一种厚板折叠方法、装置及太阳能发电装置制造方法及图纸

一种厚板折叠方法、装置及其太阳能发电装置，该厚板包括折叠基材和设置于折叠基材上的厚板材料，该方法包括：将所述折叠基材按照miura‑ori折纸方法加工折痕，使所述折叠基材被若干条折痕划分为N*M个子单元，N、M均为正整数，其中所述厚板材料位于各子单元上；以每个子单元周围需要容纳厚板厚度的折痕为中心线折叠两条相邻的平行折痕，该两条相邻的平行折痕同为山线或谷线；并且所述两条相邻的平行折痕的间距尺寸大于等于其所容纳厚板的厚度。上述方法通过将一条折痕折叠为两条平行折痕以容纳折叠中的厚度影响，解决了普通施加厚度不能折叠平整的缺点，具有更大的工程容差能力，实现厚板展收动作的流畅性和自由的折叠展开。

Thick plate folding method, device and solar power generation device

A thick plate folding method, a device and a solar power generating device thereof comprise a folding substrate and a thick plate material arranged on the folding substrate. The method comprises: processing folds of the folding substrate according to the miura_ori folding method, so that the folding substrate is divided into N*M sub-units by several folds, and N and M are all positive. An integer in which the thick plate material is located on each subunit; two adjacent parallel creases are folded with the center line of the creases around each subunit that need to accommodate the thickness of the thick plate; the two adjacent parallel creases are the same mountain line or valley line; and the spacing size of the two adjacent parallel creases is greater than or equal to the thickness accommodated therein The thickness of the board. By folding one crease into two parallel creases to accommodate the effect of thickness in folding, the method solves the defect that the common applied thickness can not be folded smoothly, has greater engineering tolerance, and realizes the fluency and free folding and unfolding of the stretching and contracting motion of the thick plate.

【技术实现步骤摘要】
一种厚板折叠方法、装置及太阳能发电装置
本专利技术涉及厚板折叠
，具体涉及一种厚板折叠方法、装置及其太阳能发电装置。
技术介绍
现有技术中有非常多的结构应用，尤其是可展结构，借助折纸来建立最初模型。比如需要在太空中展开的太阳能帆、个人消费品中的太阳能充电宝或者可展开的机器人结构等。但是折纸有一个最大的让研究者困扰的问题是折纸厚度。比如太阳能电池片折叠，厚度是必须考虑的因素。当折叠结构中存在矩阵，即存在多层折叠时尤其如此。面对厚板如何折叠的技术问题，现有方法采用在零厚度折纸模型的基础上增加板厚，包括将厚度材料削成锥形或者在将相邻折痕间的厚度材料去除。该方法在展开时不会有问题，但在折叠后会有无法压平，或者无法紧密折叠的现象，其根本原因在于球面机构模型将折叠运动铰链约束于同一交点，从而无法有效实现板厚与折叠运动的协调，因此该方法不是理想的厚板折叠方法。“Miura-Ori”是一种可快速展收的折纸方法，属于折纸中的刚性折纸，也属于典型的一个顶点有4条折痕交汇的情况。以miura-ori折叠为例，图1是一个3*4矩阵miura-ori折纸的展开图，图2(a)和2(b)是其折叠过程中和折叠完成后的示意图。在只使用纸张做该折叠时，可简单快速的对纸张做展收运动，折叠后也如图2(b)一般非常平整，形成二维平面。图3是在具有miura-ori折痕的薄片上简单的将厚度材料施加于每个被折叠子单元上。图4(a)和图4(b)是具有厚度的材料在折叠过程中和折叠后的状态示意图，显示由于厚度材料之间的干涉，附加厚度材料的薄片无法直接压平或无法紧密折叠。天津大学陈焱教授于2015年7月24日发表在《SCIENCE》第349卷第6246期的“OrigamiofThickPanels”提出厚板折纸理论，用空间结构代替球面机构，建立基于过约束空间机构网格的厚板折纸运动学模型，其在4条折痕汇合于单顶点部分，将4条折痕拆分为Bennett4R空间铰链结构，将被折叠的厚纸板等效于连杆，将折痕等效于铰链，计算出相关约束条件。理论上上述模型将折叠与展开具有一定厚度的板型材料，最终得到在折叠后完全平整的模型。但是，该模型最大的缺陷就在于上述约束条件是如此的严苛，以致于在该模型下，各个被折叠的子单元的角度分布和各个子单元之间折痕(或者铰链)的位置必须精准的满足其方程要求，否则展收动作难以流畅进行，该模型难以容纳工程余量。因此除非进行高精密的加工和装配，否则该模型在实际工程中难以实现。同时，按陈焱教授的模型，折痕与相邻的厚板平面往往不在同一个平面，这对于符合连杆铰链的产品或许可行，但对于真正的只有厚板与折痕的工程产品难以实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种厚板折叠方法、装置及其太阳能发电装置。该厚板折叠方法将薄片折叠与厚板材料结合在一起，同时不需要非常严苛的精密加工与装配。其具有miura-ori折叠一样的快速展收效果，同时可折叠到平整程度。为达到上述目的，本专利技术具体采用如下技术方案来实现：本专利技术的第一方面提供了一种厚板折叠方法，该厚板包括折叠基材和设置于所述折叠基材上的厚板材料，该厚板折叠方法包括如下步骤：将所述折叠基材按照miura-ori折纸方法加工折痕，使所述折叠基材被若干条折痕划分为N*M个子单元，N、M均为正整数，其中所述厚板材料位于各子单元上；以每个子单元周围需要容纳厚板厚度的折痕为中心线折叠两条相邻的平行折痕，该两条相邻的平行折痕同为山线或谷线；并且所述两条相邻的平行折痕的间距尺寸大于等于其所容纳厚板的厚度。在一些实施例中，所述按照miura-ori折纸方法加工折痕的步骤中，其折叠角度α12、α23、α34、α41满足下列表达式：α12+α34＝α23+α41＝πα12＝α23；其中，折叠角度α12、α23、α34、α41是交汇于2*2个子单元中心的4条折痕中相邻两条折痕依次形成的角度，α12、α34互为对角，α23、α41互为对角。在一些实施例中，α12与α23取值范围为96°至97°。在一些实施例中，设厚板材料的厚度为T，折叠基材的厚度为H，对折后容纳厚板材料即厚板材料在折叠基材内部的折痕为谷线折痕，对折后厚板材料在折叠基材外部的折痕为山线折痕；当N＝3，M＝4时，所述间距尺寸包括W0，W1，W2及W3，其中，W0为需要容纳两个对折的子单元厚度的两条平行谷线折痕的间距，W1为需要容纳四个相邻子单元厚度的两条平行谷线折痕的间距，W2为将需要容纳四个相邻子单元厚度的两条平行山线折痕的间距，W3为将需要容纳两列子单元厚度即八个子单元厚度的两条平行谷线折痕的间距，对其进行约束的表达式为：W0＝2*TW1＝2*(T+H)+2*TW2＝4*(T+H)W3＝6*(T+H)+2*T。在一些实施例中，还包括：在每一个折痕交汇之处开设切槽，去除连杆多余约束。本专利技术的第二方面提供了一种厚板折叠装置，包括折叠基材和封装于折叠基材上的厚板材料，按照miura-ori折纸方法将所述折叠基材折叠成被若干条折痕划分为N*M个子单元，M、N均为正整数，其中厚板材料位于各子单元上；以每个子单元周围需要容纳厚板厚度的折痕为中心线折叠两条相邻的平行折痕，该两条相邻的平行折痕同为山线或谷线；所述两条相邻的平行折痕的间距尺寸大于等于其所容纳厚板的厚度。在一些实施例中，所述按照miura-ori折纸方法折叠后，其折叠角度α12、α23、α34、α41满足下列表达式：α12+α23＝α34+α41＝πα12＝α34；其中，折叠角度α12、α23、α34、α41是交汇于2*2个子单元中心的4条折痕中相邻两条折痕依次形成的角度，α12、α34互为对角，α23、α41互为对角。在一些实施例中，α12与α23的取值范围为96°至97°。在一些实施例中，设厚板材料的厚度为T，折叠基材的厚度为H，对折后容纳厚板材料即厚板材料在折叠基材内部的折痕为谷线折痕，对折后厚板材料在折叠基材外部的折痕为山线折痕；当N＝3，M＝4时，所述间距尺寸包括W0，W1，W2及W3，其中，W0为需要容纳两个对折的子单元厚度的两条平行谷线折痕的间距，W1为需要容纳四个相邻子单元厚度的两条平行谷线折痕的间距，W2为将需要容纳四个相邻子单元厚度的两条平行山线折痕的间距，W3为将需要容纳两列子单元厚度即八个子单元厚度的两条平行谷线折痕的间距，对其进行约束的表达式为：W0＝2*TW1＝2*(T+H)+2*TW2＝4*(T+H)W3＝6*(T+H)+2*T。在一些实施例中，每一个折痕交汇之处具有切槽，用来去除连杆多余约束。本专利技术的第三方面提供了一种太阳能发电装置，包括如前所述的厚板折叠装置，所述厚板材料为太阳能组件。本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：本专利技术提出的用折叠薄片与厚度材料结合的方案，解决了普通施加厚度不能折叠平整的缺点，同时避免了陈焱教授厚板折纸理论中约束过于严苛的缺点，并且通过将折痕交汇处切槽，去除多余的约束，不需要高精密的加工和装配，即能实现展收动作的流畅性，具有更大的工程容差能力，实现自由的折叠展开。附图说明图1是现有技术中miura-ori折纸的展开状态示意图；图2(a)和图2(b)分别是现有技术中miura-ori折纸折叠过程中和折叠后的状态示意图；图3是将厚度材料施加于miura-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厚板折叠方法，该厚板包括折叠基材和设置于所述折叠基材上的厚板材料，其特征在于，该厚板折叠方法包括如下步骤：将所述折叠基材按照miura‑ori折纸方法加工折痕，使所述折叠基材被若干条折痕划分为N*M个子单元，N、M均为正整数，其中所述厚板材料位于各子单元上；以每个子单元周围需要容纳厚板厚度的折痕为中心线折叠形成两条相邻的平行折痕，所述两条相邻的平行折痕同为山线或谷线；并且所述两条相邻的平行折痕的间距尺寸大于等于其所容纳厚板的厚度。

【技术特征摘要】
1.一种厚板折叠方法，该厚板包括折叠基材和设置于所述折叠基材上的厚板材料，其特征在于，该厚板折叠方法包括如下步骤：将所述折叠基材按照miura-ori折纸方法加工折痕，使所述折叠基材被若干条折痕划分为N*M个子单元，N、M均为正整数，其中所述厚板材料位于各子单元上；以每个子单元周围需要容纳厚板厚度的折痕为中心线折叠形成两条相邻的平行折痕，所述两条相邻的平行折痕同为山线或谷线；并且所述两条相邻的平行折痕的间距尺寸大于等于其所容纳厚板的厚度。2.根据权利要求1所述的厚板折叠方法，其特征在于，所述按照miura-ori折纸方法加工折痕的步骤中，其折叠角度α12、α23、α34、α41满足下列表达式：α12+α34＝α23+α41＝πα12＝α23；其中，折叠角度α12、α23、α34、α41是交汇于2*2个子单元中心的4条折痕中相邻两条折痕依次形成的角度，α12、α34互为对角，α23、α41互为对角。3.根据权利要求2所述的厚板折叠方法，其特征在于，α12与α23取值范围为96°至97°。4.根据权利要求1所述的厚板折叠方法，其特征在于，设厚板材料的厚度为T，折叠基材的厚度为H，对折后容纳厚板材料即厚板材料在折叠基材内部的折痕为谷线折痕，对折后厚板材料在折叠基材外部的折痕为山线折痕；当N＝3，M＝4时，所述间距尺寸包括W0，W1，W2及W3，其中，W0为需要容纳两个对折的子单元厚度的两条平行谷线折痕的间距，W1为需要容纳四个相邻子单元厚度的两条平行谷线折痕的间距，W2为将需要容纳四个相邻子单元厚度的两条平行山线折痕的间距，W3为将需要容纳八个子单元厚度的两条平行谷线折痕的间距，对其进行约束的表达式为：W0＝2*TW1＝2*(T+H)+2*TW2＝4*(T+H)W3＝6*(T+H)+2*T。5.根据权利要求1至4之一所述的厚板折叠方法，其特征在于，还包括：在每一个折痕交汇开设切槽。6.一种厚板折叠装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东明，
申请(专利权)人：北京汉能光伏投资有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11