一種新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了屬于民用航天工程【技術(shù)領(lǐng)域】的一種新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置。該裝置由同步伸展機(jī)構(gòu)與中央驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成，其中柔性太陽(yáng)電池陣帆板，采用5個(gè)環(huán)形非晶硅薄膜；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用扭簧驅(qū)動(dòng)與伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)組合的形式，鉸鏈處的扭簧可補(bǔ)充展開(kāi)過(guò)程中所需的驅(qū)動(dòng)力矩；展開(kāi)機(jī)構(gòu)，采用可更換驅(qū)動(dòng)銷軸的間隙鉸鏈；同步機(jī)構(gòu)，采用鋼絲繩索帶聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)；鎖定機(jī)構(gòu)，采用凸輪柱銷式鎖定機(jī)構(gòu)。它提出了一種柔性太陽(yáng)電池陣的展開(kāi)形式，解決了傳統(tǒng)柔性太陽(yáng)電池陣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、折疊比小、工作可靠度低的問(wèn)題，充分利用了柔性基板的材料特性，從而提高了太陽(yáng)電池陣的發(fā)電效率與運(yùn)用可靠性。本發(fā)明在航天【技術(shù)領(lǐng)域】具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】—種新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于民用航天【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天技術(shù)的發(fā)展，航天器的體積和規(guī)模日益增大，攜帶有效載荷日益增多，能量需求也成倍增加，現(xiàn)有的剛性折疊式太陽(yáng)電池陣已不能滿足功率要求。
[0003]柔性基板太陽(yáng)電池陣特別是薄膜太陽(yáng)電池陣因其質(zhì)量小、發(fā)電效率高和比功率較高而成為新一代太陽(yáng)電池陣的發(fā)展趨勢(shì)。因此，研究具有高折疊比、高可靠度的新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)機(jī)構(gòu)對(duì)提高航天器在軌發(fā)電功率有重要意義。
[0004]根據(jù)國(guó)內(nèi)外的航天器成功運(yùn)用的柔性太陽(yáng)電池陣的資料，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的柔性展開(kāi)裝置主要存在以下問(wèn)題:(1)現(xiàn)有的柔性太陽(yáng)電池陣其展開(kāi)方式多為逐步展開(kāi)，所需驅(qū)動(dòng)電機(jī)數(shù)量較多，不能同步展開(kāi)，如美國(guó)專利US6983914 ; (2)柔性太陽(yáng)電池陣的展開(kāi)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，含有大量的繩索機(jī)構(gòu)，降低了機(jī)構(gòu)的可靠性，如中國(guó)專利CN101428690A ；
(3)現(xiàn)有柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)機(jī)構(gòu)的折疊比小，展開(kāi)面積較小，不能滿足航天器的大功率需求；(4)無(wú)法方便地調(diào)整同步機(jī)構(gòu)的預(yù)緊力，不能實(shí)時(shí)獲得繩索張力的數(shù)值；(5)僅有一套展開(kāi)驅(qū)動(dòng)裝置，在驅(qū)動(dòng)裝置故障時(shí)，不能可靠展開(kāi)，如1990年美國(guó)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的故障(參考:【馮剛，安翔，張鐸.空間站大面積太陽(yáng)翼熱分析[J].強(qiáng)度與環(huán)境，2001 (I): 54-61】)。(6)中國(guó)專利CN101013732介紹的可自旋展開(kāi)的薄膜太陽(yáng)電池陣結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度高，可靠性低；薄膜依靠自旋離心力展開(kāi)，增加了航天器整體動(dòng)平衡的調(diào)節(jié)難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置，其特征在于，該裝置由同步 伸展機(jī)構(gòu)與中央驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成；
[0006]所述同步伸展機(jī)構(gòu)由柔性太陽(yáng)電池陣帆板、展開(kāi)機(jī)構(gòu)、鉸鏈機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、同步機(jī)構(gòu)、鎖定機(jī)構(gòu)、頂盤(pán)、電阻式角位移傳感器以及微型拉力傳感器組成；
[0007]柔性太陽(yáng)電池陣帆板通過(guò)螺栓與展開(kāi)機(jī)構(gòu)連接；鉸鏈機(jī)構(gòu)與頂盤(pán)、展開(kāi)機(jī)構(gòu)連接；鉸鏈機(jī)構(gòu)集成了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、鎖定機(jī)構(gòu)；頂盤(pán)連接中央驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及展開(kāi)機(jī)構(gòu)；電阻式角位移傳感器安裝在柔性太陽(yáng)電池陣帆板之間，與展開(kāi)機(jī)構(gòu)同軸；微型拉力傳感器與預(yù)緊力微調(diào)計(jì)串聯(lián)安裝于同步機(jī)構(gòu)的同步帶上；
[0008]所述中央驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)拉桿、絲杠以及盤(pán)型絲杠螺母組成；
[0009]伺服電機(jī)通過(guò)伺服電機(jī)安裝座與頂盤(pán)連接；伺服電機(jī)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與傳動(dòng)系統(tǒng)輸入軸相連；傳動(dòng)系統(tǒng)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠相連；傳動(dòng)拉桿沿周向與盤(pán)型絲杠螺母鉸接，另一端與展開(kāi)機(jī)構(gòu)鉸接。
[0010]所述柔性太陽(yáng)電池陣帆板為一面涂有非結(jié)晶硅的環(huán)狀柔性薄膜基板材料，可以拆卸與更換；柔性太陽(yáng)電池陣帆板由頂盤(pán)向外順次編號(hào)為O號(hào)，I號(hào)，2號(hào)，3號(hào)，4號(hào)，O號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑X內(nèi)徑X厚度為138L8mmX38L82mmXlmm，l號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑X內(nèi)徑X厚度為2587.8mmX 1587.8mmX lmm, 2號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑X內(nèi)徑X厚度為3791.8mmX2791.8mmX 1mm，3號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑X內(nèi)徑X厚度為4995.8mmX3995.8mmX 1mm，4號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑X內(nèi)徑X厚度為6231.8mmX 5231.8mmX lmm。
[0011]所述展開(kāi)機(jī)構(gòu)由沿頂盤(pán)周向等距分布的12條折疊肋系組成，每條折疊肋系由頂盤(pán)向外5根剛性肋板順次組成，分別為第一剛性肋板，第二剛性肋板，第三剛性肋板，第四剛性肋板，第五剛性肋板，剛性肋板采用鋁合金5032材料，剛性肋板的尺寸為532mm X GOmmX 30mm。
[0012]所述鉸鏈機(jī)構(gòu)中公鉸與母鉸通過(guò)鉸鏈轉(zhuǎn)軸相連，鉸鏈轉(zhuǎn)軸一端安裝鉸鏈轉(zhuǎn)軸固定螺母實(shí)現(xiàn)軸向固定；滑銷插入滑銷固定架上的通孔，并安裝滑銷固定螺母實(shí)現(xiàn)相對(duì)固定；滑銷轉(zhuǎn)軸穿過(guò)滑銷固定架的另一通孔及母鉸上相應(yīng)的通孔，并安裝滑銷轉(zhuǎn)軸固定螺母實(shí)現(xiàn)與母鉸的相連；滑銷彈簧片與滑銷轉(zhuǎn)軸固連；平面渦卷彈簧外檔桿與母鉸固結(jié)。
[0013]所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為安裝于鉸鏈機(jī)構(gòu)中的平面渦卷彈簧；平面渦卷彈簧采用非接觸型外端回轉(zhuǎn)式，與鉸鏈轉(zhuǎn)軸固接，在柔性太陽(yáng)電池陣帆板收攏時(shí)，處于壓縮狀態(tài)；釋放后，平面渦卷彈簧驅(qū)動(dòng)柔性太陽(yáng)電池陣帆板展開(kāi)。
[0014]所述鎖定機(jī)構(gòu)采用安裝在鉸鏈機(jī)構(gòu)上的凸輪柱銷式鎖定機(jī)構(gòu)，能重復(fù)鎖定與解鎖；當(dāng)整個(gè)柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)形成平面陣列時(shí)，滑銷在平面渦卷彈簧的驅(qū)動(dòng)下插入母鉸鏈上的凹槽內(nèi)，完成鎖定。
[0015]所述同步機(jī)構(gòu)由同步帶輪、同步帶、同步帶輪安裝座、螺栓組成；同步帶輪通過(guò)螺栓與同步帶輪安裝座固結(jié)，同步帶輪安裝座通過(guò)螺栓與展開(kāi)機(jī)構(gòu)固結(jié)，同步帶輪與展開(kāi)機(jī)構(gòu)同軸；
[0016]第一級(jí)同步機(jī)構(gòu)的兩個(gè)同步帶輪分別固結(jié)在頂盤(pán)和第二剛性肋板上；第二級(jí)同步機(jī)構(gòu)的兩個(gè)同步帶輪固結(jié)在第一剛性肋板和第三剛性肋板上；第三級(jí)同步機(jī)構(gòu)的兩個(gè)同步帶輪固結(jié)在第二剛性肋板和第四剛性肋板上；第四級(jí)同步機(jī)構(gòu)的兩個(gè)同步帶輪固結(jié)在第三剛性肋板和第五剛性肋板上；
[0017]同步帶采用I3U同步帶，厚度為2mm，內(nèi)含鋼絲，彈性模量為206GPa。
[0018]所述傳動(dòng)系統(tǒng)為直齒輪減速裝置，由大齒輪、小齒輪、聯(lián)軸器以及伺服電機(jī)安裝座組成，大齒輪、小齒輪、軸系均采用兩端固定的方式與支座相連，伺服電機(jī)安裝座固定在頂盤(pán)上，采用閉式傳動(dòng)，對(duì)稱支撐。
[0019]所述頂盤(pán)采用鋁合金5032材料，外徑為240mm，厚度為IOmm ;傳動(dòng)拉桿采用鋁合金5032材料，尺寸為200mmX20mmX10mm ;盤(pán)型絲杠螺母采用鋁合金5032材料，圓盤(pán)直徑為240mm,厚度為 16mm。
[0020]發(fā)明的有益效果:(1)該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)同步展開(kāi)，方便調(diào)整同步機(jī)構(gòu)預(yù)緊力，縮短展開(kāi)時(shí)間，提高運(yùn)動(dòng)精度，且展開(kāi)機(jī)構(gòu)折疊比(展開(kāi)面積/折疊面積)大，可實(shí)現(xiàn)大面積展開(kāi)；
(2)擁有兩套驅(qū)動(dòng)裝置，確保展開(kāi)機(jī)構(gòu)在任意一種驅(qū)動(dòng)故障下仍能可靠展開(kāi)；(3)采用安裝在鉸鏈上的凸輪柱銷式鎖定機(jī)構(gòu)，可以多次重復(fù)鎖定與解鎖；(4)通過(guò)微型拉力傳感器可實(shí)時(shí)測(cè)量太陽(yáng)電池陣展開(kāi)過(guò)程中的鋼絲繩索帶的拉力數(shù)值，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)繩索受力情況；(5)展開(kāi)機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，且展開(kāi)運(yùn)動(dòng)具有高度對(duì)稱性，避免了航天器整體的運(yùn)動(dòng)平衡調(diào)節(jié)，提高航天器的電源功率，可用于衛(wèi)星等民用航天領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置的俯視圖；
[0022]圖2是新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0023]圖3是鉸鏈機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0024]圖4是同步機(jī)構(gòu)的原理圖；
[0025]圖5是同步機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0026]圖6是傳動(dòng)系統(tǒng)的原理圖；
[0027]圖7是中央驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理圖；
[0028]圖中的具體編號(hào)如下:1_柔性太陽(yáng)電池陣帆板；2_展開(kāi)機(jī)構(gòu)；3_鉸鏈機(jī)構(gòu)；4_驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；5_鎖定機(jī)構(gòu)；6-同步機(jī)構(gòu)；7-頂盤(pán)；8_伺服機(jī)構(gòu)；9_傳動(dòng)系統(tǒng)；10_傳動(dòng)拉桿；
11-絲杠；12_盤(pán)形絲杠螺母；3A-公鉸；3B-滑銷轉(zhuǎn)軸；3C-滑銷固定架；3D_滑銷轉(zhuǎn)軸固定螺母；3E-滑銷彈簧片；3F-滑銷；3G-滑銷固定螺母；3H-鉸鏈轉(zhuǎn)軸固定螺母；31_母鉸；3J-鉸鏈轉(zhuǎn)軸；3K-片面渦卷彈簧；3L-平面渦卷彈簧外檔桿；6A-同步帶輪；6B-同步帶；6C-同步帶輪安裝座；6D-螺栓；9A-伺服電機(jī)安裝座；9B-大齒輪；9C_小齒輪；9D_聯(lián)軸器。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、原理與【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0030]如圖1和圖2所示分別為新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置的俯視圖和結(jié)構(gòu)原理圖；該展開(kāi)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)主要部分:柔性太陽(yáng)電池陣的同步伸展機(jī)構(gòu)、中央驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，同步伸展機(jī)構(gòu)由柔性太陽(yáng)電池陣帆板I，展開(kāi)機(jī)構(gòu)2，鉸鏈機(jī)構(gòu)3，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4，鎖定機(jī)構(gòu)5，同步機(jī)構(gòu)6,頂盤(pán)7,電阻式角位移傳感器,微型拉力傳感器組成；中央驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)8,傳動(dòng)系統(tǒng)9，傳動(dòng)拉桿10，絲杠11,盤(pán)型絲杠螺母12組成。
[0031]柔性太陽(yáng)電池陣帆板I通過(guò)螺栓與展開(kāi)機(jī)構(gòu)2連接，能夠拆卸與更換。柔性太陽(yáng)電池陣帆板I由5塊環(huán)狀柔性薄膜基板組成，環(huán)狀柔性薄膜基板的一面涂有非結(jié)晶硅。柔性太陽(yáng)電池陣帆板I由頂盤(pán)7向外順次編號(hào)為O號(hào)，I號(hào)，2號(hào)，3號(hào)，4號(hào)。O號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑X內(nèi)徑X厚度為1381.8mmX381.82mmXlmm，l號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑X內(nèi)徑X厚度為2587.8mmX 1587.8mmX lmm, 2號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑X內(nèi)徑X厚度為3791.8mmX2791.8mmX 1mm，3號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑X內(nèi)徑X厚度為4995.8mmX3995.8mmX 1mm，4號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑X內(nèi)徑X厚度為6231.8mmX 5231.8mmX lmm。柔性太陽(yáng)電池陣帆板I通過(guò)螺栓與展開(kāi)機(jī)構(gòu)2連接，可以拆卸與更換。
[0032]展開(kāi)機(jī)構(gòu)2由沿頂盤(pán)7周向等距分布的十二條折疊肋系組成，每一條折疊肋系包含五根剛性肋板，由頂盤(pán)7向外順次為第一剛性肋板，第二剛性肋板，第三剛性肋板，第四剛性肋板，第五剛性肋板，剛性肋板采用鋁合金5032材料，剛性肋板的尺寸為532mmX GOmmX 30mm。
[0033]頂盤(pán)7為中央驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及展開(kāi)機(jī)構(gòu)2提供安裝位。[0034]電阻式角位移傳感器安裝在柔性太陽(yáng)電池陣帆板I之間，與展開(kāi)機(jī)構(gòu)2同軸，能實(shí)時(shí)測(cè)量柔性太陽(yáng)電池陣帆板I之間的轉(zhuǎn)角，便于控制電機(jī)。角位移傳感器的詳細(xì)參數(shù)為:獨(dú)立線性度:1%，有效機(jī)械轉(zhuǎn)角為:0?360°，有效電氣轉(zhuǎn)角:342±3°，啟動(dòng)力矩〈0.98mN.m。
[0035]如圖3所示為鉸鏈機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理圖，所述的鉸鏈機(jī)構(gòu)3有60個(gè)，鉸鏈機(jī)構(gòu)3中集合了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4與鎖定機(jī)構(gòu)5。鉸鏈機(jī)構(gòu)3連接展開(kāi)機(jī)構(gòu)2中每條折疊肋系的第一剛性肋板與頂盤(pán)7，并順次連接了第一剛性肋板，第二剛性肋板，第三剛性肋板，第四剛性肋板，第五剛性肋板。
[0036]鉸鏈機(jī)構(gòu)3由公鉸3A、母鉸31、鉸鏈轉(zhuǎn)軸3J、滑銷3F、滑銷轉(zhuǎn)軸3B、滑銷固定架3C、滑銷彈簧片3E、平面渦卷彈簧3K、鉸鏈轉(zhuǎn)軸固定螺母3H、滑銷轉(zhuǎn)軸固定螺母3D、滑銷固定螺母3G、平面渦卷彈簧外擋桿3L組成；公鉸3A與母鉸31通過(guò)鉸鏈轉(zhuǎn)軸3J相連，鉸鏈轉(zhuǎn)軸3J一端安裝鉸鏈轉(zhuǎn)軸固定螺母3H實(shí)現(xiàn)軸向固定；鉸鏈集成了主體板間鎖定機(jī)構(gòu)，滑銷3F插入滑銷固定架3C上的通孔，并安裝滑銷固定螺母3G實(shí)現(xiàn)相對(duì)固定，滑銷轉(zhuǎn)軸3B穿過(guò)滑銷固定架3C的另一通孔及母鉸31上相應(yīng)的通孔，并安裝滑銷轉(zhuǎn)軸固定螺母3D實(shí)現(xiàn)與母鉸31的相連；滑銷彈簧片3E與滑銷轉(zhuǎn)軸3B固連，滑銷3F在公鉸3A的邊緣滑動(dòng)；平面渦卷彈簧外檔桿3L與母鉸31固結(jié)，平面渦卷彈簧外檔桿3L用來(lái)固定平面渦卷彈簧3K，讓平面渦卷彈簧3K儲(chǔ)存一定的彈性勢(shì)能，以張緊鉸鏈機(jī)構(gòu)。
[0037]驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4為安裝于鉸鏈機(jī)構(gòu)3中的平面渦卷彈簧3K，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4有60個(gè)。平面渦卷彈簧3K采用非接觸型外端回轉(zhuǎn)式，與鉸鏈轉(zhuǎn)軸3J固接，在帆板收攏時(shí)，處于壓縮狀態(tài)；釋放后，平面渦卷彈簧3K驅(qū)動(dòng)柔性帆板I展開(kāi)。
[0038]鎖定機(jī)構(gòu)5采用安裝在鉸鏈機(jī)構(gòu)3上的凸輪柱銷式鎖定機(jī)構(gòu)，能多次重復(fù)鎖定與解鎖的過(guò)程，鎖定機(jī)構(gòu)5有60個(gè)。當(dāng)整個(gè)柔性太陽(yáng)電池陣帆板I展開(kāi)形成平面陣列時(shí)，滑銷3F在平面渦卷彈簧3K的驅(qū)動(dòng)下插入母鉸鏈31上的凹槽內(nèi)，完成鎖定。
[0039]如圖4和圖5所示為同步機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理圖，所述的同步機(jī)構(gòu)6由同步帶輪6A、同步帶6B、同步帶輪安裝座6C、螺栓6D組成；同步帶輪6A通過(guò)螺栓與螺母與同步帶輪安裝座6C固結(jié)；同步帶輪安裝座6C通過(guò)螺栓6D與展開(kāi)機(jī)構(gòu)2固結(jié)。同步帶輪6A與展開(kāi)機(jī)構(gòu)2同軸。其中同步帶輪6A有96個(gè)，同步帶6B有48條。同步帶6B采用PU同步帶，厚度為2mm,內(nèi)含鋼絲，彈性模量為206GPa。
[0040]第一級(jí)同步機(jī)構(gòu)6的兩個(gè)同步帶輪6A分別固結(jié)在頂盤(pán)7和第二剛性肋板B上；第二級(jí)同步機(jī)構(gòu)6的兩個(gè)同步帶輪6A固結(jié)在第一剛性肋板和第三剛性肋板上；第三級(jí)同步機(jī)構(gòu)6的兩個(gè)同步帶輪6A固結(jié)在第二剛性肋板和第四剛性肋板上；第四級(jí)同步機(jī)構(gòu)6的兩個(gè)同步帶輪6A固結(jié)在第三剛性肋板和第五剛性肋板上。
[0041]同步機(jī)構(gòu)6的同步帶6B上安裝有串聯(lián)的微型拉力傳感器與預(yù)緊力微調(diào)計(jì)，能實(shí)時(shí)測(cè)量柔性太陽(yáng)電池陣帆板I展開(kāi)過(guò)程中的同步帶6B的拉力變化。微型拉力傳感器的詳細(xì)參數(shù)為:量程:IOkgf，額定輸出:1.9485mv/V，非線性度:0.02%，遲滯:0.02%，重復(fù)度0.02%,安全過(guò)載:15%。
[0042]如圖6所示為傳動(dòng)系統(tǒng)的原理圖,所述的傳動(dòng)系統(tǒng)9為傳動(dòng)比為3的直齒輪減速裝置，由大齒輪9B、小齒輪9C以及聯(lián)軸器9D、伺服電機(jī)安裝座9A組成；大齒輪9B、小齒輪9C、軸系均采用兩端固定的方式與支座相連，伺服電機(jī)安裝座9A固定在頂盤(pán)7上。小齒輪9C齒數(shù)為17,大齒輪9B齒數(shù)為51,模數(shù)為0.8,齒寬系數(shù)為I，傳動(dòng)精度等級(jí)為4,采用閉式傳動(dòng)，對(duì)稱支撐。傳動(dòng)系統(tǒng)9輸入軸通過(guò)聯(lián)軸器9D與伺服電機(jī)8輸出軸相連，用來(lái)降低伺服電機(jī)8的輸出轉(zhuǎn)速；傳動(dòng)系統(tǒng)9輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器9D與絲杠11相連。
[0043]伺服電機(jī)8安裝在伺服電機(jī)安裝座9A上，并通過(guò)伺服電機(jī)安裝座9A與頂盤(pán)7連接，可以輸出正反兩向的轉(zhuǎn)動(dòng)。伺服電機(jī)8的型號(hào)是GYS500DC2-T2，額定輸出50W，額定輸出轉(zhuǎn)速為3000r/min。
[0044]如圖7所示為中央驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理圖，所述傳動(dòng)拉桿10的數(shù)目為十二根，分別沿周向與盤(pán)型絲杠螺母12鉸接，另一端與展開(kāi)機(jī)構(gòu)2的第一剛性肋板A鉸接。
[0045]絲杠11通過(guò)盤(pán)型絲杠螺母12將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為沿絲杠11的長(zhǎng)度方向的直線運(yùn)動(dòng)；盤(pán)型絲杠螺母12推動(dòng)傳動(dòng)拉桿10，牽引展開(kāi)機(jī)構(gòu)2運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)柔性太陽(yáng)電池陣帆板I展開(kāi)。
[0046]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】之一，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置，其特征在于，該裝置由同步伸展機(jī)構(gòu)與中央驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成； 所述同步伸展機(jī)構(gòu)由柔性太陽(yáng)電池陣帆板、展開(kāi)機(jī)構(gòu)、鉸鏈機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、同步機(jī)構(gòu)、鎖定機(jī)構(gòu)、頂盤(pán)、電阻式角位移傳感器以及微型拉力傳感器組成； 柔性太陽(yáng)電池陣帆板通過(guò)螺栓與展開(kāi)機(jī)構(gòu)連接；鉸鏈機(jī)構(gòu)與頂盤(pán)、展開(kāi)機(jī)構(gòu)連接；鉸鏈機(jī)構(gòu)集成了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、鎖定機(jī)構(gòu)；頂盤(pán)連接中央驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及展開(kāi)機(jī)構(gòu)；電阻式角位移傳感器安裝在柔性太陽(yáng)電池陣帆板之間，與展開(kāi)機(jī)構(gòu)同軸；微型拉力傳感器與預(yù)緊力微調(diào)計(jì)串聯(lián)安裝于同步機(jī)構(gòu)的同步帶上； 所述中央驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)拉桿、絲杠以及盤(pán)型絲杠螺母組成； 伺服電機(jī)通過(guò)伺服電機(jī)安裝座與頂盤(pán)連接；伺服電機(jī)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與傳動(dòng)系統(tǒng)輸入軸相連；傳動(dòng)系統(tǒng)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠相連；傳動(dòng)拉桿沿周向與盤(pán)型絲杠螺母鉸接，另一端與展開(kāi)機(jī)構(gòu)鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置，其特征在于，所述柔性太陽(yáng)電池陣帆板為一面涂有非結(jié)晶硅的環(huán)狀柔性薄膜基板材料，可以拆卸與更換；柔性太陽(yáng)電池陣帆板由頂盤(pán)向外順次編號(hào)為O號(hào)，I號(hào)，2號(hào)，3號(hào)，4號(hào)，O號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑X內(nèi)徑X厚度為138L8mmX38L82mmXlmm，l號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑X內(nèi)徑X厚度為2587.8mmX 1587.8mmX 1mm，2號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑X內(nèi)徑X厚度為3791.8mmX 2791.8mmX 1mm，3號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑X內(nèi)徑X厚度為4995.8mmX3995.8mmX 1mm，4號(hào)柔性太陽(yáng)電池陣帆板的尺寸為:外徑 X 內(nèi)徑 X 厚度為 62 31.8mmX5231.8mmX 1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置，其特征在于，所述展開(kāi)機(jī)構(gòu)由沿頂盤(pán)周向等距分布的12條折疊肋系組成，每條折疊肋系由頂盤(pán)向外5根剛性肋板順次組成，分別為第一剛性肋板，第二剛性肋板，第三剛性肋板，第四剛性肋板，第五剛性肋板，剛性肋板采用鋁合金5032材料，剛性肋板的尺寸為532mmX60mmX30mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置，其特征在于，所述鉸鏈機(jī)構(gòu)中公鉸與母鉸通過(guò)鉸鏈轉(zhuǎn)軸相連，鉸鏈轉(zhuǎn)軸一端安裝鉸鏈轉(zhuǎn)軸固定螺母實(shí)現(xiàn)軸向固定；滑銷插入滑銷固定架上的通孔，并安裝滑銷固定螺母實(shí)現(xiàn)相對(duì)固定；滑銷轉(zhuǎn)軸穿過(guò)滑銷固定架的另一通孔及母鉸上相應(yīng)的通孔，并安裝滑銷轉(zhuǎn)軸固定螺母實(shí)現(xiàn)與母鉸的相連；滑銷彈簧片與滑銷轉(zhuǎn)軸固連；平面渦卷彈簧外檔桿與母鉸固結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為安裝于鉸鏈機(jī)構(gòu)中的平面渦卷彈簧；平面渦卷彈簧采用非接觸型外端回轉(zhuǎn)式，與鉸鏈轉(zhuǎn)軸固接，在柔性太陽(yáng)電池陣帆板收攏時(shí)，處于壓縮狀態(tài)；釋放后，平面渦卷彈簧驅(qū)動(dòng)柔性太陽(yáng)電池陣帆板展開(kāi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置，其特征在于，所述鎖定機(jī)構(gòu)采用安裝在鉸鏈機(jī)構(gòu)上的凸輪柱銷式鎖定機(jī)構(gòu)，能重復(fù)鎖定與解鎖；當(dāng)整個(gè)柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)形成平面陣列時(shí)，滑銷在平面渦卷彈簧的驅(qū)動(dòng)下插入母鉸鏈上的凹槽內(nèi)，完成鎖定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置，其特征在于，所述同步機(jī)構(gòu)由同步帶輪、同步帶、同步帶輪安裝座、螺栓組成；同步帶輪通過(guò)螺栓與同步帶輪安裝座固結(jié)，同步帶輪安裝座通過(guò)螺栓與展開(kāi)機(jī)構(gòu)固結(jié)，同步帶輪與展開(kāi)機(jī)構(gòu)同軸； 第一級(jí)同步機(jī)構(gòu)的兩個(gè)同步帶輪分別固結(jié)在頂盤(pán)和第二剛性肋板上；第二級(jí)同步機(jī)構(gòu)的兩個(gè)同步帶輪固結(jié)在第一剛性肋板和第三剛性肋板上；第三級(jí)同步機(jī)構(gòu)的兩個(gè)同步帶輪固結(jié)在第二剛性肋板和第四剛性肋板上；第四級(jí)同步機(jī)構(gòu)的兩個(gè)同步帶輪固結(jié)在第三剛性肋板和第五剛性肋板上； 同步帶采用PU同步帶，厚度為2mm，內(nèi)含鋼絲，彈性模量為206GPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置，其特征在于，所述傳動(dòng)系統(tǒng)為直齒輪減速裝置，由大齒輪、小齒輪、聯(lián)軸器以及伺服電機(jī)安裝座組成，大齒輪、小齒輪、軸系均采用兩端固定的方式與支座相連，伺服電機(jī)安裝座固定在頂盤(pán)上，采用閉式傳動(dòng)，對(duì)稱支撐。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型柔性太陽(yáng)電池陣展開(kāi)裝置，其特征在于，所述頂盤(pán)采用鋁合金5032材料，外徑為240mm，厚度為10mm ;傳動(dòng)拉桿采用鋁合金5032材料，尺寸為200mmX 20mmX 10mm ;盤(pán)型絲杠螺母米用招合金5032材料，圓盤(pán)直徑為240mm,厚度為16mm。
【文檔編號(hào)】H02S20/30GK103595339SQ201310556995
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】趙杰亮, 吳嘉寧, 閻紹澤 申請(qǐng)人:清華大學(xué)