过大圆台大口部，经大圆台和底接圆台的内侧面 反射，投射到中央的受光框架上，少量光线直接照入受光框架中。

当大圆台和底接圆台随着阳光移动而偏转时，支架、脚手架和受光框架，都固定不动。

图3：脚手架示意图

22是滚轮；23是斜脚杆；24是下梁柱；25是螺母套筒；26是粗螺杆；27是细螺杆；28是细 螺杆螺母；29是粗螺杆螺母；30是上梁柱；31是横梁；32是水管；33是气管；34是输冷工质管； 35是吊杆；36是受光框架；37是托板；38是下梁柱连接杆；39是输热工质管。

脚手架的前后、左右结构对称，图中主要标记了前端、左边的部件，后端与前端、右边与 左边的部件，均相同，未标记。脚手架为门式移动脚手架，利用滚轮左右移动，利用斜脚杆固 定在平台上。粗螺杆上端设有扳手，用于旋转粗螺杆；螺母套筒、粗螺杆、细螺杆、细螺杆螺 母、粗螺杆螺母组成升降部件，用于调节梁柱高度。每根梁柱由滚轮、斜脚杆、下梁柱、上梁 柱、升降部件组成，共设两根梁柱。

水管为自来水管或高压水管，沿着前柱梁、横梁铺设，出口端设在横梁中部，喷嘴可作水 平360°旋转。气管沿着后柱梁、横梁铺设，出口端设在横梁中部，喷嘴可作水平360°旋转。

图4：受光框架铺设太阳能高温集热管示意图

40是吊杆；41是输冷工质管；42是侧框；43是托板；44是底框；45是U形接头；46是形接 头；47是形接头；48是输热工质管。

受光框架呈长方体，底面呈正方形，内空；上面空置，4个侧面和底面均铺设受光器。4条 吊杆垂直穿过受光框架的四角内侧，与托板相接，吊杆中下端与受光框架的四角侧框绑在一起， 共同将受光框架托起。输冷工质管与输热工质管各1条，沿着吊杆、2条侧框铺设，对称挂靠在 受光框架上，使受光框架左右平衡，重心居中。冷工质沿着输冷工质管输入，先后在受光框架 底面、侧面连续受热，经过一段时间升到高温，最后经输热工质管输出。

图5：受光框架铺设平板集热器、或太阳能电池板的示意图

49是底框；50是增设在底框的横杆；51是铺设在底框的平板集热器，或太阳能电池板；52 是增设在侧框的圈梁，呈正方形；53是铺设在侧框的平板集热器，或太阳能电池板，呈长方形。

该受光框架结构同图4。区别是：底框、侧框分别增设有横杆、圈梁，如果用于搭载平板集 热器，底框需增设2条横杆，侧框需增设1条圈梁；如果用于搭载太阳能电池片，应视电池片大 小，底框增设若干条横杆、侧框增设若干条圈梁。铺设在底框和4面侧框的平板集热器，相互间 用管道串联，并外接输冷工质管、输热工质管。铺设在底框和4面侧框的单面或双面太阳能电池 片，要求能耐较高温度，相互间采用串并联方式连接，对外输出电能。

图6：大圆台外侧面局部示意图

54是圆台板条，呈凹面；55是龙骨条，较薄，中间设有一条凹槽；56是圆台板条插入凹槽 部分；57是锁扣，利用螺栓螺母，将龙骨条与板条结合起来；58是内箍圈，为一条金属带。

大圆台采用模块组合法组装。制作模块时，先将龙骨条的左侧与一张板条焊接，龙骨条的 右侧开设一条凹槽。组合时，将一张板条左侧边嵌入龙骨条的凹槽中，再用螺母将锁扣固定在 螺栓上。内箍圈被紧扣在反光装置重心水平线上，利用螺栓、螺母固定在大圆台外侧面，与大 圆台连为一体。

图7：东西1号、2号电机示意图

59是插销；60是电机外框；61是定子，固定在外框内壁上的软磁铁心线圈；62是转子，为 永磁体；63是辐条；64是东西轴承套筒；65是轴承；66是东西转轴；67是支架；68是滚轮；69 是斜脚杆；70是工字形转柄；71是外箍圆台的中间圆圈。

插销用于临时固定转轴。每台电机内设一个工字形转柄，转柄两端各设一条“[”形永磁体， 作为转子，即每台电机有1对转子。图中右边为东西1号电机示意图，左边为东西2号电机示意图， 两台电机结构相同，图中只标注了右边电机部件。南北1号、2号电机的结构也与东西1号、2号 电机的结构相同，不再重复显示、标注。二者区别在于：南北电机的支撑物是外箍圆台，其南 北转轴各穿过2个轴承，被轴承、南北轴承套筒、外箍圆台支撑；东西电机的支撑物是支架，其 东西转轴各穿过2个轴承，被轴承、东西轴承套筒、支架支撑。

外箍圆台是由上、中、下三个不同半径的圆圈组成的框架，中间圆圈位于框架的重心水平 线上；三个圆圈之间用8条纵杆连接，形成一个圆台框架。外箍圆台左右两端的中间圆圈及1条 纵杆，分别与一根东西转轴连接，利用外箍固定杆连为一体。为了突出显示电机结构，本图将 外箍圆台缩小比例简要展示。

图8：东西1号电机定子分布示意图

72是工字形转柄，两端挂接的是永磁体北极；73是4-1S号定子南极，74是5-1S号定子南极，75是6-1S号定子南极，76是26-1S号定子南极，77是27-1S号定子南极，78是4-2S号定子南极， 79是5-2S号定子南极，80是6-2S号定子南极，81是26-2S号定子南极，82是27-2S号定子南极； 83是工字形转柄，两端挂接的是永磁体南极；84是4-1N号定子北极，85是5-1N号定子北极，86 是6-1N号定子北极，87是26-1N号定子北极，88是27-1N号定子北极，89是4-2N号定子北极，90 是5-2N号定子北极，91是6-2N号定子北极，92是26-2N号定子北极，93是27-2N号定子北极。

右图中，上、下两个半圆筒都设有24条定子南极，每条定子各占圆周弧度6°，上下半圆筒 间隙36°；左图中，上、下两个半圆筒也设有24条定子北极，每条定子各占圆周弧度6°，上下半 圆筒间隙36°。右图和左图中相对应的定子南极、定子北极，合成一个定子，即一条软磁铁心线 圈，如4-1S与4-1N合成4-1定子，5-1S与5-1N合成5-1定子，6-1S与6-1N合成6-1定子，……26-1S 与26-1N合成26-1定子，27-1S与27-1N合成27-1定子；4-2S与4-2N合成4-2定子，5-2S与5-2N合 成5-2定子，6-2S与6-2N合成6-2定子，……26-2S与26-2N合成26-2定子，27-2S与27-2N合成27-2 定子。

每条定子都以细小的“[”形软磁铁心为骨架，在铁心上绕制一定匝数的初级线圈，并留下 一些空白区域。其中，本电机的5-1定子、6-1定子、……26-1定子、27-1定子，除了绕有初级 线圈外，还在铁心空白区域，增加绕制一定匝数的次级线圈。各条软磁铁心线圈绕制完毕后， 镶嵌到电机外框的内壁槽中，铁心凹口均指向转轴。

各定子设置：以右图为例，以水平线与圆圈右端交叉点为起点，计为0°，沿着圆圈反时针 旋转21°后，确定4-1S号定子南极(73)位置，其中点位于圆圈上21°；继续反时针旋转6°，确 定5-1S号定子南极(74)位置，其中点位于圆圈上27°；再反时针旋转6°，确定6-1S号定子南极 (75)位置，其中点位于圆圈上33°；……再反时针旋转6°，确定26-1S号定子南极(76)位置， 其中点位于圆圈上153°；再反时针旋转6°，确定27-1S号定子南极(77)位置，其中点位于圆圈 上159°；再反时针旋转42°，确定4-2S号定子南极(78)位置，其中点位于圆圈上201°；再反时 针旋转6°，确定5-2S号定子南极(79)位置，其中点位于圆圈上207°；再反时针旋转6°，确定 6-2S号定子南极(80)位置，其中点位于圆圈上213°；……再反时针旋转6°，确定26-2S号定子 南极(81)位置，其中点位于圆圈上333°；再反时针旋转6°，确定27-2S号定子南极(82)位置， 其中点位于圆圈339°上；再反时针旋转21°，回到起点0°。每条定子，包括初级线圈、次级线圈， 自身占有圆周弧度5°，与友邻定子间隙1°。

左图定子设置方法，同右图。

图9：东西2号电机定子分布示意图

94是4-3S号定子南极，95是5-3S号定子南极，96是6-3S号定子南极，97是26-3S号定子南极， 98是27-3S号定子南极，99是4-4S号定子南极，100是5-4S号定子南极，101是6-4S号定子南极， 102是26-4S号定子南极，103是27-4S号定子南极；104是4-3N号定子北极，105是5-3N号定子北 极，106是6-3N号定子北极，107是26-3N号定子北极，108是27-3N号定子北极，109是4-4N号定 子北极，110是5-4N号定子北极，111是6-4N号定子北极，112是26-4N号定子北极，113是27-4N 号定子北极。

该图结构与图8相同。如4-3S与4-3N合成4-3定子，5-3S与5-3N合成5-3定子，6-3S与6-3N 合成6-3定子，……26-3S与26-3N合成26-3定子，27-3S与27-3N合成27-3定子；4-4S与4-4N合成 1-4定子，5-4S与5-4N合成5-4定子，6-4S与6-4N合成6-4定子，……26-4S与26-4N合成26-4定子， 27-4S与27-4N合成27-4定子。

图中定子设置方法，同图8。各定子绕有初级线圈，但无次级线圈。

图10：南北1号电机定子分布示意图

114是4-1S号定子南极，115是5-1S号定子南极，116是15-1S号定子南极，117是27-1S号定 子南极，118是4-2S号定子南极，119是5-2S号定子南极，120是15-2S号定子南极，121是27-2S 号定子南极；122是4-1N号定子北极，123是5-1N号定子北极，124是15-1N号定子北极，125是27-1N 号定子北极，126是4-2N号定子北极，127是5-2N号定子北极，128是15-2N号定子北极，129是27-2N 号定子北极。

该图结构与图8相同。如4-1S与4-1N合成4-1定子，5-1S与5-1N合成5-1定子，……15-1S与 15-1N合成15-1定子，……27-1S与27-1N合成27-1定子；4-2S与4-2N合成4-2定子，5-2S与5-2N 合成5-2定子，……15-2S与15-2N合成15-2定子，……27-2S与27-2N合成27-2定子。

图中定子设置方法，同图8。各定子绕有初级线圈，其中本电机的4-1定子、5-1定子、6-1 定子、……26-1定子、27-1定子，不仅绕有初级线圈，还有次级线圈。

图11：南北2号电机定子分布示意图

130是4-3S号定子南极，131是5-3S号定子南极，132是15-3S号定子南极，133是27-3S号定 子南极，134是4-4S号定子南极，135是5-4S号定子南极，136是15-4S号定子南极，137是27-4S 号定子南极；138是4-3N号定子北极，139是5-3N号定子北极，140是15-3N号定子北极，141是27-3N 号定子北极，142是4-4N号定子北极，143是5-4N号定子北极，144是15-4N号定子北极，145是27-4N 号定子北极。

该图结构与图8相同。如4-3S与4-3N合成4-3定子，5-3S与5-3N合成5-3定子，……15-3S与 15-3N合成15-3定子，……27-3S与27-3N合成27-3定子；4-4S与4-4N合成4-4定子，5-4S与5-4N 合成5-4定子，……15-4S与15-4N合成15-4定子，……27-4S与27-4N合成27-4定子。

图中定子设置方法，同图8。各定子绕有初级线圈，但无次级线圈。

图12：感光器设置示意图

146是东方，147是南方，148是西方，149是北方；150是东西方向分层感光器，151是南北 方向总感光器，152是东西方向总感光器，153是南北方向分层感光器。

这4个感光器，都按照设定方向，水平摆放在地面、建筑物上或车载平台上，上方无任何遮 蔽物，确保阳光能毫无阻碍地照射到感光器上。

图13：感光器立体形状示意图

154是分层感光器外壳，155是分层感光器的隔离板，156是分层感光器的中间层，157是分 层感光器的光敏电阻，158是分层感光器的内层；159是总感光器的上底面，160是总感光器的中 间层，161是总感光器的光敏电阻，162是总感光器的下底面。

东西方向分层感光器与南北方向分层感光器，都采用该分层感光器模型；东西方向总感光 器与南北方向总感光器，都采用该总感光器模型。总感光器的横截面为等腰梯形，其两条腰与 下底边内夹角均为159°。

图14：东西方向感光器结构示意图

163---165是第1---3号空室，166是第4号透光板，167是第4号菲涅耳透镜，168---170是第 28---30号空室；171---173是第4---6号光敏电阻，编号为R_G4---R_G6，174---175是第26---27号光 敏电阻，编号为R_G26---R_G27；176是东西方向总感光器光敏电阻，编号为R_G东西总。

上图中只标记了第4小室的第4号透光板、第4号菲涅耳透镜，其余23个小室的透光板、菲涅 耳透镜与之相同，依次设在第5---27号小室的外壳、中间层上。第4---27号小室的光敏电阻， 形状相同，只标记了第4、5、6、26、27号作为代表。

图15：南北方向感光器结构示意图

177---179是第1--3号空室，180是第4号透光板，181是第4号菲涅耳透镜，182---184是第 28---30号空室；185---186是第4---5号光敏电阻，编号为R_G4---R_G5；187是第15号光敏电阻，编 号为R_G15，188是第27号光敏电阻，编号为R_G27；189是南北方向总感光器光敏电阻，编号为R_G南北总。

上图中只标记了第4小室的第4号透光板、第4号菲涅耳透镜，其余23个小室的透光板、菲涅 耳透镜与之相同，依次设在第5---27号小室的外壳、中间层上。第4---27号小室的光敏电阻， 形状相同，只标记了第4、5、15、27号光敏电阻作为代表。

图16：控制东西1号、2号电机旋转的电路图

190是电源正极U₊，191是电源负极U_-，192是东西方向总感光器光敏电阻R_G东西总(即176)， 193是滑动变阻器R_P1，194是电阻R_东西1，195是三极管D₁，196是发光二极管U₁，197是常闭触点继 电器；198是1号总晶闸管T_1总；199是电阻R_东西2，200是1号常开按钮；201是4号晶闸管T₄，202是 1号光敏电阻R_G4，203是4号滑动变阻器R_P4，204是电阻R_4-1，205是同相输入端电压U_i4(+)，206 是反馈电阻R_f4，207是运算放大器所接电源正极U_cc(+)，208是运算放大器所接电源负极U_EE(-)， 209是输出端电压U₀₄，210是电容C_4-1，211是电容C_4-2，212是二极管D_4-1，213是电阻R_4-2，214是 东西1号电机4-1定子L_4-1，215是东西1号电机4-2定子L_4-2，216是东西2号电机4-3定子L_4-3，217 是东西2号电机4-4定子L_4-4；218是接收4号光敏电阻R_G4(202)信号，控制东西1号电机4-1定子 (214)、4-2定子(215)和东西2号电机4-3定子(216)、4-4定子(217)生磁的4号跟踪电路。

219是5号光敏电阻R_G5，220是电阻R_5-1，221反馈电阻R_f5，222是电容C_5-1，223是电容C_5-2， 224是二极管D_5-1，225是电阻R_5-2，226是东西1号电机5-1定子L_5-1，227是在该5-1定子L_5-1上增加 绕制的次级线圈L_5-1次；228是东西1号电机5-2定子L_5-2，229是东西2号电机5-3定子L_5-3，230是东 西2号电机5-4定子L_5-4；231是接收5号光敏电阻R_G5(219)信号，控制东西1号电机5-1定子(226)、 5-2定子(228)和东西2号电机5-3定子(229)、5-4定子(230)生磁的5号跟踪电路；232是二 极管D_5-2，233是5号通电延时常闭触点继电器KT(e)₅，234是5号晶闸管T₅。

235是6号光敏电阻R_G6，236是东西1号电机6-1定子L_6-1，237是在该6-1定子L_6-1上增加绕制 的次级线圈L_6-1次；238是东西1号电机6-2定子L_6-2，239是东西2号电机6-3定子L_6-3，240是东西2 号电机6-4定子L_6-4；241是接收6号光敏电阻R_G6(235)信号，控制东西1号电机6-1定子(236)、 6-2定子(238)和东西2号电机6-3定子(239)、6-4定子(240)生磁的6号跟踪电路；242是二 极管D_6-2，243是25号通电延时常闭触点继电器KT(e)₂₅，244是25号晶闸管T₂₅。

245是26号光敏电阻R_G26，246是东西1号电机26-1定子L_26-1，247是在该26-1定子L_26-1上增加 绕制的次级线圈L_26-1次；248是东西1号电机26-2定子L_26-2，249是东西2号电机26-3定子L_26-3，250 是东西2号电机26-4定子L_26-4；251是接收26号光敏电阻R_G26(245)信号，控制东西1号电机26-1 定子(246)、26-2定子(248)和东西2号电机26-3定子(249)、26-4定子(250)生磁的26号跟 踪电路；252是二极管D_26-2，253是26号通电延时常闭触点继电器KT(e)₂₆，254是26号晶闸管T₂₆。

255是27号光敏电阻R_G27，256是东西1号电机27-1定子L_27-1，257是在该27-1定子L_27-1上增加 绕制的次级线圈L_27-1次；258是东西1号电机27-2定子L_27-2，259是东西2号电机27-3定子L_27-3，260 是东西2号电机27-4定子L_27-4261是接收27号光敏电阻R_G27(255)信号，控制东西1号电机27-1 定子(256)、27-2定子(258)和东西2号电机27-3定子(259)、27-4定子(260)生磁的27号跟 踪电路；262是二极管D_27-2。

图中左侧，共设计第4号---27号跟踪电路，每套电路由1个光敏电阻、1个同相输入比例放大 器、2个电容、1个二极管、1个电阻、4个定子等组成；图中第7---25号跟踪电路被省略，用...... 表示。图中右侧，共设计第27--5号夜间回转电路，每套回转电路由1个定子次级线圈、1个二极 管、1个通电延时常闭触点继电器、1个晶闸管、1号总晶闸管组成；最后，第4号跟踪电路(218) 接到触发电流信号后，将回转到初始位置并稳定下来。

图17：控制南北1号、2号电机旋转的电路图

263是电源正极U₊，264是电源负极U_-，265是南北方向总感光器光敏电阻R_G南北总(即189)，266是滑动变阻器R_P2，267是电阻R_南北1，268是三极管D₂，269是发光二极管U₂，270是常闭触点继 电器；271是2号总晶闸管T_2总；272是电阻R_南北2，273是2号常开按钮；274是4号光敏电阻R_G4，275 是滑动变阻器R_P4，276是电阻R_4-1，277是反相输入端4(-)，278是同相输入端电压U_i4(+)，279 是反馈电阻R_f4，280是运算放大器所接电源正极U_cc(+)，281是运算放大器所接电源负极U_EE(-)， 282是输出端电压U₀₄，283是电容C_4-1，284是电容C_4-2，285是二极管D_4-1，286是电阻R_4-2，287是 南北1号电机4-1定子L_4-1，288是在该4-1定子L_4-1上增加绕制的次级线圈L_4-1次；289是南北1号电 机1-2定子L_4-2，290是南北2号电机4-3定子L_4-3，291是南北2号电机4-4定子L_4-4；292是接收4号 光敏电阻R_G4(274)信号，控制南北1号电机4-1定子(287)、4-2定子(289)和南北2号电机4-3 定子(290)、4-4定子(291)生磁的4号跟踪电路；293是4号晶闸管T₄，294是二极管D_4-2。

295是5号光敏电阻R_G4，296是南北1号电机5-1定子L_5-1，297是在该5-1定子L_5-1上增加绕制 的次级线圈L_5-1次；298是南北1号电机5-2定子L_5-2，299是南北2号电机5-3定子L_5-3，300是南北2 号电机5-4定子L_5-4；301是接收5号光敏电阻R_G5(295)信号，控制南北1号电机5-1定子(296)、 5-2定子(298)和南北2号电机5-3定子(299)、5-4定子(300)生磁的5号跟踪电路；302是5 号晶闸管T₅，303是二极管D_5-2。

304是15号光敏电阻R_G15，305是南北1号电机15-1定子L_15-1，306是在该15-1定子L_15-1上增加 绕制的次级线圈L_15-1次；307是南北1号电机15-2定子L_15-2，308是南北2号电机15-3定子L_15-3，309 是南北2号电机15-4定子L_15-4；310是接收15号光敏电阻R_G15(304)信号，控制南北1号电机15-1 定子(305)、15-2定子(307)和南北2号电机15-3定子(308)、15-4定子(309)生磁的15号跟 踪电路；311是15号晶闸管T₁₅，312是二极管D_15-2。

313是27号光敏电阻R_G27，314是南北1号电机27-1定子L_27-1，315是在该27-1定子L_27-1上增加 绕制的次级线圈L_27-1次；316是南北1号电机27-2定子L_27-2，317是南北2号电机27-3定子L_27-3，318 是南北2号电机27-4定子L_27-4；319是接收27号光敏电阻R_G27(313)信号，控制南北1号电机27-1 定子(314)、27-2定子(316)和南北2号电机27-3定子(317)、27-4定子(318)生磁的27号跟 踪电路；320是27号晶闸管T₂₇，321是二极管D_27-2。

图中左侧，共设计第4号---27号跟踪电路，每套电路由1个光敏电阻、1个同相输入比例放 大器、2个电容、1个二极管、1个电阻、4个定子等组成；图中第6---14号，第16---26号跟踪电 路被省略，用……表示。图中右侧，共设计第4号---27号稳定电路，每套稳定电路由1个定子次 级线圈、1个二极管、1个晶闸管、2号总晶闸管组成。

图18：反光装置注记图

322是反光装置的重心水平线；323是受光框架高h₁；324是受光框架底边长a；325是底接圆 台高h₂；326是大圆台大口部半径R₁；327是反光装置水平摆放时与重心水平线相交形成的圆面半 径R_重心圆；328是大圆台小口部半径R₂；329是底接圆台小口部半径R₃，也是孔洞半径；330是大圆 台大口部至重心水平线的侧面母线长L₁；331是重心水平线至大圆台小口部的侧面母线长L₂；332 是大圆台的母线长L₃；333是小圆台的母线长L₄；334是大圆台小口部至锥角的侧面母线长b；335 是大圆台的锥角，为90°。

反光装置包括大圆台和底接圆台。当大圆台与底接圆台水平摆放时，它们的拼接处与受光 框架底面位于同一水平面上，所以大圆台高度与受光框架高度相等，大圆台的小口部与底接圆 台的大口部相等。底接圆台的小口部，也即孔洞，其面积稍小于受光框架底面积。受光框架底 面为正方形。反光装置的重心水平线，即是反光装置的重心所在的水平线。重心水平线所在圆 面，将大圆台虚分为上下两个圆台，其母线分别为L₁、L₂，且L₁+L₂＝L₃；b为虚设。

具体实施方式

制作装置。一是反光装置(如图1、图6)。根据聚能功率目标值和式(9)、式(10)、式(14)、 式(15)，计算大圆台和底接圆台的大口部、小口部的半径、侧面积，再计算所需板条和龙骨条 的大小、数量，在厂区采用铝合金片、或白铁皮、或其他合金片等，制作成若干根板条、龙骨 条，1条内箍圈，根据式(16)算出反光装置重心线位置；把它们运到作业场地后，将各张板条、 龙骨条拼装成一个大圆台、一个底接圆台，再用若干对夹片将两圆台结合部内外夹住、用螺栓 螺母或铆钉固定，或者采用焊接等方法，将大圆台与底接圆台拼接起来，内表面贴上反光膜， 形成一个反光装置，暂时平放在地面、或建筑物上、车载平台上，使大口部朝上、小口部朝下； 采用上螺栓螺母、或打铆钉等方法，将内箍圈固定在反光装置的重心线上。二是南北支撑旋转 装置(如图1、图7)。由式(17)计算出内箍圈半径，再将它按适当比例放大，计得外箍圆台 的上、中、下3个圆圈的半径、纵杆长度。采用高强度铝合金、或不锈钢，制作3个圆圈、8条纵 杆，焊接成一个空心圆台框架。三是南北转轴和南北轴承套筒(如图1、图7)。南北转轴稍长 于南北轴承套筒，采用高强度铝合金、或不锈钢制作，转轴为实心棒，每根转轴与每个套筒之 间安放两个轴承，确保转轴自由旋转，套筒固定不动。套筒架设在外箍圆台上，并被钩架支撑。 南北转轴一端与内箍圈、大圆台侧面相接，并通过焊接上下左右4条内箍固定杆，与大圆台连为 一体。钩架、内箍固定杆，均采用高强度铝合金、或不锈钢制作。四是东西支撑旋转装置(如 图7)。根据大圆台和底接圆台的高度，适当按比例放大，计算出东西支撑装置的高度，作为支 架高度。采用高强度铝合金、或不锈钢，制作支架。五是东西转轴和东西轴承套筒(如图7)。 东西转轴稍长于东西轴承套筒，采用高强度铝合金、或不锈钢制作，转轴为实心棒，每根转轴 与每个套筒之间安放两个轴承，确保转轴自由旋转，套筒固定不动。套筒架设在支架上。东西 转轴一端与外箍圆台的中间圆圈、1条纵杆相连接，并焊接上下左右4条外箍固定杆，与外箍圆 台连为一体。支架、外箍固定杆，均采用高强度铝合金、或不锈钢制作。六是东西1号电机、2 号电机与南北1号电机、2号电机(如图8)。4台电机结构相同，均采用铝合金、或高强度塑料 制作电机的圆筒形外框、辐条，圆筒半径适当，利用辐条与轴承套筒相接，将圆筒撑起。在外 框内壁中，制作60个凹槽，每个凹槽各占圆周弧度6°，其中自身占有弧度5°，与友邻凹槽间隙 1°。在圆筒的上、下半圆内壁上设有24条定子，每条定子各占圆周6°，上下半圆筒间隙弧度36 °；每条定子，包括初级线圈、次级线圈，自身占有弧度5°，与友邻定子间隙1°；每条定子都以 细小的“[”形软磁铁心为骨架，在铁心上绕制一定匝数的初级线圈，并留下一些空白区域；其 中，东西1号电机的5-1定子、6-1定子、……26-1定子、27-1定子，和南北1号电机的4-1定子、 5-1定子、6-1定子、……26-1定子、27-1定子，不仅绕有初级线圈，而且绕有次级线圈；各条 软磁铁心线圈绕制完毕后，镶嵌到电机外框的内壁凹槽中，铁心凹口均指向转轴。电机中的工 字形转柄，均采用高强度铝合金、或不锈钢，转柄中点固定在转轴上，转柄两端横梁上设有凹 槽，用于安装“[”形永磁体。七是感光器(如图13)。分层感光器采用铝合金、或高强度塑料 制成；外壳透光板采用玻璃，中间层设有长方形菲涅耳透镜，内层外表面设有长条形光敏电阻； 密闭盒的正面、后面、底面和筒内的隔离板(155)，都采用遮光板，反光性能差。总感光器采 用铝合金、或高强度塑料制成，上底面透光板采用玻璃，中间层设有长方形菲涅耳透镜，下底 面设有长条形光敏电阻；密闭匣子的四个侧面和下底面，都采用遮光板。八是脚手架(如图3)。 采用高强度铝合金、或不锈钢制成，下梁柱、上梁柱、横梁都是桁架结构，呈空心长方体，桁 架中焊接有若干个三角形。下梁柱、上梁柱之间用升降部件连接，由螺母套筒、粗螺杆、细螺杆、细螺杆螺母、粗螺杆螺母组成。横梁两端架设在两根梁柱上，利用螺栓螺母固定，横梁中部下挂吊杆。吊杆设有4根，其上端悬挂在横梁中部，下端紧靠受光框架的四角内侧，并伸至受 光框架的下底面，与托板相接，吊杆中下端与受光框架的四角侧框绑在一起，共同将受光框架 托起。以脚手架为依托，铺设水管、气管，其喷嘴均可作水平360°旋转。九是受光框架(如图 4)。采用高强度铝合金、或不锈钢制作，4个侧面和底面增设有圈梁、横杆，用于铺设受光器。 通过4条吊杆，受光框架被悬挂在脚手架横梁中下方。十是受光器(如图4、5)。根据装置用途， 选用太阳能高温集热管、或平板集热器、或太阳能电池板，拟向现有厂家定购。十一是控制东 西1号、2号电机旋转的电路(如图16)。如图中右上侧，设计1个光控开关电路。图中左侧，设 计第4号---27号跟踪电路，每套电路由1个光敏电阻、1个同相输入比例放大器、4个定子等组成。 图中右侧，设计第27---5号夜间回转电路，每套回转电路由1个定子次级线圈、1个二极管、1个 通电延时常闭触点继电器、1个晶闸管、1个总晶闸管组成。根据该电路图制作一张电路板，利 用集束导线，将东西1号、2号电机的定子线圈与东西方向分层感光器、总感光器、各元件、电 源连接起来。十二是控制南北1号、2号电机旋转的电路(如图17)。如图中右上侧，设计1个光 控开关电路。图中左侧，设计第4号---27号跟踪电路，每套电路由1个光敏电阻、1个同相输入比 例放大器、4个定子等组成。如图中右侧，设计第4号---27号夜间稳定电路，每套稳定电路由1 个定子次级线圈、1个二极管、1个晶闸管、1个总晶闸管组成。根据该电路图制作一张电路板， 利用集束导线，将南北1号、2号电机的定子线圈与南北方向分层感光器、总感光器、各元件、 电源连接起来。

使用方法。一是组装聚光系统。将各部件运到作业场地后，采用装配方法进行组装：1、 组装反光装置(1、8)；2、将南北1号、2号电机(2、14)与南北转轴(3)及南北轴承套筒组装；3、将南北轴承套筒架设在外箍圆台(5)上；4、将南北转轴(3)与反光装置(1、8) 连接，组装为一体；5、将南北轴承套筒上的插销(59)插入南北转轴(66)中，暂时固定南北 转轴(66)与反光装置(1、8)；6、将东西1号、2号电机(12、17)与东西转轴(13)及东 西轴承套筒组装；7、将东西转轴(13)与外箍圆台(5)相接，组装为一体；8、将东西轴承套 筒上的插销(59)插入东西转轴(66)中，暂时固定东西转轴(66)与外箍圆台等装置；9、将 东西轴承套筒(64)架设在支架(67)上。此时，东西轴承套筒，东西1号、2号电机，外箍 圆台及南北轴承套筒，南北1号、2号电机，反光装置等，都被架设起来。二是摆放聚光装置。 待聚光系统装配完毕后，将支架(11，或67)沿着南北方向摆放，并将支架底端的斜脚杆(69) 固定在地面、建筑物上或车载平台上。另外，将东西方向分层感光器(150)、东西方向总感光 器(152)，沿着东(146)西(148)方向摆放；将南北方向分层感光器(153)、南北方向总感 光器(151)，沿着南(147)北(149)方向摆放。再根据上述两套自动控制电路图(图16、图 17)，利用集束导线，将这四个感光器与东西1号、2号电机，南北1号、2号电机连接起来。 三是组装受光系统。采用装配方法进行组装：1、组装脚手架两根柱梁，上下梁柱间安装升降 部件(如图3)；2、将脚手架的横梁(31)架设在两根柱梁(30)两端，并竖立起来；3、将4 条吊杆(35)悬挂在脚手架的横梁中央，并固定；4、将4条吊杆(35)与受光框架(36)结合， 连为一体；5、将脚手架的下梁柱连接杆(38)连接起来；6、在受光框架的4个侧面和底面， 安装受光器(如图4，图5)。四是调整聚光系统位置(如图7)。当需要移动聚光系统时，将4 副支架底端的斜脚杆(69)全部回收，只有滚轮(68)着地，将支架(67)撑起，再用外力推 动副支架(67)进退、转向，支架再带动东西支撑旋转装置、南北支撑旋转装置、反光装置 一起进退、转向；当需要固定聚光系统的支撑装置时，将4副支架的斜脚杆(69)全部下放伸 出，利用螺栓螺母、或焊接等方式，固定在平台上，确保4副支架牢固不动。五是调整受光系 统位置(如图3)。当需要移动受光系统位置时，将脚手架底端的斜脚杆(23)从平台上拆除， 全部回收，只有滚轮(22)着地，将脚手架撑起，再用外力推动脚手架进退、转向，脚手架再 带动受光框架(36)一起进退、转向；当需要固定受光系统时，将脚手架的斜脚杆(23)全部 下放伸出，利用螺栓螺母、或焊接等方式，固定在平台上，确保脚手架及受光系统牢固不动； 两根下梁柱(24)的底端设有连接杆(38)，可以拆卸，当脚手架在移动过程中遇到遮挡物(如 支架)时，将下梁柱底端的连接杆(38)暂时拆卸，避开遮挡物，待通过遮挡物后，再将该连 接杆(38)安装好；当需要调整脚手架高度时，先松开两根梁柱上的两对细螺杆螺母(28)，同 时旋转两根梁柱上的粗螺杆(26)，在一定范围内进行升降调节，待梁柱高度调整完毕后，再将 细螺杆螺母(28)旋紧固定。六是启动和关闭装置。当需要开机运行时，按照前面所述设置东 西方向、南北方向装置初始状态方法，进行操作。当需要关闭装置时，按照前面所述关机方法， 进行操作。如果需要移动装置，应接着将水管(32)、气管(33)、输冷工质管(34)、输热工质 管(39)、导线关闭、断开，之后将受光系统与聚光系统分离、移走。七是清洁反光装置。每 天早上启用装置前，先开启水管阀门，利用自来水或高压水，从横梁中部向反光装置内侧面、 受光框架外表面喷洒清洁水，必要时在水中添加清洁剂，用于清洗除尘；待冲洗完毕后，再开 启气泵，利用气管鼓入清洁空气，将其表面的水汽冲干，保持清洁干净。八是规避灾害。当得 知狂风暴雨(雪)、洪水、泥石流、沙尘暴、火灾、或地震、海啸即将来临时，要果断关闭装置， 将聚光系统、受光系统拆除、分离，机动至安全地域，保护起来；待灾害过后，再将装置摆放 出来，重新组装运行。

需要说明的是，上述实施方式仅用于对本发明进行说明，其并不对本发明的保护范围起到 限定作用。只要采用本技术方案，或者本领域普通技术人员都能作出的任何常规替换或变形的 技术方案，都将落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种太阳能聚集装置，其特征在于，包括反光装置、东西支撑旋转装置、南北支撑旋转装置、受光框架支撑装置、受光框架、受光器、太阳跟踪系统；所述反光装置由一个大圆台和一个底接圆台拼接而成，底接圆台大口部悬接在大圆台小口部，两个圆台的大口部都朝上、小口部向下，内空，内表面贴反光膜；大圆台高度与受光框架高度相等；大圆台锥角为90°，底接圆台锥角为钝角。

2.根据权利要求1所述太阳能聚集装置，其特征在于，所述东西支撑旋转装置包括支架、外箍固定杆、东西转轴、东西轴承套筒、东西1号电机、东西2号电机；其中，支架有4副，呈四棱锥体形，每副支架的底框边上设有4个滚轮、底框四角上各设1条斜脚杆，沿着南北方向设在地面、建筑物上或车载平台上，用于支撑东西轴承套筒、东西1号电机、东西2号电机、外箍圆台；东西转轴在东西1号电机、东西2号电机的驱使下，利用外箍固定杆，支撑并带动外箍圆台沿着东西方向同步旋转，外箍圆台再带动南北支撑旋转装置沿着东西方向同步旋转。

3.根据权利要求1所述太阳能聚集装置，其特征在于，所述南北支撑旋转装置包括内箍圈、内箍固定杆、钩架、外箍圆台、南北转轴、南北轴承套筒、南北1号电机、南北2号电机；其中，设在外箍圆台东西两侧的南北轴承套筒、钩架，用于支撑南北转轴、南北1号电机、南北2号电机；内箍圈被紧扣在反光装置重心水平线上，利用螺栓螺母或铆钉固定在大圆台外侧面；南北转轴在南北1号电机、南北2号电机的驱使下，利用内箍固定杆、内箍圈，支撑并带动反光装置沿着南北方向同步旋转。

4.根据权利要求2所述太阳能聚集装置，其特征在于，所述东西1号电机、东西2号电机，都是一个圆筒，其东西转轴及东西轴承套筒位于圆筒轴线上，利用辐条将圆筒侧面与东西轴承套筒连为一体，东西转轴与工字形转柄中点垂直相接，工字形转柄设在圆筒中央，其两端各设一条“[”形永磁体，作为转子，每台电机设有一对转子；圆筒内侧面的上、下两个半圆筒，均呈环形分布24条相同的“[”形软磁铁心线圈，作为定子，其凹口都指向东西转轴；转子的口部与定子的口部相吻合；每条定子在圆周上各占6°，24条定子共占144°，上、下半圆筒之间空隙36°；上、下半圆筒的两条沿转轴对称的定子，组成一对，每台电机共设21对定子；每对定子通电时产生磁场、吸引转子，断电后磁场消失；在东西1号电机的上半圈24条定子中，除了4-1定子外，其余23条定子不仅绕有初级线圈，而且绕有次级线圈；每根轴承套筒上设有一根插销，用于临时固定转轴。

5.根据权利要求1所述太阳能聚集装置，其特征在于，所述受光框架支撑装置包括脚手架、吊杆、托板；其中，脚手架是一副门式移动脚手架，包括下梁柱、滚轮、斜脚杆、下梁柱连接杆、升降部件、上梁柱、横梁，脚手架上铺设有水管、气管、输冷工质管、输热工质管、导线；其中，水管和气管的喷嘴设在横梁中部，能对反光装置的内侧面和受光框架的表面进行全方位喷水、吹风，快速清洗除尘。

6.根据权利要求1所述太阳能聚集装置，其特征在于，所述受光框架为一个长方体空心架子，其上面空置，底面和4个侧面均铺设受光器。

7.根据权利要求1所述太阳能聚集装置，其特征在于，所述受光器包括太阳能高温集热管、或平板集热器、或太阳能电池板，及其配套的输冷工质管、输热工质管、导线。

8.根据权利要求1所述太阳能聚集装置，其特征在于，所述太阳跟踪系统包括东西方向分层感光器、东西方向总感光器、南北方向分层感光器、南北方向总感光器，控制东西1号电机、东西2号电机旋转的电路，控制南北1号电机、南北2号电机旋转的电路。

9.根据权利要求8所述太阳能聚集装置，其特征在于，所述东西方向分层感光器、南北方向分层感光器，都是一个半圆筒密闭盒，由里至外半径逐步增大，分别设有内层、中间层、外壳，都呈半圆筒面；沿着密闭盒横截面的圆心向外壳辐射出去，间隔6°，将密闭盒纵向平均划分为30个小室，各个小室用隔离板分开，除去首1---3号、尾28---30号为空室外，其余中间段24个小室为有用小室；每个有用小室的内层设有1个长条形光敏电阻、中间层设有1面长方形菲涅耳透镜、外壳设有1个长方形透光板，透光板面积和透镜距离设置适当，确保阳光偏移过程中只有1个有用小室透镜及光敏电阻能被有效照射；密闭盒的正面、后面、底面和筒内的隔离板，都采用遮光板；东西方向分层感光器沿着东西方向透空摆放，南北方向分层感光器沿着南北方向透空摆放。

10.根据权利要求8所述太阳能聚集装置，其特征在于，所述东西方向总感光器、南北方向总感光器，都是一个梯形棱台密闭匣子，下底面小、上底面大，由下至上分别为下底面、中间层、上底面，都呈长方形；下底面设有1个长条形光敏电阻，中间层设有1面长方形菲涅耳透镜，上底面设有1个长方形透光板；密闭匣子的正面、后面都为等腰梯形，其两条腰与下底边的内夹角均为159°；密闭匣子的左右两个侧面都呈长方形；正面、后面、左右两个侧面和下底面都采用遮光板；东西方向总感光器沿着东西方向透空摆放，南北方向总感光器沿着南北方向透空摆放。

11.根据权利要求8所述太阳能聚集装置，其特征在于，所述控制东西1号电机、东西2号电机旋转的电路，主要包括1个东西方向光控开关电路、第4---27号东西方向白天跟踪电路、第27---4号东西方向夜间回转电路；其中，每个跟踪电路是由1个同相输入比例放大器，与东西方向分层感光器中对应的1个光敏电阻、东西1号电机和东西2号电机中对应定子的初级线圈连接而成，从第4号跟踪电路开始，利用早上阳光将东西方向分层感光器中第4号光敏电阻照射激活、输出电流，经放大后输入两台电机中对应定子的初级线圈、生磁，分别吸引两台电机的转子，再由其东西转轴带动外箍圆台、南北支撑旋转装置，一起反时针旋转6°，如此逐步旋转下去，直到夕阳西下，最后第27号跟踪电路通电、生磁，将两台电机的转柄吸引到圆周159°上，之后再将电流中断信号传给第27号回转电路；每个回转电路是由本号跟踪电路的两对定子、1个定子的次级线圈、1个二极管，与前1号通电延时常闭触点继电器、前1号晶闸管，以及1号总晶闸管、光控开关电路中的常闭触头继电器连接而成，从第27号回转电路开始，利用第27号跟踪电路断电在其1个定子的次级线圈中产生的感应电流，在常闭触头继电器闭合情况下，将第26号晶闸管、1号总晶闸管触通，向第26号回转电路的两对定子的初级线圈输电、生磁，分别吸引两台电机的转子，再由东西转轴带动外箍圆台、南北支撑旋转装置，一起顺时针旋转6°，经过一小段时间，第26号通电延时常闭触点继电器断电，致使第26号回转电路的两对定子的初级线圈断电、磁消，1个定子的次级线圈产生感应电流，又将第25号晶闸管、1号总晶闸管触通，如此逐步回转下去，最后，第4号回转电路的两对定子的初级线圈通电、生磁，吸引两台电机的转子，再由东西转轴带动外箍圆台、南北支撑旋转装置，一起顺时针旋转6°，恢复东西方向上初始状态，直到次日早上太阳升起后常闭触头继电器断开，第4号回转电路断电，随后第4号跟踪电路通电，开始新一轮循环。

12.根据权利要求8所述太阳能聚集装置，其特征在于，所述控制南北1号电机、南北2号电机旋转的电路，包括1个南北方向光控开关电路、第4---27号南北方向白天跟踪电路和第27---4号南北方向夜间稳定电路；其中，每个跟踪电路是由1个同相输入比例放大器，与南北方向分层感光器中对应的1个光敏电阻、南北1号电机和南北2号电机中对应定子的初级线圈连接而成，每个跟踪电路利用阳光将南北方向分层感光器中某号光敏电阻照射激活、输出电流，经放大后输入两台电机中对应定子的初级线圈、生磁，分别吸引两台电机的转子，再由其南北转轴带动内箍圈、反光装置，旋转到斜角与该光敏电阻所在圆周弧度相同的斜线上；每个稳定电路是由本号跟踪电路的两对定子、1个定子的次级线圈，与本号二极管、本号晶闸管，以及2号总晶闸管、光控开关电路中的常闭触头继电器连接而成，每个稳定电路利用本号跟踪电路断电在其1个定子的次级线圈中产生的感应电流，在常闭触头继电器闭合情况下，将本号晶闸管、2号总晶闸管触通，为本号跟踪电路的两对定子的初级线圈输电、生磁，分别吸引两台电机的转子，再由南北转轴带动内箍圈、反光装置，继续与白天保持相同倾斜度，直到次日早上太阳升起后常闭触头继电器断开，该夜间稳定电路断电，随后1个跟踪电路通电，开始新一轮循环。

13.根据权利要求1所述太阳能聚集装置，其特征在于，所述反光装置、东西支撑旋转装置、南北支撑旋转装置编为聚光系统，所述受光框架支撑装置、受光框架、受光器编为受光系统；聚光系统与受光系统以模块形式进行组合或分离。