CN112865689B - 一种分体式两轴驱动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分体式两轴驱动机构,包括A轴驱动机构、折叠组件、B轴驱动机构、连接框架;其中,A轴驱动机构和B轴驱动机构采用分体式设计,A、B轴驱动机构可充分继承现有成熟的单轴驱动机构技术状态,产品成熟度高、构型简单、可靠性高,A轴驱动机构通过折叠组件与B轴驱动机构连接,提高了驱动机构和太阳电池阵的集成度;A轴驱动机构的输出轴连接折叠组件的一端,折叠组件的另一端与连接框架连接,连接框架与太阳电池阵固定连接,B轴驱动机构的输出轴通过连接框架连接太阳电池阵;A轴驱动机构驱动B轴驱动机构、折叠组件以及太阳电池阵实现360°对日定向功能,所述B轴驱动机构用于驱动太阳电池阵实现摆动。
Description
技术领域
本发明属于卫星技术应用领域,尤其涉及一种分体式太阳电池阵两轴驱动机构。
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。
一般驱动机构只需要一个自由度,但对一些复杂轨道或具有特殊应用目的的卫星,在一个轨道周期内电池阵对太阳光的入射角变化很大,单自由度驱动机构已无法保证良好的太阳光入射角,需要采用两自由度驱动机构,目前我国已上天的各类航天器,太阳帆板多采用单自由度驱动机构,两自由度驱动机构应用较少,且多为两轴一体化设计,产品稳定性、继承性、通用性较差,重量较重。
随着高品质卫星不断发展和应用不断拓展,对卫星平台通用的两自由度太阳电池阵驱动装置的可靠性、重量等性能指标提出了更高的要求,以满足复杂轨道航天器长时间、高强度使用的需求。航天器机构的小型化、轻量化是航天技术发展的主要趋势之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种分体式两轴驱动机构,实现太阳电池阵两自由度转动,并进一步降低产品重量,提高产品可靠性和通用性。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
一种分体式两轴驱动机构,包括A轴驱动机构、折叠组件、B轴驱动机构、连接框架;
其中,所述A轴驱动机构和所述B轴驱动机构采用分体式设计,A、B轴驱动机构可充分继承现有成熟的单轴驱动机构技术状态,产品成熟度高、构型简单、可靠性高,所述A轴驱动机构通过所述折叠组件与所述B轴驱动机构连接,提高了驱动机构和太阳电池阵的集成度;A轴驱动机构的输出轴连接所述折叠组件的一端,所述折叠组件的另一端连接所述连接框架,所述连接框架与所述太阳电池阵固定连接,所述B轴驱动机构的输出轴通过所述连接框架连接太阳电池阵;
A轴驱动机构驱动B轴驱动机构、折叠组件以及太阳电池阵实现360°对日定向功能,所述B轴驱动机构用于驱动太阳电池阵实现摆动,同时B轴驱动机构实现部分太阳电池阵的展开功能,所述折叠组件用于连接A轴驱动机构和B轴驱动机构,实现两轴驱动机构与太阳电池阵联合折叠及展开功能。
所述折叠组件包括根部铰链和展开臂,所述A轴驱动机构的输出轴通过根部铰链与展开臂的一端连接,所述展开臂的另一端通过所述连接框架与太阳电池阵连接。
所述A轴驱动机构包括A轴驱动部、A轴旋转变压器、导电滑环、A轴驱动轴、A轴机构本体和对接法兰;所述A轴驱动机构通过所述A轴机构本体安装在卫星内部;
所述A轴驱动部固定安装在所述A轴机构本体上,所述A轴驱动部的输出端连接所述A轴驱动轴,所述A轴驱动轴的尾部连接所述对接法兰,所述对接法兰连接所述折叠组件,所述A轴旋转变压器包括固定部分和转动部分,所述A轴旋转变压器转动部分连接所述驱动轴,所述A轴旋转变压器固定部分安装在所述A轴机构本体上,所述A轴电机、谐波减速器、驱动轴和对接法兰同轴布局安装;
所述导电滑环包括固定端和转动端,所述导电滑环转动端与所述驱动轴连接,所述导电滑环固定端与所述A轴机构本体连接。
优选地,所述A轴驱动部包括A轴电机、A轴谐波减速器,所述A轴电机通过A轴电机板固定在A轴机构本体上,所述A轴电机的输出轴连接所述A轴谐波减速器的输入端,所述A轴谐波减速器的输出端连接所述A轴驱动轴。
所述B轴驱动机构包括B轴驱动部、B轴旋转变压器、轴承、B轴驱动轴和B轴机构本体;所述B轴驱动机构通过所述B轴机构本体安装在连接框架上;
所述B轴驱动部固定安装在所述B轴机构本体上,所述B轴驱动部的输出端连接所述B轴驱动轴,所述B轴驱动轴的尾部通过连接框架与太阳电池阵连接,所述B轴驱动部与B轴驱动轴同轴向布局安装,所述B轴驱动轴通过轴承与所述B轴机构本体连接,所述B轴旋转变压器包括固定部分和转动部分,所述B轴旋转变压器的固定部分固定安装在B轴机构本体上,所述B轴旋转变压器的旋转部分与所述B轴驱动轴连接。
优选地,为适应B轴太阳电池阵摆动大惯量以及轻量小型化要求,所述B轴驱动部采用小型的B轴电机、行星齿轮减速器和B轴谐波减速器,所述B轴电机通过B轴电机板固定在B轴机构本体上,所述B轴电机的输出轴连接所述行星齿轮减速器的输入端,所述行星齿轮减速器的输出端连接所述B轴谐波减速器的输入端,所述B轴谐波减速器的输出端连接所述B轴驱动轴。
优选地,所述根部铰链具体包括公铰链、蜗卷弹簧、母铰链和锁定钩、转动轴,所述公铰链与所述A轴驱动机构连接,所述母铰链与所述展开臂连接,所述公铰链和所述母铰链分别与所述转动轴转动连接,所述蜗卷弹簧套设在所述转动轴上,收拢状态下,根部铰链通过所述蜗卷弹簧储存的势能带动所述展开臂、所述B轴驱动机构和所述太阳电池阵展开,展开到位后通过所述母铰链上的所述锁定钩与所述公铰链锁紧固定。
本发明由于采用以上技术方案,使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果:
(1)本发明的A轴驱动机构和B轴驱动机构采用分体式独立设计,A、B轴驱动机构可充分继承现有成熟的单轴驱动机构技术状态,产品继承性好、成熟度高、构型简单、可靠性高;
(2)采用折叠组件连接A、B轴驱动机构,其中B轴驱动机构实现了部分太阳电池阵的展开功能,提高了驱动机构和太阳电池阵结构机构的集成度;
(3)B轴驱动机构采用小电机+行星齿轮减速器和谐波减速器的两级减速器构型,降低了产品整体重量,实现了轻量化目的;
(4)A、B轴驱动机构、折叠组件、采用模块化、通用化设计,可根据具体型号需求进行定制组合,产品化程度高、适用性广,可作为型谱化、系列化的平台产品。
附图说明
图1为本发明分体式两轴驱动机构的整体结构示意图;
图2为本发明的A轴驱动机构的结构示意图;
图3为本发明的B轴驱动机构的结构示意图;
图4为本发明的根部铰链的结构示意图。
附图标记说明:1-A轴驱动机构;2-根部铰链;3-展开臂;4-B轴驱动机构;5-连接框架;6-A轴驱动机构;7-A轴谐波减速器;8-A轴旋转变压器;9-导电滑环;10-A轴机构本体;11-A轴驱动轴;12-对接法兰;13-B轴电机;14-行星齿轮减速器;15-B轴谐波减速器;16-B轴机构本体;17-B轴旋转变压器;18-B轴驱动轴;19-轴承;20-公铰链;21-蜗卷弹簧;22-母铰链;23-锁定钩。
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一种分体式两轴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。
参看图1,一种分体式两轴驱动机构,包括A轴驱动机构1、根部铰链2、展开臂3、B轴驱动机构4、连接框架5;
其中,A轴驱动机构1和B轴驱动机构4采用分体式设计,A、B轴驱动机构4可充分继承现有成熟的单轴驱动机构技术状态,产品成熟度高、构型简单、可靠性高,A轴驱动机构1通过根部铰链2和展开臂3与B轴驱动机构4连接,提高了驱动机构和太阳电池阵的集成度;A轴驱动机构1的输出轴连接根部铰链2的一端,根部铰链2连接展开臂3的一端,展开臂3的另一端与连接框架5固定连接,连接框架5与太阳电池阵固定连接,B轴驱动机构4的输出轴通过连接框架5连接太阳电池阵;
A轴驱动机构1驱动B轴驱动机构4、折叠组件2以及太阳电池阵实现360°对日定向功能,B轴驱动机构4用于驱动太阳电池阵实现摆动,同时B轴驱动机构4实现部分太阳电池阵的展开功能,折叠组件2用于连接A轴驱动机构1和B轴驱动机构4,实现两轴驱动机构与太阳电池阵联合折叠及展开功能;
如图2所示,A轴驱动机构1包括A轴电机6、A轴谐波减速器7、A轴旋转变压器8、导电滑环9、A轴驱动轴11、A轴机构本体10和对接法兰12;A轴驱动机构1通过A轴机构本体10安装在卫星内部;
A轴电机6通过A轴电机6板固定在A轴机构本体10上,A轴电机6的输出轴连接A轴谐波减速器7的输入端,A轴谐波减速器7的输出端连接A轴驱动轴11,A轴驱动轴11的尾部连接对接法兰12,对接法兰12连接折叠组件2,A轴旋转变压器8包括固定部分和转动部分,A轴旋转变压器8转动部分连接驱动轴,A轴旋转变压器8固定部分安装在A轴机构本体10上,A轴电机6、谐波减速器、驱动轴和对接法兰12同轴布局安装;
导电滑环9包括固定端和转动端,导电滑环9转动端与驱动轴连接,导电滑环9固定端与A轴机构本体10连接。
如图3所示,B轴驱动机构4包括B轴驱动部、B轴旋转变压器17、轴承19、B轴驱动轴18和B轴机构本体16;B轴驱动机构4通过B轴机构本体16安装在连接框架5上;
B轴驱动部固定安装在B轴机构本体16上,B轴驱动部的输出端连接B轴驱动轴18,B轴驱动轴18的尾部通过连接框架5与太阳电池阵连接,B轴驱动部与B轴驱动轴18同轴向布局安装,B轴驱动轴18通过轴承19与B轴机构本体16连接,B轴旋转变压器17包括固定部分和转动部分,B轴旋转变压器17的固定部分固定安装在B轴机构本体16上,B轴旋转变压器17的旋转部分与B轴驱动轴18连接。
优选地,为适应B轴太阳电池阵摆动大惯量以及轻量小型化要求,B轴驱动部采用小型的B轴电机13、行星齿轮减速器14和B轴谐波减速器15,B轴电机13通过B轴电机13板固定在B轴机构本体16上,B轴电机13的输出轴连接行星齿轮减速器14的输入端,行星齿轮减速器14的输出端连接B轴谐波减速器15的输入端,B轴谐波减速器15的输出端连接B轴驱动轴18。B轴驱动机构4通过B轴驱动轴18和连接框架5固定于折叠组件2和太阳电池阵之间,B轴电机13输出通过行星齿轮减速器14和B轴谐波减速器15两级减速并放大力矩后,由B轴驱动轴18带动太阳电池阵摆动。
如图4所示,根部铰链2具体包括公铰链20、蜗卷弹簧21、母铰链22和锁定钩23、转动轴24,公铰链20与A轴驱动机构1连接,母铰链22与展开臂3连接,公铰链20与母铰链22分别与转动轴24转动连接,蜗卷弹簧21套设在转动轴24上,收拢状态下,根部铰链通过蜗卷弹簧21储存的势能带动展开臂3、B轴驱动机构4和太阳电池阵展开,展开到位后通过母铰链上的锁定钩23与公铰链20锁紧固定。
本发明上述的连接关系没有特别说明的是固定连接。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明做出各种变化,倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种分体式两轴驱动机构,其特征在于,包括A轴驱动机构、折叠组件、B轴驱动机构、连接框架;
其中,所述A轴驱动机构和所述B轴驱动机构采用分体式设计,所述A轴驱动机构通过所述折叠组件与所述B轴驱动机构连接;A轴驱动机构的输出轴固连于所述折叠组件的一端,所述折叠组件的另一端与所述连接框架固定连接,所述连接框架与太阳电池阵固定连接,所述B轴驱动机构的输出轴通过所述连接框架连接太阳电池阵;
A轴驱动机构驱动B轴驱动机构、折叠组件以及太阳电池阵实现360°对日定向功能,所述B轴驱动机构用于驱动太阳电池阵实现摆动;
所述折叠组件包括根部铰链和展开臂,所述A轴驱动机构的输出轴固连于根部铰链,所述根部铰链固连于展开臂的一端,所述展开臂的另一端通过所述连接框架与太阳电池阵连接;
所述根部铰链具体包括公铰链、蜗卷弹簧、母铰链和锁定钩、转动轴,所述公铰链与所述A轴驱动机构连接,所述母铰链与所述展开臂连接,所述公铰链和所述母铰链分别与所述转动轴转动连接,所述蜗卷弹簧套设在所述转动轴上,收拢状态下,根部铰链通过所述蜗卷弹簧储存的势能带动所述展开臂、所述B轴驱动机构和所述太阳电池阵展开,展开到位后通过所述母铰链上的所述锁定钩与所述公铰链锁紧固定。
2.根据权利要求1所述的分体式两轴驱动机构,其特征在于,所述A轴驱动机构包括A轴驱动部、A轴旋转变压器、导电滑环、A轴驱动轴、A轴机构本体和对接法兰;
所述A轴驱动部包括A轴电机、A轴谐波减速器,所述A轴电机通过A轴电机板固定在A轴机构本体上,所述A轴电机的输出轴连接所述A轴谐波减速器的输入端,所述A轴谐波减速器的输出端连接所述A轴驱动轴;
所述A轴驱动部固定安装在所述A轴机构本体上,所述A轴驱动部的输出端连接所述A轴驱动轴,所述A轴驱动轴的尾部连接所述对接法兰,所述对接法兰连接所述折叠组件,所述A轴旋转变压器包括固定部分和转动部分,所述A轴旋转变压器转动部分连接所述驱动轴,所述A轴旋转变压器固定部分安装在所述A轴机构本体上,所述A轴电机、A轴谐波减速器、A轴驱动轴和对接法兰同轴布局安装;
所述导电滑环包括固定端和转动端,所述导电滑环转动端与所述驱动轴连接,所述导电滑环固定端与所述A轴机构本体连接。
3.根据权利要求1所述的分体式两轴驱动机构,其特征在于,所述B轴驱动机构包括B轴驱动部、B轴旋转变压器、轴承、B轴驱动轴和B轴机构本体;
所述B轴驱动部固定安装在所述B轴机构本体上,所述B轴驱动部的输出端连接所述B轴驱动轴,所述B轴驱动轴的尾部通过连接框架与太阳电池阵连接,所述B轴驱动部与B轴驱动轴同轴向布局安装,所述B轴驱动轴通过轴承与所述B轴机构本体连接,所述B轴旋转变压器包括固定部分和转动部分,所述B轴旋转变压器的固定部分固定安装在B轴机构本体上,所述B轴旋转变压器的旋转部分与所述B轴驱动轴连接。
4.根据权利要求3所述的分体式两轴驱动机构,其特征在于,所述B轴驱动部包括B轴电机、行星齿轮减速器和B轴谐波减速器,所述B轴电机通过B轴电机板固定在B轴机构本体上,所述B轴电机的输出轴连接所述行星齿轮减速器的输入端,所述行星齿轮减速器的输出端连接所述B轴谐波减速器的输入端,所述B轴谐波减速器的输出端连接所述B轴驱动轴。
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