日晷式太阳追踪器的制作方法

本实用新型涉及能源采取领域，尤其是太阳能板采集太阳能，可以精准控制太阳能板的转向。

背景技术：

2014年全球太阳能跟踪器需求量市值为24.2亿美元，预计到2020年将达到63.7亿美元，Zion Resarch预计，2015年和2020年之间，复合增长率(CAGR)增长17.6％。2014年全球安装跟踪系统将达到2GWp。2015年已超过4GWp，2019年将累计达到33GWp，年复合增长率将超过16.5％。全球太阳能跟踪系统市场规模2023年将达到75.4亿美元，美国引领跟踪市场的发展，截至2019年美国或已成为全球最大的单轴跟踪器市场，占全球所有安装项目的36％左右。随着能源需求的持续增长，传统能源成本不断上升且对环境的负面影响越来越大，太阳能等可再生能源成为解决可持续性发展的关键选项。太阳能的优势主要表现在污染少、产能主要在白天与能源需求合拍、资源丰富和能源安全。目前太阳能应用的主要挑战是成本太高，从而限制了它的广泛应用。所以如何降低太阳能发电成本成为当今太阳能技术发展的关键。太阳能自动追踪器能帮助太阳能光电或光热装置(如光伏电池板)以更好的入射角接受太阳光照射，是聚光和光热发电系统必不可少的装置；也被广泛应用于太阳能光伏发电系统，用来提高发电效率，降低发电成本。常见的太阳能追踪器以光伏为例大致可分两类，分别为单轴追踪器和双轴追踪器。单轴追踪器以追踪太阳的东西向移动为主，双轴追踪器能同时追踪东西和南北方向的太阳运动。单轴追踪器的好处是系统结构简单，在使用很少的追踪成本的基础上即可获得绝大部分追踪带来的好处，从而最有效地降低太阳能生产成本。传统的太阳能单轴追踪器一般每个追踪器或每行追踪器采用一个马达和一个控制器控制运行，每个马达和控制器所能驱动的太阳能板面积有限；因此每个太阳能发电厂需要很多马达和控制器来控制和驱动电厂内的太阳能板，并需要提供这些马达、控制器的电源供应和维护，总的材料、施工和维护成本很高。为降低太阳能追踪器的成本，提出了两种不同的单轴驱动器系统，这两种驱动器系统均采用连杆联接方式用一个马达和控制器联动驱动多个太阳能单轴追踪器一起转动，形成一个追踪器阵列，从而降低了马达和控制器的数量，减少了单位面积太阳能板的驱动成本。这两种驱动器系统的主要缺点在于连杆在工作中要承受压力，而连杆通常都是细长形构件，在达到材料强度以前很容易因受压失稳而受损；而且随着联接机组的增加，风荷载等外加荷载也会很快积累，因此需要采用较大尺寸的连杆或者降低联动机组数量，导致其系统成本依然较高。这两种驱动器系统的其它缺点在于1)如果太阳能发电厂所处的位置凹凸不平坦的话，连杆还需要根据每个项目定制，从而增加了设计及施工的难度，增加了材料制作成本及生产工期；2)现有技术所用到的连杆联动驱动非常复杂，而且工作一定时间后会产生极大误差，连杆破坏，修复或更换不容易，在太阳能照射下还会产生变形，精度降低；3)追踪器的转动角度一般只能在正负45度以内，不能用于更大转动角度的应用，且灵敏度不高，结构复杂，加工成本高，应用范围小，技术含量较高，不能广泛普及。

技术实现要素：

根据上述提出的技术问题，而提供一种日晷式太阳追踪器。本实用新型采用的技术手段如下：

一种日晷式太阳追踪器，其特征在于，包括日晷、上镶嵌圆板、下镶嵌圆板和架体；

所述日晷包括晷面和固定端位于所述晷面上表面中点的晷针；

所述晷面上表面均布有多个扇形光电模块，所述扇形光电模块的顶点位于所述晷面上表面中点，所述扇形光电模块的圆弧位于所述晷面上表面的外沿；

所述下镶嵌圆板水平设置且下表面通过所述架体与地面连接，所述下镶嵌圆板上表面中点设有垂直于所述下镶嵌圆板上表面的连接棒，所述连接棒的上端具有球形连接部，所述上镶嵌圆板的中部具有与所述球形连接部相匹配的鼓形通孔；

每个所述扇形光电模块包括扇形太阳能板和扇形光敏电阻，所述扇形太阳能板和所述扇形光敏电阻电连接并通过导线与一对电磁铁连接；

每对所述电磁铁中的两个电磁铁分别位于所述上镶嵌圆板和所述下镶嵌圆板上且相对设置；

位于所述上镶嵌圆板上的电磁铁的分布和位于所述下镶嵌圆板上的电磁铁的分布均与所对应的所述扇形光电模块在所述晷面上表面上的分布相一致。

所述扇形太阳能板和所述扇形光敏电阻，在光照强时，所述扇形太阳能板产生的电能大，所述扇形光敏电阻电阻减小，传送的电流增大，光照弱时，所述扇形太阳能板产生的电能小，所述扇形光敏电阻电阻增大，传送的电流减小。

所述电磁铁的磁力随流入其内的电流的增强而增强，随电流的减弱而减弱。

所述连接棒的长度决定了所述上镶嵌圆板的倾斜程度，以便在不同的光照强度下调整不同的角度。

每个所述扇形光电模块中的所述扇形太阳能板和所述扇形光敏电阻相邻设置且具有公共顶点和相邻公共边。

所述日晷为赤道式日晷、地平式日晷、竖立式日晷或斜立式日晷。

所述鼓形通孔的孔壁位于一球面上，所述球面与所述球形连接部同心。

当太阳照射时，所述晷针在所述晷面上形成的阴影，挡住了阴影下的所述扇形太阳能板和所述扇形光敏电阻，所述扇形太阳能板被挡住，产生电能减小，所述扇形光敏电阻被挡住，电阻阻值增大，通过导线传送至相对应的一对电磁铁的电流减小，磁力减小，上镶嵌圆板和下镶嵌圆板对应位置的吸引力不足，分离，上镶嵌圆板歪向相对的一侧，完成“向日”动作，上镶嵌圆板上表面设有太阳能板，上镶嵌圆板随太阳光转动，使得太阳能板充分采集太阳能；

随着太阳的移动，阴影同时移动，原阴影处的所述扇形太阳能板和所述扇形光敏电阻产生的电流大小逐渐恢复，相对应的一对电磁铁磁力逐渐加强，上镶嵌圆板和下镶嵌圆板对应位置的吸引力逐渐恢复，此时，阴影位置下所述扇形太阳能板和所述扇形光敏电阻产生的电流减小，对应的一对电磁铁的磁力减小，上镶嵌圆板和下镶嵌圆板对应位置的吸引力不足，分离，上镶嵌圆板歪向相对的一侧，实现太阳追踪。

本实用新型基于日晷和圆盘杠杆原理，巧妙利用太阳能发电，用户不用额外供电；利用电磁铁磁性和通入电流的大小调整上镶嵌圆板的倾斜方向和角度，完成“向日”动作。

基于上述理由本实用新型可在能源采取等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的具体实施方式中日晷式太阳追踪器的结构示意图。

图2是本实用新型的具体实施方式中晷面上表面示意图。

图3是本实用新型的具体实施方式中上镶嵌圆板的倾斜示意图。

图4是本实用新型的具体实施方式中球形连接部与鼓形通孔连接示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图4所示，一种日晷式太阳追踪器，其特征在于，包括日晷、上镶嵌圆板1、下镶嵌圆板2和架体3；

所述日晷包括晷面4和固定端位于所述晷面4上表面中点的晷针5；

所述晷面4上表面均布有多个扇形光电模块，所述扇形光电模块的顶点位于所述晷面上表面中点，所述扇形光电模块的圆弧位于所述晷面4上表面的外沿；

所述下镶嵌圆板2水平设置且下表面通过所述架体3与地面连接，所述下镶嵌圆板2上表面中点设有垂直于所述下镶嵌圆板2上表面的连接棒6，所述连接棒6的上端具有球形连接部7，所述上镶嵌圆板1的中部具有与所述球形连接部7相匹配的鼓形通孔8；

每个所述扇形光电模块包括扇形太阳能板9和扇形光敏电阻10，所述扇形太阳能板9和所述扇形光敏电阻10电连接并通过导线11与一对电磁铁12连接；

每对所述电磁铁12中的两个电磁铁12分别位于所述上镶嵌圆板1和所述下镶嵌圆板2上且相对设置；

位于所述上镶嵌圆板1上的电磁铁12的分布和位于所述下镶嵌圆板2上的电磁铁12的分布均与所对应的所述扇形光电模块在所述晷面4上表面上的分布相一致。

每个所述扇形光电模块中的所述扇形太阳能板9和所述扇形光敏电阻10相邻设置且具有公共顶点和相邻公共边。

所述日晷为赤道式日晷、地平式日晷、竖立式日晷或斜立式日晷。

所述鼓形通孔8的孔壁位于一球面上，所述球面与所述球形连接部7同心。

当太阳照射时，所述晷针5在所述晷面4上形成的阴影13，挡住了阴影13下的所述扇形太阳能板9和所述扇形光敏电阻10，所述扇形太阳能板9被挡住，产生电能减小，所述扇形光敏电阻10被挡住，电阻阻值增大，通过导线11传送至相对应的一对电磁铁12的电流减小，磁力减小，上镶嵌圆板1和下镶嵌圆板2对应位置的吸引力不足，分离，上镶嵌圆板1歪向相对的一侧，完成“向日”动作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。