专利名称：定日镜及其方位角驱动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能发电塔，并特别涉及设计来用于该太阳能发电塔的定日镜，并具体涉及其部件。
背景技术：
能源供应商一直在致力于寻求替代性一次能源。一种这样的能源为太阳能，且一种利用太阳能的方式为采用中央塔式发电站。一种典型的中央塔式发电站装置包括定日镜阵列以及收集塔。每个定日镜均被构造来跟踪太阳且将日光向收集塔的槽反射，从而加热此槽及其内容物。构成热传输介质的 传热流体(其可为例如熔盐或热油的液体)容纳在上述槽中。将加热的热流体输送至发电站(例如蒸汽发电站)，其中热流体的热能用于驱动其一个或多个涡轮，以便以传统的方式如通过将每个涡轮的轮轴连接至发电机来发电。
实用新型内容根据本实用新型所公开的主题的一方面，提供了一种用于中央塔式发电站的定日镜的方位角驱动器，其解决了现有技术中控制定日镜的反射表面的方位角的问题。本实用新型的技术方案为一种用于中央塔式发电站的定日镜的方位角驱动器，所述方位角驱动器被构造成用于控制定日镜的反射表面的方位角，所述方位角驱动器包括电机组件，其被构造为提供机械能；以及谐波驱动器，其被构造成用于控制机械能的传动以旋转反射表面。所述谐波驱动器可包括柔轮，其具有带齿外表面和平滑内表面；刚轮，其具有被构造成相对于彼此旋转的上环和下环，每个环都具有与柔轮的带齿外表面啮合的带齿内表面；以及波发生器，其被构造成在刚轮内旋转且压抵柔轮的内表面，以便赋予柔轮椭圆形状；刚轮的环的齿数彼此不同，且所述环中的一者的齿数与柔轮的外表面的齿数相同。下环可连接至方位角驱动器的外壳，其中上环随反射表面而旋转。可设计谐波驱动器使得上环和下环中的一者的内表面包括160个齿，上环和下环中的另一者的内表面包括162个齿，且柔轮的外表面包括160个齿。波发生器可包括压抵柔轮的内表面的滚柱。方位角驱动器可包括行星齿轮系，其被构造成将来自电机组件的机械能传动至谐波驱动器。行星齿轮系的内齿轮可固定地安装在波发生器中。[0019]电机组件可包括步进电机。电机组件可随刚轮的上环而旋转。根据本实用新型的用于中央塔式发电站的定日镜的方位角驱动器，其可以很好地控制定日镜的反射表面的方位角。根据本实用新型所公开的主题的另一个方面，提供了包括如上所述的方位角驱动器的定日镜。
为了理解本实用新型所公开的主题以及为了了解在实践中本实用新型是如何实施的，现将参照附图且仅以非限制的示例方式来对实施方案进行描述，其中图I为中央塔式发电站的示意图；图2为图I中所示的中央塔式发电站的定日镜的透视图；图3A为图2中所示的定日镜的方位角驱动器的透视图；图3B为沿图3A中线III-III截取的横截面；图4A和图4B分别为图3A中所示的方位角驱动器的壳体的顶部透视图和底部透视图；图5A和图5B分别为图3A中所示的方位角驱动器的电机组件的顶部透视图和底部透视图；图6A为图3A中所示的方位角驱动器的行星齿轮系的透视图；图6B为沿图6A中线VI-VI截取的横截面图；图6C为图6A中所示的行星齿轮系的透视图,其中移除了行星齿轮系的内齿轮；图7为图6A至图6C中所示的行星齿轮系的第二托架的透视图；图8为图3A中所示的方位角驱动器的谐波驱动器的透视图；图9A为图8中所示的谐波驱动器的波发生器的透视图；图9B为沿图9A中线IX-IX截取的横截面图；图9C为图9A中所示的波发生器的透视图，其中行星齿轮系的环安装在波发生器中；图10为图8中所示的谐波驱动器的柔轮的透视图；以及图11为图8中所示的谐波驱动器的刚轮的透视图。
具体实施方式
如图I所示，提供了大体以10表示的中央塔式发电站。中央塔式发电站10包括定日镜12的阵列，其被构造来向收集塔14反射撞击的太阳辐射。收集塔14含有由反射的太阳辐射加热并从而用于向发电站提供电力的热流体(未示出)。发电站可为例如水力发电，在这种情况下，加热的热流体用于使水过热，这些水随后通过涡轮膨胀，以获取有用能源并进行发电。如图2所示，每个定日镜12均包括被构造来将定日镜支撑在地面中的固定位置的基座装置16以及由基座装置支撑的反射镜组件18。基座装置16包括将固定在地面中的塔架20以及尤其是支撑反射镜组件18的位置的接口装置22。基座装置还包括方位角驱动器24和仰角驱动器26，其分别控制反射镜组件18的反射表面的方位角和仰角。反射镜组件18包括支撑多个支撑臂30的扭矩管28。支撑臂30支撑一个或多个反射镜32，这些反射镜构成定日镜12的反射表面。另外，提供了可安装至反射镜组件18的功率控制模块(PCM)组件34。如图3A和图3B所示，方位角驱动器24包括壳体200。在图4A中可最佳看出，壳体200为碗形，即其具有朝其上端开放的凹形形状。壳体200的内部形成有数个搁板202，用于支撑方位角驱动器24的各种元件。突出部分204具有形成于其中的中心盲孔206和两个侧盲孔208，所述突出部分204从壳体200的底部突出。此外，数个盲孔210形成在一或多个搁板202中。以下将描述这排孔206、208、210的作用。数个突起212沿壳体200的底部周边形成。在图4B中可见，每个突起212形成有盲孔214。这些盲孔214被构造成用于将紧固构件(未示出)收纳于其中，所述紧固构件用 于将方位角驱动器24附接至其下的塔架20。如图5A和图5B所示，提供电机组件216以提供方位角驱动器24的旋转所必需的机械能。电机组件216包括大体以218标示的控制器，和大体以220标示的电机。控制器218被构造成指导电机220的操作，使得所述电机220引起反射镜组件18的预定旋转。这由控制器218通过调节提供给电机220的内部元件的电量来实现。提供电缆222以允许控制器218连接至外部元件，以便接收来自外部元件的电力和/或接收来自外部元件的控制信号。提供计数器组件224，其被构造成检测方位角驱动器24的旋转元件承受的旋转量。计数器组件224经电缆225与控制器218通信。控制器218被构造成在指导电机220的操作时考量由计数器组件224提供的信息。可在控制器218的上表面上提供散热片226。电机220可为用于将电能转化成机械能，例如旋转能的任意适合设备。其可提供为步进电机，其被构造成由控制器218指导其操作。所述步进电机包括定子组件228，其容纳步进电机转子(未示出);和输出轴230 (其示出为带有安装在其上的第一太阳齿轮244a，以下将描述所述第一太阳齿轮244的作用)。如图5B所示，所述步进电机可进一步包括安装板232，所述安装板232包括被构造用于将电机220固定在适当位置的贯穿孔234。使用步进电机作为电机组件216的电机220的优势在于其可用于以小增量使反射镜组件18旋转。另一个优势在于其扭矩随其速度的减小而增加。从而，因为其速度在使用期间非常低，其可向反射镜组件18提供相对高的力，例如抵消如来自风等的作用于反射镜组件18的外力。虽然本说明书公开了提供旋转能的电机，但将了解，电机可提供另一种机械能(例如其可包括线性致动机构)；本领域技术人员将认识到，应提供适合的传动和/或齿轮传动元件来将由电机提供的运动转化成使反射镜组件18旋转所必需的旋转运动。如图6A至图6C所示，提供行星齿轮系236以控制电机220提供给反射镜组件18的机械能(在这种情况下是旋转能)的传动。所述行星齿轮系236包括在环240中的两个行星组238a和238b。环240包括内齿轮242，所述内齿轮242呈现为内部带齿表面的形态，并且是两个行星组238a、238b的共用内齿轮。此外，环240包括数个贯穿孔243。每组中相应齿轮的尺寸可不同，以促进在传动期间速度的减小或增加。[0052]第一行星组238a包括与三个行星齿轮246a啮合的太阳齿轮244a，所述三个行星齿轮246a又与形成在环240内表面上的内齿轮242啮合。太阳齿轮244a通过将输出轴230收纳在其安装孔248a中来安装在所述输出轴230上。行星齿轮246a安装在第一托架250a上，所述第一托架250a与行星齿轮246a —起围绕太阳齿轮244a移动。太阳齿轮244a的安装孔248a可为非圆形，如其形成有平坦侧面252a，以防止在其与输出轴230之间的打滑，以便即使在高扭矩下也确保安装孔248a与输出轴230 —起转动。输出轴230因此形成有相应形状。在图6B中可最佳看出，每个托架250a、250b包括三个孔254a、254b (仅可看出其中的一者)，每个孔被构造成用于将轴255a、255b收纳在其中，行星齿轮246a、246b中的一者安装在所述轴上。将认识到，虽然孔254a、254b示出为贯穿的，但其可具有任何适合的构造。例如，其可为盲孔。或者,轴255a、255b可与第一托架250a形成为一体。第二行星组238b的太阳齿轮244b从第一托架250a的下侧突出。将认识到，虽然太阳齿轮244b公开为构成第一托架250a的一体部件，但仅与第一托架250a —起旋转是必须的。因此，太阳齿 轮244b可形成为分体元件，将其安装至第一托架250a使得与第一托架250a —起旋转。例如，第一托架250a可形成有非圆形孔，同时太阳齿轮244b形成有凸出物，所述凸出物被塑形成贴适地装配在太阳齿轮244b中，如上文参考太阳齿轮244a的安装孔248a所述。第二行星组238b包括从第一托架250a突出的太阳齿轮244b，和三个行星齿轮246b。第二行星组238b的行星齿轮246b安装在第二托架250b上，所述第二托架250b承载行星齿轮246b的方式与第一托架250a承载其相应行星齿轮246a的方式类似。将认识到，虽然公开行星组238a、238b每个都包括三个行星齿轮246a、246b，但可提供任何适合的数量。此外，行星齿轮可以任何适合的构造而配置。如图7所示，第二托架250b包括外平台256，行星齿轮246b安装在所述外平台256上。例如，外平台256可含有以上所述的孔254b。此外，第二托架250b包括被外平台256围住的凹部258。凹部258的底260形成有中心孔262和两个侧孔264。三个孔262、264是贯穿的，且被配置成对应于形成在壳体200的突出部分204中的中心盲孔206和侧盲孔208。中心孔262的上端直径比其下端直径宽，从而产生凸出壁架266。在图3B中可最佳看出，提供螺栓268，其穿过中心孔262并固定在形成在壳体200的突出部分204中的中心盲孔206中，并提供销270，其穿过每个侧孔264且被收纳在形成在壳体的突出部分中的侧盲孔208中。(中心孔262上端的较宽直径容纳螺栓268的头部。)因此，第二托架250b被牢固地锚定到壳体200，从而与壳体200 —起移动。如图8所示，提供大体以272标示的谐波驱动器。谐波驱动器272被构造成传动来自行星齿轮系236的旋转运动，以提供控制反射镜组件18的方位角所必需的旋转。谐波驱动器272包括波发生器274、柔轮276和刚轮278。如图9A和图9B所示，波发生器274包括具有中心孔282的底座280，所述底座的尺寸可以将第二托架250b和/或壳体的突出部分204容纳在其中。此外，在中心孔282中提供轴承284，所述轴承位于底座280与第二托架250b/突出部分204之间。轴承284促进波发生器274在壳体200中的旋转。底座280形成有围绕其外围的较小孔286，所述孔对应于形成在环240中的贯穿孔243。这些孔286通过适合的紧固元件促进环240与波发生器274的连接。[0060]波发生器274进一步包括相对布置的翼片288。每个翼片288都具有顶板290a和底板290b，所述两板将数个滚柱292固持在中间，所述滚柱压抵柔轮276，以下将对此作进
一步解释。如图9C所示，环240固定地安装在波发生器274中，使得所述环与波发生器一起旋转。为实现这一目的，可提供紧固元件275 (可为螺栓)，其穿过形成在波发生器的底座280中的孔286和形成在环中的孔243。如图10所示，柔轮276包括平滑内表面294，和带齿外表面296。所述柔轮由柔性材料，例如薄钢或适合的弹性体材料制成。回到图8，柔轮276围绕波发生器274的滚柱292而安装。这一配置导致滚柱292压抵柔轮276的内表面294，以便赋予柔轮稍显椭圆的形状。 如图11所示，刚轮278包括上环273和下环277，所述环相对于彼此自由旋转。上环273和下环277由刚性材料，如钢制成，并且每个环都包括带齿内表面298、299。每个带齿内表面298、299的齿数彼此略有不同，并且其中一个的齿数与柔轮276的带齿外表面296的齿数相同。例如，刚轮278的上环273的带齿内表面298和柔轮276的带齿外表面296都可具有160个齿，而刚轮的下环277的带齿内表面299具有162个齿。(或者，上环273的带齿内表面298可包括162个齿，而下环277的带齿内表面299包括160个齿。)上环273在壳体200中自由旋转。在上环273与壳体200之间提供轴承281 (在图3B中示出)以促进这一旋转。此外，下环277固定到壳体200。在谐波驱动器272的操作中，波发生器274在刚轮278中旋转。这样，柔轮276的形状改变，使得其中柔轮为椭圆形的方向在刚轮278中旋转。由于如上所述的柔轮276的带齿表面296、298、299和刚轮278的环273、277的齿数(具体来说是刚轮的一个环与柔轮的齿数不同，且刚轮的另一个环与柔轮的齿数相同)，刚轮的环相对于彼此旋转。因为下环277固定到壳体200，所以上环273相对于壳体旋转。上轮缘273的上轮缘300形成有数个插孔302，所述每个插孔形成有孔304。此外，上轮缘300形成有数个孔306，其中一些孔用来将销308 (在图3A和图3B中示出)收纳在其中。销308被构造成收纳在接口装置22中以促进将方位角驱动器24的旋转运动传递至所述接口装置。回到图3B，方位角驱动器24进一步包括电机-轴承元件310，提供所述电机-轴承兀件来承载电机220。电机-轴承兀件包括锚定电机220的电机承载表面311,和上板312。电机承载表面311和上板312通过垂直连接壁313而连接。在电机-轴承元件310与波发生器274之间提供轴承314，以促进两者在上板312与连接壁313之间形成的空间中的相对旋转。电机-轴承元件310包括数个凸出物315，所述数个凸出物收纳在形成于刚轮278的上轮缘300中的相应插孔302中。提供紧固装置316，如螺栓，以将电机-轴承元件310与刚轮278固定在一起，从而确保二者一起移动。将认识到，因为电机220紧固至电机-轴承元件310,并因此随其移动，并且因为第一太阳齿轮244a安装至输出轴230的方式防止了二者间的打滑，所以电机-轴承元件的旋转移动与第一太阳齿轮的旋转直接有关。在操作中，控制器218决定(例如根据外部指令)使反射镜组件18旋转预定量。从而，控制器218指示电机220使其输出轴230旋转一个量，考虑到行星齿轮系236与谐波驱动器272的齿轮齿数比，所述量将使反射镜组件18旋转所述预定量。因为第二托架250b的位置相对于壳体200是固定的，所以输出轴230引起的行星齿轮系236的活动导致了内齿轮242的旋转，且从而导致了环240的旋转。因为环240是刚性安装在谐波驱动器272的波发生器274中的，所以其旋转导致波发生器旋转，由此导致了如上所述的刚轮278的上环273在壳体200中的旋转。因为反射镜组件18使刚轮278的上环273旋转，所以通过安装到反射镜组件的接口装置22的支撑，电机220的输出轴230的旋转导致反射镜组件旋转穿过其方位角。本实用新型所属的本领域的技术人员将易于理解，在不脱离本实用新型(加以必要的修订)范围的情况下，可对其进行多种变化、变更和修改。·
权利要求1.一种用于中央塔式发电站的定日镜的方位角驱动器，其特征在于所述方位角驱动器被构造成用于控制所述定日镜的反射表面的方位角，所述方位角驱动器包括 电机组件，其被构造为提供机械能；以及 谐波驱动器，其被构造成用于控制所述机械能的传动以旋转所述反射表面。
2.根据权利要求I所述的方位角驱动器，其特征在于所述谐波驱动器包括 柔轮，其具有带齿外表面和平滑内表面； 刚轮，其具有被构造成相对于彼此旋转的上环和下环，每个所述环都具有与所述柔轮的所述带齿外表面啮合的带齿内表面；以及 波发生器，其被构造成在所述刚轮内旋转且压抵所述柔轮的所述内表面，以便赋予所述柔轮椭圆形状； 其中所述刚轮的所述环的齿数彼此不同，且所述环中的一者的齿数与所述柔轮的所述外表面的齿数相同。
3.根据权利要求2所述的方位角驱动器，其特征在于所述下环连接至所述方位角驱动器的外壳，且所述上环随所述反射表面而旋转。
4.根据权利要求2所述的方位角驱动器，其特征在于所述上环和下环中的一者的所述内表面包括160个齿，所述上环和下环中的另一者的所述内表面包括162个齿，且所述柔轮的所述外表面包括160个齿。
5.根据权利要求2所述的方位角驱动器，其特征在于所述波发生器包括压抵所述柔轮的所述内表面的滚柱。
6.根据权利要求2所述的方位角驱动器，其特征在于包括行星齿轮系，其被构造成将来自所述电机组件的机械能传动至所述谐波驱动器。
7.根据权利要求5所述的方位角驱动器，其特征在于所述行星齿轮系的内齿轮固定地安装在所述波发生器中。
8.根据权利要求I所述的方位角驱动器，其特征在于所述电机组件包括步进电机。
9.根据权利要求2所述的方位角驱动器，其特征在于所述电机组件随所述刚轮的所述上环而旋转。
10.一种定日镜，其特征在于包括根据前述权利要求中任一项所述的方位角驱动器。
专利摘要本实用新型提供了一种用于中央塔式发电站的定日镜的方位角驱动器。所述方位角驱动器被构造成用于控制定日镜的反射表面的方位角。所述方位角驱动器包括被构造为提供机械能的电机组件，以及被构造成用于控制机械能的传动以旋转反射表面的谐波驱动器。
文档编号G05D3/12GK202711076SQ20122037902
公开日2013年1月30日 申请日期2012年8月1日 优先权日2012年8月1日
发明者S.赫斯, Z.什维茨, R.巴沃尔, M.斯卢茨基, N.克鲁格曼 申请人:光之源工业(以色列)有限公司