Phytron為航空制造提供真空電機，航空制造需求驅(qū)動真空電機制造技術(shù)的發(fā)展

從廣義上講，電機是電能的變換裝置，包括旋轉(zhuǎn)電機和靜止電機。旋轉(zhuǎn)電機是根據(jù)電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)電能與機械能之間相互轉(zhuǎn)換的一種能量轉(zhuǎn)換裝置；靜止電機是根據(jù)電磁感應(yīng)定律和磁勢平衡原理實現(xiàn)電壓變化的一種電磁裝置，也稱其為變壓器。

電機按飛機上的應(yīng)用分類有：

1、主電源發(fā)電機：包括直流發(fā)電機和交流發(fā)電機，功能是向飛機的主電源網(wǎng)絡(luò)供電，也向相應(yīng)設(shè)備用和專用的交流、直流電源轉(zhuǎn)換裝置（二次電源）供電。隨著飛機用電量的增加，現(xiàn)代大，中型飛機都采用交流無刷同步發(fā)電機作為主電源，單臺容量已達到135(A380)。

2、變壓器: 一般屬于靜止式的電機。目的是轉(zhuǎn)換主電源交流電壓給用電設(shè)備所需。當配備了整流設(shè)備，則可組合成變壓整流器，提供恰當?shù)闹绷麟?。特殊的變壓器可作為傳遞電信號的測量裝置，又稱作互感器。

3、驅(qū)動電機：提供機械動力的電機裝置，也分為直流電動機和交流電動機。用于飛機的各種電動活門，通風或冷卻通風用，操縱系統(tǒng)舵面機構(gòu)動力等。

4、控制電機：包括交、直流伺服電動機，直流、異步測速發(fā)電機等。用在飛機控制、導(dǎo)航、航空儀表等系統(tǒng)設(shè)備及解算裝置中，還可作為伺服控制動力或轉(zhuǎn)換傳遞系統(tǒng)信號的用途。

5 、旋轉(zhuǎn)變流機:將直流電變換為交流電，在以支流供電為主的飛機上,是提供交流電源的二次電源設(shè)備,為雷達,陀螺儀表及其他系統(tǒng)的交流設(shè)備供電。應(yīng)用現(xiàn)代變流技術(shù)的靜止變流器已經(jīng)取代了這旋轉(zhuǎn)變流機成為飛機上將直流電轉(zhuǎn)化成交流電的重要設(shè)備。

發(fā)展到今天，沒有恒速傳動裝置的變速恒頻電源系統(tǒng)、無刷直流電動機、永磁電機等都已經(jīng)在飛機上得到了廣泛的應(yīng)用。

標準電機的額定工作環(huán)境溫度在50攝氏度到-20攝氏度之間，這滿足了大多數(shù)用途，有些應(yīng)用要求電機在高于或低于標準電機允許的溫度范圍內(nèi)工作，在這些溫度范圍之外的任何地方操作標準電機都會導(dǎo)致性能不佳。通常情況下，環(huán)境溫度降至約 -20℃ [4℉]時無需進行任何修改。對于低于此溫度的環(huán)境，首先要考慮的是潤滑，對于潤滑脂潤滑的軸承，確保潤滑脂適合周圍環(huán)境。當環(huán)境溫度降至-25℃[-13℉]以下時，必須額外考慮制造過程中使用的材料類型。

最常見的材料變化是風扇、軸、框架和端部支架，風扇可能需要從塑料改為鋼或磷青銅。軸材料可能會從標準材料（如AISI1040）改為高強度合金（如AISI4140）。由于灰鑄鐵在低環(huán)境條件下的脆性，鑄鐵框架和端部支架通常會從灰鑄鐵改為球墨鑄鐵，根據(jù)標準材料和應(yīng)用情況，需要在-25℃和-60℃[-13℃和-60℃之間的不同環(huán)境范圍內(nèi)進行這些材料變化。

低溫電機的選擇

低溫和真空條件使電機的選擇成為一個難題，主要有兩種選擇：步進電機或直流伺服電機，步進電機有一定數(shù)量的相位，通常從2到5，當控制器以協(xié)調(diào)的方式給不同的相位組合通電時，它們會分步移動。這會產(chǎn)生電機軸的半連續(xù)運動。只有一個獨特的同步速度，將允許繼續(xù)運動。這種電機可以利用來自控制器的步進信號提供定位反饋，但不能直接從電機的實際位置提供定位反饋。

步進電機在低溫領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，有一些制造商專門制造用于真空和低溫條件的電機，它們非常昂貴，一些儀器開發(fā)商購買高質(zhì)量的步進電機，并為低溫操作做好準備用拋光的金屬表面代替鑄造零件，以防止揮發(fā)，并將軸承更換為特殊的干式低溫軸承，其成本降低可以降低到原來的十分之一。

低溫電機驅(qū)動器

目前有兩種主要類型的驅(qū)動器在低溫下使用，一種是有一個驅(qū)動源位于低溫環(huán)境之外。它具有高輸出功率，但執(zhí)行器系統(tǒng)需要很大的空間，這使得它很難維持極端的環(huán)境條件。另外一種執(zhí)行器很小，完全位于低溫環(huán)境中，它被用于微定位工作臺，但應(yīng)用有限。

直流伺服電機基本上以控制器施加的電壓的函數(shù)速度旋轉(zhuǎn)，在這種情況下，位置未知，需要光學(xué)編碼器或其他定位設(shè)備來確定驅(qū)動器的位置，這方面在低溫條件下尤其困難，因為光學(xué)編碼器和感應(yīng)傳感器在這種環(huán)境下不能很好地工作。

另一個需要考慮的重要因素是步進電機的轉(zhuǎn)矩是運行速度和溫度的函數(shù)，電機的運行速度越快，其傳遞的扭矩就越小。此外，冷操作會降低電機的扭矩?？刂破骰螂姍C上的相位損失導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩從標稱值A(chǔ)減小，從而導(dǎo)致階躍損失，盡管有一個良好的校準驅(qū)動器，因此導(dǎo)致階躍計數(shù)定位錯誤。步進電機與反饋旋轉(zhuǎn)變壓器相結(jié)合，以滿足應(yīng)用的獨特要求，這兩個裝置都被安置在一個奇特的鎳鉻鋼合金框架中，用于抗熱應(yīng)力和尺寸穩(wěn)定性。由于旋轉(zhuǎn)變壓器元件與電機元件的相似性，反饋系統(tǒng)選用旋轉(zhuǎn)變壓器技術(shù)。

潤滑和絕緣材料揮發(fā)

第一個問題是潤滑和絕緣材料在低壓下?lián)]發(fā)，第二個問題與電機材料在極低溫度下的性能有關(guān)，大的溫度變化、低溫脆性和不同材料收縮率的應(yīng)力會降低由傳統(tǒng)材料制造的電機的結(jié)構(gòu)完整性。為了減少低溫揮發(fā)，絕緣材料由選定的聚合物制成，磁鐵和引線材料經(jīng)過仔細zhi定，以避免揮發(fā)或斷裂，通常用于制造電機的粘合劑被熱膨脹系數(shù)接近相鄰鋼構(gòu)件的粘合劑取代。

AlNiCo（鋁-鎳-鈷）磁體的選擇有利于稀土組合，因為AlNiCo在低溫下能更好地保持磁性，使用干膜潤滑的不銹鋼滾珠軸承也是出于同樣的原因。所有機加工金屬零件均應(yīng)力消除，其結(jié)果是一種設(shè)計，可以在低溫下，在真空室的限制下運行，而不會蒸發(fā)電機的材料。

金屬部件的收縮和非金屬部件的硬化是導(dǎo)致步進電機在低溫下無法工作的兩個主要因素。在收縮的情況下，如果具有臨界尺寸的電機部件以不同的速率收縮，則可能導(dǎo)致電機鎖定。由此產(chǎn)生的應(yīng)力會使過冷脆化的金屬零件產(chǎn)生裂紋。

為了克服這些影響，低溫電機必須選用特殊合金，所有金屬部件必須具有可比的熱膨脹系數(shù)。電纜絕緣和軸承潤滑脂在低溫下都容易硬化，可能需要干潤滑，必須仔細選擇絕緣聚合物，以通過低溫循環(huán)保持分子完整性。

Phytron具有25年定制空間電機的經(jīng)驗，時至今日在空間運行中已經(jīng)有250多臺Phytron電機。我們有足夠的經(jīng)驗和能力在不犧牲精度和可靠性的前提下 ，實現(xiàn)如何優(yōu)化電機重量、優(yōu)化功耗、控制熱量損耗和控制磁場分布等相關(guān)指標，以次來滿足空間運動的需求。

• Phytron的技術(shù)和產(chǎn)品已成功應(yīng)用如下機構(gòu)：

• Phytron產(chǎn)品已成功應(yīng)用以下空間項目

1.歐洲航天局“BepiColombo”號水星探測器

用戶：Polish Academy of Science (PAS)波蘭科學(xué)院,DLR德國宇航中心,ESA歐洲航天局

“bepicolombo”號水星探測器飛行70億公里后將于2019年進入繞水星軌道，將是迄今為止歐洲最復(fù)雜的科學(xué)任務(wù)之一。

“bepicolombo”號任務(wù)包括：

• 使用其攜帶的高科技設(shè)備完成對水星最quan面、清晰度最高的覆蓋

• 拍攝首批熱成像照片，確定水星表面成分，生成整體溫度圖；

• 提供水星表面特征的第一幅整體三維圖；

• 對水星引力環(huán)境進行有史以來最quan面的數(shù)字測量

2.好奇號火星探測器-ChemCam化學(xué)相機

用戶：PI和NASA美國宇航局

Phytron用于激光對焦和控制分析相機ChemCan中使用Phytron的VSS25.200.0,6-HV真空電機調(diào)節(jié)焦距

3.MAVEN火星大氣與揮發(fā)物演化任務(wù)

用戶：LASP大氣和太陽物理實驗室, NASA美國宇航局

MAVEN火星大氣與揮發(fā)物演化航天器將會穿過火星大氣層的外層邊緣，使用8種儀器測量氣體并監(jiān)測周圍條件。

Phytron提供的電機用于光學(xué)測試中，包括對光柵翻轉(zhuǎn)的控制90度偏轉(zhuǎn)角的控制、預(yù)加載定位、清潔光學(xué)器件。

Phytron提供VSS25系列電機，整步數(shù)200步，集成一個速比為50的行星減速機。鈦合金部件、濕式潤滑、定制鈦材料的聯(lián)軸器。

4.JUNO探測器

用戶：NASA 美國宇航局，ESA歐洲航天局

Juno為美國宇航局發(fā)射用來探測Juno小行星的探測衛(wèi)星，

Phytron提供VSS32電機用于紫外成像攝譜儀鏡面旋轉(zhuǎn)控制。

5.EnMAP高光譜衛(wèi)星 --- 德國地球科學(xué)研究中心

德國于2013年發(fā)射被稱為環(huán)境測繪與分析計劃(En-MAP)的高光譜衛(wèi)星。該衛(wèi)星的軌道高度為643.7km，它將利用兩臺覆蓋可見光至近紅外和短波紅外譜區(qū)的光譜儀以30m地面采樣距離對地面上30x30km“的面積進行采樣。

在該項目中Phytron提供一款定制的電機用于快門校準機構(gòu)，定制的電機包括鈦齒輪；定制的磁鐵減少雜散的磁通，線圈采用冗余設(shè)計保證一組線圈損壞后另外一組能正常工作，定制的諧波減速機，雙軸承設(shè)計能更好承受震動和沖擊。

6.KOMPSAT S/C mission 韓國阿里郎多用途衛(wèi)星

用戶：EADS歐洲宇航防務(wù)集團, ASTRIUM阿斯特里姆

Pytron用于阿里郎衛(wèi)星X波段天線中高精度位置執(zhí)行機構(gòu)定制的宇航級電機主體為鈦材料質(zhì)量輕,集成諧波減速機，雙軸承設(shè)計可承受比較大的沖擊和震動，特殊的潤滑系統(tǒng)保證電機壽命。

7.Rosetta – Cosima歐洲宇航局羅塞塔——柯西瑪

客戶：歐洲宇航局

它的主要任務(wù)是在該彗星向日飛行時對彗星表面進行拍照、采樣，從而幫助人類研究并揭示太陽系形成的奧秘。為了到達這個目標，需要長期巡航，多次變軌，期間很多是睡眠。Phytron供VSS19電機用于彗星次級離子質(zhì)量分析器中.

8.XMM-Newton – EPIC 歐洲宇航局牛頓衛(wèi)星

用戶：ESA歐洲航天局

Phytron提供電機用于控制光子成像相機.1999年12月，多鏡片X射線觀測衛(wèi)星（現(xiàn)稱XMM-牛頓）發(fā)射升空，歐洲天文學(xué)家從此擁有了他們自己的X射線觀測臺。這顆衛(wèi)星裝備了三部X射線望遠鏡，因其奇異的飛行軌道而著稱，這種飛行軌道可令其長時間、不間斷觀測深空。XMM-牛頓讓歐洲天文學(xué)界獲得了諸多突破，如觀測到迄今在遙遠宇宙看到的zui大星系團。這個龐大的星系團（上圖右側(cè)）證明了一種稱為暗能量的神秘力量的存在。據(jù)說，暗能量加速了宇宙的膨脹速度?？茖W(xué)家表示，如此巨大的星系團可能是在宇宙初期形成的.

9.Cassini-Huygens  卡西尼惠更斯土星探測衛(wèi)星

用戶：美國太空總署， ESA, NASA

“卡西尼－惠更斯”計劃（Cassini-Huygens mission）是美國宇航局（NASA）、歐洲空間局（ESA）和意大利空間局（ISA）的合作項目?？ㄎ髂彳壍拉h(huán)繞器上包括兩個照相機，是由加州技術(shù)研究院下屬的噴氣動力實驗室（JPL）負責設(shè)計。成像小組則主要來自空間科學(xué)研究院。

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