[發明專利]一種微小微星磁力矩器多目標設計方法

有效

• 申請號: 202010194224.6
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111460634B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 劉劍;陳茂勝;孔令波;趙一航;任昶
• 申請（專利權）人: 長光衛星技術股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;B64G1/24;G06F119/14
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種微小微星磁力矩器多目標設計方法，其特征是：包括以下步驟：

步驟1：參數輸入單元(11)將額定輸出磁矩、磁芯種類選擇、磁芯直徑范圍、磁芯直徑變化步長、長徑比變化范圍、長徑比變化步長、繞線直徑選擇、工作電壓、衰減因子、繞線結構的設計參數，輸入至設計單元(13)；

步驟2：所述設計單元(13)調取磁芯和繞線數據庫(12)中的磁芯和繞線數據，進行微小微星磁力矩器多目標設計；

步驟3：篩選單元(14)對微小微星磁力矩器多目標設計結果進行篩選，所述結果包括磁芯和繞線的總質量、時間常數、繞線電感、功耗、繞線電流、繞線層數和磁芯長徑比；

步驟4：文件輸出單元(15)顯示額定輸出磁矩、磁芯種類選擇、繞線直徑、工作電壓、衰減因子和繞線的設計參數，磁芯最小體積、實際磁芯體積、磁芯直徑、磁芯長度、磁芯長徑比、退磁因子、每層匝數、繞線層數、繞線長度、繞線電阻、繞線電流、平均電壓、總功耗、繞線電感、時間常數和磁力矩器的總質量，并給定目標函數獲得最優設計方案。

2.根據權利要求1所述的一種微小微星磁力矩器多目標設計方法，其特征是：磁芯和繞線數據庫(12)中的磁芯和繞線數據包括磁芯飽和磁感應強度、相對磁導率、矯頑力和密度，磁芯和繞線數據庫(12)中的磁芯和繞線數據還包括繞線直徑、最大外徑、擊穿電壓、導體電阻、最小伸長率和密度。

3.根據權利要求1所述的一種微小微星磁力矩器多目標設計方法，其特征是：所述篩選單元(14)對微小微星磁力矩器多目標設計結果進行篩選具體為：篩選功耗最小的設計結果、質量最小的設計結果或者功耗質量乘積最小的設計結果。

4.根據權利要求1所述的一種微小微星磁力矩器多目標設計方法，其特征是：所述設計單元(13)調取磁芯和繞線數據庫(12)中的磁芯和繞線數據，進行微小微星磁力矩器多目標設計具體為：

所述設計單元(13)計算通過繞線的平均電流I,通過下式表示平均電流I：

其中，L_c為磁芯長度，N為磁力矩器繞線匝數，M為磁矩，η_a為衰減因子，V₀為磁芯體積；

通過設計單元(13)計算磁力矩器最大功耗P，通過下式確定磁力矩器最大功耗P：

P＝I²L_wR₀

其中，L_w為繞線長度，R₀為繞線單位長度電阻；

通過設計單元(13)計算繞線質量m_w，通過下式確定繞線質量m_w：

其中，d為繞線直徑，ρ_w為繞線密度；

通過設計單元(13)計算磁芯質量m_c，通過下式確定磁芯質量m_c：

其中，r_c為磁芯半徑，ρ_c為磁芯密度

通過設計單元(13)計算磁芯和繞線總質量m，通過下式確定磁芯和繞線的總質量m：

通過設計單元(13)計算繞線電感L，通過下式確定繞線電感L：

其中，μ₀為繞線相對磁導率；

通過設計單元(13)計算建磁時間t，通過下式確定建磁時間t：

其中，R為繞線總電阻。

5.根據權利要求4所述的一種微小微星磁力矩器多目標設計方法，其特征是：所述衰減因子取值為0.7至0.9之間。

6.根據權利要求4所述的一種微小微星磁力矩器多目標設計方法，其特征是：對建磁時間t、繞線電感L、繞線層數n和磁芯長徑比λ進行限制，通過下式對對建磁時間t、繞線電感L、繞線層數n和磁芯長徑比λ進行限制：

7.根據權利要求1所述的一種微小微星磁力矩器多目標設計方法，其特征是：建立目標函數，通過下式表示目標函數：

F(P,m)＝m²+P²

其中，F(P,m)為目標函數；P為磁力矩器最大功耗，m為磁芯和繞線總質量；

當F(P,m)取最小值時，即獲得質量功耗平方和最小的最優方案。