一种极轴式菲涅尔线聚焦装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种极轴式菲涅尔线聚焦装置，包括：固定支撑组件，固定支撑组件包括平行于地轴的斜面底座，斜面底座用于连接支撑极轴转动组件以及镜面组件；极轴转动组件，极轴转动组件包括与斜面底座可旋转连接的极轴，以及与极轴连接固定的U型支架，极轴连接有旋转驱动机构，用于驱动极轴旋转以追踪光照方向；还包括连接于U型支架的滑移导轨、与滑移导轨滑动配合的滑移块，以及菲涅尔线性聚焦透镜，菲涅尔线性聚焦透镜与滑移块连接。简化对镜面调节角度的设计，极轴为可旋转设计通过旋转驱动机构精准可控的控制其旋转，从而直接带动其所连接的U型支架的角度改变，令U型支架上的透镜持续保持正对阳光入射方向，以便始终将阳光汇聚在集热管。

A Polar-axis Fresnel Line Focusing Device

【技术实现步骤摘要】
一种极轴式菲涅尔线聚焦装置
本专利技术涉及太阳能
，更具体地说，涉及一种极轴式菲涅尔线聚焦装置。
技术介绍
在太阳能聚光领域，传统的极轴式跟踪采用的方法是使极轴与地轴平行，并使极轴产生一个每小时15°、与地球自转方向相反的角速度，来抵消地球的自转，根据季节或月份定期调整镜面的俯仰角。该传统设计在调节俯仰角时主要有以下缺点：第一，需要调节包括镜面、镜框、连接件和真空集热管等一系列部件，手动调节时操作不便。第二，调整俯仰角时其运动方式为空间旋转，因此需要更多的空间来完成调整动作，造成装置整体结构复杂，占地空间大，使用调节不便、自动化程度低。综上所述，如何有效地解决目前的太阳能设备难以通过简单的结构及方便的操作适应光照角度变化，以达到更好聚光效果等的技术问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种极轴式菲涅尔线聚焦装置，该极轴式菲涅尔线聚焦装置的结构设计可以有效地解决目前的太阳能设备难以通过简单的结构及方便的操作适应光照角度变化，以达到更好聚光效果等的技术问题。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种极轴式菲涅尔线聚焦装置，包括：固定支撑组件，所述固定支撑组件包括平行于地轴的斜面底座，所述斜面底座用于连接支撑极轴转动组件以及镜面组件；极轴转动组件，所述极轴转动组件包括与所述斜面底座可旋转连接的极轴，以及与所述极轴连接固定的U型支架，所述极轴连接有旋转驱动机构，用于驱动所述极轴旋转以追踪光照方向；镜面滑移组件，所述镜面滑移组件包括连接于所述U型支架的滑移导轨、与所述滑移导轨滑动配合的滑移块，以及菲涅尔线性聚焦透镜，所述菲涅尔线性聚焦透镜与所述滑移块连接。优选的，上述极轴式菲涅尔线聚焦装置中，所述固定支撑组件还包括平面固定底座，所述平面固定底座四角位置均设置有支撑杆，通过所述支撑杆支撑所述斜面底座。优选的，上述极轴式菲涅尔线聚焦装置中，所述极轴包括两根同轴设置的短轴，所述短轴均通过轴承及轴承座旋转连接所述斜面底座，两根短轴之间同轴的安装有真空集热管。优选的，上述极轴式菲涅尔线聚焦装置中，所述极轴转动组件还包括旋转框，所述旋转框的两端分别与一根所述短轴连接固定，短轴通过所述旋转框连接所述U型支架，用于连接所述U型支架一侧的旋转框底部连接固定有配重结构。优选的，上述极轴式菲涅尔线聚焦装置中，两根所述短轴的轴端均设置有中空的连接块，通过所述连接块夹持固定所述旋转框。优选的，上述极轴式菲涅尔线聚焦装置中，所述旋转驱动机构包括设置于斜面底座上的电机以及输出齿轮，其中一根所述短轴同轴设置有连接齿轮，通过所述输出齿轮与连接齿轮的啮合传递所述电机输出的转动，以驱动所述极轴旋转。优选的，上述极轴式菲涅尔线聚焦装置中，通过所述电机驱动所述极轴的旋转角速度为每小时15°，所述极轴的旋转方向与地球的自转方向相反。优选的，上述极轴式菲涅尔线聚焦装置中，所述滑移导轨包括对称设置的左右两支，分别与所述U型支架的两端脚固定连接。优选的，上述极轴式菲涅尔线聚焦装置中，每支所述滑移导轨上均滑动连接有一组滑移块，所述滑移块夹持固定所述菲涅尔线性聚焦透镜相对的两侧。优选的，上述极轴式菲涅尔线聚焦装置中，所述滑移块上设置有调节螺母，用于在紧固状态下锁定滑移块在所述滑移导轨上的轴向位置。本专利技术提供的一种极轴式菲涅尔线聚焦装置，包括：固定支撑组件，固定支撑组件包括平行于地轴的斜面底座，斜面底座用于连接支撑极轴转动组件以及镜面组件；极轴转动组件，极轴转动组件包括与斜面底座可旋转连接的极轴，以及与极轴连接固定的U型支架，极轴连接有旋转驱动机构，用于驱动极轴旋转以追踪光照方向；镜面滑移组件，镜面滑移组件包括连接于U型支架的滑移导轨、与滑移导轨滑动配合的滑移块，以及菲涅尔线性聚焦透镜，菲涅尔线性聚焦透镜与滑移块连接。本专利技术提供的极轴式菲涅尔线聚焦装置改变原先相对复杂的支撑结构设计，简化对镜面调节角度的设计，其中设置极轴旋转组件以及相配合的镜面滑移组件，其中极轴为可旋转设计，通过旋转驱动机构精准可控的控制其旋转，从而直接带动其所连接的U型支架的角度改变，令U型支架上的透镜持续保持正对阳光入射方向，以便始终将阳光汇聚在透镜聚焦位置的集热管组件；并设置镜面滑移组件，通过垂直于地轴方向的滑移改变透镜的在滑移导轨上的轴向位置，从而能够有效抵消由于日照改变造成的透镜焦线南北方向的移动，确保装置总能够获得良好的阳光聚焦利用效果。该设计结构简单、驱动控制方便，不仅能够根据太阳时角变化调节角度保持高效，进一步还能够解决焦线南北偏移的问题，对阳光的利用效果达到最大化。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的极轴式菲涅尔线聚焦装置的整体结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的极轴式菲涅尔线聚焦装置的原理示意图；图3为本专利技术实施例提供的极轴式菲涅尔线聚焦装置的原理示意图；图4为本专利技术实施例提供的极轴式菲涅尔线聚焦装置的线性菲涅尔透镜的焦距变化图；图5为光线垂直入射菲涅尔线性聚焦透镜所在平面时的辐照图；图6为光线以入射角θ为5°入射菲涅尔线性聚焦透镜所在平面时的辐照图；图7为光线以入射角θ为10°入射菲涅尔线性聚焦透镜所在平面时的辐照图；图8为光线以入射角θ为15°入射菲涅尔线性聚焦透镜所在平面时的辐照图；图9为光线以入射角θ为20°入射菲涅尔线性聚焦透镜所在平面时的辐照图；图10为光线以入射角θ为23.5°入射菲涅尔线性聚焦透镜所在平面时的辐照图；图11为本专利技术实施例提供的极轴式菲涅尔线聚焦装置中，透镜滑移距离与太阳直射纬度的对应图表。附图中标记如下：菲涅尔线性聚焦透镜1、滑移块2、平面固定底座3、电机4、支撑杆5、配重结构6、第二连接块7、U型支架8、滑移导轨9、锁紧螺母10、旋转框11、真空集热管12、进水口13、出水口17、轴承座18、第一连接块19。具体实施方式本专利技术实施例公开了一种极轴式菲涅尔线聚焦装置，以解决目前的太阳能设备难以通过简单的结构及方便的操作适应光照角度变化，以达到更好聚光效果等的技术问题。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，图3，图1为本专利技术实施例提供的极轴式菲涅尔线聚焦装置的整体结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的极轴式菲涅尔线聚焦装置的原理示意图。本专利技术提供的一种极轴式菲涅尔线聚焦装置，包括：固定支撑组件，固定支撑组件包括平行于地轴的斜面底座，斜面底座用于连接支撑极轴转动组件以及镜面组件；极轴转动组件，极轴转动组件包括与斜面底座可旋转连接的极轴，以及与极轴连接固定的U型支架，极轴连接有旋转驱动机构，用于驱动极轴旋转以追踪光照方向；镜面滑移组件，镜面滑移组件包括连接于U型支架的滑移导轨、与滑移导轨滑动配合的滑移块，以及菲涅尔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极轴式菲涅尔线聚焦装置，其特征在于，包括：固定支撑组件，所述固定支撑组件包括平行于地轴的斜面底座，所述斜面底座用于连接支撑极轴转动组件以及镜面组件；极轴转动组件，所述极轴转动组件包括与所述斜面底座可旋转连接的极轴，以及与所述极轴连接固定的U型支架，所述极轴连接有旋转驱动机构，用于驱动所述极轴旋转以追踪光照方向；镜面滑移组件，所述镜面滑移组件包括连接于所述U型支架的滑移导轨、与所述滑移导轨滑动配合的滑移块，以及菲涅尔线性聚焦透镜，所述菲涅尔线性聚焦透镜与所述滑移块连接。

【技术特征摘要】
1.一种极轴式菲涅尔线聚焦装置，其特征在于，包括：固定支撑组件，所述固定支撑组件包括平行于地轴的斜面底座，所述斜面底座用于连接支撑极轴转动组件以及镜面组件；极轴转动组件，所述极轴转动组件包括与所述斜面底座可旋转连接的极轴，以及与所述极轴连接固定的U型支架，所述极轴连接有旋转驱动机构，用于驱动所述极轴旋转以追踪光照方向；镜面滑移组件，所述镜面滑移组件包括连接于所述U型支架的滑移导轨、与所述滑移导轨滑动配合的滑移块，以及菲涅尔线性聚焦透镜，所述菲涅尔线性聚焦透镜与所述滑移块连接。2.根据权利要求1所述的极轴式菲涅尔线聚焦装置，其特征在于，所述固定支撑组件还包括平面固定底座，所述平面固定底座四角位置均设置有支撑杆，通过所述支撑杆支撑所述斜面底座。3.根据权利要求2所述的极轴式菲涅尔线聚焦装置，其特征在于，所述极轴包括两根同轴设置的短轴，所述短轴均通过轴承及轴承座旋转连接所述斜面底座，两根短轴之间同轴的安装有真空集热管。4.根据权利要求3所述的极轴式菲涅尔线聚焦装置，其特征在于，所述极轴转动组件还包括旋转框，所述旋转框的两端分别与一根所述短轴连接固定，短轴通过所述旋转框连接所述U型支架，用于连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，李浩腾，黄金，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44