一种游丝摆线电传输装置的制作方法

本发明涉及航空航天，涉及电传输装置的设计与优化，具体涉及一种游丝摆线电传输装置，用于提高航天器中诸如太阳帆板驱动系统等部件的能量和信号传输效率与可靠性。

背景技术：

1、在航天领域，卫星、空间站、深空探测器等各类航天器大多使用太阳帆板驱动装置，驱动太阳帆板转动，使太阳帆板法线与太阳光束重合，这样可以吸收尽可能多的能量并转化为电能提供给航天器。其中，电传输装置是太阳帆板驱动装置的一个重要组成部分，其作用是在太阳帆板转动时，将获取的太阳能转化形成的电流、太阳帆板上的传感器感测的电信号以及其他电信号传输至航天器主体。由于需要尽可能的吸收太阳能，因此需要使得电传输装置能够进行一定角度的转动，以保证在太阳帆板转动过程中能够持续、稳定地传输电能和数据信号，而不影响太阳能的收集和转换效率。

2、现有技术中，电传输装置通常包括导电环结构。导电环结构可以利用导电环和电刷之间的相对运动来传递能源或电信号。然而，现有的基于导电环结构的电传输装置虽然在许多应用场景中表现出了一定的有效性，但在航天器这一特殊领域中，该技术也存在一些不足之处。

3、首先，由于航天器对重量和体积有严格的限制，这要求电传输装置的重量和尺寸需要尽可能小。但是不同布局的导电环结构会带来不同的影响。例如，导电环采用圆柱结构布局方式，虽然径向尺寸减小，但是轴向尺寸较长。又例如，导电环采用盘式结构布局方式，虽然轴向尺寸减小，但径向尺寸变大，从而导致摩擦力矩增加，从而影响转动的平滑性和系统的能效。

4、其次，电刷与导电环之间为接触式滑动摩擦，在摩擦过程中容易产生磨屑。一方面，磨屑的堆积会严重地影响电刷与导电环之间的电传输性能；另一方面，太空的失重环境会造成磨屑的漂浮，对环间的绝缘性能造成影响，并可能导致短路，从而使航天器失去供电。而且磨屑还会造成摩擦力矩的增加，从而影响电刷与导电环的相对转动，磨屑不仅会影响导电环结构的使用寿命，同时还影响导电环结构中电能或电信号的传输质量。

5、此外，为了实现电能以及电信号的传输，导电环结构一般包括传输功率电流（即电能）的功率环结构和传输信号电流（即电信号）的信号环结构，功率电流以及信号电流通过并联的多个环道进行传输。而由于导电环的电刷丝之间无法完全屏蔽，这样往往造成功率环结构和信号环结构在工作过程中产生干扰，同样影响电能或电信号的传输。

6、再者，导电环与电刷的接触点的电阻较大，从而会产生一定的热量。由于导电环和电刷（或圆盘和触头）都安装在绝缘结构上，这样会导致散热效率低。而且，太空的真空环境不能进行对流散热，因此随着传输电流的增加以及发热量的累积，局部较大的热量会影响电传输装置以及其他部件的运作。

7、综上所述，现有基于导电环结构的电传输装置在重量和体积、磨损与磨屑管理、电磁干扰抑制、以及散热效率等方面存在显著不足，这些问题的存在限制了电传输装置的性能和可靠性。因此，对于航天器电传输系统的设计和优化，开发既能高效传输电能和电信号，又能克服上述诸多技术挑战的新型电传输装置，已成为航天领域中亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、（一）发明目的

2、针对现有技术中导电环结构电传输装置在传输电能和电信号时存在的诸多问题，如电刷与导电环间易产生磨屑、接触摩擦导致的电传输不稳定性、以及因摩擦产生的热量导致的散热问题等，本发明旨在提供一种游丝摆线电传输装置，该装置通过采用游丝结构，利用其弹性变形的特性，替换传统的导电环结构中的电刷和导电环，实现在狭小空间内连续进行有限角度的卷缩和复位。这样的设计不仅能够进行多路数的电信号和电能传输，而且大大缩小了电传输装置的轴向和径向外形尺寸，避免了导电材料的磨损，大大降低了摩擦力矩和摩擦损耗。此外，游丝结构在压缩并准备复位时还能提供复位力矩，从而提高了电传输的稳定性和可靠性。

3、（二）技术方案

4、为实现该发明目的，解决其技术问题，本发明采用如下技术方案：

5、一种游丝摆线电传输装置，其包括：一定子安装架，整体为一固定设置的空心筒状结构体；一旋转柱，整体为一与驱动元件传动连接的空心筒状结构体，所述旋转柱与定子安装架之间以一个套设于另一个的方式同心布置，二者之间的间隙形成为一环形安装空间，且二者之间通过轴承元件以可相对转动的方式连接；若干个第一信号/电源传输线，沿轴向离散设置在所述定子安装架上；若干个第二信号/电源传输线，沿轴向离散设置在所述旋转柱上，且其数量及轴向安装位置一一对应于所述第一信号/电源传输线；以及若干个游丝组件，各所述游丝组件离散设置在所述环形安装空间中，每一所述游丝组件包括至少一个游丝结构，所述游丝结构的数量与所述第一信号/电源传输线和第二信号/电源传输线的数量相等，且每个所述游丝结构的第一端固定于所述定子安装架上并与所述第一信号/电源传输线电连接，每个所述游丝结构的第二端固定于所述旋转柱上并与所述第二信号/电源传输线电连接，各所述游丝结构被配置为传输电信号或者电能并且在旋转柱转动过程中发生弹性形变。

6、在一些实施例中，所述若干个游丝组件中的部分游丝组件构成第一游丝组，所述第一游丝组中的所有游丝组件沿旋转柱的轴线方向并排均匀设置；所述若干游丝组件中的剩余游丝组件构成第二游丝组，所述第二游丝组中的所有游丝组件沿旋转柱的轴线方向并排均匀设置；所述第一游丝组中的所有游丝组件被配置为传输电信号和电能中的一者，所述第二游丝组中的所有游丝组件被配置为传输电信号和电能中的另一者。

7、在一些实施例中，所述第一游丝组和所述第二游丝组之间还设有绝缘片定子分隔部。

8、在一些实施例中，所述游丝组件包括一个游丝结构，所述游丝结构在第一平面上的截面呈阿基米德曲线，所述第一平面为垂直于所述旋转柱的轴线方向的平面。

9、在一些实施例中，所述游丝组件包括多个游丝结构，所述多个游丝结构沿旋转轴的轴向呈环形阵列分布在所述安装架与所述旋转轴之间的环形安装空间中；所述多个游丝结构的第一端位于同一平面内，且该平面垂直于所述旋转柱的轴线方向；所述多个游丝结构的第二端位于同一平面内，且该平面垂直于所述旋转柱的轴线方向。

10、在一些实施例中，所述多个游丝结构的第一端所位于的平面与所述游丝结构的第二端所位于的平面不共面；所述游丝结构具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面位于所述游丝结构的第一端的部分面向所述旋转柱；所述第二表面位于所述游丝结构的第二端的部分面向所述定子安装架。

11、在一些实施例中，所述游丝结构采用耐腐蚀的弹性金属材料制成。

12、在一些实施例中，所述旋转柱具有至少一个第一卡口，所述游丝结构的第二端连接有与其呈90°夹角的第一固定片，所述第一固定片位于所述第一卡口中并与所述旋转柱固定连接；所述定子安装架具有至少一个第二卡口，所述游丝结构的第一端连接有与其呈90°夹角的第二固定片，所述第二固定片位于第二卡口中并与所述定子安装架固定连接。

13、在一些实施例中，，所述游丝组件沿旋转柱的轴线方向并排设置；所述定子安装架包括定子壳体以及位于所述定子壳体内依次间隔设置的多个绝缘片定子，所述游丝组件位于相邻两个绝缘片定子之间。

14、在一些实施例中，所述第一信号/电源传输线的第一端沿轴向以离散方式固定设置在所述定子安装架的筒形外壁表面上，其主体部分位于所述定子安装架之外，所述第二信号/电源传输线的第一端沿轴向以离散方式固定设置在所述旋转柱的筒形外壁表面上，其主体部分位于所述旋转柱的内腔。

15、（三）有益效果

16、同现有技术相比，本发明的游丝摆线电传输装置，具有以下有益且显著的技术效果：

17、（1）本发明的游丝摆线电传输装置，利用游丝结构能够发生弹性变形，使其进行电能或者电信号的传输，从而替换了导电环结构中的电刷和导电环，使其能够在狭小空间内连续进行有限角度的卷缩和复位，并且进行电信号和电能的稳定传输。与依赖物理接触的传统导电环结构相比，游丝结构的使用减少了因接触而产生的磨损和摩擦损耗，实现了更高效和可靠的电传输机制。

18、（2）本发明的游丝摆线电传输装置，通过游丝结构的设计实现了更多路数电能或者电信号的传输，大大缩小了电传输装置的轴向和径向外形尺寸，不仅提高了传输效率，也优化了装置的空间使用效率，对于航天等领域中对设备体积和重量有严格限制的应用尤为重要。

19、（3）传统导电环结构在传输电能或电信号的过程中会产生摩擦，而本发明的游丝结构在传输过程中仅发生弹性形变，避免了摩擦的产生，减少了导电材料的磨损，实现了近乎零摩擦力矩和摩擦损耗。同时还能够避免因电刷与导电环之间磨损造成接触电阻增大，进而产生电传输不稳定及散热的问题。

20、（4）本发明的游丝摆线电传输装置，游丝结构在其压缩并准备复位时还能提供复位力矩，这一设计不仅优化了旋转柱的复位机制，还提高了系统的响应速度和精确度，确保了电传输过程的连续性，也减少了由于复位不良导致的潜在故障。