磁力矩器的工作原理主要涉及以下幾個方面:
基本原理:
磁力矩器通過在三軸上安裝的繞線磁棒中施加控制電流,產生所需的磁矩。這個磁矩與衛星所在位置的地磁場相互作用,從而產生力矩作用於衛星上,用於控制衛星的姿態。
力矩方向:
產生的磁控力矩方向必須與當地地磁場強度矢量垂直。這是因為在磁場中,安培力的作用使線圈產生轉動,而力矩的方向與線圈平面的單位正法向矢量叉乘磁場強度矢量的方向相同。
磁場分布:
磁力矩器產生的磁矩具有很好的方向性,沿磁芯的長軸方向。外部磁場分布非常接近於磁偶極子場。在距離磁力矩器中心1倍包絡尺寸的位置,偶極子公式的磁場計算偏差不大於10%;而在3倍包絡尺寸以外的位置,採用偶極子公式的磁場計算偏差不大於2%。
工作模式:
磁力矩器可以在姿態撲獲和穩態控制模式下工作。為了達到最佳的磁場探測效果,建議採用分區工作模式。
綜上所述,磁力矩器通過在三軸上安裝的繞線磁棒中施加控制電流,產生所需的磁矩,與地磁場相互作用,實現飛輪卸載、衛星姿態控制以及姿態捕獲等功能。這種相互作用產生的力矩方向與當地地磁場強度矢量垂直,且在特定距離內,其磁場分布接近於磁偶極子場。為了最佳化性能,磁力矩器通常採用分區工作模式。