CN112926268B - 一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法及磁力矩器组 - Google Patents

一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法及磁力矩器组 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法及磁力矩器组，所述方法包括：基于多根磁棒的串并联连接方式，利用含罚函数的多维粒子群算法进行优化计算以获取不同型号的备选漆包线对应的性能指标J以及符合约束条件的优化参数；根据漆包线对应的性能指标J，从所述备选漆包线中选择性能指标J最小的漆包线作为用于设计所述磁力矩器的目标漆包线；基于所述目标漆包线及所述目标漆包线对应的优化参数，采用径向横截面为平面六角密堆积的排布方法形成占据最小空间面积的所述磁力矩器。

Description

一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法及磁力矩 器组
技术领域
本发明实施例涉及卫星技术领域，尤其涉及一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法及磁力矩器组。
背景技术
磁力矩器是指产生偶极子磁矩的装置，一般有空心线圈与铁心线圈两种。当卫星上设置有磁力矩器时，磁力矩器产生的磁矩与卫星所处的地磁场之间相互作用能够产生磁力矩，用以对卫星进行姿态控制或动量管理。通常磁力矩器与角动量交换装置或重力梯度杆配合使用，特别是对飞轮角动量进行卸载磁力矩器已被广泛采用。
目前，扁平式结构卫星，尤其是携带单侧太阳能帆板的、具有非对称结构的扁平式结构卫星，在飞行时受到的气动干扰力矩、太阳光压干扰力矩较大，在这种情况下，扁平式结构卫星因干扰力矩而积累形成的飞轮角动量较大，因而需要能够产生较大磁矩的磁力矩器进行飞轮角动量的卸载。但是传统的磁力矩器通常是应用于设定的笛卡尔坐标系下X轴，Y轴和Z轴三个特征方向上均有较大尺寸空间的卫星，而扁平式结构卫星受到其外形结构的限制，仅在X轴和Y轴两个特征方向上有充足的空间来安装传统的磁力矩器，Z轴特征方向上由于尺寸空间较小，单一磁力矩器会因长度受限而无法提供足够的磁矩且功率较大。而传统空心线圈绕制成的磁力矩器也因不能提供足够的磁矩且质量较大而不适用于扁平式结构卫星。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法及磁力矩器组；能够适用于扁平式结构卫星的Z轴尺寸特征，并且能够以较低的功率产生较大的磁矩。
本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法，所述方法包括：
基于多根磁棒的串并联连接方式，利用含罚函数的多维粒子群算法进行优化计算以获取不同型号的备选漆包线对应的性能指标J以及符合约束条件的优化参数；其中，所述优化参数包括所述多根磁棒中单根磁棒的尺寸、所述单根磁棒上漆包线的绕制层数和所述多根磁棒的串并联数量；
根据漆包线对应的性能指标J，从所述备选漆包线中选择性能指标J最小的漆包线作为用于设计所述磁力矩器的目标漆包线；
基于所述目标漆包线及所述目标漆包线对应的优化参数，采用径向横截面为平面六角密堆积的排布方法形成占据最小空间面积的所述磁力矩器。
第二方面，本发明实施例提供了一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器组，所述磁力矩器组包括：
磁力矩器，所述磁力矩器用于产生磁矩，由多根磁棒采用径向横截面为平面六角密堆积的方法阵列排布形成，且所述多根磁棒之间按照m组并联，每组并联中n根所述磁棒之间串联的方法进行连接；
支撑结构，所述支撑结构设置在所述磁力矩器的左右两侧，用于支撑稳固所述磁力矩器；
接线板，在所述磁力矩器的上端和下端分别设置有所述接线板，且所述接线板通过螺钉与所述支撑结构相连接。
本发明实施例提供了一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法及磁力矩器组，该磁力矩器组能够安装在扁平式结构卫星的Z轴特征方向上，并以较低的功率提供较大的磁矩进行飞轮角动量的卸载。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种三轴磁力矩器结构示意图。
图2为本发明实施例提供的另一种三轴磁力矩器结构示意图。
图3为本发明实施例提供的一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器组结构示意图。
图4为本发明实施例提供的多根磁棒的阵列排布方法示意图。
图5为本发明实施例提供的磁棒结构示意图。
图6为本发明实施例提供的接线板上接线孔的结构示意图。
图7为本发明实施例提供的接线板上的接线孔局部结构示意图。
图8为本发明实施例提供的另一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器组结构示意图。
图9为本发明实施例提供的磁力矩器设计方法流程示意图。
图10为本发明实施例提供的示例中磁棒阵列排布俯视图示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，其示出了目前卫星上常采用的一种三轴磁力矩器10，该三轴磁力矩器10包括三根外部绕制有线圈的磁棒101，分别安装在平行于卫星姿态的笛卡尔坐标系的X轴、Y轴和Z轴的三个特征方向上，通过对各轴上磁棒的线圈通以一定大小和方向的电流，使之产生所要求的磁矩，与轨道地磁场相互作用而产生的磁力矩作用于卫星星体上，进而用于控制卫星的姿态或动量。
但是扁平式结构卫星由于其Z轴上的尺寸空间较小，上述的三轴磁力矩器10中Z轴方向上的单一磁棒101会因长度受限而无法提供足够的磁矩且功率较大。而对于图2所示的三轴磁力矩器20，由于其Z轴上的空心线圈201无法提供足够的磁矩且质量较大因而不能够满足扁平式结构卫星Z轴方向的磁矩要求。
基于以上问题，本发明实施例期望能够提供一种适用于扁平式结构卫星的Z轴方向上的磁力矩器的设计方法及磁力矩器组，该磁力矩器组能够解决单一磁棒因长度问题无法安装在扁平式结构卫星的Z轴方向上以及空心线圈无法提供足够磁矩的问题。
基于上述内容，参见图3，其示出了能够实现本发明实施例技术方案的磁力矩器组30，该磁力矩器组30设置在扁平式结构卫星的Z轴特征方向上，具体可以包括：
磁力矩器301，所述磁力矩器301(图中白色虚线矩形所示)用于产生磁矩，如图4所示，由多根磁棒304采用径向横截面为平面六角密堆积的方法阵列排布形成，且所述多根磁棒304之间按照m组并联，每组并联中n根所述磁棒之间串联的方法进行连接；
支撑结构302，所述支撑结构302设置在所述磁力矩器301的左右两侧，用于支撑稳固所述磁力矩器301；
接线板303，在所述磁力矩器301的上端和下端分别设置有所述接线板303，且所述接线板303通过螺钉306与所述支撑结构302相连接。
对于图3所示的磁力矩器组30，在一些示例中，参见图5，所述磁力矩器301中的每根所述磁棒304由磁芯3041和绕制在所述磁芯3041外周的多层漆包线3042组成。
需要说明的是，磁力矩器301中的多根磁棒304的阵列排布采用径向横截面为平面六角密堆积的方法，由图4可以看出，每根磁棒304的周围都有六根相同的磁棒304，这样的排布方式在空间上是最密集的排布方式，能够节省磁力矩器301占据的空间面积，以便于本发明提供的磁力矩器组30能够适用于扁平式结构卫星的Z轴方向。另一方面，由于磁棒304中磁芯3041的半径r1较小，当磁棒304受力时容易导致磁棒304内的磁芯3041发生折断，采用平面六角密堆积的方法进行阵列排布，有利于每根磁棒304承受一定的径向力，以提高磁力矩器301的力学稳定性。
在本发明的具体实施方式中，所述磁力矩器301中的所述每根磁棒304均为细长体，即所述磁棒304的长度l＞＞所述磁芯3041的半径r1，用于保证产生足够大小的磁矩。
另一方面，所述磁力矩器301中的所述每根磁棒304的长度l较短以适应所述扁平式结构卫星的外形特征，具体每根磁棒304的长度l以产生满足磁力矩器301要求的磁矩为准。
对于上述示例，优选地，在本发明的具体实施方式中，所述多根磁棒304在进行阵列排布时，所述每组并联中所包含的n根磁棒304之间彼此相邻排布。可以理解地，在进行磁棒304的排布时，将同一组串联的磁棒304放置在相邻位置，能够方便磁棒304之间的串并联接线，这样的排布方式也有利于整个磁力矩器301中线缆的布置，以减少线缆之间的交叉引起的短路等情况。
根据图4所示的磁力矩器301中磁棒304的阵列排布方法，所述磁力矩器301的几何横向包络尺寸a＝(2m+1)r2，其中，r2为所述磁棒的半径；所述磁力矩器301的几何纵向包络尺寸其中，n>1。
需要说明的是，磁力矩器301的几何横向包络尺寸a和几何纵向包络尺寸b的计算公式也可以表达为：
a＝(2n+1)r2
其中，m>1。
对于上述示例，优选地，在本发明的具体实施方式中，所述多根磁棒304在进行阵列排布时，所述磁力矩器301中每横排包含的所述磁棒304的数目相同。
需要说明的是，在进行磁棒304的阵列排布时，磁力矩器301中每横排的磁棒304的数目相同有利于磁棒304串并联接线的排布，但在实际情况中，则需要根据实际情况进行调整磁棒304的阵列排布，使之合理利用空间面积，也就是说为了合理使用空间面积，磁力矩器301中每横排的磁棒304的数目可以做出适当地调整。
对于图3所示的磁力矩器组30，在一些示例中，参见图3，所述支撑结构设置在所述磁力矩器301的左右两侧，用于支撑稳固所述磁力矩器301。
需要说明的是，在本发明实施例的具体实施过程中，在磁力矩器301的左右两侧设计有支撑结构302，能够对磁力矩器301起到支撑稳固的作用，以进一步提高磁力矩器301的力学稳定性。
对于图3所示的磁力矩器组30，在一些示例中，参见图6，所述接线板303上设置有大直径孔3031和小直径孔3032的两种不同的直径孔；其中，所述磁力矩器301中的所述磁棒304穿入所述大直径孔3031并通过胶水(图中未示出)将所述磁棒304粘接至所述接线板303上；所述磁棒304上绕制的所述漆包线3042的两端通过所述小直径孔3032被引至所述磁力矩器组30的外侧以进行布线。
参见图7，其示出了接线板303上大直径孔3031和小直径孔3032的局部结构示意图，其中，大直径孔3031外部的浅灰色圆形表示绕制有漆包线3042的磁棒304的径向包络示意图。
可以理解地，在本发明的具体实施方式中，接线板303上设置的大直径孔3031为盲孔，小直径孔3032为通孔。这样，在加工过程中适当加长磁棒304的长度以使得磁棒304的两端能够穿入上下接线板303上的大直径孔3031，以实现对每根磁棒304的固定。
需要说明的是，接线板303上设置的大直径孔3031和小直径孔3032的位置布局以及数量并不局限于图6所示，具体以实际磁力矩器301中包含的磁棒304的位置排布和数量情况而定。
对于图3所示的磁力矩器组30，在一些示例中，参见图8，所述磁力矩器组30还包括绝缘外壳305，所述绝缘外壳305设置在所述接线板303的外部，用于保护所述磁棒304上所述漆包线3042两端的焊接点。
对于上述示例，在本发明的具体实施方式中，设置在上端所述接线板303外部的所述绝缘外壳305的左右两侧设置有通孔(图中虚线椭圆形所示)，用于引出所述磁力矩器组30的电流的输入输出端(图中未示出)。
需要说明的是，在进行磁力矩器组30的布线时，相邻两个串联磁棒304上绕制的漆包线3042的两端将被锡焊在一起以实现串联连接，而每组串联磁棒304的电流的流入端和流出端通过专用的电源并行接口(图中未示出)连接。
上述示例对用于扁平式结构卫星的磁力矩器组30的结构进行了具体阐述，但是对于磁力矩器组30来说，在组装磁力矩器组30之前，还需要对磁力矩器301的结构进行设计。参见图9，本发明实施例还提供了一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器301的设计方法，所述方法包括：
S901、基于多根磁棒的串并联连接方式，利用含罚函数的多维粒子群算法进行优化计算以获取不同型号的备选漆包线对应的性能指标J以及符合约束条件的优化参数；其中，所述优化参数包括所述多根磁棒中单根磁棒的尺寸、所述单根磁棒上漆包线的绕制层数和所述多根磁棒的串并联数量；
S902、根据漆包线对应的性能指标J，从所述备选漆包线中选择性能指标J最小的漆包线作为用于设计所述磁力矩器301的目标漆包线；
S903、基于所述目标漆包线及所述目标漆包线对应的优化参数，采用径向横截面为平面六角密堆积的排布方法形成占据最小空间面积的所述磁力矩器301。
对于上述设计方法，利用多根磁棒串并联的连接方法形成磁力矩器301，其中串联连接能够降低磁力矩器301的功率，并联连接能够增大磁力矩器301的磁矩，且多根磁棒采用径向横截面为平面六角密堆积的排布方法能够最大程度上减小磁力矩器301的空间面积，这样设计得到的磁力矩器301能够在扁平式结构卫星的Z轴尺寸受到严格约束的条件下以较低的功率产生较大的磁矩，弥补了单一磁棒和空心线圈的不足之处。
对于图9所示的技术方案，在一些示例中，所述基于多根磁棒的串并联连接方式，利用含罚函数的多维粒子群算法进行优化计算以获取不同型号的备选漆包线对应的性能指标J以及符合约束条件的优化参数，包括：
对于每种型号的备选漆包线，执行以下步骤：
根据所述备选漆包线设计的所述单根磁棒，获取所述单根磁棒产生的磁矩M0和功率P0；
将所述多根磁棒按照m组并联，每组并联中n根所述磁棒串联的方法进行连接；
获取所述多根磁棒串并联后产生的磁矩M＝mM0和功率
基于所述磁矩M和功率P为优化目标，利用含罚函数的多维粒子群算法进行多目标优化以获取所述备选漆包线对应的性能指标J以及符合约束条件的优化参数；其中，所述优化参数包括所述多根磁棒中单根磁棒的尺寸、所述单根磁棒上漆包线的绕制层数和所述多根磁棒的串并联数量。
对于上述示例，所述根据所述备选漆包线设计的所述单根磁棒，获取所述单根磁棒产生的磁矩M0和功率P0，包括：
根据式(1)计算获得所述单根磁棒产生的磁矩M0：
其中，U为电源电压；r1为磁芯半径；rw为所述漆包线半径；ρ为所述漆包线铜材的电阻率；y为所述漆包线的绕制层数；r2为所述磁棒的半径，r2＝r1+2yrw；k为所述磁芯材料相关参数，当所述磁棒的长度l＞＞所述磁芯的半径r1时，μr为所述磁芯的相对磁导率；
根据式(2)计算获得所述单根磁棒产生的功率P0：
需要说明的是，在单根磁棒产生的磁矩M0的计算公式中，只有当所述磁棒的长度l＞＞所述磁芯的半径r1时，才能够获得磁芯材料的相关参数k，这说明本发明实施例中所设计的磁棒必须为细长体，换言之，当磁棒的长度l大小受到限制时，磁芯半径r1的大小也会受到限制，进而会导致单根磁棒产生的磁矩M0的大小受到限制。另一方面，当单根磁棒的长度l和磁芯的半径r1均受到限制的情况下，由于设计的单根磁棒所采用的漆包线的总长度过小，电阻过小，这样将导致单根磁棒的功率P0大大地增加。
为了解决上述问题，将多根磁棒串并联连接，此时，n根磁棒串联产生的磁矩大小仍为M0，功率大小为m组串联的磁棒并联后产生的磁矩M＝mM0，功率为/>
对于上述示例，所述基于所述磁矩M和功率P为优化目标，利用含罚函数的多维粒子群算法进行多目标优化以获取所述备选漆包线对应的性能指标J以及符合约束条件的优化参数，包括：
利用含罚函数的多维粒子群算法求解多目标优化问题以获取符合约束条件的所述单根磁棒的尺寸，所述单根磁棒上所述漆包线的绕制层数以及所述多根磁棒的串并联数量：
其中，J为所述备选漆包线对应的性能指标；0.2为所述功率P的权重因子；F为罚函数，其中，Pmax为设定的功率上限；a为所述多根磁棒串并联连接的几何横向包络尺寸；amax为设定的横向包络最大尺寸；b为所述多根磁棒串并联连接的几何纵向包络尺寸；bmax为设定的纵向包络的最大尺寸；Mmin为设定的磁矩下限。
可以理解的是，对于每一种型号的漆包线，将式(4)的约束条件同时代入罚函数F，并求解最小的性能指标minJ的计算过程，可以利用含罚函数的多维粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization，PSO)完成。在整个PSO算法的求解过程中，以串并联连接的多根磁棒产生的磁矩M和功率P为目标进行优化，从而能够获得不同型号的备选漆包线对应的性能指标J。
结合上述内容，在进行优化求解的过程中，当确定了每一种型号的备选漆包线对应的性能指标J，也就能够获得符合约束条件的多根磁棒的并联组数m，以及每组并联中磁棒的串联根数n，磁芯的半径r1以及单根磁棒上漆包线的绕制层数y。
对于图9所示的技术方案，在一些示例中，所述根据漆包线对应的性能指标J，从所述备选漆包线中选择性能指标J最小的漆包线作为用于设计所述磁力矩器301的目标漆包线。
可以理解地，在本发明的具体实施方式中，通过PSO算法获得了所有型号的备选漆包线的性能指标J后，通过比较不同型号的备选漆包线对应的性能指标J，从备选漆包线中选择性能指标J最小的漆包线作为用于设计所述磁力矩器301的目标漆包线。
对于图9所示的技术方案，在一些示例中，所述基于所述目标漆包线及所述目标漆包线对应的优化参数，采用径向横截面为平面六角密堆积的排布方法形成占据最小空间面积的所述磁力矩器301，包括：
基于所述目标漆包线及所述目标漆包线对应的优化参数，将所述多根磁棒按照径向横截面为平面六角密堆积的排布方法进行阵列排布以形成所述磁力矩器301；其中，所述磁力矩器301占据的空间面积最小；
其中，所述磁力矩器301的几何横向包络尺寸a＝(2m+1)r2；所述磁力矩器301的几何纵向包络尺寸其中，n>1。
基于前述相同的技术方案构思，下面通过具体示例对前述磁力矩器301的设计方法进行验证。在本示例中采用10种不同直径的漆包线进行磁棒的设计，所用到的参数如表1所示。
表1
利用式(3)和式(4)所示的含罚函数的PSO优化算法进行优化求解，获得的不同型号的备选漆包线对应的性能指标J以及相关优化参数如表2所示。
表2
注：表2中，/表示没有得到满足约束条件的优化结果。
由表2可以得到，直径为0.45mm的漆包线对应的性能指标J最小，因此选择直径为0.45mm的漆包线作为目标漆包线。
由于目标漆包线对应的每组并联中串联磁棒的根数n多于并联组数m，并且功率P小于设定的功率上限Pmax，磁矩M大于设定的磁矩下限Mmin，因此在本示例中以磁矩M为优化变量，功率P为约束条件，并将几何纵向包络最大尺寸bmax增大10％，利用含罚函数的PSO算法对表2中目标漆包线对应的相关参数再次进行优化计算，获得的相关优化参数如表3所示。
表3
参数 优化结果
磁芯半径r1(mm) 1.1
磁芯长度l(cm) 8.5
单根磁棒漆包线绕制层数y 5
漆包线半径rw(mm) 0.225
并联组数m′ 11
每组并联中串联根数n′ 18
总磁矩M′(A·m2) 55.59
总功率P′(W) 9.72
根据表3中的设计参数，参见图10，其示出了最终设计的磁力矩器301中磁棒的阵列排布的俯视图，可以看出，由每3横排(图中虚线所示)的磁棒串联组成2组串联连接，串联接线如图中实线所示，共组成10组，剩余的中间一排磁棒与其它未连接的磁棒串联组成第11组串联连接。
需要说明的是，在本发明的具体实施方式中，磁力矩器301在一些情况下可能磁棒的包络情况不太相同，比如磁矩冗余强，但功率余量不充分等，这种情况下量化很困难，只能根据实际情况作进一步判断。
需要说明的是，本技术方案中针对磁力矩器301的设计方法既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，上述针对磁力矩器301的设计方法本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等或processor(处理器)执行本实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
因此，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计程序，所述用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计程序被至少一个处理器执行时实现上述技术方案中所述用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法的步骤。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法，其特征在于，所述方法包括：
基于多根磁棒的串并联连接方式，利用含罚函数的多维粒子群算法进行优化计算以获取不同型号的备选漆包线对应的性能指标以及符合约束条件的优化参数；其中，所述优化参数包括所述多根磁棒中单根磁棒的尺寸、所述单根磁棒上漆包线的绕制层数和所述多根磁棒的串并联数量；
根据漆包线对应的性能指标，从所述备选漆包线中选择性能指标/>最小的漆包线作为用于设计所述磁力矩器的目标漆包线；
基于所述目标漆包线及所述目标漆包线对应的优化参数，采用径向横截面为平面六角密堆积的排布方法形成占据最小空间面积的所述磁力矩器；
其中，所述基于多根磁棒的串并联连接方式，利用含罚函数的多维粒子群算法进行优化计算以获取不同型号的备选漆包线对应的性能指标以及符合约束条件的优化参数，包括：
对于每种型号的备选漆包线，执行以下步骤：
根据所述备选漆包线设计的所述单根磁棒，获取所述单根磁棒产生的磁矩和功率；
将所述多根磁棒按照组并联，每组并联中/>根所述磁棒串联的方法进行连接；
获取所述多根磁棒串并联后产生的磁矩和功率/>；
基于所述磁矩和功率/>为优化目标，利用含罚函数的多维粒子群算法进行多目标优化以获取所述备选漆包线对应的性能指标/>以及符合约束条件的优化参数；其中，所述优化参数包括所述多根磁棒中单根磁棒的尺寸、所述单根磁棒上漆包线的绕制层数和所述多根磁棒的串并联数量；
其中，所述基于所述磁矩和功率/>为优化目标，利用含罚函数的多维粒子群算法进行多目标优化以获取所述备选漆包线对应的性能指标/>以及符合约束条件的优化参数，包括：
利用含罚函数的多维粒子群算法求解多目标优化问题以获取符合约束条件的所述单根磁棒的尺寸，所述单根磁棒上所述漆包线的绕制层数以及所述多根磁棒的串并联数量：
（1）
（2）
其中，为所述备选漆包线对应的性能指标；0.2为所述功率/>的权重因子；/>为罚函数，其中，/>；/>为设定的功率上限；/>为所述多根磁棒串并联连接的几何横向包络尺寸；/>为设定的横向包络最大尺寸；/>为所述多根磁棒串并联连接的几何纵向包络尺寸；/>为设定的纵向包络的最大尺寸；/>为设定的磁矩下限。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述备选漆包线设计的所述单根磁棒，获取所述单根磁棒产生的磁矩和功率/>，包括：
根据式（3）计算获得所述单根磁棒产生的磁矩：
（3）
其中，为电源电压；/>为磁芯半径；/>为所述漆包线半径；/>为所述漆包线铜材的电阻率；/>为所述漆包线的绕制层数；/>为所述磁棒的半径，/>；/>为所述磁芯材料相关参数，当所述磁棒的长度/>所述磁芯的半径/>时，/>，/>为所述磁芯的相对磁导率；
根据式（4）计算获得所述单根磁棒产生的功率：
（4）。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标漆包线及所述目标漆包线对应的优化参数，采用径向横截面为平面六角密堆积的排布方法形成占据最小空间面积的所述磁力矩器，包括：
基于所述目标漆包线及所述目标漆包线对应的优化参数，将所述多根磁棒按照径向横截面为平面六角密堆积的排布方法进行阵列排布以形成所述磁力矩器；其中，所述磁力矩器占据的空间面积最小；
其中，所述磁力矩器的几何横向包络尺寸；所述磁力矩器的几何纵向包络尺寸/>，其中，/>。
4.一种用于扁平式结构卫星的磁力矩器组，其特征在于，所述磁力矩器组包括：
磁力矩器，所述磁力矩器用于产生磁矩，由多根磁棒采用径向横截面为平面六角密堆积的方法阵列排布形成，且所述多根磁棒之间按照组并联，每组并联中/>根所述磁棒之间串联的方法进行连接；其中，所述磁力矩器基于权利要求1至3任一项所述用于扁平式结构卫星的磁力矩器的设计方法设计得到；
支撑结构，所述支撑结构设置在所述磁力矩器的左右两侧，用于支撑稳固所述磁力矩器；
接线板，在所述磁力矩器的上端和下端分别设置有所述接线板，且所述接线板通过螺钉与所述支撑结构相连接。
5.根据权利要求4所述的磁力矩器组，其特征在于，所述磁力矩器中的每根所述磁棒由磁芯和绕制在所述磁芯外周的多层漆包线组成。
6.根据权利要求4所述的磁力矩器组，其特征在于，所述接线板上设置有大直径孔和小直径孔的两种不同的直径孔；其中，所述磁力矩器中的所述磁棒穿入所述大直径孔并通过胶水将所述磁棒粘接至所述接线板上；所述磁棒上绕制的所述漆包线的两端通过所述小直径孔被引至所述磁力矩器组的外侧以进行布线。
7.根据权利要求4所述的磁力矩器组，其特征在于，所述磁力矩器组还包括绝缘外壳，所述绝缘外壳设置在所述接线板的外部，用于保护所述磁棒上所述漆包线两端的焊接点。
8.根据权利要求7所述的磁力矩器组，其特征在于，设置在上端所述接线板外部的所述绝缘外壳的左右两侧设置有通孔，用于引出所述磁力矩器组的电流的输入输出端。
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