DE2209767A1

DE2209767A1 - Träger für eine Sonnenzellenbatterie

Info

Publication number: DE2209767A1
Application number: DE19722209767
Authority: DE
Inventors: Yvon Epron; David Gerard Robert Cambes en Plaine; Calvados Salles (Frankreich)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-03-03
Filing date: 1972-03-01
Publication date: 1972-09-14
Also published as: FR2128078A1; FR2128078B1; US3802920A; JPS4731583A; DE2209767C2; IT949215B; GB1374914A; JPS5237757B1

Description

Dr. Herbert Sehola

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N. V. Philips' Gloeilampenfabrfefc··

Akte Na₄ ρ_ΗΙί_ ₅₇₀₈
Anmeldung von» 29. Pebr. 1972

N.V.Philips'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland

Träger für eine Sonnenzellenbatterie

Die Erfindung bezieht sich auf einen Träger für eine Sonnenzellenbatterie, der aus einem festen Körper besteht, auf dessen Oberfläche die genannten Sonnenzellen angeordnet und miteinander verbunden sind und der zur mechanischen Verbindung des genannten Trägers mit äußeren Vorrichtungen Strukturen enthält.

Es ist bekannt, daß die in Batterien angeordneten Sonnenzellen u.a. in Anordnungen für Untersuchungen auf großer Höhe, beispielsweise in der Atmosphäre oder in der Stratosphäre, in die diese Anordnungen durch Ballons gebracht werden, benutzt werden. Diese Anordnungen enthalten insbesondere elektronische Meßgeräte und eine Speisezentrale für diese Geräte, welche Zentrale selbst
eine Anzahl Akkumulatoren und eine Anzahl Sonnenzellen enthält, welche letztere dazu dienen, den zum Laden der genannten Akkumulatoren notwendigen Strom zu liefern.

PHN 5708/Mü -2-

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Es ist selbstverständlich erforderlich, daß die Sonnenzellen nicht durch den Rest der Anordnung abgedeckt werden, damit sie ein Maximum an Licht erhalten und kräftig arbeiten können. Daher werden die Sonnenzellen entweder an der Oberseite oder an der Unterseite oder aber zwischen den anderen Elementen der Anordnung angebracht. Der Träger soll daher eine große Zugfestigkeit aufweisen.

Andererseits soll dieser Träger möglichst leicht ausgebildet werden, und zwar mit dem doppelten Ziel, die Belastung für den Ballon minimal zu machen und die Normen der Luftsicherheit zu beachten.

Es sind bereits mehrere Ausführungsformen von Trägern für eine Anzahl Sonnenzellen dieser Art vorgeschlagen worden, aber diese weisen nicht gleichzeitig die zwei wichtigen Eigenschaften in bezug auf die Festigkeit und die Leichtigkeit auf. Insbesondere sind leichte Träger bekannt, aber diese sind äußerst zerbrechlich.

Die vorliegende Erfindung bezweckt,u.a. einen Träger für eine Anzahl Sonnenzellen zu schaffen, welcher Träger eine geringe Masse hat und im Stande ist, ohne Bruch oder Verformungen Längsbeanspruchungen zu bestehen.

Nach der Erfindung wird ein Träger für eine Anzahl Sonnenzellen, der aus einem festen Körper besteht, auf dessen Oberfläche

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die genannten Sonnenzellen angeordnet iwA miteinander verbunden sind und der zur mechanischen Verbindung des genannten Trägers mit äußeren Vorrichtungen Strukturen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei miteinander verbundenen Teilen besteht, wobei der eine Teil diefeenannten Sozinenzellen und der andere Teil die genannten Strukturen trägt.

Die Vorteile eines derartigen Trägers, die in der Trennung der zwei verschiedenen Funktionen des genannten Trägers liegen, und zwar eine mechanische Unterstützung der Sonnenzellen einerseits und die mechanische Verbindung mit äußeren Elementen andererseits, sind günstig.

Zunächst ermöglicht es die erfindungsgemäße Struktur, einen besonders leichten Träger zu schaffen. Die Sonnenzellen sind nämlich an sich sehr leicht (einige Gramm pro Stück) und um nur ihre Unterstützung ohne irgendeine mechanische Spannung zu gewährleisten, ist ein Material wie z.B. Polystyrolschaumstoff, dessen Dichte nur 0,02 bis 0,06 beträgt, durchaus geeignet.

Übrigens kann derjenige Teil des Trägers, der Spannungen ausgesetzt ist, weitgehend an das Ausmaß an Unterstützung, das von ihm verlangt wird, angepaßt wird. Die an die Geometrie gebundene Masse kann also auf einen minimalen Wert eingestellt werden, der mit dieser Kraft vereinigbar ist, was ebenfalls zur Gewichtsverringerung des Trägers beitragt.

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Andererseits ermöglicht die aus zwei Teilen bestehende Struktur nach der Erfindung, Träger zu schaffen, die für mehrere Spezialfälle brauchbar sind, Fälle, die ohne Zweifel im Bereich der wissenschaftlichen Höhenforschung auftreten werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform eines Trägers nach der Erfindung wird derjenige Teil des Trägers, auf dem die Sonnenzellen angeordnet sind, um einen Teil gegossen, der Zugbeanspruchungen bestehen können muß.

Vorzugsweise ist der in der Längsrichtung angeordnete Teil eine zylinderförmige Manschette und die Wand der Manschette ist mit öffnungen versehen, wodurch der doppelte Vorteil einer Gewichteverringerung des ganzen Teils an sich bei ausreichender Dicke und der Anordnung von Fenstern erhalten wird, deren Ränder die Haftung des um den genannten Teil vorgesehenen Gießmaterials erleichtern. Andererseits ermöglicht das Vorhandensein einer axialen öffnung in diesem Teil, die Anordnung von Verbindungsteilen mit äußeren Vorrichtungen zu unterstützen, indem den Verbindungen ein Durchgang geboten wird.

Nach einer bevorzugten AusfUhrungsform wird der zentrale Teil selbst im Spritzgußverfahren hergestellt und zwar aus einem Kunststoff, wie Polyphenylenoxyd, welches Material einige physikalische Eigenschaften aufweist, die insbesondere für den betreffenden Gebrauch interessant sind, wie große Zug-

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festigkeit, ausgezeichnete Maßhaligkeit unter Belastung, hohe Verformungstemperatur (keine Verformung bis 175°C), großer Stoßwiderstand, geringe Dichte (d^1) dies wegen der mechanischen Qualitäten und wegen der Tatsache, daß der Teil, der die Sonnenzellen trägt, um den zentralen Teil gegossen ist.

Wie bereits erwähnt, eignet sich der Polystyrolschaumstoff durchaus zur Verwirklichung des genannten Trägerteils, auf · dem die Sonnenzellen angeordnet sind, und zwar zunächst wegen der Leichtigkeit, aber auch wegen der Ermüdungsfestigkeit und des Schwingungswiderstandes und wegen des thermischen und elektrischen Isoliervermögens. Außerdem hat das Material eine Erweichungstemperatur von 75 bis 80⁰C, wodurch es möglich ist, das Material um das Polyphenylenoxyd zu gießen₁ welches letztere Material erst bei etwa 175⁰C verformt wird; die mechanische Verbindung zwischen den beiden Materialien durch Umgießen hat sich bewährt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist inpen Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Trägers für Sonnenzellen nach der Erfindung,

Flg. 2 eine Draufsicht des Trägers nach Fig. 1 etwa auf mittlerer Höhe des in Fig. 1 dargestellten Trägers.

Der Träger für Sonnenzellen nach den Fig. 1 und 2 besteht

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Im wesentlichen aus zwei Teilen, einem axialen Teil 10 mit einer nahezu zylindrischen Form und einem prismatischen Teil 11, der den Teil 10 teilweise umgibt.

Das axiale Teil 10 besteht aus drei Teilen, an den Enden gibt es zwei zylinderförmige Manschetten 12 und 13, deren Höhen gleich sind oder gegebenenfalls verschieden, und die in der Mitte des Trägers durch eine Anzahl Stäbchen 14 miteinander verbunden sind. Die Manschette 12 hat zwei Flansche 15 und 16, ebenso wie die Manschette 13 mit den Flanschen 17 und 18. Der Form der genannten Flansche bedarf keiner weiteren Bemerkung. Sie sind vorgesehen, um die Ränder der Manschetten zu begrenzen, an deren Außenoberflächen es möglich ist, die mechanische Verbindung mit den äußeren Vorrichtungen herzustellen, beispielsweise mit Hilfe von Bandschellen.

Die Anzahl Verbindungsstäbchen wird durch die Größe der Längskraft bestimmt, die auf den Träger ausgeübt wird, und die den axialen Teil 10 belastet.In den Figuren sind, die Stäbchen 14 dreieckig, aber diese Form ist nicht unbedingt notwendig.

Vorzugsweise ist der Teil 10 durch Spritzgießen aus Kunststoff wie Polyphenylenoxid, wie obenstehend angegeben, hergestellt.

Der Teil 11, der den Teil 10 umgibt, mit Ausnahme der Manschetten 12 und 13, hat eine hexagonale prismatische Form

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mit drei großen Seiten 19? 20 und 21 and drei kleineren Seiten 22, 23 und 24.

Auf den Seiten 19, 20 und 21 sind (beispielsweise durch Verleimung) Paneele 25 mit Sonnenzellen angeordnet, und zwar derart, daß eine Sonnenzellenbatterie entsteht. Einige dieser Sonnenzellen sind auf schematische Weise in der Figur dargestellt und durch 26 angedeutet.

Die Seiten 22, 23 und 24 des Teils 11 enthalten keine Sonnenzellen. Sie sind dadurch entstanden, daß Teile des Blocks entfernt worden sind, um die Oberfläche der Seiten 19, 20 und 21 möglichst an die Paneele 25, welche diese tragen, anzupassen, um das Gewicht des Trägers zu verringern.

Die Verbindungsdrähte zwischen den Sonnenzellen 26 und die zwischen den Paneelen 25 untereinander sind in den Figuren nicht dargestellt. Aber Strukturen, wie diese bei 27, 28 und dargestellt sind, oben auf dem Block 11, welche die Durchgänge begrenzen, sind dazu angeordnet, das Hindurchführen und das Festhalten der Drähte oder der Verbindungselemente zu erleichtern. Es sind ebenfalls Löcher, wie z.B. die Löcher 30 und 31 im Umfang der Manschette 15 vorgesehen, und zwar zur etwaigen elektrischen Vereinigung des Innern des axialen Teils mit äußeren Vorrichtungen an der Sonenzellenbatterie.

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Nach einem besonders interessanten Herstellungsverfahren des betreffenden Trägers ist der Block 11 um den axialen Teil 10 gegossen, wobei das Gießmaterial vorzugsweise geschäumtes Polystyrol ist. Die Verbindungsflächen, die durch die Stäbchen 14 bestimmt werden, gewährleisten eine ausreichend große mechanische Festigkeit des gesamten Blocks.

Andererseits verformt sich das Polyphenylenoxid nur sehr wenig bei Belastung; die Stärke der mechanischen Verbindung zwischen den Teilen 10 und 11 nimmt nicht ab, da der Teil 10 einer Längskraft ausgesetzt ist.

Es dürfte einleuchten, daß der Querschnitt des Blocks 11, in diesem Fall achteckig im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2, ganz anders ausgebildet sein kann, und zwar regelmäßig oder unregelmäßig. Ebenfalls ist es nicht unbedingt erforderlich, daß der hohle axiale Teil 10 einen kreisförmigen Querschnitt hat.

Andererseits, nach einem anderen AusfUhrungsbeispiel des axialen Teils 10, könnten die Stäbchen 10 zur Verb^jdnung der Manschetten 12 und 13 beispielsweise durch eine gel8cherte Wand, von welchen Löchern die Anzahl und Abmessungen unwichtig sind, ersetzt werden.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche:

1/ Träger für eine Sonnenzellenbatterie, der aus einem festen Körper besteht, auf dessen Oberfläche die genannten Sonnenzellen angeordnet und miteinander verbunden sind,· und der zur mechanischen Verbindung des genannten Trägers mit äußeren Vorrichtungen Strukturen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus zwei miteinander verbundenen Teilen besteht, wobei der eine Teil die genannten Sonnenzellen und der andere Teil die genannten Strukturen trägt.
2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil mit den genannten Strukturen aus zwei durch Flansche begrenzten Manschetten besteht, wobei die Manschetten die Strukturen bilden und mittels Verbindungsstäbchen miteinander verbunden sind.
3. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil mit den genannten Sonnenzellen prismaförmig ausgebildet ist.
4. Träger nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten zwei ein Ganzes bildenden Teile koaxial angeordnet werden.
5. Träger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, mit Ausnahme der genannten Manschetten, dtr Teil mit den genannten Strukturen innerhalb des Teils mit den Sonnenzellen liegt.

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6. Träger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil mit den genannten Strukturen im Spritzgußverfahren aus Kunststoff hergestellt ist.
7. Träger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil mit den Sonnenzellen um den Teil mit den genannten Strukturen gegossen ist.
8. Träger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Polyphenylenoxld ist.
9. Träger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ßießmaterial Polystyrolschaumstoff ist.

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