新型机电一体化微磁力矩器设计与实现

发布时间：2025-06-27 05:39

　　 现代微小卫星的发展需要磁力矩器具备轻量化、低功耗、小型化、集成化等特点。提出了一种新的微型磁力矩器设计方式,采用机电一体化设计思想,使控制电路内嵌于支架的端面上,实现了磁力矩器结构和驱动电路的集成化和整体结构的小型化,明显优于传统的分离设计方式。采用单绕组线圈+脉冲宽度调制(PWM)换向驱动控制的形式,相比常规的双绕组线圈电流幅度控制形式,线圈的重量和体积都减少了一半,功耗更低,控制更加简便。驱动电路具有电流采样功能,可以实现闭环控制,相对于传统的开环控制策略控制精度更高。此外还对磁力矩器的线圈参数和磁芯参数进行了最优设计。所设计的磁力矩器在某微小卫星上已成功应用,表明了该设计方案的有效性和优越性。

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【部分图文】：

图1 0 占空比和磁矩的关系

由图10可看出，当PWM频率f=50kHz时，占空比和磁矩关系曲线的线性度较好，具体测试数据见表5。表中可见：当占空比小于50%时，输出磁矩变化很小；大于50%时，磁矩随占空比呈线性关系增大；当占空比为100%时，磁矩可达最大值1.718A·m2。剩磁仅为0.002A·m....

图1 磁力矩器功能原理图

常规的磁力矩器功能原理图如图1所示。磁力矩器接收GNC计算机提供的控制电流信号，该电流信号流入磁力矩器线圈，输出与其成正比的磁矩，以达到控制磁矩的目的。磁力矩器正交安装在卫星内部，通电后在地磁场作用下产生控制力矩，用于动量轮卸载和卫星姿态的磁控制。它由三根磁力矩器组成，一根沿俯仰....

图2 磁力矩器实物图

所研制的磁力矩器的实物图如图2所示。如图3所示右视图，它由单绕组线圈2、左支架1、右支架4、PWM驱动控制电路5和磁芯3组成。不含PWM驱动控制电路板的右视图如图4所示，6为引线孔，绕组的引线通过该孔与驱动控制电路板相连。图4的A-A剖面图如图5所示。图5中：7为驱动控制电路板卡....

图3 磁力矩器示意图（含驱动控制电路板）

如图3所示右视图，它由单绕组线圈2、左支架1、右支架4、PWM驱动控制电路5和磁芯3组成。不含PWM驱动控制电路板的右视图如图4所示，6为引线孔，绕组的引线通过该孔与驱动控制电路板相连。图4的A-A剖面图如图5所示。图5中：7为驱动控制电路板卡槽，PWM驱动控制电路板内嵌于该槽内....

本文编号：4053895