本发明涉及新能源设备领域，尤其涉及一种碟式叶片聚光镜及能源收集系统。
背景技术：
随着新能源技术的发展，太阳能等新能源已经逐渐取代了传统的化石能源，成为了当今的主流能源之一。
提高太阳能接收量的常规方法是通过聚光器增大太阳能接收器单位面积的太阳光线接收量，虽然利用聚光器将镜面反射出的所有能量都集中在一个微小的面积，提高了单位面积的太阳光能量密度，但是，根据斯忒藩－波耳兹曼定律可知，热辐射量与绝对温度的四次方成正比，传统的聚光系统形成的聚光焦点过于集中，容易使得局部温度过高，热辐射量远大于热吸收量，造成了大部分太阳能热量以热辐射形式流失导致的能量流失率高的技术问题。
技术实现要素：
本发明提供了一种碟式叶片聚光镜及能源收集系统，用于解决传统的聚光系统形成的聚光焦点过于集中，容易使得局部温度过高，热辐射量远大于热吸收量，造成了大部分太阳能热量以热辐射形式流失导致的能量流失率高的技术问题。
本发明提供了一种碟式叶片聚光镜，包括：聚光镜主体；
所述聚光镜主体为扇叶结构；
所述聚光镜主体包括若干个均分的扇形镜片组，所述扇形镜片组包括若干个均分的单元镜片；
各个所述扇形镜片组内的所述单元镜片沿预置方向呈螺旋台阶结构依次排列。
优选地，所述单元镜片的背光面固定有镜片支架，且所述镜片支架的厚度大于或等于相邻的所述单元镜片之间的高度差；
所述镜片支架端部与所述聚光镜主体的中心转轴的第一端固定连接。
本发明提供了一种能源收集系统，包括：太阳能吸热器和上述的碟式叶片聚光镜；
所述太阳能吸热器为圆柱状结构，且设置于所述碟式叶片聚光镜的中心转轴的轴心位置。
优选地，还包括：镜体支架、第一轴承和风力发电机；
所述镜体支架用于固定所述第一轴承和所述风力发电机；
所述中心转轴具体为双层管结构，且所述中心转轴的内层轴心与所述中心转轴的外层轴壳活动连接；
所述中心转轴的外层轴壳的轴体与所述第一轴承的滚动转子固定连接；
所述中心转轴的外层轴壳的第二端与所述风力发电机的发电驱动端固定连接。
优选地，还包括：太阳方位角跟踪机构和太阳高度角跟踪机构；
所述太阳方位角跟踪机构包括：方位角电机、方位角电机控制电路、方位角传动减速箱、立架立脚和齿轮底盘；
所述方位角电机控制电路与所述方位角电机的控制端通信连接；
所述方位角传动减速箱设置有传动齿轮，用于啮合所述方位角电机与所述齿轮底盘；
所述齿轮底盘的第一底面设置有中心立柱，所述中心立柱的轴心与所述齿轮底盘的中心点重合；
所述中心立柱套接有第二轴承，所述第二轴承通过连杆与所述方位角传动减速箱的箱体固定连接；
所述齿轮底盘的第一底面设置有还设置有立脚限位孔，所述立脚限位孔以所述中心立柱对称设置，用于固定所述立架立脚；
所述齿轮底盘的第二底面设置有若干个轮毂，用于支撑齿轮底盘；
所述太阳高度角跟踪机构包括：高度角电机、高度角电机控制电路、高度角传动减速箱、圆杆和镜体支架固定座；
所述高度角电机控制电路与所述高度角电机的控制端通信连接；
所述高度角电机与所述中心立柱固定连接；
所述立架立脚的非齿轮底盘连接端设置有通孔，所述通孔的口径与所述圆杆的直径相匹配；
所述圆杆的两端分别设置有分段螺纹，所述立架立脚通过所述圆杆与所述镜体支架固定座插销连接，且所述分段螺纹之间的无螺纹区域与所述立架立脚的通孔对齐；
所述镜体支架固定座通过设置于所述分段螺纹中的螺母与所述圆杆紧固连接；
所述圆杆中部还设置有中部螺纹，所述中部螺纹通过设置于所述高度角传动减速箱中的齿轮与所述高度角电机啮合连接。
优选地，还包括：水平垫板；
所述水平垫板设置于所述轮毂下方，并与各个所述轮毂接触连接。
优选地，所述水平垫板与所述方位角传动减速箱的箱体一体成型。
优选地，所述水平垫板与所述方位角传动减速箱的箱体固定连接。
优选地，还包括：尾翼板；
所述尾翼板具体包括一对挡板，通过可拆卸连接方式分别与所述立架立脚连接；
所述尾翼板与所述圆杆相垂直。
优选地，所述方位角传动减速箱还包括：电磁元件、齿轮固定轴和弹簧；
所述电磁元件与所述齿轮固定轴的第一端固定连接；
所述齿轮固定轴的第二端与所述方位角传动减速箱的箱体固定连接；
所述弹簧套接于所述齿轮固定轴的第二端上，且所述弹簧的第一端与所述方位角传动减速箱固定连接；
所述弹簧的第二端与套接于所述齿轮固定轴上的传动齿轮固定连接。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种碟式叶片聚光镜，包括：聚光镜主体；所述聚光镜主体为扇叶结构；所述聚光镜主体包括若干个均分的扇形镜片组，所述扇形镜片组包括若干个均分的单元镜片；各个所述扇形镜片组内的所述单元镜片沿预置方向呈螺旋台阶结构依次排列。
本发明通过扇叶结构的聚光镜，根据各个扇形镜片组内的单元镜片之间的高度差，使得各个扇形镜片组内位于同一高度差水平的单元镜片构成一个聚光焦点，在太阳能吸热器上形成能量密度合适且聚热区域均匀的加热场，解决了传统的聚光系统形成的聚光焦点过于集中，容易使得局部温度过高，热辐射量远大于热吸收量，造成了大部分太阳能热量以热辐射形式流失导致的能量流失率高的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。
图1为本发明提供的一种碟式叶片聚光镜的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的一种碟式叶片聚光镜中的扇形镜片组的正面立体示意图；
图3为本发明提供的一种碟式叶片聚光镜中的扇形镜片组的背面立体示意图；
图4为本发明提供的一种碟式叶片聚光镜的风力转动原理示意图；
图5为本发明提供的一种能源收集系统的系统结构主视图；
图6为本发明提供的一种能源收集系统的系统结构后视图；
图7为本发明提供的一种能源收集系统的聚光镜部分的正面结构示意图；
图8为本发明提供的一种能源收集系统的聚光镜部分的背面结构示意图；
图9为本发明提供的一种能源收集系统的太阳方位角跟踪机构的结构示意图；
图10为本发明提供的一种能源收集系统的太阳高度角跟踪机构的结构示意图；
图11为本发明提供的一种能源收集装置的太阳方位角传动减速箱的内部结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种碟式叶片聚光镜及能源收集系统，用于解决传统的聚光系统形成的聚光焦点过于集中，容易使得局部温度过高，热辐射量远大于热吸收量，造成了大部分太阳能热量以热辐射形式流失导致的能量流失率高的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图4，本发明实施例提供了一种碟式叶片聚光镜2，包括：聚光镜主体；
聚光镜主体为扇叶结构；
聚光镜主体包括若干个均分的扇形镜片组20，扇形镜片组20包括若干个均分的单元镜片；
各个扇形镜片组20内的单元镜片沿预置方向呈螺旋台阶结构依次排列。
需要说明的是，当太阳光线平行射入碟式叶片聚光镜2时，同组单元镜片20-a聚集的焦点在同一位置，本实施例将碟式叶片聚光镜2的整个反射面积分成三份扇形，每份扇形占120度，每份扇形又分为四组不同的单元镜片，分别是20-a、20-b、20-c、20-d，每份扇形结构相同，每份扇形在中心柱上的起始高度与20-d相同，最高高度与20-a相同，各组呈螺旋台阶状分布，具体参阅图2和图3。每组反射面聚集的焦点位置不同。这样设计会在碟式叶片聚光镜2的中心轴线上形成四个焦点，因为面积被分成了三分，每份只有一个单元镜片的焦点在同一高度，因此在每个焦点处只吸收碟式叶片聚光镜2所反射的总能量的十二分之三(即四分之一)，这样可避免局部温度过高，形成均匀的加热场。
需要说明的是，本实施例出于优选方案目的，将碟式聚光镜分成三个扇形镜片组20，再将一个扇形镜片组20分成四个单元镜片分别为：20-a、20-b、20-c、20-d，但是，用户可以根据实际需求，更改扇形镜片组20和单元镜片的数量。
进一步地，单元镜片的背光面固定有镜片支架15，且镜片支架15的厚度大于或等于相邻的单元镜片之间的高度差；
镜片支架15端部与聚光镜主体的中心转轴19的第一端固定连接。
需要说明的是，基于本实施例的扇叶结构的碟式叶片聚光镜2，其转动原理与风车转动的原理相同。取镜面表面的某一受力流线。如附图4。当风正面打在镜面表面时，其流体将分成两部分，一部分往低处流动，一部分往高处流动。往高处流动的流体与高处的单元镜片以及该单元镜片背部的镜片支架15时，其产生的风阻力大于往低处流动的流体风阻力，从而将推动镜体转动。本实施例通过将镜面的流线进行分割，使得当镜面的正面来风时镜体可以像风车一样转动。
其中，本实施例的镜片支架15为“F”型支架，如图3所示，所述镜片支架15的主支架用于连接镜片与中心转轴19并固定，副支架则用于加固镜片，提供镜片的正面抗风能力。
本实施例根据各个扇形镜片组20内的单元镜片之间的高度差，使得各个扇形镜片组20内位于同一高度差水平的单元镜片构成一个聚光焦点，通过聚光焦点分散降低焦点处的能量密度，解决了传统的聚光系统形成的聚光焦点过于集中，容易使得局部温度过高，热辐射量远大于热吸收量，造成了大部分太阳能热量以热辐射形式流失导致的能量流失率高的技术问题，进而提高了太阳能吸热装置的吸热效率，同时，叶片结构的聚光镜不仅能提升聚光镜的正面抗风能力，还可迎合风力转动镜体，可以通过与风力发电机配合进行发电。
以上为本发明提供的一种碟式叶片聚光镜的一个实施例的详细说明，下面为本发明提供的一种能源收集系统的一个实施例的详细说明。
请参阅图1至图11，本发明提供了一种能源收集系统，包括：太阳能吸热器14和上述实施例提及的碟式叶片聚光镜2；
太阳能吸热器14为圆柱状结构，且设置于碟式叶片聚光镜2的中心转轴19的轴心位置。
可以理解的是，由阶梯状的镜面构成的碟式叶片聚光镜2。将投影成像为一个圆的圆面积分成若干份，每份结构相同。每份包括不同的扇形镜片组20，同一扇形镜片组20的单元镜片用“F”形支架连接。不同高度的单元镜片聚光焦点在太阳能吸热器14的位置不同，在增大太阳能接收器单位面积的太阳光线接收量的同时避免太阳能吸热器14局部温度过高，从而在太阳能吸热器14中形成均匀的加热场。
进一步地，还包括：镜体支架6、第一轴承16和风力发电机18；
镜体支架6用于固定第一轴承16和风力发电机18；
中心转轴19具体为双层管结构，且中心转轴19的内层轴心与中心转轴19的外层轴壳活动连接；
中心转轴19的外层轴壳的轴体与第一轴承16的滚动转子固定连接；
中心转轴19的外层轴壳的第二端与风力发电机18的发电驱动端固定连接。
需要说明的是，镜面中心为圆柱体转轴，中心转轴19的轴体上安装了角接触球轴承与轴承座。选用角接触球轴承是为了减小转动阻力，角接触球轴承既能承受轴向载荷也能承受径向载荷，亦可选用其他的可以同时承受轴向载荷与周向载荷的轴承。
轴体末端与风力发电机18的发电驱动端固定连接，当碟式叶片聚光镜2正对来风时，风打在镜面20-b上时，将分散流向四面八方，其中的一股流向左高镜面20-a流动，遇到“F”型支架15-a时，产生推力，进而产生力矩。而往右的一股流体由于往右遇到低镜面20-c不会遇到阻挡，因此不产生力的作用。综上，在一个完整的碟式叶片聚光镜2上，只会产生单方向旋转的力矩(若如附图2及附图3所示布置，镜面20将逆时针旋转)，从而提供了风力发电的动力源，使得风力发电机18运作并产生电能。
进一步地，还包括：太阳方位角跟踪机构和太阳高度角跟踪机构；
太阳方位角跟踪机构包括：方位角电机10、方位角电机控制电路、方位角传动减速箱9、立架立脚21和齿轮底盘1；
方位角电机控制电路与方位角电机10的控制端通信连接；
方位角传动减速箱9设置有传动齿轮39，用于啮合方位角电机10与齿轮底盘1；
齿轮底盘1的第一底面设置有中心立柱26，中心立柱26的轴心与齿轮底盘1的中心点重合；
中心立柱26套接有第二轴承27，第二轴承27通过连杆与方位角传动减速箱9的箱体固定连接；
齿轮底盘1的第一底面设置有还设置有立脚限位孔30，立脚限位孔30以中心立柱26对称设置，用于固定立架立脚21；
齿轮底盘1的第二底面设置有若干个轮毂29，用于支撑齿轮底盘1；
太阳高度角跟踪机构包括：高度角电机43、高度角电机控制电路、高度角传动减速箱42、圆杆24和镜体支架固定座22；
高度角电机控制电路与高度角电机43的控制端通信连接；
高度角电机43与中心立柱26固定连接；
立架立脚21的非齿轮底盘1连接端设置有通孔，通孔的口径与圆杆24的直径相匹配；
圆杆24的两端分别设置有分段螺纹，立架立脚21通过圆杆24与镜体支架固定座22插销连接，且分段螺纹之间的无螺纹区域与立架立脚21的通孔对齐；
镜体支架固定座22通过设置于分段螺纹中的螺母23与圆杆24紧固连接；
圆杆24中部还设置有中部螺纹，中部螺纹通过设置于高度角传动减速箱42中的齿轮与高度角电机43啮合连接。
需要说明的是，太阳能跟踪机构包括：太阳方位角跟踪机构和太阳高度角跟踪机构，采用双轴式跟踪方式。采用两套驱动电机与两套减速箱分别跟踪太阳方位角与太阳高度角。将上述的两套驱动电机与两套减速箱分别称为高度角电机43、方位角电机10和高度角传动减速箱42、方位角传动减速箱9。
进一步地，还包括：水平垫板34；
水平垫板34设置于轮毂29下方，并与各个轮毂29接触连接。
进一步地，水平垫板34与方位角传动减速箱9的箱体一体成型。
进一步地，水平垫板34与方位角传动减速箱9的箱体固定连接。
需要说明的是，考虑到光学器件的精度，本发明在轮毂29下方垫有实心的水平垫板34，轮毂29采用耐磨材料，且水平垫板34表面为光滑面。
其中，水平垫板34的作用，一是保持所有轮毂29都在同一平面，二是件减小轮毂29的摩擦损耗。轮毂29在长期运行以后依然会有微小磨损，但是由于是所有轮毂29一起磨损，既除减速箱外的整个系统都下降一个微小量，降低了轮毂29磨损对聚光精度的影响。
如图11所示，齿轮底盘11与太阳方位角减速箱啮合，并且在齿轮底盘1中心设置有中心立柱26，中心立柱26与齿轮底盘1连接固定，中心立柱26安装有第二轴承27，通过连杆与太阳方位角减速箱外壳连接固定，通过第二轴承27与连杆起到固定齿轮底盘1的作用。既不影响齿轮底盘1的转动还限制了齿轮底盘1的平移范围。
同时，齿轮底盘1上设置长方体凸台35，作用是防止齿轮的转动超过360度。因为本系统中有大量的电线，当齿轮绕同一方向旋转数圈后，这些线路管可能会缠绕在一起，导致系统不能正常工作。因此需要设置凸台35和与第二轴承27连接的连杆达到限位的效果。
图11中所示孔位是立脚限位孔30，这两个孔处于底盘齿轮分度圆直径上，将立脚支架插入立脚限位孔30后固定连接。
如图10所示，高度角传动减速箱42与外壳与圆杆24固定连接。圆杆24中间为螺杆结构，与高度角传动减速箱42内的齿轮相啮合。高度角电机43与齿轮底盘1的中心立柱26固定连接。高度角电机43与高度角传动减速箱42的齿轮相啮合。
圆杆24的两端分别设置有分段螺纹，立架立脚21通过圆杆24与镜体支架固定座22插销连接，且分段螺纹之间的无螺纹区域与立架立脚21的通孔对齐通过布置四个螺母23。利用螺母23的旋紧力抱住镜体支架固定座22，将镜体支架固定座22焊接在镜体支架6上，而圆杆24无螺纹处于与立架立脚21中的通孔同心套在一起，立架立脚21绕圆杆24旋转。
进一步地，还包括：尾翼板；
尾翼板具体包括一对挡板，通过可拆卸连接方式分别与立架立脚21连接；
尾翼板与圆杆24相垂直。
需要说明的是，本实施例通过设置尾翼板，当风向不与尾翼板平行时，风力将提供一个旋转力矩使立脚支架绕中心立柱26转动，而底部的齿轮底盘1是由轮毂29支撑的，因此当风速达到一定程度时，齿轮底盘1将转动，当碟式叶片聚光镜2正对来风时(既尾翼板与来风风向平行时)齿轮底盘1不会转动。由此实现了对风向的实时跟踪。
其中，本实施例的尾翼采用的是可拆卸连接方式，当白天使用方位角电机10，跟踪太阳光时，将尾翼拆除，避免风力阻碍方位角电机10的运作。
本实施例的尾翼板采用的是连杆支架支撑，其目的在于：一是减小系统的总质量，使之易于转动，二是支架风阻面积小，可以使风向准确快速地传达给尾翼，三是镜面绕中心轴转动时产生的尾流可以通过支架漏过去，避免因尾流的影响使整个系统产生振动。
进一步地，方位角传动减速箱9还包括：电磁元件37、齿轮固定轴38和弹簧40；
电磁元件37与齿轮固定轴38的第一端固定连接；
齿轮固定轴38的第二端与方位角传动减速箱9的箱体固定连接；
弹簧40套接于齿轮固定轴38的第二端上，且弹簧40的第一端与方位角传动减速箱9固定连接；
弹簧40的第二端与套接于齿轮固定轴38上的传动齿轮39固定连接。
需要说明的是，为了使本实施例的能源收集系统能更好地在太阳方位跟踪模式和风力跟踪模式下切换，本实施例通过在方位角传动减速箱9中设置了电磁元件37，与方位角传动减速箱9中的传动齿轮39磁感应连接，请参阅图11，当方位角电机10启动时，电磁继电器通电，电磁元件37吸附齿轮沿齿轮固定轴38移动至位置一，并准确啮合齿轮底盘1，此时，齿轮底盘1的动力源由方位角电机10提供；
当关闭太阳方位角电机10时，电磁继电器停止工作，传动齿轮39在弹簧40的作用下，沿齿轮固定轴38上升至位置二，此时，齿轮底盘1的动力源由尾翼板和自然风提供。
其中，本实施例的电磁元件37为电磁继电器。
本实施例基于上述实施例的一种碟式叶片聚光器，结合太阳能吸热器14、风力发电机18，太阳方位跟踪机构，构成了一种集太阳能和风能收集的能源收集系统，达到了在集热管上形成能量密度合适的均匀的加热场，解决了传统的聚光系统形成的聚光焦点过于集中，容易使得局部温度过高，热辐射量远大于热吸收量，造成了大部分太阳能热量以热辐射形式流失导致的能量流失率高的技术问题，充分地开发太阳能真空集热管的利用率，同时，本实施例的碟式叶片聚光镜还可用于进行风力发电，且换成风力发电模式时不需要调整镜片角度，也不需要牺牲聚光面积来获得抗风性能的有益效果结构更加紧凑，零部件的利用率更高。
另外，通过本实施例的能源收集系统可将太阳能吸热器14替换成真空集热管并连接储水箱，通过获取的太阳能可用于加热冷水，充当太阳能热水器，也可将获取的太阳能和风能转化为电能，作为清洁能源使用。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。