Магнітне поле електромагнітів систем керування космічними апаратами

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.05 – теоретична електротехніка. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2019. Дисертація присвячена удосконаленню математичної моделі магнітного поля електромагнітів постійного струму систем керування космічними апаратами з урахуванням неоднорідності намагнічування осердь циліндричної та складної форми. Інтегральне рівняння відносно поверхневої густини фіктивних магнітних зарядів перетворено на основі практично рівномірного розподілу намагніченості в поперечних перерізах осердя та за допомогою середніх за об’ємом кожного елемента осердя магнітних проникностей, що дозволяє розрахувати магнітне поле електромагнітів систем керування космічними апаратами з урахуванням крайових ефектів і кривої намагнічування матеріалу осердя. Досліджено вплив напруженості магнітного поля, створюваного котушкою, відносної довжини осердь циліндричної та складної форми з пермалою 50Н, а також розмірів і положень полюсних наконечників на магнітний момент електромагніту та сформульовано рекомендації для забезпечення його максимального ефективного питомого магнітного моменту. Достовірність теоретичних результатів підтверджено вимірюваннями середніх значень індукції магнітного поля в поперечних перерізах циліндричного осердя, порівнянням з опублікованими розрахунковими значеннями магнітного моменту циліндричних осердь та тестуванням математичної моделі за допомогою аналітичних розв’язків аналогічних електростатичних задач.

Thesis for scientific degree of candidate of technical sciences in specialty 05.09.05 – theoretical electrical engineering. – National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Kharkiv, 2019. The thesis is devoted to the improvement of the mathematical model of magnetic field of DC electromagnets of spacecraft control systems considering the heterogeneity of the magnetization of the cores of cylindrical and complex shape. The integral equation with respect to the surface density of fictitious magnetic charges was transformed on the basis of almost uniform distribution of magnetization in the cross sections of the core and by means of the averages of the volume of each element of the core of magnetic permeabilities, which allows to calculate the magnetic field of electromagnets of spacecraft control systems taking into account the edge effects and the magnetization curve. The influence of the magnetic field intensity generated by the coil, the relative length of the cores of cylindrical and complex shape made of permalloy 50N, as well as the sizes and positions of the pole pieces on the magnetic moment of the electromagnet is studied and recommendations are made to ensure its maximum effective specific magnetic moment. The validity of the theoretical results is confirmed by measuring the mean values of the magnetic field induction in the cross sections of a cylindrical core, comparing it with the published calculated values of the magnetic moment of cylindrical cores, and testing the mathematical model using analytical solutions of similar electrostatic problems.