一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构及其工作方法

专利名称：一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能采光驱动机构，特别是一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构及其工作方法。
(二)
背景技术：
自从地球上出现人类以来，人类和能源就发生了不可分割的关系。然而人类一直使用的能源除柴草、动植物油和水力可以再生外，其他如煤和石油等都不可再生，然而柴草和动植物油己远远不能满足当今生产力不断发展的需要，水力的应用也有一定限度，而煤和石油仍然是人类目前主要使用的能源，但是这些能源已经面临枯竭；另外上述所有能源的使用，都会对地球环境造成严重污染和破坏，危害到人类和所有生物的生存。
当今世界上已经出现了严重的能源危机，因此，世界各主要国家都把目光放在开发可再生清洁能源上，例如太阳能、风能、潮汐能、波浪能、车辆对地面挤压的能量等等。特别是太阳能，是一切能量的根源，然而，对地球来说，太阳能的密度是很低的，大概每平方米面积在最好的条件下只能产生lkw的功率，要实现大规模的利用很困难。世界上开始研究太阳能利用以来，对要求不高的太阳能设备，采光装置一般都固定不动，但太阳能转换效率很低；对要求较高的太阳能设备，采光装置都需要跟踪太阳，以便获得尽可能多的太阳能。
但在跟踪太阳的方法方面，普遍采用的都是所谓"二维驱动法"，这个方法从理论上说，不能说是错误的，但其形成主要是受到人类观察周围事物习惯的影响。看起来这个方法比较容易理解，但实际上却把问题搞复杂了。所谓"二维驱动法"，是用一个水平旋转的驱动机构，使太阳能采光装置每天从东方转向南方，再转向西方，跟着太阳方位走(所谓"方位角驱动")，但是日出和日落时，太阳都在地平线上，位置很低，而中午太阳到了头顶，位置最高，这就需要使采光装置每天从低到高，再从高到低来回俯仰转动(所谓"俯仰角驱动")，这样就必须时时刻刻从X轴和Y轴两个方向去跟踪太阳。
目前国内外研究太阳能开发的设计方案基本上都是采用这个模式。他们采用了 GPS卫星定位系统、传感器和微机程序控制等方法来实现跟踪的准确性。这乍看起来似乎很科学，很严密，但事实上却使问题复杂化了，不但加大了成本，增加了制造难度，同时使用时操作难度也相当大，不是一般老百姓能够掌握的，而且实际跟踪精度也不高。有些资料上说他们的精度可以控制到每次跟踪误差不超过O.Ol度(也就是O. 6分)，实际上这是很困难的，因为减速机的"回差"要达到不超过l分已经很困难了，何况还有许多中间环节，进一步加大了误差。更严重的是作为驱动原件的减速机无法达到使采光装置与太阳的视觉运行轨道完全同步， 一般都是比太阳运行速度快得多，因此不得不采用"间歇跟踪"方法，当太阳能采光装置偏离太阳一定角度后才启动跟踪装置，使采光装置赶上太阳，然后停下来，等再偏离一个角度，待传感器感觉到该误差以后，再启动跟踪装置，使采光装置再一次赶上太阳。因此，跟踪装置不得不经常不断地间歇启动。由于在每次启动和停止时都会产生很大的冲击力，这就使跟踪机构特别是
减速机很容易损坏，造成太阳能设备不能正常运行；同时，也是由于扭矩过大，不得不将减速机设计得非常庞大，而且水平转动和垂直转动必须分别设计减速机，因此极大地加大了制造成本和运行维护费用，而设备制造成本过高，维护费用偏高，使每千瓦小时的费用大大高于目前火力发电和水力发电的水平，这是阻碍太阳能发电推广使用的主要原因。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构及其工作方法，它采用全部齿轮传动结构，能够无间歇地实时精确跟踪太阳，完全避开了采用GPS卫星定位系统、传感器和微机程序控制等进行间歇跟踪的繁琐模式，跟踪精度高，大大简化了整体结构，而且大幅度降低了太阳能设备的造价和维护费用。
本发明的技术方案 一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构，其特征在于它是由采光装置、驱动机构、减速机、电动机、能量输出机构、能量输出管线及基座组成的；其中，所说的驱动机构一端与采光装置相连接，另一端与减速机相连接；减速机另一端与电动机相连接；驱动机构安装于可调节整个机构倾角的基座上；用于将获得的能量从连续旋转的采光装置输送出去的能量输出机构置于驱动机构上；能量输出管线一端连接能量输出机构，另一端连接到相应的与地平面连接的固定设备上。
上述所说的采光装置是由采光器件、正向调节指针及曲柄组成；其中，所说的采光器件包括采光平面板，采光平面板上有用于调节采光器件以使其对准太阳的正向调节指针，正向调节指针垂直安装于采光器件的釆光平面板上；所说的用于调节采光平面板俯仰角度的曲柄的上端与采光平面板下端固定连接在一起，且曲柄始终保持与采光平面板呈约150度的夹角。
上述所说的采光装置中的采光器件的采光平面板上可以选装有用于加强采集太阳光线的聚光透镜，用于传输光线的光纤或电热用的集热器的一种，或选装用于光伏发电用的光敏电池。
上述所说的用于驱动和调节采光装置的驱动机构是由销轴、调节连杆、可调节驱动杆、调节螺母、滚动轴承、外壳、传动轴及安装地脚组成的；其中，所说的可调节驱动杆一端通过销轴与采光装置中的采光器件相铰接，另一端插入到用于驱动整个太阳能采光驱动机构全部运动的传动轴上，并通过调节螺母与传动轴固定连接在一起；所说的调节连杆一端通过销轴与采光装置中曲柄的下端相连接，另一端通过销轴连接到可调节驱动杆上的用于使销轴在其上来回移动的滑槽处；所说的用于保持传动轴位置并使其灵活转动的滚动轴承位于传动轴上，传动轴下端连接减速机，传动轴外部包裹有用于保护滚动轴承和传动轴不受雨雪风沙侵袭的外壳，外壳通过安装地脚安装在用于使传动轴及可调节驱动杆与地平面的倾斜度均等于当地纬度的基座上。
上述所说的电动机采用恒定转速电动机，其功率根据太阳能设备的大小通过计算决定，其功率大小与扭矩和转速的乘积成正比；所说的用于带动驱动机构以同速度回转从而驱动采光装置的减速机速比为(60分钟X24(即每日24小时)X电动机转速)1，以上关于电动机转速和减速机速比的定量关系决定采光器件保持为精确的每天1转。
一种上述无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构的工作方法，其特征在于它包括以下工作步骤
(1) 设备安装对本太阳能采光驱动机构进行安装，保证该机构中的
传动轴的中心线与地平面的倾角a与当地纬度相同，并平行于当地经度，其低端靠近赤道方向，高端远离赤道方向；
(2) 调整本太阳能采光驱动机构中的采光装置使之正对太阳即精确
调整采光装置，可在白天有阳光的任一时段调整，先松开螺母，转动可调节驱动杆，使采光装置面向太阳方向，锁紧螺母，再松开可调节驱动杆滑槽中的销轴上的螺母，移动销轴，当正向调节指针下面没有阴影时，锁紧螺母，使该机构中的传动轴的中心线与采光平面板的中心线间的夹角卩与
太阳从赤道偏移的角度值相同，保证采光装置正对太阳；
(3) 启动电动机进行驱动启动电动机及相连接的减速机，使电动机和减速机共同保证输出转速正好为每天一转；(4) 能量输出该机构中的能量输出机构和能量输出管线将获得的能量从连续旋转的采光装置输送至与地面连接的固定装置处，并根据具体需要再传送至不同的设备；
(5) 误差处理该机构运行中可能产生由于天象变化造成的误差和机械传动误差，对上述两种误差应分别进行微调操作，恢复到步骤(2)的状态。
上述所说的步骤(1)中当本太阳能采光驱动机构安装在北半球时，安装时要保证其低端在南，高端在北；当本太阳能采光驱动机构安装在南半球时，安装时要将其旋转180度，即保证其低端在北，高端在南。
上述所说的步骤(2)中精确调整采光装置的具体操作过程为先将可调节驱动杆与传动轴连接处的调节螺母松开，转动可调节驱动杆，使采光装置面向太阳，将调节螺母锁紧，然后将驱动机构中的位于可调节驱动杆上滑槽处的销轴上的螺母松开，手动微调以控制销轴沿可调节驱动杆上的滑槽上下移动，进而带动与该销轴相连接的调节连杆来回活动，待采光装置中的采光器件上的正向调节指针正对太阳，且正向调节指针下没有阴影时，拧紧该销轴上的螺母，将该销轴的位置固定；
上述所说的歩骤(3)中的电动机及相连接的减速机是带动传动轴及其上面的机件以相同速度转动，且保持每天24小时不停止，无需回位及定时启动动作，次日天明采光装置自然对准太阳。
上述所说的步骤(4)中的能量输出管线可以是电能输出线路、液体输送管道或光能输出光纤。
上述所说的步骤(5)微调操作中的天象误差微调，其操作过程可为手动或机动，当本太阳能采光驱动机构应用于小型太阳能设备时，采取手动微调，其操作过程为将驱动机构中的位于可调节驱动杆上滑槽处的销轴上的螺母松开，手动微调以控制销轴沿可调节驱动杆上的滑槽上下移动，带动与该销轴相连接的调节连杆来回活动，进而带动与调节连杆相连接的采光装置中的曲柄上下转动，从而使与曲柄固定在一起的采光装置中的采光器件上下摆动以调节俯仰角度，待采光装置中的采光器件上的正向调节指针正对太阳，且正向调节指针下没有阴影时，即可拧紧该销轴上的螺母，将该销轴的位置固定；当该机构应用于大型的群体发电站时，采用工业自动化控制方法微调，即采用速比为(365.2563657X60分钟X24 (即每日24小时)X电动机转速)1的减速控制装置进行微调操作。
上述所说的步骤(5)微调操作中的机械误差微调，其操作过程为手动，手动微调操作过程为将可调节驱动杆与传动轴连接处的调节螺母松开，转动可调节驱动杆，进而带动与可调节驱动杆相连接的采光装置中的采光器件左右转动，直到采光装置上的正向调节指针下面没有阴影，即可拧紧调节螺母，使釆光装置正对太阳。
本发明的工作原理为该太阳能采光驱动机构不是按传统的观念采用"二维驱动法"，即不用水平旋转机构加垂直旋转机构从X轴和Y轴两个方向同时去跟踪太阳的方法，而是使采光装置的旋转轴心完全平行于太阳视觉运行轨道的轴心。按相对运动原理，以地球中心为参考点，从地球上观察太阳，其运行轨道就是一个以地球中心为圆心的圆。这样，当采光装置围绕其轴心旋转时，其扫描的平面就和太阳视觉运行轨道处在同一平面内，如果采光装置旋转的速度和太阳的视觉运行速度相同，采光装置自然就永远正对太阳，实现最大限度采集阳光的目的；由于太阳视觉运行轨道的直径非常大，采光装置所处位置与太阳视觉运行轨道圆心之间的偏差就显得微乎其微，可以忽略不计。由于地球在围绕太阳公转时，地球的轴心在不断摆动，使得太阳光线照射地球的角度不断变化，每年从南讳23度26分15.67秒到北纬23度26分15.67秒来回摆动一次，这就形成太阳的视觉位置对北半球来说，冬至最低，夏至最高，其高低相差角度为46.875372度。当地球旋转轴心倾斜某一角度时，太阳的视觉位置也偏离赤道同一角度。在每天中午当采光装置正对太阳时，采光装置与太阳的连线在南北方向上的法线与地平面的倾斜角度等于采光装置所在位置的纬度减去太阳光线向北偏移的角度，而每天午夜采光装置与太阳的连线在南北方向上的法线与地平面的倾斜角度等于采光装置所在位置的纬度加上太阳光线向北偏移的角度，在晨昏这两段时间，该法线与地平面的倾斜角度正好处在这两个角度的中间位置，也就是设备当时所处的纬度。如果要使采光装置永远正对太阳，不发生偏差，采光装置除了必须每天自传一周之外，上述法线还必须在以两倍于太阳从赤道北移角度为圆锥角的圆锥面上旋转摆动，而圆锥的中心线与地平面的倾角也正好等于当地的纬度。
由于地球除了自转之外，还围绕太阳公转，地球自转一圈后，已围绕太阳公转了一个角度，地球上原来正对太阳中心的点已偏离太阳中心。由于地球自传一周(360度)需时23小时56分4.1秒，即等于1436.06833333…分，而地球一恒星年(即地球绕太阳公转一周)的时间为365.2563657天，按此计算，地球必须比自转一周多转一个角度，地球上的某观察点才能再一次正对太阳中心。这个多转的角度是360/365.2563657= 0.9856091058度。这时地球应该自转的角度就是360.9856091058度，所需时间为1436.0683333333 X 360.9856091058 / 360= 1440分，
正好是24小时。这就是太阳的视觉运行速度。太阳能采光装置围绕自己轴心旋转的速度如果正好等于这个速度，采光器就可以永远正对太阳。为了保证减速机输出转速正好是lrpd (每天一转)，减速机的速比应为1440X电动机转速，例如当电动机的转速为准确的1500rpm时，减速机的速比就是1440X1500 = 2160000，那么昼夜不停地运转，采光装置就能准确无误地对准太阳，没有偏差。
由于地球从南回归线到北回归线来回摆动的影响，太阳光线照射地球的角度每年从南到北，再从北到南摆动一次。要使采光装置无论冬夏都能正对太阳，就必须用一台输出转速为lrpn (每年一转)的减速机带动一套往复运动机构，驱动采光装置每年来回摆动一次。又由于地球围绕太阳公转一圈(即1恒星年)需要365.2563657天，减速机的速比应为365.2563657X1440X电动机转速，当电动机的转速为准确的1500rpm时，减速机的速比就应该是365.2563657X1440X1500 = 788953749.9。由于地球每年从南纬23度26分15.67秒到北纬23度26分15.67秒来回摆动一次，摆动的总角度为2X46.875372 = 93.750744度，地球围绕太阳公转一圈(即1恒星年)所需时间为365.2563657天，因此太阳每天高度的变化为93.750744 +365.2563657 —0.2566711度。这个角度很小，对于一些小型的太阳能设备来说，每5天到10天手动微调一次就可以了，不需要采用机械传动；但在大型的数百兆瓦级以上的群体发电站方面就很需要了，否则，手动调节不但麻烦，还会增加管理费用。
严格讲，在无限长的宇宙长河中，太阳和地球的运行轨道和运行速度是会变化的，但在短短的几万年的时间中，对整个宇宙来说，仅仅是一瞬间，可以认为，它们的运行轨道和运行速度是稳定不变的。因此用这个方案来解决跟踪太阳的问题，就应该是非常准确的，无需再使用传感器和微机控制等方法来弥补跟踪产生的误差。
根据以上分析，本发明中速比为1440X电动机转速的减速机，其输出
转速为精确的每天1转，带动驱动机构以同速度回转，用安装基座使驱动机构的回转轴与地平面的倾角等于设备所在纬度，太阳能设备(包括太阳能发电以及太阳能加热和照明)整体的旋转中心与地面的倾角应等于安装该设备所在地的纬度ot，而采光器回转中心与地平面的倾角是随时变化的，除时间等于零的一瞬间外，全部时间都不等于当地纬度。如上所述，采光装置与太阳的连线在南北方向上的法线是在两倍于太阳从赤道偏移的角度P为圆锥角的圆锥面上旋转摆动，而太阳在一年中，其视觉高度是不断变化的，因此，太阳与赤道偏移的角度也在不断变化，因此该圆锥角也在不断变化。太阳与赤道偏移的角度每天的变化量为
93.750744+365.2563657 — 0.2566711度
这个角度很小，对于一些小型的太阳能设备来说，每5天到10天手动微调一次就可以了，不需要采用机械传动。
按本发明制造的太阳能设备，可以日夜不停地转动，使采光器永远正对太阳，虽然夜间采光面被地球遮挡，不能接收阳光，但太阳刚出地平线，采光面就已经正对太阳，并继续跟随太阳运动。因此就没有回归原位和准时启动的麻烦，不仅可以省去回归和启动必须的复杂机构和控制原件，而且由于运动部件只向一个方向运动，不存在回差间隙的影响，传动机件的精度要求也无需太高。同时，由于是连续运动，不是间歇传动，不存在冲击问题。众所周知，电动机在启动时，其启动电流比正常运转时大6 7倍，甚至更大。目前所有跟踪机构都是间歇传动，每几分钟就启动一次，有的"精密跟踪系统"甚至在非常短的时间内就频繁启动，电动机基本上是在远远超过正常运转电流的状态下运行；其次，由于启动和停止时产生的冲击扭矩非常大，常常将传动机构一特别是减速机一一撞坏，造成事故，(在某些场合，是绝对不允许意外停电的，否则会带来极大的破坏)，因此不得不将减速机和整个传动系统设计得非常庞大，这就是太阳能设备造价高昂，维护费用很高的重要原因。按照本发明的方案，由于上述问题不存在，减速机和传动系统可以设计得非常轻巧，又由于速比特别大，用很小的电机就可以产生非常巨大的扭矩，因此虽然是昼夜不停地转动，其耗电量比目前普遍采用的方案还会降低很多。
本发明的优越性在于1、本采光驱动机构能够连续不断无间歇跟踪太阳，导致最充分釆光，且跟踪精度非常高，只需将减速机的速比定为1440X电动机转速，采光面就永远正对太阳，无论任何时候都不会产生偏差；若电动机存在微小误差，则可通过调节连杆和可调节驱动杆进行微调，以使采光平面在任何时间，任何地点均可调整到正对太阳的位置；2、采光角度的调节方法简单易行，不用俯仰调节驱动系统，成本低廉，适于在家庭及其他小规模用电场合推广使用；对于大型的群体发电站，则需要一套速比为365.2563657X1440X电动机转速的减速机构来驱动采光装置，使其自动永远正对太阳；3、由于减速机速比非常大，在电动机功率非常小的情况下就可以产生极大的输出扭矩，因此驱动系统可以设计得非常小巧，不仅可以省电，而且可以大幅度降低制造成本；4、由于是连续运转，耗电量比断 续驱动小得多，同时不存在冲击负荷，设备不易损坏，寿命比间歇传动大 大延长，适合于太阳能电站长期稳定运转的需要；5、与以往设备相比，售 价和运行费用均大幅度降低，加速太阳能利用的推广，对推广可再生清洁 能源，改变当前危机四伏的能源结构极为有利，有希望成为今后解决能源 问题的主要方向；特别是在高山、沙漠、草原和远离海岸的海岛等不易架 设高压电网的地方，采用小型太阳能发电或其它功能的设备，作为家庭或 其他小型场所的能源，极其方便且有利；6、本发明是一项环保、节能的能 源采集设备，值得广泛推广应用。
(四)


附图1为本发明所涉的一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构的 整体结构示意图。
附图2为本发明所涉的一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构的 工作原理流程示意图。
附图3为本发明所涉的一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构的 工作原理结构示意图。
其中，l为采光器件；2为正向调节指针；3为销轴；4为调节连杆；5 为调节螺母；6为滚动轴承；7为外壳；8为传动轴；9为安装地脚；10为 减速机；11为电动机；12为可调节驱动杆；13为能量输出机构；14为能 量输出管线；15为基座；16为地平面；17为曲柄。
(五)
具体实施例方式
实施例 一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构(见附图1)，其 特征在于它是由采光装置、驱动机构、减速机IO、电动机ll、能量输出 机构13、能量输出管线14及基座15组成的；其中，所说的驱动机构一端 与采光装置相连接，另一端与减速机10相连接；减速机10另一端与电动 机ll相连接；驱动机构安装于可调节整个机构倾角的基座15上；用于将 获得的能量从连续旋转的采光装置输送出去的能量输出机构13置于驱动机 构上；能量输出管线14一端连接能量输出机构13,另一端连接到相应的与 地平面16连接的固定设备上。
上述所说的采光装置(见附图l)是由采光器件l、正向调节指针2及 曲柄17组成；其中，所说的采光器件1包括采光平面板，采光平面板上有 用于调节采光器件1以使其对准太阳的正向调节指针2，正向调节指针2垂 直安装于采光器件1的采光平面板上；所说的用于调节采光平面板俯仰角度的曲柄17的上端与采光平面板下端固定连接在一起，且曲柄17始终保 持与采光平面板呈约150度的夹角。
上述所说的采光装置中的采光器件1的采光平面板上可以选装有用于 加强采集太阳光线的聚光透镜，用于传输光线的光纤或电热用的集热器的 一种，或选装用于光伏发电用的光敏电池。
上述所说的用于驱动和调节采光装置的驱动机构(见附图1)是由销轴 3、调节连杆4、可调节驱动杆12、调节螺母5、滚动轴承6、外壳7、传动 轴8及安装地脚9组成的；其中，所说的可调节驱动杆12—端通过销轴3 与采光装置中的采光器件1相铰接，另一端插入到用于驱动整个太阳能釆 光驱动机构全部运动的传动轴8上，并通过调节螺母5与传动轴8固定连 接在一起；所说的调节连杆4 一端通过销轴3与采光装置中曲柄17的下端 相连接，另一端通过销轴3连接到可调节驱动杆12上的用于使销轴3在其 上来回移动的滑槽处；所说的用于保持传动轴位置并使其灵活转动的滚动 轴承6位于传动轴8上，传动轴8下端连接减速机10，传动轴外部包裹有 用于保护滚动轴承6和传动轴8不受雨雪风沙侵袭的外壳7，外壳7通过安 装地脚9安装在用于使传动轴8及可调节驱动杆12与地平面16的倾斜度 均等于当地纬度的基座15上。
上述所说的电动机11采用转速恒定为1500rpm的电动机，其功率根据 太阳能设备的大小通过计算决定，其功率大小与扭矩和转速的乘积成正比； 所说的用于带动驱动机构以同速度回转从而驱动采光装置的减速机10速比 为2160000:1，以上关于电动机转速和减速机速比的定量关系决定采光 器件l保持为精确的每天l转。
一种上述无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构的工作方法，其特征 在于它包括以下工作步骤-
(1) 设备安装本太阳能釆光驱动机构安装在北半球，保证该机构中 的传动轴8的中心线与地平面16的倾角a与当地纬度相同，并平行于当地 经度，其低端靠近赤道方向，高端远离赤道方向；
(2) 调整本太阳能采光驱动机构中的采光装置使之正对太阳即精确 调整采光装置，可在白天有阳光的任一时段调整，先松开螺母5，转动可调 节驱动杆12，使采光装置面向太阳方向，锁紧螺母5，再松开可调节驱动 杆滑槽中的销轴3上的螺母，移动销轴3，当正向调节指针2下面没有阴影 时，锁紧螺母，使该机构中的传动轴8的中心线与采光平面板的中心线间 的夹角(3与太阳从赤道偏移的角度值相同，保证采光装置正对太阳；(3) 启动电动机进行驱动启动电动机及相连接的减速机，使电动机 11和减速机10共同保证输出转速正好为每天一转；
(4) 能量输出该机构中的能量输出机构14和能量输出管线15将获 得的能量从连续旋转的采光装置输送至与地面连接的固定装置处，并根据 具体需要再传送至不同的设备；
(5) 误差处理该机构运行中可能产生由于天象变化造成的误差和机 械传动误差，对上述两种误差应分别进行微调操作，恢复到步骤(2)的状态。
上述所说的步骤(2)中精确调整采光装置的具体操作过程为先将可 调节驱动杆12与传动轴连接处的调节螺母5松开，转动可调节驱动杆12， 使采光装置面向太阳，将调节螺母5锁紧，然后将驱动机构中的位于可调 节驱动杆12上滑槽处的销轴3上的螺母松开，手动微调以控制销轴3沿可 调节驱动杆12上的滑槽上下移动，进而带动与该销轴3相连接的调节连杆 4来回活动，待采光装置中的采光器件1上的正向调节指针2正对太阳，且 正向调节指针2下没有阴影时，拧紧该销轴3上的螺母，将该销轴3的位 置固定.
上述所说的步骤(3)中的电动机及相连接的减速机是带动传动轴8及 其上面的机件以相同速度转动，且保持每天24小时不停止，无需回位及定 时启动动作，次日天明采光装置自然对准太阳。
上述所说的步骤(4)中的能量输出管线15采用电能输出线路。
上述所说的步骤(5)微调操作中的天象误差微调，其操作过程为将驱 动机构中的位于可调节驱动杆12上滑槽处的销轴3上的螺母松开，手动微 调以控制销轴3沿可调节驱动杆12上的滑槽上下移动，带动与该销轴3相 连接的调节连杆4来回活动，进而带动与调节连杆4相连接的采光装置中 的曲柄17上下转动，从而使与曲柄17固定在一起的采光装置中的采光器 件1上下摆动以调节俯仰角度，待采光装置中的采光器件1上的正向调节 指针2正对太阳，且正向调节指针2下没有阴影时，即可拧紧该销轴3上 的螺母，将该销轴3的位置固定。
上述所说的步骤(5)微调操作中的机械误差微调，其操作过程为手动， 手动微调操作过程为将可调节驱动杆12与传动轴8连接处的调节螺母5 松开，转动可调节驱动杆12，进而带动与可调节驱动杆12相连接的采光装 置中的采光器件1左右转动，直到采光装置上的正向调节指针2下面没有 阴影，即可拧紧调节螺母5，使采光装置正对太阳。
权利要求
1、一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构，其特征在于它是由采光装置、驱动机构、减速机、电动机、能量输出机构、能量输出管线及基座组成的；其中，所说的驱动机构一端与采光装置相连接，另一端与减速机相连接；减速机另一端与电动机相连接；驱动机构安装于可调节整个机构倾角的基座上；用于将获得的能量从连续旋转的采光装置输送出去的能量输出机构置于驱动机构上；能量输出管线一端连接能量输出机构，另一端连接到相应的与地平面连接的固定设备上。
2、 根据权利要求1所说的一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机 构，其特征在于所说的采光装置是由采光器件、正向调节指针及曲柄组成; 其中，所说的采光器件包括采光平面板，采光平面板上有用于调节采光器 件以使其对准太阳的正向调节指针，正向调节指针垂直安装于采光器件的 采光平面板上；所说的用于调节采光平面板俯仰角度的曲柄的上端与采光 平面板下端固定连接在一起，且曲柄始终保持与采光平面板呈约150度的 夹角；其中，所说的采光装置中的采光器件的采光平面板上可以选装有用 于加强采集太阳光线的聚光透镜，用于传输光线的光纤或电热用的集热器 的一种，或选装用于光伏发电用的光敏电池。。
3、 根据权利要求1所说的一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机 构，其特征在于所说的用于驱动和调节采光装置的驱动机构是由销轴、调 节连杆、可调节驱动杆、调节螺母、滚动轴承、外壳、传动轴及安装地脚 组成的；其中，所说的可调节驱动杆一端通过销轴与采光装置中的采光器 件相铰接，另一端插入到用于驱动整个太阳能采光驱动机构全部运动的传 动轴上，并通过调节螺母与传动轴固定连接在一起；所说的调节连杆一端 通过销轴与采光装置中曲柄的下端相连接，另一端通过销轴连接到可调节 驱动杆上的用于使销轴在其上来回移动的滑槽处；所说的用于保持传动轴 位置并使其灵活转动的滚动轴承位于传动轴上，传动轴下端连接减速机， 传动轴外部包裹有用于保护滚动轴承和传动轴不受雨雪风沙侵袭的外壳， 外壳通过安装地脚安装在用于使传动轴及可调节驱动杆与地平面的倾斜 度均等于当地纬度的基座上。
4、 根据权利要求1所说的一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机 构，其特征在于所说的电动机采用恒定转速电动机，其功率根据太阳能设 备的大小通过计算决定，其功率大小与扭矩和转速的乘积成正比；所说的用于带动驱动机构以同速度回转从而驱动采光装置的减速机速比为(60 分钟X24 (即每日24小时)X电动机转速)1，以上关于电动机转速和 减速机速比的定量关系决定采光器件保持为精确的每天1转。
5、 一种上述无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构的工作方法，其 特征在于它包括以下工作步骤(1) 设备安装对本太阳能采光驱动机构进行安装，保证该机构中 的传动轴的中心线与地平面的倾角(X与当地纬度相同，并平行于当地经度， 其低端靠近赤道方向，高端远离赤道方向；(2) 调整本太阳能采光驱动机构中的采光装置使之正对太阳即精 确调整采光装置，可在白天有阳光的任一时段调整，先松开螺母，转动可 调节驱动杆，使采光装置面向太阳方向，锁紧螺母，再松开可调节驱动杆 滑槽中的销轴上的螺母，移动销轴，当正向调节指针下面没有阴影时，锁 紧螺母，使该机构中的传动轴的中心线与采光平面板的中心线间的夹角卩 与太阳从赤道偏移的角度值相同，保证采光装置正对太阳；(3) 启动电动机进行驱动启动电动机及相连接的减速机，使电动 机和减速机共同保证输出转速正好为每天一转；(4) 能量输出该机构中的能量输出机构和能量输出管线将获得的 能量从连续旋转的采光装置输送至与地面连接的固定装置处，并根据具体 需要再传送至不同的设备；(5) 误差处理该机构运行中可能产生由于天象变化造成的误差和 机械传动误差，对上述两种误差应分别进行微调操作，恢复到步骤(2)的状 态。
6、 根据权利要求5所说的一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机 构，其特征在于所说的步骤(1)中当本太阳能采光驱动机构安装在北半 球时，安装时要保证其低端在南，高端在北；当本太阳能采光驱动机构安 装在南半球时，安装时要将其旋转180度，即保证其低端在北，高端在南。
7、 根据权利要求5所说的一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机 构，其特征在于所说的步骤(2)中精确调整采光装置的具体操作过程为 先将可调节驱动杆与传动轴连接处的调节螺母松开，转动可调节驱动杆， 使采光装置面向太阳，将调节螺母锁紧，然后将驱动机构中的位于可调节 驱动杆上滑槽处的销轴上的螺母松开，手动微调以控制销轴沿可调节驱动 杆上的滑槽上下移动，进而带动与该销轴相连接的调节连杆来回活动，待 采光装置中的采光器件上的正向调节指针正对太阳，且正向调节指针下没有阴影时，拧紧该销轴上的螺母，将该销轴的位置固定；
8、 根据权利要求5所说的一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机 构，其特征在于所说的步骤(3)中的电动机及相连接的减速机是带动传 动轴及其上面的机件以相同速度转动，且保持每天24小时不停止，无需 回位及定时启动动作，次日天明采光装置自然对准太阳。
9、 根据权利要求5所说的一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机 构，其特征在于所说的步骤(4)中的能量输出管线可以是电能输出线路、 液体输送管道或光能输出光纤。
10、 根据权利要求5所说的一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机 构，其特征在于所说的步骤(5)微调操作中的天象误差微调，其操作过 程可为手动或机动，当本太阳能采光驱动机构应用于小型太阳能设备时， 采取手动微调，其操作过程为将驱动机构中的位于可调节驱动杆上滑槽处 的销轴上的螺母松开，手动微调以控制销轴沿可调节驱动杆上的滑槽上下 移动，带动与该销轴相连接的调节连杆来回活动，进而带动与调节连杆相 连接的采光装置中的曲柄上下转动，从而使与曲柄固定在一起的采光装置 中的采光器件上下摆动以调节俯仰角度，待采光装置中的采光器件上的正 向调节指针正对太阳，且正向调节指针下没有阴影时，即可拧紧该销轴上 的螺母，将该销轴的位置固定；当该机构应用于大型的群体发电站时，采 用工业自动化控制方法微调，即采用速比为(365.2563657X60分钟X24(即每日24小时)X电动机转速)1的减速控制装置进行微调操作；所 说的步骤(5)微调操作中的机械误差微调，其操作过程为手动，手动微 调操作过程为将可调节驱动杆与传动轴连接处的调节螺母松开，转动可 调节驱动杆，进而带动与可调节驱动杆相连接的采光装置中的采光器件左 右转动，直到采光装置上的正向调节指针下面没有阴影，即可拧紧调节螺 母，使采光装置正对太阳。
全文摘要
一种无间歇实时跟踪的太阳能采光驱动机构及其工作方法，其特征在于它是由采光装置、驱动机构、减速机、电动机、能量输出机构、能量输出管线及基座组成的；工作方法为①设备安装；②调整本太阳能采光驱动机构中的采光装置使之正对太阳；③启动电动机进行驱动；④能量输出；⑤误差处理；本发明的优越性在于本采光机构能够连续不断无间歇跟踪太阳；采光角度的调节方法简单易行，成本低廉，适于在家庭及其他小规模用电场合推广使用；连续运转，耗电量比断续驱动小得多，不存在冲击负荷，设备不易损坏，寿命比间歇传动大大延长；是一项环保、节能的能源采集设备，值得广泛推广应用。
文档编号F24J2/38GK101539343SQ200910068468
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月14日 优先权日2009年4月14日
发明者杨天博 申请人:杨天博