JP4953267B2 - ロケット用電動アクチュエータ及びロケット用電動アクチュエータの制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ロケットの可動ノズルを動作させるのに使用される電動アクチュエータおよび電動アクチュエータの制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記したような電動アクチュエータとしては、例えば、図３に示すように、機体Ｒ１に枢着連結されたハウジング３４ｆに収容されたモータ３４ｅと、このモータ３４ｅに同軸に設けたボールスクリューのリード３４ｄと、モータ３４ｅと同軸に設けたハウジング３４ｂと一体をなすボールスクリューのナット３４ｃと、ハウジング３４ｂのナット３４ｃとは反対側に位置してモータ３４ｅと同軸をなすアーム３４ａを備えた電動アクチュエータ３４があり、モータ３４ｅを回転させることによって、ハウジング３４ｂとともにアーム３４ａを矢印Ｘ方向に移動させるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来の電動アクチュエータ３４において、モータ３４ｅに負荷がかかった状態でアーム３４ａを所定位置に固定する場合には、図示しない位置センサからのフィードバック信号による位置決めサーボによって位置保持を行うようにしている都合上、図４に示すように、インバータＡの固定用パワートランジスタ（例えばトランジスタＡ１）に電流が集中してしまい、このパワートランジスタＡ１の抵抗損失による発熱が大きくなって、インバータＡが損傷してしまう可能性がないとはいえないという問題があり、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、パワートランジスタの抵抗損失を減らすことができるのに加えて、熱分布の均一化をも実現でき、その結果、インバータを小型化することが可能であると共に、信頼性を向上させることができる電動アクチュエータおよび電動アクチュエータの制御方法を提供することを目的としている。
【０００５】
本発明に係るロケット用電動アクチュエータは、 ロケットの機体と、この機体の尾部において首振り可能に支持された可動ノズルとの間に配置され、その可動ノズルの角度の制御を行うためのものであり、上記機体に収容され、それぞれ定常的に同相回転される第１モータ及び第２モータと、その機体に、作動部を介して枢着連結されたスクリューと、このスクリュー、第１モータ及び第２モータの各回転軸にそれぞれ連結され、その第１モータの速度と第２モータの速度との速度差をスクリューに出力する速度加算出力機構と、上記作動部を移動して可動ノズルの位置を変化させるときには、上記速度差があるように上記第１モータ及び第２モータの双方を回転させる一方、上記作動部の固定状態を維持して可動ノズルの位置を保持するときには、上記第１モータ及び第２モータの双方の速度差がなくなるように回転させるようにしている。
【０００６】
本発明に係るロケット用電動アクチュエータの制御方法は、請求項１に記載した作動部を移動して可動ノズルの位置を変化させるときには、上記第１モータ及び第２モータの双方を上記速度差があるように回転させる一方、上記作動部の固定状態を維持して可動ノズルの位置を保持するときには、上記第１モータ及び第２モータの双方の速度差がなくなるように回転させることを特徴とするロケット用電動アクチュエータの制御方法。
【０００７】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる電動アクチュエータでは、上記した構成としているので、作動部の固定状態を維持する場合、第１モータおよび第２モータを同相でそれぞれ回転させれば、１つのパワートランジスタの抵抗損失が従来の１／３となり、パワートランジスタの抵抗損失による発熱が少なく抑えられることとなる。
【０００８】
本発明の請求項２に係わる電動アクチュエータの制御方法では、上記した構成としたため、作動部の固定状態を維持する際のパワートランジスタの抵抗損失が従来の１／３に抑えられ、その結果、インバータの小型化および信頼性の向上が図られることとなる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載したロケット用電動アクチュエータでは、上記した構成としているので、作動部を円滑に動作させることができるのは勿論のこと、作動部を移動して可動ノズルの位置を変化させるときには、１つのパワートランジスタの抵抗損失を従来の１／３とすることが可能となる。すなわち、パワートランジスタの発熱を少なく抑えたうえで、インバータの各パワートランジスタにおける熱分布を均一にすることが可能となり、したがって、インバータが損傷し難くなる分だけ信頼性を向上させることができると共に、インバータの小型化をも実現することができるという非常に優れた効果がもたらされる。
また、第１モータ及び第２モータに定常的に付与されている速度の同相回転のみを継続して行わせることにより、第１モータの速度と第２モータの速度との速度差を０とし、スクリューを回転させずに差動部の固定状態を維持させて、可動ノズルの位置を保持することができる。
【００１０】
一方、本発明の請求項２に係わる電動アクチュエータの制御方法では、上記した構成としているので、インバータが損傷する懸念を払拭したうえで、作動部の固定状態を維持することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１および図２は本発明に係わる電動アクチュエータの一実施例を示しており、この実施例では、本発明に係わる電動アクチュエータがロケットの可動ノズルを動作させるのに使用される電動アクチュエータである場合を示している。
【００１３】
図１に示すように、この電動アクチュエータ１は、機体Ｒに枢着連結されるハウジング４に互いに同軸をなす状態で対向して収容された第１モータ５および第２モータ６と、第１モータ５および第２モータ６と直交して配置されるボールスクリュー７と、このボールスクリュー７のリード２に第１モータ５および第２モータ６の各回転軸５ａ，６ａの双方に連結する差動歯車機構（速度加算出力機構）９と、ボールスクリュー７のナット３と一体をなすハウジング１０にリード２と同軸に設けたアーム（作動部）１１を備えており、第１モータ５の速度ω１と第２モータ６の速度ω２との速度差ω３（＝ω１−ω２）を差動歯車機構９からボールスクリュー７に出力することによって、ハウジング１０とともにアーム１１を矢印Ｘ方向に移動させるようになっている。
【００１４】
この場合、第１モータ５および第２モータ６の双方には、定常的にバイアス速度として速度αの同相回転がそれぞれ付与してある。
【００１５】
この電動アクチュエータ１は、図２に示すように、ロケットの機体Ｒの尾部と、この機体Ｒの尾部において始点３５に首振り可能に支持された可動ノズル３３との間に、互いに９０°の間隔をおいて２個配置され、これらの電動アクチュエータ１を必要に応じて作動させて各アーム１１をそれぞれ矢印Ｘ方向に移動させることによって、可動ノズル３３の角度の制御を行うようになっている。
【００１６】
上記した構成の電動アクチュエータ１において、可動ノズル３３の位置を保持する場合には、すなわち、アーム１１を移動させないでこの電動アクチュエータ１の長さを一定に保持する場合には、表１に示すように、第１モータ５および第２モータ６の双方に定常的に付与されている速度αの同相回転のみを継続して行わせれば、第１モータ５の速度ω１と第２モータ６の速度ω２との速度差ω３が０となり、ボールスクリュー７が回転せずにアーム１１の固定状態が維持されることとなる。
【００１７】
【表１】
【００１８】
このとき、図示しないインバータでは、１つのパワートランジスタの抵抗損失を従来の１／３にし得ることとなり、各パワートランジスタにおける熱分布をほぼ均一にし得ることとなる。
【００１９】
一方、可動ノズル３３の位置を変化させる場合には、すなわち、アーム１１を移動させる場合には、第１モータ５および第２モータ６間に速度差を生じさせる。
【００２０】
例えば、表１に示すように、ボールスクリュー７のリード２の速度ω３の目標値をω３＝βとする場合には、ω１＝β／２＋α、ω２＝−β／２＋αとすれば、 ω３＝ω１−ω２＝（β／２＋α）−（−β／２＋α）＝β
となり、目標速度βが得られることとなる。
【００２１】
上記した実施例では、本発明に係わる電動アクチュエータがロケットの可動ノズルを動作させるのに使用される電動アクチュエータである場合を示したが、これに限定されるものではなく、本発明に係わる電動アクチュエータを、例えば、操舵翼や開閉ハッチや電気自動車やエレベータの駆動源として採用することも可能である。
【００２２】
また、本発明に係わる電動アクチュエータおよび電動アクチュエータの制御方法の詳細な構成は、上記した実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる電動アクチュエータの一実施例を示す概略構成説明図である。
【図２】図１における電動アクチュエータをロケットの可動ノズルの駆動源として採用した状況を示す底面説明図（ａ）および側方からの部分断面説明図（ｂ）である。
【図３】従来の電動アクチュエータを示す概略構成説明図である。
【図４】図３における電動アクチュエータのインバータを示す回路説明図である。
【符号の説明】
１ 電動アクチュエータ
５ 第１モータ
５ａ モータ回転軸
６ 第２モータ
６ａ モータ回転軸
９ 差動歯車機構（速度加算出力機構）
１１ アーム（作動部）
ω１ 第１モータ５の速度
ω２ 第２モータ６の速度
ω３ 速度差
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ロケットの可動ノズルを動作させるのに使用される電動アクチュエータおよび電動アクチュエータの制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記したような電動アクチュエータとしては、例えば、図３に示すように、機体Ｒ１に枢着連結されたハウジング３４ｆに収容されたモータ３４ｅと、このモータ３４ｅに同軸に設けたボールスクリューのリード３４ｄと、モータ３４ｅと同軸に設けたハウジング３４ｂと一体をなすボールスクリューのナット３４ｃと、ハウジング３４ｂのナット３４ｃとは反対側に位置してモータ３４ｅと同軸をなすアーム３４ａを備えた電動アクチュエータ３４があり、モータ３４ｅを回転させることによって、ハウジング３４ｂとともにアーム３４ａを矢印Ｘ方向に移動させるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来の電動アクチュエータ３４において、モータ３４ｅに負荷がかかった状態でアーム３４ａを所定位置に固定する場合には、図示しない位置センサからのフィードバック信号による位置決めサーボによって位置保持を行うようにしている都合上、図４に示すように、インバータＡの固定用パワートランジスタ（例えばトランジスタＡ１）に電流が集中してしまい、このパワートランジスタＡ１の抵抗損失による発熱が大きくなって、インバータＡが損傷してしまう可能性がないとはいえないという問題があり、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、パワートランジスタの抵抗損失を減らすことができるのに加えて、熱分布の均一化をも実現でき、その結果、インバータを小型化することが可能であると共に、信頼性を向上させることができる電動アクチュエータおよび電動アクチュエータの制御方法を提供することを目的としている。
【０００５】
本発明に係るロケット用電動アクチュエータは、 ロケットの機体と、この機体の尾部において首振り可能に支持された可動ノズルとの間に配置され、その可動ノズルの角度の制御を行うためのものであり、上記機体に収容され、それぞれ定常的に同相回転される第１モータ及び第２モータと、その機体に、作動部を介して枢着連結されたスクリューと、このスクリュー、第１モータ及び第２モータの各回転軸にそれぞれ連結され、その第１モータの速度と第２モータの速度との速度差をスクリューに出力する速度加算出力機構と、上記作動部を移動して可動ノズルの位置を変化させるときには、上記速度差があるように上記第１モータ及び第２モータの双方を回転させる一方、上記作動部の固定状態を維持して可動ノズルの位置を保持するときには、上記第１モータ及び第２モータの双方の速度差がなくなるように回転させるようにしている。
【０００６】
本発明に係るロケット用電動アクチュエータの制御方法は、請求項１に記載した作動部を移動して可動ノズルの位置を変化させるときには、上記第１モータ及び第２モータの双方を上記速度差があるように回転させる一方、上記作動部の固定状態を維持して可動ノズルの位置を保持するときには、上記第１モータ及び第２モータの双方の速度差がなくなるように回転させることを特徴とするロケット用電動アクチュエータの制御方法。
【０００７】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる電動アクチュエータでは、上記した構成としているので、作動部の固定状態を維持する場合、第１モータおよび第２モータを同相でそれぞれ回転させれば、１つのパワートランジスタの抵抗損失が従来の１／３となり、パワートランジスタの抵抗損失による発熱が少なく抑えられることとなる。
【０００８】
本発明の請求項２に係わる電動アクチュエータの制御方法では、上記した構成としたため、作動部の固定状態を維持する際のパワートランジスタの抵抗損失が従来の１／３に抑えられ、その結果、インバータの小型化および信頼性の向上が図られることとなる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載したロケット用電動アクチュエータでは、上記した構成としているので、作動部を円滑に動作させることができるのは勿論のこと、作動部を移動して可動ノズルの位置を変化させるときには、１つのパワートランジスタの抵抗損失を従来の１／３とすることが可能となる。すなわち、パワートランジスタの発熱を少なく抑えたうえで、インバータの各パワートランジスタにおける熱分布を均一にすることが可能となり、したがって、インバータが損傷し難くなる分だけ信頼性を向上させることができると共に、インバータの小型化をも実現することができるという非常に優れた効果がもたらされる。
また、第１モータ及び第２モータに定常的に付与されている速度の同相回転のみを継続して行わせることにより、第１モータの速度と第２モータの速度との速度差を０とし、スクリューを回転させずに差動部の固定状態を維持させて、可動ノズルの位置を保持することができる。
【００１０】
一方、本発明の請求項２に係わる電動アクチュエータの制御方法では、上記した構成としているので、インバータが損傷する懸念を払拭したうえで、作動部の固定状態を維持することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１および図２は本発明に係わる電動アクチュエータの一実施例を示しており、この実施例では、本発明に係わる電動アクチュエータがロケットの可動ノズルを動作させるのに使用される電動アクチュエータである場合を示している。
【００１３】
図１に示すように、この電動アクチュエータ１は、機体Ｒに枢着連結されるハウジング４に互いに同軸をなす状態で対向して収容された第１モータ５および第２モータ６と、第１モータ５および第２モータ６と直交して配置されるボールスクリュー７と、このボールスクリュー７のリード２に第１モータ５および第２モータ６の各回転軸５ａ，６ａの双方に連結する差動歯車機構（速度加算出力機構）９と、ボールスクリュー７のナット３と一体をなすハウジング１０にリード２と同軸に設けたアーム（作動部）１１を備えており、第１モータ５の速度ω１と第２モータ６の速度ω２との速度差ω３（＝ω１−ω２）を差動歯車機構９からボールスクリュー７に出力することによって、ハウジング１０とともにアーム１１を矢印Ｘ方向に移動させるようになっている。
【００１４】
この場合、第１モータ５および第２モータ６の双方には、定常的にバイアス速度として速度αの同相回転がそれぞれ付与してある。
【００１５】
この電動アクチュエータ１は、図２に示すように、ロケットの機体Ｒの尾部と、この機体Ｒの尾部において始点３５に首振り可能に支持された可動ノズル３３との間に、互いに９０°の間隔をおいて２個配置され、これらの電動アクチュエータ１を必要に応じて作動させて各アーム１１をそれぞれ矢印Ｘ方向に移動させることによって、可動ノズル３３の角度の制御を行うようになっている。
【００１６】
上記した構成の電動アクチュエータ１において、可動ノズル３３の位置を保持する場合には、すなわち、アーム１１を移動させないでこの電動アクチュエータ１の長さを一定に保持する場合には、表１に示すように、第１モータ５および第２モータ６の双方に定常的に付与されている速度αの同相回転のみを継続して行わせれば、第１モータ５の速度ω１と第２モータ６の速度ω２との速度差ω３が０となり、ボールスクリュー７が回転せずにアーム１１の固定状態が維持されることとなる。
【００１７】
【表１】
このとき、図示しないインバータでは、１つのパワートランジスタの抵抗損失を従来の１／３にし得ることとなり、各パワートランジスタにおける熱分布をほぼ均一にし得ることとなる。
【００１９】
一方、可動ノズル３３の位置を変化させる場合には、すなわち、アーム１１を移動させる場合には、第１モータ５および第２モータ６間に速度差を生じさせる。
【００２０】
例えば、表１に示すように、ボールスクリュー７のリード２の速度ω３の目標値をω３＝βとする場合には、ω１＝β／２＋α、ω２＝−β／２＋αとすれば、 ω３＝ω１−ω２＝（β／２＋α）−（−β／２＋α）＝β
となり、目標速度βが得られることとなる。
【００２１】
上記した実施例では、本発明に係わる電動アクチュエータがロケットの可動ノズルを動作させるのに使用される電動アクチュエータである場合を示したが、これに限定されるものではなく、本発明に係わる電動アクチュエータを、例えば、操舵翼や開閉ハッチや電気自動車やエレベータの駆動源として採用することも可能である。
【００２２】
また、本発明に係わる電動アクチュエータおよび電動アクチュエータの制御方法の詳細な構成は、上記した実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる電動アクチュエータの一実施例を示す概略構成説明図である。
【図２】図１における電動アクチュエータをロケットの可動ノズルの駆動源として採用した状況を示す底面説明図（ａ）および側方からの部分断面説明図（ｂ）である。
【図３】従来の電動アクチュエータを示す概略構成説明図である。
【図４】図３における電動アクチュエータのインバータを示す回路説明図である。
【符号の説明】
１ 電動アクチュエータ
５ 第１モータ
５ａ モータ回転軸
６ 第２モータ
６ａ モータ回転軸
９ 差動歯車機構（速度加算出力機構）
１１ アーム（作動部）
ω１ 第１モータ５の速度
ω２ 第２モータ６の速度
ω３ 速度差
Claims (2)
- ロケットの機体と、この機体の尾部において首振り可能に支持された可動ノズルとの間に配置され、その可動ノズルの角度の制御を行うためのロケット用電動アクチュエータにおいて、
上記機体に収容され、それぞれ定常的に同相回転される第１モータ及び第２モータと、 上記可動ノズルに連結された作動部を備えたスクリューと、
このスクリュー、第１モータ及び第２モータの各回転軸にそれぞれ連結され、その第１モータの速度と第２モータの速度との速度差をスクリューに出力する速度加算出力機構と、
上記作動部を移動して可動ノズルの位置を変化させるときには、上記速度差があるように上記第１モータ及び第２モータの双方を回転させる一方、
上記作動部の固定状態を維持して可動ノズルの位置を保持するときには、上記第１モータ及び第２モータの双方の速度差がなくなるように回転させることを特徴とするロケット用電動アクチュエータ。 - 請求項１に記載したロケット用電動アクチュエータの制御方法であって、
上記作動部を移動して可動ノズルの位置を変化させるときには、上記第１モータ及び第２モータの双方を上記速度差があるように回転させる一方、
上記作動部の固定状態を維持して可動ノズルの位置を保持するときには、上記第１モータ及び第２モータの双方の速度差がなくなるように回転させることを特徴とするロケット用電動アクチュエータの制御方法。
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|---|---|---|---|
| JP2001268772A JP4953267B2 (ja) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | ロケット用電動アクチュエータ及びロケット用電動アクチュエータの制御方法 |
| EP02011609A EP1262687B1 (en) | 2001-06-01 | 2002-05-28 | Electromotive actuator and method for controlling the same |
| DE60231675T DE60231675D1 (de) | 2001-06-01 | 2002-05-28 | Elektromotorischer Stellantrieb und Verfahren zum Steuern desselben |
| US10/158,004 US6759818B2 (en) | 2001-06-01 | 2002-05-31 | Electromotive actuator and method for controlling the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001268772A JP4953267B2 (ja) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | ロケット用電動アクチュエータ及びロケット用電動アクチュエータの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003088186A JP2003088186A (ja) | 2003-03-20 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001268772A Expired - Fee Related JP4953267B2 (ja) | 2001-06-01 | 2001-09-05 | ロケット用電動アクチュエータ及びロケット用電動アクチュエータの制御方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08280158A (ja) * | 1995-04-05 | 1996-10-22 | Shigeto Suzuki | モーター装置 |
-
2001
- 2001-09-05 JP JP2001268772A patent/JP4953267B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003088186A (ja) | 2003-03-20 |
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