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中国载人登月初步方案公布:特种电机铁心开启机遇之门
发布时间:2023-08-05   浏览:760次

当日在武汉举办的第九届中国(国际)商业航天高峰论坛上,中国载人航天工程办公室副总设计师张海联表示,我国计划在2030年前实现载人登陆月球开展科学探索,其后将探索建造月球科研试验站,开展系统、连续的月球探测和相关技术试验验证。

据了解,我国载人登月的初步方案是:采用两枚运载火箭分别将月面着陆器和载人飞船送至地月转移轨道,飞船和着陆器在环月轨道交会对接,航天员从飞船进入月面着陆器。其后,月面着陆器将下降着陆于月面预定区域,航天员登上月球开展科学考察与样品采集。在完成既定任务后,航天员将乘坐着陆器上升至环月轨道与飞船交会对接,并携带样品乘坐飞船返回地球。为完成这项任务,我国科研人员正在研制长征十号运载火箭、新一代载人飞船、月面着陆器、登月服、载人月球车等装备。

 

载人月球车上使用的电机:关键性能和多样化应用

载人月球车作为人类登月任务的重要组成部分,需要可靠而强大的电机来驱动和控制它的运动。在月球的恶劣环境下,这些电机必须具备特定的性能和功能,以确保任务的成功和安全。让我们来了解一下在载人月球车上使用的电机种类及其性能需求。
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驱动电机(Drive Motors):载人月球车需要强大的驱动电机来推动它在月球表面的移动。这些电机通常是直流电动机,具有高扭矩和高功率输出。由于月球表面的地形复杂,这些电机必须能够应对各种地形,包括坑洼、岩石和陡峭的斜坡。它们应该具备良好的扭矩控制和操纵性能,以确保驾驶员能够精确地控制车辆的移动。
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转向电机(Steering Motors):载人月球车还需要转向电机来实现转向功能。这些电机通常是小型直流电动机,通过控制转向机构来改变车辆的方向。它们需要具备快速且精确的响应能力,以应对驾驶员在月球表面进行导航时的需求。

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遥控电机(Remote Control Motors):载人月球车上的一些操作,如开启和关闭仪器、控制机械臂等,需要使用遥控电机。这些电机通常是小型直流电动机,具有精确的位置控制和静音运行的特点,以确保驾驶员能够准确地操作车辆上的设备。


 

在选择适合载人月球车的电机时,还需要考虑以下性能需求:

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耐用性和可靠性:由于在月球表面维修和更换零部件是相当困难和昂贵的,因此载人月球车上使用的电机必须具备高度的耐用性和可靠性。它们应该能够在极端温度、低压环境和恶劣振动条件下正常运行。
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轻量化:在太空任务中,重量是一个关键因素。因此,载人月球车上使用的电机应该尽可能轻巧,以减少整个车辆的质量。轻量化的设计还能够提高车辆的能效性能和电池续航时间。
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节能性:电力供应在月球任务中是有限的,因此电机应该具备高效能耗的特点,以最大限度地延长电池寿命,并减少对能源的消耗。
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精确度和控制:电机系统需要具备高度的精确度和控制性能,以应对月球表面的不同地形和环境。这样可以确保车辆能够准确地行驶到指定的目标位置,并完成各项任务。

 

高强度、高频、低损耗铁心材料应用占比不断增加

      随着高速发电机技术不断发展,高效率指标愈加严格,因此,高强度、高频低铁损铁心材料应用占比将不断增加。这一趋势的背后是对更高性能和更可靠的电机系统的需求。在航空航天领域,硅钢片、铁氧体、非晶纳米晶和SMC(软磁合金)等软磁材料被广泛应用于电机铁心中,每种材料都具有各自的优劣势。然而,随着航空航天电机的发展,有必要进一步提升这些材料的性能,以满足对更高性能和更可靠电机系统的需求。硅钢片是一种传统的软磁合金材料,具有良好的导磁性能和低磁滞损耗,适用于中低频电机应用。铁氧体材料具有高饱和磁感应强度和较低的铁损,适用于高频电机和大功率电机。非晶纳米晶材料具有极低的磁滞损耗和高饱和磁感应强度,适用于高频和高性能电机。SMC是一种相对较新的软磁合金材料,具有高导磁性能和较低的涡流损耗,适用于高性能和高效率电机。

为了推动航空航天用电机的发展,可以通过不断改进这些软磁合金材料来提升它们的性能。这可能包括优化合金配方、改进制备工艺、控制晶粒结构和磁畴行为等方面。通过这些改进,可以提高材料的导磁性能、降低磁滞损耗和涡流损耗,进而提高电机的效率和功率密度

 


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