[科普中國(guó)]-磁力矩器

磁力矩器是指產(chǎn)生偶極子磁矩的裝置。航天器的磁矩與其所在處的地磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生磁控力矩，用以對(duì)航天器進(jìn)行姿態(tài)控制或動(dòng)量管理。

定義磁力矩器是指產(chǎn)生偶極子磁矩的裝置。航天器的磁矩與其所在處的地磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生磁控力矩，用以對(duì)航天器進(jìn)行姿態(tài)控制或動(dòng)量管理1。

簡(jiǎn)介磁力矩器一般有空心線圈與鐵心線圈兩種。磁力矩器通常與角動(dòng)量交換裝置或重力梯度桿配合使用。特別是對(duì)飛輪進(jìn)行磁卸載已被廣泛采用。磁力矩器的主要缺點(diǎn)是不能同時(shí)提供三軸的控制力矩。實(shí)際上，其力矩方向必與當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)強(qiáng)度矢量垂直1。

磁力矩器的特性磁力矩器主體由高磁導(dǎo)率的棒狀磁芯和外部均勻密繞的線圈組成，線圈通以額定電流，則會(huì)產(chǎn)生所需的工作磁矩。其長(zhǎng)徑比一般大于10，產(chǎn)生的磁矩具有很好的方向性(沿磁芯的長(zhǎng)軸方向)，外部磁場(chǎng)分布非常接近于磁偶極子場(chǎng)，距離磁力矩器中心1倍包絡(luò)尺寸的位置，偶極子公式的磁場(chǎng)計(jì)算偏差不大于10%，距離磁力矩器中心3倍包絡(luò)尺寸以外的位置，采用偶極子公式的磁場(chǎng)計(jì)算偏差不大于2%，距離越遠(yuǎn)，越接近磁偶極子場(chǎng)2。

磁力磁場(chǎng)的影響和控制磁力矩器開機(jī)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的工作磁場(chǎng)，是衛(wèi)星平臺(tái)最主要的磁場(chǎng)干擾源。對(duì)高精度的空間磁場(chǎng)探測(cè)而言，在磁強(qiáng)計(jì)工作時(shí)，磁力矩器必須不工作。因此衛(wèi)星在軌飛行時(shí)，需要設(shè)計(jì)兩者分時(shí)工作的模式。分時(shí)工作可采用兩種方式:一是從有利于磁場(chǎng)探測(cè)的角度出發(fā)，分區(qū)工作，即在需要磁強(qiáng)計(jì)采集數(shù)據(jù)的區(qū)域，磁力矩器關(guān)機(jī)，其余區(qū)域磁力矩器根據(jù)需要開機(jī);二是從有利于磁力矩器卸載干擾力矩的角度出發(fā)，分時(shí)工作，即安排兩者在秒?yún)^(qū)間按不同位置的占寬分時(shí)工作，其中分時(shí)工作方式需要兩臺(tái)設(shè)備精確的秒脈沖同步，確保間隔工作;另外磁力矩器即使采用方形脈沖驅(qū)動(dòng)，由于其很大的阻抗，仍然有幾十至上百毫秒的磁場(chǎng)上升下降沿，需要精細(xì)設(shè)計(jì)和測(cè)試，確保干擾盡量小。為達(dá)到最好的磁場(chǎng)探測(cè)效果，建議采用分區(qū)工作模式3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

尹維龍 - 副教授 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)