[实用新型]空间太阳能电池帆板展开机构

说明书

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；