JPH07156899A - 慣性モーメント可変モーメンタムホイール - Google Patents
慣性モーメント可変モーメンタムホイールInfo
- Publication number
- JPH07156899A JPH07156899A JP5340001A JP34000193A JPH07156899A JP H07156899 A JPH07156899 A JP H07156899A JP 5340001 A JP5340001 A JP 5340001A JP 34000193 A JP34000193 A JP 34000193A JP H07156899 A JPH07156899 A JP H07156899A
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- JP
- Japan
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- wheel
- inertia
- moment
- rotor
- rotor core
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な構成で、回転軸回りの慣性モーメント
値を可変にでき、回転数の変化を少なくできるようにす
る。 【構成】 ロータ中心軸４に取り付けられたホイールロ
ータコア１と、このホイールロータコア１の外周部に配
され、ロータ中心軸４の半径方向に移動自在な慣性モー
メント可変用部材２と、ロータ中心軸４の上部と下部に
軸方向スライド自在に嵌め込まれたスライドリング５，
５と、これらスライドリング５，５と慣性モーメント可
変用部材２とを接続する支持アーム３と、上下のスライ
ドリング５，５とホイールロータコア１との間に設けら
れたスプリング６とダンパ７とを有している。
値を可変にでき、回転数の変化を少なくできるようにす
る。 【構成】 ロータ中心軸４に取り付けられたホイールロ
ータコア１と、このホイールロータコア１の外周部に配
され、ロータ中心軸４の半径方向に移動自在な慣性モー
メント可変用部材２と、ロータ中心軸４の上部と下部に
軸方向スライド自在に嵌め込まれたスライドリング５，
５と、これらスライドリング５，５と慣性モーメント可
変用部材２とを接続する支持アーム３と、上下のスライ
ドリング５，５とホイールロータコア１との間に設けら
れたスプリング６とダンパ７とを有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人工衛星の姿勢制御ア
クチュエータに使用されるモーメンタムホイールに関
し、特に、回転軸回りの慣性モーメント値が回転数によ
って変化する慣性モーメント可変モーメンタムホイール
に関する。
クチュエータに使用されるモーメンタムホイールに関
し、特に、回転軸回りの慣性モーメント値が回転数によ
って変化する慣性モーメント可変モーメンタムホイール
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に従来から使用されているモーメン
タムホイールでは、回転軸回りの慣性モーメント値は一
定であり、モーメンタムホイールが保有している角運動
量は、フライホイールの回転数に比例している。
タムホイールでは、回転軸回りの慣性モーメント値は一
定であり、モーメンタムホイールが保有している角運動
量は、フライホイールの回転数に比例している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】衛星の姿勢制御を行な
うにあたって、フライホイールの回転数を制御するに
は、タコループを用いる。このタコループは、ホイール
の回転を制御するフィードバックループであり、目標の
回転数をタコループに与えると、タコループは実際の回
転数と目標の回転数の差から制御トルクを計算し、ホイ
ールを駆動する。したがって、タコループの特性はフラ
イホイールの回転数に依存する。また、フライホイール
が回転するために生じる摩擦も回転数に依存している。
うにあたって、フライホイールの回転数を制御するに
は、タコループを用いる。このタコループは、ホイール
の回転を制御するフィードバックループであり、目標の
回転数をタコループに与えると、タコループは実際の回
転数と目標の回転数の差から制御トルクを計算し、ホイ
ールを駆動する。したがって、タコループの特性はフラ
イホイールの回転数に依存する。また、フライホイール
が回転するために生じる摩擦も回転数に依存している。
【０００４】一方、モーメンタムホイールの角運動量
は、外乱トルクと姿勢制御アクチュエータによる外力ト
ルクの時間積分値で決定される。ここで、人工衛星に働
く外乱トルクとしては主に空力トルク、太陽輻射光圧ト
ルク、重力傾斜トルクがある。したがって、従来のモー
メンタムホイールでは、角運動量と回転数が比例してい
るため、外乱トルクによって角運動量が変化すると、回
転数が変化してしまい、ホイールの回転運動やタコルー
プの特性が変化してしまう欠点があった。また、回転数
の変化により摩擦特性も変化するため、消費電力を増大
させたり、発熱量を増やしてしまうという問題も生じる
ようになる。
は、外乱トルクと姿勢制御アクチュエータによる外力ト
ルクの時間積分値で決定される。ここで、人工衛星に働
く外乱トルクとしては主に空力トルク、太陽輻射光圧ト
ルク、重力傾斜トルクがある。したがって、従来のモー
メンタムホイールでは、角運動量と回転数が比例してい
るため、外乱トルクによって角運動量が変化すると、回
転数が変化してしまい、ホイールの回転運動やタコルー
プの特性が変化してしまう欠点があった。また、回転数
の変化により摩擦特性も変化するため、消費電力を増大
させたり、発熱量を増やしてしまうという問題も生じる
ようになる。
【０００５】そこで、実開昭６０−２０９９９号では、
モータの駆動により部材の位置を変化させて、慣性モー
メントを可変にできるモーメンタムホイールが提案され
ている。しかし、このモーメンタムホイールでは、モー
タによってねじ棒を回転させてマスダミーを移動させる
という機構を採用しているため、構成が複雑であるとい
う問題点を有している。
モータの駆動により部材の位置を変化させて、慣性モー
メントを可変にできるモーメンタムホイールが提案され
ている。しかし、このモーメンタムホイールでは、モー
タによってねじ棒を回転させてマスダミーを移動させる
という機構を採用しているため、構成が複雑であるとい
う問題点を有している。
【０００６】本発明は、このような従来の技術が有する
課題を解決するために提案されたものであり、簡単な構
成で、回転軸回りの慣性モーメント値を可変にでき、回
転数の変化を少なくできる慣性モーメント可変モーメン
タムホイールをの提供を目的とする。
課題を解決するために提案されたものであり、簡単な構
成で、回転軸回りの慣性モーメント値を可変にでき、回
転数の変化を少なくできる慣性モーメント可変モーメン
タムホイールをの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の慣性モーメント可変モーメンタムホイール
は、人工衛星などに搭載される姿勢制御用のモーメンタ
ムホイールにおいて、ロータ中心軸に取り付けられたホ
イールロータコアと、このホイールロータコアの外周部
に配され、ロータ中心軸の半径方向に移動自在な慣性モ
ーメント可変用部材と、この慣性モーメント可変用部材
をロータ中心軸方向に付勢するスプリングとを有する構
成としてある。
め、本発明の慣性モーメント可変モーメンタムホイール
は、人工衛星などに搭載される姿勢制御用のモーメンタ
ムホイールにおいて、ロータ中心軸に取り付けられたホ
イールロータコアと、このホイールロータコアの外周部
に配され、ロータ中心軸の半径方向に移動自在な慣性モ
ーメント可変用部材と、この慣性モーメント可変用部材
をロータ中心軸方向に付勢するスプリングとを有する構
成としてある。
【０００８】また、本発明の慣性モーメント可変モーメ
ンタムホイールは、人工衛星などに搭載される姿勢制御
用のモーメンタムホイールにおいて、ロータ中心軸に取
り付けられたホイールロータコアと、このホイールロー
タコアの外周部に配され、ロータ中心軸の半径方向に移
動自在な慣性モーメント可変用部材と、ロータ中心軸の
上部と下部に軸方向スライド自在に嵌め込まれたスライ
ドリングと、これらスライドリングと慣性モーメント可
変用部材とを接続する支持アームと、上下のスライドリ
ングとホイールロータコアとの間にそれぞれ設けられた
スプリングと、上下のスライドリングとホイールロータ
コアとの間にそれぞれ設けられたダンパとを有する構成
としてある。
ンタムホイールは、人工衛星などに搭載される姿勢制御
用のモーメンタムホイールにおいて、ロータ中心軸に取
り付けられたホイールロータコアと、このホイールロー
タコアの外周部に配され、ロータ中心軸の半径方向に移
動自在な慣性モーメント可変用部材と、ロータ中心軸の
上部と下部に軸方向スライド自在に嵌め込まれたスライ
ドリングと、これらスライドリングと慣性モーメント可
変用部材とを接続する支持アームと、上下のスライドリ
ングとホイールロータコアとの間にそれぞれ設けられた
スプリングと、上下のスライドリングとホイールロータ
コアとの間にそれぞれ設けられたダンパとを有する構成
としてある。
【０００９】
【作用】上述した請求項１の慣性モーメント可変モーメ
ンタムホイールによれば、ホイールロータコアと慣性モ
ーメント可変用部材とが回転すると、慣性モーメント可
変用部材に働く遠心力とスプリングの復元力とが釣り合
う位置に慣性モーメント可変用部材が移動し、モーメン
タムホイールのロータ中心軸回りの慣性モーメント値を
変更できる。
ンタムホイールによれば、ホイールロータコアと慣性モ
ーメント可変用部材とが回転すると、慣性モーメント可
変用部材に働く遠心力とスプリングの復元力とが釣り合
う位置に慣性モーメント可変用部材が移動し、モーメン
タムホイールのロータ中心軸回りの慣性モーメント値を
変更できる。
【００１０】また、請求項２の慣性モーメント可変モー
メンタムホイールによれば、ホイールロータコアと慣性
モーメント可変用部材とが回転すると、スライドリング
がロータ中心軸に沿って移動しながら、慣性モーメント
可変用部材に働く遠心力とスプリングの復元力とが釣り
合う位置に慣性モーメント可変用部材が移動するので、
モーメンタムホイールのロータ中心軸回りの慣性モーメ
ント値を変更できる。このとき、移動する慣性モーメン
ト可変用部材に生じた振動をダンパの作用で減衰でき
る。
メンタムホイールによれば、ホイールロータコアと慣性
モーメント可変用部材とが回転すると、スライドリング
がロータ中心軸に沿って移動しながら、慣性モーメント
可変用部材に働く遠心力とスプリングの復元力とが釣り
合う位置に慣性モーメント可変用部材が移動するので、
モーメンタムホイールのロータ中心軸回りの慣性モーメ
ント値を変更できる。このとき、移動する慣性モーメン
ト可変用部材に生じた振動をダンパの作用で減衰でき
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１の斜視図に、本発明による慣性モーメン
ト可変モーメンタムホイールの一実施例を示し、図２
に、このモーメンタムホイールの一部切欠き断面図、図
３に平面図を示す。これらの図で、このモーメンタムホ
イールのロータ部は、ホイールロータコア１、慣性モー
メント可変用部材２、支持アーム３、ロータ中心軸４、
スライドリング５、スプリング６、ダンパ７から構成さ
れている。
説明する。図１の斜視図に、本発明による慣性モーメン
ト可変モーメンタムホイールの一実施例を示し、図２
に、このモーメンタムホイールの一部切欠き断面図、図
３に平面図を示す。これらの図で、このモーメンタムホ
イールのロータ部は、ホイールロータコア１、慣性モー
メント可変用部材２、支持アーム３、ロータ中心軸４、
スライドリング５、スプリング６、ダンパ７から構成さ
れている。
【００１２】ホイールロータコア１は、ロータ中心軸４
に取り付けられており、このホイールロータコア１の外
周部に穿設されたスライド案内穴８には、慣性モーメン
ト可変用部材２の内周部に突出したスライドバー９がス
ライド自在に挿通されている。これにより、慣性モーメ
ント可変用部材２は、ロータ中心軸４の半径方向に移動
できる構造となっている。
に取り付けられており、このホイールロータコア１の外
周部に穿設されたスライド案内穴８には、慣性モーメン
ト可変用部材２の内周部に突出したスライドバー９がス
ライド自在に挿通されている。これにより、慣性モーメ
ント可変用部材２は、ロータ中心軸４の半径方向に移動
できる構造となっている。
【００１３】また、ロータ中心軸４の上部および下部に
は、スライドリング５，５が軸方向スライド自在に嵌め
込まれており、これらスライドリング５，５と慣性モー
メント可変用部材２とが、支持アーム３によって接続さ
れている。
は、スライドリング５，５が軸方向スライド自在に嵌め
込まれており、これらスライドリング５，５と慣性モー
メント可変用部材２とが、支持アーム３によって接続さ
れている。
【００１４】また、上下のスライドリング５，５とホイ
ールロータコア１とは、スプリング６とダンパ７を介し
て接続されている。ここで、スプリング６としては圧縮
スプリングを用い、ダンパ７としては空気を充填して密
閉したシリンダと孔の開いたピストンによって構成して
ある。ダンパ７を用いるのは、つぎのような理由による
ものである。ロータ部の回転数が変化すると、遠心力と
スプリング６の復元力が釣り合う位置が変更になり、新
しい平衡点に慣性モーメント可変用部材２が移動する。
そのときの過渡現象において、ダンパ７によって運動が
減衰される。ダンパ７がないと、慣性モーメント可変用
部材２は振動運動を続けてしまう。
ールロータコア１とは、スプリング６とダンパ７を介し
て接続されている。ここで、スプリング６としては圧縮
スプリングを用い、ダンパ７としては空気を充填して密
閉したシリンダと孔の開いたピストンによって構成して
ある。ダンパ７を用いるのは、つぎのような理由による
ものである。ロータ部の回転数が変化すると、遠心力と
スプリング６の復元力が釣り合う位置が変更になり、新
しい平衡点に慣性モーメント可変用部材２が移動する。
そのときの過渡現象において、ダンパ７によって運動が
減衰される。ダンパ７がないと、慣性モーメント可変用
部材２は振動運動を続けてしまう。
【００１５】このように構成される慣性モーメント可変
モーメンタムホイールでは、ロータ部が回転すると、慣
性モーメント可変用部材２に働く遠心力とスプリング６
の復元力で定まる位置に慣性モーメント可変用部材２が
移動する。したがって、ロータ部の回転が速くなると、
慣性モーメント可変用部材２のロータ中心軸４からの距
離が大きくなる。その結果、モーメンタムホイールの慣
性モーメントが大きくなる。逆に、ロータ部の回転が遅
くなると、慣性モーメント可変用部材２のロータ中心軸
４からの距離が小さくなり、モーメンタムホイールの慣
性モーメントが小さくなる。
モーメンタムホイールでは、ロータ部が回転すると、慣
性モーメント可変用部材２に働く遠心力とスプリング６
の復元力で定まる位置に慣性モーメント可変用部材２が
移動する。したがって、ロータ部の回転が速くなると、
慣性モーメント可変用部材２のロータ中心軸４からの距
離が大きくなる。その結果、モーメンタムホイールの慣
性モーメントが大きくなる。逆に、ロータ部の回転が遅
くなると、慣性モーメント可変用部材２のロータ中心軸
４からの距離が小さくなり、モーメンタムホイールの慣
性モーメントが小さくなる。
【００１６】これにより、モーメンタムホイールの角運
動量が外乱トルクによって変動した場合に、この変動を
ホイールの慣性モーメント値を自動的に変えて吸収し、
ホイールの回転数の変動を小さく抑えることができる。
動量が外乱トルクによって変動した場合に、この変動を
ホイールの慣性モーメント値を自動的に変えて吸収し、
ホイールの回転数の変動を小さく抑えることができる。
【００１７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、図４に示すように引張りスプリン
グ１６とダンパ１７を慣性モーメント可変用部材９とホ
イールロータコア１の間に設ける構成としてもよい。こ
の場合、引張りスプリング１６とダンパ１７は慣性モー
メント可変用部材９と同数必要になるが、作用は上記実
施例の場合と同様である。
のではない。例えば、図４に示すように引張りスプリン
グ１６とダンパ１７を慣性モーメント可変用部材９とホ
イールロータコア１の間に設ける構成としてもよい。こ
の場合、引張りスプリング１６とダンパ１７は慣性モー
メント可変用部材９と同数必要になるが、作用は上記実
施例の場合と同様である。
【００１８】また、図５に示すように、ホイールロータ
コア１とスライドリング５の間にダンパ７を設け、スラ
イド案内穴８の内部に引張りスプリング１６を設ける構
成としてもよい。この場合において、振動運動の強さに
応じてダンパ７を省略することも可能である。
コア１とスライドリング５の間にダンパ７を設け、スラ
イド案内穴８の内部に引張りスプリング１６を設ける構
成としてもよい。この場合において、振動運動の強さに
応じてダンパ７を省略することも可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
ロータ部が回転したときに、慣性モーメント可変用部材
に働く遠心力とスプリングの復元力とにより、慣性モー
メント可変用部材のロータ中心軸からの距離が変化し、
モーメンタムホイールの慣性モーメントが変化する機構
を備えているので、外乱トルクによって角運動量が変動
しても、この変動を慣性モーメントを変えて吸収するこ
とができ、ホイールの回転数の変化を小さく抑えること
ができる。これにより、タコループの特性を安定にする
ことができ、フィードバックゲインの設計を容易にでき
るメリットがある。また、ホイールの回転数が安定化さ
れることは、摩擦特性も変化しなくなり、定常回転中の
消費電力の低減や発熱量の変化を少なくできる効果があ
る。
ロータ部が回転したときに、慣性モーメント可変用部材
に働く遠心力とスプリングの復元力とにより、慣性モー
メント可変用部材のロータ中心軸からの距離が変化し、
モーメンタムホイールの慣性モーメントが変化する機構
を備えているので、外乱トルクによって角運動量が変動
しても、この変動を慣性モーメントを変えて吸収するこ
とができ、ホイールの回転数の変化を小さく抑えること
ができる。これにより、タコループの特性を安定にする
ことができ、フィードバックゲインの設計を容易にでき
るメリットがある。また、ホイールの回転数が安定化さ
れることは、摩擦特性も変化しなくなり、定常回転中の
消費電力の低減や発熱量の変化を少なくできる効果があ
る。
【図１】本発明による慣性モーメント可変モーメンタム
ホイールの一実施例を示す斜視図である。
ホイールの一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１のモーメンタムホイールの一部切欠き断面
図である。
図である。
【図３】図１のモーメンタムホイールの平面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例を示す斜視図であ
る。
る。
１ ホイールロータコア ２ 慣性モーメント可変用部材 ３ 支持アーム ４ ロータ中心軸 ５ スライドリング ６ スプリング ７ ダンパ ８ スライド案内孔 ９ スライドバー
Claims (2)
- 【請求項１】 人工衛星などに搭載される姿勢制御用の
モーメンタムホイールにおいて、 ロータ中心軸に取り付けられたホイールロータコアと、
このホイールロータコアの外周部に配され、ロータ中心
軸の半径方向に移動自在な慣性モーメント可変用部材
と、この慣性モーメント可変用部材をロータ中心軸方向
に付勢するスプリングとを具備したことを特徴とする慣
性モーメント可変モーメンタムホイール。 - 【請求項２】 人工衛星などに搭載される姿勢制御用の
モーメンタムホイールにおいて、 ロータ中心軸に取り付けられたホイールロータコアと、
このホイールロータコアの外周部に配され、ロータ中心
軸の半径方向に移動自在な慣性モーメント可変用部材
と、ロータ中心軸の上部と下部に軸方向スライド自在に
嵌め込まれたスライドリングと、これらスライドリング
と慣性モーメント可変用部材とを接続する支持アーム
と、上下のスライドリングとホイールロータコアとの間
にそれぞれ設けられたスプリングと、上下のスライドリ
ングとホイールロータコアとの間にそれぞれ設けられた
ダンパとを具備したことを特徴とする慣性モーメント可
変モーメンタムホイール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5340001A JP2616421B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 慣性モーメント可変モーメンタムホイール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5340001A JP2616421B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 慣性モーメント可変モーメンタムホイール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07156899A true JPH07156899A (ja) | 1995-06-20 |
| JP2616421B2 JP2616421B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=18332801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5340001A Expired - Lifetime JP2616421B2 (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 慣性モーメント可変モーメンタムホイール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616421B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6020999U (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-13 | 三菱電機株式会社 | モ−メンタムホイ−ル |
| JPS615300U (ja) * | 1984-06-18 | 1986-01-13 | 日本電気株式会社 | 二次モ−メント可変型人工衛星姿勢制御用ロ−タ |
-
1993
- 1993-12-07 JP JP5340001A patent/JP2616421B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6020999U (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-13 | 三菱電機株式会社 | モ−メンタムホイ−ル |
| JPS615300U (ja) * | 1984-06-18 | 1986-01-13 | 日本電気株式会社 | 二次モ−メント可変型人工衛星姿勢制御用ロ−タ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2616421B2 (ja) | 1997-06-04 |
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