CN103587725B - 一种可重复展收太阳电池阵板间展开机构 - Google Patents

Abstract

一种可重复展收太阳电池阵板间展开机构，包括左公铰链臂（3）、右公铰链臂（4）、母铰链臂（5）、上壳体（7）、下壳体（8）、电机驱动单元（9）、蜗杆轴（10）、蜗杆轴支撑轴承（11）、涡轮轴（12）、涡轮轴支撑轴承（13）、第一锥齿轮（14）、输出轴（15）、输出轴支撑轴承（16）、第二锥齿轮（17）。本发明采用涡轮蜗杆传动+锥齿轮传动原理，电机驱动单元（9）带动蜗杆轴（10）转动，通过涡轮蜗杆传动带动涡轮轴（12）上的第一锥齿轮（14）转动，然后再通过第二锥齿轮（17）传动带动输出轴（15）转动。本发明展开机构可重复使用，主要应用于空天飞行器上，在轨工作为无重力状态。

Description

一种可重复展收太阳电池阵板间展开机构

技术领域

本发明属于机械领域，涉及一种空间飞行器用太阳电池阵板间展开机构，用于完成太阳电池阵板间的相对展开或收拢动作。

背景技术

航天器在轨长期运行过程中，主要依靠太阳能电池板为航天器提供电能。太阳能电池板利用其上贴有的半导体硅片或砷化镓片，将光能转换成电能，以供航天器上的仪器使用，相当于一个小型发电站。根据航天器的发射、机动飞行要求，太阳电池板在非工作状态时，处于多层折叠状态。在需要正常工作时，太阳电池板才会完全打开。

目前的太阳电池阵板间展开机构均为一次性展开机构，其原理为通过在太阳电池阵板间铰链处安装扭簧实现板间展开。在收拢状态时，采用爆炸螺栓将太阳电池板折叠固定在一起，此时扭簧具有一定的预紧力矩；太阳电池阵需要展开时，爆炸螺栓剪断，扭簧预紧力释放，太阳电池阵实现板间展开。其不足在于：仅适用于一次性使用场合，太阳电池阵展开后无法实现收拢，不具有可重复使用功能。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种可重复展收太阳电池阵板间展开机构，主要解决太阳电池板的板间展开与板间收拢问题，保证太阳电池阵能够在航天器发射、机动飞行、返回过程中保持收拢状态，同时能够在航天器在轨飞行时完成板间展开，使太阳电池阵能够完成正常供能。

本发明的技术解决方案是：一种可重复展收太阳电池阵板间展开机构，包括左公铰链臂、右公铰链臂、母铰链臂、上壳体、下壳体、电机驱动单元、蜗杆轴、蜗杆轴支撑轴承、涡轮轴、涡轮轴支撑轴承、第一锥齿轮、输出轴、输出轴支撑轴承、第二锥齿轮；上壳体和下壳体在空间上上下固定连接在一起形成组合体，左公铰链臂的一端以及右公铰链臂的一端分别连接在所述组合体的两侧，左公铰链臂的另一端以及右公铰链臂的另一端与主动太阳电池板固定连接；母铰链臂的一端与从动太阳电池板固定连接，母铰链臂的另一端与输出轴的一端固定连接；输出轴通过输出轴支撑轴承安装在所述组合体内部，输出轴的另一端与第二锥齿轮固定连接；蜗杆轴通过蜗杆轴支撑轴承安装在所述组合体内部，电机驱动单元的驱动轴与蜗杆轴固定连接；涡轮轴也通过涡轮轴支撑轴承安装在所述组合体内部，蜗杆轴和涡轮轴配合传递电机驱动单元的驱动力；第一锥齿轮与涡轮轴固定连接，第一锥齿轮和第二锥齿轮配合实现齿轮传动。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的太阳电池阵板间展开机构，采用正交锥齿轮+蜗杆传动组合传动方式，利用电机驱动单元的正逆向旋转，实现太阳电池阵板间的重复展开与收拢，同时利用蜗杆传动环节具有的自锁特点，使太阳电池阵板间展开机构在驱动电机断电状态下，不会因外力产生的干扰力矩而使太阳电池阵板间发生相对旋转，保证太阳电池阵的正常工作。与现有技术相比，本发明具备可重复展收功能，且具有自锁功能，可靠性高，能有效应用于空间飞行器的太阳电池阵在轨板间重复展开与收拢。

附图说明

图1为本发明太阳电池阵板间展开机构组成图；

图2为本发明太阳电池阵板间展开机构工作原理图；

图3为本发明太阳电池阵板间展开机构的剖视图一；

图4为本发明太阳电池阵板间展开机构的剖视图二；

图5为采用本发明太阳电池阵板间展开机构将太阳电池阵收拢示意图；

图6为采用本发明太阳电池阵板间展开机构将太阳电池阵展开示意图。

具体实施方式

图1为本发明太阳电池阵板间展开机构的组成图，包括主动太阳电池板1、从动太阳电池板2、左公铰链臂3、右公铰链臂4、母铰链臂5、空心锁钉6、上壳体7、下壳体8、电机驱动单元9、蜗杆轴10、蜗杆轴支撑轴承11、涡轮轴12、涡轮轴支撑轴承13、第一锥齿轮14、输出轴15、输出轴支撑轴承16、第二锥齿轮17。

上壳体7和下壳体8在空间上一上一下固定连接在一起形成组合体，左公铰链臂3的一端以及右公铰链臂4的一端分别连接在所述组合体的两侧，左公铰链臂3的另一端以及右公铰链臂4的另一端将主动太阳电池板1夹持住并通过空心锁钉6与主动太阳电池板1固定连接。同样的，母铰链臂5的一端通过空心锁钉6与从动太阳电池板2固定连接，母铰链臂5的另一端与输出轴15的一端固定连接。输出轴15通过输出轴支撑轴承16安装在所述组合体内部，输出轴15的另一端与第二锥齿轮17固定连接。蜗杆轴10通过蜗杆轴支撑轴承11安装在所述组合体内部，电机驱动单元9的驱动轴与蜗杆轴10固定连接。涡轮轴12也通过涡轮轴支撑轴承13安装在所述组合体内部，蜗杆轴10和涡轮轴12配合，传递电机驱动单元9的驱动力。第一锥齿轮14与涡轮轴12固定连接，第一锥齿轮14和第二锥齿轮17正交啮合实现齿轮传动。

图2为本发明可重复展收太阳电池阵板间展开机构的原理图。机构工作采用涡轮蜗杆传动+锥齿轮传动原理。电机驱动单元9带动蜗杆轴10转动，通过涡轮蜗杆传动带动涡轮轴12上的第一锥齿轮14转动，然后再通过第二锥齿轮17传动带动输出轴15转动。其中，涡轮蜗杆传动具有自锁功能，当电机驱动单元9断电时，输出轴15能够在干扰力矩的作用下不产生转动。

图3、图4为本发明可重复展收太阳电池阵板间展开机构的剖视图。主动太阳电池板1通过空心锁钉6与左公铰链臂3、右公铰链臂4实现固连，从动太阳电池板2通过空心锁钉6与母铰链臂5实现固连，上壳体7、下壳体8通过螺栓连接紧固在一起，左公铰链臂3、右公铰链臂4分别通过螺栓连接固定在上壳体7与下壳体8组合体的两侧。母铰链臂5与输出轴15固连。电机驱动单元9的驱动轴与蜗杆轴10固连。蜗杆轴10通过蜗杆轴支撑轴承11支承安装在上壳体7与下壳体8组合体内。涡轮轴12通过涡轮轴支撑轴承13支承安装在上壳体7与下壳体8组合体内。输出轴15通过输出轴支撑轴承16支承安装在上壳体7与下壳体8组合体内。

当电机驱动单元9通电工作时，左公铰链臂3、右公铰链臂4与上壳体7与下壳体8组合体固连，支承主动太阳电池板1保持姿态不变。蜗杆轴10转动，通过涡轮轴12、第一锥齿轮14、第二锥齿轮17各个环节的传动，实现输出轴15的转动，带动母铰链臂5转动，实现从动太阳电池板2绕输出轴15的轴线转动，完成主动太阳电池板1、从动太阳电池板2的板间展开动作。

当需要完成主动太阳电池板1、从动太阳电池板2的板间收拢动作时，将电机驱动单元9通电反向旋转即可。

图5为太阳电池阵处于板间收拢状态的示意图。通过本发明板间展开机构的驱动，图中主动太阳电池板1、从动太阳电池板2基本处于0°平行折叠状态，占用空间小，便于航天器机动飞行。

图6为太阳电池阵处于板间展开状态的示意图。通过本发明板间展开机构的驱动，图中主动太阳电池板1、从动太阳电池板2基本处于180°平行状态，展开面积大，便于太阳电池阵正常工作。

本发明太阳电池阵板间展开机构能够可重复使用，主要应用于空间飞行器上，在轨工作为无重力状态。当机构处于断电状态时，利用涡轮蜗杆传动的自锁特点，保证两块太阳电池板之间不会发生相对转动。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种可重复展收太阳电池阵板间展开机构，其特征在于：包括左公铰链臂(3)、右公铰链臂(4)、母铰链臂(5)、上壳体(7)、下壳体(8)、电机驱动单元(9)、蜗杆轴(10)、蜗杆轴支撑轴承(11)、涡轮轴(12)、涡轮轴支撑轴承(13)、第一锥齿轮(14)、输出轴(15)、输出轴支撑轴承(16)、第二锥齿轮(17)；上壳体(7)和下壳体(8)在空间上上下固定连接在一起形成组合体，左公铰链臂(3)的一端以及右公铰链臂(4)的一端分别连接在所述组合体的两侧，左公铰链臂(3)的另一端以及右公铰链臂(4)的另一端与主动太阳电池板(1)固定连接；母铰链臂(5)的一端与从动太阳电池板(2)固定连接，母铰链臂(5)的另一端与输出轴(15)的一端固定连接；输出轴(15)通过输出轴支撑轴承(16)安装在所述组合体内部，输出轴(15)的另一端与第二锥齿轮(17)固定连接；蜗杆轴(10)通过蜗杆轴支撑轴承(11)安装在所述组合体内部，电机驱动单元(9)的驱动轴与蜗杆轴(10)固定连接；涡轮轴(12)通过涡轮轴支撑轴承(13)安装在所述组合体内部，蜗杆轴(10)和涡轮轴(12)配合传递电机驱动单元(9)的驱动力；第一锥齿轮(14)与涡轮轴(12)固定连接，第一锥齿轮(14)和第二锥齿轮(17)配合实现齿轮传动。