立方星集成化的电源动力舱架构装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种卫星电源动力舱，特别是涉及一种立方星集成化的电源动力舱架构装置。


背景技术：

2.近年来，立方星的发展态势强劲，立方星采用商用现货部件和标准模块化的设计，比其他小卫星研制发射成本更低，周期更短；发射灵活，可快速组网；分布式空间体系可同时获得较高的空间分辨率和时间分辨率，正成为军民用航天发展不可忽视的重要系统。
3.电源动力舱系统模块是立方星必不可少的模块之一，电源系统为立方星提供电力支持，姿态控制动力系统可控制和调节立方星的姿态。目前市面上的立方星多数采用电源系统和姿态控制动力系统分开设计组装，占用卫星空间大，结构设计布局复杂，集成化水平低，致使立方星的整体性能受限。同时，电源系统和姿态控制动力系统分开设计布局不方便星体装配和维修，体积和重量大，降低了卫星的负载能力。


技术实现要素：

4.本实用新型目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种高度集成化、体积小、功能齐全、装配方便、结构简单、抗震能力强的立方星集成化的电源动力舱架构装置。
5.为实现上述目的，本实用新型立方星集成化的电源动力舱架构装置，其特别之处在于包括电池组，第一、二、三动量轮，第一、二、三磁棒，第一、二电源模块电路板，第一、二电池结构板，动量轮支架，第二、三支柱和两个第一支柱；竖置电池组与其上下方的第一电池结构板和第二电池结构板约束固定；竖置并相互垂直的第一、二动量轮分别通过动量轮支架与第二电池结构板和第二电源模块电路板固连；第一磁棒及第三磁棒和横置第三动量轮与上方第一电源模块电路板固连，第二磁棒固连在其中一个动量轮支架与第二电源模块电路板向上连接的第三支柱上；第一电源模块电路板下面通过两个第一支柱、第二支柱和第三支柱与第二电源模块电路板上面固连一体；所述三个磁棒和所述三个动量轮都分别呈垂直正交设置，第二电源模块电路板制有供第二磁棒竖向穿配的竖向通孔。这样，电源组件和姿态控制组件高度集成为一体，可同时为星体提供电力支持和姿态控制调节支持，体积仅占立方星一个单元的空间，姿态控制组件包含三方向动量轮组和三方向磁棒组，可实现任意方向的姿态控制与调节。因此，本实用新型立方星集成化的电源动力舱架构装置具有高度集成化、体积小、功能齐全、装配方便、结构简单、抗震和抗冲击能力强等特点，是一种在商业小卫星上有强的市场应用价值的集成架构。
6.作为优化，第一电池结构板下面和第二电池结构板上面分别制有用于固定约束电池组的电池安装槽位。所述电池组由16节锂离子电池组成。
7.作为优化，所述第二电源模块电路板与电池组电极焊接；第二电源模块电路板通过接插件与星体其他模块连接。
8.作为优化，所述第一电池结构板和第二电池结构板为玻纤尼龙结构，电池结构板
上螺纹孔均镶嵌有钢丝螺套。
9.作为优化，所述第三支柱上下分别固连第一电源模块电路板和第二电源模块电路板，同时对第二磁棒起固定约束作用。
10.作为优化，作为装置底座的矩形第二电池结构板的上面后部向上制有左后侧一排上凸电池安装槽位、右后侧多排上凸电池安装槽位的后拐角形电池安装上凸台，矩形第一电池结构板的下面后部向下制有左后侧一排下凸电池安装槽位、右后侧多排下凸电池安装槽位的后拐角形电池安装下凸台，后拐角形电池安装上凸台与后拐角形电池安装下凸台之间分别嵌装约束固定后拐角形电池组的底部和顶部。
11.矩形第二电池结构板上面前部左侧和前部右侧与矩形第一电池结构板上面固连的矩形第二电源模块电路板前部左侧和前部右侧之间分别固连一个与前部左侧边和前部右侧边平行的左右立板式动量轮支架，左右立板式动量轮支架前面分别固装第一动量轮和第二动量轮，第一动量轮和第二动量轮都为立式配置，并且相互垂直。
12.作为优化，矩形第二电源模块电路板右侧角沿后右侧边向右前侧伸出，端部制有安装竖孔的斜伸臂；板式动量轮支架立板部上下端分别向前制有上前伸板脚和下前伸板脚，上前伸板脚和下前伸板脚分别通过螺钉与上方矩形第二电源模块电路板和下方矩形第二电池结构板固连。
13.作为优化，矩形第二电源模块电路板的四角内侧部与上方矩形第一电源模块电路板四角内侧部之间分别固连一个支柱，矩形第一电源模块电路板下面在后左侧的前后第一支柱外侧上方处固装横置的第一磁棒，矩形第一电源模块电路板下面后右侧的后第一支柱和第二支柱外侧上方处固装横置的第三磁棒，矩形第二电源模块电路板在位于前角内侧的第三支柱内侧制有穿配竖置第二磁棒的竖向通孔，从竖向通孔向上穿出的竖置第二磁棒上端部与第三支柱的向内侧伸出的楔形部件固连，从竖向通孔向下穿出的竖置第二磁棒下端正部与固装第一动量轮的右立板式动量轮支架后面固连，上方矩形第一电池结构板下面中部固装平置第三动量轮。
14.作为优化，所述支柱是竖螺管上下端分别套配上螺杆和下螺钉，上螺杆与竖螺管上端之间固装矩形第一电源模块电路板，下螺钉与竖螺管下端之间固装矩形第二电源模块电路板；从竖向通孔向上穿出的竖置第二磁棒上端通过连接件与第三支柱的向内侧伸出的楔形部件螺接，固装第一动量轮的右立板式动量轮支架后面螺接第二磁棒下端设置的连接件。所述第三支柱的竖螺管侧伸部为楔形，第三支柱的竖螺管侧伸楔形部螺接第二磁棒的上端连接件。第一动量轮和第二动量轮的轴线相互垂直，并且都位于同一平面内，第三动量轮的轴线与所述平面垂直，并且穿过所述相互垂直轴线的交叉点。
15.本实用新型目的通过以下技术方案予以实现：包含电池组、动量轮组、磁棒组、电源模块电路板、动量轮支架、电池结构板和支柱。动量轮组包含第一动量轮、第二动量轮和第三动量轮，磁棒组包含第一磁棒、第二磁棒和第三磁棒，电池结构板包含第一电池结构板和第二电池结构板，电源模块电路板包含第一电源模块电路板和第二电源模块电路板。
16.第一电池结构板和第二电池结构板铣有电池组安装槽位，用于固定约束电池组；第一动量轮和第二动量轮通过动量轮支架与第二电池结构板和第二电源模块电路板螺接，位于第二电源模块电路板下方；第二磁棒通过螺钉与动量轮支架和第三支柱螺接，穿透第二电源模块电路板，呈竖直设置；第一磁棒、第三磁棒和第三动量轮与第一电源模块电路板
螺接，第三动量轮呈水平设置，位于第一电源模块电路板下方；第一电源模块电路板通过第一支柱、第二支柱和第三支柱与第二电源模块电路板连接为一体；三个磁棒呈垂直正交设置，三个动量轮呈垂直正交设置；第二电源模块电路板通过接插件与星体其他模块连接。
17.所述第一电池结构板、第二电池结构板、动量轮支架、第一支柱、第二支柱和第三支柱均为独立的机加结构件；第一电池结构板和第二电池结构板为玻纤尼龙材料，螺纹孔镶嵌有钢丝螺套；动量轮支架、第一支柱、第二支柱和第三支柱均为铝合金材料。
18.所述的电池组由16节锂离子电池组成，与铣有电池组安装槽位的第一电池结构板和第二电池结构板安装固定；舱体装配完成后，通过第一电池结构板和第二电池结构板上的螺纹孔与星体主结构连接。
19.所述第二磁棒呈竖直状态，磁棒一端通过螺钉与固定第一动量轮的动量轮支架螺接，另一端与第三支柱螺接。
20.所述第三支柱为楔形，楔形面端通过两个螺钉与第一电源模块电路板定位连接；第三支柱与第二磁棒螺接，对第二磁棒进行定位固定。
21.所述第二电源模块电路板与电池组电极焊接，与星体其他模块间通过接插件连接。
22.本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：（1）电源组件和姿态控制组件高度集成为一体，可同时为星体提供电力支持和姿态控制调节支持，架构体积小、质量轻、功能齐全，可进一步提高卫星的负载能力。（2）含三方向动量轮组和磁棒组，姿态控制和方位调节精度高。（3）结构简单、装配方便、抗震和抗冲击能力强。
23.采用上述技术方案后，本实用新型立方星集成化的电源动力舱架构装置具有高度集成化、体积小、功能齐全、装配方便、结构简单、抗震和抗冲击能力强，可进一步提高卫星的负载能力，姿态控制和方位调节精度高的优点，是一种在商业小卫星上有强的市场应用价值的集成架构。
附图说明
24.图1是本实用新型立方星集成化的电源动力舱架构装置的立体结构示意图；图2是本实用新型立方星集成化的电源动力舱架构装置的主视结构示意图；图3是本实用新型立方星集成化的电源动力舱架构装置的立体装配结构示意图。图4是本实用新型立方星集成化的电源动力舱架构装置电池组件的立体装配结构示意图。
具体实施方式
25.如图所示，本实用新型立方星集成化的电源动力舱架构装置包括电池组1、第一动量轮11、第二动量轮13、第三动量轮14、第一磁棒3、第二磁棒6、第三磁棒8、第一电源模块电路板5、第二电源模块电路板9、第一电池结构板2、第二电池结构板10、动量轮支架12、两个第一支柱4、第二支柱7、第三支柱15；竖置电池组1与其上下方的第一电池结构板2和第二电池结构板10约束固定；竖置并相互垂直的第一动量轮11和第二动量轮13分别通过动量轮支架12与第二电池结构板10和第二电源模块电路板9固连；第一磁棒3及第三磁棒8和横置第三动量轮14与上方第一电源模块电路板5固连，第二磁棒6固连在动量轮支架12与第二电源模块电路板9向上连接的第三支柱15上；第一电源模块电路板5下面通过两个第一支柱4、第
二支柱7和第三支柱15与第二电源模块电路板9上面固连一体；所述三个磁棒（3、6、8）和所述三个动量轮都分别呈垂直正交设置，第二电源模块电路板9制有供第二磁棒6竖向穿配竖向通孔。这样，电源组件和姿态控制组件高度集成为一体，可同时为星体提供电力支持和姿态控制调节支持，体积仅占立方星一个单元的空间，姿态控制组件包含三方向动量轮组和三方向磁棒组，可实现任意方向的姿态控制与调节。因此，本实用新型立方星集成化的电源动力舱架构装置具有高度集成化、体积小、功能齐全、装配方便、结构简单、抗震和抗冲击能力强等特点，是一种在商业小卫星上有强的市场应用价值的集成架构。
26.第一电池结构板2下面和第二电池结构板10上面分别制有用于固定约束电池组的电池安装槽位。所述电池组1由16节锂离子电池组成。
27.所述第二电源模块电路板9与电池组1电极焊接；第二电源模块电路板9通过接插件与星体其他模块连接。所述第一电池结构板2和第二电池结构板10为玻纤尼龙结构，电池结构板上螺纹孔均镶嵌有钢丝螺套。
28.所述第三支柱15上下分别固连第一电源模块电路板5和第二电源模块电路板9，同时对第二磁棒6起固定约束作用。
29.作为装置底座的矩形第二电池结构板10的上面后部向上制有左后侧一排上凸电池安装槽位、右后侧多排上凸电池安装槽位的后拐角形电池安装上凸台，矩形第一电池结构板2的下面后部向下制有左后侧一排下凸电池安装槽位、右后侧多排下凸电池安装槽位的后拐角形电池安装下凸台，后拐角形电池安装上凸台与后拐角形电池安装下凸台之间分别嵌装约束固定后拐角形电池组1的底部和顶部。矩形第二电池结构板10上面前部左侧和前部右侧与矩形第一电池结构板2上面固连的矩形第二电源模块电路板9前部左侧和前部右侧之间分别固连一个与前部左侧边和前部右侧边平行的左右立板式动量轮支架12，左右立板式动量轮支架12前面分别固装第一动量轮11和第二动量轮13，第一动量轮11和第二动量轮13都为立式配置，并且相互垂直。矩形第二电源模块电路板9右侧角沿后右侧边向右前侧伸出，端部制有安装竖孔的斜伸臂，板式动量轮支架12立板部上下端分别向前制有上前伸板脚和下前伸板脚，上前伸板脚和下前伸板脚分别通过螺钉与上方矩形第二电源模块电路板9和下方矩形第二电池结构板10固连。
30.矩形第二电源模块电路板9的四角内侧部与上方矩形第一电源模块电路板5四角内侧部之间分别固连一个支柱，矩形第一电源模块电路板5下面在后左侧的前后第一支柱4外侧上方处固装横置的第一磁棒3，矩形第一电源模块电路板5下面后右侧的后第一支柱4和第二支柱7外侧上方处固装横置的第三磁棒8，矩形第二电源模块电路板9在位于前角内侧的第三支柱15内侧制有穿配竖置第二磁棒6的竖向通孔，从竖向通孔向上穿出的竖置第二磁棒6上端部与第三支柱15的向内侧伸出的楔形部件固连，从竖向通孔向下穿出的竖置第二磁棒6下端正部与固装第一动量轮11的右立板式动量轮支架12后面固连，上方矩形第一电池结构板2下面中部固装平置第三动量轮14。所述支柱是竖螺管上下端分别套配上螺杆和下螺钉，上螺杆与竖螺管上端之间固装矩形第一电源模块电路板5，下螺钉与竖螺管下端之间固装矩形第二电源模块电路板9；从竖向通孔向上穿出的竖置第二磁棒6上端通过连接件与第三支柱15的向内侧伸出的楔形部件螺接，固装第一动量轮11的右立板式动量轮支架12后面螺接第二磁棒6下端设置的连接件。所述第三支柱15的竖螺管侧伸部为楔形，第三支柱15的竖螺管侧伸楔形部螺接第二磁棒6的上端连接件。第一动量轮11和第二动量轮13
的轴线相互垂直，并且都位于同一平面内，第三动量轮14的轴线与所述平面垂直，并且穿过所述相互垂直轴线的交叉点。
31.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式做更进一步详细描述。
32.图1给出了本实用新型一种立方星集成化的电源动力舱架构示意图，架构由电池组1、第一动量轮11、第二动量轮13、第三动量轮14、第一磁棒3、第二磁棒6、第三磁棒8、第一电源模块电路板5、第二电源模块电路板9、第一电池结构板2、第二电池结构板10、动量轮支架12、第一支柱4（两个）、第二支柱7、第三支柱15组成。
33.电池组1与第一电池结构板2和第二电池结构板10配合安装；第一动量轮11和第二动量轮13通过动量轮支架12与第二电池结构板10和第二电源模块电路板9螺接；第二磁棒6一端通过螺钉与固定第一动量轮11的动量轮支架12连接，另一端与第三支柱15螺接，第二磁棒6穿过第二电源模块电路板9上的预留孔，呈竖直设置；第一磁棒3、第三磁棒8和第三动量轮14通过螺钉与第一电源模块电路板5连接；第一电源模块电路板5通过第一支柱4（两个）、第二支柱7、第三支柱15与第一电池结构板2和动量轮支架12螺接固定，成为一体，如图2所示。
34.所述第一电池结构板2和第二电池结构板10为玻纤尼龙材料，机加成型，内侧铣有电池安装槽位孔，板上螺纹孔均镶嵌有钢丝螺套，第二电池结构板10外形尺寸长
×
宽
×
高为96.5mm
×
96.5mm
×
11.2mm，如图3所示。
35.所述第一动量轮11和第二动量轮13与动量轮支架12的连接方式为螺钉连接；动量轮支架12与第二电源模块电路板9和第二电池结构板10螺钉连接；第一动量轮11、第二动量轮13和第三动量轮14固定约束后呈相互垂直正交状态，其中第三动量轮14水平设置。
36.所述第一磁棒3、第二磁棒6、第三磁棒8两端安装有连接件，连接件上铣有用于安装的螺纹孔，固定连接后三根磁棒（3、6、8）呈垂直正交状态，其中第二磁棒6呈竖直状态。
37.所述第一支柱4（两个）、第二支柱7、第三支柱15轴向铣有通孔，m2.5长螺钉依次穿过第一电源模块电路板5、支柱（4、7、15）、第二电源模块电路板9与第一电池结构板2和动量轮支架12螺接固定为一体；动量轮支架12铣有与第三支柱15和第二磁棒6连接的螺纹孔。
38.所述第二电源模块电路板9与电池组1电极焊接，第二电源模块电路板9伸出端含有与星体其他模块进行连接的接插件；所述接插件等电器元件的电连接性能满足空间应用要求。
39.总之，本实用新型立方星集成化的电源动力舱架构装置包括电池组、动量轮组、磁棒组、电源模块电路板、动量轮支架、电池结构板和支柱。电源组件和姿态控制组件高度集成为一体，可同时为星体提供电力支持和姿态控制调节支持，体积仅占立方星一个单元的空间，姿态控制组件包含三方向动量轮组和三方向磁棒组，可实现任意方向的姿态控制与调节。具有高度集成化、体积小、功能齐全、装配方便、结构简单、抗震和抗冲击能力强，可进一步提高卫星的负载能力，姿态控制和方位调节精度高的优点，是一种在商业小卫星上有强的市场应用价值的集成架构。