AM07-00１ 小型衛星用伸展ブームの開発 平成17年11月.

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1 AM07-00１ 小型衛星用伸展ブームの開発 平成17年11月

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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）

7 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

8 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

9 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

10 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

11 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。

12 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。

13 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

14 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）

15 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。