一種太陽電池陣電纜的焊接裝置及方法
【專利說明】一種太陽電池陣電纜的焊接裝置及方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明應用于衛星、空間站等航天器用太陽電池陣領域，具體涉及一種針對太陽電池陣電纜的焊接裝置及方法。
【背景技術】
[0003]在太陽電池陣的制作過程中，電纜的焊接包括導線與銀箔的焊接、元器件與銀箔的焊接，電纜的材質一般為銅鍍銀。目前，在國內外的太陽電池陣研制生產中，對于太陽電池陣電纜的焊接方法是軟釬焊焊接。而軟釬焊焊料的錫材料在太空低溫影響有粉末化傾向，使軟釬焊焊點易出現如下的缺陷:
1錫焊工藝所用的軟釬焊焊料在極限低溫條件下，存在固有的“冷脆性”，導致極限低溫條件下焊點壽命與可靠性降低；
1數萬周次的冷熱交變，造成軟釬焊焊料熱疲勞，導致焊點壽命降低。
[0004]其次，隨著航天技術的迅猛發展，各國在搶占太空資源的同時，也在積極發展空間攻防技術，如激光攻擊與防護，而軟釬焊焊料的熔點只有260°C?300°C，很容易因為焊點受到攻擊導致焊點熔化，進一步影響太陽電池陣的性能輸出、穩定性以及壽命。
[0005]最后，軟釬焊焊接難以保證焊接的質量，無法消除焊接產生的缺陷，而且不能對缺陷進行有效檢測。
[0006]國外在太陽電池陣電纜焊接方式上存在兩種方式，一種是傳統軟釬焊焊接，另一種是電阻焊焊接，國外還在就焊料的組成、電阻焊的穩定性進行持續研究。
[0007]鑒于以上原因，需改變太陽電池陣電路傳統的焊接方式，采用適應太陽電池陣電纜的焊接裝置，提高太陽電池陣焊點在軌的環境適應性與可靠性。
[0008]
【發明內容】
[0009]針對現有技術的不足，本發明解決的問題是提供一種太陽電池陣電纜的焊接裝置，以提高太陽電池陣電纜焊點的空間適應能力。
[0010]為了實現上述技術方案，本發明一種太陽電池陣電纜的焊接裝置，包括焊接電機頭，焊接電源，壓力裝置，焊接控制模塊；其中所述焊接電機頭為并列式類型，所述焊接電源對焊接參數以及焊接反饋項目進行設置，所述壓力裝置設置焊接時的壓力值是否在設置范圍，所述焊接控制模塊對整個焊接過程的邏輯動作進行控制。
[0011 ] 進一步，所述焊接電機頭包含運動驅動機構，可以帶動其上焊接電極的往復運動。
[0012]進一步，焊接電源具有電壓、電流、功率三種焊接模式的切換。
[0013]進一步，壓力裝置包含壓力傳感器、壓力監視器，可對焊接電機頭焊接端面的壓力進行實時檢測及監控。
[0014]進一步，焊接控制模塊通過特定接口(如RS485等)與各個運動驅動機構、焊接電源、壓力裝置進行通訊，繼而實現對焊接過程的實時控制。
[0015]進一步，該裝置為電阻焊接方式，利用電纜與銀箔兩種材料可形成共晶化合物這一特點，通過設置合適的焊接參數以及焊接壓力，結合焊接反饋項目的范圍確認焊接是否可靠。
[0016]本發明的另一技術方案在于，提供一種太陽電池陣電纜的焊接裝置實現焊接的方法，具體工作步驟如下:
步驟一，將需要進行焊接的太陽電池陣放置在雙軸平面運動的工作臺上，對太陽電池陣以及需要焊接的地方進行安全防護準備工作；
步驟二，設置合適的焊接參數，包括焊接時間、焊接壓力、焊接電壓或電流，以及焊接反饋項目的范圍；
步驟三，利用工作臺上的雙軸將焊接電機頭移至需要焊接的電纜處，通過焊接控制模塊控制焊接電機頭對焊接對象施行焊接，通過焊接反饋項目判定焊接是否有效，若不在反饋項目范圍可進行再次焊接操作，保證電纜的有效連接。
[0017]本發明的優點為:本發明利用電纜與銀箔兩種材料可形成共晶化合物，采用電阻焊的焊接方式對電纜進行連接，焊接方式簡單，可靠，大大提高了太陽電池陣電纜焊點的空間環境適應能力。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明一種太陽電池陣電纜的焊接裝置的焊接原理示意圖；
圖2為本發明一種太陽電池陣電纜的焊接裝置的焊接對象結構示意圖；
圖3為本發明一種太陽電池陣電纜的焊接裝置的焊件SEM圖。
【具體實施方式】
[0019]下文結合附圖和實施方式對本發明進行詳細說明。
[0020]如圖1和圖2所示，本發明的一種太陽電池陣電纜的焊接裝置，其焊接方法為電阻焊接方式，實現供電回路的制作。該裝置涉及焊接電機頭，焊接電源，壓力裝置，焊接控制模塊，其中所述焊接電機頭為并列式類型，所述焊接電源對焊接參數以及焊接反饋項目進行設置，壓力裝置設置焊接時的壓力值是否在設置范圍，所述焊接控制模塊對整個焊接過程的邏輯動作進行控制。其各子系統具體構成為:
1)焊接電機頭由焊接電極、伺服驅動機構組成，焊接電機頭安置在一個具有雙軸平面運動的工作臺上；
2)壓力裝置由壓力傳感器、壓力監視器組成；
3)焊接控制模塊由控制器、接口、上位機等組成。
[0021]利用本發明的焊接裝置實現焊接的方法，具體工作步驟如下:
步驟一，將需要進行焊接的太陽電池陣放置在雙軸平面運動的工作臺上，對太陽電池陣以及需要焊接的地方進行安全防護準備工作；
步驟二，設置合適的焊接參數，包括焊接時間、焊接壓力、焊接電壓或電流(功率)，以及焊接反饋項目的范圍； 步驟三，利用工作臺上的雙軸將焊接電機頭移至需要焊接的電纜處，通過焊接控制模塊控制焊接電機頭對焊接對象施行焊接，通過焊接反饋項目判定焊接是否有效，若不在反饋項目范圍可進行再次焊接操作，保證電纜的有效連接。焊接反饋項目的范圍由實驗得到。
[0022]實驗已經證明，本發明采用電阻焊的方式對太陽電池陣的電纜進行焊接，實現供電回路的制作。結合圖3利用電纜與銀箔兩種材料可形成共晶化合物這一特點，采用電阻焊的焊接方式，實現了電纜連接，大大提高了太陽電池陣電纜焊點的空間環境適應能力，焊接方式簡單、可靠。
[0023]本發明所提供的太陽電池陣電纜的焊接方法將為低軌觀測衛星、高軌衛星、我國空間站、神舟飛船、天宮系列等一系列的飛行器提供廣闊的應用市場。該技術創新填補國內了空白，提高我國太陽電池陣的應用水平，為國防做出貢獻。
[0024]本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發明技術方案的保護范圍。
【主權項】
1.一種太陽電池陣電纜的焊接裝置，其特征在于:包括焊接電機頭，焊接電源，壓力裝置，焊接控制模塊；其中所述焊接電機頭為并列式類型，所述焊接電源對焊接參數以及焊接反饋項目進行設置，所述壓力裝置設置焊接時的壓力值是否在設置范圍，所述焊接控制模塊對整個焊接過程的邏輯動作進行控制。2.依據權利要求1所述的一種太陽電池陣電纜的焊接裝置，其特征在于，所述焊接電機頭包含運動驅動機構，可帶動其上焊接電極的往復運動。3.依據權利要求1所述的一種太陽電池陣電纜的焊接裝置，其特征在于，所述焊接電源具有電壓、電流、功率三種焊接模式的切換。4.依據權利要求1所述的一種太陽電池陣電纜的焊接裝置，其特征在于，所述壓力裝置包含壓力傳感器、壓力監視器，可對焊接電機頭焊接端面的壓力進行實時檢測及監控。5.依據權利要求1所述的一種太陽電池陣電纜的焊接裝置，其特征在于，所述焊接控制模塊通過RS485接口與各個運動驅動機構、焊接電源、壓力裝置進行通訊，繼而實現對焊接過程的實時控制。6.依據權利要求1?5任一一項所述的一種太陽電池陣電纜的焊接裝置實現焊接的方法，其特征在于，具體工作步驟如下: 步驟一，將需要進行焊接的太陽電池陣放置在雙軸平面運動的工作臺上，對太陽電池陣以及需要焊接的地方進行安全防護準備工作； 步驟二，設置合適的焊接參數，包括焊接時間、焊接壓力、焊接電壓或電流，以及焊接反饋項目的范圍； 步驟三，利用工作臺上的雙軸將焊接電機頭移至需要焊接的電纜處，通過焊接控制模塊控制焊接電機頭對焊接對象施行焊接，通過焊接反饋項目判定焊接是否有效，若不在反饋項目范圍可進行再次焊接操作，保證電纜的有效連接。
【專利摘要】本發明提供一種太陽電池陣電纜的焊接裝置及方法，以提高太陽電池陣電纜焊點的空間適應能力。該方法采用電阻焊的方式對太陽電池陣的電纜進行焊接，實現供電回路的制作。所述裝置涉及焊接電機頭，焊接電源，壓力裝置，焊接控制模塊。本發明利用電纜與銀箔兩種材料可形成共晶化合物這一特點，采用電阻焊的焊接方式，實現了電纜連接，大大提高了太陽電池陣電纜焊點的空間環境適應能力，焊接方式簡單、可靠。
【IPC分類】B23K11/36, B23K11/02, B23K11/24
【公開號】CN105345243
【申請號】CN201510912056
【發明人】尤黔林, 劉智, 賈巍, 葛圣胤, 徐曉炯, 雷剛, 池衛英, 陸劍峰
【申請人】上海空間電源研究所
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月11日