A roda de reação é um dos principais componentes para controle e estabilização da atitude de satélites. Para desenvolver uma roda de reação é necessário a escolha ou o projeto de um motor elétrico para acionar a roda de inércia. Esta dissertação aborda as áreas de conhecimento envolvidas no projeto de máquinas elétricas a partir das quais propõe as características e parâmetros para um motor elétrico com foco na aplicação espacial em rodas de reação de satélites. São tratados os requisitos para aplicação espacial e comparados dados de rodas de reação comerciais e sob desenvolvimento científico em outros países. O modelo proposto é um motor síncrono sem escovas com força contra-eletromotriz senoidal. O rotor foi desenvolvido a partir de um arranjo Halbach de segmentos de ímãs dispostos em uma casca cilíndrica. Dentre as metas do desenvolvimento encontram-se a minimização da ondulação do torque, alcançada com uma distribuição senoidal de fluxo magnético sobre o enrolamento e a não utilização de ranhuras para sustentar as bobinas. É desenvolvido um modelo analítico para as grandezas eletromagnéticas envolvidas na produção de torque e velocidade do motor. O modelo foi simulado computacionalmente e os resultados são apresentados e discutidos. Este trabalho deixa contribuições no que tange ao conhecimento analítico de um modelo para construção de um motor para rodas de reação, o que fornecerá subsídios mais completos para o projeto do sistema de controle da plataforma de atitude de satélites.
The reaction wheel is a major component for control and stabilization of satellite attitude. The development of reaction wheels requires the selection of a comercial electric motor or a new design intended to drive the inertia wheel. This dissertation addresses the knowledge areas for electric machine design and pro poses the caracteristics and parameters for an electric motor with a focus on space application in satellites reaction wheels. The requirements for space application are covered. Comercial reaction wheels and some others under scientific development are compared whith the results. The proposed model is a synchronous brushless motor with sinusoidal back electromotive force. The rotor was developed from a Halbach array of magnets arranged in segments on a cylindrical shell. The goals are the minimization of torque ripple, achieved with sinusoidal flux distribution on the windings and use of slotless stator. An analytic model for the electromagnetic quantities involved in torque production and speed was developed. The mo del was simulated in a computer software and the results are presented and discussed. This paper makes contributions in relation to the analytical knowledge of a model to build a motor to rcaction whcels, which provide more comprehensivc bencfits for control system design of satellite attitude platforms.
