CN204334449U - 空间太阳能电池帆板展开机构 - Google Patents

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Abstract

一种空间太阳能电池帆板展开机构，主要由驱动部件、自锁及阻尼部件、角度传感器、辅助和连接部件组成，驱动部件主要包括永磁体转子、定子环、电磁体、C型磁芯和线圈；自锁及阻尼部件由导磁弹片构成；角度传感器采用导电塑料电位器；辅助及连接部件主要包括转轴、壳体、连接太阳能电池帆板的连接件及端盖等。本实用新型基于电磁-永磁相互作用原理，利用第三代稀土永磁材料—钕铁硼作为主要驱动元件，提出了一种新的空间太阳能电池帆板展开机构，实现了结构功能、驱动、传感的一体化，质量的轻型化，克服现有展开机构的不足，增强了展开机构的稳定性和可靠性。

Description

空间太阳能电池帆板展开机构
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能电池帆板展开机构，特别涉及一种空间太阳能电池帆板展开机构。
背景技术
1957年10月4日，前苏联用“卫星”号运载火箭成功发射了世界上第一颗人造地球卫星，开辟了人类进入空间的新纪元。大多数航天器都利用太阳为其提供必要的能量，将具有光电转换特性的材料制作成太阳能电池片并按一定顺序排列安装在结构上就形成了太阳能电池阵结构。一般的，太阳能电池阵结构为一端与航天器相连，另一端自由伸展的外伸结构。通常把这种结构叫做太阳能帆板或太阳能电池翼。航天器在发射状态时，太阳能电池阵结构处于收拢状态，入轨后展开。因此这类结构往往为多体结构，且质量较轻。航天器越大，需要的能量越多，太阳能电池帆板的面积就越大，相应结构也就越复杂。太阳能电池帆板展开机构作为最常见、最典型的航天器机构，人们对其功能、可靠性、使用寿命及力学性能等的要求越来越高。展开机构的驱动部分将为机构的运动提供主动力(矩)，是机构的核心部分。按照驱动方式，展开机构可以分为：弹簧驱动方式、微电机驱动方式、液压或气压驱动方式、自伸展驱动方式。弹簧驱动方式质量轻，可靠性高，系统独立，但是不可控，平稳性差，不能重复展开；微电机驱动方式平稳，可控，精度高，缺点是消耗电力资源，结构复杂；液压气压驱动方式承载能力强，可靠性高但需另设气体储箱，且对气密性有要求；自伸展驱动方式能够自锁、自支承和自适应但是还处于理论研究阶段，技术尚不成熟。目前太阳能电池帆板主要是用弹簧展开机构，但随着科技的发展，人们对航天器机构在功能、精度、稳定性以及可靠性方面的要求日益提高，弹簧展开机构越来越不能满足需要。
发明内容
本实用新型的技术解决问题是：鉴于目前空间太阳能电池帆板展开机构的不足，本实用新型设计一种全新的航天器用太阳能电池帆板主动展开机构。在功能方面，能够实现太阳能电池帆板的多次可重复展开，展开过程平稳，展开后能够保持稳定；此外，该展开机构能够对太阳能电池帆板受到外界扰动后产生的振动进行有效控制。在结构方面，该展开机构应该具有较高的集成性，结构简单且容易加工，质量轻便，消耗电能相对较小。
本实用新型的技术解决方案为：
一种空间太阳能电池帆板展开机构,主要由驱动部件、自锁及阻尼部件、角度传感器和连接部件组成，其中：驱动部件由永磁体转子（11）、转轴（9）、定子环（4）、8个电磁体（3）、第一C型磁芯（6）、第二C型磁芯(7)、线圈（5）组成；自锁及阻尼部件由导磁弹片（15）构成；角度传感器为导电塑料电位器（8）；连接部件为第一连接件（1）、第二连接件（2）、端盖（12）、联轴器（14）、关节壳体（10）；线圈（5）缠绕在第一C型磁芯（6）和第二C型磁芯(7)上，第一C型磁芯（6）和第二C型磁芯(7)分别焊接在电磁体（3）上，每个电磁体（3）的两面分别和定子环（4）和端盖（12）固联，永磁体转子（11）和转轴（9）固联并位于电磁体（3）所形成的磁空间内，第一连接件（1）和端盖（12）固联在一起，第二连接件（2）和转轴（9）链接，导电塑料电位器（8）的转轴（13）和永磁体转子（9）通过联轴器（14）和转轴连接。
所述的线圈（5）均匀缠绕在第一C型磁芯（6）上。
所述的永磁体转子（11）为钕铁硼（NdFeB）材料，选用牌号为N35。
所述的第一C型磁芯（6）的材料为电工纯铁，选用牌号为DT4。
所述的关节壳体（10）为铝合金Al-Zn-Cu-Mg材料。
所述的转轴的材料为不锈钢9Cr18材料。
所述的端盖（12）为超硬铝7A09-T6材料。
所述的导电塑料电位器（8）其型号为 WDD35D-1。
本实用新型给予电磁-永磁复合驱动技术，克服了一些传统空间太阳能电池帆板展开机构的缺陷，其优点表现在：
1、结构功能一体化，关节展开机构既是结构件，作为铰链连接太阳能电池帆板，又是功能件，可以提供主动扭矩，完成电池帆板的展开与收回以及电池帆板的振动主动控制；
2、驱动传感一体化，关节展开机构内置角位移传感器，可以实现对转角的实时测量，便于对关节进行闭环控制；
3、直接驱动，关节展开机构无需齿轮或其它减速装置，驱动扭矩大，结构简单，可靠性高。
附图说明
图1为本实用新型的总体布置与组成示意图；
图2为本实用新型的电磁永磁驱动关节结构图；
图3为本实用新型电池帆板展开180度时电磁-永磁驱动关节展开机构的主视图；
图4a、图4b、图4c为本实用新型的驱动原理示意图；
图5为本实用新型的驱动部件磁场方向示意图；
图6为本实用新型的驱动部件中一个C型磁芯的示意图；
图7a为本实用新型展开0度时连接件的主视图；
图7b为本实用新型展开180度时连接件的主视图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，本实用新型基于电磁-永磁复合技术提出一种全新的空间太阳能电池帆板展开机构，主要由驱动部件、自锁及阻尼部件、角度传感器和辅助及连接部件组成；驱动部件由永磁体转子11、转轴9、定子环4、8个电磁体3、第一C型磁芯6、第二C型磁芯7、线圈5组成；自锁及阻尼部件由导磁弹片15构成；角度传感器为导电塑料电位器8；连接部件为第一连接件1、第二连接件2、端盖12、联轴器14、关节壳体10。
线圈5均匀缠绕在第一C型磁芯6和第二C型磁芯7上，第一C型磁芯6和第二C型磁芯7分别焊接在电磁体3上，每个电磁体3的两面分别和定子环4和端盖12固联，永磁体转子11和转轴9固联并位于电磁体3所形成的磁空间内，第一连接件1和端盖12固联在一起，第二连接件2和转轴9链接，导电塑料电位器8的转轴13和永磁体转子9通过联轴器14和转轴连接。
另知，永磁体转子11为钕铁硼（NdFeB）材料，选用牌号为N35；第一C型磁芯6的材料为电工纯铁，选用牌号为DT4；关节壳体10为铝合金Al-Zn-Cu-Mg材料；转轴的材料为不锈钢9Cr18材料；端盖12为超硬铝7A09-T6材料；导电塑料电位器8其型号为 WDD35D-1。
假设航天器的太阳能电池帆板未展开时，永磁体和电磁体的相对位置如图 4a所示，图中的 N 和 S 用来表明永磁体和电磁体的磁极方向，此时给电磁线圈通电，使电磁体的磁极方向与图 4b中相同，则永磁体将受到磁力作用，永磁体与电磁体 1、3 相斥，与电磁体 2、4 相互吸引，形成逆时针转动的趋势，永磁体沿逆时针方向旋转90度，停在图 4b所示的位置，之后改变电磁体 2、4 的磁场方向，如图 4b所示，则永磁体与电磁体 1、3 相吸引，与电磁体 2、4 相互排斥，将会沿逆时针方向再旋转 90 度，停在图 4c所示的位置。永磁体转子通过中心的轴带动太阳能电池帆板转动，通过两次 90 度的转动实现航天器的太阳能电池帆板的 180 度展开。同理，也可以实现太阳能电池帆板的收回。在关节驱动过程中，角度传感装置能够实时反映转动角度以便精确的控制转动的角度和扭矩，由于磁力的作用，起自锁及阻尼作用的导磁弹片会和永磁体发生接触，进而产生一定的摩擦阻尼，起到一定的被动减振效果，当在线圈不通电时，由于这些弹片吸附在永磁体外表面，可以使永磁体停在或稳定在某一角度。

Claims (8)

1.一种空间太阳能电池帆板展开机构,主要由驱动部件、自锁及阻尼部件、角度传感器和连接部件组成，其特征在于：驱动部件由永磁体转子（11）、转轴（9）、定子环（4）、8个电磁体（3）、第一C型磁芯（6）、第二C型磁芯(7)、线圈（5）组成；自锁及阻尼部件由导磁弹片（15）构成；角度传感器为导电塑料电位器（8）；连接部件为第一连接件（1）、第二连接件（2）、端盖（12）、联轴器（14）、关节壳体（10）；线圈（5）缠绕在第一C型磁芯（6）和第二C型磁芯(7)上，第一C型磁芯（6）和第二C型磁芯(7)分别焊接在电磁体（3）上，每个电磁体（3）的两面分别和定子环（4）和端盖（12）固联，永磁体转子（11）和转轴（9）固联并位于电磁体（3）所形成的磁空间内，第一连接件（1）和端盖（12）固联在一起，第二连接件（2）和转轴（9）链接，导电塑料电位器（8）的转轴（13）和永磁体转子（9）通过联轴器（14）和关节的转轴连接。
2.根据权利要求1所述的一种空间太阳能电池帆板展开机构，其特征在于：所述的线圈（5）均匀缠绕在第一C型磁芯（6）上。
3.根据权利要求1所述的一种空间太阳能电池帆板展开机构，其特征在于：所述的永磁体转子（11）为钕铁硼（NdFeB）材料，选用牌号为N35。
4.根据权利要求1所述的一种空间太阳能电池帆板展开机构，其特征在于：所述的第一C型磁芯（6）的材料为电工纯铁，选用牌号为DT4。
5.根据权利要求1所述的一种空间太阳能电池帆板展开机构，其特征在于：所述的关节壳体（10）为铝合金Al-Zn-Cu-Mg材料。
6.根据权利要求1所述的一种空间太阳能电池帆板展开机构，其特征在于：所述的转轴的材料为不锈钢9Cr18材料。
7.根据权利要求1所述的一种空间太阳能电池帆板展开机构，其特征在于：所述的端盖（12）为超硬铝7A09-T6材料。
8.根据权利要求1所述的一种空间太阳能电池帆板展开机构，其特征在于：所述的导电塑料电位器（8）其型号为 WDD35D-1。
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Cited By (6)

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Cited By (7)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105099062A (zh) * 2015-08-12 2015-11-25 上海交通大学 自驱动转动轴
CN105099061A (zh) * 2015-08-12 2015-11-25 上海交通大学 自驱动转动轴帆板驱动系统
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