CN111431475A - 光伏跟踪支架及其传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种传动装置，用于光伏跟踪支架，光伏跟踪支架包括立柱和主梁，主梁可旋转地支撑于立柱，并且主梁支撑光伏组件，传动装置包括复合链齿轮组和复合链条轮组，复合链齿轮组具有多个链齿轮，多个链齿轮共轴线设置且彼此之间错齿布置，复合链条轮组具有多个链条轮，多个链条轮共轴线设置，并且分别与多个链齿轮一一对应且啮合传动，复合链齿轮组和复合链条轮组中的一方可旋转地设置于立柱，另一方连接主梁。本发明还提供一种包括上述传动装置的光伏跟踪支架。上述传动装置应用于光伏跟踪支架时，可以减少降低光伏跟踪支架在大风作用下的晃动幅度，并且可以减少磨损，适应无油脂润滑的条件。

Description

光伏跟踪支架及其传动装置

技术领域

本发明涉及一种光伏跟踪支架，特别地，涉及一种用于光伏跟踪支架的传动装置。

背景技术

在光伏发电系统中，光伏跟踪支架例如平单轴跟踪支架是最常用的光伏阵列支架之一，由于光伏跟踪支架白天能跟踪太阳方位角变化运行，使得采用光伏跟踪支架的光伏组件全年发电总量要比采用最佳固定倾角支架的光伏组件全年发电总量高出15％-25％。

通常情况下，采用驱动单元诸如回转减速电机可以直接驱动光伏跟踪支架跟踪转动，例如，将回转轴承直接安装在光伏跟踪支架旋转主梁的中部，用减速电机来驱动回转轴承旋转，进而驱动光伏跟踪支架跟踪转动。然而，这种跟踪驱动方式有其不足之处。例如，这种直接驱动方式需要回转减速电机输出相对较大的旋转扭矩才能有效驱动平单轴跟踪支架跟踪转动，因而选用的回转减速电机规格相对较大，成本和功耗也都相对较高。其次，在光伏跟踪支架旋转主梁中部需要空出一段长度以安装回转减速电机，该部位无法安装光伏组件，使得光伏组件在主梁上的安装布置显得不够紧凑。

中国实用新型专利CN209949041U中公开了一种通过链轮齿和链条轮啮合传动来实现光伏跟踪支架跟踪驱动的方案。发明人认为，相比于采用驱动单元直接驱动光伏跟踪支架跟踪转动，通过链轮齿和链条轮啮合传动或者链轮组合来驱动光伏跟踪支架跟踪转动，可以通过选用合适的链齿轮与链条轮的半径之比，使得可以采用较小规格的驱动单元诸如回转减速电机也能产生较大的驱动扭矩，既能节约驱动装置的成本，又能降低驱动装置的运行能耗。而且，通过链轮组合驱动光伏跟踪支架跟踪转动，可以使光伏跟踪支架的主梁上的光伏组件安装布置更加紧凑，既节约成本，又减少占地面积。

然而，发明人研究发现，采用一对链轮组合作为传动装置来实现上述跟踪驱动时，也即，采用一个链齿轮配一个链条轮时，在实际工作状态下，光伏跟踪支架在大风的作用下会产生来回晃动，例如，东西向的来回晃动。而且，由于实际工作中，这种光伏跟踪支架的链齿轮与链条轮的啮合部位长期处在野外裸露状态下运行，难以实施有效的油脂润滑，来回晃动幅度大会造成磨损严重，影响光伏跟踪支架的使用寿命。

本发明意在解决上述问题中的至少一个问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种传动装置，应用于光伏跟踪支架时，可以减少降低光伏跟踪支架在大风作用下的晃动幅度。

本发明的另一目的是提供一种传动装置，应用于光伏跟踪支架时，可以减少磨损，适应无油脂润滑的条件。

本发明提供一种传动装置，用于光伏跟踪支架，所述光伏跟踪支架包括立柱和主梁，所述主梁可旋转地支撑于所述立柱，并且所述主梁支撑光伏组件，所述传动装置包括复合链齿轮组和复合链条轮组，复合链齿轮组具有多个链齿轮，所述多个链齿轮共轴线设置且彼此之间错齿布置，复合链条轮组具有多个链条轮，所述多个链条轮共轴线设置，并且分别与所述多个链齿轮一一对应且啮合传动，所述复合链齿轮组和所述复合链条轮组中的一方可旋转地设置于所述立柱，另一方连接所述主梁。

在一个实施方式中，所述复合链齿轮组具有第一链齿轮和第二链齿轮，所述第一链齿轮的任一齿尖的中心线与所述第二链齿轮的任一齿凹的中心线重合。

在一个实施方式中，所述多个链齿轮的分度圆半径均相同。

在一个实施方式中，所述多个链齿轮的齿数均相同。

在一个实施方式中，所述复合链齿轮组具有第一链齿轮、第二链齿轮和第三链齿轮，所述第一链齿轮的任意两个相邻齿尖对应的圆心角被所述第二链齿轮的任一齿尖的中心线和所述第三链齿轮的任一齿尖的中心线三等分。

在一个实施方式中，所述另一方具有的多个链齿轮或多个链条轮皆为扇形轮，连接在所述主梁的下方。

在一个实施方式中，所述多个链齿轮彼此之间固定连接；和/或，所述多个链条轮彼此之间固定连接。

在一个实施方式中，所述复合链条轮组可旋转地设置于所述立柱，所述复合链齿轮组连接所述主梁。

本发明还提供一种光伏跟踪支架，包括立柱和主梁，所述主梁可旋转地支撑于所述立柱，并且所述主梁支撑光伏组件，所述光伏跟踪支架还包括前述传动装置。

在一个实施方式中，所述光伏跟踪支架还包括驱动单元，用于驱动所述一方旋转。

上述传动装置中，采用错齿布置的多个链齿轮以及与之啮合传动的多个链条轮，可以实现接力传动，在一对链轮的啮合点的间隙较大时另一对链轮的啮合点的间隙较小，总体上减小链轮传动间隙，并且降低间隙变化。因此，采用上述传动装置，可以有效降低光伏跟踪支架在大风作用下的晃动幅度，提高光伏跟踪支架的抗风能力。而且，采用上述传动装置，可以有效减少磨损，适应无油脂润滑的条件，从而有效改善链轮传动机构在野外无油脂润滑条件下的工作性能，大幅提高传动装置及光伏跟踪支架的使用寿命。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是光伏跟踪支架的前视图。

图2是光伏跟踪支架的侧视图。

图3是复合链齿轮组的前视图。

图4是复合链齿轮组的侧视图。

图5是复合链齿轮组的后视图。

图6是复合链条轮组的前视图。

图7是复合链条轮组的侧视图。

图8是链齿轮和链条轮啮合传动处于第一状态的示意图。

图9是图8在啮合部位的局部放大图。

图10是链齿轮和链条轮啮合传动处于第二状态的示意图。

图11是图10在啮合部位的局部放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本发明的保护范围。

例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一特征和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一特征和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一特征和第二特征之间可以不直接联系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一元件和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一元件和第二元件间接地相连或彼此结合。

图1和图2分别示出了根据本发明的光伏跟踪支架10的前视图和侧视图，光伏跟踪支架10以平单轴跟踪支架为示例。光伏跟踪支架10包括立柱20和主梁30。主梁30可以可旋转地支撑于立柱20，例如通过图2中的旋转支架40而由立柱20可旋转地支撑，旋转支架40例如可以是旋转轴承。主梁30可以支撑光伏组件50。如图2所示，可以在主梁30的延伸方向上布置多个立柱20，图中为三个立柱20沿主梁30的延伸方向等距布置，主梁30的延伸方向可以是南北向。需要理解，附图均仅作为示例，不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。

光伏跟踪支架10可以包括传动装置1。传动装置1包括复合链齿轮组2和复合链条轮组3。

如图3、图4和图5所示，复合链齿轮组2具有多个链齿轮4。需要理解，“多个”意指不止一个或者两个以上，包括两个、三个、四个、五个等等。图3至图5示出的实施方式中，复合链齿轮组2具有两个链齿轮4，分别为第一链齿轮41和第二链齿轮42。

多个链齿轮4共轴线设置且彼此之间错齿布置。“错齿布置”意指，多个链齿轮中，一个链齿轮的任一齿尖的中心线与另一链齿轮的任一齿尖的中心线不重合(或，偏离、错开)，或者，一个链齿轮的任一齿凹的中心线与另一链齿轮的任一齿凹的中心线不重合。例如，图3至图5示出的实施方式中，第一链齿轮41和第二链齿轮42具有共同的中心轴线X4，第一链齿轮41的齿尖431的中心线C431与第二链齿轮42的齿尖432的中心线C432错开。图3至图5还示出了第一链齿轮41的齿凹441以及齿凹441的中心线C441，第二链齿轮42的齿凹442以及齿凹442的中心线C442。以第一链齿轮41为例，“齿尖431的中心线C431”意指，在垂直于中心轴线X4的平面上，齿尖431的齿顶点与旋转中心O4(中心轴线X4在该平面上的投影点)之间的连线，或者，该连线的延长线，如图3所示；“齿凹441的中心线C441”意指，在垂直于中心轴线X4的平面上，齿凹441的齿底点与旋转中心O4之间的连线，或者，该连线的延长线，如图3所示。

如图6和图7所示，复合链条轮组3具有多个链条轮5。多个链条轮5也共轴线设置，并且分别与前述多个链齿轮4一一对应且啮合传动。如前所述，在图示实施方式中，复合链齿轮组2具有两个链齿轮4，因此，在图6和图7示出的实施方式中，与之对应地，复合链条轮组3具有两个链条轮5，也即，分别与第一链齿轮41和第二链齿轮42啮合传动的第一链条轮51和第二链条轮52。第一链条轮51和第二链条轮52具有共同的中心轴线，该中心轴线在垂直平面上投影为旋转中心O5，如图6所示。可以理解，第一链齿轮41和第二链齿轮42错齿布置，分别与之啮合传动的第一链条轮51和第二链条轮52的链销531、532也错开布置。

前述复合链齿轮组2和复合链条轮组3中的一方可旋转地设置于立柱20，另一方连接主梁30。在图示实施方式中，复合链齿轮组2作为前述一方的示例，可旋转地设置于立柱20；而复合链条轮组3作为前述另一方的示例，连接主梁30。

链轮传动处在不同位置时，啮合传动或者配对的链齿轮4和链条轮5之间啮合点的间隙是在不断变化的，如图8至图11所示。可以理解，图8至图11中，链齿轮4可以表示第一链齿轮41或第二链齿轮42等，链条轮5可以表示对应的第一链条轮51或第二链条轮52等，链齿轮4的任一齿尖43可以表示对应的第一链齿轮41的齿尖431或第二链齿轮42的齿尖432等，链齿轮4的任一齿凹44可以表示对应的第一链齿轮41的齿尖441或第二链齿轮42的齿尖442等，齿尖43的中心线C43可以表示对应的第一链齿轮41的齿尖431的中心线C431或第二链齿轮42的齿尖432的中心线C432等，齿凹43的中心线C44可以表示对应的第一链齿轮41的齿凹441的中心线C441或第二链齿轮42的齿凹442的中心线C442等，链条轮5的链销53可以表示对应的第一链条轮51的链销531或第二链条轮52的链销532等。

当链齿轮4的任一齿尖43的中心线C43与链齿轮4和链条轮5的中心连线L45重合时，链齿轮4与链条轮5的啮合点的间隙最大，如图9中的G1所示，此时可以定义为第一状态。其中，链齿轮4和链条轮5的中心连线L45是链齿轮4的旋转中心O4和链条轮5的旋转中心O5的连线。

当链齿轮4的任一齿凹44的中心线C44与链齿轮4和链条轮5的中心连线L45重合时，链齿轮4与链条轮5的啮合点的间隙最小，如图11中的G2所示，此时可以定义为第二状态。因此，在链轮啮合传动过程中，链齿轮4与链条轮5啮合点的间隙大小是在交替变化的。

当大风来临时，链齿轮4与链条轮5的啮合点的间隙越大，光伏跟踪支架可能产生的东西向来回晃动的幅度也就可能越大；反之，也就越小。

另外，由于链齿轮4与链条轮5的啮合点的间隙大小是在交替变化的，因此，链齿轮4与链条轮5的啮合点的接触部位在传动过程中还会产生切向滑动，这会造成链齿轮4和链条轮5的接触部位产生局部磨损。而且，链齿轮4与链条轮5的啮合点的间隙变化越大，造成的局部磨损也就越严重，尤其是在啮合点润滑条件不太好的情况下。

因此，在链轮传动过程中，链齿轮4与链条轮5的啮合点的间隙和间隙变化越小越好。

上述传动装置1中，采用两对链轮(配对的第一链齿轮41和第一链条轮51，配对的第二链齿轮42和第二链条轮52)或者更多对链轮，复合在一起，错齿排列(或者，交错组合)，采用接力传动的方式，可以在一对链轮(例如第一链齿轮41和第一链条轮51)的啮合点的间隙最大时另一对链轮(例如，第二链齿轮42和第二链条轮52)的啮合点的间隙并非最大，因而，总体上减小链轮传动间隙，并且降低间隙变化。因此，可以提高光伏跟踪支架抵抗大风晃动的能力，还可改善链轮传动例如在野外无油脂润滑条件下的工作性能，大幅提高传动装置的使用寿命。

对于图3至图5所示的实施方式，复合链齿轮组2具有第一链齿轮41和第二链齿轮42时，优选地，第一链齿轮41的任一齿尖431的中心线C431与第二链齿轮42的任一齿凹442的中心线C442重合。可以理解，复合链条轮组3中第一链条轮51和第二链条轮52的复合也采取同样的错齿排列方式，以与第一链齿轮41和第二链齿轮42的复合对应。

这样，当第一对链轮中链齿轮4的任一齿尖43的中心线C43与链齿轮4和链条轮5的中心连线L45重合时(处于图8和图9示出的第一状态)，第二对链轮中正好链齿轮4的任一齿凹44的中心线C44与链齿轮4和链条轮5的中心连线L45重合(处于图10和图11示出的第二状态)。举例而言，第一链齿轮41的齿尖431的中心线C431与第一链齿轮41和第一链条轮51的中心连线L45重合时，第二链齿轮42的任一齿凹432的中心线C432与第二链齿轮42和第二链条轮52的中心连线L45重合。换言之，第一对链轮的啮合点的间隙最大时，第二对链轮的啮合点的间隙最小(或者，近乎为0)。这样可以总体上把链齿轮与链条轮的啮合点的间隙变化控制在半周波范围之内，使得链轮传动间隙大大减小，间隙变化也大大降低。因此，可以大大提高光伏跟踪支架10抵抗大风晃动的能力，同时，还能有效改善链轮传动在野外无油脂润滑条件下的工作性能，大幅提高传动装置1的使用寿命。

可以理解，可以采用三对或更多对链轮复合在一起的方式，然后将链齿轮相邻两齿对应的圆心角三等分或多等分，每一对链轮对应一部分圆心角，以此进行接力传动。例如，复合链条轮组2可以具有第一链齿轮、第二链齿轮和第三链齿轮，第一链齿轮的任意两个相邻齿尖对应的圆心角被第二链齿轮的任一齿尖的中心线和第三链齿轮的任一齿尖的中心线三等分。例如，如图8所示，链齿轮4可以看作是第一链齿轮，两个相邻齿尖43a、43b对应的圆心角α被射线L2和L3三等分，第二链齿轮和第三链齿轮可以错齿布置成，第二链齿轮的任一齿尖的中心线和第三链齿轮的任一齿尖的中心线分别与射线L2和L3重合。

复合链轮的对数越多，啮合过程中产生的间隙及其变化也就越小，传动也就越平稳。同时也需要考虑到，链轮复合的数量越多，传动机构也就越庞大，成本也就越高，因此，需要综合考虑，链轮复合数量不宜过多，两对或三对较优。

前述链齿轮4或链条轮5可以是整圈、完整的圆形轮，也可以是非整圈、不完整的扇形轮。实际设置时，可以根据相应工作部位的范围来确定采用扇形轮还是圆形轮。例如，若工作部位的范围在一周以上(包括一周)的，则链齿轮或链条轮通常采用圆形轮；而工作部位的范围在一周甚至半周以内，则链齿轮或链条轮可以采用扇形轮，以减轻重量，特别地，扇形轮的扇形圆心角可以设置得比工作部位的范围对应的旋转角度大一些。以平单轴跟踪支架为例，光伏跟踪支架10实际工作时的东西向跟踪范围一般不超过±60°，因而实际跟踪能力范围例如可以不超过±70°。图示实施方式中，复合链条轮组3作为前述连接主梁30的另一方的示例，具有的多个链条轮5皆为扇形轮，连接在主梁30的下方。这样，多个链条轮5可以不干涉主梁30支撑的光伏组件50。类似地，若连接主梁30的另一方为复合链齿轮组2，则复合链齿轮组2具有的多个链齿轮4也可以皆为扇形轮。

图示实施方式中，复合链齿轮组2作为前述可旋转地设置于立柱20的一方的示例，复合链齿轮组2具有的多个链齿轮4皆为圆形轮。啮合传动时，圆形轮形式的链齿轮4的旋转角度大于对应的扇形轮形式的链条轮5的旋转角度，传动比大于1。

图示实施方式中，多个链齿轮4的分度圆半径均相同，这样可以保证对应的一对链轮组合所形成的速比相同，从而可以实现同步传动。图示实施方式中，多个链齿轮4的齿数也均相同，这样可以更易获得理想的接力传动模式。如前所述，链齿轮4可以采用扇形轮而非圆形轮，需要理解，对于链齿轮4采用扇形轮时，“多个链齿轮4的齿数”意指将扇形轮形式的链齿轮4补成完整一圈的圆形轮时的整圈的齿数。进一步，图示实施方式中，多个链齿轮4的构型及尺寸完全相同。

图示实施方式中，多个链齿轮4彼此之间可以固定连接。多个链条轮5彼此之间也可以固定连接。例如图4中，第一链齿轮41和第二链齿轮42通过被具有键槽的联接轴71穿插中心而串联固定在一起，然后通过键72插入联接轴71上设置的键槽来防止转动。图7中，第一链条轮51和第二链条轮52通过紧固件81诸如螺栓串联固定在一起。

多个链齿轮4彼此之间可以具有轴向间隙。图4示出的实施方式中，第一链齿轮41和第二链齿轮42之间具有轴向间隙D4。

回到图1和图2，光伏跟踪支架10还可以包括驱动单元60，用于驱动作为前述一方示例的复合链齿轮组2旋转。驱动单元60例如可以是回转减速电机，由回转轴承+减速器+电机组成。例如，可以将作为驱动单元60示例的回转减速电机固定于立柱20，并将复合链齿轮组2固定于回转减速电机的转动输出端，复合链齿轮组2的多个链齿轮4可以固连在一起，从而驱动单元60驱动复合链齿轮组2的多个链齿轮4一起旋转，借此带动与之充分啮合的复合链条轮组3的多个链条轮5一起旋转，而复合链条轮组3固定于主梁30，因此可以带动主梁30及其支撑的光伏组件50一起旋转。驱动单元60和传动装置1组成驱动装置，通过控制作为驱动单元60示例的回转减速电机进行正反向转动，即可实现光伏跟踪支架10对太阳方位角变化的跟踪驱动。

相比于采用驱动单元直接驱动光伏跟踪支架跟踪转动，采用上述传动装置1可以使光伏跟踪支架10在驱动相同容量的光伏组件50时，选用的驱动单元60诸如回转减速电机规格相对更小，成本和功耗都相对更低。并且，主梁30在安装驱动装置的部位仍可安装光伏组件50，使光伏组件50在光伏跟踪支架10的主梁30上的安装布置更加紧凑。

随着光伏发电技术的日趋成熟，光伏跟踪支架已经得到了广泛应用。上述传动装置及包括上述传动装置的光伏跟踪支架在未来的光伏电站建设中将有非常广阔的应用前景。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种传动装置，用于光伏跟踪支架，所述光伏跟踪支架包括立柱和主梁，所述主梁可旋转地支撑于所述立柱，并且所述主梁支撑光伏组件，其特征在于，所述传动装置包括：

复合链齿轮组，具有多个链齿轮，所述多个链齿轮共轴线设置且彼此之间错齿布置；和

复合链条轮组，具有多个链条轮，所述多个链条轮共轴线设置，并且分别与所述多个链齿轮一一对应且啮合传动；

所述复合链齿轮组和所述复合链条轮组中的一方可旋转地设置于所述立柱，另一方连接所述主梁。

2.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，

所述复合链齿轮组具有第一链齿轮和第二链齿轮，所述第一链齿轮的任一齿尖的中心线与所述第二链齿轮的任一齿凹的中心线重合。

3.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，

所述多个链齿轮的分度圆半径均相同。

4.如权利要求3所述的传动装置，其特征在于，

所述多个链齿轮的齿数均相同。

5.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，

所述复合链齿轮组具有第一链齿轮、第二链齿轮和第三链齿轮，所述第一链齿轮的任意两个相邻齿尖对应的圆心角被所述第二链齿轮的任一齿尖的中心线和所述第三链齿轮的任一齿尖的中心线三等分。

6.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，

所述另一方具有的多个链齿轮或多个链条轮皆为扇形轮，连接在所述主梁的下方。

7.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，

所述多个链齿轮彼此之间固定连接；和/或

所述多个链条轮彼此之间固定连接。

8.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，

所述复合链条轮组可旋转地设置于所述立柱，所述复合链齿轮组连接所述主梁。

9.一种光伏跟踪支架，包括立柱和主梁，所述主梁可旋转地支撑于所述立柱，并且所述主梁支撑光伏组件，其特征在于，所述光伏跟踪支架还包括如权利要求1至8中任一项所述的传动装置。

10.如权利要求9所述的光伏跟踪支架，其特征在于，

所述光伏跟踪支架还包括驱动单元，用于驱动所述一方旋转。

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