一种太阳电池阵电缆的焊接装置及方法
【专利说明】一种太阳电池阵电缆的焊接装置及方法
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技术领域
[0002]本发明应用于卫星、空间站等航天器用太阳电池阵领域，具体涉及一种针对太阳电池阵电缆的焊接装置及方法。
【背景技术】
[0003]在太阳电池阵的制作过程中，电缆的焊接包括导线与银箔的焊接、元器件与银箔的焊接，电缆的材质一般为铜镀银。目前，在国内外的太阳电池阵研制生产中，对于太阳电池阵电缆的焊接方法是软钎焊焊接。而软钎焊焊料的锡材料在太空低温影响有粉末化倾向，使软钎焊焊点易出现如下的缺陷:
1锡焊工艺所用的软钎焊焊料在极限低温条件下，存在固有的“冷脆性”，导致极限低温条件下焊点寿命与可靠性降低；
1数万周次的冷热交变，造成软钎焊焊料热疲劳，导致焊点寿命降低。
[0004]其次，随着航天技术的迅猛发展，各国在抢占太空资源的同时，也在积极发展空间攻防技术，如激光攻击与防护，而软钎焊焊料的熔点只有260°C?300°C，很容易因为焊点受到攻击导致焊点熔化，进一步影响太阳电池阵的性能输出、稳定性以及寿命。
[0005]最后，软钎焊焊接难以保证焊接的质量，无法消除焊接产生的缺陷，而且不能对缺陷进行有效检测。
[0006]国外在太阳电池阵电缆焊接方式上存在两种方式，一种是传统软钎焊焊接，另一种是电阻焊焊接，国外还在就焊料的组成、电阻焊的稳定性进行持续研究。
[0007]鉴于以上原因，需改变太阳电池阵电路传统的焊接方式，采用适应太阳电池阵电缆的焊接装置，提高太阳电池阵焊点在轨的环境适应性与可靠性。
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【发明内容】
[0009]针对现有技术的不足，本发明解决的问题是提供一种太阳电池阵电缆的焊接装置，以提高太阳电池阵电缆焊点的空间适应能力。
[0010]为了实现上述技术方案，本发明一种太阳电池阵电缆的焊接装置，包括焊接电机头，焊接电源，压力装置，焊接控制模块；其中所述焊接电机头为并列式类型，所述焊接电源对焊接参数以及焊接反馈项目进行设置，所述压力装置设置焊接时的压力值是否在设置范围，所述焊接控制模块对整个焊接过程的逻辑动作进行控制。
[0011 ] 进一步，所述焊接电机头包含运动驱动机构，可以带动其上焊接电极的往复运动。
[0012]进一步，焊接电源具有电压、电流、功率三种焊接模式的切换。
[0013]进一步，压力装置包含压力传感器、压力监视器，可对焊接电机头焊接端面的压力进行实时检测及监控。
[0014]进一步，焊接控制模块通过特定接口(如RS485等)与各个运动驱动机构、焊接电源、压力装置进行通讯，继而实现对焊接过程的实时控制。
[0015]进一步，该装置为电阻焊接方式，利用电缆与银箔两种材料可形成共晶化合物这一特点，通过设置合适的焊接参数以及焊接压力，结合焊接反馈项目的范围确认焊接是否可靠。
[0016]本发明的另一技术方案在于，提供一种太阳电池阵电缆的焊接装置实现焊接的方法，具体工作步骤如下:
步骤一，将需要进行焊接的太阳电池阵放置在双轴平面运动的工作台上，对太阳电池阵以及需要焊接的地方进行安全防护准备工作；
步骤二，设置合适的焊接参数，包括焊接时间、焊接压力、焊接电压或电流，以及焊接反馈项目的范围；
步骤三，利用工作台上的双轴将焊接电机头移至需要焊接的电缆处，通过焊接控制模块控制焊接电机头对焊接对象施行焊接，通过焊接反馈项目判定焊接是否有效，若不在反馈项目范围可进行再次焊接操作，保证电缆的有效连接。
[0017]本发明的优点为:本发明利用电缆与银箔两种材料可形成共晶化合物，采用电阻焊的焊接方式对电缆进行连接，焊接方式简单，可靠，大大提高了太阳电池阵电缆焊点的空间环境适应能力。
【附图说明】
[0018]图1为本发明一种太阳电池阵电缆的焊接装置的焊接原理示意图；
图2为本发明一种太阳电池阵电缆的焊接装置的焊接对象结构示意图；
图3为本发明一种太阳电池阵电缆的焊接装置的焊件SEM图。
【具体实施方式】
[0019]下文结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
[0020]如图1和图2所示，本发明的一种太阳电池阵电缆的焊接装置，其焊接方法为电阻焊接方式，实现供电回路的制作。该装置涉及焊接电机头，焊接电源，压力装置，焊接控制模块，其中所述焊接电机头为并列式类型，所述焊接电源对焊接参数以及焊接反馈项目进行设置，压力装置设置焊接时的压力值是否在设置范围，所述焊接控制模块对整个焊接过程的逻辑动作进行控制。其各子系统具体构成为:
1)焊接电机头由焊接电极、伺服驱动机构组成，焊接电机头安置在一个具有双轴平面运动的工作台上；
2)压力装置由压力传感器、压力监视器组成；
3)焊接控制模块由控制器、接口、上位机等组成。
[0021]利用本发明的焊接装置实现焊接的方法，具体工作步骤如下:
步骤一，将需要进行焊接的太阳电池阵放置在双轴平面运动的工作台上，对太阳电池阵以及需要焊接的地方进行安全防护准备工作；
步骤二，设置合适的焊接参数，包括焊接时间、焊接压力、焊接电压或电流(功率)，以及焊接反馈项目的范围； 步骤三，利用工作台上的双轴将焊接电机头移至需要焊接的电缆处，通过焊接控制模块控制焊接电机头对焊接对象施行焊接，通过焊接反馈项目判定焊接是否有效，若不在反馈项目范围可进行再次焊接操作，保证电缆的有效连接。焊接反馈项目的范围由实验得到。
[0022]实验已经证明，本发明采用电阻焊的方式对太阳电池阵的电缆进行焊接，实现供电回路的制作。结合图3利用电缆与银箔两种材料可形成共晶化合物这一特点，采用电阻焊的焊接方式，实现了电缆连接，大大提高了太阳电池阵电缆焊点的空间环境适应能力，焊接方式简单、可靠。
[0023]本发明所提供的太阳电池阵电缆的焊接方法将为低轨观测卫星、高轨卫星、我国空间站、神舟飞船、天宫系列等一系列的飞行器提供广阔的应用市场。该技术创新填补国内了空白，提高我国太阳电池阵的应用水平，为国防做出贡献。
[0024]本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
【主权项】
1.一种太阳电池阵电缆的焊接装置，其特征在于:包括焊接电机头，焊接电源，压力装置，焊接控制模块；其中所述焊接电机头为并列式类型，所述焊接电源对焊接参数以及焊接反馈项目进行设置，所述压力装置设置焊接时的压力值是否在设置范围，所述焊接控制模块对整个焊接过程的逻辑动作进行控制。2.依据权利要求1所述的一种太阳电池阵电缆的焊接装置，其特征在于，所述焊接电机头包含运动驱动机构，可带动其上焊接电极的往复运动。3.依据权利要求1所述的一种太阳电池阵电缆的焊接装置，其特征在于，所述焊接电源具有电压、电流、功率三种焊接模式的切换。4.依据权利要求1所述的一种太阳电池阵电缆的焊接装置，其特征在于，所述压力装置包含压力传感器、压力监视器，可对焊接电机头焊接端面的压力进行实时检测及监控。5.依据权利要求1所述的一种太阳电池阵电缆的焊接装置，其特征在于，所述焊接控制模块通过RS485接口与各个运动驱动机构、焊接电源、压力装置进行通讯，继而实现对焊接过程的实时控制。6.依据权利要求1?5任一一项所述的一种太阳电池阵电缆的焊接装置实现焊接的方法，其特征在于，具体工作步骤如下: 步骤一，将需要进行焊接的太阳电池阵放置在双轴平面运动的工作台上，对太阳电池阵以及需要焊接的地方进行安全防护准备工作； 步骤二，设置合适的焊接参数，包括焊接时间、焊接压力、焊接电压或电流，以及焊接反馈项目的范围； 步骤三，利用工作台上的双轴将焊接电机头移至需要焊接的电缆处，通过焊接控制模块控制焊接电机头对焊接对象施行焊接，通过焊接反馈项目判定焊接是否有效，若不在反馈项目范围可进行再次焊接操作，保证电缆的有效连接。
【专利摘要】本发明提供一种太阳电池阵电缆的焊接装置及方法，以提高太阳电池阵电缆焊点的空间适应能力。该方法采用电阻焊的方式对太阳电池阵的电缆进行焊接，实现供电回路的制作。所述装置涉及焊接电机头，焊接电源，压力装置，焊接控制模块。本发明利用电缆与银箔两种材料可形成共晶化合物这一特点，采用电阻焊的焊接方式，实现了电缆连接，大大提高了太阳电池阵电缆焊点的空间环境适应能力，焊接方式简单、可靠。
【IPC分类】B23K11/36, B23K11/02, B23K11/24
【公开号】CN105345243
【申请号】CN201510912056
【发明人】尤黔林, 刘智, 贾巍, 葛圣胤, 徐晓炯, 雷刚, 池卫英, 陆剑峰
【申请人】上海空间电源研究所
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月11日