AM07-00１ 小型衛星用伸展ブームの開発 平成17年11月

会社紹介 会社内容 会社名：菱計装株式会社 所在地： 本社；長崎市浜町 工場；諫早市津久葉町 諫早中核工業団地内 資本金： １，０００万円 　　　本社；長崎市浜町 　　　工場；諫早市津久葉町 　　　　　　　諫早中核工業団地内 資本金：　１，０００万円 社員数：　約１００名 業　 種：電気機械器具製造業 創　 立：　昭和４４年１月 事業内容 防衛機器・宇宙機器の設計／製作／アフターサービス 発電所制御システムの設計・建設 風力発電システムの設計・建設 一般機械製品の計装工事 電子制御機器の設計・製作

小型衛星用伸展ブームの開発 菱計装株式会社 中島 昭二 有限会社 ＱＰＳ研究所 船越 国弘 株式会社 ヨシコー 吉田 公一 菱計装株式会社　　　　　　　　　　中島　昭二 有限会社　ＱＰＳ研究所　　　　　 船越　国弘 株式会社　ヨシコー　　　　　　　　吉田　公一 株式会社　がまかつ　　　　　　　 藤村　光男 　　　　　　　平成１９年１１月１６日

本日の説明項目 開発の目的 電動ポール方式伸展ブームの概念 伸展機構（自動車用及びＢＢＭ） 超音波モーター（特長、構造、作動原理等） ブーム ＢＢＭ試作結果 まとめ

開発の目的 伸展ブームの用途 従来の小型衛星用ブーム 衛星姿勢安定用 各種センサー搭載台 アンテナ ｅｔｃ 弾性材コイル状構造物方式 アンテナ　ｅｔｃ 従来の小型衛星用ブーム 弾性材コイル状構造物方式 これは、構造が繊細で、製作が難しいため高価 安価で高信頼性を持つ伸展ブーム を開発 （磁気センサーを搭載するので、 非磁性化に配慮） 九大　試作品

電動ポール方式伸展ブームの概念 自動車用電動ポールのドライブメカニズムに着目 目標プロファイル 横 150mm以内 奥行き 150mm以内 　　　伸展ブームＢＢＭ コード駆動ギア ギアボックス　 超音波モーター コードドラム ブーム伸展装置収納部 (横150以下×奥行150以下×高さ230（目標）） ブーム ・材質：GFRP ・全長：約1.4m（伸展時長さ）　 ドライブコード（青色部） ・材質：成型プラスチック ・長さ：約1.5m（素材） ・ベルトの断面：径5mm程度の円形または矩形 ・片面にラックが成形され、ベルト駆動用歯車(ピ二オン)と噛合って繰出 計測用ハーネス 伸展長約1.4m ブーム(発射時) 自動車用電動ポールのドライブメカニズムに着目 目標プロファイル 　　横　　　　　150mm以内 　　奥行き　　 150mm以内 　　高さ　　　　230mm以下 ＦＭとして「非磁性」で構成できることを考慮 　　→磁性モーターを超音波　 　　　 モーターとする 市販技術をベースに構成 　（ＢＢＭとしては耐高真空性は適用しなかった）

伸展機構（自動車用電動ポール） （株）ヨシコー製の自動車用電動ポール 電動モーター（磁界モーター）の回転をウオーム歯車で減速し、　　ピニオン－ラックの機構により、ドライブコードを直線状に作動。コードと直結したポールを伸縮・伸展させる 35cmを約３秒で伸展 繰出し機構部 ドライブコードケース 電動モーター ポール 原形とした自動車用電動ポール

電動ポール ドライブコードの構造 収縮方向 伸展方向 歯形加工が施してある 電動モーター側 ドライブコード 電動ポール　ドライブコードの構造 　収縮方向 伸展方向 歯形加工が施してある 電動モーター側 ドライブコード （フレキシブルラックとなる－ヨシコーの特許技術） ピニオン歯車が入っている

ＢＢＭ用伸展機構 構 造 自動車用電動ポールのポール伸展用ドライブコードとコード繰出機構を使用 構　造 自動車用電動ポールのポール伸展用ドライブコードとコード繰出機構を使用 ドライブコードを巻き込んでおくためのコードケースを追加 モーターを、超音波モーターに換装（非磁性化） ドライブコードの座屈制限用にガイド管設置 カイド管 コードケース 繰出し機構

超音波モーターの特長 超音波モーターは、電磁モーターにはない、次のような優れた特性があります。 　　超音波モーターは、電磁モーターにはない、次のような優れた特性があります。 　　（1）低速高トルク特性を有する （2）無通電時に保持トルク（保持力）を有する （3）応答性・制御性に優れ，微小な位置決めが可能 （4）電磁波を発生せず、磁界内での動作が可能 （5）小型・軽量 （6）高い静粛性 　など 　　現在、超音波モーターは、カメラのオートフォーカス、光学機器のレンズミラーの駆動、衛星受信装置の位置決め、ロールスクリーンの巻き上げ、自動車のハンドルポジションやヘッドレスト、部品の搬送装置、MRIなど高磁場内のアクチュエーターなど、幅広く利用されています

超音波モーターの構造 　　超音波モーターは20[KHz]以上の 超音波振動を駆動源とし、 ・ 振動を伝達するステータ部 ・ 回転部であるロータ ・ 軸受けとしてのベアリング で構成されています。 非常にシンプルな構造ですが、 個々の要素が厳密に計算され、 ・ 安定した回転 ・ 高い保持力 を実現しています。 ※ 電磁波を発生したり、磁気の影響を受けてしまう、コイル（巻線）や磁石は全く使っていません。

超音波モーターの作動原理 ・超音波モーターは、ロータ（動体）とステータ間に高い圧力を加えた 　状態にしてあり、この圧力により、モータ保持力が維持されています。 ・ステータは進行波の　波の各頂点だけでロータ面に接触しており、 　その各頂点では楕円回転運動が生じています。 ・ロータは、その楕円回転運動の影響を受けて、突き動かされるように回転します。

ブーム 市販の釣り竿の技術を転用し、長さ/継ぎ構成を特製（がまかつ） 材質にＧＦＲＰを採用 仕様 仕舞い寸法：150ｍｍ 継ぎ数：１２段 　　仕舞い寸法：150ｍｍ 　　継ぎ数：１２段 　　伸展時長さ：1.36ｍ 　　根本外径：30.0ｍｍ 写真はＣＦＲＰによる試作品

伸展ブームＢＢＭ試作品 試作・試験の結果 伸展速度 5mm/秒で伸展動作ができた 伸展動作時の磁場は1.5ｍ先端（センサー搭載位置）で０．０４ｎＴで許容目標値１ｎＴ以下を問題なくクリアした 繰り返し作動性もあることを確認（３０回以上確認し、継続中）

まとめ 試作の評価 今 後 ＢＢＭの基本構成でＦＭに進むことは、「実現の可能性が高い」と評価 耐真空性のＦＭ構成と熱真空試験による評価 今　後 耐真空性のＦＭ構成と熱真空試験による評価 ＱＳＡＴへの搭載設計（ＢＢＭの小型化、組み込み機構の付与）を行い、耐環境性能の確認 の実施に向け、（Ｐ）ＦＭをＨ２０年３月までに製作 する予定である。