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微特电机:构筑嫦娥三号强劲“关节肌肉”

未知 2019-07-13 10:53

  嫦娥三号成功登月后,月球探测器和月球(车能否经受住月球表面恶劣环境的考验?探测器和巡视器上安装的各种电机是否能够正常工作?这成为人们关注的焦点。

  在嫦娥三号探测器和巡视器的天线、电池阵、成像系统、桅杆系统、机械臂系统、探测采样系统中,分布着多达30多个品种的各类电机。这些电机既作为动力源发挥着关节肌肉的作用,又作为精确位置传感器发挥着神经末梢的功能。

  中国电子科技集团担负了这次嫦娥三号探测器和巡视器上所有电机的研发、制造任务。他们按照高水平可靠运行的航天要求,精心研制每一台电机,尽力做强嫦娥落月的关节肌肉和神经末梢,确保工程中的运动部件能够精准执行大脑的指控指令。

  在嫦娥三号探测器落月过程中,距月面100米位置的悬浮是非常重要的一环。此时,飞控中心要通过计算探测器下降的力,根据降落的速度,在700牛至7500牛的区间范围内为发动机选择匹配的反作用力,而决定力度大小的控制权就掌控在一个长8厘米、直径8.1厘米的圆柱体形步进电机上。

  步进电机设计师李听斌介绍,电机控制原理与驾车踩油门相似,脚踩力度通过杠杆运动控制输送油量多少,油越多,动力越大。电机的一端连接着一根细长的丝杆,丝杆通过位移控制阀门开合大小,阀门越大,输出的燃料越多,反推力就越大。

  步进电机加丝杆这种组合运用是首次进入太空。李听斌说。

  嫦娥三号探测器在月球上空悬停过程中,需要处理各种信息,其中非常重要的一项任务就是挑选一块比较平整的月面作为降落点。

  探测器的眼睛由两台扫描仪组成,系统通过眼睛反馈信号的时间计算月面到探测器的高度。如果高度一致,说明此地平整;如果高度相差大,就说明不宜作为降落点。

  扫描是条状进行的,两个直径3厘米的摆动电机控制着扫描器摆头的角度。在这个系统中,电机响应速度直接决定扫描器单位时间扫描的面积大小和精确度,也就决定了扫描器获得的地形图的质量。

  嫦娥三号探测器在月面行动的每一步,都离不开电机的服务。当月球车平安驶抵月面,就到了正余弦旋转变压器大显身手的时候。与前面两种电机不同,它的作用是将运动信号转换为电信号。比如,车轮转了几度、桅杆升多高、机械臂握的力度如何,电机都会记录下来,并向系统发送电流信号。

  中国电科元器件专家施进浩认为,嫦娥三号上使用的系列微特电机代表了中国最先进的电机研制水平。小个头大作用,微产品大产业,微特电机还将在国民经济领域发挥重要作用。

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