CN213186013U - 一种多弹性连接的柔性太阳能电池板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于航天器或卫星应用的柔性太阳能电池板，尤其涉及一种多弹性连接的柔性太阳能电池板，包括中心轴、太阳能基板、弹簧件；其中太阳能基板靠近中心轴一侧与围绕在中心轴曲面上并均匀分布的弹性张力弦相连接，所述太阳能基板上安装有按照一定阵列排布的太阳能电池，所述太阳能基板上方对应安装有通过内弹性支撑件、中弹性支撑件、外弹性支撑件进行支撑的透镜；本实用新型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，通过中心轴、弹性张力弦、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。

Description

一种多弹性连接的柔性太阳能电池板

技术领域

本实用新型涉及用于航天器/卫星应用的柔性太阳能电池板，尤其涉及一种多弹性连接的柔性太阳能电池板。

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。

实用新型内容

本实用新型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，灵活紧凑型绕轴卷曲式的柔性太阳能电池板；本新型是通过以下技术方案实现上述目的：

一种多弹性连接的柔性太阳能电池板，包括中心轴，所述中心轴四周设置有弹性张力弦，所述弹性张力弦外端设置有太阳能基板，所述太阳能基板之间通过弹簧件固定连接；所述太阳能基板向阳面顶部设置有太阳能电池，所述太阳能电池顶部设置有透镜，所述透镜靠近中心轴内端通过内弹性支撑件与太阳能基板固定连接，所述透镜之间通过中弹性支撑件与太阳能基板固定连接，所述中弹性支撑件设置在弹簧件上方；所述透镜远离中心轴外端通过外弹性支撑件太阳能基板固定连接。

优选的，所述内弹性支撑件，中弹性支撑件和外弹性支撑件下部均通过固定件与太阳能基板固定连接；所述内弹性支撑件，中弹性支撑件和外弹性支撑件上端弧度分别与透镜端部相匹配且固定连接。

优选的，所述内弹性支撑件上端向中心轴上部倾斜；所述外弹性支撑件上端倾斜方向与内弹性支撑件上端相对。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型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，通过中心轴、弹性张力弦、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。

附图说明

图1为本实用新型电池板整体展开示意图。

图2为本实用新型电池板收纳第一阶段示意图。

图3为本实用新型电池板收纳第二阶段示意图。

图4为本实用新型电池板收纳第三阶段示意图。

图5为本实用新型电池板整体收纳结束示意图。

图6为本实用新型电池板整体展开时太阳能基板状态示意图。

图7为本实用新型电池板整体收纳时太阳能基板状态示意图。

图8为本实用新型电池板展开状态外弹性支撑件示意图。

图9为本实用新型电池板收纳第二阶段时外弹性支撑件示意图。

图10为本实用新型电池板收纳结束时外弹性支撑件示意图。

图11为本实用新型电池板整体展开时中弹性支撑件示意图。

图12为本实用新型电池板收纳第二阶段时中弹性支撑件示意图。

图13为本实用新型电池板收纳结束时中弹性支撑件示意图。

图14为本实用新型电池板整体展开时内弹性支撑件示意图。

图15为本实用新型电池板收纳第二阶段时内弹性支撑件示意图。

图16为本实用新型电池板收纳结束时内弹性支撑件示意图。

图中，100、中心轴；200、弹性张力弦；300、透镜；400、太阳能基板；410、太阳能电池；420、弹簧件；510、内弹性支撑件；520、中弹性支撑件；530、外弹性支撑件；540、固定件。

具体实施方式

本实用新型的优选实施例将通过参考附图进行详细描述，这样对于实用新型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。然而本实用新型也可以各种不同的形式实现，因此本实用新型不限于下文中描述的实施例。另外，为了更清楚地描述本实用新型，与本实用新型没有连接的部件将从附图中省略。

请参阅图1-5所示，一种多弹性连接的柔性太阳能电池板，包括：中心轴100和太阳能基板400，所述太阳能基板400被平均分为两部分，各太阳能基板400间通过弹簧件420进行连接，所述太阳能基板400靠近中心轴100一侧与围绕在中心轴100曲面上并均匀分布的弹性张力弦200相连接，所述太阳能基板400上安装有按照一定阵列排布的太阳能电池410，所述太阳能基板400上方对应安装有通过内弹性支撑件510、中弹性支撑件520、外弹性支撑件530进行支撑的透镜300；

所述弹性张力弦200均匀分布在中心轴100曲面上并处于中心轴100上下高度的中心位置；

请参阅图6、图7，所述太阳能基板400中部具有将整体平均分为两部分的弹簧件420，所述弹簧件420为弹性材料；

所述弹簧件420正常状态时为波纹状并呈收紧状态；

所述太阳能基板400拉伸时，所述弹簧件420伸直并其上表面与太阳能基板400上表面为同一平面；

请参阅图1-16，所述内弹性支撑件510通过其上固定件540固定在太阳能基板400靠近中心轴100一侧；

所述中弹性支撑件520通过其上固定件540固定在太阳能基板400的中间位置，即弹簧件420两侧；

所述外弹性支撑件530通过其上固定件540固定在太阳能基板400远离中心轴100一侧；

所述内弹性支撑件510、中弹性支撑件520、外弹性支撑件530均为弹性材料构成，并其上端均为拱形并具有与中心轴100曲面相同的弧度，并与透镜300相固定以控制透镜300的形状；

所述太阳能基板400与太阳能电池410均由柔性材料构成。

工作原理：

当太阳能基板400处于展开状态时：弹性张力弦200与内弹性支撑件510、中弹性支撑件520、外弹性支撑件530均为正常状态，太阳能基板400均匀分布在中心轴100的曲面周围，太阳能基板400具有太阳能电池410一面与中心轴100上表面平行，弹簧件420处于收紧状态，所述外弹性支撑件530上端向外倾斜，所述内弹性支撑件510上端向内倾斜，所述中弹性支撑件520上端向外倾斜并倾斜幅度小于外弹性支撑件530；

太阳能基板400开始整体收纳：通过外力将太阳能基板400旋转至太阳能基板400具有太阳能电池410一面与中心轴100上表面垂直，再将太阳能基板400向远离中心轴100一侧进行拉伸，使弹簧件420处于拉伸状态，内弹性支撑件510、中弹性支撑件520、外弹性支撑件530各自的下端与太阳能基板400贴合，使透镜300下端也与太阳能基板400贴合，并其各自为拱形的上端与太阳能基板400所呈角度相同，随后太阳能基板400绕中心轴100进行旋转收纳，收纳方向为向着太阳能基板400具有透镜300一侧，随后内弹性支撑件510、中弹性支撑件520、外弹性支撑件530和其所固定的透镜300一面与太阳能基板400贴合，另一面与中心轴100贴合，直至太阳能基板400收纳完毕并进行封装处理。

以上述依据本实用新型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实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型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 (3)

1.一种多弹性连接的柔性太阳能电池板，包括中心轴(100)，其特征在于：所述中心轴(100)四周设置有弹性张力弦(200)，所述弹性张力弦(200)外端设置有太阳能基板(400)，所述太阳能基板(400)之间通过弹簧件(420)固定连接；所述太阳能基板(400)向阳面顶部设置有太阳能电池(410)，所述太阳能电池(410)顶部设置有透镜(300)，所述透镜(300)靠近中心轴(100)内端通过内弹性支撑件(510)与太阳能基板(400)固定连接，所述透镜(300)之间通过中弹性支撑件(520)与太阳能基板(400)固定连接，所述中弹性支撑件(520)设置在弹簧件(420)上方；所述透镜(300)远离中心轴(100)外端通过外弹性支撑件(530)太阳能基板(400)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种多弹性连接的柔性太阳能电池板，其特征在于：所述内弹性支撑件(510)，中弹性支撑件(520)和外弹性支撑件(530)下部均通过固定件(540)与太阳能基板(400)固定连接；所述内弹性支撑件(510)，中弹性支撑件(520)和外弹性支撑件(530)上端弧度分别与透镜(300)端部相匹配且固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种多弹性连接的柔性太阳能电池板，其特征在于：所述内弹性支撑件(510)上端向中心轴(100)上部倾斜；所述外弹性支撑件(530)上端倾斜方向与内弹性支撑件(510)上端相对。

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