Особенности построения электромеханической системы ориентации наноспутника на основе бесконтактного магнитоэлектрического двигателя
Рассмотрены особенности построения магнитоэлектрического беспазового двигателя для маховичной системы пространственной ориентации наноспутника. Изложены принципы выбора параметров двигателя, позволяющие минимизировать массогабаритные показатели, энергопотребление и поля рассеяния, создаваемые магнит...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технічна електродинаміка |
|---|---|
| Дата: | 2017 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України
2017
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158929 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Особенности построения электромеханической системы ориентации наноспутника на основе бесконтактного магнитоэлектрического двигателя / А.Е. Антонов, К.П. Акинин, В.Г. Киреев // Технічна електродинаміка. — 2017. — № 4. — С. 36–40. — Бібліогр.: 13 назв. — pос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-158929 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Антонов, А.Е. Акинин, К.П. Киреев, В.Г. 2019-09-18T16:48:46Z 2019-09-18T16:48:46Z 2017 Особенности построения электромеханической системы ориентации наноспутника на основе бесконтактного магнитоэлектрического двигателя / А.Е. Антонов, К.П. Акинин, В.Г. Киреев // Технічна електродинаміка. — 2017. — № 4. — С. 36–40. — Бібліогр.: 13 назв. — pос. 1607-7970 DOI: https://doi.org/10.15407/techned2017.04.036 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158929 621.313.8 Рассмотрены особенности построения магнитоэлектрического беспазового двигателя для маховичной системы пространственной ориентации наноспутника. Изложены принципы выбора параметров двигателя, позволяющие минимизировать массогабаритные показатели, энергопотребление и поля рассеяния, создаваемые магнитной системой возбуждения двигателя. Розглянуто особливості побудови магнітоелектричного безпазового двигуна для маховичної системи просторової орієнтації наносупутника. Запропоновано принципи вибору параметрів двигуна, що дозволяють мінімізувати масогабаритні показники, енергоспоживання і поля розсіювання, що створюються магнітною системою збудження двигуна. Creation features of the magnetoelectric slotless motor for orientation of the nanosatellite systems are considered. The principles of the selection motor characteristics to minimize the weight and size, power consumption and stray field generated by the magnetic excitation of the engine system are considered. ru Інститут електродинаміки НАН України Технічна електродинаміка Електромеханічне перетворення енергії Особенности построения электромеханической системы ориентации наноспутника на основе бесконтактного магнитоэлектрического двигателя Особливості побудови електромеханічної системи орієнтації нано-супутника на основі безконтактного магнітоелектричного двигун Creation features of electromechanical system for nanosatellite orientation on the basis of brushless magnetoelectric motor Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Особенности построения электромеханической системы ориентации наноспутника на основе бесконтактного магнитоэлектрического двигателя |
| spellingShingle |
Особенности построения электромеханической системы ориентации наноспутника на основе бесконтактного магнитоэлектрического двигателя Антонов, А.Е. Акинин, К.П. Киреев, В.Г. Електромеханічне перетворення енергії |
| title_short |
Особенности построения электромеханической системы ориентации наноспутника на основе бесконтактного магнитоэлектрического двигателя |
| title_full |
Особенности построения электромеханической системы ориентации наноспутника на основе бесконтактного магнитоэлектрического двигателя |
| title_fullStr |
Особенности построения электромеханической системы ориентации наноспутника на основе бесконтактного магнитоэлектрического двигателя |
| title_full_unstemmed |
Особенности построения электромеханической системы ориентации наноспутника на основе бесконтактного магнитоэлектрического двигателя |
| title_sort |
особенности построения электромеханической системы ориентации наноспутника на основе бесконтактного магнитоэлектрического двигателя |
| author |
Антонов, А.Е. Акинин, К.П. Киреев, В.Г. |
| author_facet |
Антонов, А.Е. Акинин, К.П. Киреев, В.Г. |
| topic |
Електромеханічне перетворення енергії |
| topic_facet |
Електромеханічне перетворення енергії |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Технічна електродинаміка |
| publisher |
Інститут електродинаміки НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Особливості побудови електромеханічної системи орієнтації нано-супутника на основі безконтактного магнітоелектричного двигун Creation features of electromechanical system for nanosatellite orientation on the basis of brushless magnetoelectric motor |
| description |
Рассмотрены особенности построения магнитоэлектрического беспазового двигателя для маховичной системы пространственной ориентации наноспутника. Изложены принципы выбора параметров двигателя, позволяющие минимизировать массогабаритные показатели, энергопотребление и поля рассеяния, создаваемые магнитной системой возбуждения двигателя.
Розглянуто особливості побудови магнітоелектричного безпазового двигуна для маховичної системи просторової орієнтації наносупутника. Запропоновано принципи вибору параметрів двигуна, що дозволяють мінімізувати масогабаритні показники, енергоспоживання і поля розсіювання, що створюються магнітною системою збудження двигуна.
Creation features of the magnetoelectric slotless motor for orientation of the nanosatellite systems are considered. The principles of the selection motor characteristics to minimize the weight and size, power consumption and stray field generated by the magnetic excitation of the engine system are considered.
|
| issn |
1607-7970 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158929 |
| citation_txt |
Особенности построения электромеханической системы ориентации наноспутника на основе бесконтактного магнитоэлектрического двигателя / А.Е. Антонов, К.П. Акинин, В.Г. Киреев // Технічна електродинаміка. — 2017. — № 4. — С. 36–40. — Бібліогр.: 13 назв. — pос. |
| work_keys_str_mv |
AT antonovae osobennostipostroeniâélektromehaničeskoisistemyorientaciinanosputnikanaosnovebeskontaktnogomagnitoélektričeskogodvigatelâ AT akininkp osobennostipostroeniâélektromehaničeskoisistemyorientaciinanosputnikanaosnovebeskontaktnogomagnitoélektričeskogodvigatelâ AT kireevvg osobennostipostroeniâélektromehaničeskoisistemyorientaciinanosputnikanaosnovebeskontaktnogomagnitoélektričeskogodvigatelâ AT antonovae osoblivostípobudovielektromehaníčnoísistemioríêntacíínanosuputnikanaosnovíbezkontaktnogomagnítoelektričnogodvigun AT akininkp osoblivostípobudovielektromehaníčnoísistemioríêntacíínanosuputnikanaosnovíbezkontaktnogomagnítoelektričnogodvigun AT kireevvg osoblivostípobudovielektromehaníčnoísistemioríêntacíínanosuputnikanaosnovíbezkontaktnogomagnítoelektričnogodvigun AT antonovae creationfeaturesofelectromechanicalsystemfornanosatelliteorientationonthebasisofbrushlessmagnetoelectricmotor AT akininkp creationfeaturesofelectromechanicalsystemfornanosatelliteorientationonthebasisofbrushlessmagnetoelectricmotor AT kireevvg creationfeaturesofelectromechanicalsystemfornanosatelliteorientationonthebasisofbrushlessmagnetoelectricmotor |
| first_indexed |
2025-11-24T02:44:44Z |
| last_indexed |
2025-11-24T02:44:44Z |
| _version_ |
1850840224345620480 |
| fulltext |
36 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 4
УДК 621.313.8
ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
ОРИЕНТАЦИИ НАНОСПУТНИКА НА ОСНОВЕ
БЕСКОНТАКТНОГО МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ
А.Е. Антонов, докт.техн.наук, К.П. Акинин, канд.техн.наук, В.Г. Киреев, канд.техн.наук
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна. E-mail: aoe@ied.org.ua
Рассмотрены особенности построения магнитоэлектрического беспазового двигателя для маховичной систе-
мы пространственной ориентации наноспутника. Изложены принципы выбора параметров двигателя, позво-
ляющие минимизировать массогабаритные показатели, энергопотребление и поля рассеяния, создаваемые
магнитной системой возбуждения двигателя. Библ. 13, рис. 2, табл. 1.
Ключевые слова: наноспутник, ориентация спутника, реактивный маховик, бесконтактный электропривод.
Введение. В 90-х годах прошлого столетия в космическом приборостроении начал формиро-
ваться новый класс космических аппаратов, названных малыми спутниками. Существует условная
классификация таких спутников, в соответствии с которой аппараты массой до одного килограмма
отнесены к пикоспутникам, от одного до десяти килограммов – к наноспутникам и от 10 до 100 кг – к
микроспутникам. Аппараты массой от 100 до 500 кг называют просто малыми спутниками [7].
Для ориентации наноспутников объемом несколько кубических дециметров применяются как
пассивные системы, построенные на основе взаимодействия ферромагнетиков с магнитным полем
Земли [12], так и активные, в которых ориентирующие моменты возникают как реакция от взаимо-
действия неподвижных и подвижных элементов, расположенных на борту спутника. К активным
можно отнести также системы, в которых ориентация аппарата происходит путем взаимодействия
токового контура, установленного на борту, с магнитным полем Земли. Регулируемый ориентирую-
щий момент при этом действует вплоть до совмещения результирующего вектора магнитного поля
контура с направлением магнитных силовых линий Земли. Ориентация в такой системе происходит
аналогично тому, как продолговатый ферромагнитный элемент в пассивной системе стремится рас-
положить свою наиболее протяженную сторону вдоль магнитных силовых линий поля Земли. Недос-
таток таких систем ориентации состоит в зависимости эффективности их действия от углового поло-
жения ориентирующего элемента относительно магнитного поля Земли, которая резко снижается при
небольших углах отклонения от направления магнитных силовых линий.
Более эффективным является способ управления угловым положением спутника, основанный
на создании реактивных моментов при обеспечении режима вращения ротора-маховика. При таком
способе управления реактивный момент, прикладываемый к статорным обмоткам двигателя во время
разгона ротора, разворачивает спутник в противоположном направлении. Располагая на борту три
управляемых маховика, оси вращения которых взаимно ортогональны, можно создавать управляющий
момент любого знака и направления независимо от положения аппарата относительно магнитного поля
Земли. Маховичная система также не лишена недостатков, главный из которых состоит в том, что при
достижении максимальной скорости вращения ротора управляющий момент больше создан быть не
может, и требуется разгрузка управляющего устройства путем торможения маховика при одновремен-
ной компенсации реактивного момента. В качестве таких компенсаторов применяют либо реактивные
двигатели малой тяги, требующие, в свою очередь, расхода рабочего тела, либо токовые контуры с ре-
гулируемой величиной тока. Второй недостаток маховичных систем ориентации − более высокая стои-
мость по сравнению с пассивными или токово-контурными. Тем не менее, маховичные системы при-
меняют, и обусловлено это их лучшим быстродействием и более высокой точностью ориентации.
Маховичные системы ориентации, созданные для спутников различных масс и объемов, су-
щественно отличаются друг от друга по величине развиваемых управляющих моментов, массе, габа-
ритам и энергопотреблению. Очевидно, что в наноспутниках нецелесообразно применять системы,
предназначенные для ориентации космических аппаратов с существенно большими массой, габари-
тами и осевыми моментами инерции. Система ориентации, избыточная по величине развиваемого
момента, неоправданно увеличивала бы массу и габариты наноспутника, одновременно требуя и со-
ответствующего увеличения емкости бортовых источников энергоснабжения. Для ориентации нанос-
© Антонов А.Е., Акинин К.П., Киреев В.Г., 2017
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 4 37
путников с ограниченным объемом и энергоресурсами должны быть созданы специальные особо ми-
ниатюризированные, экономичные и надежные маховичные системы. При небольших величинах мо-
ментов инерции наноспутника немаловажным требованием является также плавность регулирования
скорости вращения маховика, за счет чего достигается плавная регулировка положения спутника во-
круг соответствующей оси.
Хотя при создании маховичной системы ориентации наноспутника может быть применен элек-
тропривод любого типа, все же наилучший результат в плане минимизации энергопотребления и габа-
ритов исполнительного электромеханического устройства дает использование магнитоэлектрической
схемы построения двигателя, особенность которой состоит в возбуждении магнитного поля ротора по-
стоянными магнитами, что автоматически исключает затраты электроэнергии на его возбуждение. Та-
кая схема построения двигателя в сочетании с использованием современных магнитнотвердых мате-
риалов позволяет достигать самого высокого КПД среди электромеханических преобразователей дру-
гих типов [5, 9]. При этом наилучший эффект дает использование в двигателях высококоэрцитивной и
энергоемкой интерметаллической композиции NdFeB [13], номенклатура марок и типоразмеров кото-
рой сегодня достаточно широка, что позволяет подобрать наиболее подходящий материал и форму за-
готовки с учетом заданных условий эксплуатации устройства. При возбуждении ротора постоянными
магнитами двигатель становится бесконтактным, поскольку отпадает необходимость в щеточно-
коллекторном узле для передачи электроэнергии на вращающуюся часть, в результате исчезают и свя-
занные с его работой потери на трение. Возрастает также и надежность работы устройства.
Целью статьи является формулирование принципов построения электромеханических систем
ориентации на основе двигателя магнитоэлектрического типа, применение которых позволит сфор-
мировать оптимальную структуру системы ориентации наноспутника и получить максимальный эф-
фект в обеспечении оговоренных выше требований.
Основной материал. Для снижения потерь электромагнитной природы в бесконтактном двига-
теле с постоянными магнитами использована структура [3], в которой отсутствуют взаимно подвижные
ферромагнитные элементы ротора и статора, благодаря чему исключаются потери на перемагничива-
ние и гистерезис стали. Отсутствие железа статора – первый важный принцип построения быстроход-
ных двигателей с постоянными магнитами. В структуру такого двигателя (рис. 1) входит n-полюсный
магнит 1, установленный на валу 2, который одновременно выполняет функции внутреннего магнито-
провода. С валом 2 жестко соединен внешний магнитопровод 3, который одновременно выполняет
функции носителя кинетического момента – маховика. Статор-
ные обмотки 4 располагаются в гладком цилиндрическом зазоре
между поверхностями магнитов и внутренней поверхностью
внешнего магнитопровода. Таким образом, магниты и оба маг-
нитопровода принадлежат ротору, что исключает их взаимное
перемещение. Статор в приведенной компоновке не содержит
железа, что обеспечивает более высокий, чем в традиционных
пазовых конструкциях, коэффициент заполнения воздушного
зазора медью и повышает технологичность двигателя.
Другой важный принцип построения магнитоэлектри-
ческого двигателя – использование неявнополюсной системы
возбуждения ротора. Неявнополюсный ротор в сочетании со
статором без железа обеспечивает более плавное вращение да-
же при малых оборотах благодаря отсутствию реактивных уси-
лий, обусловленных магнитным тяжением полюсов ротора к
зубцам статора, которое всегда имеет место в зубцовых и явно-
полюсных конструкциях двигателей с постоянными магнитами.
Минимизация габаритов маховичного устройства ори-
ентации при заданном кинетическом моменте ротора достигается уменьшением сечения внешнего
магнитопровода до величины, определяемой условием его ненасыщенности магнитным потоком и
установкой поверх него кольца, выполненного из сплава повышенной плотности, например, сплава
ВНЖ 7-3 (плотность 17 г/см3). Применение тяжелого сплава приводит к уменьшению площади по-
верхности ротора, что, в свою очередь, ведет к снижению потерь на аэродинамическое трение, кото-
рые имеют место в случае расположения двигателя в герметичной газонаполненной камере. Необхо-
димо отметить, что в беспазовом магнитоэлектрическом двигателе проводники обмотки располага-
38 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 4
ются непосредственно в магнитном поле ротора, что обуславливает потери на вихревые токи в меди
проводников. Величина этих потерь при прочих равных условиях пропорциональна четвертой степе-
ни диаметра проводника [2], откуда следует, что для снижения потерь на вихревые токи в медном
проводе беспазового статора обмотку необходимо выполнять в виде параллельных проводников,
сумма сечений которых соответствовала бы требуемому сечению одножильного провода. Технологи-
чески такая обмотка изготавливается путем одновременной намотки проводников с нескольких ка-
тушек, что реализуется без применения специальной нестандартной оснастки. Изготовление обмотки
из нескольких параллельных проводников автоматически приводит и к повышению надежности об-
мотки, так как обрыв одного или даже нескольких отдельных проводников не приводит к выходу из
строя всего устройства ориентации.
Источниками механических потерь в рассматриваемой системе остаются подшипники, а в
случае размещения двигателя в герметичном газонаполненном корпусе, − аэродинамическое трение.
Снижение потерь в подшипниках достигается выбором типа подшипников, класса их точности и
применяемой смазки. Для двигателей, работающих в условиях отсутствия газовой среды, целесооб-
разно применение специальных подшипников без смазки.
Для варианта расположения ротора в газонаполненной камере необходимо принимать меры
по снижению аэродинамических потерь. Момент аэродинамического сопротивления вращающегося
цилиндрического тела при ламинарном характере пограничного слоя среды определяется при прочих
равных условиях четвертой степенью линейных размеров ротора [8]. Поэтому снижение потерь этого
вида при сохранении момента инерции ротора связано с уменьшением внешнего диаметра маховика
при одновременном увеличении его массы, что и достигается применением для изготовления обода
маховика тяжелых сплавов. Минимизация аэродинамических потерь связана также с выбором такой
частоты вращения, при которой характер пограничного слоя среды не перейдет из ламинарного в
турбулентный, когда аэродинамические потери резко возрастают. Заметим, что герметизация газона-
полненной камеры требует введения в конструкцию надежного клапанного устройства во избежание
утечки газа из внутренней полости камеры в условиях космического пространства.
Важный принцип построения системы, приводящий к достижению поставленных целей, свя-
зан и со структурной минимизацией как двигателя-маховика, так и системы управления вращением
ротора. Суть одного из подходов к реализации структурной минимизации исполнительного двигателя
состоит в совмещении нескольких, как минимум двух, функций в одном структурном элементе. В
приведенном на рис. 1 двигателе-маховике такое совмещение функций выполняет вращающийся маг-
нитопровод системы возбуждения ротора 3, который, будучи выполненным массивным, одновремен-
но является и основным носителем кинетического момента. Второй структурный элемент, совме-
щающий в себе две функции, – вал двигателя 2, который несет на себе подшипники вращения ротора
и одновременно является внутренним магнитопроводом магнитной системы.
Структурная минимизация системы управления может быть проведена за счет отказа от ис-
пользования датчиков фазных статорных токов и построения датчика положения ротора на базе со-
временных миниатюрных элементов Холла [10]. Применение миниатюрных датчиков Холла, встраи-
ваемых непосредственно в активную зону двигателя, позволяет одновременно минимизировать габа-
риты устройства, повысить технологичность его изготовления и обеспечить высокую надежность ра-
боты. При этом оказалось, что в приборных микродвигателях затраты энергии на обеспечение работы
датчиков Холла могут быть соизмеримы и даже превышать затраты на создание вращающего момен-
та. Так, при практической реализации маховичной системы ориентации мощность двигателя при мак-
симальной частоте вращения и мощность, потребляемая тремя датчиками Холла при непрерывном их
подключении к источнику питания, составили соответственно 68 и 80 мВт. Снижение энергозатрат на
обеспечение работы датчиков Холла и увеличение КПД устройства в целом стало возможным благо-
даря использованию технического решения, суть которого состоит в управлении подключением дат-
чиков Холла к источнику питания и к системе управления по специально созданному алгоритму,
причем без потери информации о положении ротора [1]. В результате затраты энергии на работу дат-
чиков Холла удалось снизить не менее, чем на один порядок.
Изложенные выше принципы построения приводного двигателя использованы при создании в
ИЭД НАН Украины миниатюрной системы ориентации (рис. 2), предназначенной для использования
в космических аппаратах нано-класса. Ее технические характеристики приведены в таблице наряду с
характеристиками наиболее близких по параметрам маховичных систем ориентации: SX-WH-03 [4];
NRWA-T005 [6]; МДМ-05 [4]; ЭМИО [4].
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 4 39
Имеются также данные о маховичных системах ориента-
ции, созданных во ВНИИЭМ (РФ), однако наиболее миниатюрная
из них имеет габариты ∅150х95 мм при массе 1,4 кг и предназна-
чена для ориентации космических аппаратов другого класса.
Из таблицы следует, что созданный в ИЭД НАН Украины
управляемый маховик, соответствуя уровню развития этого вида
техники, наилучшим образом подходит для ориентации спутни-
ков нано-класса ввиду наименьших среди аналогов габаритов,
массы и энергопотребления в номинальном режиме управления.
Очевидным его достоинством является также малый шаг коррек-
ции скорости вращения, что обеспечивает плавность регулирования положения спутника. К преимуще-
ствам разработанной системы можно отнести и меньший уровень напряжения питания, что также важ-
но для малогабаритных спутников с ограниченной площадью солнечных батарей.
Изложенные в статье принципы построения маховичной системы ориентации универсальны и
могут быть применены для аналогичных устройств ориентации любой мощности и габаритов.
Выводы. Определены принципы построения маховичной системы ориентации микроспутника,
позволяющие оптимизировать структуру, минимизировать массогабаритные характеристики и энерго-
потребление устройства при обеспечении плавности регулирования в широком диапазоне частот вра-
щения маховика. Эти принципы формулируются следующим образом: - построение двигателя по маг-
нитоэлектрической схеме; - беспазовая компоновка статора двигателя; - использование неявнополюс-
ного ротора; - структурная минимизация двигателя и системы управления.
На основании этих принципов создана система, которая по сравнению с аналогами обладает
меньшими габаритами, массой и существенно меньшим энергопотреблением, что позволяет применять
ее на космических аппаратах объемом от одного до нескольких кубических дециметров.
1. Акинін К.П., Антонов О.Є., Кіреєв В.Г. Спосіб підключення дискретних датчиків Холла до системи керу-
вання безконтактним двигуном з постійними магнітами. Заявка на патент України а201608818. від 15.08.16 р.
2. Антонов А.Е., Петухов И.С. Потери на вихревые токи в обмотке беспазовой электрической машины
// Техн. електродинаміка. − 2010. − № 4. − С. 38−42.
3. Антонов О.Є., Кіреєв В.Г. Стоматологічна бормашина. Патент України № 53776.
4. Баландина Т.Н., Баландин Е.А. Электромеханический исполнительный орган на базе бесконтактного
электродвигателя постоянного тока с печатной обмоткой на дисковом статоре для малого космического аппара-
та // Вестник СибГАУ. − 2015. − Т. 16. − № 1. − С. 166−171.
5. Ледовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. − М.:
Энергоатомиздат, 1985. − 169 с.
6. Маховик NRWA-T005 для системы ориентации микроспутника. Ресурс доступа: http://www.satserv.co.uk.
7. О работах в ИПМ им. М.В. Келдыша РАН по анализу динамики, разработке и реализации систем
ориентации малогабаритных спутников. Ресурс доступа: http://keldysh.ru/papers/2006/source/prep2006_05.doc.
1 2 3 4 5
Тип системы SX-WH-03 NRWA-T005 МДМ-
05
ЭМИО
Предприятие - разработчик Компания
«СПУТНИКС»,
РФ
Компания «New
Space Systems»,
ЮАР
АО
«Полюс»,
РФ
АО «Информаци-
онные спутнико-
вые системы», РФ
ИЭД
НАН
Украины
Максимальный момент вра-
щения (Нм)
0,026
0,01
0,015
0,013
0,018
Энергопотребление при мак-
симальном моменте, ВА
23,0
11,2
15
Нет
данных
11,2
Энергопотребление в устано-
вившемся режиме, ВА
2,3
Нет
данных
2,0
0,64
0,16
Минимальный шаг коррекции
скорости маховика (об/мин)
Нет
данных
1,0
Нет
данных
Нет
данных
0,2
Габаритные размеры (мм)
электромеханической части
электронного блока
84х86х71
75х75х75
100х100х75
Нет
данных
∅70х42
с блоком
управления
∅58х42
с блоком
управления
Масса устройства (г) 0,3 1,2 1,2 0,32 0,2
Рис. 2
40 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 4
8. Павлов В.А. Основы проектирования и расчета гироскопических приборов. − Л.: Судостроение, 1967.
− С. 146−150.
9. Путников В.В., Путников А.В., Уваров В.Б. Бесконтактные электродвигатели постоянного тока с по-
вышенной наработкой для космических аппаратов // Электротехника. – 2007. − № 2. – С. 18−23.
10. Сысоева С. Датчики магнитного поля // Компоненты и технологии. − 2012. − № 1. − С. 19−32.
11. Управляющий двигатель-маховик МДМ-05. Ресурс доступа: http://polus.tomsknet.ru.
12. Bushenkov V.A., Ovchinnikov M.Yu., Smirnov G.V. Attitude Stabilization of a Satellite by Magnetic Coils //
Acta Astronautica. − 2002. − Vol. 50. − Issue 12. − Pp. 721−728.
13. Robert C. O`Handley. Modern Magnetic Materials: Principles and Applications. − New York: John Wiley
& Sons, 2000. − 768 p.
ОСОБЛИВОСТІ ПОБУДОВИ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОЇ СИСТЕМИ ОРІЄНТАЦІЇ НАНО-СУПУТНИКА
НА ОСНОВІ БЕЗКОНТАКТНОГО МАГНІТОЕЛЕКТРИЧНОГО ДВИГУНА
О.Є. Антонов, докт.техн.наук, Акинін К.П., канд.техн.наук, В.Г.Кіреєв, канд.техн.наук
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна. E-mail: aoe@ied.org.ua
Розглянуто особливості побудови магнітоелектричного безпазового двигуна для маховичної системи
просторової орієнтації наносупутника. Запропоновано принципи вибору параметрів двигуна, що дозволяють
мінімізувати масогабаритні показники, енергоспоживання і поля розсіювання, що створюються магнітною сис-
темою збудження двигуна. Бібл. 13, рис. 2, табл. 1.
Ключові слова: наносупутник, орієнтація супутника, реактивний маховик, безконтактний електропривод.
CREATION FEATURES OF ELECTROMECHANICAL SYSTEM FOR NANOSATELLITE
ORIENTATION ON THE BASIS OF BRUSHLESS MAGNETOELECTRIC MOTOR
A. Antonov, K. Akinin, V. Kireev
Institute of Electrodynamics National Academy of Sciences of Ukraine,
pr. Peremohy, 56, Kyiv, 03057, Ukraine. E-mail: aoe@ied.org.ua
Creation features of the magnetoelectric slotless motor for orientation of the nanosatellite systems are considered. The
principles of the selection motor characteristics to minimize the weight and size, power consumption and stray field
generated by the magnetic excitation of the engine system are considered. References 13, figures 2, table 1.
Keywords: nanosatellite, satellite orientation, reaction flywheel, bruchless electric drive.
1. Akinin K., Antonov A., Kireev V. Connecting method of discrete Holl sensors to control system of brushless motor
with permanent magnets. Patent Аpplication of Ukraine а201608818. (Ukr)
2. Antonov A., Petukhov I. The eddy current loss in the winding of the slotless electrical machine // Tekhnichna
Elektrodynamіka. – 2010. – No 4. – Pp. 38–42. (Rus)
3. Аntonov A., Кireev V. Dental Drill. Patent of Ukraine No 53776. (Ukr)
4. Balandina T.N., Balandin E.A. Electromechanical executive body on the basis of the DC bruchless motor with a
printed winding on the disk stator for small space vehicle // Vestnik Sibirskogo Gosudarstvennogo Aviatsionnogo Uni-
versiteta. – 2015. – Vol. 16. – No 1. – Pp. 166–171. (Rus)
5. Ledovsky A. Electrical machines with high-coercivity permanent magnets. – Moskva: Energoatomisdat, 1985. – 169 р.
(Rus)
6. The flywheel NRWA-T005 for orientation system of the microsatellite. Available at: http://satserv.co.uk
(accessed 11.01.2017)
7. About works in the Keldysh IPM of RAS for the analysis of dynamics, design and implementation of small satellite
attitude control systems. Available at : http://keldysh.ru/papers/2006/source/prep2006_05.doc. (accessed 12.01.2017)
8. Pavlov V.A. The Basics of design and calculation of gyroscopic devices. – Leningrad: Sudostroenie, 1967. – Pp. 146–
150. (Rus)
9. Putnikov V., Putnikov A., Uvarov V. Brushless DC motors with high operating time for space vehicles //
Elektrotekhnika. – 2007. – No 2. – Pp. 18–23. (Rus)
10. Sysoeva S. Magnetic field sensors // Komponenty i tekhnologii. – 2012. – No 1. – Pр. 19–32. (Rus)
11. Flywheel controller МDМ-05. Available at : http://polus.tomsknet.ru. (accessed 12.01.2017) (Rus)
12. Bushenkov V.A., Ovchinnikov M.Yu., Smirnov G.V. Attitude Stabilization of a Satellite by Magnetic Coils // Acta
Astronautica. – 2002. – Vol. 50. – No 12. – Pp. 721–728. (Rus)
13. Robert C. O`Handley. Modern Magnetic Materials: Principles and Applications. – New York: John Wiley & Sons,
2000. – 768 p.
Надійшла 16.01.2017
Остаточний варіант 20.03.2017
|