JPH0455917A - Attitude controller applying magnetic moment - Google Patents

Attitude controller applying magnetic moment

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Publication number
JPH0455917A
JPH0455917A JP16702890A JP16702890A JPH0455917A JP H0455917 A JPH0455917 A JP H0455917A JP 16702890 A JP16702890 A JP 16702890A JP 16702890 A JP16702890 A JP 16702890A JP H0455917 A JPH0455917 A JP H0455917A
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JP
Japan
Prior art keywords
coil
coils
torque
magnetic moment
attitude
Prior art date
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Pending
Application number
JP16702890A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Miyamoto
真次 宮本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH0455917A publication Critical patent/JPH0455917A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To quickly control the attitude of an artificial satellite by providing a magnetic core and the 1st and 2nd coils wound round the magnetic core orthogonally to each other. CONSTITUTION:The 1st and 2nd coils 1 and 2 are wound round the outer circumference of a magnetic core 4 having an external shape of a rectangular parallelepiped with the center axes of both cores set orthogonal to each other. At the same time, the core 4 has the permeability of mu. When the currents I1 and I2 are supplied to both coils 1 and 2, a torque T is produced to the core 4 to the axes of both coils 1 and 2. Therefore the torque T can be optionally set when the directions of the currents flowing to both coils 1 and 2 are inverted to each other. Then the value of the torque T can be optionally changed according to the levels of the currents supplied to both coils 1 and 2. Thus it is possible to quickly control the attitude of a space flying object like an artifical satellite, etc.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は姿勢制御装置に関し、特に磁気モーメントを利
用した姿勢制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an attitude control device, and more particularly to an attitude control device that utilizes a magnetic moment.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の磁気を利用するこの種の姿勢制御装置としては、
ループ状のコイルに電流を流し、この電流によって発生
する磁界を利用した姿勢制御装置がある。
This type of attitude control device that uses conventional magnetism is
There is an attitude control device that passes current through a loop-shaped coil and uses the magnetic field generated by this current.

このような従来の磁気を利用した姿勢制御装置をたとえ
ば、地球の周辺を航行する人工衛星に搭載し、このコイ
ルに電流を流し、地磁気とこのコイルに流れる電流によ
って生ずる磁界との間に発生するトルクにより人工衛星
の姿勢制御を行っていた。
For example, such a conventional attitude control device that uses magnetism is mounted on an artificial satellite that navigates around the earth, and when a current is passed through this coil, a magnetic field is generated between the earth's magnetism and the current flowing through this coil. The satellite's attitude was controlled by torque.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述した従来の姿勢制御装置は、地磁気を利用している
ため、発生するトルク量が少なく、この姿勢制御装置に
よって人工衛星の姿勢を制御するのに長時間を要すると
いう欠点があった。
Since the above-described conventional attitude control device uses the earth's magnetism, it generates a small amount of torque and has the disadvantage that it takes a long time to control the attitude of the artificial satellite using the attitude control device.

また、地球近傍の地磁気の方向が位置に依存した特定方
向を向いているため、任意の時刻において、任意の方向
に所要のトルクを発生することができないという欠点が
あった。
Furthermore, since the direction of the geomagnetic field near the earth is oriented in a specific direction depending on the position, there is a drawback that the required torque cannot be generated in any direction at any time.

さらに、このような地磁気を利用した姿勢制御装置を地
球より極めて遠方を航行する宇宙航行体に搭載して利用
しようとする場合には、地磁気がきわめて微少になるた
めに使用することができないという欠点があった。
Furthermore, when attempting to use such an attitude control device that uses geomagnetism on board a spacecraft that travels extremely far from the Earth, there is a drawback that it cannot be used because the geomagnetism is extremely small. was there.

本発明の目的は、このような欠点のない姿勢制御装置を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide an attitude control device that does not have such drawbacks.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の磁気モーメントを利用した姿勢制御装置は、磁
心と、前記磁心に互いに直交して巻かれた第1と第2の
コイルとを備えたことを特徴とする。
An attitude control device using a magnetic moment according to the present invention is characterized by comprising a magnetic core, and first and second coils wound orthogonally to each other around the magnetic core.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例の構成図であり、第2図は第
1図の本発明の姿勢制御装置を3台使用した場合の構成
図である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a case where three attitude control devices of the present invention shown in FIG. 1 are used.

第3図に示すように、一つの平面内に巻かれた1回巻の
コイル3に電流Iを流したとき、この電流Iによって生
ずるコイル3の中心Oにおける磁気モーメントをPmと
すれば、Pmはコイル3の作る面に垂直でコイル3に流
れる電流の大きさに比例し、図示の方向を向く。
As shown in FIG. 3, when a current I is passed through a coil 3 with one turn wound in one plane, and the magnetic moment at the center O of the coil 3 generated by this current I is Pm, then Pm is perpendicular to the plane formed by the coil 3, is proportional to the magnitude of the current flowing through the coil 3, and points in the direction shown.

コイルの中心Oから距Nrだけ離れ、上述の磁気モーメ
ントPmの方向と角度θをなす点Qにおける磁界Hのθ
方向の成分Hθは以下の式で表すことができる。
θ of the magnetic field H at a point Q that is separated by a distance Nr from the center O of the coil and makes an angle θ with the direction of the above-mentioned magnetic moment Pm.
The directional component Hθ can be expressed by the following formula.

Hθ=Pm−SIN(θ)/(4πμr”)また、点Q
におけるr方向の磁界成分Hrは以下の関係式で表され
る。
Hθ=Pm−SIN(θ)/(4πμr”) Also, point Q
The magnetic field component Hr in the r direction is expressed by the following relational expression.

Hr=Pm −CO3(θ)/(4πμr3)ただし、
μはコイル3のまわりに存在する物質の透磁率を示す。
Hr=Pm -CO3(θ)/(4πμr3) However,
μ indicates the magnetic permeability of the material existing around the coil 3.

磁界成分HθとHrとは互いに直交しており、磁界Hは
これら磁界成分をベクトル的に合成したものである。
The magnetic field components Hθ and Hr are orthogonal to each other, and the magnetic field H is a vectorial combination of these magnetic field components.

第4図に示すように、互いに直交する二つの平面内にそ
れぞれ導電性の材料を線材とし、これらの線材で巻かれ
た第1のコイル1と第2のコイル2があり、これらの第
1のコイル1と第2のコイル2にそれぞれ電流工1と工
2を図示した方向に流すとする。 また、これらコイル
1と2の中心間の距離をRとする。
As shown in FIG. 4, there are a first coil 1 and a second coil 2 wound with conductive material wires in two planes perpendicular to each other. Assume that electric currents 1 and 2 are applied to coil 1 and second coil 2, respectively, in the directions shown. Further, let R be the distance between the centers of these coils 1 and 2.

第1のコイル1に電流■1が流れているとき、第1のコ
イル1によって生じる磁気モーメントをPlとし、同様
に第2のコイル2に電流I2が流れているとき、第2の
コイル2によって発生する磁気モーメントをP2とし、
これら磁気モーメントP1とP2によって生成する磁界
をそれぞれHlとH2とする。
When a current 1 is flowing through the first coil 1, the magnetic moment generated by the first coil 1 is Pl, and similarly when a current I2 is flowing through the second coil 2, the magnetic moment generated by the first coil 1 is Pl. Let the generated magnetic moment be P2,
Let Hl and H2 be the magnetic fields generated by these magnetic moments P1 and P2, respectively.

コイル1によって生成された磁気モーメントP1とコイ
ル2によって生成された磁気モーメン)P2によって第
1のコイル1に働くトルクT1は次の式によって表され
る。
The torque T1 acting on the first coil 1 due to the magnetic moment P1 generated by the coil 1 and the magnetic moment P2 generated by the coil 2 is expressed by the following equation.

TI= [Pl−P2/(4πμR3)]同様に、コイ
ル2に働くトルクT2は次式で表される。
TI=[Pl-P2/(4πμR3)] Similarly, the torque T2 acting on the coil 2 is expressed by the following equation.

T2=T1 ここで、μはコイル1および2内部およびこれらコイル
1と2のまわりの物質の透磁率である。
T2=T1 where μ is the magnetic permeability of the material inside and around coils 1 and 2.

トルクT1の方向は磁気モーメントP1に直交し、かつ
、第2のコイル2によって第1のコイル1の巻線の面内
に生成する磁界H2にも直交し、PlからH2の方向に
右ねじを回転させたとき、この右ねじが進む方向に生ず
る。
The direction of the torque T1 is perpendicular to the magnetic moment P1 and also perpendicular to the magnetic field H2 generated in the plane of the winding of the first coil 1 by the second coil 2, and the direction of the torque T1 is perpendicular to the magnetic moment P1 and also perpendicular to the magnetic field H2 generated in the plane of the winding of the first coil 1 by the second coil 2. When rotated, this right-handed thread occurs in the advancing direction.

このトルクT1によって第1のコイル1はトルクT1の
まわりに時計方向に回転する力を受ける。
This torque T1 causes the first coil 1 to receive a force that causes it to rotate clockwise around the torque T1.

同様にトルクT2も磁気モーメントP2の方向から、磁
気モーメントP1によって第2のコイル2の内面に生ず
る磁界H2の方向に右ねじを回転したとき進む向きをも
つ。
Similarly, the torque T2 has a direction in which it advances when the right-handed screw is rotated from the direction of the magnetic moment P2 toward the direction of the magnetic field H2 generated on the inner surface of the second coil 2 by the magnetic moment P1.

トルクT2によって、第2のコイル2はトルクT2のま
わりに時計まわりに回転する力を受ける。
Due to the torque T2, the second coil 2 receives a force that causes it to rotate clockwise around the torque T2.

これら二つの第1のコイル1と第2のコイル2に電流を
流したことにより生ずる総合トルクTは以下に示したよ
うになる。
The total torque T generated by passing current through these two first coil 1 and second coil 2 is as shown below.

T=271 =2P1・P2/(4πμR3) 第1図は本発明の一実施例を示した構成図である。T=271 =2P1・P2/(4πμR3) FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

第1のコイル1と第2のコイル2の巻線は外形が直方体
である磁心4の外周に中心軸が互いに直交して巻かれて
いる。
The windings of the first coil 1 and the second coil 2 are wound around the outer periphery of a magnetic core 4 whose outer shape is a rectangular parallelepiped so that their central axes are orthogonal to each other.

また、上述の磁心4の持つ透磁率はμである。Further, the magnetic permeability of the above-mentioned magnetic core 4 is μ.

これらの第1のコイルと第2のコイルにそれぞれ図示し
たように電流工1と12を流すと、磁心4に生ずるトル
クTは図示した方向に生ずる。
When electric currents 1 and 12 are applied to the first coil and the second coil as shown in the figure, the torque T generated in the magnetic core 4 is generated in the direction shown in the figure.

すなわち、トルクTの方向は上述の第1のコイル1の軸
と第2のコイル2の軸に対して直交する方向である。
That is, the direction of the torque T is a direction perpendicular to the axis of the first coil 1 and the axis of the second coil 2 described above.

トルクTの向きは上述した第1のコイル1および第2の
コイル2に流す電流の向きを逆転することによって任意
に設定することができる。
The direction of the torque T can be arbitrarily set by reversing the directions of the currents flowing through the first coil 1 and the second coil 2 described above.

また、トルクTの大きさは第1のコイル1と第2のコイ
ル2に流す電流の大きさによって任意の値に設定するこ
とができる。
Further, the magnitude of the torque T can be set to an arbitrary value depending on the magnitude of the current flowing through the first coil 1 and the second coil 2.

なお、第1図の実施例においては立方体の外形を持つ磁
心を使用した場合を示したが、たとえば、磁心4の外形
を球状にしてもよい。
Although the embodiment shown in FIG. 1 uses a magnetic core having a cubic outer shape, the outer shape of the magnetic core 4 may be spherical, for example.

また、上述の第1図の実施例においては、第1のコイル
1と第2のコイル2の巻線は単巻としたがこれらのコイ
ルの巻線は複数巻で、それぞれ、一つの平面に平行した
面内に巻かれていればよい 今までの説明で明らかなように、第1図に示した磁気モ
ーメントを利用した姿勢制御装置を、たとえば、人工衛
星の本体に固定し、第1のコイル1と第2のコイル2に
電流を流すことにより、これらコイル1と2の作る平面
と直交した軸まわりに、上述の人工衛星の姿勢を変える
ことができる。
In addition, in the embodiment shown in FIG. 1 described above, the first coil 1 and the second coil 2 each have a single winding, but these coils have multiple windings, each of which is arranged in one plane. As is clear from the previous explanation, the attitude control device using the magnetic moment shown in Fig. 1 is fixed to the main body of an artificial satellite, and the first By passing current through the coil 1 and the second coil 2, the attitude of the above-mentioned artificial satellite can be changed around an axis perpendicular to the plane formed by the coils 1 and 2.

第2図は上述した第1図の姿勢制御装置を3台使用し、
人工衛星本体20上に固定した場合を示す構成図である
Figure 2 uses three attitude control devices shown in Figure 1 above.
2 is a configuration diagram showing a case where it is fixed on an artificial satellite body 20. FIG.

ユニット10から12までは何れも第1図に示した姿勢
制御装置と同一である。
All units 10 to 12 are the same as the attitude control device shown in FIG.

これらのユニット10〜12の第1のコイル1と第2の
コイル2に電流を流したとき、各ユニットが生成するト
ルクの方向ををそれぞれTx、TyおよびTzとする。
When current is passed through the first coil 1 and second coil 2 of these units 10 to 12, the directions of torque generated by each unit are Tx, Ty, and Tz, respectively.

これらトルクの方向Tx、TyおよびTzをそれぞれ互
いに直交する3軸X、YおよびZに平行になるように、
上述した各ユニット10〜12を人工衛星本体20上に
固定し、これら各ユニットに設けられている第1のコイ
ル1と第2のコイル2に流す電流を適当に設定すること
により、この人工衛星の姿勢を任意の方向に制御するこ
とができることは今までの説明によって明らかである。
These torque directions Tx, Ty, and Tz are made parallel to the three axes X, Y, and Z, which are orthogonal to each other, respectively.
By fixing each of the above-mentioned units 10 to 12 on the satellite main body 20 and appropriately setting the current flowing through the first coil 1 and second coil 2 provided in each of these units, this artificial satellite can be constructed. It is clear from the above explanation that the attitude of the object can be controlled in any direction.

なお、第1のコイル1と第2のコイル2にそれぞれ超伝
導材料を使用すれば消費電力が極めて僅かな磁気モーメ
ントを利用した姿勢制御装置を実現することもできる。
Note that by using superconducting materials for each of the first coil 1 and the second coil 2, it is possible to realize an attitude control device using magnetic moment with extremely low power consumption.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明の磁気モーメントを利用した
姿勢制御装置を人工衛星などの宇宙航行体に搭載するこ
とにより、地磁気の有無にかかわらず、上述した宇宙航
行体の姿勢を制御することができる。
As explained above, by mounting the attitude control device using the magnetic moment of the present invention on a spacecraft such as an artificial satellite, the attitude of the above-mentioned spacecraft can be controlled regardless of the presence or absence of geomagnetism. .

また、地磁気が無い宇宙空間中でも本発明の磁気モーメ
ントを利用した姿勢制御装置を動作させることができる
Further, the attitude control device using the magnetic moment of the present invention can be operated even in outer space where there is no earth's magnetism.

上述した第2図の実施例から明らかなように、本発明の
磁気モーメントを利用した姿勢制御装置を3台、たとえ
ば、人工衛星等の宇宙航行体に取付けることにより、こ
の人工衛星の姿勢を任意の方向に制御することができる
As is clear from the embodiment shown in FIG. 2 described above, by attaching three attitude control devices using the magnetic moment of the present invention to a space vehicle such as an artificial satellite, the attitude of this artificial satellite can be adjusted arbitrarily. can be controlled in the direction of

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は第1図に
示した本発明の姿勢制御装置を3台使用した場合を示す
構成図、第3図は一つのコイルに流れる電流と磁気モー
メントおよび磁界との関係を示す説明図、第4図は二つ
のコイル相互間に働くトルクの説明図である。 1・・・第1のコイル、2・・・第2のコイル、3・・
・コイル、4・・・磁心、10〜12・・・ユニット、
20・・・人工衛星本体。
Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram showing a case where three posture control devices of the present invention shown in Fig. 1 are used, and Fig. 3 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between current, magnetic moment, and magnetic field, and FIG. 4 is an explanatory diagram of the torque acting between two coils. 1...first coil, 2...second coil, 3...
・Coil, 4...Magnetic core, 10-12...Unit,
20...Satellite body.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、磁心と、前記磁心に互いに直交して巻かれた第1と
第2のコイルとを備えたことを特徴とする磁気モーメン
トを利用した姿勢制御装置。 2、請求項1記載の姿勢制御装置を2または3台備え、
これら姿勢制御装置のそれぞれが生成するトルクの方向
を互いに直交させて配置したことを特徴とする磁気モー
メントを利用した姿勢制御装置。
[Claims] 1. An attitude control device using a magnetic moment, comprising a magnetic core and first and second coils wound orthogonally to each other around the magnetic core. 2. Two or three posture control devices according to claim 1 are provided,
An attitude control device using a magnetic moment characterized in that the directions of the torques generated by each of these attitude control devices are arranged orthogonal to each other.
JP16702890A 1990-06-26 1990-06-26 Attitude controller applying magnetic moment Pending JPH0455917A (en)

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JP16702890A JPH0455917A (en) 1990-06-26 1990-06-26 Attitude controller applying magnetic moment

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01130633A (en) * 1987-11-17 1989-05-23 Mitsubishi Electric Corp Receiver

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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