CN111591473B - 一种摆动式太阳电池阵驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种摆动式太阳电池阵驱动装置，包括分体式的驱动机构和传输机构。太阳电池阵上的电流和信号无需通过驱动机构内部传输；所述传输机构采用电缆直接连至星内，减少了整星能源传输的中间环节。本发明驱动机构内部无传输机构，限位装置采用集成化设计，产品结构简单可靠、尺寸小、重量轻；太阳电池阵上的电流和信号采用电缆直接传输至星内，减少了整星能源传输的中间环节，提高了产品可靠性，降低了成本；在太阳阵初始展开状态，传输电缆摆动段两端固定位置设计在同一水平线上，并与驱动机构转动轴线正交，摆动到其它位置，电缆变为更松弛，保证了摆动安全性。本发明适用于太阳电池阵不需360°转动、且对重量要求严格的特定轨道卫星。

Description

一种摆动式太阳电池阵驱动装置
技术领域
本发明涉及卫星技术应用领域，特别涉及一种摆动式太阳电池阵驱动装置。
背景技术
卫星太阳电池阵的驱动和传输一般通过驱动机构实现，驱动机构作为太阳电池阵和星体的连接装置，负责驱动太阳电池阵对日定向，同时将太阳电池阵转换的电流和信号传输给星体。
现有技术一般通过驱动机构内部的导电滑环或电缆实现电流和信号的传输，采用导电滑环的优点是驱动机构可以实现360°连续转动，但是其结构复杂、内部散热困难、可靠性低，且产品重量较重；在太阳电池阵不需360°转动的特定轨道卫星中，驱动机构内导电滑环可采用电缆代替进行电流和信号的传输，但是电缆在驱动机构内部需要一定的摆动空间，产品尺寸和重量降幅有限。
因此，本发明提出一种分体式太阳电池阵驱动装置，进一步优化结构设计，降低产品重量，提高传输可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种摆动式太阳电池阵驱动装置，以进一步降低产品重量，提高传输可靠性。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案是：提供一种摆动式太阳电池阵驱动装置，其特征在于，由驱动机构和传输机构组成；所述驱动机构和传输机构采用分体式设计，太阳电池阵上的电流和信号无需通过驱动机构内部传输；所述传输机构采用电缆直接连至星内，减少了整星能源传输的中间环节。
进一步的，所述驱动机构包括电机(1)、谐波减速器(3)、零位传感器(4)、轴承(5)、驱动轴(6)、机构本体(7)和对接法兰(9)；所述电机(1)安装于电机端盖(2)上，电机(1)的输出轴与谐波减速器(3)输入端连接，谐波减速器输出端(3)连接驱动轴(6)，驱动轴(6)通过轴承(5)与机构本体(7)连接，驱动轴(6)尾部与对接法兰(9)连接，对接法兰(9)外接太阳电池阵；所述零位传感器(4)由固定部分和转动部分组成，零位传感器(4)固定部分安装在机构本体(7)上，零位传感器(4)转动部分安装在驱动轴(6)上；
所述电机(1)、谐波减速器(3)、驱动轴(6)和对接法兰(9)同轴向布局安装，轴承(5)内圈与驱动轴(6)连接，外圈与机构本体(7)连接，所述驱动机构通过机构本体(7)固定于星体；所述电机(1)输出通过谐波减速器(3)减速并放大力矩后，由驱动轴(6)带动零位传感器(4)的转动部分和整个太阳电池阵摆动；
所述传输机构包括传输电缆(11)、根部铰链(12)、第一电缆固定支架(14)、第二电缆固定支架(16)、第一电缆卡箍(10)、第二电缆卡箍(13)和接插件支架(15)；太阳电池阵上的电缆在根部汇总，通过第一电缆卡箍(10)固定后形成一束传输电缆(11)，传输电缆(11)转弯至根部铰链(12)，通过第一电缆固定支架(14)和第二电缆卡箍(13)进行固定，传输电缆(11)穿过根部铰链端面后，在星体上的第二电缆固定支架(16)上固定，然后引至星体的接插件支架(15)上，太阳电池阵和星内的接插件在所述接插件支架(15)上连接固定，实现电流和信号的传输。
进一步的，所有电缆卡箍和电缆固定支架与电缆接触的位置均缠绕至少3圈聚酰亚胺薄膜进行电缆二次绝缘保护。
进一步的，在太阳电池阵初始展开状态，传输电缆摆动段两端固定位置设计在同一水平线上，并与驱动机构转动轴线正交；摆动到其它位置时，电缆会更加松弛，保证了摆动安全性。
进一步的，所述根部铰链(12)上第二电缆卡箍(13)和星体上第二电缆固定支架(16)之间这段电缆为摆动段，其它电缆均为相对固定状态；所述驱动机构工作时，对接法兰(9)带动根部铰链(12)一起绕轴线转动，根部铰链(12)上的第二电缆卡箍(13)随之转动；所述第二电缆卡箍(13)和第二电缆固定支架(16)安装在同一水平线上，并与驱动机构转动轴线正交；初始展开状态下传输电缆摆动段两端固定位置之间的相对距离最远，在摆动范围内该位置电缆为最紧状态；随着太阳电池阵摆动到其它位置，电缆变为更松弛，保证了摆动安全性。
进一步的，其特征在于，还包括机械限位机构；所述机械限位机构采用集成化设计，结构简单、重量轻。
进一步的，所述机械限位机构：
在机构的外端盖(8)上略大于设计摆动角度的位置设计2个限位块，一旦机构出现故障摆动角度超出设计角度时，对接法兰(9)上的凸台即会撞到限位块，强制终止机构继续摆动，保证了摆动安全性。
本发明提供的摆动式太阳电池阵驱动装置取得的有益效果是：
(1)驱动机构内部无传输机构，产品结构简单可靠、尺寸小、重量轻；
(2)太阳电池阵上的电流和信号采用电缆直接传输至星内，减少了整星能源传输的中间环节，提高了产品可靠性，降低了成本；
(3)太阳电池阵初始展开状态，传输电缆摆动段两端固定位置之间的相对距离最远，在摆动范围内该位置电缆为最紧状态，因此随着太阳电池阵摆动到其它位置，电缆只会变为更松弛，保证了摆动安全性；
(4)驱动机构结构进一步优化设计，限位装置集成化设计，产品结构紧凑，整个驱动装置重量相比现有技术降低约40％。
附图说明
下面结合附图对发明作进一步说明：
图1是本发明驱动机构的结构示意图；
图2是本发明驱动机构摆动限位装置的设计示意图；
图3和图4是本发明传输机构的设计示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
附图中标记分别表示如下零件：
1、电机 2、电机端盖 3、谐波减速器 4、零位传感器
5、轴承 6、驱动轴 7、机构本体 8、外端盖
9、对接法兰 10、第一电缆卡箍 11、传输电缆 12、根部铰链
13、第二电缆卡箍 14、第一电缆固定支架 15、接插件支架16、第二电缆固定支架
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摆动式太阳电池阵驱动装置作进一步详细说明。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率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，电机(1)安装于电机端盖(2)上，电机(1)的输出轴与谐波减速器(3)输入端连接，谐波减速器输出端(3)连接驱动轴(6)，驱动轴(6)通过轴承(5)与机构本体(7)连接，驱动轴(6)尾部与对接法兰(9)连接，对接法兰(9)外接太阳电池阵。零位传感器(4)由固定部分和转动部分组成，零位传感器(4)固定部分安装在机构本体(7)上，零位传感器(4)转动部分安装在驱动轴(6)上。
电机(1)、谐波减速器(3)、驱动轴(6)、对接法兰(9)同轴向布局安装，轴承(5)内圈与驱动轴(6)连接，外圈与机构本体(7)连接，机构通过机构本体(7)固定于星体。电机(1)输出通过谐波减速器(3)减速并放大力矩后，由驱动轴(6)带动零位传感器(4)的转动部分和整个太阳电池阵摆动。
如图2所示，为了防止驱动机构摆动角度过大损坏电缆或造成太阳电池阵干涉，在机构内部设计了机械限位功能，机械限位采用集成化设计，具体为：在机构的外端盖(8)上略大于设计摆动角度的位置设计了2个限位块，一旦机构出现故障摆动角度超出设计角度时，对接法兰(9)上的凸台即会撞到限位块，强制终止机构继续摆动，保证了摆动安全性。
如图3和图4所示，根部铰链连接驱动机构和太阳电池阵，太阳电池阵上的电缆在根部汇总，通过第一电缆卡箍(10)固定后形成一束传输电缆(11)，电缆(11)转弯至根部铰链(12)，通过第一电缆固定支架(14)和第二电缆卡箍(13)进行固定，电缆(11)穿过根部铰链端面后，在星体上的第二电缆固定支架(16)上固定，然后引至星体的接插件支架(15)上，太阳电池阵和星内的接插件在此支架上连接固定，实现电流和信号的传输。所有电缆卡箍和电缆固定支架与电缆接触的位置均缠绕至少3圈聚酰亚胺薄膜进行电缆二次绝缘保护。
根部铰链(12)上第二电缆卡箍(13)和星体上第二电缆固定支架(16)之间这段电缆为摆动段，其它电缆均为相对固定状态。驱动机构工作时，对接法兰(9)带动根部铰链(12)一起绕轴线转动，根部铰链(12)上的第二电缆卡箍(13)随之转动。图3和图4所示位置为太阳阵初始展开状态，第二电缆卡箍(13)和第二电缆固定支架(16)安装在同一水平线上，并与驱动机构转动轴线正交，因此初始展开状态下传输电缆摆动段两端固定位置之间的相对距离最远，在摆动范围内该位置电缆为最紧状态，因此随着太阳电池阵摆动到其它位置，电缆只会变为更松弛，保证了摆动安全性。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (4)

1.一种摆动式太阳电池阵驱动装置，其特征在于，由驱动机构和传输机构组成；所述驱动机构和传输机构采用分体式设计，太阳电池阵上的电流和信号无需通过驱动机构内部传输；所述传输机构采用电缆直接连至星内，减少了整星能源传输的中间环节；
所述驱动机构包括电机(1)、谐波减速器(3)、零位传感器(4)、轴承(5)、驱动轴(6)、机构本体(7)和对接法兰(9)；所述电机(1)安装于电机端盖(2)上，电机(1)的输出轴与谐波减速器(3)输入端连接，谐波减速器输出端(3)连接驱动轴(6)，驱动轴(6)通过轴承(5)与机构本体(7)连接，驱动轴(6)尾部与对接法兰(9)连接，对接法兰(9)外接太阳电池阵；所述零位传感器(4)由固定部分和转动部分组成，零位传感器(4)固定部分安装在机构本体(7)上，零位传感器(4)转动部分安装在驱动轴(6)上；
所述电机(1)、谐波减速器(3)、驱动轴(6)和对接法兰(9)同轴向布局安装，轴承(5)内圈与驱动轴(6)连接，外圈与机构本体(7)连接，所述驱动机构通过机构本体(7)固定于星体；所述电机(1)输出通过谐波减速器(3)减速并放大力矩后，由驱动轴(6)带动零位传感器(4)的转动部分和整个太阳电池阵摆动；
所述传输机构包括传输电缆(11)、根部铰链(12)、第一电缆固定支架(14)、第二电缆固定支架(16)、第一电缆卡箍(10)、第二电缆卡箍(13)和接插件支架(15)；太阳电池阵上的电缆在根部汇总，通过第一电缆卡箍(10)固定后形成一束传输电缆(11)，传输电缆(11)转弯至根部铰链(12)，通过第一电缆固定支架(14)和第二电缆卡箍(13)进行固定，传输电缆(11)穿过根部铰链端面后，在星体上的第二电缆固定支架(16)上固定，然后引至星体的接插件支架(15)上，太阳电池阵和星内的接插件在所述接插件支架(15)上连接固定，实现电流和信号的传输；
在太阳电池阵初始展开状态，传输电缆摆动段两端固定位置设计在同一水平线上，并与驱动机构转动轴线正交；摆动到其它位置时，电缆会更加松弛，保证了摆动安全性；
所述根部铰链(12)上第二电缆卡箍(13)和星体上第二电缆固定支架(16)之间这段电缆为摆动段，其它电缆均为相对固定状态；所述驱动机构工作时，对接法兰(9)带动根部铰链(12)一起绕轴线转动，根部铰链(12)上的第二电缆卡箍(13)随之转动；所述第二电缆卡箍(13)和第二电缆固定支架(16)安装在同一水平线上，并与驱动机构转动轴线正交；初始展开状态下传输电缆摆动段两端固定位置之间的相对距离最远，在摆动范围内该位置电缆为最张紧状态；随着太阳电池阵摆动到其它位置，电缆变为更松弛，保证了摆动安全性。
2.如权利要求1所述的摆动式太阳电池阵驱动装置，其特征在于，所述第一电缆固定支架(14)、第二电缆固定支架(16)、第一电缆卡箍(10)、第二电缆卡箍(13)与电缆接触的位置均缠绕至少3圈聚酰亚胺薄膜进行电缆二次绝缘保护。
3.如权利要求1到2中任一项所述的摆动式太阳电池阵驱动装置，其特征在于，还包括机械限位机构；所述机械限位机构采用集成化设计，结构简单、重量轻。
4.如权利要求3所述的摆动式太阳电池阵驱动装置，其特征在于，所述机械限位机构：
在机构的外端盖(8)上略大于设计摆动角度的位置设计2个限位块，一旦机构出现故障摆动角度超出设计角度时，对接法兰(9)上的凸台即会撞到限位块，强制终止机构继续摆动，保证了摆动安全性。
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