特許 7445389 単一シートの折り畳み式ソーラーアレイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-28

(45)【発行日】2024-03-07

(54)【発明の名称】単一シートの折り畳み式ソーラーアレイ

(51)【国際特許分類】

   H02S 30/20 20140101AFI20240229BHJP

   H01L 31/05 20140101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

H02S30/20

H01L31/04 570

【請求項の数】 23

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019050639

(22)【出願日】2019-03-19

(65)【公開番号】P2019205335

(43)【公開日】2019-11-28

【審査請求日】2022-03-14

(31)【優先権主張番号】15/938,787

(32)【優先日】2018-03-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】レーダー， エリック エム．

【審査官】桂城 厚

(56)【参考文献】

【文献】特表２００８－５３３７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６３－０４４４５９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２０６５０５９３５（ＣＮ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１７／１９５２８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開昭６３－０４４４６０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１２６３８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０４４４３４３９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０７－２２３５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３１８４３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３１／００－３１／０７８

Ｈ０１Ｌ ３１／１８－３１／２０

Ｈ１０Ｋ ３０／００－９９／００

Ｈ０２Ｓ １０／００－１０／４０

Ｈ０２Ｓ ３０／００－９９／００

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フレックス回路（３０）と、
前記フレックス回路（３０）上に配置され、前記フレックス回路（３０）に接続された一又は複数のソーラーセル（３２）とを備え、
前記フレックス回路（３０）は、単一の多層シートであり、
前記フレックス回路（３０）は、前記フレックス回路（３０）上にある前記ソーラーセル（３２）と電気接続を行うための一又は複数の導電層（４２）と、可撓性基板（４０）と、前記導電層（４２）を絶縁するための一又は複数の絶縁層（４４）で構成され、
前記導電層（４２）は、前記フレックス回路（３０）に埋め込まれ、前記可撓性基板（４０）と前記絶縁層（４４）の間に挟まれ、
前記絶縁層（４４）は、接着剤（４６）を使用して、前記導電層（４２）及び前記可撓性基板（４０）上に積層され、
前記フレックス回路（３０）は、前記ソーラーセル（３２）が前記フレックス回路（３０）に取り付けられる一又は複数の平坦区域（３６）と、前記フレックス回路（３０）が曲折される、前記平坦区域（３６）と前記平坦区域（３６）との間の一又は複数の曲折区域（３８）とを含み、
前記フレックス回路（３０）に埋め込まれている導電体（５０）が、少なくとも２つの前記ソーラーセル（３２）の角領域同士を接続する、
装置。

【請求項2】

フレックス回路（３０）と、
前記フレックス回路（３０）上に配置され、前記フレックス回路（３０）に接続された一又は複数のソーラーセル（３２）とを備え、
前記フレックス回路（３０）は、単一シートであり、
前記フレックス回路（３０）は、前記ソーラーセル（３２）と電気接続を行うための一又は複数の導電層（４２）と、可撓性基板（４０）で構成され、
前記フレックス回路（３０）は、前記ソーラーセル（３２）が前記フレックス回路（３０）に取り付けられる一又は複数の平坦区域（３６）と、前記フレックス回路（３０）が曲折される、前記平坦区域（３６）と前記平坦区域（３６）との間の一又は複数の曲折区域（３８）とを含み、
前記フレックス回路（３０）が、前記フレックス回路（３０）の折り目に対して垂直に伸長する複数のウイング（６８ａ、６８ｂ）、及び前記曲折区域（３８）に前記複数のウイング（６８ａ、６８ｂ）を画定する切り欠き（７０）を含み、
前記複数のウイング（６８ａ、６８ｂ）のそれぞれが、個別に伸張することが可能である、
装置。

【請求項3】

前記平坦区域（３６）が前記導電層（４２）を含む、請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

前記曲折区域（３８）が前記導電層（４２）を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項5】

前記導電層（４２）が前記平坦区域（３６）において前記ソーラーセル（３２）に接続する、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項6】

前記導電層（４２）が、前記平坦区域（３６）同士の間で前記曲折区域（３８）を横切って、前記ソーラーセル（３２）に接続する、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項7】

前記導電層（４２）が前記フレックス回路（３０）の外に電流を搬送する、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項8】

前記フレックス回路（３０）が曲折されても前記平坦区域（３６）が平らなままである、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項9】

前記フレックス回路（３０）がＺ型曲折構成に曲折される、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。

【請求項10】

前記フレックス回路（３０）が、前記フレックス回路（３０）の折り目に対して垂直に伸長するウイング（６８ａ、６８ｂ）を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項11】

前記フレックス回路（３０）が、前記ソーラーセル（３２）の一又は複数のパネル（３４）に接続するように寸法設定される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。

【請求項12】

前記フレックス回路（３０）が、前記ソーラーセル（３２）の一又は複数のパネル（３４）の一部分に接続するように寸法設定される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。

【請求項13】

前記曲折区域（３８）のうちの１つを横切って延在する複数の導電体が存在する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。

【請求項14】

前記ソーラーセル（３２）が前記フレックス回路（３０）に機械的に取り付けられる、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項15】

前記フレックス回路（３０）及び前記ソーラーセル（３２）が展開システム（６０、６２）に機械的に取り付けられる、請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項16】

前記フレックス回路（３０）及び前記ソーラーセル（３２）が、前記展開システム（６０、６２）の一又は複数の区域（６０）にわたる、請求項１５に記載の装置。

【請求項17】

前記ソーラーセル（３２）が、展開システム（６０、６２）に機械的に取り付けられている支持構造体（６０）に装着される、請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項18】

前記支持構造体（６０）が、ポリマー、ポリイミド、繊維ガラス、炭素繊維、アルミニウム、又はメッシュの、一又は複数のシートを備える、請求項１７に記載の装置。

【請求項19】

前記支持構造体（６０）及び前記ソーラーセル（３２）が、前記展開システム（６０、６２）の一又は複数の区域（６０）にわたる、請求項１７又は１８に記載の装置。

【請求項20】

フレックス回路（３０）上に配置された一又は複数のソーラーセル（３２）を、前記フレックス回路（３０）に接続することを含む方法であって、
前記フレックス回路（３０）は単一の多層シートであり、
前記フレックス回路（３０）は、前記フレックス回路（３０）上にある前記ソーラーセル（３２）と電気接続を行うための一又は複数の導電層（４２）と、可撓性基板（４０）と、前記導電層（４２）を絶縁するための一又は複数の絶縁層（４４）で構成され、
前記導電層（４２）は、前記フレックス回路（３０）に埋め込まれ、前記可撓性基板（４０）と前記絶縁層（４４）の間に挟まれ、
前記絶縁層（４４）は、接着剤（４６）を使用して、前記導電層（４２）及び前記可撓性基板（４０）上に積層され、
前記フレックス回路（３０）は、前記ソーラーセル（３２）が前記フレックス回路（３０）に取り付けられる一又は複数の平坦区域（３６）と、前記フレックス回路（３０）が曲折される、前記平坦区域（３６）と前記平坦区域（３６）との間の一又は複数の曲折区域（３８）とを含み、
前記フレックス回路（３０）に埋め込まれている導電体（５０）が、少なくとも２つの前記ソーラーセル（３２）の角領域同士を接続する、
方法。

【請求項21】

フレックス回路（３０）上に配置された一又は複数のソーラーセル（３２）を、前記フレックス回路（３０）に接続することを含む方法であって、
前記フレックス回路（３０）は単一シートであり、
前記フレックス回路（３０）は、前記ソーラーセル（３２）と電気接続を行うための一又は複数の導電層（４２）と、可撓性基板（４０）で構成され、
前記フレックス回路（３０）は、前記ソーラーセル（３２）が前記フレックス回路（３０）に取り付けられる一又は複数の平坦区域（３６）と、前記フレックス回路（３０）が曲折される、前記平坦区域（３６）と前記平坦区域（３６）との間の一又は複数の曲折区域（３８）とを含み、
前記フレックス回路（３０）が、前記フレックス回路（３０）の折り目に対して垂直に伸長する複数のウイング（６８ａ、６８ｂ）、及び前記曲折区域（３８）に前記複数のウイング（６８ａ、６８ｂ）を画定する切り欠き（７０）を含み、
前記複数のウイング（６８ａ、６８ｂ）のそれぞれが、個別に伸張することが可能である、
方法。

【請求項22】

フレックス回路（３０）上に配置され、前記フレックス回路（３０）に接続された一又は複数のソーラーセル（３２）を展開することを含む方法（７２）であって、 前記フレックス回路（３０）は単一の多層シートであり、
前記フレックス回路（３０）は、前記フレックス回路（３０）上にある前記ソーラーセル（３２）と電気接続を行うための一又は複数の導電層（４２）と、可撓性基板（４０）と、前記導電層（４２）を絶縁するための一又は複数の絶縁層（４４）で構成され、
前記導電層（４２）は、前記フレックス回路（３０）に埋め込まれ、前記可撓性基板（４０）と前記絶縁層（４４）の間に挟まれ、
前記絶縁層（４４）は、接着剤（４６）を使用して、前記導電層（４２）及び前記可撓性基板（４０）上に積層され、
前記フレックス回路（３０）は、前記ソーラーセル（３２）が前記フレックス回路（３０）に取り付けられる一又は複数の平坦区域（３６）と、前記フレックス回路（３０）が曲折される、前記平坦区域（３６）と前記平坦区域（３６）との間の一又は複数の曲折区域（３８）とを含み、
前記フレックス回路（３０）に埋め込まれている導電体（５０）が、少なくとも２つの前記ソーラーセル（３２）の角領域同士を接続する、
方法（７２）。

【請求項23】

フレックス回路（３０）上に配置され、前記フレックス回路（３０）に接続された一又は複数のソーラーセル（３２）を展開することを含む方法（７２）であって、 前記フレックス回路（３０）は単一シートであり、
前記フレックス回路（３０）は、前記ソーラーセル（３２）と電気接続を行うための一又は複数の導電層（４２）と、可撓性基板（４０）で構成され、
前記フレックス回路（３０）は、前記ソーラーセル（３２）が前記フレックス回路（３０）に取り付けられる一又は複数の平坦区域（３６）と、前記フレックス回路（３０）が曲折される、前記平坦区域（３６）と前記平坦区域（３６）との間の一又は複数の曲折区域（３８）とを含み、
前記フレックス回路（３０）が、前記フレックス回路（３０）の折り目に対して垂直に伸長する複数のウイング（６８ａ、６８ｂ）、及び前記曲折区域（３８）に前記複数のウイング（６８ａ、６８ｂ）を画定する切り欠き（７０）を含み、
前記複数のウイング（６８ａ、６８ｂ）のそれぞれが、個別に伸張することが可能である、
方法（７２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は概してソーラーセルパネルに関し、より具体的には、単一シートの折り畳み式ソーラーアレイに関する。

【背景技術】

【0002】

宇宙船のソーラーアレイは、打ち上げのために格納されている時には、コンパクトなサイズになるように曲折されることが多い。ソーラーアレイはその後、展開時には、発電のためにその表面積を増大させるように、開いて大型構成になる。

【0003】

ソーラーアレイは通常、機械的なヒンジでひとまとめに接続された複数のパネルで構成され、各パネルには、電力を生成するための複数のソーラーセルが配置される。宇宙船に電力を搬送するために、配線は、これらのパネル全体にわたって完成されなくてはならない。

【0004】

既存の手法には、配線の設計、作製、及び試験に労力がかさむことを含む、いくつかの欠点がある。更に、配線は、ソーラーアレイの曲折及び伸展を伴う格納及び展開に、耐えることが可能でなくてはならない。衛星の小型化とソーラーアレイの大型化が、上記の問題を悪化させる。

【0005】

そのため、必要とされているのは、曲折され、伸展するソーラーアレイの、設計、製造、及び試験を単純化するための手段である。

【発明の概要】

【0006】

上述の制限を克服するため、及び、本明細書を読み、理解すれば自明となるその他の制限を克服するために、本開示では、フレックス回路に接続された一又は複数のソーラーセルについて説明する。このフレックス回路は、単一シートであり、ソーラーセルと電気接続を行うための一又は複数の導電層を有する可撓性基板で構成され、かつ、ソーラーセルがフレックス回路に取り付けられる一又は複数の平坦区域であって、フレックス回路が曲折されても平らなままである、一又は複数の平坦区域と、フレックス回路が曲折される、平坦区域と平坦区域との間の一又は複数の曲折区域とを含む。

【0007】

フレックス回路は、導電層を絶縁するための一又は複数の絶縁層を含みうる。導電層は、フレックス回路内に埋め込まれうるか、又はフレックス回路上に堆積されうる。平坦区域と曲折区域の両方が、導電層を含みうる。導電層によって、平坦区域のソーラーセル同士が接続されるだけでなく、平坦区域と平坦区域との間で、曲折区域を越えてソーラーセル同士が接続される。更に、導電層はフレックス回路から電流を運び出す。

【0008】

フレックス回路は、Ｚ型曲折構成に曲折されうる。更に、フレックス回路は、フレックス回路の折り目に対して垂直に伸長するウイングを含みうる。

【0009】

フレックス回路は、ソーラーセルの一又は複数のパネルに接続するように寸法設定されうる。あるいは、フレックス回路は、ソーラーセルの一又は複数のパネルの一部分に接続するように寸法設定されうる。加えて、曲折区域のうちの１つを横切って延在する、複数のフレックス回路が存在することもある。

【0010】

ソーラーセルは、フレックス回路に機械的に取り付けられる。フレックス回路及びソーラーセルは、更に、展開システムの一又は複数の区域にわたるように、展開システムに機械的に取り付けられる。

【0011】

これより図面を参照する。これらの図面全てを通じて、類似の参照番号は対応する部品を表している。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】小型衛星の画像である。

【図2A-2E】ソーラーアレイの図である。

【図3】単一シートの折り畳み式ソーラーアレイを示す。

【図4】フレックス回路の一部分の側断面図である。

【図5】ソーラーセルがフレックス回路に取り付けられ、一続きに直列配線されている一例を示す。

【図6】ソーラーセルがフレックス回路に取り付けられ、一続きに直列配線されている別の例を示す。

【図7A-7C】フレックス回路が展開システムにどのように取り付けられうるかを示す。

【図7D-7E】フレックス回路が展開システムにどのように取り付けられうるかを示す。

【図8A-8B】フレックス回路と共に使用される別種の展開システムを示す。

【図9】単一シートの折り畳み式ソーラーアレイを使用する開放型展開を示す。

【図10】衛星向けの単一シートの折り畳み式ソーラーアレイを製造する方法を示す。

【図11】図１０に示している方法により得られる単一シートの折り畳み式ソーラーアレイを有する衛星を示す。

【図12】機能ブロック図の形態の、単一シートの折り畳み式ソーラーアレイの図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下の説明において、本書の一部を形成している添付図面を参照する。これらの図面は、本開示が実践されうる具体例を例示する目的で示されている。その他の例も利用されうること、及び、本開示の範囲から逸脱しなければ構造的な変更がなされうることを、理解されたい。

【0014】

この開示は、フレックス回路であって、その上にソーラーセルの一又は複数のパネルが構築されており、パネルとパネルとの間で曲折されうる、フレックス回路で構成された、単一シートの折り畳み式ソーラーアレイについて説明している。パネルとソーラーセルとの間の配線は、フレックス回路内に埋め込まれるか、又はフレックス回路上に堆積され、ソーラーアレイの設計、製造、及び試験に伴う労働量が低減される。更に、配線は、ソーラーアレイの格納及び展開に耐えることが可能である。この構造により、従来技術を凌駕するいくつかの利点がもたらされる。

【0015】

図１は、Ｃｌｙｄｅ Ｓｐａｃｅ Ｌｔｄ．によって製造された小型衛星１０の画像であり、２つの曲折型ソーラーパネル１２ａ、１２ｂを含む。衛星１０自体は、長方形の箱型であり、その側部に１つのソーラーパネル１２ａを有しており、もう１つのソーラーパネル１２ｂは、衛星１０の側部から下方に伸展している。ヒンジ１４により、ソーラーパネル１２ａ、１２ｂが連結され、かつ、ソーラーパネル１２ｂが、ソーラーパネル１２ａから下方に伸展することが可能になっている。ヒンジ１４の近隣には、様々な電線１６及びその他の構成要素が視認可能である。しかし、ヒンジ１４により、使用されうるパネル１２ａ、１２ｂの数が制限されるだけでなく、パネル１２ａ、１２ｂの複雑性及び重量が増大すると共に、電線１６に反復的な曲げ伸ばしが行われることで、電線１６は損傷のリスクを負うことになる。

【0016】

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、及び図２Ｅは、ソーラーパネル２０と伸長可能な三角ブーム構造体２２とを有する、ＭＭＡ Ｄｅｓｉｇｎ ＬＬＣによって製造されたソーラーアレイ１８の図である。図２Ａは、格納構成のソーラーアレイ１８と、パネル２０と、ブーム構造体２２とを示しており、図２Ｂ及び図２Ｃは、Ｚ型曲折構成が途中まで展開された時の、ソーラーアレイ１８と、パネル２０と、ブーム構造体２２とを示しており、図２Ｄは、横方向ウイング２４が、Ｚ型曲折構成の伸長に対して直角又は垂直な方向に展開されている、Ｚ型曲折構成が完全に伸長した時のソーラーアレイ１８と、パネル２０と、ブーム構造体２２とを示しており、かつ、図２Ｅは、Ｚ型曲折構成の側面図２６である。図２Ａに示しているように、ソーラーアレイ１８は、格納時には平らになるように曲折される。図２Ｂ及び図２Ｃに示しているように、ブーム構造体２２が、ソーラーアレイ１８を伸長させ、伸展させる。図２Ｄに示しているように、ソーラーアレイ１８のパネル２０は、格納時には非常にコンパクトになる一方で、展開時には、大量の太陽電力を提供するために、非常に広い面積を占めることになる。しかし、ソーラーアレイ１８は機械的に複雑であり、パネル２０の配線は手間がかかるものである。

【0017】

図３は、この開示による、単一シートの折り畳み式ソーラーアレイ２８を示している。単一シートの折り畳み式ソーラーアレイ２８は、一又は複数のソーラーセル３２が機械的に取り付けられている単一シートである、フレックス回路３０で構成され、ソーラーセル３２は一又は複数のパネル３４に配置され、パネル３４の各々は、ソーラーセル３２の二次元（２Ｄ）アレイを備える。この例では、３つのパネル３４が示されており、パネル３４の各々は、４行及び４列に配置された、ソーラーセル３２の４×４アレイを備える。

【0018】

フレックス回路３０は、ソーラーセル３２のパネル３４が装着される一又は複数の平坦区域３６と、フレックス回路３０が曲折されうる、平坦区域３６同士を隔てる一又は複数の曲折区域３８とを含む。フレックス回路３０は、平坦区域３６と平坦区域３６の間の曲折区域３８で曲折されうると共に、平坦区域３６は実質的に平らなままであるという、利点を有する。曲折区域３８により、ソーラーアレイ２８が曲折されて、格納のためによりコンパクトな形状になることが、可能になる。

【0019】

フレックス回路３０は、ソーラーセル１２の一又は複数のパネル３４に接続するように寸法設定されうる。あるいは、フレックス回路３０は、ソーラーセル１２の一又は複数のパネル３４の一部分に接続するように寸法設定されうる。加えて、曲折区域３８のうちの１つを横切って延在する、複数のフレックス回路３０が存在することもある。

【0020】

図４は、この開示による、フレックス回路３０の一部分の側断面図である。フレックス回路３０は、ソーラーセル３２と電気接続を行うための少なくとも１つの導電層４２を有する、可撓性基板４０を備える。導電層４２は、電気接続のための埋め込まれた導電体又は配線を提供するよう、パターニングされうる。

【0021】

一例では、導電層４２は、フレックス回路３０における少なくとも２つの絶縁層（すなわち可撓性基板４０と絶縁層４４）の間に挟まれ、絶縁層４４は、接着剤４６を使用して、導電層４２及び可撓性基板４０の上に積層される。

【0022】

この例では、可撓性基板４０はポリイミド又は別のポリマーであり、導電層４２は銅（Ｃｕ）又は別の金属若しくは合金であり、絶縁層４４はポリイミド又は別のポリマーであり、かつ、接着剤４６は、ポリマー向けの宇宙認証された（ｓｐａｃｅ－ｑｕａｌｉｆｉｅｄ）接着剤である。

【0023】

他の例では、フレックス回路３０は、積層構造になっている１つ以上の導電層４２を有しうる。更なる導電層４２の各々は、２つの絶縁層（例えば、絶縁層４４と更なる絶縁層４４、又は２つの更なる絶縁層４４）の間に挟まれていることにより、ソーラーセル３２と電気接続を行うための埋め込まれた導電体又は配線を提供する。

【0024】

導電層４２は、ソーラーセル３２と電気接続を行うために露出していることもあることに、留意されたい。あるいは、導電層４２とソーラーセル３２とを電気接続させるために、ビア、相互接続部、その他の導電体、又はその他の構造体が使用されうる。

【0025】

フレックス回路３０を使用する利点の１つは、製造の時点で導電層４２がフレックス回路３０に埋め込まれ、一又は複数の平坦区域３６及び曲折区域３８全体に延在することにより、配線を取り付けるための追加的な製造労力が必要なくなるか、又はほとんど必要なくなることである。好ましくは、フレックス回路３０内の導電層４２は、結果として得られる導電体が薄くなる（例えば、１ミリメートルをずっと下回る厚さになる）ようにパターニングされることによって、曲げが容易になり、かつ曲げによる損傷を受けなくなる。

【0026】

この構造は、配線を挟持する従来型のソーラーパネルよりもフレキシブルなものになる。この構造を使用することで、ソーラーセル３２は、複数の連結体（ｓｔｒｉｎｇ）に組み立てられ、フレックス回路３０に取り付けられうる更に、上記の相互参照応用で説明しているソーラーアレイの製造のための角部接続手法は、この単一シートの曲折ソーラーアレイ２８の構成には理想的である。

【0027】

図５は、４８のソーラーセル３２が、フレックス回路３０に取り付けられ、１００Ｖの出力を生成するよう一続きに直列配線されている、一例を示している。この例では、フレックス回路３０の３つの平坦区域３６に装着され、かつ、フレックス回路３０の２つの曲折区域３８によって隔てられた、３つのパネル３４が存在している。パネル３４の各々は１６のソーラーセル３２を包含しており、ソーラーセル３２は、第１パネル３４ではＡ１～Ａ１６と、第２パネル３４ではＡ１７～Ａ３２と、第３パネル３４ではＡ３３～Ａ４８と標識されている。矢印４８の曲線は、Ａ１～Ａ５と標識された、直列接続されたソーラーセル３２の間の電流の流れを示している。

【0028】

フレックス回路３０に埋め込まれている導電体５０が、一続きになっている４８のセルにおいて、ソーラーセル３２同士を接続する。Ａ１、Ａ２、Ａ３と標識されたソーラーセル３２の間では、上記の導電体５０は、隣り合ったソーラーセル３２同士を繋ぐだけである。パネル３４の行の先頭では、ソーラーセル３２同士が背中合わせになっている（例えばＡ８とＡ９）。ここで、導電体５０は、Ａ８と標識されたソーラーセル３２の角領域から、Ａ９と標識されたソーラーセル３２の角領域まで延在している。このシーケンスは、Ａ１６及びＡ１７と標識されたソーラーセル３２へと続く。導電体５０は、ここでも、２つのソーラーセル３２の角領域同士を接続する。ここには、ソーラーアレイ２８が曲折されうる、Ａ１６と標識されたソーラーセル３２とＡ１７と標識されたソーラーセル３２との間に、広い間隙（すなわち曲折区域３８）が存在している。曲折区域３８には、フレックス回路３０の薄型可撓層だけが存在する。

【0029】

この例では、角部接続手法が説明されているが、線状紐部及び端部タブが実装される、より従来的なソーラーセル接続手法が使用されることもある。この開示の基本的な部分は、平坦区域３６自体だけでなく、平坦区域３６と平坦区域３６の間の曲折区域３８における配線も、フレックス回路３０に埋め込まれることである。

【0030】

同じくフレックス回路３０に埋め込まれる導電体５２は、ソーラーセル３２の複数の連結体を終端させ、かつ、電流を、ソーラーセル３２から離れ、かつソーラーアレイ２８から出て宇宙船（図示せず）に至るように、搬送する。

【0031】

この例では、４８のソーラーセル３２の連結長が示されており、この長さは、単一のパネル３４の各々における１６のソーラーセルよりも長い。更にこの例では、連結体の終端は全て、ソーラーセル３２の列の先頭又は最後尾にある。

【0032】

図６は、図５に示している単一のパネル３４における１６のソーラーセルよりも短い、単一のパネル３４における１３のソーラーセルの連結長を有する、一例を示している。フレックス回路３０に埋め込まれている導電体５０は、ここでも、ソーラーセル３２の間の直列接続を示している。フレックス回路３０に埋め込まれている導電体５２が、Ａ１～Ａ１３と標識されたソーラーセル３２による第１の連結体を終端させている。ソーラーセル３２の各々の角部の間には導電体５０があり、導電体５０は、ソーラーセル３２の間の架橋線であり、かつ、フレックス回路３０に埋め込まれている。

【0033】

フレックス回路３０に埋め込まれている導電体５４が、Ｂ１～Ｂ１３と標識されたソーラーセル３２による第２の連結体を終端させている。１つの導電体５４は、Ａ１３と標識されたソーラーセル３２の下を通って、Ｂ１と標識されたソーラーセル３２に接続している。別の導電体５４は、Ｃ２及びＣ１と標識されたソーラーセル３２の下を通って、Ｂ１３と標識されたソーラーセル３２に接続している。

【0034】

フレックス回路３０に埋め込まれている導電体５６が、Ｃ１～Ｃ１３と標識されたソーラーセル３２による第３の連結体を終端させている。１つの導電体５６は、Ｃ２と標識されたソーラーセル３２の下を通って、Ｃ１と標識されたソーラーセル３２に接続している。別の導電体５６は、Ｃ１１及びＣ１２と標識されたソーラーセル３２の下を通って、Ｃ１３と標識されたソーラーセル３２に接続している。

【0035】

Ｄ１と標識されたソーラーセル３２がパネル３４の先頭行にあり、導電体５８が、フレックス回路３０の上部エッジに沿って（フレックス回路３０上とフレックス回路３０内のいずれかで）、Ｄ１と標識されたソーラーセルに接続されている。これは、Ｚ型曲折構成を使用するために、直列接続されたソーラーセル３２が、どのようにフレックス回路３０の曲折区域３８を横切って容易に接続されうるかを、示している。加えて、１３のソーラーセル３２の回路を完成させるためには、Ｄ９と標識されたソーラーセル３２が、他のパネル３４上又は他のフレックス回路３０上のソーラーセル３２に接続されることになる。

【0036】

一例では、図５及び図６に示している導電体５０、５２、５４、５６、５８は、フレックス回路３０の同一の導電層４２に埋め込まれ、したがって、互いに交差可能ではない。しかし、代替例であれば、導電体５０、５２、５４、５６、５８は、フレックス回路３０の別々の導電層４２に埋め込まれる。これにより、導電体５０、５２、５４、５６、５８は、互いに上又は下を通って交差することが可能になる。フレックス回路３０には任意の数の絶縁層４４及び導電層４２が存在しうる。ただし、これにより、製造に際して更なる費用がかかり、フレックス回路３０がより厚くなりうると共に、フレックス回路３０の質量が増大しうる。

【0037】

図７Ｄ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄ、及び図７Ｅは、フレックス回路３０及びソーラーセル１２が、展開システムにどのように取り付けられうるかを示している。この例では、展開システムは、ヒンジ６２を介して接続された複数の剛性パネル６０であって、フレックス回路３０の平坦区域３６が各剛性パネル６０の一方の側に取り付けられており、かつ、フレックス回路３０の曲折区域３８が剛性パネル６０の間に配置されている、剛性パネル６０を伴う。具体的には、図７Ａは格納構成の剛性パネル６０を示す側面図であり、図７Ｂは、Ｚ型曲折構成が途中まで展開された時の、剛性パネル６０を示す側面図であり、図７Ｃは、完全に展開され、伸長した時の、平らになっている剛性パネル６０を示す側面図である。この展開システムでは、フレックス回路３０の表と裏が交互になるようにひとまとめに曲折されることにより、Ｚ型曲折構成となる。あるいは、剛性パネル６０を、フレックス回路３０の平坦区域３６を少なくとも名目上は平らに保つための、多種多様な構造体で置き換えることも可能である。

【0038】

図７Ｄ及び図７Ｅは、ヒンジ６２でひとまとめに連結された２つの剛性パネル６０の正面図である。図７Ｄはフレックス回路３０が装着されていない剛性パネル６０を示し、図７Ｅはフレックス回路３０が装着されている剛性パネル６０を示している。図７Ｄに図示しているように、各剛性パネル６０は、長方形の支持構造を有するフレームである。図７Ｅに示しているように、各剛性パネル６０は、フレックス回路３０の外周部に沿ってフレックス回路３０を支持する。具体的には、剛性パネル６０は、フレックス回路３０を支持するために使用されると共に、曲折区域３８がヒンジ６２によって曲折されること、及び平坦区域３６を少なくとも名目上は平らに保つことを、可能にする。

【0039】

他の例では、剛性パネル６０の外周部に沿って、又はその内部に、フレックス回路３０の平坦区域３６に更なる支持を提供する、その他の支持要素（ストラット（ｓｔｒｕｔｓ）、紐状部、メッシュ構造体、又はその他の要素など）が存在することもある。

【0040】

この種のアセンブリにより、ソーラーアレイの製造における製造フローが劇的に変化する。従来的には、剛性パネルにソーラーセルが配置され、これが完了してから、パネルがソーラーセルに組み立てられる。この例では、剛性パネル６０及びヒンジ６２を含むアセンブリは、ソーラーセル３２がフレックス回路３０に装着されるのと同時に、構築され、試験されてよく、その後に、フレックス回路３０及びソーラーセルが剛性パネル６０に機械的に取り付けられて、ソーラーアレイ２８が完成しうる。これにより、製造を完遂するのにかかる貴重な時間が大幅に減少する。

【0041】

しかし、フレックス回路３０以外の支持構造体が使用されることもある。例えば、ソーラーセル３２は、展開システムに機械的に取り付けられうる任意の支持構造体（アルミニウムシート、メッシュ、炭素繊維シート、又は繊維ガラスシートなど）に装着されることもある。フレックス回路３０及び／又はその他の支持構造体は、展開システムの単一の区域に取り付けられることも、展開システムの複数の区域にわたって取り付けられることもある。

【0042】

図８Ａ及び図８Ｂは、ソーラーセル（図示せず）が常にフレックス回路３０の同一の側に来る、別種の展開システムを示している。この例では、ソーラーセルは、フレックス回路３０の一方の側（例えば外向きの面）に装着される。フレックス回路３０は、カプラ６４に取り付けられてから、格納のために衛星本体６６の周りを覆う。これにより、図８Ａに示しているように、平坦区域３６は平らなままになり、曲折区域３８は曲折される。展開すれば、フレックス回路３０は、図８Ｂに示しているような平坦シートに伸展され、伸長する。この例では、フレックス回路３０は、格納時及び展開時の適切な形状の維持を確実にするために、より剛性が高い裏当材（繊維ガラスなど）を含みうる。

【0043】

この開示は、ソーラーセル３２がある平坦区域３６と、ソーラーセル３２がない曲折区域３８とを有する単一シートである、フレックス回路３０を伴う。フレックス回路３０における配線は、平坦区域３６と曲折区域３８の両方にわたり、かつ非常にフレキシブルである。図７Ａから図７Ｅ、及び図８Ａから図８Ｂは、この基本構造が、一般的な展開機構にどのように適用されうるかを示している。

【0044】

図７Ａから図７Ｅ、及び図８Ａから図８Ｂの展開システムは、フレックス回路３０が、１つの次元においてどのように伸長しうるかを示すものでもある。側方ウイングによって、更なる展開が達成されうる。フレックス回路３０が第１次元で伸長するにつれて、側方ウイングも、図２に示している手法と同様に、第１次元に対して直角又は垂直に開きうる。

【0045】

図９は、一例による、単一シートの折り畳み式ソーラーアレイ２８を使用する２Ｄ開放型展開を示している。この例では、単一シートの折り畳み式ソーラーアレイ２８はウイング６８ａ、６８ｂを含み、ウイング６８ａ、６８ｂは、矢印の方向に、フレックス回路３０の中心区域の方向に（例えば、それぞれ上向きと下向きに）曲折される。次いで、フレックス回路３０は曲折区域３８で曲折されて、単一シートの折り畳み式ソーラーアレイ２８のＺ型曲折構成が創出される。この例では、フレックス回路３０が、曲折区域３８に、ウイング６８ａ、６８ｂを画定する切り欠き７０を有することにより、各ウイング６８ａ、６８ｂが個別に伸長することが可能になる。フレックス回路３０に埋め込まれた配線により、平坦区域３６のソーラーセル３２と、曲折区域３８のソーラーセル３２と、ウイング６８ａ、６８ｂのソーラーセル３２とが接続される。

【0046】

この例では、フレックス回路３０は、フレックス回路３０上のソーラーセル３２のパネル３４と実質的に同じ寸法を有するしかし、フレックス回路３０は、パネル３４の一部分のみとなる寸法を有することもある。加えて、フレックス回路３０は、第１パネル３４の一部分を含み、曲折区域３８を横切って延在し、かつ第２パネル３４の一部分を含むことが可能である。１を上回る数のフレックス回路３０が、単一の曲折区域３８を横切って延在することもある。これは、フレックス回路配線を一連の剛性パネルに適用する場合に、特に有益である。

【0047】

本開示の例は、衛星向けの単一シートの折り畳み式ソーラーアレイ２８を備える装置を製造する方法７２に照らして説明されうる。方法７２は、図１０に示しているステップ７４～８６を含み、これによって得られる、単一シートの折り畳み式ソーラーアレイ２８を有する衛星８８を、図１１に示している。

【0048】

図１０に示しているように、例示的な方法７２は、製造前段階において、ソーラーアレイ２８及び／又は衛星８８の仕様及び設計７４と、それらのための材料の調達７６とを含みうる。製造段階では、ソーラーアレイ２８及び／又は衛星８８のコンポーネント及びサブアセンブリの製造７８とシステムインテグレーション８０とが行われ、これは、ソーラーアレイ２８及び／又は衛星８８の製造を含む。その後、ソーラーアレイ２８及び／又は衛星８８は、運航８４に供されるために認可及び納品８２を経うる。ソーラーアレイ２８及び／又は衛星８８には、打ち上げ前に、整備及び保守８６（改変、再構成、改修などを含む）が予定されることもある。

【0049】

方法７２の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実施されうるか、又は実行されうる。本明細書において、システムインテグレータは、任意の数のソーラーセルの、ソーラーセルパネルの、衛星の、又は宇宙船の製造者及び主要システム下請業者を含みうるが、それらに限定されるわけではなく、第三者は、任意の数の供給業者、下請業者、及びサプライヤを含みうるが、それらに限定されるわけではなく、オペレータは、衛星企業、軍事団体、サービス機関などでありうる。

【0050】

図１１に示しているように、例示的な方法７２によって製造された衛星８８は、システム９０と、本体９２と、一又は複数の単一シートの折り畳み式ソーラーアレイ２８と、一又は複数のアンテナ９４とを含みうる。衛星８８と共に含まれるシステム９０の例は、推進システム９６、電気システム９８、通信システム１００、及び動力システム１０２のうちの１つ又は複数を含むが、それらに限定されるわけではない。任意の数の他のシステム９０も含まれうる。

【0051】

図１２は、一例による、機能ブロック図の形態の、単一シートの折り畳み式ソーラーアレイ２８を展開し、動作させる方法の図である。ソーラーアレイ２８は、展開時には、フレックス回路３０に個別に接続された一又は複数のソーラーセル３２で構成され、フレックス回路３０は、単一シートであり、ソーラーセル３２と電気接続を行うための一又は複数の導電層４２を有する可撓性基板４０で構成され、かつ、ソーラーセル３２が取り付けられる一又は複数の平坦区域３６と、可撓性基板４０が曲折される、平坦区域３６と平坦区域３６の間の一又は複数の曲折区域３８とを含み、導電層４２は、平坦区域３６と平坦区域３６の間で曲折区域３８を横切って、ソーラーセル同士を接続する。各ソーラーセル３２は、光源１０６からの光１０４を吸収し、それに応じて、電気出力１０８を生成する。

【0052】

更に、本開示は以下の条項による例を含む。

【0053】

条項１．フレックス回路に接続された一又は複数のソーラーセルを備える装置であって、フレックス回路は単一シートであり、フレックス回路は、ソーラーセルと電気接続を行うための一又は複数の導電層を有する可撓性基板で構成され、フレックス回路は、ソーラーセルがフレックス回路に取り付けられる一又は複数の平坦区域と、フレックス回路が曲折される、平坦区域と平坦区域との間の一又は複数の曲折区域とを含む、
装置。

【0054】

条項２．フレックス回路が、導電層を絶縁するための一又は複数の絶縁層を含む、条項１に記載の装置。

【0055】

条項３．導電層がフレックス回路に埋め込まれる、条項１又は２に記載の装置。

【0056】

条項４．導電層がフレックス回路上にある、条項１から３のいずれか一項に記載の装置。

【0057】

条項５．平坦区域が導電層を含む、条項１から４のいずれか一項に記載の装置。

【0058】

条項６．曲折区域が導電層を含む、条項１から５のいずれか一項に記載の装置。

【0059】

条項７．導電層が平坦区域においてソーラーセルに接続する、条項１から６のいずれか一項に記載の装置。

【0060】

条項８．導電層が、平坦区域同士の間で曲折区域を横切って、ソーラーセルに接続する、条項１から７のいずれか一項に記載の装置。

【0061】

条項９．導電層がフレックス回路の外に電流を搬送する、条項１から８のいずれか一項に記載の装置。

【0062】

条項１０．フレックス回路が曲折されても平坦区域が平らなままである、条項１から９のいずれか一項に記載の装置。

【0063】

条項１１．フレックス回路がＺ型曲折構成に曲折される、条項１から１０のいずれか一項に記載の装置。

【0064】

条項１２．フレックス回路が、フレックス回路の折り目に対して垂直に伸長するウイングを含む、条項１から１１のいずれか一項に記載の装置。

【0065】

条項１３．フレックス回路が、ソーラーセルの一又は複数のパネルに接続するように寸法設定される、条項１から１２のいずれか一項に記載の装置。

【0066】

条項１４．フレックス回路が、ソーラーセルの一又は複数のパネルの一部分に接続するように寸法設定される、条項１から１３のいずれか一項に記載の装置。

【0067】

条項１５．曲折区域のうちの１つを横切って延在する複数のフレックス回路が存在する、条項１から１４のいずれか一項に記載の装置。

【0068】

条項１６．ソーラーセルがフレックス回路に機械的に取り付けられる、条項１から１５のいずれか一項に記載の装置。

【0069】

条項１７．フレックス回路及びソーラーセルが展開システムに機械的に取り付けられる、条項１から１６のいずれか一項に記載の装置。

【0070】

条項１８．フレックス回路及びソーラーセルが、展開システムの一又は複数の区域にわたる、条項１７に記載の装置。

【0071】

条項１９．ソーラーセルが、展開システムに機械的に取り付けられている支持構造体に装着される、条項１から１８のいずれか一項に記載の装置。

【0072】

条項２０．支持構造体が、ポリマー、ポリイミド、繊維ガラス、炭素繊維、アルミニウム、又はメッシュの、一又は複数のシートを備える、条項１９に記載の装置。

【0073】

条項２１．支持構造体及びソーラーセルが、展開システムの一又は複数の区域にわたる、条項１９又は２０に記載の装置。

【0074】

条項２２．一又は複数のソーラーセルをフレックス回路に接続することを含む方法であって、フレックス回路は単一シートであり、フレックス回路は、ソーラーセルと電気接続を行うための一又は複数の導電層を有する可撓性基板で構成され、フレックス回路は、ソーラーセルがフレックス回路に取り付けられる一又は複数の平坦区域と、フレックス回路が曲折される、平坦区域と平坦区域との間の一又は複数の曲折区域とを含む、
方法。

【0075】

条項２３．フレックス回路に接続された一又は複数のソーラーセルを展開することを含む方法であって、フレックス回路は単一シートであり、フレックス回路は、ソーラーセルと電気接続を行うための一又は複数の導電層を有する可撓性基板で構成され、フレックス回路は、ソーラーセルがフレックス回路に取り付けられる一又は複数の平坦区域と、フレックス回路が曲折される、平坦区域と平坦区域との間の一又は複数の曲折区域とを含む、
方法。

【0076】

上記に明示した例の説明は、例示及び説明を目的として提示されており、網羅的であることや、開示されている例に限定することを意図するものではない。上述した具体例の代わりに、多数の代替例、改変例、及び変形例が使用されうる。

【図1】

【図2A-2E】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A-7C】

【図7D-7E】

【図8A-8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】