CN201837121U - 太阳能集热器的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种太阳能集热器的驱动装置，包括第一旋转机制，绕第一转轴旋转；第二旋转机制，绕第二转轴旋转，并以机构的方式与第一旋转机制相连，所述第二旋转机制驱动所述太阳能收集器的面板围绕所述第二转轴旋转；一个驱动机构，与所述第一旋转机制和所述第二旋转机制中的至少一个相连接，产生旋转扭力。本实用新型太阳能集热器的驱动装置使得施加在旋转轴上的力矩最小，从而可增加整个系统的稳定性。

Description

太阳能集热器的驱动装置

技术领域

本实用新型在广泛意义上属于太阳能领域，在此特指光伏电池面板和聚焦型太阳能收集器的太阳跟踪系统领域，尤其指极轴太阳能跟踪系统的领域。

背景技术

光伏太阳能电池板被广泛应用于住宅或商业的太阳能应用上。由于太阳相对地球的运动，导致照射到固定的光伏电池板上的太阳光每天在不同的时刻或每年不同的时间具有不同的入射角。此种入射光线会降低太阳能电池板的收集效率及减少此太阳能电池板产生的电量。由于收集的太阳能量与余弦角成正比，即太阳光的入射角与太阳能电池板的垂直表面之间的夹角，此效果所导致的损失即为熟知的余弦损失。为提高太阳光的收集效率，太阳能电池板可使用一个跟踪器使其与太阳入射光保持接近于垂直的位置。

跟踪器可广泛地应用于聚焦性太阳能板上，通过大面积的光学收集器将太阳光聚焦于一小面积太阳能吸收器上，此太阳能吸收器可为光伏电池或光热转换器。为了在太阳移动时使焦点保持在目标接收器上，此跟踪系统要跟随太阳运动，以维持聚焦。

二维跟踪系统具有两种形式，即方位角/高度跟踪及极角/季节(或赤道的)跟踪(参照《来自太阳的能量》第四章)。对于方位角/高度跟踪系统，其机械构造较为简单，但是，由于两轴所需的旋转速度并非恒定不变且相互依赖，因此在任何给定的地点需经常的调整，而且可靠的跟踪控制方案是复杂并且困难的，通常还需要有主动的感应和控制。对于极角/季节角(或赤道的)跟踪系统，其二轴是相互独立的。绕极轴的旋转速度是固定的，在日间大约为每小时15度。然而其季节角的转动非常缓慢并且易于跟踪太阳的季节移动。但是，实现此种跟踪系统的机械方案并非完美。许多先前的实用新型专利中对该系统均有描述，包括美国专利4,285,567及美国专利4,413,423及美国专利6,284,968B1。在先前的所有系统中，太阳能收集器的主体会对极轴施加一个较大的扭矩，并需要在日间绕极轴以固定的速度旋转。如此，会增加电机的负载需求并在高风力负载情况下导致系统的不稳定性。

实用新型内容

本专利的目的就是为了提供一种太阳能跟踪设计方案，以避免上述缺点。本实用新型的一个特别目的是提供机械方案，会使得施加在旋转轴上的力矩最小，从而可增加系统的稳定性。

为了实现上述目的，本实用新型提出一种太阳能集热器的驱动装置，包括：第一旋转机制，绕第一转轴旋转；第二旋转机制，绕第二转轴旋转，并以机构的方式与第一旋转机制相连，所述第二旋转机制驱动所述太阳能收集器的面板围绕所述第二转轴旋转；一个驱动机构，与所述第一旋转机制和所述第二旋转机制中的至少一个相连接，产生旋转扭力。

可选的，所述第一转轴和所述第二转轴均与地球旋转的南北轴平行。

可选的，所述第一转轴和所述第二转轴相对水平面具有倾斜纬度角。

可选的，所述第一旋转机制包括一个转轮。

可选的，所述第二旋转机制包括一个转轮及固定于所述第二旋转机制的缆绳，该缆绳是单独固定于所述第二旋转机制上，以驱动机构的扭力传输至第二旋转机制，并且该缆绳相对第一旋转机制与第二旋转机制未发生移动。

可选的，所述第二旋转机制包括一具有至少二铰链的刚性元件及固定于所述第一旋转机构并单独固定于所述第二旋转机构的铰链上的缆绳，以便驱动机构的扭力传输至第二旋转机构，并且缆绳未与第一旋转机构运动。

可选的，所述第一旋转机制通过第一缆绳与驱动机构连接，并通过第二缆绳与后续的第一旋转部件连接。

本实用新型太阳能集热器的驱动装置有益的技术效果为：由于本实用新型太阳能集热器的驱动装置采用了新的机械设计，使得施加在旋转轴上的力矩最小，从而可增加系统的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型太阳能集热器的驱动装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提出一种太阳能集热器的驱动装置，包括：第一旋转机制，绕第一转轴旋转；第二旋转机制，绕第二转轴旋转，并以机构的方式与第一旋转机制相连，所述第二旋转机制驱动所述太阳能收集器的面板围绕所述第二转轴旋转；一个驱动机构，与所述第一旋转机制和所述第二旋转机制中的至少一个相连接，产生旋转扭力。所述第一转轴和所述第二转轴均与地球旋转的南北轴平行。所述第一转轴和所述第二转轴相对水平面具有倾斜纬度角。所述第一旋转机制包括一个转轮。所述第二旋转机制包括一个转轮及固定于所述第二旋转机制的缆绳，该缆绳是单独固定于所述第二旋转机制上，以驱动机构的扭力传输至第二旋转机制，并且该缆绳相对第一旋转机制与第二旋转机制未发生移动。所述第二旋转机制包括一具有至少二铰链的刚性元件及固定于所述第一旋转机构并单独固定于所述第二旋转机构的铰链上的缆绳，以便驱动机构的扭力传输至第二旋转机构，并且缆绳未与第一旋转机构运动。所述第一旋转机制通过第一缆绳与驱动机构连接，并通过第二缆绳与后续的第一旋转部件连接。

下面结合附图，对本实用新型太阳能集热器的驱动装置做进一步的详细说明。

请参考图1，图1是本实用新型太阳能集热器的驱动装置的结构示意图，从图1中可以看出，极轴1(Polar Axis)是用作结构横梁并由两个球轴承3和4(或者任何其他类型的轴承座套)与其底座一起，以绕轴旋转来支撑。太阳能收集面板2固定在极轴1上，并随其旋转。轴承3通过其底座被固定在可旋转的铰链7上，该铰链随后被固定在底基6上。轴承4通过其底座被固定在支撑结构框架8上，该框架8被固定在固定件5上。框架8的长度和其在固定件5上的高度可调整，以使得极轴与水平面之间的倾斜角相当于安装位置的纬度角(Latitude Angle)。链条齿轮是由电机/蜗轮齿轮组装件14驱动，之后再驱动链条11。链条11的两端被水平固定在设在极轴1上的铰链12和13上。一个带有减速齿轮箱的步进电机，通过一组传动齿轮驱动丝杆。丝杆由两个球轴承绕轴旋转来支撑，以驱动固定在轴杆上的蜗轮齿轮。轴杆是通过两个球轴承绕轴旋转来支撑。蜗杆齿轮的作用是为了防止由于面板2的自重或风载导致的通过链条齿轮9的反转移动，即只有丝杆的转动才能使蜗杆齿轮旋转，而蜗杆齿轮的旋转无法驱动丝杆。三个链条齿轮被安装并固定在轴杆上。链条齿轮驱动链条11以旋转横梁1。两个链条齿轮被用于将多个跟踪器与链条捆绑连接在一起，电机/蜗轮齿轮组装件14的底座安装在框架8上。当电机旋转齿轮，面板2沿极轴1旋转，电机被编程为以昼间每小时15度旋转极轴，以跟踪昼间的太阳移动。

虽然本实用新型己以较佳实施例披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (7)

1.一种太阳能集热器的驱动装置，其特征在于，包括：

第一旋转机制，绕第一转轴旋转；

第二旋转机制，绕第二转轴旋转，并以机构的方式与第一旋转机制相连，所述第二旋转机制驱动所述太阳能收集器的面板围绕所述第二转轴旋转；

一个驱动机构，与所述第一旋转机制和所述第二旋转机制中的至少一个相连接，产生旋转扭力。

2.根据权利要求1所述的太阳能集热器的驱动装置，其特质在于：所述第一转轴和所述第二转轴均与地球旋转的南北轴平行。

3.根据权利要求1所述的太阳能集热器的驱动装置，其特质在于：所述第一转轴和所述第二转轴相对水平面具有倾斜纬度角。

4.根据权利要求1所述的太阳能集热器的驱动装置，其特质在于：所述第一旋转机制包括一个转轮。

5.根据权利要求1所述的太阳能集热器的驱动装置，其特质在于：所述第二旋转机制包括一个转轮及固定于所述第二旋转机制的缆绳，该缆绳是单独固定于所述第二旋转机制上，以驱动机构的扭力传输至第二旋转机制，并且该缆绳相对第一旋转机制与第二旋转机制未发生移动。

6.根据权利要求1所述的太阳能集热器的驱动装置，其特质在于：所述第二旋转机制包括一具有至少二铰链的刚性元件及固定于所述第一旋转机构并单独固定于所述第二旋转机构的铰链上的缆绳，以便驱动机构的扭力传输至第二旋转机构，并且缆绳未与第一旋转机构运动。

7.根据权利要求1所述的太阳能集热器的驱动装置，其特质在于：所述第一旋转机制通过第一缆绳与驱动机构连接，并通过第二缆绳与后续的第一旋转部件连接。