CN111152939A - 一种柔性太阳电池阵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性太阳电池阵,包括:上箱体、下箱体、约束释放机构、张紧机构、导向机构和电池板;上箱体和下箱体平行设置,在收拢状态下,电池板收纳在上箱体和下箱体之间;约束释放机构一端安装在上箱体上,另一端安装在下箱体上;张紧机构安装在上箱体上,当电池板全部展开后,张紧机构对电池板施加张紧力,确保柔性太阳电池阵的在轨刚度;导向机构安装在下箱体上,导向机构的导向绳贯穿于整个电池板,以保证柔性太阳电池阵展收过程的平稳性。本发明结构简单可靠、收拢包络小、展收比大,适用于收拢包络要求小的使用柔性太阳电池阵的航天器。
Description
技术领域
本发明属于航天技术领域,尤其涉及一种柔性太阳电池阵。
背景技术
在航天技术领域,航天器对功率需求日益剧增,太阳电池阵是航天器的发电装置,将太阳能转换为电能。
太阳电池阵主体部分为具有光电转换功能的太阳能电池片粘贴在具有承载能力的背板上形成太阳电池板阵列。太阳电池阵的发电功率与展开面积成正比关系。通常将粘贴太阳能电池片的背板称为基板。
目前,航天器太阳电池阵基板的主要结构形式为刚性基板和半刚性基板。刚性基板结构一般为蜂窝夹层板,厚度约20mm,半刚性基板结构一般为碳纤维框架粘贴玻璃纤维网格,厚度约20mm。
然而,受运载火箭整流罩包络限制,太阳电池阵发射状态采用将基板折叠收拢入轨后再展开的方案。刚性及半刚性基板太阳电池阵受运载火箭整流罩包络限制,折叠的层数无法过多,导致太阳电池阵展开面积和发电功率受限。因此,需要一种厚度更小的基板以达到增加太阳电池板折叠层数,增大展开面积的目的。
发明内容
本发明的技术解决问题:克服现有技术的不足,提供一种柔性太阳电池阵,结构简单可靠、收拢包络小、展收比大,适用于收拢包络要求小的使用柔性太阳电池阵的航天器。
为了解决上述技术问题,本发明公开了一种柔性太阳电池阵,包括:上箱体、下箱体、约束释放机构、张紧机构、导向机构和电池板;
上箱体和下箱体平行设置,在收拢状态下,电池板收纳在上箱体和下箱体之间;
约束释放机构一端安装在上箱体上,另一端安装在下箱体上;其中,在收拢状态下,约束释放机构锁紧,将上箱体和下箱体压紧,进而将整个电池板压紧;在入轨后,约束释放机构解锁释放,解除对上箱体和下箱体的约束,进而解除整个电池板的约束;
张紧机构安装在上箱体上,当电池板全部展开后,张紧机构对电池板施加张紧力,确保柔性太阳电池阵的在轨刚度;
导向机构安装在下箱体上,导向机构的导向绳贯穿于整个电池板,以保证柔性太阳电池阵展收过程的平稳性。
在上述柔性太阳电池阵中,还包括:上均载梁组件和下均载梁组件;
上均载梁组件一侧固定连接于张紧机构,另一侧与电池板连接,以将上箱体的力均匀传递至电池板;
下均载梁组件一侧固定连接于下箱体,另一侧与电池板连接,以将张紧机构的力均匀传递至电池板。
在上述柔性太阳电池阵中,还包括:扁平式柔性电缆;
扁平式柔性电缆贯穿连接上箱体、电池板和下箱体;其中,所述扁平式柔性电缆位于电池板板间啮合处的电缆为“人”字形结构,以在电池板展收过程中提供反折力矩。
在上述柔性太阳电池阵中,扁平式柔性电缆,用于将电池板和上箱体的电信号传输至下箱体处。
在上述柔性太阳电池阵中,电池板由相互之间可转动的柔性基板组件串联啮合组成。
在上述柔性太阳电池阵中,柔性基板组件的中间层为玻璃纤维增强复合材料层,最外层为聚酰亚胺薄膜;其中,聚酰亚胺薄膜与玻璃纤维增强复合材料层之间采用柔性胶黏剂粘贴固化成型,形成柔性结构。
在上述柔性太阳电池阵中,扁平式柔性电缆的中间层为铜箔,最外层为聚酰亚胺薄膜;其中,聚酰亚胺薄膜与铜箔之间采用柔性胶黏剂粘贴固化成型。
在上述柔性太阳电池阵中,约束释放机构,包括:电机驱动组件、四连杆机构、锁钩和铰链锁环;
电机驱动组件与四连杆机构连接;
四连杆机构末端设置有锁钩和铰链锁环;
电机驱动组件通过电机施加驱动力,由四连杆机构将驱动力矩传递至锁钩,通过锁钩转动和铰链锁环配合施加约束力将上箱体和下箱体约束在一起。
本发明具有以下优点:
(1)本发明公开了一种柔性太阳电池阵,结构简单可靠、收拢包络小、展收比大,适用于收拢包络要求小的使用柔性太阳电池阵的航天器。
(2)本发明公开了一种柔性太阳电池阵,电池板载体为柔性基板组件,柔性基板组件厚度很薄,具有收拢包络小、展收比大等优点。
(3)本发明公开了一种柔性太阳电池阵,约束释放机构可采用有源驱动,具有地面试验时可重复压紧解锁的优点。
(4)本发明公开了一种柔性太阳电池阵,“人”字形扁平式柔性电缆在电池板展收过程中提供反折力矩,且导向绳贯穿于整个电池板,具有展收过程平稳的优点。
(5)本发明公开了一种柔性太阳电池阵,张紧机构通过上均载梁组件对电池板施加张紧力,具有保持电池板张紧以及在轨刚度的优点。
附图说明
图1是本发明实施例中一种柔性太阳电池阵的展开状态示意图;
图2是本发明实施例中一种柔性太阳电池阵的收拢状态示意图;
图3是本发明实施例中一种柔性基板组件的结构示意图;
图4是本发明实施例中一种约束释放机构的结构示意图;
图5是图4中A处的局部放大示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。
如图1~2,在本实施例中,该柔性太阳电池阵,包括:上箱体1、下箱体2、约束释放机构3、张紧机构4、导向机构5和电池板6。其中,上箱体1和下箱体2平行设置,在收拢状态下,电池板6收纳在上箱体1和下箱体2之间。约束释放机构3一端安装在上箱体1上,另一端安装在下箱体2上;在收拢状态下,约束释放机构3锁紧,将上箱体1和下箱体2压紧,进而将整个电池板6压紧;在入轨后,约束释放机构3解锁释放,解除对上箱体1和下箱体2的约束,进而解除整个电池板6的约束。张紧机构4安装在上箱体1上,当电池板6全部展开后,张紧机构4对电池板6施加张紧力,确保柔性太阳电池阵的在轨刚度。导向机构5安装在下箱体2上,导向机构5的导向绳贯穿于整个电池板6,以保证柔性太阳电池阵展收过程的平稳性。
在本实施例中,如图1,该柔性太阳电池阵还可以包括:上均载梁组件81和下均载梁组件82。其中,上均载梁组件81一侧固定连接于张紧机构4,另一侧与电池板6连接,以将上箱体1的力均匀传递至电池板6;下均载梁组件82一侧固定连接于下箱体3,另一侧与电池板6连接,以将张紧机构4的力均匀传递至电池板6。
在本实施例中,如图1,该柔性太阳电池阵还可以包括:扁平式柔性电缆7。扁平式柔性电缆7贯穿连接上箱体1、电池板6和下箱体2;其中,所述扁平式柔性电缆7位于电池板6板间啮合处的电缆为“人”字形结构,以在电池板6展收过程中提供反折力矩。
优选的,扁平式柔性电缆7,用于将电池板6和上箱体1的电信号传输至下箱体2处。
优选的,扁平式柔性电缆7的中间层为铜箔,最外层为聚酰亚胺薄膜。其中,聚酰亚胺薄膜与铜箔之间采用柔性胶黏剂粘贴固化成型。
在本实施例中,电池板6由相互之间可转动的柔性基板组件串联啮合组成。优选的,如图3,柔性基板组件的中间层为玻璃纤维增强复合材料层,最外层为聚酰亚胺薄膜。其中,聚酰亚胺薄膜与玻璃纤维增强复合材料层之间采用柔性胶黏剂粘贴固化成型,形成柔性结构。
在本实施例中,如图4和图5,约束释放机构3具体可以包括:电机驱动组件31、四连杆机构32、锁钩33和铰链锁环34。其中,电机驱动组件31与四连杆机构32连接;四连杆机构32末端设置有锁钩33和铰链锁环34;电机驱动组件31通过电机施加驱动力,由四连杆机构32将驱动力矩传递至锁钩33,通过锁钩33转动和铰链锁环34配合施加约束力将上箱体1和下箱体2约束在一起。
本发明虽然已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,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案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简单修改、等同变化及修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (8)
1.一种柔性太阳电池阵,其特征在于,包括:上箱体(1)、下箱体(2)、约束释放机构(3)、张紧机构(4)、导向机构(5)和电池板(6);
上箱体(1)和下箱体(2)平行设置,在收拢状态下,电池板(6)收纳在上箱体(1)和下箱体(2)之间;
约束释放机构(3)一端安装在上箱体(1)上,另一端安装在下箱体(2)上;其中,在收拢状态下,约束释放机构(3)锁紧,将上箱体(1)和下箱体(2)压紧,进而将整个电池板(6)压紧;在入轨后,约束释放机构(3)解锁释放,解除对上箱体(1)和下箱体(2)的约束,进而解除整个电池板(6)的约束;
张紧机构(4)安装在上箱体(1)上,当电池板(6)全部展开后,张紧机构(4)对电池板(6)施加张紧力,确保柔性太阳电池阵的在轨刚度;
导向机构(5)安装在下箱体(2)上,导向机构(5)的导向绳贯穿于整个电池板(6),以保证柔性太阳电池阵展收过程的平稳性。
2.根据权利要求1所述的柔性太阳电池阵,其特征在于,还包括:上均载梁组件(81)和下均载梁组件(82);
上均载梁组件(81)一侧固定连接于张紧机构(4),另一侧与电池板(6)连接,以将上箱体(1)的力均匀传递至电池板(6);
下均载梁组件(82)一侧固定连接于下箱体(3),另一侧与电池板(6)连接,以将张紧机构(4)的力均匀传递至电池板(6)。
3.根据权利要求1所述的柔性太阳电池阵,其特征在于,还包括:扁平式柔性电缆(7);
扁平式柔性电缆(7)贯穿连接上箱体(1)、电池板(6)和下箱体(2);其中,所述扁平式柔性电缆(7)位于电池板(6)板间啮合处的电缆为“人”字形结构,以在电池板(6)展收过程中提供反折力矩。
4.根据权利要求3所述的柔性太阳电池阵,其特征在于,扁平式柔性电缆(7),用于将电池板(6)和上箱体(1)的电信号传输至下箱体(2)处。
5.根据权利要求1所述的柔性太阳电池阵,其特征在于,电池板(6)由相互之间可转动的柔性基板组件串联啮合组成。
6.根据权利要求5所述的柔性太阳电池阵,其特征在于,柔性基板组件的中间层为玻璃纤维增强复合材料层,最外层为聚酰亚胺薄膜;其中,聚酰亚胺薄膜与玻璃纤维增强复合材料层之间采用柔性胶黏剂粘贴固化成型,形成柔性结构。
7.根据权利要求3所述的柔性太阳电池阵,其特征在于,扁平式柔性电缆(7)的中间层为铜箔,最外层为聚酰亚胺薄膜;其中,聚酰亚胺薄膜与铜箔之间采用柔性胶黏剂粘贴固化成型。
8.根据权利要求1所述的柔性太阳电池阵,其特征在于,约束释放机构(3),包括:电机驱动组件(31)、四连杆机构(32)、锁钩(33)和铰链锁环(34);
电机驱动组件(31)与四连杆机构(32)连接;
四连杆机构(32)末端设置有锁钩(33)和铰链锁环(34);
电机驱动组件(31)通过电机施加驱动力,由四连杆机构(32)将驱动力矩传递至锁钩(33),通过锁钩(33)转动和铰链锁环(34)配合施加约束力将上箱体(1)和下箱体(2)约束在一起。
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