JP2021014226A - Attitude control device, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、姿勢制御装置、及びその製造方法に関し、特に姿勢制御装置が備えるリアクションホイールに関する。 The present invention relates to an attitude control device and a method for manufacturing the same, and particularly to a reaction wheel included in the attitude control device.
従来、宇宙空間で利用される人工衛星が姿勢を変える場合、角運動量交換型の姿勢制御がなされる。人工衛星は姿勢制御装置を備えており、姿勢制御装置が有する回転体の角運動量を変化させることで、慣性トルクが生じる。その慣性トルクの反作用トルクを人工衛星の機体に作用させることによって、機体の姿勢を変化させる姿勢制御方法である。この姿勢制御は、姿勢制御装置が有するリアクションホイールを加減速させることによって行われる。リアクションホイールの回転を加減速させることで、角運動量が変化する。人工衛星の機体のX軸、Y軸、Z軸、等に合わせて、それぞれリアクションホイールを配置すれば、宇宙空間で人工衛星の機体を任意の方向に向けることができる。 Conventionally, when an artificial satellite used in outer space changes its attitude, angular momentum exchange type attitude control is performed. The artificial satellite is equipped with an attitude control device, and inertial torque is generated by changing the angular momentum of the rotating body of the attitude control device. This is an attitude control method that changes the attitude of the aircraft by applying the reaction torque of the inertial torque to the aircraft of the artificial satellite. This attitude control is performed by accelerating or decelerating the reaction wheel of the attitude control device. By accelerating or decelerating the rotation of the reaction wheel, the angular momentum changes. By arranging the reaction wheels according to the X-axis, Y-axis, Z-axis, etc. of the artificial satellite body, the artificial satellite body can be oriented in any direction in outer space.
リアクションホイールの必要イナーシャは、人工衛星の質量等により決定される。リアクションホイールのイナーシャを大きくする場合は、リアクションホイールの外周部の肉厚増加等、が行われるが、このことによりリアクションホイールの質量が増加する。リアクションホイールの質量増加に伴い、リアクションホイールの軸部、及び軸部と外周部との中間部の強度向上を含め、構造検討が必要であった。すなわち、人工衛星ごとにリアクションホイールの設計が行われていた。 The required inertia of the reaction wheel is determined by the mass of the artificial satellite and the like. When increasing the inertia of the reaction wheel, the thickness of the outer peripheral portion of the reaction wheel is increased, and the mass of the reaction wheel is increased by this. As the mass of the reaction wheel increased, it was necessary to study the structure, including improving the strength of the shaft portion of the reaction wheel and the intermediate portion between the shaft portion and the outer peripheral portion. That is, the reaction wheel was designed for each artificial satellite.
しかしながら、人工衛星ごとにリアクションホイールを設計することは、その都度設計工数が必要であり、手間がかかっていた。また、その開発コストが発生していた。 However, designing a reaction wheel for each artificial satellite requires design man-hours each time, which is troublesome. In addition, the development cost was incurred.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、人工衛星ごとに異なるイナーシャの姿勢制御装置を容易に供給できるようにして、異なるイナーシャの要求に対応できるようにすることである。 The present invention has been made to solve the above problems, and is to make it possible to easily supply an attitude control device having different inertia for each artificial satellite so as to be able to meet the demands of different inertia. ..
本発明に係る人工衛星用の姿勢制御装置は、リアクションホイールと、リアクションホイールが回転自在に取り付けられているステータ組立体とを備え、リアクションホイールは、被固定部が設けられている半径部と、被固定部に対応する固定部が設けられている外周部とを有し、半径部の被固定部には、体積、及び質量の少なくとも何れか一方が異なって形成された複数の外周部から選択された外周部材が脱着可能に固定されており、選択された外周部材が固定されていることにより、リアクションホイールが所望のイナーシャを有して構成されている。 The attitude control device for an artificial satellite according to the present invention includes a reaction wheel and a stator assembly to which the reaction wheel is rotatably attached, and the reaction wheel has a radius portion provided with a fixed portion and a radius portion. It has an outer peripheral portion provided with a fixing portion corresponding to the fixed portion, and the fixed portion of the radial portion is selected from a plurality of outer peripheral portions in which at least one of the volume and the mass is formed differently. The outer peripheral member is detachably fixed, and the selected outer peripheral member is fixed, so that the reaction wheel is configured to have a desired inertia.
また、本発明に係る人工衛星用の姿勢制御装置の製造方法は、リアクションホイールと、リアクションホイールが回転自在に取り付けられているステータ組立体とを備える人工衛星に用いられる姿勢制御装置を製造する方法であって、リアクションホイールを取り付けるステータ組立体を作製する工程と、被固定部が設けられ、リアクションホイールを構成する半径部材を作製する工程と、被固定部に対応する固定部が設けられ、体積、及び質量の少なくとも何れか一方が異なる複数の外周部材を作製する工程と、複数の外周部材から、所望のイナーシャのリアクションホイールを構成する外周部材を選択する工程と、選択された外周部材の固定部を、半径部材の被固定部に固定して、リアクションホイールを組み立てる工程と、組み立てられたリアクションホイールを、ステータ組立体に回転自在に固定する工程と、を備えている。 Further, the method for manufacturing an attitude control device for an artificial satellite according to the present invention is a method for manufacturing an attitude control device used for an artificial satellite including a reaction wheel and a stator assembly to which the reaction wheel is rotatably attached. The process of manufacturing the stator assembly to which the reaction wheel is attached, the step of manufacturing the radial member that constitutes the reaction wheel by providing the fixed portion, and the fixing portion corresponding to the fixed portion are provided, and the volume is increased. , And a step of producing a plurality of outer peripheral members having different masses, a step of selecting an outer peripheral member constituting a desired inertia reaction wheel from the plurality of outer peripheral members, and fixing of the selected outer peripheral member. It includes a step of assembling the reaction wheel by fixing the portion to the fixed portion of the radial member, and a step of rotatably fixing the assembled reaction wheel to the stator assembly.
本発明に係る姿勢制御装置では、リアクションホイールが体積、及び質量の少なくとも何れか一方が異なって形成された複数の外周部から選択された外周部材が、脱着可能に固定されている。そのため、所望のリアクションホイールのイナーシャを得ることができる。したがって、人工衛星ごとに異なるイナーシャの姿勢制御装置を短期間、かつ低コストで供給することができる。 In the attitude control device according to the present invention, an outer peripheral member selected from a plurality of outer peripheral portions in which at least one of the volume and the mass of the reaction wheel is formed is detachably fixed. Therefore, the inertia of the desired reaction wheel can be obtained. Therefore, it is possible to supply an inertial attitude control device that differs for each artificial satellite in a short period of time and at low cost.
本発明に係る姿勢制御装置の製造方法では、リアクションホイールが体積、及び質量の少なくとも何れか一方が異なっている複数の外周部材を作製する工程と、複数の外周部材から、所望のイナーシャのリアクションホイールを構成する外周部材を選択する工程と、を備えている。そのため、所望のイナーシャのリアクションホイールを構成する外周部材により、所望のイナーシャのリアクションホイールを製造することができる。したがって、人工衛星ごとに異なるイナーシャの姿勢制御装置を短期間、かつ低コストで供給することができる。 In the method for manufacturing an attitude control device according to the present invention, a step of manufacturing a plurality of outer peripheral members in which at least one of the volume and the mass of the reaction wheel is different, and a reaction wheel of a desired inertia from the plurality of outer peripheral members. It is provided with a step of selecting an outer peripheral member constituting the above. Therefore, the reaction wheel of the desired inertia can be manufactured by the outer peripheral member constituting the reaction wheel of the desired inertia. Therefore, it is possible to supply an inertial attitude control device that differs for each artificial satellite in a short period of time and at low cost.
実施の形態
図1〜図3を参照しながら、本発明の実施の形態に係る姿勢制御装置100を説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る姿勢制御装置100の側面図である。また、図2は、図1の姿勢制御装置100のカバーを除いた状態において、姿勢制御装置100の中心軸を通る面における側面断面図である。また、図3は、図2のA部拡大図である。
図1に示されているように、姿勢制御装置100は、ステータ組立体10と、ステータ組立体10に固定されているカバー50と、を備えている。図2には、姿勢制御装置100の内部構成が示されており、さらに姿勢制御装置100は、ステータ組立体10に回転自在に取り付けられているリアクションホイール20を備えている。
Embodiment The attitude control device 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a side view of the attitude control device 100 according to the embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 is a side sectional view of a plane passing through the central axis of the attitude control device 100 in a state where the cover of the attitude control device 100 of FIG. 1 is removed. Further, FIG. 3 is an enlarged view of part A of FIG.
As shown in FIG. 1, the attitude control device 100 includes a stator assembly 10 and a
ステータ組立体10は、人工衛星の機体に固定される姿勢制御装置100の固定部である。また、後述するように、ステータ組立体10は、リアクションホイール20に回転力をもたらす電磁力を発生させる。
リアクションホイール20は、回転状態により、人工衛星の機体の姿勢を制御する部材である。リアクションホイール20は、ステータ組立体10により発生した電磁力によって回転が加減速される。リアクションホイール20の角運動量が変化することにより、人工衛星の姿勢が制御される。
シャフト40は、リアクションホイール20をステータ組立体10に保持している部材である。
カバー50は、リアクションホイール20を覆っている部材である。カバー50は、姿勢制御装置外の他の部材が、回転物であるリアクションホイール20に接触することを防止する。
The stator assembly 10 is a fixing portion of the attitude control device 100 fixed to the body of the artificial satellite. Further, as will be described later, the stator assembly 10 generates an electromagnetic force that brings a rotational force to the reaction wheel 20.
The reaction wheel 20 is a member that controls the attitude of the artificial satellite's airframe according to the rotational state. The rotation of the reaction wheel 20 is accelerated or decelerated by the electromagnetic force generated by the stator assembly 10. The attitude of the artificial satellite is controlled by changing the angular momentum of the reaction wheel 20.
The
The
次に、上記の各構成部材について説明する。
ステータ組立体10は、人工衛星の機体に固定される本体部材11と、本体部材11に固定される軸部材16とを有している。
Next, each of the above-mentioned constituent members will be described.
The stator assembly 10 has a main body member 11 fixed to the body of the artificial satellite, and a shaft member 16 fixed to the main body member 11.
本体部材11は、略円形状の円盤部12と、略円筒状の外周円筒部13と、略円筒状のステータ部14とを含んでいる。本体部材11は、一方端が開口された有底円筒状である。
円盤部12は、本体部材11の基板部分である。
外周円筒部13は、略円筒形状の部材である。外周円筒部13は、円盤部12の外周端部の全周に、両者の中心軸を一致させて、円盤部12に対し垂直に設けられている。
ステータ部14は、略円筒形状の部材であり、複数のコイル15が周方向に等間隔に配置されている。ステータ部14は、円盤部12の外周円筒部13が設けられている面と反対面の外周端部に近い部位の全周に、両者の中心軸を一致させて同軸状に配置され、かつ円盤部12に対し垂直に設けられている。複数のコイル15は、図示しない制御部により、電流が制御されて、電磁力を発生する。
すなわち、本体部材11は、円盤部12の一方の面に外周円筒部13、他方の面にステータ部14がそれぞれ設けられて構成されている。
The main body member 11 includes a substantially circular disk portion 12, a substantially cylindrical outer peripheral cylindrical portion 13, and a substantially cylindrical stator portion 14. The main body member 11 has a bottomed cylindrical shape with one end opened.
The disk portion 12 is a substrate portion of the main body member 11.
The outer peripheral cylindrical portion 13 is a member having a substantially cylindrical shape. The outer peripheral cylindrical portion 13 is provided perpendicular to the disc portion 12 so that the central axes of the two are aligned with the entire circumference of the outer peripheral end portion of the disc portion 12.
The stator portion 14 is a member having a substantially cylindrical shape, and a plurality of
That is, the main body member 11 is configured by providing an outer peripheral cylindrical portion 13 on one surface of the disk portion 12 and a stator portion 14 on the other surface.
軸部材16は、軸基盤部17と、軸円筒部18と、ベアリング19と、リアクションホイール20をステータ組立体10に保持するシャフト40と、リアクションホイール20をシャフト40に固定するナット42と、を含んでいる。
軸基盤部17は、中心部に孔が設けられており、略円盤形状の部材である。
軸円筒部18は、両端部が開口され、中心部に軸中心孔18aが設けられている略円筒形状の部材である。軸円筒部18は、軸基盤部17の一方面の中心部に、両者の中心軸を一致させて同軸状に配置されて、固定されている。軸基盤部17と、軸円筒部18とは、一体的に形成されている。
ベアリング19は、周知のボールベアリングであり、軸円筒部18の内部に配置されている。ベアリング19は、リアクションホイール20をシャフト40を介して回転可能に保持している。リアクションホイール20がシャフト40を介して安定して保持されるように、ベアリング19は、軸部材16の中心軸方向に2つ配置されている。
The shaft member 16 includes a shaft base portion 17, a shaft cylindrical portion 18, a bearing 19, a
The shaft base portion 17 is a member having a substantially disk shape and is provided with a hole in the central portion.
The shaft cylindrical portion 18 is a substantially cylindrical member having both ends opened and a shaft center hole 18a provided in the central portion. The shaft cylindrical portion 18 is coaxially arranged and fixed to the central portion of one surface of the shaft base portion 17 so that the central axes of both are aligned with each other. The shaft base portion 17 and the shaft cylindrical portion 18 are integrally formed.
The bearing 19 is a well-known ball bearing, and is arranged inside the shaft cylindrical portion 18. The bearing 19 rotatably holds the reaction wheel 20 via the
軸部材16は、円盤部12の外周円筒部13が設けられている面に対し反対面の中心部に、軸部材16と、円盤部12との中心軸をあわせて固定されている。すなわち、軸部材16と、ステータ部14とは、円盤部12の同じ側の面に設けられている。 The shaft member 16 is fixed at the center of the surface opposite to the surface of the disk portion 12 where the outer peripheral cylindrical portion 13 is provided, with the central axes of the shaft member 16 and the disk portion 12 aligned. That is, the shaft member 16 and the stator portion 14 are provided on the same side surface of the disk portion 12.
リアクションホイール20は、ステータ組立体10に回転自在に取り付けられている部材であり、半径部材21と、半径部材21の外周部に固定されているリング状の外周部材29とを有している。 The reaction wheel 20 is a member rotatably attached to the stator assembly 10, and has a radial member 21 and a ring-shaped outer peripheral member 29 fixed to the outer peripheral portion of the radial member 21.
半径部材21は、シャフト40に固定されている中心部22と、中心部22の外周側に配置されている中間部24と、中間部24の外周側に配置されている外縁部25と、を含んで一体的に形成されている。半径部材21は、磁性体で形成されている。
The radial member 21 includes a central portion 22 fixed to the
円盤形状の中心には、中心孔23が設けられている。リアクションホイール20は、中心孔23に挿入されているシャフト40にナット42で固定されており、ベアリング19を介してステータ組立体10に回転自在に取り付けられる。
中心部22の外周全周には、リング状の中間部24が設けられている。中間部24は、中心部22を基端に、外周側へ、かつ、中心部22から軸方向に離れる方向に伸びている。
A central hole 23 is provided at the center of the disk shape. The reaction wheel 20 is fixed to the
A ring-shaped intermediate portion 24 is provided on the entire outer circumference of the central portion 22. The intermediate portion 24 extends from the central portion 22 to the outer peripheral side and in a direction away from the central portion 22 in the axial direction.
中間部24の外周端部には、外縁部25が設けられている。外縁部25は、円筒形状である。外縁部25は、中間部24の外周端部を基端とし、リアクションホイール20の中心軸方向において、中間部24が中心部22に対して伸びている方向とは逆の方向に、リアクションホイール20の中心軸と平行に延びている。また、外縁部25の中間部24と接続されている端部の外周側面には、磁石27が磁石固定片28と、ねじ等の固定具とにより固定されている。さらに、外縁部25の磁石27が配置されている端部と反対側の端部には、後述する外周部材29が固定されている被固定部26が設けられている。 An outer edge portion 25 is provided at the outer peripheral end portion of the intermediate portion 24. The outer edge portion 25 has a cylindrical shape. The outer edge portion 25 has the outer peripheral end portion of the intermediate portion 24 as a base end, and the reaction wheel 20 is in the direction opposite to the direction in which the intermediate portion 24 extends with respect to the central portion 22 in the central axis direction of the reaction wheel 20. Extends parallel to the central axis of. Further, a magnet 27 is fixed to the outer peripheral side surface of the end portion connected to the intermediate portion 24 of the outer edge portion 25 by a magnet fixing piece 28 and a fixing tool such as a screw. Further, a fixed portion 26 to which the outer peripheral member 29 described later is fixed is provided at the end portion of the outer edge portion 25 opposite to the end portion on which the magnet 27 is arranged.
外縁部25と、外周部材29との間には、ステータ部14が隙間を有して挿入されている。ステータ組立体10と、リアクションホイール20とが組み立てられた状態で、外縁部25に組み込まれている磁石27は、ステータ組立体10の中心軸方向において、ステータ部14に配置されているコイル15のほぼ中心に配置されている。すなわち、磁石27は、わずかな間隙を挟んで、コイル15と対向している。この配置により、コイル15に発生した電磁力を効率的に利用して、リアクションホイール20を回転させる。
A stator portion 14 is inserted between the outer edge portion 25 and the outer peripheral member 29 with a gap. The magnet 27 incorporated in the outer edge portion 25 in a state where the stator assembly 10 and the reaction wheel 20 are assembled is a
図3は、図2のA部拡大図であり、外周部材29Aが外縁部25に固定されている状態が示されている。外周部材29Aには、被固定部26に対応する固定部30が、外周部材29Aの端部に設けられている。固定部30が、被固定部26に接合されて、外周部材29Aが外縁部25に固定されている。外周部材は、リアクションホイール20の一部を形成し、リアクションホイール20全体のイナーシャを所望のイナーシャに調整する部材である。外周部材29Aの内面側には、わずかな隙間を介してステータ部14に配置されているコイル15に対向している、凸部31が設けられている。コイル15に接近して凸部31を配置することにより、コイル15により発生する磁束を集中させて、磁力を効率よく利用することができる。
FIG. 3 is an enlarged view of the A portion of FIG. 2, showing a state in which the outer peripheral member 29A is fixed to the outer edge portion 25. The outer peripheral member 29A is provided with a fixing portion 30 corresponding to the fixed portion 26 at the end of the outer peripheral member 29A. The fixing portion 30 is joined to the fixed portion 26, and the outer peripheral member 29A is fixed to the outer edge portion 25. The outer peripheral member is a member that forms a part of the reaction wheel 20 and adjusts the inertia of the entire reaction wheel 20 to a desired inertia. A convex portion 31 facing the
図4は、図3の外周部材29Aとは異なる形状の他の形態としての外周部材29Bを装着した場合を示した図2のA部拡大図である。リアクションホイール20のイナーシャが所望のイナーシャとなるように、形状、及び質量の少なくとも何れか一方が異なって形成された複数の外周部材29A、29B、等が予め用意されている。外周部材29Bは、径方向の寸法を変えて形成されており、図4に示されている外周部材29Bは、図3に示されている外周部材29Aに対して、外周側に大きく張り出した形状に形成されている。これにより、外周部材29Bは、外周部材29Aに対して質量が大きく、リアクションホイール20のイナーシャも大きくなる。 FIG. 4 is an enlarged view of part A of FIG. 2 showing a case where the outer peripheral member 29B as another form having a shape different from that of the outer peripheral member 29A of FIG. 3 is mounted. A plurality of outer peripheral members 29A, 29B, etc., which are formed differently in at least one of the shape and the mass, are prepared in advance so that the inertia of the reaction wheel 20 becomes the desired inertia. The outer peripheral member 29B is formed by changing the radial dimension, and the outer peripheral member 29B shown in FIG. 4 has a shape that greatly projects toward the outer peripheral side with respect to the outer peripheral member 29A shown in FIG. Is formed in. As a result, the outer peripheral member 29B has a larger mass than the outer peripheral member 29A, and the inertia of the reaction wheel 20 also increases.
また、中心軸方向の寸法、又は形状を変えてもよい。さらに、外周部材29の形状は変えずに、材質を変えることで、リアクションホイール20のイナーシャを変更してもよい。 Further, the dimensions or the shape in the central axis direction may be changed. Further, the inertia of the reaction wheel 20 may be changed by changing the material without changing the shape of the outer peripheral member 29.
加えて、外周部材29の他の形態として、外形は変更せずに、内部に中空部分を設けることで外周部材29の質量を変え、リアクションホイール20のイナーシャを変更してもよい。小さい中空部分を外周部材29の内部に形成した場合は、大きい中空部分を形成した場合よりも、リアクションホイール20のイナーシャは大きくなる。また、同じ大きさの中空部分を形成する場合でも、中空部分の位置を、外周部材29において内周寄りに形成した場合は、外周寄りに形成した場合よりも、リアクションホイール20のイナーシャは大きくなる。外周部材29の内部に中空部分を設ける場合は、外形形状が変わらないため、他の部位に干渉することがない。すなわち、外周部材29の内部に、大きさ、位置の少なくとも一方を変化させて中空部分を設けることで、リアクションホイール20のイナーシャを変えることができる。 In addition, as another form of the outer peripheral member 29, the mass of the outer peripheral member 29 may be changed by providing a hollow portion inside without changing the outer shape, and the inertia of the reaction wheel 20 may be changed. When the small hollow portion is formed inside the outer peripheral member 29, the inertia of the reaction wheel 20 is larger than when the large hollow portion is formed. Further, even when a hollow portion having the same size is formed, when the position of the hollow portion is formed closer to the inner circumference in the outer peripheral member 29, the inertia of the reaction wheel 20 is larger than when the hollow portion is formed closer to the outer circumference. .. When the hollow portion is provided inside the outer peripheral member 29, the outer shape does not change, so that it does not interfere with other parts. That is, the inertia of the reaction wheel 20 can be changed by providing a hollow portion inside the outer peripheral member 29 by changing at least one of the size and the position.
形状、及び質量の少なくとも何れか一方が異なる複数の外周部材29(29A、29B、等)の何れにも、外縁部25の被固定部26に対応した同一形状の固定部30が設けられている。そのため、何れの外周部材29(29A、29B、等)も被固定部26に固定することができる。したがって、形状、及び質量の少なくとも何れか一方が異なる複数の外周部材29(29A、29B、等)から、何れか1つの外周部材29(29A、29B、等)を選択して被固定部26に固定することで、所望のリアクションホイール20のイナーシャを構成することができる。 A fixing portion 30 having the same shape corresponding to the fixed portion 26 of the outer edge portion 25 is provided on any of the plurality of outer peripheral members 29 (29A, 29B, etc.) having different shapes and at least one of the masses. .. Therefore, any outer peripheral member 29 (29A, 29B, etc.) can be fixed to the fixed portion 26. Therefore, one of the outer peripheral members 29 (29A, 29B, etc.) is selected from the plurality of outer peripheral members 29 (29A, 29B, etc.) having different shapes and at least one of the masses, and the fixed portion 26 is used. By fixing, the inertia of the desired reaction wheel 20 can be configured.
ステータ組立体10の軸円筒部18の軸中心孔18aに配置されているベアリング19のインナーレース部には、シャフト40が挿入されている。リアクションホイール20の中心孔23に、シャフト40の先端部が通され、ナット等を締結することにより、リアクションホイール20がシャフト40に固定されている。
The
リアクションホイール20の回転バランスをとる場合は、半径部材21と、外周部材29とが組み立てられた状態でアンバランス量が測定される。測定したアンバランス量に応じて、半径部材21の外周部分である外縁部において、ドリル加工、等切削加工がなされ、回転バランスが調整される。 When the reaction wheel 20 is rotationally balanced, the unbalance amount is measured with the radial member 21 and the outer peripheral member 29 assembled. According to the measured unbalance amount, the outer edge portion, which is the outer peripheral portion of the radial member 21, is drilled or cut, and the rotational balance is adjusted.
次に、姿勢制御装置100の作動について説明する。
人工衛星に備えられた、図示しない制御装置により、人工衛星の姿勢制御が開始されると、姿勢制御量に応じて姿勢制御装置100のステータ組立体10に配置されているコイル15に電流が流される。周知の原理により、コイル15に電流が流されることにより発生する磁界と、リアクションホイール20に設けられている磁石27との関係で、リアクションホイール20に回転力が発生する。制御開始前のリアクションホイール20の回転状態に対してリアクションホイール20の回転が加速すると、リアクションホイール20の角運動量が変化する。角運動量が変化する時の反作用トルクにより、人工衛星の機体の姿勢が変わる。また、人工衛星の機体を上記と反対方向に変える場合は、リアクションホイール20が減速され、すなわち反対方向に加速され、リアクションホイール20の角運動量を上記と反対方向に変化させる。
Next, the operation of the attitude control device 100 will be described.
When the attitude control of the artificial satellite is started by a control device (not shown) provided in the artificial satellite, a current is passed through the
次に、リアクションホイール20のイナーシャに応じた外周部材29の選択方法について説明する。
上述したように、本発明のリアクションホイール20を構成する外周部材29は、形状、及び質量の少なくとも何れか一方が異なって形成された複数の外周部材29(29A、29B、等)が予め用意されており、その中から最適な外周部材29が選択されて組み立てされることで、リアクションホイール20のイナーシャを所望のイナーシャとなるように構成されている。
Next, a method of selecting the outer peripheral member 29 according to the inertia of the reaction wheel 20 will be described.
As described above, the outer peripheral member 29 constituting the reaction wheel 20 of the present invention is prepared in advance with a plurality of outer peripheral members 29 (29A, 29B, etc.) formed having at least one of a different shape and mass. By selecting and assembling the optimum outer peripheral member 29 from the outer peripheral members 29, the inertia of the reaction wheel 20 is configured to be a desired inertia.
まず、人工衛星の機体全体の質量、構成機器等から、リアクションホイール20に要求されるイナーシャを求める。その後、次式により外周部材29として必要なイナーシャを求める。
[外周部材29のイナーシャ]=[リアクションホイール20のイナーシャ] −[半径部材21のイナーシャ]
なお、上式の半径部材21のイナーシャには、姿勢制御装置100を組み立てる上で必要なシャフト40及びその固定用部材、ベアリング19のインナーレース及びベアリングボールの一部、リアクションホイール20を組み立てるのに必要なねじ等の固定具類、等のイナーシャを含んで計算される。
外周部材29のイナーシャを求めたら、算出されたイナーシャに合うように、外周部材29の回転中心からの距離から求められる質量の外周部材29を選択する。
First, the inertia required for the reaction wheel 20 is obtained from the mass of the entire body of the artificial satellite, the constituent devices, and the like. Then, the inertia required for the outer peripheral member 29 is obtained by the following equation.
[Inertia of outer peripheral member 29] = [Inertia of reaction wheel 20]-[Inertia of radial member 21]
In addition, in the inertia of the above-type radial member 21, the
After obtaining the inertia of the outer peripheral member 29, the outer peripheral member 29 having a mass obtained from the distance from the rotation center of the outer peripheral member 29 is selected so as to match the calculated inertia.
本発明の実施の形態に係る人工衛星用の姿勢制御装置では、リアクションホイールは、体積、及び質量の少なくとも何れか一方が異なって形成された複数の外周部から選択された外周部材が、脱着可能に固定されている。選択された外周部材が固定されていることにより、リアクションホイールが所望のイナーシャを有して構成されている。 In the attitude control device for an artificial satellite according to the embodiment of the present invention, the reaction wheel has a removable outer peripheral member selected from a plurality of outer peripheral portions formed having at least one of a different volume and mass. It is fixed to. By fixing the selected outer peripheral member, the reaction wheel is configured to have the desired inertia.
本発明に係る姿勢制御装置によれば、最適なイナーシャの外周部材を選択して固定するだけで、所望のリアクションホイールのイナーシャを得ることができる。したがって、人工衛星ごとに異なるイナーシャの姿勢制御装置を短期間で供給することができる。 According to the attitude control device according to the present invention, the inertia of a desired reaction wheel can be obtained only by selecting and fixing the optimum outer peripheral member of the inertia. Therefore, it is possible to supply a different inertia attitude control device for each artificial satellite in a short period of time.
本発明に係る姿勢制御装置によれば、最適なイナーシャの外周部材を選択して固定するだけで、所望のリアクションホイールのイナーシャを得ることができる。したがって、人工衛星ごとに異なるイナーシャの姿勢制御装置を、少ない開発工数、低コストで供給することができる。 According to the attitude control device according to the present invention, the inertia of a desired reaction wheel can be obtained only by selecting and fixing the optimum outer peripheral member of the inertia. Therefore, it is possible to supply an inertial attitude control device that differs for each artificial satellite with a small number of development man-hours and a low cost.
10 ステータ組立体, 20 リアクションホイール, 21 半径部材,
26 被固定部, 29A,29B 外周部材, 30 固定部,
100 姿勢制御装置
10 stator assembly, 20 reaction wheels, 21 radius members,
26 Fixed part, 29A, 29B outer peripheral member, 30 Fixed part,
100 Attitude control device
Claims (2)
前記リアクションホイール(20)は、被固定部(26)が設けられている半径部材(21)と、前記被固定部(26)に対応する固定部(30)が設けられている外周部材(29)とを有し、
前記半径部材(21)の前記被固定部(26)には、形状、及び質量の少なくとも何れか一方が異なって形成され、前記外周部材(29)を構成する複数の前記外周部材(29A、29B)から選択された何れか1つの前記外周部材(29A、又は29B)が、脱着可能に固定されており、
選択された前記外周部材(29A、又は28B)が固定されていることにより、前記リアクションホイール(20)が所望のイナーシャを有して構成されている、人工衛星用の姿勢制御装置。 A reaction wheel (20) and a stator assembly (10) to which the reaction wheel (20) is rotatably attached are provided.
The reaction wheel (20) has a radial member (21) provided with a fixed portion (26) and an outer peripheral member (29) provided with a fixed portion (30) corresponding to the fixed portion (26). ) And
A plurality of outer peripheral members (29A, 29B) having at least one of a different shape and mass formed in the fixed portion (26) of the radial member (21) and constituting the outer peripheral member (29). ), Any one of the outer peripheral members (29A or 29B) is detachably fixed and fixed.
An attitude control device for an artificial satellite, wherein the reaction wheel (20) is configured to have a desired inertia by fixing the selected outer peripheral member (29A or 28B).
前記リアクションホイール(20)を取り付けるステータ組立体(10)を作製する工程と、
被固定部(26)が設けられ、前記リアクションホイール(20)を構成する半径部材(21)を作製する工程と、
前記被固定部(26)に対応する固定部(30)が設けられ、体積、及び質量の少なくとも何れか一方が異なる複数の外周部材(29A、29B)を作製する工程と、
前記複数の外周部材(29A、29B)から、所望のイナーシャのリアクションホイール(20)を構成する何れか1つの前記外周部材(29A、又は29B)を選択する工程と、
前記選択された外周部材(29A、又は29B)の前記固定部(30)を、前記半径部材(21)の前記被固定部(26)に固定して、リアクションホイール(20)を組み立てる工程と、
前記組み立てられたリアクションホイール(20)を、前記ステータ組立体(10)に回転自在に取り付ける工程と、からなる、人工衛星用の姿勢制御装置の製造方法。 A method of manufacturing an attitude control device used for an artificial satellite including a reaction wheel (20) and a stator assembly (10) to which the reaction wheel (20) is rotatably attached.
The process of manufacturing the stator assembly (10) to which the reaction wheel (20) is attached, and
A step of manufacturing a radial member (21) which is provided with a fixed portion (26) and constitutes the reaction wheel (20), and
A step of producing a plurality of outer peripheral members (29A, 29B) in which a fixing portion (30) corresponding to the fixed portion (26) is provided and at least one of a volume and a mass is different.
A step of selecting any one of the outer peripheral members (29A or 29B) constituting the reaction wheel (20) of the desired inertia from the plurality of outer peripheral members (29A, 29B).
A step of assembling the reaction wheel (20) by fixing the fixed portion (30) of the selected outer peripheral member (29A or 29B) to the fixed portion (26) of the radial member (21).
A method for manufacturing an attitude control device for an artificial satellite, comprising a step of rotatably attaching the assembled reaction wheel (20) to the stator assembly (10).
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