CN102141117A - 一种太阳帆板驱动机构用小型减速器组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳帆板驱动机构用小型减速器组件，包括步进电机(1)、谐波齿轮(2)、小齿轮(3)和大齿轮(4)；步进电机(1)输出轴与谐波齿轮(2)的输入轴连接；谐波齿轮(2)的输出端连接小齿轮(3)；小齿轮(3)与大齿轮(4)啮合；大齿轮(4)与太阳帆板驱动机构的输出轴系同轴安装。本发明的减速器组件组成简单可靠，可实现太阳帆板驱动机构的大减速比、大力矩输出和轻重量。同时，步进电机(1)、谐波齿轮(2)和大齿轮(4)采用偏置布置，让出了宝贵的旋转轴线附近空间，大大简化了太阳帆板驱动机构的结构布局设计，使其使用更加灵活，适应能力强。

Description

一种太阳帆板驱动机构用小型减速器组件

技术领域

本发明属于航天器控制和结构技术领域，特别涉及一种用于卫星太阳帆板驱动机构的小型减速器组件。

背景技术

太阳帆板驱动机构是长寿命三轴稳定卫星必不可少的重要部件，主要功能是支撑并驱动太阳电池阵对日定向，并将太阳电池阵获得的能源和电信号传输到星体内。由于无法备份，太阳帆板驱动机构是星上少数的单点故障源之一，一旦失效将会直接导致整星丧失全部能源而失效。太阳帆板驱动机构的驱动功能由电机及减速器实现。

由于卫星能源的需求和轨道设计的需要，太阳翼的转动惯量越来越大，对太阳帆板驱动机构的驱动力矩和长寿命的需求也越来越高，输出力矩由1Nm以上逐步提高到10Nm以上，寿命提高到低轨道5～8年，而对小体积、轻重量和低功耗的要求更加严格。

国内外空间产品的减速器设计种类较多，如直齿轮、谐波齿轮、行星齿轮、钢带、蜗轮蜗杆等。根据太阳帆板驱动机构的需求，多采用单级、多级直齿轮驱动或谐波齿轮驱动。直齿轮驱动的主要缺点是每一级减速比小，转动环节多、体积大，现有直齿轮减速的驱动组件最大驱动力矩不超过6Nm。谐波齿轮虽然力矩较大，但重量大，结构布局复杂，其主要缺点是齿轮分布在驱动机构的旋转轴线上，占用了宝贵的中心轴线空间，致使驱动机构结构布局困难。

发明内容

本发明的技术解决问题是，克服现有技术的不足，提供一种结构简单、紧凑、具有较强的驱动能力、不占用轴线空间的太阳帆板驱动机构减速器组件。

本发明的技术解决方案是：一种太阳帆板驱动机构用小型减速器组件，包括步进电机、谐波齿轮、小齿轮和大齿轮；谐波齿轮的固定部分安装在步进电机的壳体上，步进电机输出轴与谐波齿轮的输入轴连接；谐波齿轮的输出端连接小齿轮；小齿轮与大齿轮啮合；大齿轮与太阳帆板驱动机构的输出轴系同轴安装。

所述谐波齿轮包括刚轮、波发生器、柔轮、轴系和外壳，采用刚轮固定、波发生器输入、柔轮输出的工作模式，柔轮与输出轴一体加工。

所述谐波齿轮内部各摩擦副表面涂覆MAC润滑油脂。

所述谐波齿轮的减速比为100∶1。

所述小齿轮与大齿轮的减速比为5.5∶1。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明的减速器组件由4个部分组成，简单可靠，可实现太阳帆板驱动机构的大减速比、大力矩输出、轻重量设计。本发明的减速比可达到550∶1，输出力矩超过20Nm，重量不超过700g。减速器组件可以安装在小卫星帆板驱动机构、高轨道帆板驱动机构上，使用灵活，适应性好，满足了太阳帆板驱动机构的大力矩使用需求。

(2)本发明的减速器组件的谐波齿轮与大齿轮采用偏置布置，安装在驱动机构的输出轴系上，让出了宝贵的旋转轴线附近空间，大大简化了太阳帆板驱动机构的结构布局设计，使其使用更加灵活，适应能力强，可应用于各类型太阳帆板驱动机构、天线驱动机构、电推进调节机构、低速扫描机构等多种指向机构。

(3)本发明的帆板驱动机构减速器组件采用模块化设计，电机与谐波齿轮的一体化组件可以单独使用，能满足大、中、小、微型等多种型号、多种轨道卫星对太阳帆板驱动机构的使用需求。现有的驱动组件无法适用于微型帆板驱动机构。

(4)本发明的减速器组件采用MAC油脂润滑，转动寿命长，输出转动圈数可达10⁶量级，能够满足长寿命帆板驱动机构的转动圈数需求。

附图说明

图1为本发明连接结构示意图；

图2为本发明谐波齿轮组件示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，为本发明的减速器组件，包括步进电机1、谐波齿轮2、小齿轮3和大齿轮4，5为太阳帆板驱动机构输出轴。

步进电机1在下，通过4个螺钉安装在太阳帆板驱动机构的固定部分、负责驱动减速器连续转动。谐波齿轮2的固定部分安装在步进电机1的壳体上，步进电机1输出轴与谐波齿轮2的输入轴连接；谐波齿轮2的输出端连接小齿轮3，小齿轮3与大齿轮4啮合，大齿轮4与太阳帆板驱动机构的输出轴5同轴安装。这样，形成步进电机1、谐波齿轮组2和大齿轮4偏置安装的布局形式，让出了太阳帆板旋转轴线附近空间，简化了太阳帆板驱动机构的结构布局设计。

本发明中，步进电机1为驱动源，谐波齿轮2为第一级减速。本实施例中，减速比为100∶1。谐波齿轮2的输出端连接小齿轮3，小齿轮3与大齿轮4啮合，为第二级减速。本实施例中，减速比为5.5∶1。

本实施例中，步进电机1型号为J36BH；谐波齿轮2的型号为XB20机型；大齿轮4为中空结构。

如图2所示，为本发明的谐波齿轮2，包括刚轮2-1、波发生器2-2、柔轮2-3、轴系2-4和外壳2-5。谐波齿轮2采用刚轮2-1固定、波发生器2-2输入、柔轮2-3输出的工作模式，柔轮2-3与输出轴2-4一体加工。

谐波齿轮2的刚轮2-1固定在步进电机1的外壳端面上，步进电机1的输出轴连接谐波齿轮2的波发生器2-2，谐波齿轮2的柔轮2-3由谐波齿轮轴系2-4支撑，作为一级减速的输出轴，轴端采用键连接和螺接共同固定小齿轮3。谐波齿轮的外部由外壳2-5支撑和保护。

谐波齿轮2中，刚轮2-1齿面、柔轮2-3齿面、与波发生器2-2接触的内表面、波发生器2-2的轴承、谐波齿轮轴系2-4的轴承等摩擦副表面涂覆MAC润滑油脂。这样可以提高齿轮的转动寿命，其输出转动圈数可达10⁶量级，能够满足长寿命帆板驱动机构的转动圈数需求。

本发明的工作过程是：步进电机1转动，带动谐波齿轮2的波发生器2-2转动，通过谐波齿轮2减速，带动小齿轮3转动，通过直齿轮的二级减速，带动太阳帆板驱动机构输出轴5旋转，完成驱动功能，实现对太阳电池阵驱动跟踪太阳的功能。

本实施例的减速比达到550∶1，输出力矩超过20Nm，重量不超过700g。该减速器组件可以安装在小卫星帆板驱动机构、高轨道帆板驱动机构上，使用灵活，适应性好，满足了太阳帆板驱动机构的大力矩使用需求。

当然，对本发明的各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况下，进行的等效变换或替代，也落入本发明的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种太阳帆板驱动机构用小型减速器组件，其特征在于：包括步进电机(1)、谐波齿轮(2)、小齿轮(3)和大齿轮(4)；谐波齿轮(2)的固定部分安装在步进电机(1)的壳体上，步进电机(1)输出轴与谐波齿轮(2)的输入轴连接；谐波齿轮(2)的输出端连接小齿轮(3)；小齿轮(3)与大齿轮(4)啮合；大齿轮(4)与太阳帆板驱动机构的输出轴系同轴安装。

2.根据权利要求1的一种太阳帆板驱动机构用小型减速器组件，其特征在于：所述谐波齿轮(2)包括刚轮(2-1)、波发生器(2-2)、柔轮(2-3)、轴系(2-4)和外壳(2-5)；所述谐波齿轮(2)采用刚轮(2-1)固定、波发生器(2-2)输入、柔轮(2-3)输出的工作模式，柔轮(2-3)与输出轴(2-4)一体加工。

3.根据权利要求1或2的一种太阳帆板驱动机构用小型减速器组件，其特征在于：所述谐波齿轮(2)内部各摩擦副表面涂覆MAC润滑油脂。

4.根据权利要求1或2的一种太阳帆板驱动机构用小型减速器组件，其特征在于：所述谐波齿轮(2)的减速比为100∶1。

5.根据权利要求1或2的一种太阳帆板驱动机构用小型减速器组件，其特征在于：所述小齿轮(3)与大齿轮(4)的减速比为5.5∶1。

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