平成１８年８月３１日
宇宙航空研究開発機構
執行役（信頼性統括） 北原 弘志
JAXAにおける衛星用ホイールに関する
信頼性向上活動について
推進６－１－２
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ホイール信頼性向上タスクフォースについて
ホイール信頼性向上タスクフォース設置の目的
新型ホイール開発等の業務を通して、ホイールの信頼性向上に取り組んできたが、 平成１２年以降、国内外のホイールの軌道上及び地上における性能劣化／不具合が発生し、 更なる信頼性向上が必要とされた。そのために「ホイール信頼性向上タスクフォース」を、 平成１７年１２月に設置した。 ベアリング歩留まり悪化、等 （開発中） GOSAT 国産新型 ロストルクの増大→リアクションホイール停止 (RW-X:７月、RW-Y:１０月） 平成１７年 7月,10月 はやぶさ 国外 ホイール 約５日周期で生じる微少なロストルク増加（RW1のみ） 平成１７年１１月 きらり ミッション終了後ロストルク増大。（吸湿等による潤滑不良） 平成１５年 1月,10月 はるか オイル潤滑不良によるピッチ軸／ヨー軸駆動信号増大 平成１２年 1月,3月 きく７号 国産従来型 ホイール （参考）ﾛｽﾄﾙｸ･･･摩擦抵抗等によりﾎｲｰﾙの角運動量を減少させるﾄﾙｸ RW・・・リアクションホイール（Reaction Wheel ）ホイールの不具合発生状況
ホイール信頼性向上タスクフォースの作業内容
①現在発生している不具合の原因を特定し、直近の衛星の打上げ（SELENE、PLANET-C等）
に影響が無いかを明らかにする。また改善すべき事項があれば提案する。
②現ホイールの開発（海外からの調達含む）に内在する信頼性劣化要因を洗い出し、信頼性を
向上するための方策及び体制を明らかにする。
ホイール信頼性向上タスクフォースの体制
JAXA総合技術研究本部 誘導・制御技術グループ長 鈴木秀人をリーダとし、JAXA内外の
専門家を集め、親委員会および以下の３ワーキンググループ（WG)を設置した。
ホイール信頼性向上タスクフォース親委員会 国産従来型ホイールWG ・国産従来型ホイール不具合 解析結果のレビュー ・国産新型ホイール設計への提案 ・国産ホイール新型設計への提案 ・ホイール軌道上運用への提案 国産新型ホイールＷＧ ・国産新型ホイール設計・試験データ のレビュー ・国産新型ホイールの信頼性向上の ための改善策提案 国外ホイールＷＧ ・はやぶさホイール不具合原因の特定 ・輸入ホイールに対する信頼性向上の ための改善策提案 国産従来ホイールを使用している 国産新型ホイールを使用する衛星： Ithaco社製ホイールを使用している又は使用する 予定の衛星： はやぶさ（Ｔｙｐｅ－Ａ）、だいち（Ｔｙｐｅ－Ｅ）ホイール信頼性向上タスクフォースについて（つづき）
4 ホイ ールハウジング ロータ ステータ( コ イ ル等) ベアリ ング 磁石 鉄輪 隙間
「はやぶさ」ホイール概要と軌道上不具合状況
Ithaco社Type-A ホイール
標準仕様
NEAR, SMART-1, Deep Impactなど
１００台以上の軌道上実績 ①ｱｷｼｬﾙｽﾅﾊﾞｰ ・ねじ止め固定 ③メタルキャップ ・接着と機械的はめ 込みによる固定 ④メタルライナー ・接着のみによる固定 ・円周状に巻いた薄いアルミ箔 (Ithaco社Type-A標準仕様 ・直径：２０ｃｍ ・最大角運動量：４Nms ・最大トルク：35Nm ・重量：約３kg(駆動回路込み） ②ﾗｼﾞｱﾙｽﾅﾊﾞｰ ・ﾍﾞｱﾘﾝｸﾞに組込み ・類似ﾎｲｰﾙで軌道 上実績あり 「はやぶさ」固有 の設計変更 （高振動環境に対応)
「はやぶさ」ホイールは、Ithaco社(米）のType-Ａホイール標準仕様を「はやぶさ」の高振動環境に
対応させるために、
「はやぶさ」固有の設計変更
（①ｱｷｼｬﾙｽﾅﾊﾞｰ、②ﾗｼﾞｱﾙｽﾅﾊﾞｰ、③ﾒﾀﾙｷｬｯﾌﾟ、
④ﾒﾀﾙﾗｲﾅｰの追加）を実施したものである。
「はやぶさ」の打上げ（平成１５年５月打上げ）の約２年後に、搭載されているホイール
３台のうち、
２台が相次いで軌道上で停止する
不具合が発生した（平成１７年7月及び10月）。
「はやぶさ」ホイール
はやぶさ固有 の設計変更 の部分「はやぶさ」ホイール不具合原因究明結果
はやぶさ固有設計変更部位であるメタルライナーが剥がれた ことにより、ステータと接触し、最終的にロータとステータとの 間の隙間に噛み込み、ホイールの停止に至った。（１）軌道上データ評価解析（FTA)
FTAを実施した結果、ホイール不具合 発生時に軌道上で得られたホイール摩 擦トルクの変化は、設計変更部位であ るメタルライナーの剥離以外の可能性 が否定された。（２）有限要素法（FEM）による応力
解析
メタルライナーの剥離は、接着層が薄 い場合に、ホイール使用温度範囲内で も生じる可能性があることが判明した。（３）EMホイールを用いた
ﾒﾀﾙﾗｲﾅｰの引き剥がし試験
メタルライナーの一部剥離が発生して いることをEMホイールの引き剥がし試 験により確認した。（接着層が薄い部分
原因究明作業
原因究明結果
＜基本方針＞ ホイール搭載位置の振動環境が厳しく、実績のある標準品が使え ないので、ホイールに対し高振動対策の設計変更を実施した Æ標準品が使える振動環境となるよう、衛星システムの設計をする ＜設計変更時の対応策＞ （１)設計変更に対する信頼性解析評価が不十分 （メタルライナーが剥離し、隙間に噛み込む故障モードが事前に 識別できなかった） Æ信頼性解析評価の強化（詳細FMEA、FEMの実施） （２)設計上、致命的なリスクの内在 （メタルライナーのみ、接着剤だけで固定する設計とした） Æ今後メタルライナーは使用しない Æ高振動に割れない接着剤を使用し、十分な解析・試験を実施する （３)接着工程の不備Æ接着工程の改善 （４)ITARの制約ÆTAAの取得、第三者検証の実施によりJAXAで
問題点と対応方針
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