宇宙飛行用ステッピングモーターの 4 つの課題を解決

真空と微小重力の過酷な環境は、コンポーネントに課題をもたらし、地球上では通常遭遇しない能力を要求します。 これは、動きが主な機能であるモーション コントロール システムに特に当てはまります。 モーターは動作するためにかなりの電力を必要とし、過剰な熱を発生し、不要な振動を引き起こし、汚染物質を生成する可能性があります。

これらの問題に対処するにはコストがかかります。 電力要件が高くなると、より大きな電力システムが必要になり、より多くの熱が発生し、より大きな冷却システムが必要になります。 これにより、望ましくない振動が発生する可能性があり、より堅牢な減衰システムが必要となり、汚染物質により計器やその他の搭載コンポーネントに大損害が発生する可能性があります。 複雑さが増すと、コンポーネントやシステムの障害が発生する可能性があり、宇宙用途では許容できません。 過酷な環境や宇宙空間での動作制御に固有の問題で動作するように設計されたハイブリッド ステッピング モーターを使用するリン エンジニアリングなど、宇宙飛行の要件に経験のある企業と協力することが重要です。 モーターは AS9100 規格に従って組み立てられており、各部品の起源を追跡し、製造から最終製品に至るまで厳格な管理を維持しています。

課題に対処するには:

宇宙アプリケーションでは、電力は非常に貴重であり、最適化されていないシステムによって無駄になる 1 ワットごとに、貴重なリソースが費やされます。 消費電力の最適化には、モーター巻線をカスタマイズして、希望の動作速度でピーク動的トルクを提供することが含まれます。 これには、低慣性、高効率ローターなどの高精度コンポーネントを適切に統合する必要があります。 エンジニアはアプリケーションに応じて、システム内の電力制約を考慮しながら必要な性能を発揮するように各モーターを調整します。 リンエンジニアリングは、実績のある独自のアルゴリズムを使用して、トルクと速度、騒音低減、発熱または損失、電力の最適化を最適化します。

宇宙でのハイブリッド ステッピング モーターに影響を与える 2 つの重大な温度問題は、温度範囲と発生する熱量です。 衛星やその他の宇宙船は極端な温度で動作するため、外部に取り付けられたシステムには頑丈な設計が必要です。

たとえば、熱はローターに埋め込まれた磁石の強度に影響を与えます。 熱が増加するとモーターの性能が低下します。 解決策は永久磁石です。 希土類のサマリウム コバルトまたはネオジム合金で作られており、高温および低温でより大きな磁力を提供します。

熱はモーターに使用されるベアリングの寿命にも影響を与え、システム全体の寿命を縮めます。 乾式潤滑または無潤滑を含め、-80°C ～ 200°C の温度に耐えることができるグリースを封入したベアリングを使用する必要があります。 高温非ガス放出軸受も設計できます。

真空環境ではモーターや車両からの熱を放散する雰囲気がないため、モーターから発生する過剰な熱が懸念されることがあります。 地球上では、空気は発生した熱を船から伝導して外に運びますが、宇宙では熱を放散するには別の方法が必要であり、多くの場合、航空機や衛星に不要な重量、質量の増加、不必要な構造の複雑さが追加されます。 さらに、ステッピング モーターによって発生する熱は、特に絶縁された領域では、近くの機器やコンポーネントに影響を与える可能性があります。 熱を軽減するには、ステッピング モーターの巻線を最適化します。 熱伝導性材料を使用した伝導経路を組み込むことで、絶縁体 (接着剤) とモーターのエンドベルの間で熱が放散され、温度管理が容易になります。

宇宙船を軌道に打ち上げる作業は、コンポーネントが高振幅の振動、低振幅の振動、およびさまざまな方向からの衝撃にさらされるため、激しい作業になります。 さらに、ステッピング モーターは通常の動作中に振動を発生します。

モーター巻線を最適化すると、特定の動作速度で発生する共振周波数が最小限に抑えられます。 高い同心度と寸法精度で機械加工されたコンポーネントを使用することで、ローターやシャフトがシステムに不要な振動を導入しないようにすることができます。

宇宙では、搭載センサーや機器に影響を与える可能性があるため、振動を避けなければなりません。 低レベルの振動は、測定センサーや画像デバイスの品質に影響を与える可能性があります。 航空機や人工衛星はエネルギーを伝達できない宇宙にあるため、振動を減衰させるのは困難です。 宇宙用に設計されたすべてのステッピング モーターには、寸法精度や機械的完全性を変えることなく、予想される力に対処するための材料構造的完全性が必要です。