CN112367031A - 一种卫星用弹性太阳能电池板 - Google Patents

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丁强强
保玲
张浩翔
李钦儒
王语
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    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
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Abstract

本发明涉及柔性太阳能电池板技术领域，具体为一种卫星用弹性太阳能电池板，包括：滚轴、弹性支撑件、透镜、外置板、太阳能基板、太阳能电池；所述太阳能基板之间通过多个弹簧件连接，表面安装有太阳能电池；所述太阳能基板一端安装有滚轴，其另一端通过连接件连接外置板；所述弹性支撑件数量为多个，其下端分别通过固定件固定在位于太阳能基板的弹簧件两端，所述弹性支撑件侧面设有插固槽，所述透镜两端插设在一对插固槽内。本发明采用了大量的柔性和弹性结构使存储体积更小，且无需动力机构即可自动展开。

Description

一种卫星用弹性太阳能电池板
技术领域
本发明涉及柔性太阳能电池板技术领域，具体涉及一种卫星用弹性太阳能电池板。
背景技术
太阳能阵列涉及附接到某些航天器车辆或卫星的结构，用以为航天器提供动力，太阳能电池阵列存放时占用空间需要小以方便装运和发射，并且可以在太空中将光伏太阳能电池板展开以将太阳能转化为操作航天器所需的动能。
用于空间应用的动力系统面临许多设计约束，包括最小化重量，最小化存储体积，最大化寿命到寿命终止性能以及最小化成本的标准。
现有技术方案多采用刚性或多铰链结构，例如公开号为US5496414的美国专利采用弹性体支撑结构、多铰链的整体结构实现收纳展开。导致整体收纳时占用空间大，重量大，太阳能电池效率较低，只能通过数量的增加以使航天器或卫星正常工作。
为了允许可展开的太阳能电池阵列重量和存放体积的进一步减小，太阳能电池可以安装到轻质柔性基板或毯子而不是大而重的刚性蜂窝板。已经使用了各种柔性太阳能电池覆盖基板，例如由玻璃纤维网或薄聚合物片制成的那些，其上粘合有众多晶体太阳能电池。
柔性光伏(PV)毯式太阳能电池阵列通常限于封装在长连续辊或褶皱和折叠叠层上的晶体太阳能电池，其通过单独的部署臂架致动器，毂结构或需要外部电动机电源的其它可展开结构连接和展开。
太阳能电池是迄今为止太阳能电池阵列中最昂贵的部件。由于系统成本和质量都直接随着所使用的太阳能电池的数量而增加，因此减少航天器携带的太阳能电池的数量具有相当大的经济动机。为了降低太阳能电池阵列成本并且更有效地保护太阳能电池阵列免受辐射暴露，可以使用反射或折射聚光器元件来减少电池的数量。
通过使用相对便宜的菲涅耳透镜光学器件来收集太阳光并将其聚焦到更小的太阳能电池上，用于等效供电的太阳能电池阵列的电池的成本和重量显着降低。通过使用非常高效的电池，所需的阵列面积最小化，降低了整体系统重量。
透镜组件和透镜排为薄型轻质可卷曲线性元件，扁平或拱形，由柔性DC93500硅树脂弹性材料制成，带有保护性前侧涂层，直接安装在太阳能电池排上方并精确定位，以便它捕获入射的太阳辐射(光)并将其折射到正下方的太阳能电池行上，以增加对电池的照射。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有更低质量，更紧凑的发射存储体积，灵活紧凑型卷曲式的柔性太阳能电池板。
一种卫星用弹性太阳能电池板，包括：滚轴、弹性支撑件、透镜、外置板、太阳能基板、太阳能电池；
所述太阳能基板等分为多块，其每块之间通过多个弹簧件连接成一整块板，所述太阳能基板表面安装有太阳能电池；
所述太阳能基板一端安装有滚轴，其另一端通过连接件连接外置板；
所述弹簧件正常状态时为波纹状并呈收紧状态；
所述弹性支撑件数量为多个，两个一组，其下端分别通过固定件固定在位于太阳能基板边缘处的弹簧件两端，所述弹性支撑件正常状态时为拱形，其侧面设有插固槽，所述透镜两端插设在一对插固槽内。
本发明的有益效果如下：
1、本发明相对于刚性或多铰链结构的太阳能电池板，采用了大量的柔性和弹性结构，通过滚轴、弹性支撑件、弹簧件和基板的配合，使透镜与基板可以贴合，从而实现太阳能电池板整体卷曲收纳，降低了质量、使存储体积更小。
2、本发明不需要任何动力驱动机构便能通过弹性件、弹簧件、和基板的配合自动展开，展开效率高。
3、本发明通过基板和弹簧件的配合，可以使弹性支撑件上方拱形稳定处于太阳能电池上方以保证准确定位，提高整体太阳能基板展开的稳定性。
4、本发明通过采用透镜将光聚集在太阳能电池上的方法，在保证相同效能的情况下，大大降低了太阳能电池的使用数量，从而降低了使用成本。
附图说明
图1为本发明的整体展开示意图。
图2为本发明的收纳第一阶段示意图。
图3为本发明的收纳第二阶段示意图。
图4为本发明的收纳第三阶段示意图。
图5为本发明的展开状态基板示意图。
图6为本发明的收纳状态基板示意图。
图7为本发明的展开状态弹性支撑件示意图。
图8为本发明的收纳第一阶段弹性支撑件示意图。
图中：100-滚轴；200-弹性支撑件；210-固定件；220-插固槽；300-透镜；400-外置板；410-连接件；500-太阳能基板；510-太阳能电池；520-弹簧件。
具体实施方式
本发明的优选实施例将通过参考附图进行详细描述，这样对于发明所属领域的现有技术人员中具有普通技术的人来说容易实现这些实施例。然而本发明也可以各种不同的形式实现，因此本发明不限于下文中描述的实施例。另外，为了更清楚地描述本发明，与本发明没有连接的部件将从附图中省略。
请参阅图1-4，一种卫星用弹性太阳能电池板，包括：展开后整体形状为矩形的太阳能基板500，所述太阳能基板500被分为5等块，其每块之间通过弹簧件520进行连接，所述太阳能基板500上方安装有呈阵列排布的太阳能电池510，在所述太阳能电池510上方对应有透镜300，所述透镜300两端通过弹性支撑件200固定在太阳能基板500上方，在所述太阳能基板500最左端安装有滚轴100，在所述太阳能基板500最右端具有通过连接件410连接的外置板400；
请参阅图5、图6，所述太阳能基板500分为5块，其每块基板之间通过多个弹簧件520进行连接，所述弹簧件520为弹性材料；
所述弹簧件520正常状态时为波纹状并呈收紧状态；
当将所述太阳能基板500拉伸时，所述弹簧件520伸直并其上表面与太阳能基板500上表面为同一平面；
请参阅图1-8，所述弹性支撑件200下端分别通过固定件210固定在弹簧件520两侧，所述弹性支撑件200上端拱形与太阳能电池510相对应；
外置板400通过连接件410与太阳能基板500进行连接；
所述弹性支撑件200上端为拱形，并具有插固槽220以插固透镜300，使透镜300准确定位在太阳能电池510上方；
所述透镜200由柔性DC93500硅树脂弹性材料制成，带有保护性前侧涂层，直接安装在太阳能电池排上方并精确定位，以便它捕获入射的太阳辐射(光)并将其折射到正下方的太阳能电池行上，以增加对电池的照射；
所述太阳能基板500和太阳能电池510均由柔性材料构成。
工作原理：
当太阳能基板500处于展开状态时：弹簧件520处于收紧状态，弹性支撑件200将透镜300支撑为拱形以使太阳能电池510与透镜300准确对位，
当太阳能基板500处于第一阶段时：所述外置板400一端向右移动，弹簧件520处于伸直状态，使所述透镜300向左下方移动，直至所述透镜下端与太阳能基板500贴合；
当太阳能基板500处于第二阶段时：滚轴100向外置板400一侧进行滚动，使太阳能基板500、太阳能电池510、弹簧件520、弹性支撑件200沿着滚轴100运动方向进行收纳；
当太阳能基板500处于第三阶段时：滚轴100将太阳能基板500、太阳能电池510、弹簧件520、弹性支撑件200完全收纳，并进行封装保存。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种卫星用弹性太阳能电池板，包括：滚轴(100)、弹性支撑件(200)、透镜(300)、外置板(400)、太阳能基板(500)、太阳能电池(510)；
其特征在于：
所述太阳能基板(500)等分为多块，其每块之间通过多个弹簧件(520)连接成一整块板，所述太阳能基板(500)表面安装有太阳能电池(510)；
所述太阳能基板(500)一端安装有滚轴(100)，其另一端通过连接件(410)连接外置板(400)；
所述弹簧件(520)正常状态时为波纹状并呈收紧状态；
所述弹性支撑件(200)数量为多个，两个一组，其下端分别通过固定件(210)固定在位于太阳能基板(500)边缘处的弹簧件(520)两端，所述弹性支撑件(200)正常状态时为拱形，其侧面设有插固槽(220)，所述透镜(300)两端插设在一对插固槽(220)内。
2.根据权利要求1所述的一种卫星用弹性太阳能电池板，其特征在于：所述透镜(200)由柔性DC(93500)硅树脂弹性材料制成，并带有保护性前侧涂层。
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