太阳电池阵驱动装置的制作方法

1.本发明涉及航天器总装技术领域，特别是涉及一种太阳电池阵驱动装置。


背景技术：

2.随着航天技术的快速发展，轻量化与集成化逐渐成为卫星载荷技术的发展趋势。太阳电池阵驱动装置是卫星的关键装置之一，它从根本上影响着卫星的可靠性和寿命，属于卫星上重要的单机结构。而卫星有几个关键的参数：使用寿命、可靠性以及整机重量。目前，现有的两轴对日太阳电池阵驱动装置大多体型较大且重量较重，且结构大多都松散不够紧凑，不利于轻小型化。一方面增加了卫星的整机重量，另一方面使用寿命较短，可靠性低。进一步地，现有太阳电池阵驱动装置大多采用步进电机驱动，但步进电机如果需要大的扭矩，电机本身功率应当大于实际所需功率，所以往往功率大也会使整体体积、重量增大，且步进电机满载与轻载精度差别大，满载时精度低，电机运行时发热量大且容易振动、没有系统反馈、故障时无法判断电机运行状况。
3.鉴于此，本领域的技术人员亟需一种新的太阳电池阵驱动装置，以解决现有技术存在的技术问题。


技术实现要素：

4.基于此，本发明提供一种太阳电池阵驱动装置，以实现的太阳电池阵驱动装置轻量化以及延长使用寿命，以更小的体积实现更大的扭矩。
5.本发明的太阳电池阵驱动装置，包括：底座、安装在所述底座上的a轴驱动组件、安装在所述a轴驱动组件上的b轴驱动组件、安装在所述b轴驱动组件上的负载台；
6.所述a轴驱动组件包括a轴旋转电机、a轴谐波减速器、a轴连接件，所述a轴旋转电机固定安装在所述底座上，所述a轴谐波减速器与所述a轴旋转电机的输出轴固定连接，所述a轴连接件与所述a轴谐波减速器固定连接，所述a轴连接件具有与a轴方向垂直设置的安装部；所述b轴驱动组件包括b轴旋转电机、b轴谐波减速器、b轴联轴器，所述b轴旋转电机固定安装在所述安装部上，所述b轴谐波减速器与所述b轴旋转电机的输出轴固定连接，所述b轴联轴器与所述b轴谐波减速器固定连接，所述负载台与所述b轴联轴器固定连接；
7.所述a轴驱动组件通过所述a轴连接件驱动所述b轴驱动组件以及所述负载台沿a轴方向进行旋转运动，所述b轴驱动组件驱动所述负载台沿b轴方向进行旋转运动。
8.在一个可选实施例中，所述底座包括第一底座以及与所述第一底座固定连接的第二底座，所述第一底座开设沿a轴方向开设有第一通孔，所述第二底座沿a轴方向开设有第二通孔，所述a轴旋转电机固定安装在所述第一通孔的一侧，所述a轴旋转电机的输出轴贯穿所述第一通孔，所述a轴谐波减速器位于所述第一通孔的另一侧，所述a轴连接件位于所述a轴谐波减速器靠近所述第二通孔的一侧。
9.在一个可选实施例中，所述a轴驱动组件还包括a轴联轴器、轴承以及a轴传感器，所述轴承套设在所述联轴器的外部，所述轴承固定安装在所述第二通孔内，所述传感器固
定安装在所述第二通孔远离所述a轴旋转电机的一侧，所述a轴联轴器的一端与所述a轴连接件远离所述a轴旋转电机的一端固定连接，所述a轴连轴器的另一端贯穿所述第二通孔且插设在所述a轴传感器的内部，所述a轴传感器用于检测所述a轴连轴器的旋转角度以确定所述a轴旋转电机的旋转角度。
10.在一个可选实施例中，所述b轴驱动组件还包括b轴传感器，所述b轴传感器套设在所述b轴联轴器的外部，所述b轴传感器用于检测所述b轴联轴器的旋转角度以确定所述b轴旋转电机的旋转角度。
11.在一个可选实施例中，所述第一底座包括与所述第二底座相对设置的第一部以及与所述第一部垂直设置的第二部，所述第二部朝向所述第二底座的方向延伸且与所述第二底座固定连接，所述第一通孔设置在所述第一部，所述第二部设有的两侧设有第一限位凸起，所述第一限位凸起，用于限制所述a轴连接件的旋转角度。
12.在一个可选实施例中，所述b轴驱动组件还包括b轴传感器外壳以及b轴旋转电机外壳，所述b轴传感器设于所述b轴传感器外壳的内部，所述b轴旋转电机设于所述b轴旋转电机外壳的内部，所述b轴旋转电机外壳与所述安装部固定连接，所述b轴传感器外壳与所述b轴旋转电机外壳固定连接。
13.在一个可选实施例中，所述b轴传感器外壳朝向所述负载台的一侧设有第二限位凸起，所述负载台朝向所述b轴传感器外壳的一侧设有第三限位凸起，所述第二限位凸起和所述第三限位凸起相互配合且用于限制所述b轴旋转电机的旋转角度。
14.在一个可选实施例中，所述a轴驱动组件还包括a轴传感器外壳以及a轴旋转电机外壳，所述a轴传感器设于所述a轴传感器外壳的内部，所述a轴旋转电机设于所述a轴旋转电机外壳的内部，所述a轴传感器外壳与所述第二底座固定连接，所述a轴旋转电机外壳与所述第一底座固定连接。
15.在一个可选实施例中，所述太阳电池阵驱动装置还包括线缆支架，所述线缆支架与所述b轴传感器外壳以及所述b轴旋转电机外壳固定连接。
16.在一个可选实施例中，所述a轴旋转电机以及所述b轴旋转电机为无刷电机。
17.本发明的有益效果在于：本发明的太阳电池阵驱动装置通过a轴驱动组件驱动b轴驱动组件以及安装在b轴驱动组件上的负载台沿a轴方向进行旋转运动，通过b轴驱动组件驱动负载台沿b轴方向进行旋转运动，以实现负载台的双自由度的运动；并且为了提供更大的扭矩输出，设置了a轴谐波减速器以及b轴谐波减速器来分别实现a轴方向以及b轴方向的大扭矩输出，相较于现有的直接采用步进电机的太阳翼驱动装置，这种动力输出方式的扭矩更大、发热量及功耗更低，且在运行时振动更小；采用t型结构布局，相较于其他现有的太阳翼驱动装置，本发明结构更加紧凑、体积更小、重量更轻。
附图说明
18.图1为本发明实施例的太阳电池阵驱动装置的结构示意图；
19.图2为本发明实施例的太阳电池阵驱动装置另一角度的结构示意图；
20.图3为本发明实施例的太阳电池阵驱动装置的侧视图；
21.图4为图3沿a-a面的剖视图；
22.图5为本发明实施例的太阳电池阵驱动装置的爆炸结构示意图；
23.图6为本发明实施例的太阳电池阵驱动装置的底座的结构示意图；
24.图7为本发明实施例的太阳电池阵驱动装置的负载台的结构示意图。
25.图中各标号的含义为：
26.1-底座；2-a轴驱动组件；3-b轴驱动组件；4-负载台；5-线缆支架；
27.101第一通孔；102第二通孔；11第一底座；12第二底座；111第一部；112-第二部；113-第一限位凸起；21-a轴旋转电机；22-a轴谐波减速器；23-a轴连接件；231-安装部；24-轴联轴器；25-轴承；26-a轴传感器；27-a轴旋转电机外壳；28-a轴传感器外壳；31-旋转电机；32-b轴谐波减速器；33-b轴联轴器；34-b轴传感器；35-b轴传感器外壳；36-b轴旋转电机外壳；351-第二限位凸起；41-第三限位凸起。
具体实施方式
28.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
30.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
31.请参见图1-图5，为本发明实施例的太阳电池阵驱动装置的结构示意图。太阳电池阵驱动装置用于实现卫星上的太阳电池阵的展开以及收起。太阳电池阵驱动装置呈“t”字型结构，包括：底座1、安装在所述底座1上的a轴驱动组件2、安装在所述a轴驱动组件2上的b轴驱动组件3、安装在所述b轴驱动组件3上的负载台4。需要说明的是，本实施例所述的a轴为所述a轴驱动组件2旋转的轴心所在的直线，b轴为所述b轴驱动组件3旋转的轴心所在的直线，其中a轴和b轴垂直。本实施例通过所述a轴驱动组件2驱动所述b轴驱动组件3以及安装在所述b轴驱动组件3上的所述负载台4沿a轴方向进行旋转运动，通过所述b轴驱动组件3驱动所述负载台4沿b轴方向进行旋转运动，以实现所述负载台4的双自由度的运动。在本实施例中，所述a轴旋转电机21以及所述b轴旋转电机31为无刷电机。
32.具体地，所述a轴驱动组件2包括a轴旋转电机21、a轴谐波减速器22、a轴连接件23。所述a轴旋转电机21固定安装在所述底座1上，所述a轴谐波减速器22与所述a轴旋转电机21的输出轴固定连接，所述a轴连接件23与所述a轴谐波减速器22固定连接。所述a轴连接件23具有与a轴方向垂直设置的安装部231，所述a轴连接件23呈“t”字型。所述b轴驱动组件3包括b轴旋转电机31、b轴谐波减速器32、b轴联轴器33，所述b轴旋转电机31固定安装在所述安装部231上，所述b轴谐波减速器32与所述b轴旋转电机31的输出轴固定连接，所述b轴联轴器33与所述b轴谐波减速器32固定连接，所述负载台4与所述b轴联轴器33固定连接。
33.本实施例的太阳电池阵驱动装置通过a轴驱动组件2驱动b轴驱动组件3以及安装在b轴驱动组件3上的负载台4沿a轴方向进行旋转运动，通过b轴驱动组件3驱动负载台4沿b
轴方向进行旋转运动，以实现负载台4的双自由度的运动；并且为了提供更大的扭矩输出，设置了a轴谐波减速器22以及b轴谐波减速器32来分别实现a轴方向以及b轴方向的大扭矩输出，相较于现有的直接采用步进电机的太阳翼驱动装置，这种动力输出方式的扭矩更大、发热量及功耗更低，且在运行时振动更小；采用t型结构布局，相较于其他现有的太阳翼驱动装置，本发明结构更加紧凑、体积更小、重量更轻。
34.在一个可选实施例中，所述底座1包括第一底座11以及与所述第一底座11固定连接的第二底座12，具体地，所述第一底座11和所述第二底座12螺纹连接。同时，为了保证所述第一底座11和所述第二底座12装配的准确性，在所述第一底座11和所述第二底座12上设有若干个定位结构(图未示出)。所述第一底座11开设沿a轴方向开设有第一通孔101，所述第二底座12沿a轴方向开设有第二通孔102，所述第一通孔101和所述第二通孔102的圆心在所述a轴旋转电机21的旋转轴心。所述a轴旋转电机21固定安装在所述第一通孔101的一侧，所述a轴旋转电机21的输出轴贯穿所述第一通孔101，所述a轴谐波减速器22位于所述第一通孔101的另一侧，所述a轴连接件23位于所述a轴谐波减速器22靠近所述第二通孔102的一侧。具体地，所述第一底座11安装所述a轴谐波减速器22的一侧向内凹陷形成所述a轴谐波减速器22的安装位置，所述a轴谐波减速器22安装在对应的安装位置。
35.进一步地，所述a轴驱动组件2还包括a轴联轴器24、轴承25以及a轴传感器26。所述轴承25套设在所述联轴器的外部，所述轴承25固定安装在所述第二通孔102内，所述传感器固定安装在所述第二通孔102远离所述a轴旋转电机21的一侧，所述a轴联轴器24的一端与所述a轴连接件23远离所述a轴旋转电机21的一端固定连接，所述a轴连轴器的另一端贯穿所述第二通孔102且插设在所述a轴传感器26的内部，所述a轴传感器26用于检测所述a轴连轴器的旋转角度以确定所述a轴旋转电机21的旋转角度。进一步地，所述轴承25为双列滚珠轴承。所述a轴旋转电机21旋转时，通过所述a轴谐波减速器22降低转速并驱动所述a轴连接件23旋转，从而带动所述a轴联轴器24旋转，所述a轴传感器26能实时检测所述a轴联轴器24的旋转角度，以确定所述a轴旋转电机21的旋转角度。通过所述a轴传感器26反馈的数据让对太阳翼驱动装置在太阳电池阵板展开阶段对装置作初始化调整，并且能为地面提供数据，可靠型更强，在运行异常时能更简单的为地面提供数据检修。进一步地，所述第一底座11和所述第二底座12的设置也能使所述a轴驱动组件2的运行更加平稳。
36.进一步地，所述b轴驱动组件3还包括b轴传感器34，所述b轴传感器34套设在所述b轴联轴器33的外部，所述b轴传感器34用于检测所述b轴联轴器33的旋转角度以确定所述b轴旋转电机31的旋转角度。具体地，所述b轴传感器34位于所述b轴联轴器33靠近所述载物台的一侧。所述b轴旋转电机31旋转时，通过所述b轴谐波减速器32降低转速并驱动所述b轴联轴器33旋转，所述b轴传感器34能实时检测所述b轴联轴器33的旋转角度，以确定所述b轴旋转电机31的旋转角度。通过所述b轴传感器34反馈的数据让对太阳翼驱动装置在太阳电池阵板展开阶段对装置作初始化调整，并且能为地面提供数据，可靠型更强，在运行异常时能更简单的为地面提供数据检修。
37.在一个可选实施例中，请具体参见图6，所述第一底座11包括与所述第二底座12相对设置的第一部111以及与所述第一部111垂直设置的第二部112，所述第一部111和所述第二部112一体成型。所述第二部112朝向所述第二底座12的方向延伸且与所述第二底座12固定连接，所述第一通孔101设置在所述第一部111，所述第二部112设有的两侧设有第一限位
凸起113，所述第一限位凸起113，用于限制所述a轴连接件23的旋转角度。具体地，所述第一限位凸起113能限制所述a轴连接件23的旋转角度为
±
85
°
。通过所述第一限位凸起113的设置能有效地限制所述a轴连接件23的旋转角度，防止旋转过度。
38.在一个可选实施例中，所述b轴驱动组件3还包括b轴传感器外壳35以及b轴旋转电机外壳36，所述b轴传感器34设于所述b轴传感器外壳35的内部，所述b轴旋转电机31设于所述b轴旋转电机外壳36的内部，所述b轴旋转电机外壳36与所述安装部231固定连接，所述b轴传感器外壳35与所述b轴旋转电机外壳36固定连接。
39.请参见图2-图4以及图7，所述b轴传感器外壳35朝向所述负载台4的一侧设有第二限位凸起351，所述负载台4朝向所述b轴传感器外壳35的一侧设有第三限位凸起41，所述第二限位凸起351和所述第三限位凸起41相互配合且用于限制所述b轴旋转电机31的旋转角度。具体地，所述第二限位凸起351和所述第三限位凸起41相互配合能限制所述负载台4的旋转角度为
±
175
°
，防止旋转过度。
40.在一个可选实施例中，所述a轴驱动组件2还包括a轴传感器外壳28以及a轴旋转电机外壳27，所述a轴传感器26设于所述a轴传感器外壳28的内部，所述a轴旋转电机21设于所述a轴旋转电机外壳27的内部，所述a轴传感器外壳28与所述第二底座12固定连接，所述a轴旋转电机外壳27与所述第一底座11固定连接。
41.在一个可选实施例中，所述太阳电池阵驱动装置还包括线缆支架5，所述线缆支架5与所述b轴传感器外壳35以及所述b轴旋转电机外壳36固定连接。通过螺钉将所述线缆支架5固定在所述b轴旋转电机外壳36的一侧，以此保证装置在工作时不会产生线缆缠绕的物体。
42.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
43.以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。