JPS5832113A - 人工衛星用磁気軸受ジンバルホイ−ル - Google Patents
人工衛星用磁気軸受ジンバルホイ−ルInfo
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- JPS5832113A JPS5832113A JP13071481A JP13071481A JPS5832113A JP S5832113 A JPS5832113 A JP S5832113A JP 13071481 A JP13071481 A JP 13071481A JP 13071481 A JP13071481 A JP 13071481A JP S5832113 A JPS5832113 A JP S5832113A
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- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- magnetic bearing
- wheel
- permanent magnet
- control
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/02—Rotary gyroscopes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、人工衛星に搭載する磁気軸受ジン−バルホ
イールに関するものである。
イールに関するものである。
オ１図は従来の人工衛星用磁気軸受ジンバルホイールの
一例を示す断面の斜視図である。図中矢印で示，すｘ，
ｚは直角座標（ｘｔｙ＊ｚ）のＸ軸と２軸を示し，（ｘ
ｚ）千面罠よる断面を示している。図において（１）は
ホイール、｛２｝はロータで、ホイール（１｝とロータ
（２）は２軸のまわシＫ回転する。
一例を示す断面の斜視図である。図中矢印で示，すｘ，
ｚは直角座標（ｘｔｙ＊ｚ）のＸ軸と２軸を示し，（ｘ
ｚ）千面罠よる断面を示している。図において（１）は
ホイール、｛２｝はロータで、ホイール（１｝とロータ
（２）は２軸のまわシＫ回転する。
すなわち、口−゛夕（２）の回転軸が２軸となるような
？直角座標を用いて説明する。（３１は永久磁石であり
、半径方向に着磁された環状の磁石を形成する。（４１
はロータ（２）の２方向変位を検出する非接触変位計で
ある一オ１図にはＸ軸上に中心対称に配置されｆｃ２個
の非接触変位計だけが示されているが、同株にｙ軸上に
中心対称に配置された２個の非接触変位計が設けられて
いる。（５）は磁気回路を閉じるステータ、１６１は制
御コイルで、制御コイル（６）には，；｝一タ（２）の
２軸方向変位についての変位信号に応じて電流が流され
、ロータ（２）と永久磁石（３１との間の磁気回路の磁
束を変化させてロータ（２）の２軸方向の位置を制御す
る。｛７｝は吸引力によってロータ｛２｝の傾きを補正
し、かつ、ロータ（２）をジンバルさせるための電磁石
である。電磁石（７）もＸ軸上Ｋｌ対とｙ軸上に１対設
けられる。
？直角座標を用いて説明する。（３１は永久磁石であり
、半径方向に着磁された環状の磁石を形成する。（４１
はロータ（２）の２方向変位を検出する非接触変位計で
ある一オ１図にはＸ軸上に中心対称に配置されｆｃ２個
の非接触変位計だけが示されているが、同株にｙ軸上に
中心対称に配置された２個の非接触変位計が設けられて
いる。（５）は磁気回路を閉じるステータ、１６１は制
御コイルで、制御コイル（６）には，；｝一タ（２）の
２軸方向変位についての変位信号に応じて電流が流され
、ロータ（２）と永久磁石（３１との間の磁気回路の磁
束を変化させてロータ（２）の２軸方向の位置を制御す
る。｛７｝は吸引力によってロータ｛２｝の傾きを補正
し、かつ、ロータ（２）をジンバルさせるための電磁石
である。電磁石（７）もＸ軸上Ｋｌ対とｙ軸上に１対設
けられる。
オ２図は制御コイル（６）及び電磁石（７）を駆動する
装置を示す説明図であり、図において＋４１，ｔｅｌ，
１７１はオｌ図の同一符号と同一部分を示し、１８１Ｆ
１位相補償器、（９）は電力増幅器である。
装置を示す説明図であり、図において＋４１，ｔｅｌ，
１７１はオｌ図の同一符号と同一部分を示し、１８１Ｆ
１位相補償器、（９）は電力増幅器である。
次に動作について説明する。４個の非接触変位計（４１
の出力の和信号は、位相補償器（８１及び電力増幅器（
９）を通って制御コイル（４）を駆動し、ロータ｛２｝
とステータ（５１間の空隙の磁束を平均的に一定に保つ
。しかし、これだけでは、ロータ（２）が傾く恐れがあ
るので、軸対称位置にある２対の非接触変位計（４）の
出力の差信号によってロータ（２）の傾きを検出し、こ
の差信号に応じて、位相補償器（８）及び電力増幅器（
９）を通して、電磁石（７）を駆動し、ロータ（２）の
傾きを修正する。また、との電磁石（７）によって、ホ
イール（１）の角運動量ベクトルを２軸方向から微小な
範囲で傾けることが可能であるので、人工衛星の三軸姿
勢制御Ｋおいても電磁石（７）Ｋよる制御が行なわれる
。
の出力の和信号は、位相補償器（８１及び電力増幅器（
９）を通って制御コイル（４）を駆動し、ロータ｛２｝
とステータ（５１間の空隙の磁束を平均的に一定に保つ
。しかし、これだけでは、ロータ（２）が傾く恐れがあ
るので、軸対称位置にある２対の非接触変位計（４）の
出力の差信号によってロータ（２）の傾きを検出し、こ
の差信号に応じて、位相補償器（８）及び電力増幅器（
９）を通して、電磁石（７）を駆動し、ロータ（２）の
傾きを修正する。また、との電磁石（７）によって、ホ
イール（１）の角運動量ベクトルを２軸方向から微小な
範囲で傾けることが可能であるので、人工衛星の三軸姿
勢制御Ｋおいても電磁石（７）Ｋよる制御が行なわれる
。
従来の磁気軸受ジンバルホイールでは、ロータ（２１の
傾き補正及びジンバリングに電磁石（７）を使用してい
るので、消費電力が大きく、また、ホイール（１）に渦
電流が発生して回転摩擦が増加する。さらに、ホイール
（１｝に一部鉄材を使用しなければならないので、重量
が増加する等の欠点があった。
傾き補正及びジンバリングに電磁石（７）を使用してい
るので、消費電力が大きく、また、ホイール（１）に渦
電流が発生して回転摩擦が増加する。さらに、ホイール
（１｝に一部鉄材を使用しなければならないので、重量
が増加する等の欠点があった。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、永久磁石（３）とロータ（２）
間の磁束を制御する複数個の制御コイルを設ケ、この複
数個の制御コイルによってロータの２軸方向の位置制御
とジンバリング制御とを行なうように構成し、電磁石が
不要である磁気軸受ジンバルホイールを提供することを
目的としている。
ためになされたもので、永久磁石（３）とロータ（２）
間の磁束を制御する複数個の制御コイルを設ケ、この複
数個の制御コイルによってロータの２軸方向の位置制御
とジンバリング制御とを行なうように構成し、電磁石が
不要である磁気軸受ジンバルホイールを提供することを
目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。オ３
図はこの発明の一実施例を示す断面の斜視図、オ４図は
この発明の一実施例を示す横断面図、オ５図（ａ），（
ｂ）はそれぞれこの発明の一実施例を示す側断面図及び
横断面図であシ、これらの図において！１１，＋２１，
＋３１，＋４１，＋５１ｔ：ｔオｌ図の同一符号と同一
または相当する部分を示し、（’ａ）は制御コイル、叫
，αυ，αａ，α３Ｆｉそれぞれ磁気回路が形成されて
いる空隙を示す。オ５図（励に示す上部の永久磁石（３
｝のＮ極によって生じた磁束は、空隙ｌＩＧを経てロー
タ｛２１へ移り、空隙αυを経て再び永久磁石（３）の
Ｓ極へ戻る。下部の永久磁石（３》についても同様のこ
とがいえる。
図はこの発明の一実施例を示す断面の斜視図、オ４図は
この発明の一実施例を示す横断面図、オ５図（ａ），（
ｂ）はそれぞれこの発明の一実施例を示す側断面図及び
横断面図であシ、これらの図において！１１，＋２１，
＋３１，＋４１，＋５１ｔ：ｔオｌ図の同一符号と同一
または相当する部分を示し、（’ａ）は制御コイル、叫
，αυ，αａ，α３Ｆｉそれぞれ磁気回路が形成されて
いる空隙を示す。オ５図（励に示す上部の永久磁石（３
｝のＮ極によって生じた磁束は、空隙ｌＩＧを経てロー
タ｛２１へ移り、空隙αυを経て再び永久磁石（３）の
Ｓ極へ戻る。下部の永久磁石（３》についても同様のこ
とがいえる。
ロータ（２）の２軸方向（回転軸方向）の変位は非接触
変位計（４）によって検出され、あらかじめ設定された
位置からずれていれば、その誤差信号に応じて直列に接
続された上下の制御コイル（６ａ）に電流を流して空隙
Ｉ１α，συ及び空隙ｔｔａ，αＪの磁束を変化させ吸
引力を調整し、ロータ｛２｝を設定位置に戻すよう制御
する。この実施例では、４組の制御コイル（６ａ）のそ
れぞれによって独立に上記のような２軸方向制御が４つ
の磁気回路に対して行なわれるようになっている。
変位計（４）によって検出され、あらかじめ設定された
位置からずれていれば、その誤差信号に応じて直列に接
続された上下の制御コイル（６ａ）に電流を流して空隙
Ｉ１α，συ及び空隙ｔｔａ，αＪの磁束を変化させ吸
引力を調整し、ロータ｛２｝を設定位置に戻すよう制御
する。この実施例では、４組の制御コイル（６ａ）のそ
れぞれによって独立に上記のような２軸方向制御が４つ
の磁気回路に対して行なわれるようになっている。
オ６図はこの発明の一実施例の制御コイルを駆動する装
置の一例を示す説明図であり、図においてｆ４１，（６
ａ）はオ３図、オ４図、オ５図の同一符号と同一部分を
示し、１８＋，＋９１はオ２図の同一符号と同一または
相当する部分を示す。
置の一例を示す説明図であり、図においてｆ４１，（６
ａ）はオ３図、オ４図、オ５図の同一符号と同一部分を
示し、１８＋，＋９１はオ２図の同一符号と同一または
相当する部分を示す。
２軸方向の位置を補正するために、４つの非接触変位計
（４）の和信号と２軸方向設定信号２との差Ｃ をとり、この差信号に応じて４組の制御コイル（６ａ）
に同じだけの電流を流すように結線されている、（オ６
図破線（自）に囲まれた部分が示す）。ｙ軸周りの傾き
を補正するために、ｙ軸に対して互いＫ反対側に配置さ
れている非接触変位計｛４｝の信号の差が、それぞれの
非接触変位計（４１に対応する制御コイル（６ａ）への
２軸方向制御信号に加算されるように結線されている。
（４）の和信号と２軸方向設定信号２との差Ｃ をとり、この差信号に応じて４組の制御コイル（６ａ）
に同じだけの電流を流すように結線されている、（オ６
図破線（自）に囲まれた部分が示す）。ｙ軸周りの傾き
を補正するために、ｙ軸に対して互いＫ反対側に配置さ
れている非接触変位計｛４｝の信号の差が、それぞれの
非接触変位計（４１に対応する制御コイル（６ａ）への
２軸方向制御信号に加算されるように結線されている。
（オ６図破線＠）に囲まれた部分が示す）。また、ｙ軸
周シに微小角度φｙｃだけ回転させるためには、ｙ軸に
対して互いに反対側に配賦されている，制御コイル（６
ａ）の一方に＋φｙｃに応じた信号、他方Ｋ−〜。に応
じた信号をあらかじめ加えておけばよい。（オ６図破線
Ｃ）で囲まれた部分が示す）Ｏ Ｘ軸周りの角度補正及びジンバル制御についても、全く
同様である。
周シに微小角度φｙｃだけ回転させるためには、ｙ軸に
対して互いに反対側に配賦されている，制御コイル（６
ａ）の一方に＋φｙｃに応じた信号、他方Ｋ−〜。に応
じた信号をあらかじめ加えておけばよい。（オ６図破線
Ｃ）で囲まれた部分が示す）Ｏ Ｘ軸周りの角度補正及びジンバル制御についても、全く
同様である。
上記のように構成された装置によって、４組の制御コイ
ル（６ａ）のそれぞれに制御信号が位相補償器１８１と
電力増幅器（９）を経て加えられ、４組の制御コイル（
６ａ）が全体として２軸方向の位置の補正及びＸ軸、ｙ
軸周りの微小回転角の制御を行なう。
ル（６ａ）のそれぞれに制御信号が位相補償器１８１と
電力増幅器（９）を経て加えられ、４組の制御コイル（
６ａ）が全体として２軸方向の位置の補正及びＸ軸、ｙ
軸周りの微小回転角の制御を行なう。
なお、Ｘ軸方向、ｙ軸方向の位置変化については、オ５
図Ｋ示すようにロータ｛２｝とステータ（５１の相対す
る部分を同心円状の相対向する凹凸状態の形状にするこ
とによって、磁気の吸引力によって自然に制御されてい
るので、特に外力による制御を施す必要はない。
図Ｋ示すようにロータ｛２｝とステータ（５１の相対す
る部分を同心円状の相対向する凹凸状態の形状にするこ
とによって、磁気の吸引力によって自然に制御されてい
るので、特に外力による制御を施す必要はない。
なお、上記実施例ではステータ（５）を４分割し、分割
したステータ部分のそれぞれに制御コイル（６＆）を設
けたものを示したが、３分割する構成とすることも可能
である。この場合、制御コイルを駆動する回路を変更す
ることにより、同．等の効果をあげることができる。
したステータ部分のそれぞれに制御コイル（６＆）を設
けたものを示したが、３分割する構成とすることも可能
である。この場合、制御コイルを駆動する回路を変更す
ることにより、同．等の効果をあげることができる。
オ７図はステータを３分割し次実施例を示す正面図であ
る。
る。
また、上記実施例では制御コイル（６ａ）を上下に１つ
づつ設けたものを示したがオ８図に示すように設置して
もよい。オ８図はこの発明の他の実施例を示す断面図で
あり、オ３図と同一符号は同一または相当する部分を示
す。
づつ設けたものを示したがオ８図に示すように設置して
もよい。オ８図はこの発明の他の実施例を示す断面図で
あり、オ３図と同一符号は同一または相当する部分を示
す。
以上のようＫ１この発明によれば、複数個の制御コイル
によってロータの回転軸方向の位置の制御とともにジン
バル制御とホイールの角運動量ベクトルを軸方向から微
小な範囲で傾ける制御ができ、電磁石が不要となり、消
費電力が少くなシ、回転摩擦が減少し、かつ重量を減少
させることができるという効果がある。
によってロータの回転軸方向の位置の制御とともにジン
バル制御とホイールの角運動量ベクトルを軸方向から微
小な範囲で傾ける制御ができ、電磁石が不要となり、消
費電力が少くなシ、回転摩擦が減少し、かつ重量を減少
させることができるという効果がある。
オｌ図は従来の人工衛星用磁気軸受ジンバルホイールの
一例を示す断面の斜視図、オ２図は制御コイル及び電磁
石を駆動する装置を示す説明図、オ３図はこの発明の一
嚢施例を示す断面の斜視図、オ４図はこの発明の一実施
例を示す横断面図、オ５図（ａ），（ｂ）はそれぞれこ
の発明の一実施例を示す側断面図、横断面図、オ６図は
この発明の一実施例の制御コイルを駆動する装置の一例
を示す説明図、オ７図はステータを３分割した実施例を
示す正面図、オ８図はこの発明の他の実施例を示す断面
図である。 図において｛１｝はホイール、（２）はロータ、（３１
は永久磁石、（４１は非接触変位計、＋５１はステータ
、（６ａ：は制御コイル、（８｝は位相補償器、（９）
は電力増幅器｛ｌα，（１υ，ｔｌ５，＋１３は磁気回
路の形成されている空隙である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。 〜７８− −７９−
一例を示す断面の斜視図、オ２図は制御コイル及び電磁
石を駆動する装置を示す説明図、オ３図はこの発明の一
嚢施例を示す断面の斜視図、オ４図はこの発明の一実施
例を示す横断面図、オ５図（ａ），（ｂ）はそれぞれこ
の発明の一実施例を示す側断面図、横断面図、オ６図は
この発明の一実施例の制御コイルを駆動する装置の一例
を示す説明図、オ７図はステータを３分割した実施例を
示す正面図、オ８図はこの発明の他の実施例を示す断面
図である。 図において｛１｝はホイール、（２）はロータ、（３１
は永久磁石、（４１は非接触変位計、＋５１はステータ
、（６ａ：は制御コイル、（８｝は位相補償器、（９）
は電力増幅器｛ｌα，（１υ，ｔｌ５，＋１３は磁気回
路の形成されている空隙である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。 〜７８− −７９−
Claims (1)
- 永久磁石の吸引力を電磁力で調整することにょりロータ
の回転軸方向の位置を制御して非接触回転させる磁気軸
受を設けた人工衛星用磁気軸受ジンバルホイールに，お
いて、上記回転軸κ直角な平面上の位置に関して上記磁
気軸受を３個以上の部分に分割し、この分割した各部分
の電磁力をそれぞれ独立に制御する制御装置を設け、上
記ロータの回転軸方向の平均位置の偏差により上記各分
割部分の電磁力の和をフィードバック制御し、上記ロー
タの角運動量ベクトルの所望の傾斜方向に対する偏差に
より上記各分割部分の相互間の電磁力の差をフィードバ
ック制御することを特徴とする人工衛星用磁気軸受ジン
バルホイール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13071481A JPS5832113A (ja) | 1981-08-20 | 1981-08-20 | 人工衛星用磁気軸受ジンバルホイ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13071481A JPS5832113A (ja) | 1981-08-20 | 1981-08-20 | 人工衛星用磁気軸受ジンバルホイ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5832113A true JPS5832113A (ja) | 1983-02-25 |
| JPS6313128B2 JPS6313128B2 (ja) | 1988-03-24 |
Family
ID=15040860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13071481A Granted JPS5832113A (ja) | 1981-08-20 | 1981-08-20 | 人工衛星用磁気軸受ジンバルホイ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5832113A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4752002A (en) * | 1985-12-18 | 1988-06-21 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Continuous package train of deoxidizing agent |
| JPS6431014A (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-01 | Mitsubishi Precision Co Ltd | Tuned dry gyro equipped with orthogonality compensating torquer |
-
1981
- 1981-08-20 JP JP13071481A patent/JPS5832113A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4752002A (en) * | 1985-12-18 | 1988-06-21 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Continuous package train of deoxidizing agent |
| JPS6431014A (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-01 | Mitsubishi Precision Co Ltd | Tuned dry gyro equipped with orthogonality compensating torquer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6313128B2 (ja) | 1988-03-24 |
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