[0002] 本申请要求2010年4月13日提交的美国临时
专利申请#61/323,857；2010年5月13日提交的#61/334,560；2010年6月7日提交的#61/351,946；2010年8月4日提交的#61/370,755；2010年10月29日提交的#61/407,911；2011年1月14日提交的#61/432,584的优先权；其全部内容在此并入作为参考。
技术领域
[0003] 本申请属于太阳能系统的领域。
背景技术
[0004] [背景–上下文］
[0005] 聚光太阳能（Concentrated solar power，CSP）系统是在将入射太阳光转化为有用
能量之前将入射太阳光会聚起来的系统。转化本身可以是光电的或者热
力的，但公共的主题是把光收集在大面积上并进入小的能量转换单元（power conversion unit，简称PCU）中比建造大能量转换器更便宜。.
[0006] 有若干聚光太阳能的方法，包括透镜、将PCU
定位在碟式抛物镜焦距处的太阳光
跟踪碟式抛物镜
反射器以及中心塔系统，其中许多基本平的跟踪反射镜将太阳光导向到PCU所处的塔顶端上。
[0007] 在碟式抛物镜反射器的情形下，PCU是移动结构的一部分，因为当它跟踪太阳时必须被保持在碟式抛物镜的焦点处。此外，因为碟式抛物镜反射器典型地为巨大的，它们自身由刚性地保持在一起以形成完整光学表面的较小反射器构成。典型地，在现场组装期间这些较小反射器必须相对碟式抛物镜结构被校准。碟式抛物镜反射器可使用光伏（photovoltaic，简称PV）PCUs、斯特林
发动机（Stirling engines）、
涡轮、或者热收集器和
蒸汽发生器。
[0009] 图1示出常规的太阳能热碟式抛物镜设计（通过亚利桑那的斯特林
能源系统制造而成），包括通过悬臂11（或平衡梁）连接于碟式抛物镜的热PCU10，所述悬臂连接于安装在柱（也称为底座）13上的枢轴致动机器12。碟式抛物镜和PCU10经由悬臂11相对底座13被大致平衡，减少了致动机器12上的重量负载。碟式抛物镜由承载构架14和反射器瓦片15组成。因为平衡-横梁设计，这种碟式抛物镜必须具有切入它们的切口16以防止当碟式抛物镜尖端向上时底座13撞击碟式抛物镜。碟式抛物镜的反射器表面的形状（构成瓦片15的总反射器表面）大致为碟式抛物镜（围绕其光轴旋转的抛物线弧）并且PCU10的孔位于碟式抛物镜的焦点处。枢轴致动机器12受到保持碟式抛物镜的光轴指向太阳的太阳光跟踪器的控制。
[0010] 反射器瓦片15自身由弹性地扭曲在金属壳上且接合于它的薄玻璃制成。在其它系统中，厚玻璃是热成形的并且塑性
变形为所期望的形状。在其它系统中，薄玻璃被带有反射涂层的薄
铝片或
钢板所替代。
[0011] 图2示出
热机类型的
斯特林发动机PCU的示意图。（图1中，PCU用10表示）。正如所有热机一样，这个PCU具有热端20和冷端21。热端被从碟式抛物镜反射的光所照亮并且传统地安装为面对和最接近它。冷端21因此传统地安装为远离碟式抛物镜，朝向太阳。冷端21连接于排热至环境以防其
温度升高的
热交换器22。发
电机23由发动机致动且机械地耦接于它。在大多数热设计中，热交换器（22）和发电机23都是PCU套件10的一部分。
正是热PCU的高重量传统地
指定了为碟式抛物镜而设计的平衡-横梁。
[0012] 图3示出常规的以碟式抛物镜为
基础的光伏系统（通过澳大利亚的Solar Systems制造）。因为光伏PCU
比热PCU更轻，系统不使用平衡梁，而是PCU30经由焦点
支撑结构31连接于碟式抛物镜。碟式抛物镜又直接连接于致动机器（隐藏了）和底座32。碟式抛物镜由承载构架33和反射瓦片34组成，这与太阳能热碟式抛物镜一样，并且主碟式抛物镜的光学表面的形状类似于分段分节的碟式抛物镜。在PV系统中，没有发电机，但仍然需要热交换器，因为PV
电池（PV cells）需要保持冷却。在许多PV碟式抛物镜中，热交换器位于地面上并且冷却剂在它与PCU30之间以管体输送。
[0013] 以上示出的碟式抛物镜的光学面积约为100m2。在PV碟式抛物镜中，会聚因数约2
为1000，接收器的孔面积是0.1m，并且它由大约1000个PV电池建造而成，每个仅边长1cm，以“密集阵列”排列为约30cm宽（图4b中示意性地以44示出）。因为PV电池制造低压（～
3V），并且因为碟式抛物镜的
输出电压必须够高（100-600V）才能保持
电流容易管理，许多电池需要被
串联连线，一种已知为“串线”的过程。相同串线上的电池必须制造相同数量的电流，否则串线的效率就会由于电池电流不匹配而下降，已知为“串线损失”。
[0014] 图4a示出单个光伏电池。电池具有被已知为收集格42的薄导电线路
覆盖的有效面积41，所述格通往普遍公知为
母线的双面
接触器43。两个母线43对应于光电接点的“加”侧，并且电池的后表面对应于“减”侧。通过金属涂覆建造网格线42并且网格线被制造为又高又薄以最小化阴影，但以相对电池前表面较浅的
角度到达的光仍然制造显著的阴影。用于高度会聚的电池设计典型地通过在锗
基板上涂覆多层
半导体材料来制成，但其它技术也同样与本
发明有关。这种“多接合部”电池由例如Spectrolab、Emcore和Solar Junction公司制成。
[0015] 在传统的碟式抛物镜系统中，承载构架是不可调节的并且现场组装为最佳实际精确度。随后构架被放置在底座顶部，并且反射器瓦片利用可调节的匹配机构——典型地为在每个瓦片后部处连接于构架上三个点的三个调整螺杆被组装在其上。此时，利用光学基准（例如指向月亮，或弹出反射器瓦片的激光系统），通过转动螺杆直至它相对于焦点被适当地校准来调节每个反射器瓦片的定向。
[0017] 上述“构架和玻璃”碟式抛物镜构造由于若干因素是功能受限的。
[0018] 典型的以构架为基础的主镜设计重达50kg/m2左右，并且其现场组装和校准是非2
常费时的，对于上述100m 的反射器需要花费1天时间。
[0019] 构架由非常多的构件组成，必须现场用螺钉固定、
铆接或者焊合。巨大的零件数导致公差总和误差，并且大量接合部都是
应力会聚、老化和结构蠕变的源头。
[0020] 瓦片校准过程要求通过在其后表面拧三个螺杆来将每个瓦片带入校准定向。要求的公差是1mRad或更严格，并且对于100个瓦片来说有300个这样的螺杆。进行拧扭工作的人不能看见来自瓦片的反射，因此需要从其他人那里接收情报。如果随着时间推移结构蠕变，就必须重新进行校准。如果需要替换瓦片，它们必须被重新校准——这都需要经过高级训练的人力。
[0021] 碟式抛物镜的极大重量特别是其巨大的惯性动量使得精确的跟踪变得很困难，并且增加了致动机器的成本或减少了跟踪
精度，导致低输出。在悬臂为基础是设计中，以
哑铃似的方式分配
质量，就转动惯性动量来说这是最坏的情形，使得跟踪更加困难。悬臂弯曲增添了另一种振动方式并且还使得校准和跟踪复杂化。加强悬臂就增加了系统的质量。必须切入碟式抛物镜的切口减少了光学面积，降低了其硬度并且降低了光学精度。
[0022] 实际上反射器瓦片的光学表面精确度也不足，因为壳/玻璃结构的精确度不够。该问题可通过“强力”精确度光学过程例如玻璃
研磨来解决，但在太阳能设计中，成本和制造速度是主要的设计考虑，并且那些过程是禁止的。
[0023] 最后，光学性能受到光学表面上堆积尘垢的妨碍。清洗
频率是受限的，因为它要求大量人力并且因为浪费了大量
水。
[0024] 密集阵列光伏接收器也遭遇若干性能问题：
[0025] 热力的:PV电池的温度必须保持低温——典型地低于100C以防止故障，但优选在30C左右以防性能损失和寿命问题。接收器因此不得不排出产生的热，并且在1000x的照射下使用密封的PV电池时这是个难题，因为几乎没有供电池排热的区域。
[0026] 光学的:被用于收集来自电池
正面加上电池之间任何间隙的电的电线或者迹线覆盖的任何照射区域不能制造电并且因此导致相应的效率损失。因为电池较小并且电流
密度较大，这些效果比在非会聚PV电池中更为明显。
[0027] 电力的:上述限制推动了极薄导体的使用，其在导体网络中产生欧姆损耗和浪费的能量。
[0028] 均匀性:在密集阵列接收器中，阵列边缘附近的电池比其中心附近的那些电池接收更多的冷却和更少的照射。这种非均匀照射出于若干原因，都最终源于碟式抛物镜光学器件的成像特性。（在成像光学系统中，如果例如太阳光的一侧被
云所阻挡，那么一半的接收器相应地变黑，同时在完美的非成像光学系统中，整个接收器变成均匀的一半
亮度。）[0029] 首先，太阳光不是均匀的
光源而是高斯型光源。第二，接收器上的图像是来自不同反射器板的许多图像的总和，并且因为它们具有独立的偏差，统计学的总和在它们的额定瞄准点处是最亮的。最终，跟踪误差将太阳光移离图像中心，因此照射峰值点来回移动且不与接收器的中心重合，因此要求接收器的
视野在太阳光的额定
位置周围延伸并且导致图像的周缘更暗。
[0030] 这些效果产生了电池电力生产水平的巨大变化，因此导致串线损失。使用40%效率的PV电池的接收器在系统水准处只能提供25%的效率，这是并不罕见。
[0031] [背景技术–其它技术］
[0032] 这些年来已经提出和实施了许多太阳能系统设计。它们的挑战不是简单地从太阳光制得电，而是以在某种程度上可接受的成本、建造时间、效率、寿命和环境影响来制造。
[0033] 公司如澳大利亚的Solar Systems和以色列的Zenith Solar研制了其它PV碟式抛物镜系统。
[0034] 公司例如AZ的Stirling Energy Systems、WA的Infinia公司和AZ的Southwest Solar和以色列的HeliFocus商业地研制了其它热力的以碟式抛物镜为基础的系统。
[0035] 对基于构架的设计的改进已经提出了许多设计，从柔性结构（例如美国专利#4056309）到充气式结构（例如美国专利#4432342）甚至
真空拉膜（例如美国专利#4352112）。设计碟式抛物镜的商业公司包括德国的Schlaich Bergermann Solar。
发明内容
[0036] 包括下面对本发明的概述从而提供对本发明的某些方面和特征的基本了解。该概述是对本发明的广泛综述并且并非意图等同于本发明的关键或重要元件或限定本发明的范围。它的目的仅为以简化形式提出本发明的某些观点，对下面将进行的详述的序言。
[0037] 此处描述的本发明是以碟式抛物镜为基础的具有若干新零件的太阳能生成系统，其使用可降低或者消除上述问题。虽然这些零件中每个都提供了独立的好处并且可单独使用或与其它零件组合使用来加强现有技术的系统，它们可彼此协同工作以提供一个完整的系统，并且因此在本
说明书中它们被共同描述。
[0038] 主反射器结构是以独特非常轻质的
轮辐-轮状的
张力承载结构为基础的，具有低惯性动量、高强度和硬度，并且能够在组装期间迅速现场校准。反射器瓦片安装于它以产生完整的主反射器。
[0039] 在本发明的不同
实施例中，与通常的碟式抛物镜建造的方式相反，承载结构整体被校准以成形，并且反射器瓦片以不可调节的方式固定于它。该结构的极其重要的特征是校准程序是以其几何形状为基础的并且不依赖其光学器件，这就能够产生任何旋转光学形状，不仅仅是碟式抛物镜了。该结构命名为可校准承载结构（Alignable Carrier Structure）或简称ACS。
[0040] 此外，在本发明的实施例中，一级结构具有与旋
转轴线同心并且支撑若干其它系统元件的运行的中心刚性
轮毂。就像
自行车车轮一样，该结构在轮辐与轮圈之间具有可调节的张紧器，但在本发明中张紧器以动态方式实施从而提高精确度。轮圈由许多单个的直线段组成，并且各个张紧器具有在单点处彼此交叉的四个力线（两个轮辐和两个轮圈节段）。
[0041] 根据本发明的实施例，完成在本申请中被称为反射器瓦片或者面板的碟式抛物镜状构造的反射器通过利用以特定
真空成型的芯部为基础的方法被构造，所述芯部产出非常刚性和轻质的总体，其可具有任何连续的光学形状。反射器瓦片可使用任何薄反光材料作为其前表面。
[0042] 根据本发明的实施例，反射器结构和反射器板协同工作以实现若干其它的优点。瓦片从后表面连接于一级结构，这使得它们可被替换而不干扰碟式抛物镜的其余部分，不用让人站在光路内部，并且不需要随后的重新校准。
[0043] 此外，根据本发明的实施例，主结构确定瓦片前表面的位置，这就提高了成形表面的精确度。所产生的
复合材料前表面是连续的，并且因此能够在冲洗反射镜时收集使用过的水。中心轮毂用于支撑内置的旋转冲洗臂以使洗选过程是自主操纵的。
[0044] 轮毂的前侧是刚性的并且与光轴共轴，因此也可用作用于定位第二镜片或PCU的动态六足
支架的定位点。在六足支架的前端处，可连接精确度机械支架（称为“托面”）并且其可用于共同定位PCU，激光导向件用于引导和测试主反射器的校准，并且光学跟踪仪器被用于日光的跟踪。通过令这三个部件都连接于实质相同的机械分界面，进一步提高了精确度。
[0045] 在本发明的光电实施例中，主光学反射器表面的形状不是通常使用的规则碟式抛物镜，而是围绕
旋转轴线（有时也称为转轴）的带有抛物线形状的母线的旋转形状，其光轴平行于但径向偏离于旋转轴线。在本申请中，该形状被称为偏置碟式抛物镜（OP）。OP一般在其中心构造有至少与光轴与旋转轴线之间的偏移一样大的半径。
[0046] 偏置碟式抛物镜结构产生新的窄环形光学形式，对于PV接收器来说具有若干优点。
[0047] 在传统的“密集阵列”PV碟式抛物镜接收器中，PV电池被
包装为放置在焦点处的二维阵列。在阵列中心附近的电池与其边缘附近的电池之间产生了区别，因为中心的电池得到更多照射和更少的冷却。这种非均匀性进一步由于跟踪不准确而加强，因为碟式抛物镜的图像相对接收器移动。因为电池需要随后被串线入更大的
电路中，这种非均匀性导致总接收器效率大大降低。
[0048] 本发明的实施例提供了一种环形接收器。在环形接收器中，所有电池在几何学上讲是等效的，并且因此接收相同数量的照射和冷却。此外，因为环实质上是电池的一维阵列，可使用任何径向尺寸来冷却和电接布线，这两个任务在二维阵列中是很难实现的。
[0049] 因为环形接收器中的每个点以窄视野观察偏置碟式抛物镜的相应部分，环形辅助光学元件（SOE）可用于进一步增加会聚水平和接收光的均匀性。描述了若干这样的SOE。
[0050] 描述了若干冷却法，包括利用导热槽和
增压空气流动，利用
泵送蒸汽-腔室和单独的
冷凝器，以及利用液体冷却剂。
[0051] 环形接收器上的跟踪误差的效果始终是可预测的非均匀性光照图案，在直径方向相反的点上沿跟踪误差（本身是未知的）的方向发生最小和最大照度，并且在最小至最大点之间照射平稳地变化。利用这种可预测性，为降低串线损失，电池被分成若干被称为电路的交错群组，每个电路具有实质上围绕环均匀地分配的电池。每个电路是内部并联的，因此它自身能够适应非均匀照射。但是，因为交错电路也以相同方式被该非均匀照射效果所影响，于是电路被串联并且仅引起最小的串线损失。从任意电路的各个电池的输出也用作为闭环跟踪系统提供反馈的
传感器。
[0052] 刚刚描述的零件协同工作以消除本说明书背景部分的问题。例如，电动的交错和冷却法因接收器的环形几何形状而受益，后者自身也因实际的非碟式抛物镜而受益，再后者又自身由非光学校准方法而受益。
[0053] 上述某些设计特点的使用超出环形光学器件光伏碟式抛物镜系统的范围。例如，与反射器瓦片组合的ACS可产生任何旋转光学器件，包括传统的抛物柱面反射器，并且因此可与其它PCU技术例如热PCU一起使用。反射器瓦片技术自身可产生用于其它几何形状的反射光学主体例如碟式抛物镜槽或者刚性
定日镜。ACS可用于任何轻质的近圆形反射器例如展开膜定日镜反射器或甚至非反射面例如
薄膜太阳能电池板。
[0054] 此外，当构造非
光接收器或者传输器例如方向RF天线时ACS是有用的，其中反射面反射更长
波长的EM
辐射，通常不是为了生产电力的目的而是为了
信号通信。
附图说明
[0055] 包括在说明书且构成其一部分的附图例示了本发明的实施例并且与描述一同用于解释和说明本发明的原理。附图意图以图表方式示出示例性实施例的主要特征。附图不意图描述实际实施例的每个特征也不描述所述元件的相对尺寸并且不是按比例绘制的。
[0056] 图1:现有技术–带有有效负载悬臂的传统太阳能热碟式抛物镜
[0057] 图2:现有技术–斯特林发动机的示意图
[0058] 图3:现有技术–传统的光伏碟式抛物镜接收器
[0059] 图4:现有技术–密集阵列的光伏接收器和电池
[0060] 图5:现有技术–拉伸
扭矩轴承轮辐式自行车车轮
[0061] 图6:系统总览–根据本发明实施例带有太阳能热接收器的碟式抛物镜系统[0062] 图7:系统总览–根据本发明实施例带有太阳能热接收器光路的碟式抛物镜系统[0063] 图8:系统总览–根据本发明实施例带有环形光伏接收器的偏置碟式抛物镜[0064] 图9:系统总览–根据本发明实施例带有环形PV接收器光路的偏置碟式抛物镜[0065] 图10:根据本发明实施例的承载器–带张紧
辐条的轮承载结构
[0066] 图11:根据本发明实施例的承载器–轮圈和动态张紧器结点设计
[0067] 图12:根据本发明实施例的承载器–凸肋、校准导尺和瓦片分界面[0068] 图13:根据本发明实施例的承载器–装配单元
[0069] 图14:根据本发明实施例致动的承载器–带有六足支架托盘的轮毂设计[0070] 图15:根据本发明实施例的承载器–激光校准导向件
[0071] 图16:根据本发明实施例带有三个球体的承载器–基准托盘
[0072] 图17:根据本发明实施例的反射器瓦片–芯部和制造
[0073] 图18:根据本发明实施例的反射器瓦片–结构和紧固
[0074] 图19:根据本发明实施例的反射器瓦片–芯部凸肋图案
[0075] 图20:根据本发明实施例的反射器瓦片–塑料印刷图案
[0076] 图21:根据本发明实施例的反射器瓦片–金属片材芯部
[0077] 图22:根据本发明实施例的碟式抛物镜–安装轮毂的清洁臂
[0078] 图23:根据本发明实施例的碟式抛物镜–安装轮毂的冷凝器/热交换器[0079] 图24:根据本发明实施例的热接收器–六足支架
[0080] 图25:根据本发明实施例的环形接收器–电池放置
[0081] 图26:根据本发明实施例的环形接收器–交错电池回路
[0082] 图27:根据本发明实施例的环形接收器–带有泵送蒸汽室的环形接收器[0083] 图28:根据本发明实施例的环形接收器–在上下文的ACS中的环形接收器[0084] 图29:根据本发明实施例的环形接收器–带有
对流冷却的环形接收器[0085] 图30:根据本发明实施例的环形接收器–带有气冷式
散热器的环形接收器[0086] 图31:根据本发明实施例的承载器–用于定日镜的平坦反射器
[0087] 图32:根据本发明实施例的承载器–带有展开膜设计的ACS
[0088] 图33:根据本发明实施例的承载器–带有竖直条带轮辐的ACS
[0089] 图34:根据本发明实施例的承载器–带有水平条带轮辐的ACS
[0090] 图35:根据本发明实施例的承载器–以轮圈为基础的张紧器结点
[0091] 图36:根据本发明实施例的承载器–以轮毂为基础的张紧器
[0092] 图37:现有技术–蜂窝状芯部复合面板
[0093] 图38:现有技术–复合抛物面聚光器（CPC）
[0094] 图39:承载器–带有圆锥形轮毂的ACS
具体实施方式
[0095] [系统水平和光路］
[0096] 图6示出利用太阳能热PCU的本发明实施例。系统由底座60、底座顶部的枢轴致动机器66、碟式抛物镜反射器61、六足支架62、具有热端部64的热PCU63和热交换器65组成。在本实施例中，热端部被示为被其中有
热力学流体流动的吸热线圈所围绕，但在其它实施例中热量可直接通
过热端部的壁被传送。
[0097] 要注意，在本实施例中，热机被定向为使得其热端部远离所述碟式抛物镜（与常规的安装方案相反），并且光照亮其整个周长，向内传送热量。碟式抛物镜的结构将在下面的段落“可校准承载结构（ACS）”和“反射瓦片”中论述，并且热PCU的放置和结构在下面的段落“热PCU”中论述。
[0098] 底座60和致动机器66的作用是确保碟式抛物镜反射器61正确地指向太阳并且跟踪它。碟式抛物镜反射器61的作用是将太阳光朝其焦点会聚。六足支架62的作用是将PCU63的热端部64定位在焦点处。PCU63的作用是将光转换为电。热交换器65的作用是通过与环境的热交换来冷却PCU63的冷端部。这些作用大部分与传统的以碟式抛物镜为基础的系统相同。
[0099] 图7示出本实施例在
顶点截面中的光路（经过中心旋转轴线79的截面）。在这样的截面处，入射的太阳光70被反射离开主反射器抛物线弧71并且聚焦在位于该弧的光轴上的焦点72。因为在碟式抛物镜内母线抛物线弧的光轴和中心旋转轴线是同一轴，旋转形状中所有弧的焦点重合并且变为碟式抛物镜的单个焦点。焦点位于热机74的热端部73内部。大致说来，系统能接受的全角度76等于发动机74的热端部73的长度除以从其至抛物线弧71的平均距离。热机在图6中标注为63。
[0100] 图8示出利用光伏PCU的本发明实施例。系统由底座80、底座顶部的枢轴致动机器86、反射器碟81、六足支架82、光伏PCU83和热交换器84组成。碟式抛物镜的结构在下面的段落“可校准承载结构”（ACS）和“反射瓦片”中进一步论述。PV PCU的放置和结构在下面的段落“PV PCU”中论述。
[0101] 底座80和致动机器86的作用是确保碟式抛物镜反射器81正确地指向太阳并且跟踪它，碟式抛物镜反射器81的作用是将太阳光朝PCU83会聚。六足支架82的作用是将PCU83相对碟式抛物镜反射器81正确定位，并且PCU83的作用是将光转换为电。这些作用和在传统的以碟式抛物镜为基础的系统中是相同的。
[0102] 在本发明的本实施例中，主光学反射器81表面的形状不是常规使用的规则碟式抛物镜，而是以抛物线为母线旋转的形状，其光轴平行但在径向上从碟式抛物镜的旋转轴线偏移。在本申请中，这种形状被称为偏置抛物面（offset paraboloid）并且简称为OP。
[0103] 图9示出在顶点截面内本实施例的光路，示出碟式抛物镜81的旋转轴线99。在每个这种截面处，入射的太阳光90被反射离开主反射器的抛物线弧91并且聚焦在位于弧的光轴98上的焦点92。因此，从整个旋转碟式抛物镜81反射的光聚焦在环97上而非单个的焦点上。.辅助光学元件93（secondary optical element，SOE）具有也围绕旋转轴线99旋转的横截面并且具有环绕焦点环97的孔94，进一步会聚光并且在将光导入适当地设置在它们自己的环形中的PV电池95之前使其均一化。因此，从碟式抛物镜81反射的光会聚在PV电池95的环上。SOE93的表面以及电池95的有源PV表面也是旋转表面或非常类似于此。大致说来，系统能够接受的全角度96等于SOE93的孔94的宽度除以从其至抛物线弧的平均距离。
[0104] 要注意的要点是，不像在碟式抛物镜
中子午面内的每个抛物线弧的各个焦点重合在整个碟式抛物镜的唯一焦点上，在OP内各个焦点不重合而是形成环。在本实施例中，PV PCU83的环形与OP碟式抛物镜81的聚焦区域的环形焦点形状相匹配。
[0105] 在图7所示的常规碟式抛物镜光路内，所有焦点重合，并且该光路被称为“成像”，意味着对于非点光源如太阳来说，光形成围绕焦点的太阳图像。因此例如若太阳具有太阳黑子或被飞过的飞机或云部分地遮蔽，在图像中的相应点内的强度就降低。这种特性对于光伏接收器是不利的，因为它仅影响它们的一些电池，导致上述一连串损失。常规碟式抛物镜实现的会聚水平等于聚光器的抛物线弧实现的会聚的平方。因此如果在顶点横截面中抛2
物线弧实现了30的会聚因数，那么碟式抛物镜将实现30=900的会聚因数。
[0106] 相比而言，图9中所述的偏置碟式抛物镜（OP）的光路，抛物线弧的焦点不重合而是形成环。这就意味着如果太阳类似地被部分遮蔽，围绕环重复发生有限次的相应位置的强度降低，由此自然“模糊”了整个接收器。这对于光伏接收器是极其优选的。此外，OP碟式抛物镜完成的会聚包括三个要素：在子午面内由抛物线弧完成的会聚，由辅助光学元件也在子午面内完成的附加会聚，以及最后由于接收器环的周长显著地小于OP碟式抛物镜的平均周长导致的“径向
挤压”会聚。例如，如果抛物线弧实现了30的会聚因数，并且SOE实现了3的会聚因数，并且径向挤压会聚因数是9，OP碟式抛物镜的总会聚是30x3x9=810。可能交替使用这些会聚水平。例如，如果SOE被完全去除，但接收器环的直径减少了3个因数，由此将径向挤压会聚因数从9增至27，那么无SOE的OP碟式抛物镜余的总会聚也是
30x1x27=810。SOE具有其它优点例如还均化了光，但通常通过利用不强烈的SOE甚至完全消除SOE来调整光学设计。
[0107] 在上述两种类型的碟式抛物镜中，在母线中的抛物线弧的焦距起到重要作用，因为它确定了在该处定位PCU的物理结构的长度。焦距经常被称作多倍碟式抛物镜直径，就是已知的焦距比（f/d）。在碟式抛物镜中通常使用的焦距比是碟式抛物镜直径的0.5-1.5倍。焦距越长就越难保持PCU的精确定位。此外，焦距越长意味着太阳的图像的分叉距离也越长，因此可能的会聚水平下降。焦距越短意味着PCU查看碟式抛物镜的视角也越宽，因此照亮了其自身的大的弧段。此外，短焦距碟式抛物镜具有更倾斜的表面，并且它们使用反光材料的效率更低。因此对于碟式抛物镜系统来说的良好设计选择是0.5-1.5的f/D比。对于非圆形或多边形轮圈来说，平均直径或者周长/pi被用作真直径的近似值。
[0108] 在定日镜的应用中（随后论述），PCU位于单独的固定结构上并且被许多反射器所共享。在这种应用中，使用更大的f/D比，典型地超过5，并且反射器接近于平的。因为定日镜系统中的照射方向在一天中不断改变，并且因为期望的凹面形状接近于平的，因此反射器的精确形状不太重要并且凹度常常被称为镜面深度与其直径的比值，典型地不超过几厘米/米。
[0109] 下面进一步描述，这些部件协同工作以消除或降低困扰最新的光伏碟式抛物镜反射器系统的所有问题，例如本说明书的背景段落中枚举的那些。这些部件中某些还可用于其它类型的碟式抛物镜系统和其它类型的太阳能系统。
[0110] （术语表）
[0111] 当描述旋转的几何形状时，总有一个唯一旋转轴线，并且任何包含该旋转轴线的平面被称为“子午面”，并且该平面的两个主方向是轴向和径向。局部圆周方向垂直于子午面。子午面内产生旋转几何形状的形状被称为母线。一个表面被认为是旋转表面，即使它仅是母线围绕旋转轴线周转的完整表面的一部分。
[0112] 碟式抛物镜是由母线产生的旋转表面，其形状是轴与旋转轴线重合的抛物线弧。
[0113] 在本说明书中，偏置抛物面（OP）是由形状为抛物线弧91的母线产生的旋转表面，抛物线弧的光轴98平行于旋转轴线99并从其径向偏移。例如，在如图8所示的实施例中并且其子午面的描述如图9所示，碟式抛物镜反射器81的光学表面是OP，并且PCU的孔92是半径约等于OP母
线轴的偏移量的锥形环。整个旋转碟式抛物镜的光轴是旋转轴线。
[0114] 太阳能系统内能接受的角度是光线能够偏离标称方向（平行于碟式抛物镜的光轴）并且仍然被导入PCU的孔的角度。在本申请中，使用“全角”，即仍然能够被导入所述孔内的两个最极端光线之间的角度。（与“半角”相反，半角是标称光线预极端光线之间的角度）。根据光路的对称性，全角值典型地为半角值的两倍。
[0115] 在本说明书中，当描述部分系统时，朝向太阳光的方向被标记为“前部”，相关的描述例如“在前部”。类似地，相反的方向被标记为“后部”。要注意，在典型地被安装为面对主反射器的太阳能接收器内部，“前部”端是更接近主反射器的一端。.
[0116] 在本申请中，术语光伏（Photovoltaic，简称为PV）装置指的是可直接将光转换为电而不是先将光转换为热的任何装置。当前盛行的光伏技术属于半导体带隙材料（band-gap materials）的类型，但直接转换法如光学
硅整流
二极管天线或先进的量子现象如
量子点也被认为是本申请中的光伏。这些技术与使用太阳光加热工作介质且不依赖该热源地由所述热产生电力的热力学技术形成对比。某些提出的光伏技术在高温下操作，但它们不是利用该温度制造电力，因为简单地加热它们而不将它们暴露于光不会产生任何电力。
[0117] 在本申请中，术语能量转换单元（PCU）指的是将太阳光转换为电的装置。PCU可为光电的、热力的或使用其它未分类的技术。
[0118] 在本申请中，术语UTS使用其普通容量来表示用应力单位测量的等于压力单位的材料的极限
抗拉强度（Ultimate Tensile Strength）。
[0119] [可校准承载器子结构］
[0120] 可校准承载结构（ACS）替换了常规碟式抛物镜中的承载构架。它在几个方面不同于与常规的构架。首先，不像固定形状的常规构架那样，ACS是可调节的结构，被设计为先组装、随后调整成形。第二，不是像常规构架那样完全由刚性构件建造而成，ACS模仿带拉伸轮辐的自行车车轮的结构，其中径向负载承载构件（轮辐）是细长和柔软的（可弯的）并且仅承受拉伸负载。这是通过给它们预加载拉伸负载至足以使得拉力高于它们将经受的最大压力负载来实现的。这样，当施加外部负载时，预拉伸减小并且不再存在压力。
[0121] 自行车车轮可为自由旋转的，在这样的情况下轮辐的中心线与车轮的中心线相交，或可为承载扭矩的，在这样的情况下轮辐的中心线与围绕车轮中心线的小圆相切并且因此不与其相交。非扭矩轴承轮辐几何形状有时候被称为径向轮辐，并且不具有彼此交叉的轮辐。因为碟式抛物镜平面内的扭矩负载是微不足道的，在此处描述的某些实施例中轮辐可为径向的。图5所示的轮辐式自行车车轮示出了轮毂50、轮圈51和轮辐52。轮辐与轮圈之间的连接处是可调节的张紧器53。该图像是承载扭矩（非径向）车轮。
[0122] 图10示出ACS的实施例。轮毂具有筒部100和两个
冠部101。冠部101被用于锚固在36个耦接结点106处连接于轮圈的36对轮辐102。在本实施例中，轮圈不是由单个环制成而是由36个直线轮圈节段103组成，藉此使得更容易运输和组装它。张紧器结点106位于两个轮辐102和两个轮圈节段103的每个交叉处，可调节其每个轮辐102的有效长度。凸肋107设置在后部轮辐102上并且包括反射器导向件，如下面更全面地描述。在本实施例中耦接结点作为下面将解释的张紧装置，但在其它实施例中该张紧也可从轮毂发生，也如下详述。还示出反射器瓦片109，虽然它们不是ACS的一部分且在后面描述。
[0123] 图10示出的ACS的实施例在若干方面不同于自行车车轮。首先，轮圈不是连续的圆而是由各个直线节段形成。从结构观点来看这是改进，因为轮圈被施加压力负载，且直线节段在抗弯方面比曲线节段更有弹性。从物流观点来看这是改进，因为直线节段比单个的整体轮圈环更容易运输。第二，每个张紧器结点容纳两个轮辐和两个张紧器，这与每个张紧器结点仅具有一个轮辐和一个张紧器的标准自行车车轮相反。这种布置消除了传统自行车车轮存在的轮圈上的面外力（out-of-plane forces）。.
[0124] 计算施加于轮辐的预加载拉伸的量，使得当外部负载处于其最大值时，所有的轮辐处于拉伸状态。这通过考虑单个轮辐对可见。如果沿轴向向后推动张紧结点，前部轮辐上的拉伸负载增加，同时后部轮辐上的拉伸负载减小。如果预拉伸不足，其上的拉伸负载将减少至零并且变成压缩负载，在该点处轮辐将变弯，因为它太细了而不能抵抗压力负载。因为最重要的外部负载源是
风，并且风向是不可预测的，这可影响前部或者后部轮辐，并且因此它们每一个必须被预拉伸至由最大预测风以相对轮辐最不适宜的方向施加在轮辐上导致的负载值。但是，当风以相反方向吹送时，轮辐上的拉伸负载将等于预拉伸和风导致的负载的总和，因此等于预拉伸的两倍。因此，轮辐的UTS必须至少等于预拉伸负载的两倍。但是不是必须自始至终以50%的UTS预加载轮辐，因为设计工程师将典型地留下低于UTS的设计余量，并且还因为其它考虑（例如硬度）力图朝比设计要求高得多的UTS努力。甚至10%的UTS预加载足以产生能够抵抗极大负载的抗拉结构，并且在最坏情形的外部负载位置上33%的UTS预加载将在UTS上留下33%的余量，这是为防止轮辐的低循环老化而留下的合理余量。因此25%-40%的预拉伸值是良好的设计范围，这取决于轮辐材料的特性。
[0125] 为减少与故障有关的老化的危险，在本实施例中轮辐由缠绕的多股线绳或
电缆制成。类似地，可使用编织绳或
纤维复合物细杆。在本说明书中，使用术语“编织物”包括各种多股拉伸构件结构。
[0126] 图11a-c示出了根据本发明实施例的张紧器结点的详细组成。形为短厚壁管的中心耦接元件110在其末端具有两个球形凹陷111。耦接元件110受压保持在形为管子112的两个轮圈节段之间，每个节段在其末端处具有球形突出部113，因此形成两个球窝压力接合部。两个张紧器联接件114围绕耦接元件110自由地旋转，并且它们每个都用调整螺钉115推压在耦接元件上。双向联接件114也都连接于轮辐116。转动调整螺钉115导致张紧器联接件114沿轮辐116方向移动，向内或向外拉扯它。因此力线在耦接元件110的中心处相交（在非常接近的程度上），形成动态接合部。甚至在组装期间部件之间的角度不处于额定值时这也是可靠的，因为轮圈管和张紧器联接件均可旋转从而与力的方向自我对准。一般说来，如果运动
自由度数量等于约束数量，组装是动态的。在这种情况下，因为力在单点处交会并且因此没有施加扭矩，每一张紧器结点仅有三个运动自由度，并且在完整的碟式抛物镜中约束（轮圈节段和轮辐）的数量是张紧器结点的三倍。还可能替换每个球窝接合部的方向，这样在所述接合部中，所述球位于耦接元件上并且承窝（球形凹陷）位于轮圈节段上。
[0127] 因此在本实施例中使用张紧器来调整ACS直至轮圈变成圆形和平的。在每个张紧器结点处，反向转动调整螺杆就缩短了一个轮辐并且延长了另一个，藉此沿轴向移动张紧器结点。同向转动调整螺杆延长或者缩短了两个轮辐，径向移动了张紧器结点。ACS的校准因此是可几乎以任意精度重复进行的系统过程——正如在自行车商店内定期做的那样。
[0128] 得到的结构是动态的、极高刚性的，并且不像传统碟式抛物镜构架那样，它不具有从中心向外伸展的网格臂——ACS实际上是刚好在轮圈处是最坚硬和最精确的。正如自行车车轮一样，所有轮辐仅向内拉扯轮圈，并且轮圈沿圆周方向被压缩。无论对共面力还是面外力来说，由提供了轮圈相对轮毂的
刚度的施加负载所导致的轮辐拉力是
不平衡的。
[0129] 对于规则的自行车车轮的情形，轮辐102,116被预拉伸从而不会松弛，因此轮圈节段112始终处于压缩负载。轮毂圆筒100被轮辐102,116的共同作用所压缩，并且轮毂冠部101主要在承受拉伸下工作。当轮毂用于沿尖端或者倾斜方向给碟式抛物镜上赋予扭矩时，在各个轮辐中力的大小不一，但如此设计以使负载的极性不会变化（在拉伸与压缩之间）。这些持续的负载减少了老化问题并且能够有效地利用材料。（例如，轮辐足够细从而如果它们经历压缩的话将变弯曲）
[0130] 正如在大直径金属片材的圆柱构造中普遍的，为优化运输成本，圆筒可以三个120°部分被装运至场地，这三个部分可被叠套以便于包装和装运且组装在一起以形成完整的圆柱体。
[0131] 在本实施例中，轮辐的
制动装置具有连接于其的加强凸肋104,117。凸肋不从轮毂向外伸展，而是仅连接于轮辐、围绕它们并且用于加强轮辐防止其在径向平面内弯曲。只有当后部的轮辐在其末端处接近后冠部和张紧器的地方从凸肋出现时才可见。
[0132] 每个后部轮辐被加强它且容纳
焊接于其的曲面导尺118的凸肋117所包封，所述曲面导尺随后用于定位来自后表面且推压在后表面上的反射器瓦片。因此如果耦接元件110被送入空间中它们的正确位置，导尺118就建立了用于光学表面的精确径向导向件。这些连续的径向导向件比常规构架上的各个支持点精确的多。
[0133] 要注意的要点是凸肋的双重作用。在拉伸自行车车轮中，轮辐在轮毂与轮圈（面内或面外）之间产生了非常坚固和刚性的空间关系，但是可通过在轮辐的跨中侧向地推动它们来弯曲轮辐自身。因为太阳能碟式抛物镜上的负载将被分配，凸肋的功能是加强轮辐抵抗这种偏转。此外，凸肋机械地位于直线轮辐与建立碟式抛物镜的最终光学形状的曲面导尺之间。制造期间在工厂内导尺连接于凸肋，因此完成该过程的极高精度远远高于现场组装的精度。
[0134] 还要注意的要点是在连接瓦片之前构造、稳定和校准ACS。因此轮毂、轮圈和轮辐共同提供了可校准承载结构。凸肋在轮辐与所期望光学形状之间提供了几何适配并且还加强了用于支撑分布负载的结构，并且瓦片仅仅连接于凸肋而不显著地助长ACS在弯曲和移位时的强度或者硬度。如果ACS具有径向轮辐，瓦片就助长抵抗围绕光轴的扭动的硬度，但这种扭转负载是无关重要的。
[0135] 当轮圈与形状校准时，导尺必须就位并且提供精确地位于空间内的36个弧。在单个碟式抛物镜的情况下，这些弧是光轴与中
心轴（定义为位于轮圈的圆心且垂直于轮圈）重合的抛物线。在OP的情形下，导尺也是抛物线弧，但在制造期间它们连接于凸肋从而其光轴被适当地偏移。因此通过控制制造期间导尺的形状，当校准轮圈时可制造不同的碟式抛物镜形状。
[0136] 碟式抛物镜的校准对导尺产生的光学形状没有影响，并且如果所期望光学形状不是简单的碟式抛物镜时这是很重要的。此外，碟式抛物镜的校准可发生在反射器瓦片装配在ACS上之前。这也很重要，因为反射器瓦片随后可被替换而不影响校准。
[0137] 图12示出在本实施例中反射器瓦片120是如何与凸肋导尺121接合的。瓦片来自碟式抛物镜的后部并且向前122推压在导尺上。在该瓦片实施例中，这通过利用在图18d的188示出的
弹簧夹实现。因为导尺定位所述瓦片的前表面，该校准对瓦片厚度的变化不敏感——它是到位的瓦片的光学表面。
[0138] ACS围绕其底座上的轮毂被组装。轮毂首先被垂直定向，这也它可围绕垂直轴转动而不摆动。这样，图13示出的包括两个轮辐130、凸肋131和张紧器结点132的子配件连接于轮毂，继之以轮圈节段（未示出，几乎垂直于页面），并且随后轮毂旋转10度。该步骤重复36次直至ACS完整。在组装期间，张紧器上的调整螺杆被设定为最大轮辐长度，并且在完成组装后它们被上紧以在轮辐内产生预拉伸。
[0139] 在本实施例中，ACS的直径为8m，并且36个轮辐是1/4”多股7x19钢缆，预加载拉力约为500kgf。典型的轮毂具有约为碟式抛物镜直径的10%的直径，并且高度约为碟式抛物镜直径的25%。其它实施例可具有不同比例、直径、轮辐数量、电缆厚度和材料选择。特定地，轮圈节段的数量可比36这个数值显著减少。完成这个后，轮圈节段的长度增加，并且它们更容易弯曲。然而，即使只有6个节段也仍然近似于圆形轮圈。
[0140] ACS的轮毂是其
主轴线和最刚性和密集的部件。跟踪致动机构连接于轮毂后表面的冠部，并且前侧的冠部连接于PCU支架。其余的ACS结构被分配并且不会在任何单点处支撑会聚负载。这是表明材料被有效使用的正面特性。
[0141] 除了将形状与主反射器校准外，ACS必须相对主反射器精确地定位PCU。ACS与PCU之间的连接因此必须是刚性的和精确的。
[0142] 在图14示出的实施例中，这是利用已知为六足支架的动态构架结构来实现的。六足支架包括六个杆，并且连接于每两个主体上的三个点，动态地约束了它们之间存在的六个自由度。如图14所示，六个杆作为三对连接于与轮毂100的前冠部101协同定位的六足支架后部上的三个锚固点144a-144c，但是来自这三对的每个杆与来自其它对的杆配成一对从而成对地连接于与PCU分界面141协同定位的六足支架前部上的锚固点，所述分界面此处也称为托面。
[0143] 六个支柱140将前轮毂冠部连接于被称为托面（fiduciary）的作为限定碟式抛物镜的光学基准的精确机械分界面141。在其它实施例中，六足支架可被薄壁管或者带有为减轻重量的穿孔壁表面的薄壁管所替代。如后面所述，六足支架可被主动倾斜以利用
衬垫致动器143实现跟踪功能。
[0144] 托面是动态联接件。动态联接件用于以a）由于
热膨胀或者不重合而减轻任何应力和b）使得它们彼此拆卸并随后以极高可重复方式再组装的方式连接两个物体，这样每次重新组装都得到物体之间相同的空间关系。动态联接件随后用于将PCU和其它光学元件连接于托面分界面141。
[0145] 本实施例使用美国专利申请13/032,607所述的动态联接件，但也可使用其它动态联接件如三沟槽支架、六点支架或者带有定位销的平面。
[0146] 在本实施例中，位于托面上的那部分动态联接件包括锥形凹陷142的三联体。每个圆锥体作为与其相切的固定尺寸球体的
基座，并且因此在该球体的中心处限定了特征点。基准面被定义为经过这些球体中心，并且基准轴被定义为垂直于该平面并且经过被这些中心限定的圆心。正如美国专利申请13/032,607所述，PCU在其上具有与圆锥体匹配的三个珠子。
[0147] 在使用标准的三沟槽支架的实施例中，托面具有三个连接于其的球体，并且PCU具有与这些球体匹配的三个径向沟槽。
[0148] 为建立以托面为基础的基准，以此进行轮圈校准，旋转式激光导向件（rotary laser guide，RLG）紧固于托面分界面。通过利用托面分界面用于主镜（ACS）校准导向件和PCU的定位机构，之后不需要将PCU的位置与ACS的焦点或者轴校准。为了同时安装PCU和RLG，下面实施例中的托面分界面容纳协同定位的锥形凹陷的两个三联体——用于RLG的里面那个157和用于PCU的外面那个。
[0149] 图15示出使用绕主碟式抛物镜轴旋转的两个相交的
激光束的RLG的实施例。该旋转描述了在变为轮圈基准的一个圆处相交的两个光共轴圆锥。基板150安装于内托面分界面157，留下外托面分界面以安装PCU。内
导管151连接于基板并且垂直于它。共轴的外管152包封内管151并且绕其旋转。在内外管之间可设置适宜的轴承（未示出）。刚性的载板
153承载通过调整机构156安装的两个
激光器154a，154b，以使它们的射束155a，155b在相对托面的预定点处相交。在本实施例中，在载板153上钻了许多孔洞以降低它的重量。当外管152旋转时，交点描绘了轮圈随后被校准的圆。两个激光束的
颜色不同是有利的。
[0150] 在本实施例中托面具有两个动态联接件并且因此圆锥体的两个三联体——里面一个和外面一个——具有连接于内三联体的校准导向件，留下外面一个用于PCU，因此即使当PCU（随后描述）就位时也可安装校准导向件。
[0151] 当被调整时，一体的或临时的激光靶159位于每个张紧器结点上。靶位于ACS的中心主体和前部轮辐上，因此它相对轮圈的位置和
姿态受到完全限制。目的区域158标记在靶上。在调整期间，操作者转动张紧器的调整螺杆从而将两个激光束带入目的区域。
[0152] 图16示出另一实施例，其中三个工具球160被放置在连接于托面分界面162的基准板161上。球之间的距离是已知的并且它们以与托面分界面相同的方式限定了基准轴。利用
激光雷达（如Nikon模型MV 224）或者利用轮圈管163的边缘作为被检查几何形状的限定特征的摄影测量技术确定碟式抛物镜相对于球的校准。可使得工具球成为托盘本身的永久特征，永久性地位于内部那组锥形凹陷内。
[0153] 在另一实施例中，通过水平放置碟式抛物镜且旋转它同时比较张紧器与固定地基的位置来完成校准——正如自行车商店中修正自行车车轮那样。36个数据点中的每个将具有轴向分量和径向分量。如果仰角致动不能完美地将轮圈轴与旋转轴线校准，将在测量的轴向分量中嵌入
正弦波，但可利用统计拟合去除它。该方法不将校准与托面联系起来，但可作为没有专用设备时迅速检查碟式抛物镜的快速“低技术”方法。
[0154] 另一个方法是通过监控对于所有前部轮辐来说和对于所有后部轮辐来说应当均匀的轮辐拉力来确认碟式抛物镜被完美地校准。因为前部轮辐不被凸肋所包封，通过拉扯它们可在声学上测量它们的拉力。用
吉他弦调谐器的等价物可一个轮辐一个轮辐地完成测量，或通过给轮毂传送机械冲击和利用扩音器和
频谱分析仪以获得指示无拉伸轮辐的振动频率来完成。
[0155] 在另一实施例中，如图14所示，六足支架140与轮毂之间的三个安装点144a-c沿碟式抛物镜光轴的方向被短行程的线性致动器143所致动，导致托盘从其额定位置的3个自由度的尖端-倾斜-
活塞运动。仅需较小的致动行程即可在一定程度上倾斜六足支架，并且因此它用于实时校准跟踪误差。这可提高有效跟踪精度或可选地弥补跟踪器大大减少的性能。可利用装置如活塞、
波纹管、
丝杠、音圈、压力致动、
凸轮或者偏心轴来完成致动。
[0156] 上述ACS的一些新特征包括：与常规构架不同，结构本身是可调节的，并且它的校准步骤与碟式抛物镜的光学器件无关。跟常规构架（包括电缆辅助的构架）不同，没有向外伸展的或处于压缩负载的径向构件——是轮圈使得“魔术”起作用，藉此所有径向构件始终处于拉伸状态。因此可以易于运输和现场组装的相对较小零件制造ACS而不会由于公差
叠加而损失精度。
[0157] 迄今为止描述的ACS的效用包括：现场校准以形成即使复杂光学形状的能力，替换反射器瓦片而不重新校准的能力，低重量，低惯性动量，低零件数，高强度和硬度，高几何学精度，限定碟式抛物镜的所有光学部件的光轴的单个托面机械分界面。
[0158] ACS还可用于任何轻质的近圆形反射器如展开膜定日镜反射器，或甚至用于非反射面如
薄膜太阳能电池板或者Fresnel透镜片材。在定日镜系统中，ACS上没有PCU，因为它位于中心塔上。在Fresnel透镜实施例中，被ACS保持的瓦片是透明的，将光反射至ACS平面后的焦点。
[0159] 在图39示出的另一实施例中，示出ACS带有圆锥形轮毂390。圆锥形轮毂是有利的，因为它们叠套以便运输，并且如上所述如果反射器不直接指向太阳例如在定日镜的情形下它们可最小化阴影。
[0160] 也适用于定日镜的另一个实施例如图31a-b所示。反射器瓦片310大体是平面的并且位于轮毂311的前部附近以最小化阴影（因为定日反射镜不直接切入太阳）并且轮辐312和凸肋313主要位于瓦片后面。
[0161] 在图32示出的另一个这样的实施例中，ACS用于保持可与中心塔太阳能热系统或碟式抛物镜系统中的定日镜一同使用的展开膜320反射器。在本实施例中，轮圈321的平面控制了展开膜的周缘。通过机械结构或第二膜和其间的真空从膜的后表面（未示出）诱发膜的
曲率。（展开膜反射器是现有技术并且不是本说明书的范围）此外，为减少定日镜中的阴影，轮毂322是圆锥形的。
[0162] 在图33所示的ACS的另一实施例中，轮辐330是大致平行于碟式抛物镜光轴定向的条带以最小化阴影。在本实施例中的碟式抛物镜反射面331是Fresnel碟式抛物镜，由具有不同焦距但共享同一焦点的两个碟式抛物镜环构成。所述环之间的间隙中的开口332有助于减少空
气动力作用所致的横跨碟式抛物镜的压差。Fresnel碟式抛物镜可具有两个或更多环。
[0163] 在图34所示的另一实施例中，轮辐340是大致平行于碟式抛物镜平面的条带并且简单地卷绕在轮圈341上。在本实施例中不实施轮圈张紧器机构，并且在组装后通过利用螺杆343在轮毂上移动两个冠部342a，342b远离彼此以实现对所有轮辐的预加载。因为本实施例不那么精确，它可作为平板PV接收器的大型跟踪结构。
[0164] 张紧器结点的另一实施例如图35所示。形为厚壁管的中心耦接元件350被压缩保持在形为管子352的两个轮圈节段之间。耦接元件350在其末端处具有相对其轴成适宜角度的两个表面以容纳两个凸肋节段352。耦接元件350还具有连接于其的固定托架357。两个轮辐353在其末端处连接于可移动托架358。两个调整螺杆351调整可移动托架358相对固定托架357的位置。如图11示出的实施例那样，加强凸肋354连接于后部轮辐。
[0165] 张紧器结点的另一实施例如图36所示。在本实施例中，轮辐张紧器位于轮毂上而非轮圈上。附图描述了轮毂的后冠部360，并且为了清楚起见移除了轮毂壁。中心轴柱361是将后冠部360连接于前冠部（未示出）的支撑结构的一部分。每个轮辐362终止于型
铁363并且穿过具有钻穿其的孔洞且旋入冠部的张紧螺钉364。通过顺
时针方向（向内）转动螺钉364，轮辐362也随之向内被拉扯并且因此上紧。还示出了加强凸肋365。为清楚起见，仅示出一个轮辐。如果自动化和电动化该拉伸，本实施例是有用的，因为拉伸电机都彼此邻近并且因此最小化了连线。
[0166] [反射器瓦片］
[0167] 如上所述，在本发明的不同实施例中，ACS为每个反射器瓦片提供了两个精确成形和定位的径向弯曲导尺作为安装点。虽然也可使用其它方式将反射器瓦片固定于ACS，相信此处描述的实施例提供了更高的精度。
[0168] 传统的复合面板包括前膜、后膜和芯部。术语“膜”表示片状构件仅能支撑面内应力。.它在面内是刚性的，但在面外是柔性的。信纸大小的纸片（letter-size sheet of2
paper）和0.5mm厚的1m 的
铝片是膜的两个示例。芯部的作用是连接两个膜并且在它们之间传送偏转（sheer），使得整个面板可抵抗面外的弯曲。典型地，芯部本身是相当脆弱的并且不能自身支撑弯曲。典型的芯部包括蜂窝、一般的凸肋结构（甚至包括纸板凸肋）和膨胀
泡沫。膜可由铝、钢、塑料或者玻璃制成。传统的住宅
门例如由两个非常薄的
胶合板膜制成，并且其间的纸板凸肋作为芯部。冲浪板通常由玻璃纤维膜和泡沫材料芯部制成。人的重量将弯曲膜并且使泡沫断裂，但是复合材料冲浪板即使仅在其尖端处被支撑时也能支撑人的重量。
[0169] 图37描述了一种标准平面蜂窝状芯部复合面板。该面板由具有沿三个主方向定向的大量凸肋370的蜂窝状芯部和两层膜371组成。显然，凸肋与膜之间的接合面积是非常有限的，仅包括凸肋的边缘。
[0170] 更难迅速形成精确弯曲的复合面板，因为大多数凸肋结构本来就是平的。特别是蜂窝，最有效的凸肋结构，几乎全部是平的，不适合以较小的不规则形状处理，并且因为膜-芯部接合部的较小表面积而难以接合。可注入膨胀泡沫避免了这些限制并且在平的或弯曲面板上作用的较好，但是它们的质量/硬度比较低、成本高，并且
固化过程比较费时以及由于其释放大量
溶剂而存在环境问题。
[0171] 在此处示出的某些实施例中，利用薄规格真空成型（thin-gauge vacuum forming）的过程形成反射器瓦片的芯部，其典型地用于生产物体如酸奶杯。在该过程中，薄塑料片材被加热至很容易塑性变形的温度。它随后被放置在容纳一排凹陷的模具上，并被降低以密封它。随后在片材与模具之间施加真空，并且柔软的片材被吸入凹陷中，立刻形成酸奶杯的整个托架。该过程快速、可调节和便宜。
[0172] 在这些实施例中，我们采用该过程来产生蜂窝状凸肋芯部结构，其被预先弯曲以匹配瓦片的预定曲率，被预先成形以匹配碟式抛物镜
片段的不规则形状，并且能够符合高精度的光学表面而不自身诱发应力。（完美的面板芯部结构具有高剪切硬度，但较低的弯曲硬度）
[0173] 图17a示出形成芯部的真空成型模具，其具有符合瓦片预定光学形状的前表面170。模具171中凹陷的后表面接合地形成限定芯部后表面的分段表面。正如在所有真空成型模具中，较小的导管或者孔洞允许真空成型机对凹陷施加真空，将形成的热软薄塑料片材吸入凹陷。
[0174] 图17b-c描述了由模具获得的成型芯部。它具有类似预定光学形状的前表面173，还具有巨大的接合面积（与常规的蜂窝状芯部相比）。芯部174的后部由形成的杯的后部组成，其还具有将连接于后膜的大的接合面积。在本实施例中，后表面弯曲以使瓦片的中部更厚，从而当被ACS提供的两个导尺支撑时优化其弯曲负载。在图17c最下方最接近读者的五个杯175中这是很明显的。杯的
侧壁176是承载完整瓦片内剪切力（sheer force）的构件。在本实施例中它们略微倾斜，因为真空模具中的凹陷必须是锥形的。
[0175] 图18a-e示出完整瓦片的结构和组装顺序。如图18a所示，前膜180首先被放置（朝下）在赋予其适宜光学形状的精密弯曲模具181上。弯曲模具利用真空向下把膜拉向它，确保在其整个区域的良好表面适配。对于太阳能应用所期望的曲率，在该步骤期间膜典型地仅经历弹性共面变形。可使用静电力或者压力而非真空来将前膜限制在弯曲模具内。重要的是要把真空成型过程期间形成芯部所使用的真空模具与可能使用真空将前膜约束于它的弯曲模具区分开。
[0176] 如图18b所示，芯部182（之前就已经成形）随后被放置在膜的后表面并且接合于它。要注意，因为杯仅借助芯部的前表面连接，芯部连接于前膜时可自由地双向弯曲。这是很重要的，因为弯曲模具的精度高于真空成型过程的效果。
[0177] 接着，侧壁183围绕瓦片的周缘放置。侧壁容纳随后用于将瓦片连接于ACS的紧固零件184。在该过程中此时芯部杯的后表面仍然暴露和自由，并且如果从模具去除瓦片，通过令各个杯“摆动”，前表面仍然能够变形且失去其所期望的形状，实际上也是如此。
[0178] 为如图18c所示完成瓦片，后膜186接合于芯部杯的后部185，防止它们相对彼此移动，并且因此使得结构坚硬且取得仍然与模具保持一致的前膜几何形状。在完整瓦片（图18e）的横截面中杯的功能是很明显的，因为它们的侧壁产生了遍及瓦片的交叉凸肋187网。
[0179] 在另一实施例中，后膜围绕其边缘预先成形以包括侧壁，从而产生围绕瓦片的单个后壳，减少了完整瓦片的零件数。
[0180] 弹簧夹子188随后连接于侧壁18d。在碟式抛物镜组装期间使用夹子将瓦片安装于ACS凸肋并且沿向前方向给瓦片预加载使其抵靠ACS凸肋导尺（图12中121）。
[0181] 图19a-c示出带有不同的瓦片和杯几何形状的芯部的若干实施例。在示出的第一实施例（图19a）中，用梯形或者矩形杯193而非三角形杯来完成瓦片芯部。这种杯的包装比三角形杯效率更高，并且它们与瓦片侧边的适配也更相容和一致。在本实施例中，形成释放部190以减少芯部材与膜材料之间的热膨胀冲突。通过为真空模具添加相应的凹陷来形成释放部。
[0182] 下一个示出的实施例（图19b，前部，和图19c，后部）是用于基本平的矩形反射器面板（例如与定日镜一同使用）的芯部，其使用圆杯191，还额外的具有在真空成型过程期间形成的有助于密封瓦片结构以防灰尘和湿气的侧壁192。在轻微的变型中，圆杯可被六边形杯所替代，可以完全相同的模式被包装。圆形或六边形杯比矩形或三角形杯更容易真空成型，因为它们的壁形成斜角。
[0183] 总体的瓦片形状可为适于用于碟式抛物镜扇段的梯形，但也可为用于其它反射器类型如定日镜的任何其它形状。
[0184] 在其它实施例中，过程例如吹塑（用于塑料制品）或模压或
热压成形（用于铝）可用于由其它材料产生类似形状的芯部。芯部成形过程的关键要求是模具匹配前部片材所期望的曲率，这样粘结过程不需要填充芯部与前部片材之间的巨大间隙。
[0185] 在这些实施例中，杯是1-2英寸深和2-3英寸宽，并且由1-2mm厚的ABS或HIPS塑料片材制成，但是也可使用其它尺寸、高宽比和材料。
[0186] 为了芯部内材料的最佳使用，最好令杯壁比芯部的前表面和后表面厚，因为正是杯壁传送面板的膜之间的偏转。真空成型过程趋于进一步伸展壁面，并且因此它们实质上终于更薄。为解决该问题，塑料片材被预先涂覆，使得前表面和后表面的结束区域是暗色，并且壁的结束区域是亮色。
[0187] 图20示出用于使用正方形杯的芯部实施例的涂料图案（类似于体19a所示，但没有释放部，以简化说明）。预先形成的平面片材具有三种类型的区段——变为杯后表面200的区段被涂为暗色，变为杯前表面201的区段也涂为暗色，并且变为侧壁202的区段为白色。涂覆后，当利用发射的光加热片材时，更暗的材料热的更多，因此在真空成型步骤期间它更容易流动并且当施加真空和片材展开到位时结束的更薄。
[0188] 另一个看复合面板构造的方法是在前膜由弯曲模具适当地形成后，每一个接合于其的杯在其位置处取得沿表面的法向向量的方向。一旦完成，通过将第二膜接合于它们从而固定杯后表面之间的距离就实质上是对前膜的整个曲率做了机械快照。为使这起作用，芯部结构必须使得每个杯在空间中单独地翻倒和倾斜，同时保持杯自身的刚性。为此，芯部可被单个的杯所替代而不影响最终结果，或者（由于工艺性原因）巨大面板可使用并排放置的若干小芯部。
[0189] 本方法的其它实施例和结构如图21a-c所示，其中真空成型的塑料芯部被弯曲的金属片材210所替代，以与波纹结构的芯部相同的方式成形，但不同的是导入切口211，只留下金属的平面部分212完好无损。该结构可双向弯曲，并且因此可接合于任何成形的前部片材，就像真空成型的杯一样。一旦第二片材接合于其后表面，结构变为刚性的，并且与发生接合时一样维持前表面的形状。与塑料的真空成型塑料芯部相比，该芯部结构不那么贴合，因为各个接触点是平面的，但优点是产生了完全的金属瓦片。
[0190] 第二种产生相同几何学功能的方法如图21b所示，利用多个单独的窄波纹条213共同形成与单个金属芯部结构相同的形状。虽然本实施例具有更高的零件数，条带可如图21c所示214a，214b被倒转和交替以与膜产生更多同源的格状接触图案。
[0191] 在所有这些方法中，基础原理仍然是相同的。连接主体（杯，梯形等等）必须首先连接于前部片材（其前表面形状是受控制的），使得它们能够取得法线至表面的方向而不受到来自后部片材的干扰。只有它们就位，我们才能连接后部片材以取得连接主体后表面的位置。
[0192] 在轻微的变型中，制造期间有时候首先将连接主体连接于后部片材是有利的。用上述实施例的杯的托架也可能做到这一点，首先将它放置在模具上而不连接前部片材，但仍然令它以相同方式变形它就连接于前部片材。随后连接后部片材，取得杯的位置，就好像它们已经连接于前部片材一样。一旦如此，后部片材和杯随后再连接于模具上的前部片材，但必须小心它们是精确定位的，因为任何位置偏差将导致内应力并且不符合规定形状。
[0193] 该过程的本实施例的用处是避免了传统蜂窝的限制，因为芯部是自由成形的，具有巨大接合面积、便宜、可批量生产并且当与面板组装时要求最少的加工。
[0194] 对于反射
太阳能瓦片，前膜需要具有反射面。这可通过利用反射材料如
镀银玻璃、前表面镀银的铝或其它类似产品，或通过利用双层膜如接合于铝或钢背衬的镀银聚酯薄膜来实现。
[0195] 本方法适用于具有任意形状的正反表层的任何结构，因为它产生轻质的凸肋芯部层精确地彼此连接两个表层同时保持模具形状且赋予结构极高的硬度和极低的重量——该功能在之前制造的蜂窝中是很难实现的，并且性能远远优于泡沫填料层。该结构例如在建造第二反射器或如下所述轻微弯曲的定日反射镜中是有用的。
[0196] 如上所述，通过被向前按压在ACS凸肋导尺上，镜式瓦片位于ACS上。该安装方案意味着定位的表面是光学表面，并且因此瓦片厚度的任何变化都不会计入组装公差的总和。
[0197] （清洁）
[0198] 一旦连接，瓦片产生围绕碟式抛物镜的单个连续表面（与非连续的分段表面相反）。为清洁该碟式抛物镜，首先沿水平定向放置它，因此清洁水流朝碟式抛物镜中心流动，在此被水槽所收集以便再利用，（跟在大多数住宅
屋顶上一样）这考虑了频繁冲洗和减少污染的问题，甚至收集雨水用于随后的清洁。
[0199] 图22示出了旋转冲洗臂220，通过能使臂围绕碟式抛物镜轴223旋转的轴承221将旋转冲洗臂220连接于轮毂，提供了通向反射镜的整个旋转表面224的便利近距离以便进行清洁。清洗
喷嘴位于臂220的边缘最接近镜面处并且朝它222喷射，但某些可能倾斜从而当施加水压时推动臂220。因为当冲洗时反射镜是水平的并且因为ACS和瓦片结构产生了连续表面，用过的水向下流226过碟式抛物镜表面并且利用位于其
内圈上的水槽225收集水，因此水可被回收、过滤和再利用，供频繁的每日清洁循环使用和清洁水流的大量使用。这就得到了更清洁的反射镜并且增加了电力生产。
[0200] 通过机载系统或通过维修反射镜且供给水压和排水的冲洗维修车辆供给水。第二系统也利用输送气流的臂为干燥反射镜提供气压。
[0201] 喷嘴任选地也指向碟式抛物镜中心，有助于从轮圈向内通过重力诱导脏水的流动。
[0202] [热交换器］
[0203] 图23示出本发明的具有内置在ACS轮毂中的热交换器的实施例。光电和热力的PCU都需要热交换器来保持热机的PV电池或冷端尽可能接近周围温度。
[0204] 在本实施例中，热交换器位于轮毂239内部，包括具有连接于其前表面232和后表面233的多个薄壁管231的圆柱体230，使得管子内部是向环境大气开放的。热冷却剂可能以蒸汽形式穿过输入流道234被送入热交换器并且与圆柱体内部的薄壁管外表面相接触。周围空气被位于热交换器后部处的风扇（未示出）向前吹送穿过薄壁管并且由此与它们的内表面相接触。因此周围空气不进入圆柱体的
外壳而是仅穿过管子流动并且存在于前表面处。通过跨越管壁厚度的传导进行热交换。在圆柱体后表面处收集冷的冷却剂并且借助泵和管体（未示出）将其送至PCU。因为冷却剂沿向后方向流动，周围空气和冷却剂是反向流动的，这在热交换器中是有利的。
[0205] 当热冷却剂以蒸汽形式到达热交换器并且冷的冷却剂以液态离开热交换器时，热交换器被称为冷凝器。在这种情况下，蒸汽典型地处于低于1个
大气压的气压下，并且因此穿
过冷凝器的许多小管子处于拉伸负载中，意味着可使用非常薄的壁管。冷凝器在轮毂内的放置保证了冷却剂始终在其后端处冷凝。
[0206] [热力PCU］
[0207] 图24示出了带有通过托面分界面240安装于六足支架的热接收器。正如所有的热接收器（参见图2）一样，太阳能热接收器具有热端241、冷端242和发电机243。热接收器的内部结构在本说明书的范围之外，因为这种接收器（例如Stirling发动机）是通常可得到的。
[0208] 热机的热端的外层从各方面被从主碟式抛物镜反射的日光245照亮。在本实施例中，反射器244被放置在热端周围从而重定向从表层反射（而非被它吸收）回到表层的光，从而减少反射损失。
[0209] 热机的冷端连接于通往冷凝器246的冷却剂管道，并且连接于将冷却剂从泵（未示出）送回的管体。
[0210] 热机的这种定向与常规作法相反，其中发动机被安装为其热端面对碟式抛物镜。这种放置的用处是接收器的重部件即发电机和发动机的冷端更接近碟式抛物镜的枢轴点，并且因此导致更少的惯性动量，并且热交换器方便地位于ACS的轮毂内并且很容易连接于发动机的冷端。
[0211] [PV PCU］
[0212] 在此处描述的本发明实施例中，通过将聚焦区域的形状从密集阵列变为电池的窄环同时保持总接收器面积恒定，解决了与以碟式抛物镜为基础的光伏接收器有关的问题（本说明书的背景部分所述）。在窄环中，只要放置在接收器内则所有电池是等效的——没有电池更接近或更远离接收器边缘。当环的直径远远大于其宽度时，系统实质上是一维的，并且因此垂直于日照方向和与环相切方向的径向可用于流动冷却传导体、布置电源接合部和消除内部阴影。图26示出基础电池设计，带有传统的密集阵列排列260和等效的（电池数量相同）环形排列261。电池262上的文字将在下面论述电池连线时进一步解释。
[0213] 从热力的角度看，当环的宽度显著小于其周长时，环的几何形状变得最有利。电池的尺寸不重要——图26中的电池尺寸可平均缩小一半，并且环可具有跨越它的两个电池。重要的是宽度是（例如）周长的1/144，并且因此替换了边长是环宽度的12倍的方阵列。当环的周长大于其宽度的10倍时该优点是很显著的。
[0214] 从连线的角度看，当环的宽度足够小以使电池上的格子能够向环外的母线导电时，环的几何形状变为有利的。当环窄于2cm时该优点开始变得很显著，但这极大地取决于用于制造PV电池的前表面收集层的技术。
[0215] 从光学的角度看，当环的直径远远大于太阳光的自然发散产生的斑点大小时，由于环的曲率可忽略不计，这就使得光学器件仍然主要是二维的，环的几何形状变为有利的。当环的直径至少是其宽度的10倍时该优点变得很显著，但这也取决于如下所述的辅助光学元件的光学设计。
[0216] 在本说明书中，术语“窄环PV接收器”用于指其有效光伏表面是环形的光伏接收器，该环对于接收器来说足够窄从而能够受益于使用术语的上下文中论述的特定优点。考虑任何接收器都具有“特征宽度”是有用的，该尺寸确定了完成某个任务如冷却或者布线的难度有多大。在具有例如正方形或者圆形的双向接收器中，该尺寸是面积的平方根。因此2
400cm 的接收器是“20cm宽”。因此一维的或“窄的”接收器是特征宽度远远小于其面积的平方根的接收器。带有200cm周长和2cm宽度的环取得这种资格，因为面积相同的话，其特征宽度仅为双向接收器的特征宽度的10%。
[0217] 对于窄环的一个充分但非必要的标准是环的周长至少大于其宽度的10倍。类似的标准是宽度小于面积的平方根的三分之一。
[0218] 图25示出放置在物理环形接收器250上的电池。在本实施例中环是圆锥形的，直径约为1.14m，并且容纳360个单排的边长1cm的正方形PV电池251，使得其相当于19cm的2
正方形接收器，并且适用于具有36m 的光学面积、会聚因数为1000的碟式抛物镜。（为清楚起见，图25-图30示出更少数量的电池）。在其它实施例中，环可为圆柱形的或平面的，可为任何尺寸，并且容纳不同尺寸和任意量和任何超过单排的电池，但是双排是仍然赋予每个电池至少一个无邻接电池的边缘的最大排数。如下面的“光路”所述，通过环的宽度-周长比而非跨越宽度的电池数量来确定窄环，因为可得到许多尺寸的PV电池，并且例如在2x2格子里的4个0.5cm的电池相当于一个1.0cm的电池。
[0219] 对于圆锥形和扁平环来说，正方形或者长方形电池不能实现100%的覆盖区域，因为当它们排好时在其间形成了小的楔形间隙。为了补救，可能使用与这些楔形物的角度匹配的梯形PV电池。可通过以略微交错的角度从半导体片上切割来制造这种电池。
[0220] 支承圈由
铜制成，其具有400W/m-K的热导率，是最好的导热体之一。对于5mm厚2
的环和典型的65W/cm 的热负载，跨越环的温差是650000/400*0.005=8度。由于典型PV电池的
工作温度不会超过100C，并且由于在沙漠中的周围温度可达到40C，支承圈材料的热传导率不会低于100W/m-K，这就限制了用于其构造的使用材料的选择。用于支承圈的另一种可能材料是铝，其具有250W/m-k的热导率。
[0221] 截面A-A示出了横截面内的电池支架的示意图。PV电池251焊接于双侧
金属化的
氧化铝陶瓷254的双层，其又彼此焊接和焊接于铜支承圈252。氧化铝作为PV电池的支撑结构，因为不像铜，它的
热膨胀系数接近典型地以锗为基础的电池。氧化铝的焊接金属化涂层作为从电池到通往收集
电路板（未示出）的金属薄片或者电线253a-d的电流通路。
[0222] 最接近收集板的母线通过连线253a直接地与其相连。远离收集板的母线通过连线253b连接于第二金属化层并且随后该层通过连线253c连接于收集板。PV电池251的后表面自然地焊接于前部金属化层，并且该层随后通过连线253d连接于收集板。最后面的金属化层253e仅作为铜环的机械和热力的分界面。收集板容纳任何附加线路部件如
旁路二极管和用于总收集线路的
接线柱。
[0223] 收集线路把电池一起连线。为确保均匀的电力负载，电池被组合为若干电路，每个电路是交错和围绕环均匀分配的电池的并联连接。电路随后串联连接（串联）用于接收器的终端输出。图26示出用于144个电池环电池和电路设计，每个电路12个电池并且共12个电路环。通过电路号注记电池（A-L，仅清楚示出了A、B、C和L），因此所有相同字母的电池被并联地电力连线（因此作为单个分配电池）。接收器的输出电压因此是单个电路的输出电压的12倍，后者等于单个电池的输出电压。容纳来自每个电路的一个电池的一组相邻电池被标记262。这种相邻电池的邻接组被标记为“区段”。
[0224] 每个电路中电池的数量越多，它们围绕接收器分配的越好，并且接收器对照射差异越不敏感。每个电路的电池的绝对极小数量是两个，因为跟踪错误所致的预期非均匀性是两瓣式的。但是，因为两瓣式分配不一定是线形的，优选每个电路有更多数量的电池，最少每个电路6个电池是充分的设计目标。另一方面，接收器内电路的数量越多，输出电压越高且输出电流越低——从电力观点看都是优选的。因为每个电池（和电池电路）仅生产3伏，最少8个的电池的电路是充分的设计目标，产生至少24伏。选用于特殊设计的最终数值当然受到这个事实的限制：每个电路的电池数量和每个接收器的电路数量的乘积等于接收器内电池的数量。
[0225] 另一个描述电池连线入电路的方法是要求每个电路的电池避免群集在环的任何邻接区段附近，从而避免任何局部化光学效果仅影响一个电路。因此例如环的任何象限将名义上确实具有每个电路的电池的25%，但因为电池数量有限事实上它可具有多一个的电池。因此充分条件是要求每个象限不会具有超过25%的电池加1个电池，取整数。
[0226] 另一个描述电池连线入电路的方法是在环上限定邻接区段，并且要求来自每个区段的一个电池一同并联连线以形成电路。区段内电池的数量因此是接收器内电路的数量。
[0227] 由于错误跟踪，环聚焦的预期光学非均匀性将以两瓣式发生（与未对准的方向校准）——直径上相反的最大和最小区段，并且围绕环测量它们之间的渐变过渡。因为每个电路的电池是围绕环均匀分配的，每个电路上不均匀照射的效果是非常类似的，并且因此电路可被串联而不损失性能。
[0228] 如果环形接收器是两个电池宽的，那么使用类似的方案，除非可使用方格盘似的图案。在那种情况下重要的是确保每个电路在两个同心电池环的每一个中具有类似数量的电池。
[0229] 图27示出接收器的物理结构，包括圆锥形铜环和电池271、收集电路板279、辅助光学元件（SOE）270、冷却结构272和托面的定位分界面273。（为了例示目的，示出的环带有切面。PV电池与收集电路板之间的连线未示出）
[0230] SOE就像主元件一样限定在围绕系统主轴线旋转的平面母线内。不论母线的特有形状如何，只要旋转半径比母线尺寸大得多，光学器件的表现就接近二维（平面的）光学器件，但围绕主轴线旋转。
[0231] 在本实施例中，母线是二维复合抛物面聚光器（CPC）。与绕其自身的轴旋转的标准的旋转CPC不同，第二CPC绕主碟式抛物镜轴旋转，并且因此形成环形。CPC作为利用全内折射的
铸造玻璃立体反光体，但在其它实施例中也可作为两个反射面（例如利用涂层
电铸成形的或者
车床加工的表面）。另外，CPC作为利用全内反射的铸造玻璃立体反光体，但在其它实施例中也可作为两个反射面（例如利用涂层电铸成形的或者车床加工的表面）。在折射CPC的情形下，接受孔径面274可以
波动方式进一步弯曲从而有助于均化光，如表示SOE的孔径面的横截面的虚线274a所示。波动方式必须利用光线追踪
计算机程序通过尝试不同的波动曲线并且观察照射均质性来根据经验确定。
[0232] 复合抛物面聚光器（compound parabolic concentrator，CPC）（图38a）是由两个相对的抛物线弧380构成的已知的非成像聚光器，两个抛物线弧380各自的焦点位于其相对弧上或其延长线上。CPC的光轴381是弧之间的对称线。刚刚描述的形状是二维形状，并且在二维光学器件中CPC是完美的聚光器，因为它接受在光轴的某个进入角384内到达其大孔383的所有光线并且将其导入小孔382。CPC的传统三维实施例（图38b）包括二维外形，围绕CPC的光轴386旋转，形成曲线锥形形状。在太阳能应用中，PV电池385放置在小孔附近。
[0233] 传统的三维CPC不是完美的聚光器，因为它拒绝不在子午面内行进的某些“斜射光”。在本实施例中，通过绕碟式抛物镜的旋转主轴线旋转二维CPC形的母线来形成聚光器。因为CPC远远小于旋转半径（由于接收器是窄环），得到的环形仅极小地偏离每个子午面地起作用，并且因此光路主要是二维的并且CPC以近乎完美的方式起作用。
[0234] 在本实施例中，SOE入口孔约7cm宽，其旋转直径约1m，并且出口孔是1cm宽。在其它实施例中，几何形状的大小、比例和材料选择不同。
[0235] 在另一实施例中，SOE是会聚折射形式如凸透镜或者圆，再次围绕碟式抛物镜的主轴线旋转，因此形成围绕碟式抛物镜旋转轴线的环面（在圆的情形下）或环形线（一般情形下）。
[0236] 冷却流体经过分配导管275到达并且穿过其紧挨PV电池相对侧上铜环承载器
上管芯部277的壁276内的分配孔洞被向外推动。与环的定向无关，分配孔洞与管芯部之间的短距离确保管芯部浸透了冷却剂，保证围绕环周缘的均匀冷却。允许冷却剂蒸煮管芯部，蒸汽流动在更大的排空导管278上，该导管连接于冷凝器和回到分配导管的泵。冷凝器位于轮毂内部，单独示出。分配与排空导管与冷凝器和泵之间的流动导管在该图中未示出。
[0237] 导管系统最初用真空下的冷却剂充满，因此其内部的压力仅为周围温度下冷却剂的蒸气压。（例如，30C下的水具有大约0.75PSI的蒸气压）。一旦电池被照亮，它们的余热开始煮沸冷却剂。最初，没有足够的温度差让冷凝器冷凝蒸汽，并且因此压力升高，并且随之冷却剂的沸点温度升高，以使冷凝器在更大的温差下工作——除了在该实施中冷凝器与
蒸发器不同并且流体冷却剂被主动地泵送外，这与用于任何
热管或者蒸汽腔室中的压力自我调节原理是相同的。
[0238] 利用物相转换的简单对流冷却（例如在典型的
汽车发动机中那样）的优点在于围绕环的蒸发温度是恒定的，即使某些电池例如由于跟踪误差接收了更多照射亦如此。在对流系统中，热负载的局部增加导致温度的局部增加。在蒸发系统中，热负载的相同局部增加简单地导致该区段上煮沸率的增加。
[0239] 在本实施例中，排空导管由
不锈钢管制成，弯曲以形成环面。随后该环周向地在与圆锥形铜环适配处裂开，并且这两个零件钎接在一起，因此导管内部的冷却剂与铜环直接接触，并且因此来自电池的热量不必流过不锈钢壁。可选地，可利用滚筒形外形代替管来制造环形导管。可选地，整个排空导管可由铜管制成，在这种情况下导管和环形承载器被整合为单个零件。
[0240] 图28示出ACS上下文中的环形接收器。冷凝器280位于反射镜的轮毂内部，如前所述。
[0241] 液体冷却剂向前流经连接于接收器内的冷却剂分配导管的小导管281。蒸汽冷却剂向后流经通过支管283连接于环形排空导管的较大导管282。
[0242] 还可见接收器与托面支架284之间的连接。如美国专利申请13/032607所述，作为接收器一部分的三个球体中每个沿其轴滑动直至相切地落入托面内的相应圆锥形凹陷内。这种支架是独特的、无应力的，并且能够适应热膨胀。因为托面具有多组三圆锥体，其它装置例如激光校准导向件可连接于它同时PV接收器就位。
[0243] 图29示出利用冷却剂而无
相变的第二冷却实施例的部分被剖开的立体图。通过面对PV电池294的环形承载器293上管芯部292上的分配导管290和分配孔291供给冷却剂。仍然处于液态的热冷却剂穿过排空导管295离开到达类似地位于ACS的轮毂内部的热交换器。在本实施例中，系统内部的压力可仍为1个大气压。
[0244] 图30示出冷却系统的可选实施例，其中液体冷却机构被导电的翼片状
散热器300和令空气流经鳍片的离心风扇301所替代。由标准的非会聚辅助PV面板302来致动风扇。本实施例比以冷却剂为基础的更简单，但用于排热（heat rejection）至环境的有效面积更小，并且因此电池的工作温度更高。PV电池303以合理的方式安装，正如它们在以冷却剂为基础的实施例中那样。
[0245] 在本实施例中的SOE是反射的而非折射的，因此玻璃
块料被两个反射壁（304a-b）所替代，其典型地通过简单加工、转动或者电铸被建造。
[0246] 虽然已经参照特定实施例描述了本发明，本发明不仅局限于这些实施例。特别地，本领域技术人员可做成不同改变和改进而不脱离所附
权利要求限定的本发明的精神和范围。本发明的不同方面和优点如下。
[0247] [A：ACS］
[0248] 本发明的方面包括截获辐射通量的设备，其中该设备由承载结构和截获瓦片构成，所述承载结构包括：轮圈、轮毂和轮辐，所述轮圈是基本位于一个平面内的细构件并且形成为大致环形，所述轮毂是位于所述轮圈内部的刚性构件并且沿双向从所述平面延伸出，并且所述轮辐将轮圈连接于轮毂并且被预加载拉力的细拉伸构件，并且瓦片连接于所述结构从而共同截获朝轮圈传播的所述辐射通量。在某些实施例中，轮辐可将轮圈连接于径向自行车车轮几何形状的轮毂，同时在其它实施例中轮辐可将轮圈连接于扭矩轴承自行车车轮几何形状的轮毂。
[0249] (ACS–轮圈)
[0250] 本发明的方面还
修改了轮圈以包括末端耦接的形成环形的多个直的刚性构件，并且这近似于采取具有至少六个侧面的凸多边形的形状。
[0251] 本发明的方面还包括将轮圈构件修改为刚性管，并且所述管子在其末端处可包括球形的突出部或者凹陷。
[0252] (ACS–轮辐)
[0253] 本发明的方面还令预加载拉力大于轮辐的极限抗拉强度（UTS）的10%或甚至25%，并且所述轮辐可作为多股制成的编织物，并且材料属于如下群组：钢、纤维增强复合材料、合成纤维、Kevlar、Zylon或它们的组合。
[0254] (ACS–张紧器)
[0255] 本发明的方面还令轮毂包括两个冠部，每个连接于被轮圈限定的平面的不同侧上的轮辐，并且还包括用于移动所述冠部沿轴向彼此远离的机构，使得所述移动增加了轮辐内的拉力。
[0256] 本发明的方面还包括将轮辐连接于轮毂的至少一个调整机构，所述调整机构能够改变轮辐上的固定点与轮毂上的固定点之间的距离。
[0257] 本发明的方面还包括将轮辐连接于轮圈的至少一个调整机构，所述调整机构能够改变轮辐上的固定点与轮圈上的固定点之间的距离，并且所述调整机构能够将两个轮辐连接于轮圈上的公共点，所述两个轮辐是共面的，并且还可令所述点位于轮圈的相邻一对所述刚性构件之间。
[0258] (ACS–凸肋，瓦片附件)
[0259] 本发明的方面还包括连接于相应轮辐的至少一个平坦加固构件，所述加固构件都具有
正交厚度、宽度和长度尺寸，所述厚度小于所述宽度的10%并且所述宽度小于所述长度的33%，所述厚度方向与轮圈平面平行，并且所述长度方向实质上平行于所述轮辐。所述平坦加固构件中至少一个还能够连接于所述瓦片中至少一个，并且还可包括被构造为连接于所述瓦片的构件，所述瓦片具有反射面并且所述构件在所述反射面上接触所述瓦片。
[0260] (ACS–光学形状)
[0261] 本发明的方面还令至少一个所述瓦片包括偏向具有聚焦区域的光学形状的光学表面，并且所述光学表面是反射的且为碟式抛物镜的一部分的形状或大致具有其功能，或近似于Fresnel碟式抛物镜或大致具有其功能，或近似于焦距为轮圈直径0.5-1.5倍的碟式抛物镜的一部分或近似于在中心附近凹陷的凹面的一部分并且与平面的偏移小于轮圈直径的10%。或近似于平坦反射器的一部分或大致具有其功能，或近似于包括形为抛物线的母线的偏移旋转抛物面，其光轴平行于旋转轴线但与其径向偏移，或近似于焦距为轮圈直径的0.5-1.5倍的偏移旋转抛物面的一部分。
[0262] (ACS–瓦片)
[0263] 本发明的方面还可令瓦片由下面群组中的材料制成：金属片材，纤维增强塑料，聚酯薄膜（Mylar），塑料，玻璃或它们的组合。
[0264] 本发明的方面还可令反射面由下面群组中的材料制成：银，铝，金属涂层的塑料，金属涂层的铝，金属涂层的玻璃或它们的组合。
[0265] 本发明的方面还令瓦片为能量转换装置，将辐射通量承载的能量转换为电。
[0266] (ACS–托面/接收器)
[0267] 本发明的方面还包括具有两个匹配部件的动态联接件，所述匹配部件之一刚性连接于所述轮毂，以及能量转换器（PCU）和将所述PCU连接于所述轮毂的刚性结构，所述PCU环绕所述碟式抛物镜的旋转轴线。
[0268] 本发明的方面还令所述PCU属于以下构成的群组：热机，斯特林发动机，
燃气轮机，以及光伏转换器，并且所述PCU为光伏转换器，其光伏表面形为环状，所述环的宽度小于其直径的10%。
[0269] 本发明的方面还包括位于所述轮毂内部且连接于所述PCU的排热装置。
[0270] 本发明的方面还包括在所述刚性结构与所述轮毂之间的致动子系统，所述致动系统被构造为倾斜所述刚性结构，藉此相对碟式抛物镜的所述旋转轴线移动PCU。
[0271] 本发明的方面还包括PCU为具有热隔室和
冷隔室的热机，并且其中所述热机被如此定向以使热隔室环绕所述聚焦区域，并且冷隔室沿连接热隔室和轮毂的假想线设置，并且更接近轮毂。
[0272] 本发明的方面还包括位于所述轮毂内部且连接于所述冷隔室的排热装置。
[0273] [环形接收器］
[0274] 本发明的方面包括具有形为环状的能量转换层的太阳能接收器，所述环具有第一旋转轴线、光伏有源前表面，后表面，宽度和直径，所述小于所述直径的10%。
[0275] (环-形状)
[0276] 本发明的方面还包括所述能量转换层是属于以下构成的群组中的形状：筒环，扁平环，锥形环。
[0277] (环–冷却)
[0278] 本发明的方面还包括与所述能量转换层的所述后表面热接触的环形基板，所述环形基板具有与所述光伏层相同的旋转轴线并且热导率超过100W/m-k，并且也可特定地由铜，铝，铜
合金，
铝合金或它们的组合制成。
[0279] 本发明的方面还包括被构造为将冷却流体传送至环形基板上的环形第一导管，其具有与所述第一旋转轴线重合的旋转轴线。
[0280] 本发明的方面还包括被构造为从所述环形基板附近排空冷却流体的环形第二导管，其具有与所述第一旋转轴线重合的旋转轴线，还令所述第二导管内的压力低于1个大气压。
[0281] (环–电池)
[0282] 本发明的方面还令所述能量转换层由多个PV
电池组成，每个电池的形状属于以下构成的群组：正方形，矩形，梯形。
[0283] 本发明的方面还令所述能量转换层由多个PV电池组成，所述光伏电池编组为第一数量的电路，每个电路中的电池并联地电连接，并且围绕环物理地分布以使环的任何象限最多容纳任何电路中电池的三分之一，并且令电路还彼此串联连接，并且每个电路具有至少六个电池。
[0284] 本发明的方面还令所述能量转换层由多个PV电池组成，所述光伏电池编组为第一数量的电路，每个电路中的电池并联地电连接，并且围绕环物理地分布以使任何相邻的半环最多容纳任何电路中电池的60%，并且令电路还彼此串联连接，并且每个电路具有至少六个电池。
[0285] 本发明的方面还令所述能量转换层由多个PV电池组成，所述光伏电池编组为第一的数量区段，每个区段中的电池物理上邻接，并且还编组为第二数量的区段，并且每个电路包括属于每个区段的电池，并且令电路还彼此串联连接，并且每个电路具有至少六个电池。
[0286] (环–SOE)
[0287] 本发明的方面还包括辅助光学元件（SOE），所述辅助光学元件是围绕所述主轴线的旋转形状并且具有环形输入口和环形输出口，所述旋转的形状具有母面形式，并且所述辅助光学元件被构造为传送到达所述输入口的光穿过输出口且至所述光伏接收器表面上。SOE可通过属于以下群组的过程会聚所述太阳光：折射，反射，全内折射、全内反射或者它们的组合。所述辅助光学元件的母线可包括至少一个抛物线弧或沿着复合抛物面聚光器的弧的两个抛物线弧，所述复合抛物面聚光器的轴相对所述第一旋转轴线倾斜以使所述复合抛物面聚光器的较小孔比所述复合抛物面聚光器的大孔更接近所述第一旋转轴线。旋转形状的形式还可以波动方式变形从而更均匀地分配穿过所述输出口的入射光。本发明的方面还令构成聚光器的母线形状的至少一个弧进一步以波动方式变形，从而更均匀地分配穿过复合抛物面聚光器的小孔的入射光。
[0288] (环–碟式抛物镜)
[0289] 本发明的方面还包括通过刚性结构与其相连接的反射器碟，其中所述反射器碟进一步能由轮毂、轮圈、多个轮辐和多个瓦片组成，所述轮圈是基本位于一个平面内的细构件并且形成大致环形，所述轮毂是位于所述轮圈内部的刚性构件并且以双向从所述平面延伸出，所述轮辐是将轮圈连接于轮毂并且被预加载拉力的细拉伸构件，并且所述瓦片具有反射面并且共同形成具有环形聚焦区域的反射形状，所述聚焦区域与所述环形光伏接收器重合。
[0290] [C:光路］
[0291] 本发明的方面包括用于将光能转换为
电能的设备，包括具有形为具有第一母线和第一旋转轴线的旋转表面的反射面的反射器，藉此反射面被构造为把沿平行于所述第一旋转轴线的方向到达的反射辐射聚集在环形聚焦区域上。
[0292] (光学–形状)
[0293] 本发明的方面还令所述第一母线为抛物线弧，其光轴平行于但径向偏离于所述第一旋转轴线。
[0294] 本发明的方面还包括位于环形聚焦区域处的环形光伏接收器。
[0295] 本发明的方面还包括所述光伏接收器是属于以下构成的群组中的形状：筒环，扁平环，锥形环。
[0296] (光学–电池)
[0297] 本发明的方面还令光伏转换器包括多个光伏电池，并且还令多个光伏电池被划分为邻接区段，每个区段具有若干光伏电池，其中来自每个区段的一个电池并联地电连接于来自每个其它区段的一个电池。
[0298] (光学–SOE)
[0299] 本发明的方面还令环形接收器包括将容纳于环形区域处的光聚焦在光伏转换器上的聚光器，并且所述聚光器还形为旋转形状，其旋转轴线与所述第一旋转轴线重合。
[0300] 本发明的方面还令所述聚光器的母线包括复合抛物面聚光器的两个抛物线弧，所述复合抛物面聚光器的轴相对所述旋转轴线倾斜并且指向所述第一母线。
[0301] (光学–冷却)
[0302] 本发明的方面还包括环形散热器，并且还可包括用于冷却光伏转换器的环形冷却流体输送系统。
[0303] (光学–ACS)
[0304] 本发明的方面还令所述反射器包括多个反射器瓦片主体，所述瓦片主体被承载结构保持就位，后者包括轮毂、轮圈和多个轮辐，所述轮圈是基本位于一个平面内的细构件并且形成为大致环形，所述轮毂是位于所述轮圈内部的刚性构件并且沿双向从所述平面延伸出，并且所述轮辐将轮圈连接于轮毂并且被预加载拉力的细拉伸构件。
[0305] [D:瓦片结构］
[0306] 本发明的方面包括用于制造弯曲反射器瓦片的方法，包括弯曲具有反射面的前膜，使得反射面呈现所期望的曲面；制造芯部以使芯部具有接近所期望曲面的前表面；把所述芯部放置在所述前膜上，使得所述芯部的前表面接触所述反射面的背面；在所述芯部上放置后膜；将所述芯部固定于所述前膜上；以及将所述后膜固定于所述芯部上。
[0307] 本发明的方面还令弯曲前膜的步骤包括利用以下构成的过程将前膜放置在弯曲模具上：真空，流体压力和静电附着。
[0308] 本发明的方面还在完成放置芯部的步骤时将前膜保持在弯曲模具上和完成把后膜放置在芯部上的步骤时将前膜保持在弯曲模具上。
[0309] 本发明的方面具有将芯部固定于前膜和将后膜固定于芯部的步骤，包括将芯部粘合于前膜并且将后膜粘合于芯部的同时前膜被保持在弯曲模具上。
[0310] 本发明的方面还包括制造芯部的步骤，包括由平板膜真空成型芯部以类似于多个互连杯，或包括由平板膜真空成型芯部以类似于多个具有边缘的互连杯，其形状属于以下群组：圆形，三角形，正方形，矩形，梯形和六边形，或包括由平板膜真空成型芯部以类似于边缘大于底座的多个互连锥形杯。
[0311] 本发明的方面还包括制造芯部的步骤，包括由平板膜真空成型芯部以类似于沿芯部的所述前表面互连的多个杯，或包括由平板膜真空成型芯部以类似于沿芯部的所述前表面互连的多个杯，使得朝向形成的芯部的边缘的杯成形为比朝向中心的杯更浅。
[0312] 本发明的方面还包括制造芯部的步骤，包括将金属片材波纹化，随后对不属于芯部所述前表面的片材表面开槽，再弯曲所述无槽的前表面至大致所述所期望的曲面。
[0313] 本发明的方面还包括制造芯部的步骤，包括将多个金属条带波纹化，随后并排聚集它们以构成芯部，再通过沿其长度弯曲所述聚集的条带至大致所述所期望的曲面。
[0314] [E:瓦片附件］
[0315] 本发明的方面包括太阳光反射器，其包括：承载结构；多个耦接于所述承载结构的刚性导向件；多个弯曲反射器瓦片，每个都具有反射面；并且每个都安装于所述承载结构以使其反射面在其外缘处压靠至少两个所述刚性导向件；多个
紧固件沿正向弹性地支撑所述反射器瓦片抵靠在所述刚性导向件上，使得刚性导向件使得反射面到达其适当位置。
[0316] 本发明的方面还令所述刚性导向件是细长和弯曲的，并且紧固件`迫使所述反射面抵靠刚性导向件以使反射面呈现与弯曲刚性导向件的曲率匹配的曲率。
[0317] 本发明的方面还令承载器包括：轮圈；轮毂；耦接于轮圈与轮毂之间的多个轮辐；其中所述多个刚性导向件中的每个耦接于相应的轮辐。
[0318] 本发明的方面还令多个轮辐包括将轮圈连接于轮毂并且被预加载拉力的细拉伸构件，并且令反射器还包括设置在
选定轮辐上的多个加固件，并且其中每个加固件承载两个刚性导向件。
[0319] 本发明的方面还令反射器表面为光学反射面并且令刚性导向件遮蔽不超过光学反射面的5%。
[0320] 本发明的方面还令多个弯曲反射器瓦片形成圆形反射器，并且每个瓦片形为圆的一部分。
[0321] 本发明的方面还令每个瓦片形为偏移旋转抛物面的部段，其包括形为抛物线的母线，其光轴平行于但径向偏离于旋转轴线，藉此反射器将反射辐射聚焦在环形聚焦区域上。
[0322] 本发明的方面还包括在环形聚焦区域处定位环形接收器的支撑结构。
[0323] 本发明的方面还令环形接收器包括环形反向-反射器（ringed-shaped counter-reflector）。.
[0324] 本发明的方面还令反向反射器包括具有公共旋转轴线的两个旋转表面并且其母线是复合抛物面聚光器，其轴偏离于和平行于旋转轴线。
[0325] 本发明的表面还令支撑结构包括六足支架。
[0326] 本发明的方面还令六足支架包括限定基部和顶部的六个杆，并且其中在基部处六个杆连接形成三对，每对连接于一个致动器。
[0327] 本发明的方面还令三对的每个杆在顶部处连接于来自三对中另一对的杆。
[0328] 本发明的方面还令每个瓦片包括夹在顶部反射膜与底部膜之间的柔性芯部。
[0329] 本发明的方面还令顶部反射膜符合柔性芯部的顶面藉此呈现形为偏移旋转抛物面的部段的形状，所述碟式抛物镜包括形为抛物线的母线，其光轴平行于但径向偏离于旋转轴线。
[0330] 本发明的方面还令柔性芯部包括真空成型的塑料芯部，并且其中顶部反射膜和底部膜粘结于真空成型的塑料芯部。
[0331] 本发明的方面还令每个瓦片还包括具有用于接合多个紧固件的构造的刚性侧面从而沿正向将瓦片弹性地支撑在所述刚性导向件上。
[0332] [F:清洁臂机构］
[0333] 本发明的方面包括具有旋转主轴线的旋转反射面，环绕所述旋转轴线的固定构件，从所述固定构件朝所述旋转表面的周缘延伸出且具有在所述固定构件附近的入口和面对所述反射面的至少一个出口的内导管的旋
转子系统，以及能够将冷却剂供至所述导管的流体输送装置。
[0334] 本发明的方面还令旋转
歧管被构造为在提供从所述固定构件至所述入口的流体通路的同时允许所述旋转子系统旋转。
[0335] 本发明的方面还具有用于将流体压力转换为机械原动力从而旋转所述旋转子系统的装置。
[0336] 本发明的方面还具有用于收集来自所述旋转表面的流体的固定导管，所述导管形为围绕所述固定构件的环形。
[0337] [G:真空成型涂覆工作］
[0338] 本发明的方面包括用于控制真空模制品的壁厚度的方法，包括提供真空模具、真空发生器、塑料片材和辐射加热器，以及预先将所述塑料片材涂为某图案以产生不同吸热率的区段，用所述辐射加热器加热所述塑料片材从而在所述片材内根据区段的不同吸热率产生不同温度的区段，将所述片材连接于所述真空模具，并且对所述真空模具施加所述真空源，使得所述片材被抽吸以符合真空模具的形状，藉此当片材伸展时更热的区段更容易变形和流动并且由此变得比更冷的区段更薄。
[0339] [H:独立的旋转CPC］
[0340] 本发明的方面包括聚光器，其包括两个具有公共旋转轴线的旋转表面并且其母线是复合抛物面聚光器，其轴朝旋转轴线偏移和倾斜从而其小孔比其大孔更接近公共旋转轴线。
[0341] 本发明的方面还令两个旋转表面具有镜式表面。
[0342] 本发明的方面还包括透光材料的实心环，其中两个所述旋转表面是所述旋转体表面的一部分并且被构造为传播辐射的全内折射。
[0343] 本发明的方面还包括透光材料的实心环，其中两个所述旋转表面是所述旋转体表面的一部分并且被构造为传播辐射的全内反射。
[0344] 本发明的方面还令环还包括在距离旋转轴线的远端位置处的辐射接受旋转表面和旋转轴线近端位置处的旋转辐射发射面，并且其中所述辐射接收表面的母线以波动方式弯曲，被构造为均化从所述辐射发射面发出的辐射。
[0345] 本发明的方面还包括被定位以接收来自所述发射面的
太阳辐射的光伏装置。
[0346] 本发明的方面还包括被定位以接收来自所述小孔的太阳辐射的光伏装置。
[0347] [I:整体］
[0348] 本发明的方面包括聚光太阳能系统，包括：底座；安装在底座上的碟式抛物镜；安装在碟式抛物镜上的多个瓦片，每个都具有反射的上表面；被定位以接收从多个瓦片反射的太阳能的太阳能转换器；其中所述碟式抛物镜包括：安装在底座上的轮毂，所述轮毂包括上冠部和下冠部；轮圈；将轮圈连接于上冠部并且被预加载拉力的多个拉伸上轮辐以及，将轮圈连接于下冠部并且被预加载拉力的多个拉伸下轮辐。
[0349] 本发明的方面还包括围绕轮圈均匀分布的多个耦接结点，并且其中每个上轮辐与一个相应的下轮辐
配对，并且其中每对上下轮辐被耦接于一个耦接结点。
[0350] 本发明的方面还令每个耦接结点包括：中心接合部，将上轮辐耦接于中心接合部的上张紧器联接件；以及将下轮辐耦接于中心接合部的下张紧器联接件。
[0351] 本发明的方面令轮圈包括多个轮圈节段，并且其中每个中心接合部被压缩保持在两个轮圈节段之间。
[0352] 本发明的方面令轮圈包括多个轮圈节段，并且还包括多个中心接合部，其中每个中心接合部耦接于两个轮圈节段之间。
[0353] 本发明的方面包括多个加固件，每个都连接于一个下轮辐。
[0354] 本发明的方面还令每个瓦片耦接于两个加固件。
[0355] 本发明的方面还令每个加固件包括设置在其每侧上的细长导向件，并且其中每个瓦片沿其反射的上表面压靠导向件。
[0356] 本发明的方面还令每个瓦片的反射上表面成形为近似旋转抛物面的一部分。
[0357] 本发明的方面还令每个瓦片的反射上表面成形为近似偏移旋转抛物面的一部分，其包括形为抛物线的母线，其光轴平行于但径向偏离于旋转轴线。
[0358] 本发明的方面还令每个瓦片的反射上表面被成形为使得多个瓦片将入射光反射在环形聚焦区域上。
[0359] 本发明的方面还令每个瓦片包括前部反射膜、后膜和设置在前部反射膜与后膜之间的芯部。
[0360] 本发明的方面还令太阳能转换器包括排列为环形的多个光伏电池。
[0361] 本发明的方面还包括在其下侧处安装于轮毂上的六足支架，并且其中太阳能转换器安装在六足支架的上侧上。
[0362] 本发明的方面还包括耦接于六足支架的后表面以调整太阳能转换器位置的致动器。
[0363] 本发明的方面还令太阳能转换器还包括将从瓦片反射的光聚焦在光伏电池上的辅助光学元件。
[0364] 本发明的方面还令辅助光学元件包括二维复合抛物面聚光器。
[0365] 本发明的方面还令太阳能转换器还包括用于冷却光伏电池的冷却系统。
[0366] 本发明的方面还令多个太阳能电池被划分为邻接区段，每个区段具有若干光伏电池，其中来自每个区段的一个电池与来自其它区段中每个的一个电池并联地电连接。
[0367] 本发明的方面还令轮毂还包括用于冷却来源于太阳能转换器的流体的热交换器。
[0368] [J:整体方法］
[0369] 本发明的方面包括用于制造
太阳能聚光器的方法，包括：将底座固定于地面；在底座上安装轮毂；将多个第一轮辐连接于轮毂的前冠部；将多个第二轮辐连接于轮毂的后冠部；将多个第一和第二轮辐连接于轮圈；调整多个第一和第二轮辐的拉力以使轮圈呈现平面定向；在轮辐上安装多个反射瓦片。
[0370] 本发明的方面还令调整拉力的步骤还包括用激光照亮轮圈以确保轮圈上所有点位于单个平面内。
[0371] 本发明的方面还令安装多个反射瓦片的步骤还包括在多个第二轮辐上安装多个加固件，并且在加固件上安装多个反射瓦片。
[0372] 本发明的方面具有的步骤还包括将多个细长导向件连接于多个加固件，并且使每个瓦片压靠至少两个细长导向件。
[0373] 本发明的方面还包括将每个瓦片压靠至少两个细长导向件的步骤，其包括在每个瓦片与其相应的加固件之间紧固多个弹性构件。
[0374] 本发明的方面还具有在多个反射瓦片的焦点位置处安装太阳能转换器的步骤。
[0375] 本发明的方面还令安装太阳能转换器的步骤包括在轮毂上安装六足支架和在六足支架上安装太阳能转换器。
[0376] 本发明的方面还具有在轮毂内部制造热交换器并且在热交换器与太阳能转换器之间提供流体导管的步骤。
[0377] 本发明的方面还令安装太阳能转换器的步骤包括将多个光伏电池排列为环形。
[0378] 本发明的方面还将环划分为邻接区段的步骤，每个区段具有若干光伏太阳能电池，并且来自每个区段的一个电池与来自其它区段中每个的一个电池并联地电连接。
[0379] 本发明的方面还包括安装辅助光学元件从而将从瓦片反射的光聚焦在太阳能转换器上的步骤。
[0380] 本发明的方面还包括在轮圈上安装旋转冲洗臂的步骤。
[0381] 本发明的方面还包括通过将前部反射膜成形为所期望的曲率并且将柔性芯部夹在前部反射膜与后膜之间来形成反射瓦片的步骤.
[0382] 本发明的方面还具有将前部反射膜成形为所期望的曲率的步骤，包括将前部反射膜成形为如此的曲率以使多个瓦片安装在一起时将入射光反射在环形聚焦区域上。
[0383] 本发明的方面还具有将前部反射膜成形为所期望的曲率的步骤，包括将前部反射膜成形为近似偏移旋转抛物面的一部分，其包括形为抛物线的母线，其光轴平行于但径向偏离于旋转轴线。
