CN213069595U - 一种驱动装置及光伏跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光伏传动技术领域，公开了一种驱动装置及光伏跟踪系统，驱动装置包括壳体、扇形蜗轮和限位盖板；扇形蜗轮设置在壳体内，扇形蜗轮包括中心轴和固定围设在中心轴外壁的扇形齿部，中心轴用于带动光伏跟踪系统的主轴转动；限位盖板固定设置在壳体内，限位盖板沿中心轴的轴向凸出设有限位凸块，限位凸块位于扇形齿部的转动轨迹上，用于对扇形齿部的转动范围进行限位，以限制扇形蜗轮的转动行程。限位凸块位于扇形齿部的转动轨迹上，扇形齿部转动到极限位置时，扇形齿部的端部与限位凸块接触，使得扇形齿部在此极限位置停止转动，以在驱动源头上实现跟踪停止，使光伏跟踪系统在极限位置具有可靠的机械限位，提高限位的准确性可靠性。

Description

一种驱动装置及光伏跟踪系统

技术领域

本实用新型涉及光伏传动技术领域，尤指一种驱动装置及光伏跟踪系统。

背景技术

传统的太阳能跟踪支架的驱动系统一般采用单驱动装置，由一个减速机或推杆、线性执行机构等驱动机构单点驱动光伏支架的主轴转动，这样除驱动点以外形成自由长悬臂结构，容易产生大风情况下自由长悬臂扭曲，悬臂越长扭曲叠加越严重，造成组件及支架损坏风险，同时由于固有频率低也会增加共振风险。

为了解决上述单点驱动的问题，目前越来越多的光伏跟踪系统开始使用多点同步驱动装置，通过多点驱动主轴同步转动，使多个驱动点变成多个固定锁定点，显著提高光伏跟踪系统的抗风能力和稳定性。但是，大部分多点同步驱动装置通常需要在跟踪机械结构外部设置机械硬限位结构以实现极限位置的停止功能，或者依靠软件上判断极限角度而实现停止功能。而软件判断极限角度通常依靠外部机械硬限位的接触而下发停止命令，在现场环境中，这种模式通常会因为接触部件的偏移而出现失误，造成光伏跟踪系统的损失。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种驱动装置及光伏跟踪系统，在驱动装置内部设置限位机构，可提高极限位置止停的准确性和可靠性，降低失误。

本实用新型提供的技术方案如下：

一方面，提供一种驱动装置，包括：

壳体；

扇形蜗轮，设置在所述壳体内，所述扇形蜗轮包括中心轴和固定围设在所述中心轴外壁的扇形齿部，所述中心轴用于带动光伏跟踪系统的主轴转动；

限位盖板，固定设置在所述壳体内，所述限位盖板沿所述中心轴的轴向凸出设有限位凸块，所述限位凸块位于所述扇形齿部的转动轨迹上，用于对所述扇形齿部的转动范围进行限位，以限制所述扇形蜗轮的转动行程。

进一步优选地，所述限位凸块位于所述扇形齿部的非啮合侧，且所述限位凸块相对所述扇形齿部的中心线对称设置。

进一步优选地，改变所述扇形齿部的弧长以调节所述扇形蜗轮的转动角度。

进一步优选地，所述限位盖板为圆弧形并包覆所述中心轴。

进一步优选地，还包括：

环面蜗杆，适于与驱动件连接，所述环面蜗杆与所述扇形齿部啮合，且轴向与所述中心轴的轴向垂直设置；

传动轴，与所述环面蜗杆平行设置；

齿轮机构，一端与所述环面蜗杆连接，另一端与所述传动轴连接，以传达所述环面蜗杆到所述传动轴的传动；

输出轴，与所述环面蜗杆垂直设置；

伞齿轮机构，连接所述传动轴与所述输出轴，以传达从所述传动轴到所述输出轴的传动。

进一步优选地，所述齿轮机构包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述蜗杆远离驱动件的一端同轴固定连接，所述第二齿轮与所述传动轴远离所述伞齿轮机构的一端同轴固定连接，且与所述第一齿轮啮合。

进一步优选地，所述第二齿轮的齿数小于所述第一齿轮的齿数。

进一步优选地，所述伞齿轮机构包括第一伞齿轮和第二伞齿轮，所述第一伞齿轮与所述传动轴远离所述第二齿轮的一端同轴固定连接，所述第二伞齿轮与所述第一伞齿轮垂直外啮合，且所述第二伞齿轮与所述输出轴同轴设置。

进一步优选地，所述壳体包括第一润滑腔、第二润滑腔和第三润滑腔，所述环面蜗杆和所述扇形蜗轮设置于所述第一润滑腔，所述齿轮机构设置于所述第二润滑腔，所述伞齿轮机构设置于所述第三润滑腔。

另一方面，还提供一种光伏跟踪系统，包括上述的驱动装置。

本实用新型的技术效果在于：限位凸块位于扇形齿部的转动轨迹上，扇形齿部转动到极限位置时，扇形齿部的端部与限位凸块接触，使得扇形齿部在此极限位置停止转动，即使得扇形蜗轮停止转动，从而限制扇形蜗轮的转动行程，以在驱动源头上实现跟踪停止，使光伏跟踪系统在极限位置具有可靠的机械限位，提高限位的准确性可靠性，降低失误，进而降低光伏跟踪系统的损失。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1是本实用新型的驱动装置的扇形蜗轮和限位盖板的结构示意图；

图2是本实用新型的驱动装置的剖面图；

图3是图2中A处的放大图。

附图标号说明：

1、壳体；11、第一润滑腔；12、第二润滑腔；13、第三润滑腔；2、扇形蜗轮；21、中心轴；22、扇形齿部；23、中心线；3、限位盖板；31、限位凸块；4、主轴；5、环面蜗杆；6、传动轴；7、齿轮机构；71、第一齿轮； 72、第二齿轮；8、输出轴；9、伞齿轮机构；91、第一伞齿轮；92、第二伞齿轮；10、同步连接杆。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型提供一种驱动装置的具体实施例，如图1至图3所示，包括壳体1、扇形蜗轮2和限位盖板3；扇形蜗轮2设置在壳体1内，扇形蜗轮2包括中心轴21和固定围设在中心轴21外壁的扇形齿部22，中心轴21用于带动光伏跟踪系统的主轴4转动；

限位盖板3固定设置在壳体1内，限位盖板3沿中心轴21的轴向凸出设有限位凸块31，限位凸块31位于扇形齿部22的转动轨迹上，用于对扇形齿部22的转动范围进行限位，以限制扇形蜗轮2的转动行程。

本实施例中，扇形蜗轮2包括一体设置的中心轴21和扇形齿部22，扇形齿部22上设有多个齿，扇形齿部22通过多个齿可与蜗杆啮合，通过蜗杆与扇形齿部22的啮合带动扇形蜗轮2转动，扇形蜗轮2上的中心轴21可与光伏跟踪系统的主轴4连接，扇形蜗轮2转动时带动主轴4转动。

驱动装置的壳体1内还固定有限位盖板3，限位盖板3上沿中心轴 21的轴向凸出设有限位凸块31，蜗杆带动扇形蜗轮2转动时，限位凸块 31位于扇形齿部33的转动轨迹上，限位凸块31的设置位置和设置数量可根据扇形蜗轮2转动的极限位置进行设定，扇形齿部22转动到极限位置时，扇形齿部22的端部与限位凸块31接触，使得扇形齿部22在此极限位置停止转动，使得扇形蜗轮2停止转动，从而限制扇形蜗轮2的转动行程，以在驱动源头上实现跟踪停止，使光伏跟踪系统在极限位置具有可靠的机械限位，提高限位的可靠性，降低光伏跟踪系统的损失。

优选地，如图1所示，限位凸块31位于扇形齿部22的非啮合侧，且限位凸块31相对扇形齿部22的中心线23对称设置。扇形齿部22的中心线23 是指扇形弧线的中点与扇形弧线两端半径围成的夹角的顶点的连线。即限位凸块31的中心与扇形齿部22的两端部之间的距离相等，扇形蜗轮2正转和反转时的转动极限角度相同，也即主轴4正转和反转时的转动极限角度相同。将限位凸块31对称设置在扇形齿部22的中心线23上，可通过设置一个限位凸块31来实现主轴4正转和反转时的极限位置止停。此外，本实施例中，还可通过改变扇形齿部22的弧长来改变限位凸块31与扇形齿部22的两端部之间的距离，以调节扇形蜗轮2的转动角度，进而实现调节主轴4的转动极限角度，主轴4的转动极限角度是指从初始位置开始，主轴4沿顺时针或逆时针转动时的可转动地角度。

如图1所示，假设限位凸块31位于中心轴21的正上方，扇形齿部22位于中心轴21的正下方，扇形齿部22逆时针转动到扇形齿部22右侧的端部与限位凸块31抵接时，在限位凸块31的作用下，扇形蜗轮2停止转动，此时主轴4在逆时针方向的转动也停止，实现光伏跟踪系统在一个方向上的极限止停。扇形齿部22顺时针转动到扇形齿部22左侧的端部与限位凸块31抵接时，在限位凸块31的作用下，扇形蜗轮2停止转动，此时主轴4在顺时针方向的转动也停止，实现光伏跟踪系统另一个方向上的极限止停。

优选地，限位盖板3为圆弧形并包覆中心轴21，限位盖板3与扇形齿部 22在中心轴21的轴向错开设置，限位盖板3上的限位凸块31向扇形齿部22 所在方向延伸到扇形齿部22的转动轨迹上，以对扇形齿部22的转动角度进行限位。

在一种实施方式中，如图2所示，驱动装置还包括环面蜗杆5、传动轴6、齿轮机构7、输出轴8和伞齿轮机构9，环面蜗杆5适于与驱动件连接，环面蜗杆5与扇形齿部22啮合，且轴向与中心轴21的轴向垂直设置；传动轴6 与环面蜗杆5平行设置；齿轮机构7的一端与环面蜗杆5连接，另一端与传动轴6连接，以传达环面蜗杆5到传动轴6的传动；输出轴8与环面蜗杆5 垂直设置；伞齿轮机构9连接传动轴6与输出轴8，以传达从传动轴6到输出轴8的传动。

环面蜗杆5与电机等驱动件连接，通过驱动件带动环面蜗杆5转动，驱动件可设置在驱动装置内，也可以是驱动装置外部的动力源，环面蜗杆5转动带动扇形蜗轮2转动，扇形蜗轮2转动带动主轴4转动，扇形蜗轮2的中心轴21为驱动装置的第一个输出轴，用于驱动主轴4转动。本实施方式中，环面蜗杆5相比于圆柱蜗杆具有传动比大，且具有更多个齿同时接触受力，承重能力更强，可更好地传递电机和扇形蜗轮2的扭力，并且还可减轻产品重量。此外，环面蜗杆5与扇形蜗轮2结构自带自锁功能，如出现大风导致主轴4整体旋转扭力超过环面蜗杆5，通过自锁功能，可阻止主轴4的进一步旋转，从而避免光伏跟踪系统在过大扭矩中的损坏，以保护整个光伏跟踪系统。

齿轮机构7分别连接环面蜗杆5和传动轴6，环面蜗杆5转动时通过齿轮机构7带动传动轴6转动。伞齿轮机构9分别连接传动轴6和输出轴8，传动轴6转动时通过伞齿轮机构9带动输出轴8转动，输出轴8 用于连接同步连接杆10，输出轴8为驱动装置的第二个输出轴，用于带动同步连接杆10转动，同步连接杆10上间隔设有多个从动装置。

从动装置与驱动装置的结构相同，只是从动装置的动力来源于同步连接杆10，即驱动装置上的输出轴8带动同步连接杆10转动时，同步连接杆10带动从动装置上的输出轴8转动，从动装置上的输出轴8带动从动装置上的伞齿轮机构9转动，从动装置上的伞齿轮机构9带动从动装置上的传动轴6转动，从动装置上的传动轴6转动带动从动装置上的齿轮机构7转动，从动装置上的齿轮机构7转动带动从动装置上的环面蜗杆5转动，从动装置上的环面蜗杆5转动带动从动装置上的扇形蜗轮 2转动，从动装置上的扇形蜗轮2转动带动主轴4转动，实现多点同步驱动主轴4转动，主轴4转动时带动主轴4上的光伏组件转动。即本实用新型的驱动装置可以是环面蜗杆5转动带动扇形蜗轮2转动，同时还依次带动齿轮机构7、传动轴6、伞齿轮机构9和输出轴8转动；也可以是输出轴8转动并依次带动伞齿轮机构9、传动轴6、齿轮机构7和环面蜗杆5转动。

本实施例中的驱动装置有两个动力输出路线，第一个动力输出路线是：环面蜗杆5-扇形蜗轮2-主轴4；第二个动力输出路线是：环面蜗杆 5-齿轮机构7-传动轴6-伞齿轮机构9-输出轴8-同步连接杆10-从动装置- 主轴4。

从动装置中的动力传动路线是：输出轴8-伞齿轮机构9-传动轴6-齿轮机构7-环面蜗杆5-扇形蜗轮2。

其中，驱动装置的两个输出轴，即中心轴21和输出轴8通过设置的齿轮机构7和伞齿轮机构9，可实现中心轴21与输出轴8的平行设置，以降低光伏跟踪系统运行时的卡顿风险；且通过同步轴齿轮箱的方案，简洁地实现了两个输出轴的平行状态，不仅成本较低，而且结构紧凑，使得整机轻量化，节省了平行驱动装置在整个光伏跟踪系统中的装配空间。

在一种实施方式中，如图2所示，齿轮机构7包括第一齿轮71和第二齿轮72，第一齿轮71与环面蜗杆5远离驱动件的一端同轴固定连接，第二齿轮72与传动轴6远离伞齿轮机构9的一端同轴固定连接，且第二齿轮72与第一齿轮71啮合。环面蜗杆5的一端通过带键槽的孔直连驱动件的动力轴，环面蜗杆5的另一端通过锥轴直接连接第一齿轮71，第一齿轮71与第二齿轮72啮合传动，第二齿轮72位于传动轴6的一端，传动轴6的另一端连接伞齿轮机构9，通过第一齿轮71与第二齿轮72的啮合传动，实现传动轴6跟随环面蜗杆5的同步转动。环面蜗杆5的锥轴设计可便于环面蜗杆5的批量生产和安装。为了方便第二齿轮72与伞齿轮机构9、传动轴6等组成部件，可以先将第二齿轮72、伞齿轮机构9和传动轴6组成小部件，最后整个部件总装，以便于大批量生产。

优选地，第二齿轮72的齿数小于第一齿轮71的齿数。本实施方式中，为了给同步连接杆10传递扭力，第二齿轮72设计的比第一齿轮71 小，第一齿轮71与第二齿轮72的组合形成增速传动的效果，降低了零件的传递扭力，传递稳定可靠，且控制更加可靠和精确。

在一种实施方式中，如图2所示，伞齿轮机构9包括第一伞齿轮91 和第二伞齿轮92，第一伞齿轮91与传动轴6远离第二齿轮72的一端同轴固定连接，第二伞齿轮92与第一伞齿轮91垂直外啮合，且第二伞齿轮 92与输出轴8同轴设置。第二齿轮72位于传动轴6的一端，第一伞齿轮91位于传动轴6的另一端，第二伞齿轮92与第一伞齿轮91垂直外啮合，以对传动轴6的动力进行换向，使传动轴6的动力传递给输出轴8，输出轴8与同步连接杆10同轴设置，将动力传递给同步连接杆10，实现中心轴21与输出轴8的平行。

在一种实施方式中，如图2所示，壳体1包括第一润滑腔11、第二润滑腔12和第三润滑腔13，环面蜗杆5和扇形蜗轮2设置于第一润滑腔11，齿轮机构7设置于第二润滑腔12，伞齿轮机构9设置于第三润滑腔 13。壳体1罩设在环面蜗杆5、扇形蜗轮2、传动轴6、齿轮机构7、输出轴8和伞齿轮机构9外，壳体1内部形成有三个独立的润滑腔，润滑腔内采用油脂润滑，节省装配空间。第一润滑腔11为环面蜗杆5和扇形蜗轮2轴提供润滑，第二润滑腔12为第一齿轮71和第二齿轮72提供润滑，第三润滑腔13为伞齿轮机构9提供润滑。三个润滑腔分别为内部传动零件提供可靠润滑，使得驱动装置的免维护时间更长，运行稳定，且可降低润滑脂的用量，降低成本。

本实用新型还提供一种光伏跟踪系统的具体实施例，如图1至图3 所示，包括立柱、主轴4、光伏组件、同步连接杆10、多个从动装置以及上述实施例中的驱动装置，驱动装置上未设置驱动件时，驱动装置与从动装置的结构相同。

多个立柱间隔设置在地面上，驱动装置和从动装置可以分别直接安装在立柱上，同步连接杆10连接驱动装置的输出轴8和多个从动装置上的输出轴8，以将驱动装置和多个从动装置连接在一起。优选地，多个从动装置在驱动装置的一侧或两侧均匀间隔分布；从而可以进一步提高对主轴4多点同步驱动的稳定性和可靠性。

驱动装置的中心轴21与光伏跟踪系统的主轴4同轴设置，并驱动主轴4转动；从动装置的中心轴21与主轴4同轴设置，并驱动主轴4转动。

驱动装置的环面蜗杆5在驱动件的作用下转动时，带动扇形蜗轮2 和第一齿轮71转动，扇形蜗轮2驱动主轴4转动；扇形蜗轮2转动时通过限位凸块31的限位作用对扇形蜗轮2的转动角度进行控制，以控制主轴4的转动角度，实现主轴4转动到极限位置的止停。

第一齿轮71转动时带动第二齿轮72转动，第二齿轮72带动传动轴 6转动，传动轴6带动第一伞齿轮91转动，第一伞齿轮91带动第二伞齿轮92转动，第二伞齿轮92带动输出轴8转动，输出轴8带动同步连接杆10转动，同步连接杆10带动从动装置的输出轴8转动，从动装置的输出轴8带动从动装置的第二伞齿轮92转动，从动装置的第二伞齿轮 92带动从动装置的第一伞齿轮91转动，从动装置的第一伞齿轮91带动从动装置的传动轴6转动，从动装置的传动轴6带动从动装置的第二齿轮72转动，从动装置的第二齿轮72带动从动装置的第一齿轮71转动，从动装置的第一齿轮71带动从动装置的环面蜗杆5转动，从动装置的环面蜗杆5带动从动装置的扇形蜗轮2转动，从动装置的扇形蜗轮2驱动主轴4转动，从动装置上也设置有限位凸块31，通过限位凸块31对从动装置的扇形蜗轮2的转动角度进行限位，以实现主轴4转动到极限位置的止停。

通过驱动装置和从动装置实现主轴4多点同步转动，光伏组件安装在主轴4上，主轴4转动带动光伏组件转动，实现光伏跟踪系统在南北方向上的串联驱动，地形适应性强。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种驱动装置，其特征在于，包括：

壳体；

扇形蜗轮，设置在所述壳体内，所述扇形蜗轮包括中心轴和固定围设在所述中心轴外壁的扇形齿部，所述中心轴用于带动光伏跟踪系统的主轴转动；

限位盖板，固定设置在所述壳体内，所述限位盖板沿所述中心轴的轴向凸出设有限位凸块，所述限位凸块位于所述扇形齿部的转动轨迹上，用于对所述扇形齿部的转动范围进行限位，以限制所述扇形蜗轮的转动行程。

2.根据权利要求1所述的一种驱动装置，其特征在于，

所述限位凸块位于所述扇形齿部的非啮合侧，且所述限位凸块相对所述扇形齿部的中心线对称设置。

3.根据权利要求2所述的一种驱动装置，其特征在于，

改变所述扇形齿部的弧长以调节所述扇形蜗轮的转动角度。

4.根据权利要求1所述的一种驱动装置，其特征在于，所述限位盖板为圆弧形并包覆所述中心轴。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种驱动装置，其特征在于，还包括：

环面蜗杆，适于与驱动件连接，所述环面蜗杆与所述扇形齿部啮合，且轴向与所述中心轴的轴向垂直设置；

传动轴，与所述环面蜗杆平行设置；

齿轮机构，一端与所述环面蜗杆连接，另一端与所述传动轴连接，以传达所述环面蜗杆到所述传动轴的传动；

输出轴，与所述环面蜗杆垂直设置；

伞齿轮机构，连接所述传动轴与所述输出轴，以传达从所述传动轴到所述输出轴的传动。

6.根据权利要求5所述的一种驱动装置，其特征在于，

所述齿轮机构包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述蜗杆远离驱动件的一端同轴固定连接，所述第二齿轮与所述传动轴远离所述伞齿轮机构的一端同轴固定连接，且与所述第一齿轮啮合。

7.根据权利要求6所述的一种驱动装置，其特征在于，所述第二齿轮的齿数小于所述第一齿轮的齿数。

8.根据权利要求6所述的一种驱动装置，其特征在于，所述伞齿轮机构包括第一伞齿轮和第二伞齿轮，所述第一伞齿轮与所述传动轴远离所述第二齿轮的一端同轴固定连接，所述第二伞齿轮与所述第一伞齿轮垂直外啮合，且所述第二伞齿轮与所述输出轴同轴设置。

9.根据权利要求5所述的一种驱动装置，其特征在于，所述壳体包括第一润滑腔、第二润滑腔和第三润滑腔，所述环面蜗杆和所述扇形蜗轮设置于所述第一润滑腔，所述齿轮机构设置于所述第二润滑腔，所述伞齿轮机构设置于所述第三润滑腔。

10.一种光伏跟踪系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的驱动装置。

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