CN213292736U - 一种适用于柔性太阳翼的基板结构 - 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，具体涉及一种适用于柔性太阳翼的基板结构，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，通过滚轴、弹性支撑件和基板的配合，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；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，并可以有效保证展开的形态；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

一种适用于柔性太阳翼的基板结构

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，具体涉及一种适用于柔性太阳翼的基板结构。

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适用于柔性太阳翼的基板结构。通过采用了大量的柔性和弹性结构，通过滚轴、弹性支撑件和基板的配合，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：

一种适用于柔性太阳翼的基板结构，包括滚轴，所述滚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和中间均设置有弹性支撑件；所述滚轴右侧中部通过内张力弦与弹性支撑件顶部右侧固定连接，所述弹性支撑件之间固定连接有透镜，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，所述弹性支撑件顶部均与透镜相匹配。

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。

本实用新型的有益效果如下：

1、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，通过滚轴、弹性支撑件和基板的配合，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、本实用新型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，并可以有效保证展开的形态；

3、本实用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；

4、本实用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为本实用新型整体收纳示意图。

图2为本实用新型展开第一阶段示意图。

图3为本实用新型展开第二阶段示意图。

图4为本实用新型展开第三阶段示意图。

图5为本实用新型整体展开示意图。

图6为本实用新型收纳状态弹性支撑件示意图。

图7为本实用新型展开时弹性支撑件示意图。

图8为本实用新型整体展开状态弹性支撑件示意图。

图中，100、滚轴；110、内张力弦；200、透镜；300、弹性支撑件；310、固定件；400、外置板；410、外张力弦；500、太阳能基板；510、太阳能电池。

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，本新型提供的一种适用于柔性太阳翼的基板结构，包括：太阳能基板500，所述太阳能基板500上安装有按照一定阵列排布的太阳能电池510，太阳能基板500上方对应安装有通过至少三个弹性支撑件300进行支撑的透镜200；太阳能基板500最左侧安装有滚轴100，滚轴100与弹性支撑件300通过内张力弦110进行连接，太阳能基板500最右侧安装有外置板400，外置板400与弹性支撑件300通过外张力弦410进行连接；

请参阅图6-8所示，为弹性支撑件300展开过程，弹性支撑件300为弹性材料构成；

所述弹性支撑件300在收纳状态时中间部分下端为锯齿状，上端为拉伸状态，开始展开时，弹性支撑件300中间部分上端为弧形并与滚轴100贴合，下端为锯齿状，展开结束时，弹性支撑件300中间部分恢复为正常状态呈矩形；

请参阅图1-8，弹性支撑件300通过固定件310与太阳能基板500进行固定连接；

所述弹性支撑件300上部分为拱形并与透镜200贴合以支撑透镜200并保持其形状；

所述滚轴100通过内张力弦110与太阳能基板500左侧位置的弹性支撑件300连接，以保证透镜200与太阳能电池510的准确定位；

所述外置板400通过外张力弦410与太阳能基板500右侧位置的弹性支撑件300连接，以保证透镜200与太阳能电池510的准确定位；外置板400右侧与太阳能基板500固定连接；

所述内张力弦110、外张力弦410由弹性材料构成；

所述太阳能基板500、太阳能电池510由柔性材料构成。

工作原理：

以太阳能基板500最右侧弹性支撑件300为例；

当太阳能基板500处于收纳状态时：弹性支撑件300受滚轴100的压力以保持弹性支撑件300中间部分上端拉伸，下端为锯齿形并贴合于太阳能基板500的状态；

当太阳能基板500处于展开第一阶段时：滚轴100对弹性支撑件300的压力逐渐减小，使弹性支撑件300中间部分上端贴合于滚轴100，下端为拱形锯齿状；

当太阳能基板500处于第一阶段结束时：滚轴100对弹性支撑件300的压力消失，使弹性支撑件300恢复为正常状态，弹性支撑件300通过外张力弦410保证弹性支撑件300所支撑的透镜200与太阳能电池510精准对位。

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)

1.一种适用于柔性太阳翼的基板结构，包括滚轴(100)，其特征在于：所述滚轴(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)顶部左右两端和中间均设置有弹性支撑件(300)；所述滚轴(100)右侧中部通过内张力弦(110)与弹性支撑件(300)顶部右侧固定连接，所述弹性支撑件(300)之间固定连接有透镜(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所述的一种适用于柔性太阳翼的基板结构，其特征在于：所述弹性支撑件(300)顶部均与透镜(200)相匹配。

3.根据权利要求1所述的一种适用于柔性太阳翼的基板结构，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。

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