[发明专利]一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法及磁力矩器组

说明书

本发明实施例公开了一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法及磁力矩器组，所述方法包括：基于多根磁棒的串并联连接方式，利用含罚函数的多维粒子群算法进行优化计算以获取不同型号的备选漆包线对应的性能指标J以及符合约束条件的优化参数；根据漆包线对应的性能指标J，从所述备选漆包线中选择性能指标J最小的漆包线作为用于设计所述磁力矩器的目标漆包线；基于所述目标漆包线及所述目标漆包线对应的优化参数，采用径向横截面为平面六角密堆积的排布方法形成占据最小空间面积的所述磁力矩器。

技术领域

本发明实施例涉及卫星技术领域，尤其涉及一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法及磁力矩器组。

背景技术

磁力矩器是指产生偶极子磁矩的装置，一般有空心线圈与铁心线圈两种。当卫星上设置有磁力矩器时，磁力矩器产生的磁矩与卫星所处的地磁场之间相互作用能够产生磁力矩，用以对卫星进行姿态控制或动量管理。通常磁力矩器与角动量交换装置或重力梯度杆配合使用，特别是对飞轮角动量进行卸载磁力矩器已被广泛采用。

目前，扁平式结构卫星，尤其是携带单侧太阳能帆板的、具有非对称结构的扁平式结构卫星，在飞行时受到的气动干扰力矩、太阳光压干扰力矩较大，在这种情况下，扁平式结构卫星因干扰力矩而积累形成的飞轮角动量较大，因而需要能够产生较大磁矩的磁力矩器进行飞轮角动量的卸载。但是传统的磁力矩器通常是应用于设定的笛卡尔坐标系下X轴，Y轴和Z轴三个特征方向上均有较大尺寸空间的卫星，而扁平式结构卫星受到其外形结构的限制，仅在X轴和Y轴两个特征方向上有充足的空间来安装传统的磁力矩器，Z轴特征方向上由于尺寸空间较小，单一磁力矩器会因长度受限而无法提供足够的磁矩且功率较大。而传统空心线圈绕制成的磁力矩器也因不能提供足够的磁矩且质量较大而不适用于扁平式结构卫星。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法及磁力矩器组；能够适用于扁平式结构卫星的Z轴尺寸特征，并且能够以较低的功率产生较大的磁矩。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法，所述方法包括：

基于多根磁棒的串并联连接方式，利用含罚函数的多维粒子群算法进行优化计算以获取不同型号的备选漆包线对应的性能指标J以及符合约束条件的优化参数；其中，所述优化参数包括所述多根磁棒中单根磁棒的尺寸、所述单根磁棒上漆包线的绕制层数和所述多根磁棒的串并联数量；

根据漆包线对应的性能指标J，从所述备选漆包线中选择性能指标J最小的漆包线作为用于设计所述磁力矩器的目标漆包线；

基于所述目标漆包线及所述目标漆包线对应的优化参数，采用径向横截面为平面六角密堆积的排布方法形成占据最小空间面积的所述磁力矩器。

第二方面，本发明实施例提供了一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器组，所述磁力矩器组包括：

磁力矩器，所述磁力矩器用于产生磁矩，由多根磁棒采用径向横截面为平面六角密堆积的方法阵列排布形成，且所述多根磁棒之间按照m组并联，每组并联中n根所述磁棒之间串联的方法进行连接；

支撑结构，所述支撑结构设置在所述磁力矩器的左右两侧，用于支撑稳固所述磁力矩器；

接线板，在所述磁力矩器的上端和下端分别设置有所述接线板，且所述接线板通过螺钉与所述支撑结构相连接。

本发明实施例提供了一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法及磁力矩器组，该磁力矩器组能够安装在扁平式结构卫星的Z轴特征方向上，并以较低的功率提供较大的磁矩进行飞轮角动量的卸载。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种三轴磁力矩器结构示意图。

图2为本发明实施例提供的另一种三轴磁力矩器结构示意图。