專利名稱：航天器充退磁方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航天器磁試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種檢驗(yàn)航天器抗磁污染的能力，以消除由外部磁場(chǎng)給航天器帶來的額外磁化場(chǎng)的航天器充退磁的方法。
背景技術(shù)：
由于結(jié)構(gòu)、功能的需要，航天器的某些部件需使用一些有磁性的材料。其中的硬磁材料具有很高的矯頑力，經(jīng)充磁后，在使用過程中其磁性能受外界環(huán)境因數(shù)的影響較小，能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的磁性。軟磁材料則不然，由于矯頑力較低，易受外界磁環(huán)境的影響。在經(jīng)歷加工、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、試驗(yàn)等不同的磁場(chǎng)環(huán)境，會(huì)受到磁環(huán)境的污染，使之磁性能變壞。因此，航天器退磁試驗(yàn)技術(shù)是航天器磁試驗(yàn)中一個(gè)非常重要的方面。此外，隨著我國(guó)航天技術(shù)的發(fā)展，長(zhǎng)壽命、高可靠是近期以及相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期研究的重點(diǎn)，航天器采用低功耗、高可靠性的磁姿態(tài)控制系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)航天領(lǐng)域的熱點(diǎn)，而且應(yīng)用也從中低軌航天器發(fā)展到中高軌航天器，同時(shí)磁矩也要求越來越大。以前的磁力矩器主要是姿控系統(tǒng)的補(bǔ)充，在使用中磁矩量級(jí)也比，后來，航天器不再使用噴氣卸載方式， 直接使用磁力矩器對(duì)動(dòng)量輪進(jìn)行卸載，磁力矩器量值達(dá)到400Am2以上，并且其工作方式是滿量程持續(xù)工作，連續(xù)工作7小時(shí)以上。由于航天器中的空間有限，有相當(dāng)一部分部件處于磁場(chǎng)較強(qiáng)的區(qū)域工作，此時(shí)就不得不考慮磁力矩器磁場(chǎng)對(duì)航天器的干擾問題。因此，提供一種航天器的充退磁方法對(duì)于避免磁干擾問題是非常重要和必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于航天器的充磁和退磁方法，以了解航天器的抗磁污染能力。一種航天器的充退磁方法，包括以下步驟1)充磁，將航天器設(shè)置磁線圈內(nèi)部，航天器的充磁方向與線圈的磁場(chǎng)方向(軸向) 保持一致，線圈通入直流電后產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度不超過3mT，磁場(chǎng)均勻性小于30%，充磁時(shí)間不超過15秒;2)航天器測(cè)試；3)退磁，按照三維直角坐標(biāo)系的三個(gè)方向分別對(duì)測(cè)試后的航天器進(jìn)行退磁，每次退磁都通過線圈中通入交流電來實(shí)現(xiàn)，其中，交流電頻率IHz以下，幅值逐漸衰減，最大磁感應(yīng)強(qiáng)度不大于5mT，衰減到的值為不大于最大磁感應(yīng)強(qiáng)度的1%，衰減以直線或指數(shù)方式進(jìn)行，退磁時(shí)間在60秒到300秒之間。優(yōu)選地，在每次退磁步驟開始后，最大磁感應(yīng)強(qiáng)度以逐漸增加的方式獲得。其中，磁場(chǎng)均勻性是指均勻區(qū)內(nèi)(最大磁感應(yīng)強(qiáng)度-最小磁感應(yīng)強(qiáng)度)/中心值。優(yōu)選地，其中的交流電頻率為0. IHz 1Hz。本發(fā)明的航天器充退磁方法，通過測(cè)量航天器充磁前后的磁場(chǎng)、磁矩參數(shù)，可以了解航天器抗磁污染的能力。此外，退磁步驟能在不給航天器附加任何額外負(fù)載和損傷的情況下，將由軟磁材料磁飽和引起的剩磁退掉，有效地改善航天器的磁指標(biāo)。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的航天器的充退磁方法作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明的航天器的充退磁方法，首先進(jìn)行充磁步驟，將航天器放入磁線圈內(nèi)部，線圈通入直流電，務(wù)必使得航天器的充磁方向與線圈的磁場(chǎng)方向(軸向)保持一致，線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度不超過3mT，磁場(chǎng)均勻性小于30%，充磁時(shí)間不超過15秒。充磁后可對(duì)航天器進(jìn)行各種測(cè)試或者試驗(yàn)，測(cè)試或試驗(yàn)沒有嚴(yán)格的限制。然后對(duì)使用后的航天器進(jìn)行退磁， 即按照三維直角坐標(biāo)系的三個(gè)方向分別對(duì)測(cè)試后的航天器進(jìn)行退磁，每次退磁都通過線圈中通入交流電來實(shí)現(xiàn)，其中，交流電頻率IHz以下，幅值逐漸衰減，最大磁感應(yīng)強(qiáng)度不大于 5mT，衰減到的值為不大于最大磁感應(yīng)強(qiáng)度的1%，衰減以直線或指數(shù)方式進(jìn)行。通常情況下，用初始磁場(chǎng)強(qiáng)度大于材料矯頑力的磁場(chǎng)強(qiáng)度為軟磁材料退磁，能確保退掉由材料磁飽和引起的剩磁。但如果初始磁場(chǎng)選擇太大了，則有可能引起某些航天器硬磁性部件的退磁， 損傷這些星載設(shè)備的長(zhǎng)期功能。從目前所測(cè)得的航天器所處的磁場(chǎng)環(huán)境，最大磁感應(yīng)強(qiáng)度不超過3mT。因此，選擇最大5mT的退磁場(chǎng)能達(dá)到給衛(wèi)星軟磁材料退磁的能力，并且也不會(huì)損傷硬磁材料的性能。在交變磁場(chǎng)中，退磁材料內(nèi)部除了產(chǎn)生渦流以外，由于磁感應(yīng)強(qiáng)度玄的變化滯后于外磁場(chǎng)的變化，貧的振幅由退磁體表面向內(nèi)逐漸減弱，有可能使得退磁導(dǎo)體內(nèi)部幾乎完全沒有磁場(chǎng)，磁場(chǎng)只存在于退磁導(dǎo)體表面的一薄層中，這就是趨膚效應(yīng)。趨膚效應(yīng)的存在也會(huì)對(duì)退磁效果產(chǎn)生一定的影響。趨膚深度與退磁材料的電阻率的平方根成正比，與磁導(dǎo)率和頻率的平方根成反比。在退磁頻率為IHz時(shí)，鐵的趨膚深度為13mm，鐵鎳合金的深度更大。因此，針對(duì)航天器而言，0. IHz IHz的退磁頻率可以有很好的退磁效率。航天器退磁是把航天器放在退磁線圈中，給線圈通上退磁交流電流產(chǎn)生退磁場(chǎng)， 給航天器退磁。退磁過程中，航天器與退磁線圈的方向不發(fā)生變化。這種退磁方式打亂磁疇的效果沒有退磁部件在直流中旋轉(zhuǎn)退磁的效果好。根據(jù)對(duì)蓄電池等由軟磁材料構(gòu)成的部件進(jìn)行的退磁效率測(cè)試結(jié)果看，單軸退磁的效率在25%以下。如果對(duì)航天器進(jìn)行三個(gè)互相正交的垂直軸方向分別進(jìn)行退磁，退磁效率在75%以上。盡管上文對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
給予了詳細(xì)描述和說明，但是應(yīng)該指明的是， 我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖
所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種航天器的充退磁方法，包括以下步驟1)充磁，將航天器設(shè)置磁線圈內(nèi)部，航天器的充磁方向與線圈的磁場(chǎng)方向(軸向)保持一致，線圈通入直流電后產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度不超過3mT，磁場(chǎng)均勻性小于30%，充磁時(shí)間不超過15秒；2)航天器測(cè)試；3)退磁，按照三維直角坐標(biāo)系的三個(gè)方向分別對(duì)測(cè)試后的航天器進(jìn)行退磁，每次退磁都通過線圈中通入交流電來實(shí)現(xiàn)，其中，交流電頻率IHz以下，幅值逐漸衰減，最大磁感應(yīng)強(qiáng)度不大于5mT，衰減到的值為不大于最大磁感應(yīng)強(qiáng)度的1%，衰減以直線或指數(shù)方式進(jìn)行，退磁時(shí)間在60秒到300秒之間。
2.如權(quán)利要求1所述的充退磁方法，其中，在每次退磁步驟開始后，最大磁感應(yīng)強(qiáng)度以逐漸增加的方式獲得。
3.如權(quán)利要求1所述的充退磁方法，其中，磁場(chǎng)均勻性是指均勻區(qū)內(nèi)(最大磁感應(yīng)強(qiáng)度-最小磁感應(yīng)強(qiáng)度)/中心值。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的充退磁方法，其中，交流電頻率為0.IHz 1Hz。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種航天器的充退磁方法，包括充磁、航天器測(cè)試和退磁步驟，退磁是按照三維直角坐標(biāo)系的三個(gè)方向分別對(duì)測(cè)試后的航天器進(jìn)行退磁，每次退磁都通過線圈中通入交流電來實(shí)現(xiàn)，交流電頻率1Hz以下，幅值逐漸衰減，最大磁感應(yīng)強(qiáng)度不大于5mT，衰減到的值為不大于最大磁感應(yīng)強(qiáng)度的1％，衰減以直線或指數(shù)方式進(jìn)行。本發(fā)明的航天器充退磁方法，通過測(cè)量航天器充磁前后的磁場(chǎng)、磁矩參數(shù)，可以了解航天器抗磁污染的能力。此外，退磁步驟能在不給航天器附加任何額外負(fù)載和損傷的情況下，將由軟磁材料磁飽和引起的剩磁退掉，有效地改善航天器的磁指標(biāo)。
文檔編號(hào)H01F13/00GK102436901SQ20111042871
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者史堯宜, 孟立飛, 易忠, 王斌, 耿曉磊, 肖琦 申請(qǐng)人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所