高能效空心磁力矩器的設(shè)計方法及制作工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高能效空心磁力矩器的設(shè)計方法及制作工藝，利用通電線圈在磁場中受有磁力的基本物理原理，在空心磁力矩器尺寸、質(zhì)量和功耗的約束條件下，對空心磁力矩器的磁矩進(jìn)行最優(yōu)化處理，從而制作出具有質(zhì)量輕、功耗低、剩磁小，且輸出磁矩大的高能效磁力矩器。能夠滿足近地軌道現(xiàn)代小衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)對磁力矩器的要求。對于不同約束條件的磁力矩器，都能夠按照該方法制作出高能效的磁力矩器。傳統(tǒng)的磁力矩器通常是采用磁棒方法，該方法雖然產(chǎn)生的磁矩較大，但對磁芯材料的要求很高，且剩磁較大。本發(fā)明由于采用空心線圈的方法，能夠克服磁棒剩磁較大的缺點，同時由于沒有磁芯，使得磁力矩器的質(zhì)量也大大減小。
【專利說明】高能效空心磁力矩器的設(shè)計方法及制作工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高能效空心磁力矩器的設(shè)計方法及制作工藝，應(yīng)用于低軌道現(xiàn)代小衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的空心磁力矩器設(shè)計與實現(xiàn)方法，用該方法制作出的空心磁力矩器具有質(zhì)量輕、功耗低、剩磁小的高能效特點，滿足現(xiàn)代小衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)對磁力矩器的要求。
【背景技術(shù)】
[0002]利用地磁場來控制衛(wèi)星的姿態(tài)是一種既簡單又可靠的方法，這種方法特別適合于地磁場強(qiáng)度較強(qiáng)的地球低軌道衛(wèi)星(Low Earth Orbit)的姿態(tài)控制系統(tǒng)。磁力矩器就是利用這種方法來實現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)控制的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由于磁力矩器具有質(zhì)量輕、功耗低、剩磁小的特點，在小衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，設(shè)計一種高能效的磁力矩器對于確保衛(wèi)星的姿態(tài)控制至關(guān)重要。
[0003]在國內(nèi)，關(guān)于磁力矩器的制作，主要的參考文獻(xiàn)有:孔慶松.低軌小衛(wèi)星高性能磁力矩器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];張凌云，郭雷，楊照華.微納衛(wèi)星用空芯磁力矩器的設(shè)計與實現(xiàn)[J].深空探測研究，2008 (3):45-48.中國科學(xué)院研究生院，2006。其中，第一篇文章中主要介紹了磁棒類磁力矩器設(shè)計與實現(xiàn)，磁棒類磁力矩器具有產(chǎn)生磁矩較大的優(yōu)點，但對磁芯材料的要求很高，成本相對較高，且磁棒類磁力矩器的剩磁較大。第二篇文章主要介紹了空心磁力矩器的設(shè)計與實現(xiàn)，其參數(shù)設(shè)計是以質(zhì)量和功耗的乘積最小為原則，無法保證磁矩最大，且需要加工制作特殊的繞線槽，增加了工藝的復(fù)雜度，更增加了所設(shè)計的磁力矩器的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]要解決的技術(shù)問題
[0005]為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種高能效空心磁力矩器的設(shè)計方法及制作工藝，基于磁力矩器尺寸、質(zhì)量和功耗約束條件下，磁矩最大的最優(yōu)化方法，
[0006]技術(shù)方案
[0007]—種高能效空心磁力矩器的設(shè)計方法，其特征在于步驟如下:
[0008]步驟1、建立磁力矩器質(zhì)量、功耗和磁矩的關(guān)系式:
【權(quán)利要求】
1.一種高能效空心磁力矩器的設(shè)計方法，其特征在于步驟如下: 步驟1、建立磁力矩器質(zhì)量、功耗和磁矩的關(guān)系式:
2.一種制備權(quán)利要求1的方法所設(shè)計的高能效空心磁力矩器的工藝，其特征在于步驟如下: 步驟1:采用硬鋁板加工磁力矩器模具，模具的寬度為所設(shè)計的磁力矩器的寬度，模具的厚度為所設(shè)計的磁力矩器的厚度，同時在模具的四個角各開一個倒圓以防止繞線時劃破導(dǎo)線，模具中心開一個與繞線機(jī)匹配的通孔來實現(xiàn)模具與繞線機(jī)的固定； 步驟2:選取兩塊比模具大I~2mm的夾板，在繞線機(jī)上將這兩塊夾板夾在模具上形成夾槽，沿該槽來進(jìn)行繞線； 步驟3:在繞線開始前，在模具墊上涂覆一層光滑涂層后開始繞線；在繞線圈的第一匝前，用一個小刷子將一層環(huán)氧涂刷在模具的底部；完成一層時，涂上新的一層環(huán)氧樹脂；重復(fù)這個過程，直到達(dá)到所需的匝數(shù)，最后一層環(huán)氧樹脂被涂在最終層的上部； 步驟4:繞線結(jié)束后，將模具和線圈置于烘箱中I小時后，取下夾板，將夾板以及模具與線圈分離開，完成空心磁力矩器的繞線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于:所述光滑涂層為聚四氟乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于:所述烘箱中的加熱溫度100°C。
【文檔編號】B64G1/24GK103738507SQ201410020260
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】劉勇, 潘泉, 馮乾, 李立哲, 朱海峰 申請人:西北工業(yè)大學(xué)