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探索太空,预测自然灾害,Faulhaber步进电机为极端应用环境提供有力保障!

探索太空,预测自然灾害,Faulhaber步进电机为极端应用环境提供有力保障!

  结合优异的性能和较小的步长,微驱动已广泛用于越来越的应用。由于具有轻巧的重量和长期稳定的可靠性,它们还能用于太空探索等高精尖领域。

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  进入太空轨道后,每公斤重量都会消耗其重量一百倍的燃料成本,所以微驱动是理想的解决方案。它们能随时准备就绪,承受短期过载,如果对标准部件的材料和润滑稍作调整,就能耐低温和耐高温。这使得其成为空间技术驱动任务的理想选择,且不影响使用寿命和可靠性。   

  现代世界建立在电力、电磁波和电子设备的基础上,但这些基础技术很容易受到外界干扰。太阳风和地球磁场之间的相互作用不仅创造了令人叹为观止的北极光等自然奇观,但也使得北部国家整个电力和电话网络瘫痪。

  为了研究地球磁气圈对现代世界的影响,2014年8月NASA将带有四个探测器的太空火箭发射升空。每个卫星包含由FAULHABER美国子公司MICROMO提供的四个步进电机,并负责测量电缆的绕线和放线。

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卫星内电缆卷绕装置的布置与排列

  没有第二次机会

  太空探索是一项昂贵的项目,许多任务只有一次机会。如果出错,很难再有资源进行第二次尝试。所以,任务需要尽可能可靠和可行,这就是空间技术的要求与“陆地”行业重叠的地方。

  现代微驱动技术已经非常发达,不需要为极端的服务条件做特殊修改。大多数情况下,稍作优化就能满足要求。

  当时,NASA在寻找轻巧可靠、功能强大的驱动装置以满足其磁性层多规格任务(MMS)的要求,最终在FAULHABER美国子公司找到了合适的产品。他们选择了小型步进电机,以便为每个探测器收放4根长60米左右的磁场测量电缆。该任务的目的是观察太阳风对地球磁场的影响,这需要数年时间。

  第一年将集中观察地球和太阳之间的区域。第二年将对探测器进行重置,并对面向太阳的区域进行观测,磁场会在太阳风的作用下像旗子一样散开。四个卫星拥有16根测量电缆,加上地球上的开发和测试工具,他们需要40个改良空间兼容驱动单元。

  地球磁场会因太阳风发生改变,对其进行精准测量,所得数据能预测地球突发自然事件。

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  确保极端应用环境可靠运行

  除了具有重量轻、体积小的优势之外,微型步进电机还有其他优势能确保可靠运行。例如,它们无需特别的命令控制器,结构简单、坚固耐用的步进电机控制器就完全可以用于操作。受宇宙射线轰击的影响,太空中电子集成的程度越高,使用时就越危险。因此需要增加屏蔽,并加强驱动控制器的质量。该驱动单元结构紧凑,微驱动和电机直接相连,总长度仅56毫米,但仍可以驱动轴上输出高达0.5Nm的动力。

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  结构紧凑、操作简单的步进电机可应对不同的挑战,就像文中提及的探测器卷绕单元。

  发动机和驱动装置的主要变化与润滑和启动所需的快速泄气孔的通气有关。后者尤其重要,因为火箭离开大气层的速度非常快。类似在上坡或下坡时加快开车速度产生的耳鸣的感觉。空气会从泄气孔中迅速排出,从而防止内部压力过大造成损害。

  在润滑方面,最重要的是要找到一种材料可耐受极端温度,且在真空中不蒸发。因此,电机的标准组件,如轴承和齿轮需要用特殊的材料进行润滑。另外,所有驱动装置都必须进行单独标记,并授予相应的批准证书,才能执行太空任务。

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  Faulhaber步进电机

  微电机的现代标准技术可以产生微驱动,有的甚至可以满足极端要求。例如,为满足太空探索的严格要求,仅对设计、材料或所需润滑微进行微小的调整即可。

审核编辑(
王妍
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