JPS62225500A - Attitude controller for body - Google Patents
Attitude controller for bodyInfo
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- JPS62225500A JPS62225500A JP61068059A JP6805986A JPS62225500A JP S62225500 A JPS62225500 A JP S62225500A JP 61068059 A JP61068059 A JP 61068059A JP 6805986 A JP6805986 A JP 6805986A JP S62225500 A JPS62225500 A JP S62225500A
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- around
- axis
- rotating magnetic
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野］
本発明は、主として宇宙環境等の無重力状態において物
体の姿勢を３軸制御するために使用する姿勢制御装置に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an attitude control device used for three-axis control of the attitude of an object mainly in a weightless state such as a space environment.
［従来の技術１
無重力環境あるいは他の適宜環境において物体の姿勢を
制御する装置として、従来、リアクション・ホイール及
びコントロール・モーメント・ジャイロ等が知られてい
る。これらは、直父する３輛まわりの物体の姿勢制御を
行う場合、軸線方向を異にする３台以上のホイールを使
用して、ホイールの回転に伴う反動力やジャイロトルク
等により、その３軸まわりの姿勢制御を行うものである
。[Prior Art 1] Conventionally, a reaction wheel, a control moment gyro, and the like are known as devices for controlling the attitude of an object in a zero gravity environment or other appropriate environment. When controlling the attitude of objects around three vehicles, three or more wheels with different axial directions are used, and the reaction force and gyro torque caused by the rotation of the wheels are used to control the three axes. It controls the posture of the surroundings.
しかしながら、特に宇宙環境における物体の３輛まわり
の姿勢制御を行う場合などにおいては、上述の３台以上
のホイールを使用すると、小形化が困難であるだ（すで
なく、高信頼度の実現が困難であるという問題がある。However, if three or more wheels are used, especially when controlling the attitude of an object in the space environment, it is difficult to downsize (and it is difficult to achieve high reliability). The problem is that it is difficult.
〔発明が解決しようとする問題点］
本発明の目的は、３台以上のホイール装置を使用するこ
となしに、無重力環境等において物体の姿勢を３軸制御
するための姿勢制御装置を、小形で高信頼性の得られる
ものとして提供することにある。[Problems to be Solved by the Invention] An object of the present invention is to provide a small-sized attitude control device for controlling the attitude of an object in three axes in a zero-gravity environment, etc., without using three or more wheel devices. The aim is to provide products with high reliability.
［問題点を解決するための手段」
上記目的を達成するため、本発明の姿勢制御装置は、磁
石又は電気的導体によって構成した球状の回転子を、そ
の回転子のまわりにおいて任意の軸のまわりに回転する
回転磁界を発生ｆｉｌ能な固定子内に、空間における任
意の軸のまわりに回転可能に支持させるという技術的手
段を採用している。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the attitude control device of the present invention rotates a spherical rotor made of magnets or electrical conductors around an arbitrary axis around the rotor. A technical means is adopted in which the stator is rotatably supported around an arbitrary axis in space within a stator capable of generating a rotating magnetic field.
［作 用コ
固定Ｆによって球状回転子のまわりにおける任意の軸の
まわりの回転磁界を生じさせると、その回転磁界と回転
子を構成する磁石との相互作用、又はト記回転磁界によ
る電磁誘導作用によって、回転子には上記任意の軸のま
わりの回転トルクが作用し、その反動力によって、宇宙
空間の人工衛星など、その姿勢制御装置を備えた物体の
姿勢制御か行われる。[Action] When a rotating magnetic field is generated around an arbitrary axis around the spherical rotor by fixing F, the interaction between the rotating magnetic field and the magnets constituting the rotor, or the electromagnetic induction effect due to the rotating magnetic field mentioned above. As a result, a rotational torque about the above-mentioned arbitrary axis acts on the rotor, and the reaction force controls the attitude of an object equipped with the attitude control device, such as an artificial satellite in outer space.
「実施例」
第１図は、本発明の姿勢制御装置における回転子の支持
手段の一例を示し、また第２図は本発明の姿勢制御装置
における固定子の構成例を示している。Embodiment FIG. 1 shows an example of a rotor support means in the attitude control device of the present invention, and FIG. 2 shows an example of the configuration of a stator in the attitude control device of the present invention.
これらの図に示すように１本発明に係る姿勢制御装置に
おいては、球状の回転子ｌを、その回〜：子１のまわり
において任、ｄの軸のまわりに回転する回転磁界を発生
させる固定子２内に１回転子１の中心を通る任意の軸の
まわりに回転６ｊ能に支持させる。As shown in these figures, in the attitude control device according to the present invention, a spherical rotor 1 is fixed to generate a rotating magnetic field that rotates around the axis d around the rotor 1. Rotation 6j is supported within the child 2 around an arbitrary axis passing through the center of the rotor 1.
球状回転子ｌとしては、ま：配回転磁界によってその回
転子１自体が回転するように、’、ｔ？！誘導作用が生
じる電気的導体によって構成したもの、あるいは球面上
に永久磁石又は゛宅磁石によって形成される多数の磁極
を、球の中心を挟んで異極が配設されるようにしたもの
等を用いることができる。As for the spherical rotor l, ', t?' so that the rotor 1 itself rotates due to the rotating magnetic field. ! It is composed of an electrical conductor that produces an induction effect, or it is composed of a large number of magnetic poles formed by permanent magnets or home magnets on a spherical surface, with different poles arranged across the center of the sphere. Can be used.
このような球状回転子１の支持手段としては、空間にお
いて互いに直交する３軸に沿って３次元配置した通常の
ベアリングによる支持手段、磁気軸受による支持手段、
あるいは流体による支持手段等を採用することができる
。Support means for such a spherical rotor 1 include support means using ordinary bearings arranged three-dimensionally along three axes perpendicular to each other in space, support means using magnetic bearings,
Alternatively, support means using fluid or the like may be employed.
第１図は、上記磁気軸受による支持手段の一例を示した
もので、回転子１を磁性体で構成し、その回転子１のま
わりにおける互いに直交する３軸」二に、磁気軸受は用
コイル１１〜１６を配設し、コイルｌ１ｊ２によりＸ軸
方向に、コイル１３．１４によりｙ軸方向に、及びコイ
ル１５．１６によりＸ軸方向にそれぞれ回転子１を浮上
させ、それにより回転子ｌを任意軸のまわりに低摩擦で
回転可能な状態に保持している。FIG. 1 shows an example of the above-mentioned support means using magnetic bearings.The rotor 1 is made of a magnetic material, and the magnetic bearings have three axes around the rotor 1 that are orthogonal to each other. 11 to 16 are arranged, and the rotor 1 is levitated in the X-axis direction by the coil l1j2, in the y-axis direction by the coil 13.14, and in the X-axis direction by the coil 15.16, thereby floating the rotor l. It is maintained in a state where it can rotate around any axis with low friction.
上記球状回転子ｌのまわりには、その回転子と同心の固
定子２か設けられ、その固定子２に、任意の軸のまわり
に回転する回転磁界を発生させるための手段を設けてい
る。この回転磁界は、回転子１との相互作用によって、
その回転子１を固定子２に対して相対的に回転動作させ
るものである。A stator 2 concentric with the spherical rotor 1 is provided around the spherical rotor 1, and the stator 2 is provided with means for generating a rotating magnetic field rotating around an arbitrary axis. This rotating magnetic field, due to the interaction with the rotor 1,
The rotor 1 is rotated relative to the stator 2.
第２図は、回転子１のまわりにおいて回転磁界を発生さ
せる誘導モーターコイルの配役例を示すもので、回転子
ｌのまわりにおけるそれと同心の球面と、回転子ｌの中
心を含み、且つ互いに直交する三つのモ面との交線に沿
って９０°間隔に四つの誘導モータ・コイル２１〜２４
．３１〜３４．４１〜４４を配設している。これらの誘
導モータ・コイルによって得られる回転磁界のうち、コ
イル２１〜２４によるものはＺ軸のまわりに、コイル３
１〜３４によるものはｙ軸のまわりに、コイル４１〜４
４によるものはＺ軸のまわりにそれぞれ回転し、従って
それらのＸ−Ｚ軸のまわりに回転する回転磁界を任意に
組合わせることにより、前記任意の軸線のまわりに回転
する回転磁界を得ることができ、その回転磁界によって
回転子１を空間における任意の軸のまわりに回転させる
ことができる。Figure 2 shows an example of the arrangement of induction motor coils that generate a rotating magnetic field around the rotor 1, including a spherical surface around the rotor 1 that is concentric with it, and a spherical surface that includes the center of the rotor 1 and is orthogonal to each other. Four induction motor coils 21 to 24 are arranged at 90° intervals along the line of intersection with the three planes.
．． 31-34.41-44 are arranged. Of the rotating magnetic fields obtained by these induction motor coils, those generated by coils 21 to 24 are generated around the Z-axis by coil 3.
1 to 34 have coils 41 to 4 around the y axis.
4 rotates around the Z-axis, so by arbitrarily combining the rotating magnetic fields that rotate around the X-Z axes, it is possible to obtain a rotating magnetic field that rotates around the arbitrary axis. The rotor 1 can be rotated around any axis in space by the rotating magnetic field.
即ち、回転磁界と回転子ｌとの相互作用によってＸ −
Ｚ軸のまわりに誘導トルクＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚが発生し、
回転子１の慣性モーメンｈＩが各軸のまわりについて同
一であるとすれば、
壷 １
匣“Ｔ−（Ｔ！ ＠ Ｔｙ ＠ Ｔｚ） ｔなる角加速
度ベクタ凪が得られる。That is, due to the interaction between the rotating magnetic field and the rotor l,
Induced torques Tx, Ty, and Tz are generated around the Z axis,
If the moment of inertia hI of the rotor 1 is the same around each axis, an angular acceleration vector calm of t is obtained.
従って、上記姿勢制御装置を、例えば宇宙空間における
人工衛星とシこ設備すれば、上記回転子に９Ｊ４トルク
が作用したとき、そのトルクの反動力（−Ｔｘ・−ＴＹ
・−Ｔｚ） ｔが人工′４に星に作用し、そのため人工
衛星が回転トルクを得ることとなり、その姿勢制御か行
わｈる。Therefore, if the above attitude control device is installed with an artificial satellite in space, for example, when 9J4 torque acts on the rotor, the reaction force of that torque (-Tx・-TY
・-Tz) t acts on the star artificially '4, so that the artificial satellite obtains rotational torque and performs attitude control.
［発明の効果］
以にに詳述したように、本発明の姿勢制御装置によれば
、実質上１台のホイールによって構成されるため、装置
を全体として小形化できるだけでなく、ｈノミ信頼度が
実現される。[Effects of the Invention] As described in detail above, since the attitude control device of the present invention is substantially composed of one wheel, it is possible not only to downsize the device as a whole, but also to improve h-chip reliability. is realized.
第１図は本発明の姿勢制御装置における回転子の保持−
１段の一例を示す斜視図、：ｆＳ２図は同固定子のｌＴ
ｌ！設例を示す斜視図である。
１・・回転子 ２・・固定子、FIG. 1 shows how the rotor is held in the attitude control device of the present invention.
A perspective view showing an example of the first stage: fS2 is the lT of the same stator.
l! It is a perspective view showing an example. 1. Rotor 2. Stator,
Claims (1)
を、その回転子のまわりにおいて任意の軸のまわりに回
転する回転磁界を発生可能な固定子内に、空間における
任意の軸のまわりに回転可能に支持させたことを特徴と
する物体の姿勢制御装置。1. Rotate a spherical rotor made of magnets or electrical conductors around any axis in space within a stator that can generate a rotating magnetic field that rotates around any axis around the rotor. A posture control device for an object, characterized in that the object can be supported.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61068059A JPS62225500A (en) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | Attitude controller for body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61068059A JPS62225500A (en) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | Attitude controller for body |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62225500A true JPS62225500A (en) | 1987-10-03 |
Family
ID=13362829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61068059A Pending JPS62225500A (en) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | Attitude controller for body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62225500A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008080888A (en) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Japan Aerospace Exploration Agency | Non- contact type rigid body rotation control device |
| JP2015527860A (en) * | 2012-07-25 | 2015-09-17 | コリア エアロスペース リサーチ インスティトゥートＫｏｒｅａ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ | 3D sphere drive system |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6117741A (en) * | 1984-06-30 | 1986-01-25 | Toshiba Corp | Fly wheel device |
-
1986
- 1986-03-26 JP JP61068059A patent/JPS62225500A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6117741A (en) * | 1984-06-30 | 1986-01-25 | Toshiba Corp | Fly wheel device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008080888A (en) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Japan Aerospace Exploration Agency | Non- contact type rigid body rotation control device |
| JP2015527860A (en) * | 2012-07-25 | 2015-09-17 | コリア エアロスペース リサーチ インスティトゥートＫｏｒｅａ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ | 3D sphere drive system |
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