CN111114839B - 太阳电池阵驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳电池阵驱动机构，所述太阳电池阵驱动机构用于为太阳电池阵提供驱动功能与传输功能，所述太阳电池阵驱动机构包括促动器、滑环堆栈和测量模块，其中：所述促动器用于为太阳电池阵提供驱动功能，所述测量模块用于测量所述太阳电池阵的运动状态；所述太阳电池阵包括太阳电池阵电气组件，所述滑环堆栈通过输出轴段的电连接器与所述太阳电池阵电气组件进行电气连接，所述太阳电池阵电气组件输出的功率通过所述滑环堆栈传递给卫星主体；所述滑环堆栈包括多个滑环模块，各所述滑环模块之间通过机械接口连接，根据不同任务需求，对所述滑环模块的数量进行增减，以实现所述太阳电池阵电气组件不同功率的传输功能。

Description

太阳电池阵驱动机构

技术领域

本发明涉及太阳电池阵技术领域，特别涉及一种太阳电池阵驱动机构。

背景技术

太阳电池阵也称太阳帆板，属于卫星能源单机，负责卫星的电能供给。对于三轴稳定卫星，太阳帆板需要通过驱动机构驱动帆板对日定向，以实现能源获取的最大化，太阳帆板获取的电能需要通过驱动机构的滑环传输至星内。

然而，针对不同航天任务，卫星的能源需求不同，因此对于驱动机构而言，需要针对不同任务设计不同规格的滑环组件。一般的航天器单机研制流程中，定制开发一款新型产品需要历经方案设计、初样设计、正样设计三个阶段，并进行大量环境试验和可靠性试验。研制成本较高，研制周期较慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳电池阵驱动机构，以解决现有的传统驱动机构研发成本居高不下的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳电池阵驱动机构，所述太阳电池阵驱动机构用于为太阳电池阵提供驱动功能与传输功能，所述太阳电池阵驱动机构包括促动器、滑环堆栈和测量模块，其中：

所述促动器用于为太阳电池阵提供驱动功能，所述测量模块用于测量所述太阳电池阵的运动状态；

所述太阳电池阵包括太阳电池阵电气组件，所述滑环堆栈通过输出轴段的电连接器与所述太阳电池阵电气组件进行电气连接，所述太阳电池阵电气组件输出的功率通过所述滑环堆栈传递给卫星主体；

所述滑环堆栈包括多个滑环模块，各所述滑环模块均具有机械接口，根据不同任务需求，对所述滑环模块的数量进行增减，以实现所述太阳电池阵电气组件不同功率的传输功能。

可选的，在所述的太阳电池阵驱动机构中，所述促动器包括步进电机、轴承和减速器，其中：

所述太阳电池阵包括太阳电池阵机构组件，所述轴承通过电池阵安装法兰与所述太阳电池阵机构组件进行机械连接；

所述步进电机的力矩通过所述减速器放大后，通过所述轴承将所述步进电机的力矩传递给所述太阳电池阵机构组件，以对所述太阳电池阵提供驱动功能。

可选的，在所述的太阳电池阵驱动机构中，所述步进电机的数量为多个，每个所述步进电机均包括两组独立绕组，分别由主电机控制器及备份电机控制器进行控制。

可选的，在所述的太阳电池阵驱动机构中，所述测量模块包括旋变模块和霍尔传感器，其中：

所述旋变模块用于测量所述太阳电池阵机构组件的绝对角度；

所述霍尔传感器用于测量所述太阳电池阵机构组件的机械零位位置。

可选的，在所述的太阳电池阵驱动机构中，所述旋变模块包括第一旋变和第二旋变，所述第一旋变和所述第二旋变互为备份；

所述霍尔传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和所述第二传感器呈180°角度对称安装，所述第一传感器和所述第二传感器互为备份。

可选的，在所述的太阳电池阵驱动机构中，所述滑环模块为圆柱体，每个所述滑环模块的所述机械接口的数量为多个，所述机械接口为所述圆柱体的贯通孔，沿所述圆柱体的轴向均匀分布。

可选的，在所述的太阳电池阵驱动机构中，每个所述滑环模块还包括多个电气接口，所述电气接口为所述圆柱体的凸耳结构，沿所述圆柱体的径向均匀分布。

在本发明提供的太阳电池阵驱动机构中，通过太阳电池阵电气组件输出的功率通过滑环堆栈传递给卫星主体，各滑环模块之间通过机械接口连接，根据不同任务需求，对滑环模块的数量进行增减，以实现太阳电池阵电气组件不同功率的传输功能，弥补了传统太阳电池阵驱动机构灵活性差的不足，以模块化滑环代替传统的定制化滑环设计。针对航天任务的多样化，大大降低了研制周期和研制成本。

本发明提出了一种模块化滑环的卫星太阳电池阵驱动机构方案，通过所述太阳电池阵驱动机构由促动器、滑环堆栈和测量模块组成，该装置采取滑环模块化的设计理念，针对不同的飞行任务，通过增减滑环模块的数量，可实现于不同功率的能源传输功能。

附图说明

图1是本发明一实施例的太阳电池阵驱动机构示意图；

图2是本发明一实施例的太阳电池阵驱动机构滑环模块示意图；

图3是本发明一实施例的太阳电池阵驱动机构滑环堆栈示意图；

图中所示：1-促动器；2-滑环堆栈；3-测量模块；4-步进电机；5-轴承；6-减速器；7-第一滑环模块；8-第二滑环模块；9-第三滑环模块；10-旋变模块；11-霍尔传感器；12-机械接口；13-电气接口。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的太阳电池阵驱动机构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于提供一种太阳电池阵驱动机构，以解决现有的传统驱动机构研发成本居高不下的不足。

为实现上述思想，本发明提供了一种太阳电池阵驱动机构，所述太阳电池阵驱动机构用于为太阳电池阵提供驱动功能与传输功能，所述太阳电池阵驱动机构包括促动器、滑环堆栈和测量模块，其中：所述促动器用于为太阳电池阵提供驱动功能，所述测量模块用于测量所述太阳电池阵的运动状态；所述太阳电池阵包括太阳电池阵电气组件，所述滑环堆栈通过输出轴段的电连接器与所述太阳电池阵电气组件进行电气连接，所述太阳电池阵电气组件输出的功率通过所述滑环堆栈传递给卫星主体；所述滑环堆栈包括多个滑环模块，各所述滑环模块均具有机械接口，各所述滑环模块之间通过所述机械接口连接，根据不同任务需求，对所述滑环模块的数量进行增减，以实现所述太阳电池阵电气组件不同功率的传输功能。

<实施例一>

本实施例提供一种太阳电池阵驱动机构，如图1～3所示，所述太阳电池阵驱动机构用于为太阳电池阵提供驱动功能与传输功能，所述太阳电池阵驱动机构包括促动器1、滑环堆栈2和测量模块3，其中：所述促动器1用于为太阳电池阵提供驱动功能，所述测量模块3用于测量所述太阳电池阵的运动状态；所述太阳电池阵包括太阳电池阵电气组件，所述滑环堆栈2通过输出轴段的电连接器与所述太阳电池阵电气组件进行电气连接，所述太阳电池阵电气组件输出的功率通过所述滑环堆栈2传递给卫星主体；所述滑环堆栈2包括多个滑环模块(如图1所示，滑环堆栈2包括第一滑环模块7、第二滑环模块8及第三滑环模块9)，如图2所示，各所述滑环模块均具有机械接口12，如图3所示，各所述滑环模块(第一滑环模块7、第二滑环模块8及第三滑环模块9)之间通过所述机械接口12连接，根据不同任务需求，对所述滑环模块的数量进行增减，例如由三个增加到五个，或减少到一个，以实现所述太阳电池阵电气组件不同功率的传输功能。

具体的，在所述的太阳电池阵驱动机构中，所述促动器1包括步进电机4、轴承5和减速器6，其中：所述太阳电池阵包括太阳电池阵机构组件，所述轴承5通过电池阵安装法兰与所述太阳电池阵机构组件进行机械连接；所述步进电机4的力矩通过所述减速器6放大后，通过所述轴承5将所述步进电机4的力矩传递给所述太阳电池阵机构组件，以对所述太阳电池阵提供驱动功能。在所述的太阳电池阵驱动机构中，所述步进电机4的数量为多个，每个所述步进电机4均包括两组独立绕组，分别由主电机4控制器及备份电机4控制器进行控制。

进一步的，在所述的太阳电池阵驱动机构中，所述测量模块3包括旋变模块9和霍尔传感器10，其中：所述旋变模块9用于测量所述太阳电池阵机构组件的绝对角度；所述霍尔传感器10用于测量所述太阳电池阵机构组件的机械零位位置；在所述的太阳电池阵驱动机构中，所述旋变模块9包括第一旋变和第二旋变，所述第一旋变和所述第二旋变互为备份；所述霍尔传感器10包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和所述第二传感器呈180°角度对称安装，所述第一传感器和所述第二传感器互为备份。

如图2～3所示，在所述的太阳电池阵驱动机构中，所述滑环模块为圆柱体，每个所述滑环模块的所述机械接口12的数量为多个，所述机械接口12为所述圆柱体的贯通孔，沿所述圆柱体的轴向均匀分布。在所述的太阳电池阵驱动机构中，每个所述滑环模块还包括多个电气接口13，所述电气接口13为所述圆柱体的凸耳结构，沿所述圆柱体的径向均匀分布。

在本发明提供的太阳电池阵驱动机构中，通过太阳电池阵电气组件输出的功率通过滑环堆栈2传递给卫星主体，各滑环模块之间通过机械接口12连接，根据不同任务需求，对滑环模块的数量进行增减，以实现太阳电池阵电气组件不同功率的传输功能，弥补了传统太阳电池阵驱动机构灵活性差的不足，以模块化滑环代替传统的定制化滑环设计。针对航天任务的多样化，大大降低了研制周期和研制成本。

本发明提出了一种模块化滑环的卫星太阳电池阵驱动机构方案，通过所述太阳电池阵驱动机构由促动器1、滑环堆栈2和测量模块3组成，该装置采取滑环模块化的设计理念，针对不同的飞行任务，通过增减滑环模块的数量，可实现于不同功率的能源传输功能。

进一步的，主电机控制器或备用电机控制器接收计算机工作模式指令(包括正常跟踪、快速捕获、归零、停转保持等指令)后，将其转换为步进电机的脉冲电流，步进电机按指令要求的速度驱动太阳电池阵，使太阳帆板保持对日定向，同时将太阳帆板转换的电功率和太阳帆板的测控信号传输给星体。主电机控制器或备用电机控制器将步进电机的位置信号反馈给姿轨控分系统。由于帆板相对星体转动，大多数卫星的帆板转动是360°连续转动，在帆板转动过程中，由于帆板电源引线顺向运动，很容易产生绞死现象，要保证帆板电源线引至星体内不致绞死，采用滑环模块进行电缆连接。

综上，上述实施例对太阳电池阵驱动机构的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (6)

1.一种太阳电池阵驱动机构，所述太阳电池阵驱动机构用于为太阳电池阵提供驱动功能与传输功能，其特征在于，所述太阳电池阵驱动机构包括促动器、滑环堆栈和测量模块，其中：

所述促动器用于为太阳电池阵提供驱动功能，所述测量模块用于测量所述太阳电池阵的运动状态；

所述太阳电池阵包括太阳电池阵电气组件，所述滑环堆栈通过输出轴段的电连接器与所述太阳电池阵电气组件进行电气连接，所述太阳电池阵电气组件输出的功率通过所述滑环堆栈传递给卫星主体；

所述滑环堆栈包括多个滑环模块，各所述滑环模块均具有机械接口，各所述滑环模块之间通过所述机械接口连接，根据不同任务需求，对所述滑环模块的数量进行增减，以实现所述太阳电池阵电气组件不同功率的传输功能；

所述滑环模块为圆柱体，每个所述滑环模块的所述机械接口的数量为多个，所述机械接口为所述圆柱体的贯通孔，沿所述圆柱体的轴向均匀分布。

2.如权利要求1所述的太阳电池阵驱动机构，其特征在于，所述促动器包括步进电机、轴承和减速器，其中：

所述太阳电池阵包括太阳电池阵机构组件，所述轴承通过电池阵安装法兰与所述太阳电池阵机构组件进行机械连接；

所述步进电机的力矩通过所述减速器放大后，通过所述轴承将所述步进电机的力矩传递给所述太阳电池阵机构组件，以对所述太阳电池阵提供驱动功能。

3.如权利要求2所述的太阳电池阵驱动机构，其特征在于，所述步进电机的数量为多个，每个所述步进电机均包括两组独立绕组，分别由主电机控制器及备份电机控制器进行控制。

4.如权利要求2所述的太阳电池阵驱动机构，其特征在于，所述测量模块包括旋变模块和霍尔传感器，其中：

所述旋变模块用于测量所述太阳电池阵机构组件的绝对角度；

所述霍尔传感器用于测量所述太阳电池阵机构组件的机械零位位置。

5.如权利要求4所述的太阳电池阵驱动机构，其特征在于，所述旋变模块包括第一旋变和第二旋变，所述第一旋变和所述第二旋变互为备份；

所述霍尔传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和所述第二传感器呈180°角度对称安装，所述第一传感器和所述第二传感器互为备份。

6.如权利要求1所述的太阳电池阵驱动机构，其特征在于，每个所述滑环模块还包括多个电气接口，所述电气接口为所述圆柱体的凸耳结构，沿所述圆柱体的径向均匀分布。

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