CN213186014U - 一种柔性透镜覆盖式太阳能电池板 - Google Patents

Abstract

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，具体涉及一种柔性透镜覆盖式太阳能电池板，本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，通过卷绕轴、弹性支撑件、弹性连接件和基板的配合，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；通过卷绕轴和弹性连接件的配合，可以大大提高整体太阳能基板的展开效率和展开的稳定性；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。

Description

一种柔性透镜覆盖式太阳能电池板

技术领域

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，具体涉及一种柔性透镜覆盖式太阳能电池板。

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

本新型的目的在于采用了大量的柔性和弹性结构，通过卷绕轴、弹性支撑件、弹性连接件和基板的配合，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。本新型通过以下技术方案实现上述目的：

一种柔性透镜覆盖式太阳能电池板，包括卷绕轴，所述卷绕轴底部右侧固定连接有太阳能基板，所述太阳能基板上部固定连接有太阳能电池，所述太阳能基板顶部左右两端设置有弹性支撑件；所述卷绕轴右侧中部通过内张力弦与最左侧弹性支撑件顶部右侧固定连接，所述卷绕轴右侧设置的各太阳能基板之间通过弹性连接件相互固定连接；所述弹性支撑件之间设置有透镜，所述透镜设置在太阳能电池正上方；所述太阳能基板右端固定连接有外置板，所述外置板顶部通过外张力弦与最右侧弹性支撑件右侧固定连接；所述弹性支撑件下端均与太阳能基板上部固定连接。

优选的，所述弹性支撑件包括插固部，所述插固部内槽与透镜相匹配；所述插固部前后槽端内部设置有定位件，所述弹性支撑件靠近卷绕轴与外置板上设置的定位件与透镜固定连接；所述弹性支撑件内部靠近弹性连接件上方设置的定位件与透镜滑动连接。

优选的，所述弹性支撑件下部均通过固定件与太阳能基板顶部固定连接。

优选的，所述卷绕轴四周设置有圆弧部，所述圆弧部弧长与弹性连接件长度相同。

本新型的有益效果如下：

1、本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，通过卷绕轴、弹性支撑件、弹性连接件和基板的配合，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、本新型通过卷绕轴和弹性连接件的配合，可以大大提高整体太阳能基板的展开效率和展开的稳定性；

3、本新型通过弹性支撑件材料、结构的特性和卷绕轴的结构特性进行配合，使透镜展开时可以准确定位到太阳能基板上方，并在收纳时不会对透镜造成破坏；

4、本新型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为本新型整体展开示意图。

图2为本新型收纳第一阶段示意图。

图3为本新型收纳第二阶段示意图。

图4为本新型收纳第三阶段示意图。

图5为本新型整体收纳示意图。

图6为本新型展开时弹性支撑件状态示意图。

图7为本新型收纳时弹性支撑件状态示意图。

图中，100、卷绕轴；110、内张力弦；120、圆弧部；200、透镜；300、弹性支撑件；310、固定件；320、插固部；321、定位件；400、外置板；410、外张力弦；500、太阳能基板；510、太阳能电池；520、弹性连接件。

具体实施方式

本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。然而本新型也可以各种不同的形式实现，因此本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新型，与本新型没有连接的部件将从附图中省略。

请参阅图1-5所示，一种柔性透镜覆盖式太阳能电池板，包括：太阳能基板500，所述太阳能基板500由多块基板组成，每块基板之间通过弹性连接件 520进行连接，所述太阳能基板500上安装有线性阵列排布的太阳能电池510，所述太阳能电池510的左侧固定有弹性支撑件300，所述太阳能电池510上方安装有通过弹性支撑件300进行支撑的透镜200，所述太阳能基板500最左端安装有卷绕轴100，所述卷绕轴100与最左侧弹性支撑件300通过内张力弦110进行连接，所述太阳能基板500最右端安装有外置板400，所述外置板400与最右侧弹性支撑件300通过外张力弦410进行连接；

请参阅图1-7，所述卷绕轴100整体形状为三棱柱；

所述卷绕轴100棱边处具有呈圆弧状的圆弧部120；

所述圆弧部120弧长与弹性连接件520长度相同；

所述卷绕轴100卷绕时与太阳能基板500的每块基板接触的面与每块基板的面完全重合；

所述弹性连接件520与太阳能基板500的每块基板长度随卷绕轴100卷绕后厚度的增加而增加；

所述卷绕轴100与最左侧弹性支撑件300通过具有弹性的内张力弦110 进行连接以保证展开时透镜200与太阳能电池510的准确定位；

所述外置板400与0最右侧弹性支撑件300通过具有弹性的外张力弦410 进行连接以保证展开时透镜200与太阳能电池510的准确定位；

所述弹性支撑件300正常状态为下部分通过固定件310固定在太阳能基板500的每块基板最左端，弹性支撑件300上部分倾斜角度与卷绕轴100相邻两条边所呈角度相同，即呈60°；

所述弹性支撑件300上部分为拱形并具有与透镜200相贴合的插固部 320，所述插固部320具有使透镜200保持形状的定位件321；

位于所述太阳能基板500最左侧和最右侧的两个弹性支撑件300与透镜 200相对位置固定，位于太阳能基板500中间部分的弹性支撑件300允许透镜200 沿定位件321相对移动。

工作原理：

当太阳能基板500处于展开状态时：弹性支撑件300为正常状态，支撑透镜200，并且内张力弦110与外张力弦410分别将位于太阳能基板500最左端和最右端的弹性支撑件300拉伸以进行辅助定位，使透镜200与太阳能电池510 准确定位；

当太阳能基板500处于第一阶段时：弹性支撑件300上部分与卷绕轴100 接触面贴合；

当太阳能基板500处于第二阶段时：弹性支撑件300被卷绕轴100压缩，弹性支撑件300所支撑的透镜200亦被卷绕轴100压缩并与接触面贴合；

当太阳能基板500处于第三阶段时：卷绕轴100上的圆弧部120与弹性连接件520贴合；

当太阳能基板500收纳结束时：卷绕轴100压缩太阳能基板500最右侧弹性支撑件300至卷绕轴100与外置板400接触并进行封装处理，收纳结束。

以上述依据本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新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项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 (4)

1.一种柔性透镜覆盖式太阳能电池板，包括卷绕轴(100)，其特征在于：所述卷绕轴(100)底部右侧固定连接有太阳能基板(500)，所述太阳能基板(500)上部固定连接有太阳能电池(510)，所述太阳能基板(500)顶部左右两端设置有弹性支撑件(300)；所述卷绕轴(100)右侧中部通过内张力弦(110)与最左侧弹性支撑件(300)顶部右侧固定连接，所述卷绕轴(100)右侧设置的各太阳能基板(500)之间通过弹性连接件(520)相互固定连接；所述弹性支撑件(300)之间设置有透镜(200)，所述透镜(200)设置在太阳能电池(510)正上方；所述太阳能基板(500)右端固定连接有外置板(400)，所述外置板(400)顶部通过外张力弦(410)与最右侧弹性支撑件(300)右侧固定连接；所述弹性支撑件(300)下端均与太阳能基板(500)上部固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种柔性透镜覆盖式太阳能电池板，其特征在于：所述弹性支撑件(300)包括插固部(320)，所述插固部(320)内槽与透镜(200)相匹配；所述插固部(320)前后槽端内部设置有定位件(321)，所述弹性支撑件(300)靠近卷绕轴(100)与外置板(400)上设置的定位件(321)与透镜(200)固定连接；所述弹性支撑件(300)内部靠近弹性连接件(520)上方设置的定位件(321)与透镜(200)滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种柔性透镜覆盖式太阳能电池板，其特征在于：所述弹性支撑件(300)下部均通过固定件(310)与太阳能基板(500)顶部固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种柔性透镜覆盖式太阳能电池板，其特征在于：所述卷绕轴(100)四周设置有圆弧部(120)，所述圆弧部(120)弧长与弹性连接件(520)长度相同。

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