CN103382984A - 用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置 - Google Patents

Abstract

一种用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置，包括电机座，该电机座内设有可转动的内套，该电机座的与电机安装面相对的一侧连接有壳体，在壳体内设有与内套相连接的N级行星齿轮系，该N级行星齿轮系逐级连接，输出端与太阳能光热发电组件连接，当所述内套与电机连接时，电机的输入扭矩通过内套传递给N级行星齿轮系，N级行星齿轮系逐级传递该扭矩并逐级增大输出，从而实现了减速效果，提高了传递效率。本发明由于将N级行星齿轮系的内齿圈设于同一壳体上，同轴度高，可减少啮合误差，提高传动精度。本发明通过内花键连接输出扭矩，可提高承载力，增大传递效率，提高使用寿命。

Description

用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置

【技术领域】

本发明涉及太阳能光热发电，特别是涉及一种传动扭矩大，承载能力高的用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置。

【背景技术】

传统的火力发电是通过燃烧，把化石中储存的能量转化为热能后再转化为电能。而太阳能光热发电则是通过聚光镜聚焦采集太阳光线，加热水或者其他工作介质，将太阳能转化为热能，产生高压高温的水蒸气来推动发电机组工作，从而将热能转化成为电能。由于太阳能光热发电不消耗化石燃料，对环境无污染，且太阳能为可再生资源，因此，太阳能光热发电备受世界各国的重视，其发展前景及利用价值相当可观。太阳能光热发电过程中，一般需要利用太阳能光线跟踪装置调节聚光镜的朝向，而太阳能光线跟踪装置则需通过减速装置减速后驱动聚光镜转动，让太阳光垂直照射在聚光镜的镜面上，以最大程度地接收太阳能光线。此外，在其他组件的安装中，也大量需要该类减速装置。因此，减速装置的性能对太阳能光热发电系统的效率影响极大。太阳能光热发电主要分为槽式、塔式、碟式（盘式）、菲涅尔式太阳能光热发电几种，对于槽式太阳能光热发电，现有技术所使用的减速装置大都为涡轮蜗杆机构，其传动扭矩小，传动效率及承载能力较低。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种可有效增加传动扭矩，提高传动效率及承载能力，并减少传动误差的用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置。

为解决上述问题，本发明提供了一种用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置，包括电机座，其特征在于，在电机座内可转动连接有内套，在所述电机座的与电机安装面相对的一侧连接有壳体，所述壳体内设有与所述内套相连接的N级行星齿轮系，所述N级行星齿轮系的每一级各包括一个太阳轮、一个行星架、三个或三个以上行星轮，其中第1级太阳轮与内套连接，第1至第N级太阳轮分别与第1至第N级行星轮啮合，第1至第N-1级行星架分别与第1至第N-1级行星轮及第2至第N级太阳轮连接，第N级行星架与第N级行星轮连接，该第N级行星架设有输出端，当所述电机带动内套转动时，电机的输入扭矩通过内套驱动N级行星齿轮系的第1级太阳轮，然后逐级传动并增大扭矩，最后通过第N级行星架的输出端将增大后的扭矩输出到与之相配合的槽式太阳能光热发电组件上。

所述壳体由第一壳体、中间壳体、内齿圈及第二壳体依次连接而成，所述第二壳体的自由端密封连接有通盖。

所述第一壳体的内壁上沿轴向设有多圈内齿，所述内齿分别与第1至第N-1级行星轮啮合；所述壳体的内齿圈与第N级行星轮啮合。

所述第1至第N-1级行星架均为设有中心轴孔的圆盘状体，其外径小于壳体内径，在该第1至第N-1级行星架的中心轴孔的内壁上分别设有内齿，所述内齿分别与第2至第N级太阳轮啮合；在所述第1至第N-1级行星架的端面上间隔地设有多个行星轴，所述行星轴通过轴承分别与第1至第N-1级行星轮连接；所述第N级行星架为圆盘体，其一侧端面间隔地设有多个行星轴，该行星轴通过轴承与第N级行星轮连接，其另一侧端面设有沿轴向延伸的套状体，其内设有内花键，所述第N级行星架通过该内花键与太阳能光热发电组件连接。

所述第1级太阳轮为设有轮轴的齿轮，其轮轴与内套固接，其齿轮与第1级行星轮啮合；所述第2至第N级太阳轮为双联齿轮，其中一个齿轮活动设置于第1至第N-1级行星架的中心轴孔内，并与之啮合，另一个齿轮伸出中心轴孔外，并与第2至第N级行星轮啮合。

所述内套为圆形套状体，其外径与电机座的中心轴孔匹配，其内径与电机转轴外径匹配。

所述壳体由第一壳体、中间壳体、内齿圈及第二壳体用螺栓依次连接而成，所述第一壳体用螺栓与所述电机座连接。

所述N级行星齿轮系的级数N为3～6。

所述电机座、内套、第1至第N级太阳轮、第1至第N行星架、第一壳体、中间壳体、内齿圈、第二壳体、通盖、输出轴的中轴线位于同一直线上。

本发明的贡献在于，其为槽式太阳能光热发电系统提供了一种有效的跟踪驱动减速装置。本发明通过在壳体内设置多级行星齿轮系进行逐级传动，使得输入扭矩逐级增大，因而有效提高了传动效率及承载能力。本装置各部件的同轴度高，啮合误差小，传动精度高。此外，本装置体积小，可节省安装空间，降低生产成本，利于批量生产。

【附图说明】

图1是本发明的结构装配图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。

如图1所示，本发明的用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置1，包括电机座10、内套20、壳体30、N级行星齿轮系、通盖50。所述电机座10用于支撑电机，在与电机安装面相对的一侧连接有壳体30，所述内套20可转动的设于电机座10的中心轴孔内，用于连接电机。所述N级行星齿轮系设于所述壳体30内，其一端与内套20连接，另一端与太阳能光热发电组件连接，用于逐级传递扭矩并增大扭矩进行输出。当所述内套20与电机连接时，电机的输入扭矩通过内套20传递给N级行星齿轮系，N级行星齿轮系逐级传递该扭矩并逐级增大，最后通过N级行星齿轮系的输出端将增大后的扭矩输出到与之相配合的槽式太阳能光热发电组件上，如太阳能光线跟踪装置，实现减速目的。本实施例中，用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置1呈竖向设置。

具体地说，如图1所示，所述电机座10设有中心轴孔，该中心轴孔分为两段，靠近电机安装面的一端的轴孔直径与内套20的外径相匹配，使得内套20可装入电机座10的中心轴孔内，与电机安装面相对的一端的轴孔直径大于内套20外径，用于在轴孔与内套20之间装设轴承11。所述内套20为圆形套状体，用于连接电机，传递电机的输入扭矩。

如图1所示，所述壳体30包括第一壳体31、中间壳体32、内齿圈33及第二壳体34。所述第一壳体31为圆形套筒结构，其底部设有向外延伸的凸缘312。该第一壳体31的顶部与所述电机座10用螺栓连接，底部凸缘312用螺栓与所述中间壳体32连接（图中未示出螺栓结构）。该第一壳体31内壁设有内齿311，本例中，其在沿轴向的内壁圆周上设有三圈内齿311，用于与N级行星齿轮系中的行星轮啮合，形成行星轮的内齿圈。且由于该三圈内齿311设于同一壳体30的内壁上，其同轴度好，利于减少装配时的误差，提高啮合精度。此外，为更进一步提高啮合性能，降低齿轮啮入啮出的误差，所述轮齿均通过高精度齿轮修形工艺，修整了齿轮啮合时相互干涉部分，齿轮修型在提高啮合精度的同时还可提高轮齿的弯曲强度和接触强度，从而降低由于交变应力和冲击应力所带来的齿变形率和齿折断率，提高使用寿命。所述三圈内齿311的齿形及齿数根据多级行星轮系的传动比及减速效果而定。所述中间壳体32为底部带凸缘321的套筒结构，其顶部与第一壳体的凸缘312用螺栓连接，其底部凸缘321用螺栓与内齿圈33及第二壳体34连接。该中间壳体32的内壁设有沿内壁圆周向内延伸的环形凸缘322，该凸缘322的圆周壁用于支撑架空轴承，该架空轴承用于支撑第N级行星架（即本实施例中的第4级行星架）。所述内齿圈33用于与N级行星齿轮系中第N级行星轮啮合，其设于中间壳体32与第二壳体34之间，并通过螺栓分别与中间壳体32及第二壳体34连接（图中未示出螺栓结构）。该内齿圈33的齿数及齿形根据N级行星齿轮系的传动比及减速效果而定，其同样采用高精度齿轮修形工艺进行轮齿修行。所述第二壳体34为锥形的套筒结构，其顶部设有向外延伸的凸缘341，用于与内齿圈33的下端对接。该第二壳体34的底部内壁设有凸缘342，该凸缘342与第二壳体34的底面平齐，构成一个可装设N级行星系的输出端、轴承60及通盖50的接口，使通盖50与N级行星系的输出端及第二壳体34形成密封连接。

所述N级行星齿轮系设于壳体30内，用于传递扭矩，实现减速目的。该N级行星齿轮系的级数N为3～6，本例中，优选级数N为4，即四级行星齿轮系。具体地说，该四级行星齿轮系包括逐级连接的第1级行星齿轮组41、第2级行星齿轮组42、第3级行星齿轮组43及第4级行星齿轮组44，所述第1级行星齿轮组41与所述内套20连接，所述第4级行星齿轮组44与太阳能光热发电组件连接，如太阳能光线跟踪装置。其中，所述第1级行星齿轮组包括第1级行星轮412、第1级行星架413、第1级太阳轮411；所述第2级行星齿轮组包括第2级行星轮422、第2级行星架423、第2级太阳轮421；所述第3级行星齿轮组包括第3级行星轮432、第3级行星架433、第3级太阳轮431；所述第4级行星齿轮组包括第4级行星轮442、第4级行星架443、第4级太阳轮441。所述第1级太阳轮411为设有轮轴的齿轮，其轮轴通过过盈连接设于内套20的中心轴孔内，用于传递输入扭矩，使由电机输入的扭矩从内套20传动到第1级太阳轮411。此处第1级太阳轮411与内套20采用过盈连接，可避免壳体30内的油进入内套。所述第1级太阳轮411的齿轮与第1级行星轮412的外轮齿啮合，用于将扭矩从第1级太阳轮411转化到第1级行星轮412。本例中，第1级行星轮412设有3个，其他实施例中，所述第1级行星轮可设有3个以上。所述3个第1级行星轮412的外齿均与第一壳体31内壁上最上圈的内齿311相啮合。所述第1级行星轮412的齿轮孔内装有轴承。所述第1级行星架413为设有中心轴孔的圆盘结构，其中心轴孔内设有相应的轮齿，用于与第2级太阳轮421啮合连接；该第1级行星架413的端面上沿圆周设有行星轴4131，其通过轴承与第1级行星轮412连接，从而使得扭矩可从第1级行星轮412转化到第1级行星架413上。所述第1级行星架413的轴线与内套20的中心轴线、第1级太阳轮411的中心轴线、第2级太阳轮421的中心轴线位于同一直线上。所述第2级太阳轮421为双联齿轮，其中一个齿轮活动设置于第1级行星架413的中心轴孔内，并与之啮合，以保证足够的扭矩传递，使扭矩从第1级行星架413传递至第2级太阳轮421；该第2级太阳轮421的另一个齿轮伸出第1级行星架413的中心轴孔外，与第2级行星轮422的外轮齿啮合，使扭矩从第2级太阳轮421传递至第2级行星轮422。本例中，所述第2级行星轮422设有3个，其外轮齿均与第一壳体31内壁上的中间圈内齿啮合。所述第2级行星架423的基本结构同第1级行星架413，其与第3级太阳轮431啮合连接，其行星轴4231与第2级行星轮422连接，使的扭矩从第2级行星轮422传递至第2级行星架423后又传递至第3级太阳轮431。所述第3级太阳轮431为双联齿轮，其上端齿轮与第2级行星架423啮合，其下端齿轮与第3级行星轮432啮合，使扭矩从第3级太阳轮431传递至第3级行星轮432。所述第3级行星轮432的外轮齿与第一壳体31内壁的下圈内齿啮合。所述第3级行星架433的结构同第1级行星架413，其与第4级太阳轮441啮合，其行星轴4331与第3级行星轮432连接，使得扭矩从第3级行星轮432传递至第3级行星架433后又传递至第4级太阳轮441。所述第4级太阳轮441为双联齿轮，其上端齿轮与第3级行星架433啮合连接，其下端齿轮与第4级行星轮442啮合，使扭矩从第4级太阳轮441传递至第4级行星轮442；所述第4级行星轮442与内齿圈33的内齿啮合；所述第4级行星架443由沿轴向间隔设置的圆盘体和圆环体及设于圆盘体与圆环体之间的行星轴4431连接而成，所述行星轴4431通过轴承与第4级行星轮442连接，所述圆环体的外侧端面设有环形凸缘，该环形凸缘通过架空轴承滚动连接于中间壳体32的环形凸缘322内。所述圆盘体的外侧端面设有沿轴向延伸的套状体4432，该套状体4432内设有内花键；所述套状体4432的外径与通盖50的孔径大小一致，使得该套状体4432可装设于通盖50的通孔内，从而使得第4级行星架可通过内花键与设于壳体30外侧的太阳能光线跟踪装置连接，输出扭矩。本发明采用内花键连接输出扭矩，可提高整机的承载能力及传递效率。为使上述4级行星齿轮系的设计更合理，性能更优异，所述太阳轮、行星轮均采用了低碳合金钢，并进行了相应的热处理，以提高各轮齿的齿面硬度。此外，各轮齿部位还应用了高精度齿轮修形工艺、齿轮表面微裂纹的检测工艺、液氮冷装工艺，以提高啮合精度，提升性能。本发明中，N级行星齿轮系中的轮齿数应根据减速需求而设定，本实施例不做具体数值说明，本领域的计算人员可根据相应的传动比自行进行计算。

所述通盖50设于第二壳体34的底部，并与第二壳体34螺栓连接，从而使得第二壳体34、通盖50、第4级行星架的输出端（套状体4432）形成密封连接。

藉此，本发明通过在壳体30内部设置4级行星齿轮系，使该4级行星齿轮系中的第1至第3级行星架分别与第1至第3级行星轮及第2至第4级太阳轮连接，第4级行星架与第4级行星轮及太阳能光线跟踪装置连接，从而逐级传递扭矩，并由第4级行星架的输出端输出，从而实现了减速效果，并提高了传递效率。此外，由于第1级行星轮412、第2级行星轮422、第3级行星轮432均是与第一壳体31内壁的三圈内齿啮合的，其保证了行星齿轮系的内齿圈的同轴度，减少了啮合误差，大大提高了传动精度，并可提高使用寿命，可使用长达20年。通过行星齿轮系传递的扭矩最终通过内花键连接而输出，可大大降低跟踪驱动减速装置的高度，从而可节省安装空间，降低生产成本，利于批量生产。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置，包括电机座（10），其特征在于，在电机座（10）内可转动连接有内套（20），在所述电机座（10）的与电机安装面相对的一侧连接有壳体（30），所述壳体（30）内设有与所述内套（20）相连接的N级行星齿轮系，所述N级行星齿轮系的每一级各包括一个太阳轮、一个行星架、三个或三个以上行星轮，其中第1级太阳轮（411）与内套（20）连接，第1至第N级太阳轮分别与第1至第N级行星轮啮合，第1至第N-1级行星架分别与第1至第N-1级行星轮及第2至第N级太阳轮连接，第N级行星架与第N级行星轮连接，该第N级行星架设有输出端，当所述电机带动内套（20）转动时，电机的输入扭矩通过内套（20）驱动N级行星齿轮系的第1级太阳轮（411），然后逐级传动并增大扭矩，最后通过第N级行星架的输出端将增大后的扭矩输出到与之相配合的槽式太阳能光热发电组件上。

2.如权利要求1所述的用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置，其特征在于，所述壳体（30）由第一壳体（31）、中间壳体（32）、内齿圈（33）及第二壳体（34）依次连接而成，所述第二壳体（34）的自由端密封连接有通盖（50）。

3.如权利要求2所述的用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置，其特征在于，所述第一壳体（31）的内壁上沿轴向设有多圈内齿（311），所述内齿（311）分别与第1至第N-1级行星轮啮合；所述壳体的内齿圈（33）与第N级行星轮啮合。

4.如权利要求1所述的用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置，其特征在于，所述第1至第N-1级行星架均为设有中心轴孔的圆盘状体，其外径小于壳体（30）内径，在该第1至第N-1级行星架的中心轴孔的内壁上分别设有内齿，所述内齿分别与第2至第N级太阳轮啮合；在所述第1至第N-1级行星架的端面上间隔地设有多个行星轴，所述行星轴通过轴承分别与第1至第N-1级行星轮连接；所述第N级行星架设有一圆盘体，该圆盘体的一侧端面间隔地设有多个行星轴，该行星轴通过轴承与第N级行星轮连接，其另一侧端面设有沿轴向延伸的套状体，其内设有内花键，所述第N级行星架通过该内花键与太阳能光热发电组件连接。

5.如权利要求4所述的用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置，其特征在于，所述第1级太阳轮（411）为设有轮轴的齿轮，其轮轴与内套（20）固接，其齿轮与第1级行星轮（412）啮合；所述第2至第N级太阳轮为双联齿轮，其中一个齿轮活动设置于第1至第N-1级行星架的中心轴孔内，并与之啮合，另一个齿轮伸出中心轴孔外，并与第2至第N级行星轮啮合。

6.如权利要求1所述的用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置，其特征在于，所述内套（20）为圆形套状体，其外径与电机座（10）的中心轴孔匹配，其内径与电机转轴外径匹配。

7.如权利要求2所述的用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置，其特征在于，所述壳体（30）由第一壳体（31）、中间壳体（32）、内齿圈（33）及第二壳体（34）用螺栓依次连接而成，所述第一壳体（31）用螺栓与所述电机座（10）连接。

8.如权利要求1～7任一条所述的用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置，其特征在于，所述N级行星齿轮系的级数N为3～6。

9.如权利要求8所述的用于槽式太阳能光热发电的跟踪驱动减速装置，其特征在于，所述电机座（10）、内套（20）、第1至第N级太阳轮、第1至第N行星架、第一壳体（31）、中间壳体（32）、内齿圈（33）、第二壳体（34）、通盖（50）的中心轴线位于同一直线上。