(57)【要約】【課題】  衛星内のワイヤハーネスの固縛に伴う内部温度上昇による、断線や信号線への影響を抑えた配線構造を得る。【解決手段】  複数のねじ穴７３が長手方向に沿って所定間隔で設けられ、正電源用と負電源用のブスバー５０が衛星構体内面の構体パネル４上に並列に接着される。ブスバー５０は、導体５３と、その周囲を被覆した絶縁体５４で構成される。複数の電力線を束ねたワイヤーハーネス１１０が、ブスバー５０のねじ穴に接続され、衛星搭載電子機器に電力を供給する。  【選択図】    図４
2007210556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の結合部が長手方向に沿って所定間隔で設けられた、正電源用と負電源用の少なくとも二本の導体が、並列に配置されるとともに、
当該それぞれの導体周囲を被覆した絶縁体が設けられ、衛星構体の内部に取り付けられたブスバーと、
前記結合部を通じて前記ブスバーに接続され、衛星搭載電子機器に接続される端子を有した複数のワイヤーハーネスと、
を備えた人工衛星用配線構造。  
【請求項２】
構体パネル別に設けられた複数のブスバーが、隣接するブスバーとの間をワイヤーハーネスで接続し、それぞれがリング状に接続されたことを特徴とする請求項１記載の人工衛星用配線構造。
【請求項３】
前記ブスバーを構成する導体として、上記結合部が所定間隔で配列されたアルミニウム棒を用いたことを特徴とする請求項１もしくは請求項２記載の人工衛星用配線構造。
【請求項４】
太陽電池パネルと、
太陽電池パネルの出力電力を分配する電力分配器と、
衛星構体内に取り付けられた衛星搭載電子機器とを備え、
上記ブスバーは、上記電力分配器で分配された電力を、上記ワイヤーハーネスに分配して上記衛星搭載電子機器に供給することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の人工衛星用配線構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人工衛星内に搭載された電子機器へ電力を供給するための配線構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の人工衛星は、構体パネルに配線されたワイヤーハーネスにより、搭載電子機器間の電気的接続を行っていた。ワイヤーハーネスでは、電源ライン、データバス、パルス発生ラインは勿論のこと、電磁干渉の虞のある信号ライン等の各種信号や電力が伝送される（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１１４００号公報
【特許文献２】特開平５−３０１３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、ワイヤハーネスは各種ケーブルを１纏まりに束ねて構成される。衛星内のワイヤハーネスを束ねる場合は、原則として電力線と信号線を分離して束ねた構成としたいが、ワイヤハーネスのルーティングや機器の密集度による設計上の制約などから、電力線と信号線とが混在する部分が出てしまうのが実情である。
【０００５】
この場合、電力線と信号線とを混在させてワイヤハーネスを束ねることにより、電力線内部の熱が外部に放熱しにくくなり、内部温度が上昇して電力線が断線、ひいては信号線へも故障が波及する可能性があるという問題があった。
また、仮に電力線と信号線を別に束ねた場合であっても、電力線の束数が多い場合は依然として内部の温度が上昇してしまうという問題があった。
このような温度上昇は、衛星構体内を横断して各搭載電子機器に電力を分配する主幹線のワイヤハーネスにおいて、特に問題となる。
【０００６】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、衛星内のワイヤハーネスの固縛に伴う内部温度上昇による、断線や信号線への影響を抑えた配線構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による人工衛星用配線構造は、複数の結合部が長手方向に沿って所定間隔で設けられた、正電源用と負電源用の少なくとも二本の導体が、並列に配置されるとともに、
当該それぞれの導体周囲を被覆した絶縁体が設けられ、衛星構体の内部に取り付けられたブスバーと、前記結合部を通じて前記ブスバーに接続され、衛星搭載電子機器に接続される端子を有した複数のワイヤーハーネスと、を備えたものである。
【０００８】
前記ブスバーの導体として、上記結合部が所定間隔で配列されたアルミニウム棒を用いても良い。
【０００９】
また、太陽電池パネルと、太陽電池パネルの出力電力を分配する電力分配器と、衛星構体内に取り付けられた衛星搭載電子機器とを備え、上記ブスバーは、上記電力分配器で分配された電力を、上記ワイヤーハーネスに分配して上記衛星搭載電子機器に供給するものであっても良い。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ブスバーに接続された複数のワイヤハーネスから衛星搭載電子機器に電力供給することにより、電力線の固縛による内部の温度上昇による断線を防ぐことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による人工衛星内部の配線構造を示す透視斜視図、図２は衛星の構体パネルにおける配線経路を示す構成図（図１のＰ矢視図）である。
【００１２】
図において、人工衛星は、衛星構体１と、太陽電池パドル２を備えて構成される。衛星構体１は、複数の構体パネル４を立体的に組み合わせて接続することにより構成される。図の衛星は６枚の構体パネル４により立方体を構成した例を示している。衛星構体１は、中央に主要構造部材としてのセントラルシリンダ３が設けられている。このセントラルシリンダ３の周囲を取り囲むように、電力分配器６と各搭載電子機器２１が構体パネル４に取り付けられている。太陽電池パドル２は太陽電池パネル９０や駆動部９１を有して構成される。太陽電池パドル２は衛星構体１の側面に対し、太陽電池パネル９０のパネル面（受光面）が垂直に立設するように取り付けられ、駆動部９１によってパネル面の法線方向が所望方向（太陽からの入射光が大きくなる方向）を向くように制御される。
【００１３】
太陽電池パネル９０を構成する太陽電池は、その電源出力端子が太陽電池の駆動部９１を経由して電力ケーブル５に接続されている。また、電力ケーブル５は太陽電池の駆動部９１から電力分配器６に接続される。電力分配器６は、太陽電池パドル２の根元周辺の構体パネル４内面に搭載される。電力分配器６は、電力ケーブル７を介して配線ケーブル１０に接続される。
【００１４】
電力ケーブル５、７は、耐熱性の高いワイヤーハーネスで構成される。例えば、撚り線から成る太い１本の導体線に絶縁体を被覆して、ケーブルを構成したワイヤーハーネスを用いる。このワイヤーハーネスは、線径が太いので多少なりとも曲げ加工性が悪く取り扱い性に劣る。しかし、電力ケーブル５、７の使用される長さは短く、その使用範囲や本数、曲げ箇所が限られており、曲げ半径も大きくできるので、衛星構体内全体に亘って使用する場合と比べて、耐熱性の高いワイヤーハーネスの使用による取り扱い性の劣化はさほど影響ない。
【００１５】
配線ケーブル１０は、セントラルシリンダ３の周囲を取り囲むように複数本がリング状に配置され、衛星構体１内部における構体パネル４の内面に取り付けられている。図示の例では、４本の配線ケーブル１０がロの字型を構成するように配置されている。各配線ケーブル１０は、端部が相互にワイヤーハーネス１５で接続されている。各配線ケーブル１０は、各構体パネル４に１対１で対応して個別に取り付けられる。
【００１６】
図２に示すように、構体パネル４に取り付けられた配線ケーブル１０は、ブスバー５０とワイヤハーネス６０で構成される。配線ケーブル１０は、それぞれ分岐した個々のワイヤハーネス１１を通じて、同じ構体パネル４に取り付けられた各電子機器Ａ〜Ｇに、それぞれ接続されている。ワイヤハーネス１１は、別々に束ねられたワイヤハーネス１１０とワイヤハーネス１２０で構成される。ワイヤハーネス１１０とワイヤハーネス１２０は、それぞれ端末にコネクター端子が設けられる。図の例ではワイヤハーネス１１０とワイヤハーネス１２０とが離間して並置されているが、放熱性に問題なければ共に結束されていても良い。また、電力分配器６は、電力系統が電力ケーブル７を介して配線ケーブル１０のブスバー５０に接続され、信号系統がワイヤーハーネス６０に接続されている。
【００１７】
ブスバー５０は、電力分岐線として複数のワイヤハーネス１１０が枝状に接続されている。各ワイヤハーネス１１０のコネクター端子は、各搭載電子機器２１に１対１で接続される。また、ワイヤーハーネス６０は、信号分岐線として複数のワイヤハーネス１２０が枝状に接続されている。各ワイヤハーネス１２０のコネクター端子は、各搭載電子機器２１に１対１で接続される。
【００１８】
ここで特徴的なのは、電力線と信号線とを分離した上で、電力線には主幹線にブスバー５０を用いて、ブスバー５０から枝線となる複数のワイヤーハーネス１１０に電力線が分岐されるように構成した点である。これにより、電力伝送量が集中する主幹線を耐熱強度の高いブスバーを用いて構成し、電力伝送量が分散された発生熱量の低い枝線をワイヤーハーネス１１０で構成することによって、従来に比べてワイヤーハーネス中心部で発生する熱量を低減することができる。
【００１９】
図３は配線ケーブル１０の構成を示す図２のＡＡ断面図であり、図４はブスバー５０（５０ａ、５０ｂ）の構造を示す斜視図である。
図に示すように、配線ケーブル１０は、複数本のブスバー５０（５０ａ、５０ｂ）と、ワイヤーハーネス６０から構成されている。ブスバー５０は、プラス側（ＨＯＴ）のブスバー５０ａと、マイナス側（ＲＴＮ）のブスバー５０ｂとが、構体パネル４のパネル面に平行に接着されている。
【００２０】
また、ワイヤーハーネス６０は、絶縁被覆を纏った信号線６５が複数本固縛されてワイヤハーネスを構成している。すなわち、ワイヤーハーネス６０には、各搭載電子機器２１に電力を供給するための電力線が含まれていない。ワイヤーハーネス６０は、ブスバー５０に平行に配置され、構体パネル４のパネル面に接着されている。
【００２１】
ブスバー５０ａ、５０ｂと、ワイヤーハーネス６０とは、熱が直接伝導しないように互いに非接触で離間配置されている。しかし放熱性に問題なければ、余分なスペースを取らないように、近接配置もしくは接して配置しても良い。
なお、衛星内で複数の異なる電源電圧を用いる場合は、電源毎に異なるブスバー５０を複数種類（複数本）設けて、互いに並置されるように構体パネル４に固定されていても良い。
【００２２】
ブスバー５０は、ブスバーの中心部で電流を流す矩形断面形状をなす直線形状の導体５３と、導体５３の周囲を被覆しシリコンラバーやポリエチレン等から成る絶縁体５４とから構成される。ブスバー５０は長手方向に沿って一定間隔にねじ穴７３が設けられている。
なお、ブスバー５０（５０ａ、５０ｂ）は構体パネル４の内面形状に合わせて直線形状であることが好ましいが、衛星形状が円筒径や球形である場合には、その形状に合わせて曲線状に曲げるなど、適宜成形しても良い。
【００２３】
ブスバー５０は、各搭載電子機器２１の最寄のねじ穴７３に、ワイヤハーネス１１０が接続されている。ワイヤハーネス１１０は、複数本の電力線が固縛されて構成され、各電力線は導体線に絶縁体を被覆することによって構成されている。ワイヤハーネス１１０の端部では、被覆がなく剥き出しになった導体線が圧着端子にて圧着されている。
なお、ねじ穴７３を用いる替わりに、ワイヤハーネス１１０との接続を容易にならしめる、着脱可能な他の結合部を用いても良いことは言うまでもない。
【００２４】
図５は、ワイヤハーネス１１０端部の圧着端子を、雄ねじ７２を用いてブスバー５０のねじ穴７３に共締した様子を示す断面図である。ワイヤハーネス１１０は、端部の各圧着端子が雄ねじ７２のねじ頭に絡められ、雄ねじ７２がねじ穴７３に締結されることによって、ブスバー５０に固定される。また、ワイヤハーネス１１０端部の圧着端子は、周囲が絶縁用カバー７１で覆われている。
【００２５】
ワイヤハーネス１１０は、ねじ穴７３のピッチ間隔に応じて、ブスバー５０への接続位置を自由に変えることができる。このため、構体パネル内での搭載電子機器２１の配置に応じて、ワイヤハーネス１１０の接続位置を比較的自由に設定することができる。
【００２６】
また、ワイヤハーネス１１０が接続されていないねじ穴７３の上面は、設置前は絶縁体で覆われている。設置時に使用するねじ穴７３が決まった段階で、容易に絶縁体に穴が空けられる構造となっている。このため、ブスバー５０は、衛星構体の形状、大きさや、搭載電子機器の配置に依存せず、比較的自由に電力供給用のワイヤハーネス１１０の位置決めができるので、標準的な電力供給用ケーブルとして利用するに適しており、標準化を図り易い。
【００２７】
加えて、ブスバー５０に予め設けられた穴に、ワイヤハーネス１１０の圧着端子をねじで共締めするだけで、比較的任意位置の搭載電子機器２１へ容易に電力供給することができる。さらに、衛星内への搭載電子機器２１の実装時に、搭載電子機器２１に対する電力線の配線ルートを変更したい場合、そのルート変更に容易に対応できる。このため、予め電力線の配線ルートを設計してから衛星内の配線作業を行う前に電力供給用ワイヤーハーネスを製作する従来の配線構造に比べて、ブスバー５０を用いると格段に生産性が向上する。
【００２８】
次に、ワイヤーハーネス６０は、構体パネル内での搭載電子機器２１の配置に応じて、予めその長さや分岐線１２０の配置が設計されており、図２に示したように、主幹線から枝線に分かれるように複数の信号線が固縛されている。ワイヤーハーネス６０を構成する各信号線６５は、発生する熱量が比較的小さく線径が比較的細いので、束ねたときのハーネス径が細くなり、それ自体の発熱による断線や破損が問題になることはない。また、ハーネス径が細いことから比較的曲げ加工が容易であり、搭載電子機器２１への配線も行い易い。
なお、ワイヤーハーネス６０は、電力線を含まずに複数の信号線６５のみを１束に固縛している点を除いて、従来のワイヤーハーネスと同様に構成される。
【００２９】
次いで、各ブスバー５０（５０ａ、５０ｂ）の接続構造について説明する。図１に示すように、各構体パネル４が直交して接続されるコーナ部において、各構体パネル４にそれぞれ固定された各ブスバー５０が相互に接続される。
【００３０】
図６は、各ブスバー５０の接続部分を示す斜視図である。図において、直交配置され離間した各ブスバー５０は、ワイヤーハーネス１５を介在して、各端部が電気的に相互接続される。ワイヤハーネス１５は、撚り線を束ねて成る線径の太い１本の導体線を絶縁体で被覆した、耐熱性の高い電力線から構成される。ワイヤハーネス１５の両端部は、絶縁体による被覆がなく剥き出しになった導体線が圧着端子に圧着されている。ワイヤーハーネス１５は、両端部の各圧着端子が雄ねじ７２のねじ頭に共締めされて、雄ねじ７２が各ブスバー５０に設けられたねじ穴７３に締結されることによって固定される。ワイヤハーネス１５の両端部に設けた圧着端子は、周囲が絶縁用カバーで覆われている。ワイヤーハーネス１５の両端末に設けた圧着端子はかしめ易く、線径の太い電力線を用いたワイヤーハーネスであっても容易に圧着することができる。また、隣接するブスバー５０を直交配置しても、各ブスバー５０端部のねじ穴７３に対して、ワイヤーハーネス１５両端部の圧着端子を斜めに交差させるように接続することによって、隣接するブスバー５０間を電気的に接続することができる。このため、ブスバー５０間を接続する際、ワイヤーハーネス１５の曲げ半径を大きくすることができ、あるいは曲げが不要となるので、線径の太いワイヤーハーネスを用いても特に接続に支障はない。
【００３１】
次に、この実施の形態１による電力供給動作について説明する。
太陽電池パネル９０で発生した供給電力は、電力ケーブル５を介して電力分配器６に供給される。勿論、太陽電池の日陰時には、太陽電池パネル９０で発生した供給電力が一旦バッテリ（図示せず）に蓄電され、バッテリから電力ケーブル５を介して電力分配器６に供給されても良い。
【００３２】
電力分配器６は、搭載電子機器２１の電力制御を行う。例えば、各搭載電子機器２１は、内蔵する増幅器のゲイン、駆動機器用アクチュエータに印加される制御電力等の各種制御情報に基づいて、自己の必要とする受電力（必要電力）を算出する。各搭載電子機器２１は、必要電力や温度センサで計測される機器温度の情報からテレメトリーを構成し、テレメトリーを電力分配器６に送信する。このテレメトリーは、配線ケーブル１０におけるワイヤーハーネス６０及び１２０内の信号線を通じて送信される。
【００３３】
電力分配器６は、各搭載電子機器２１から伝送されたテレメトリーに基づいて、各搭載電子機器２１の必要電力や機器温度をモニタする。電力分配器６はこのモニタ結果に基づいて、各搭載電子機器周辺に配置されたヒータへの供給電力や、各搭載電子機器２１から要求される必要電力を把握し、予め設定された制御プログラムに従って各搭載電子機器２１への供給電力を設定する。電力分配器６は、配線ケーブル１０を構成するブスバー５０を経由してワイヤハーネス１１０に電力を分配し、ワイヤハーネス１１０から各搭載電子機器２１に対して、設定した供給電力を配電する。各搭載電子機器２１は、プラス側（ＨＯＴ）のブスバー５０ａ、マイナス側（ＲＴＮ）のブスバー５０ｂから、それぞれ接続される電力線を束ねたワイヤハーネス１１０を介して、電力（一次電圧）を受電する。
【００３４】
この実施の形態は以上のように構成され、以下に説明するような効果を奏する。
ここで比較例として、図７に従来構造のワイヤーハーネス７５の断面図を示す。図に示すように、ワイヤーハーネス７５は、絶縁体により被覆された複数の電力線７６と絶縁体により被覆された複数の信号線７７とが、１纏まりに固縛されて構成される。従来は、衛星内部を横断する全ての場所でワイヤーハーネス７５を用いていた。ワイヤーハーネス７５は、電力線７６の固縛によって内部温度上昇を生じてしまう。
【００３５】
これに対し、この実施の形態１では、上掲したように電力分配器６から各搭載電子機器２１への電力供給を、ブスバー５０を通じてワイヤーハーネス１１０に電力分配することにより行っている。このため、従来のワイヤーハーネスと比べて、ブスバー５０において電力線の固縛による内部温度上昇を抑えることができる。特に、温度条件の厳しい電力伝送路の主幹線にブスバー５０を用いているので、その温度上昇における電力線や信号線の断線が防げる点で、格段に信頼性の向上を図ることができるという効果がある。また、ワイヤーハーネス１１０は搭載電子機器毎に個別に接続されるので、ワイヤーハーネス１１０に通電される電力は低く、ハーネス内部の発生熱量が小さいので、従来構造のワイヤーハーネスを用いても問題はない。
【００３６】
さらに、従来の電力線／信号線の混在したワイヤーハーネスを無くすことにより、電力線が断線した場合の信号線への波及故障を防ぐこともできる。また、ワイヤーハーネスの曲げ加工性やルーティングを考慮した複雑な電力線の設計が不要となるため、電力線の設計／製造ミスが劇的に減少するという効果がある。
【００３７】
なお、ブスバー５０を用いることなく直径の太い線材を用いてワイヤーハーネスを構成すれば、ブスバー５０と同様に耐熱性を高めることも可能である。しかし、線材が太くなると曲げ半径が大きくなるので衛星内の配線が行いにくく、また細いコンタクトピンでは太い線材をかしめ難い。
このため、電力を伝送する主幹線にはブスバー５０を利用し、電力伝送するワイヤーハーネスの使用範囲を、ブスバー５０から分岐する枝線のワイヤーハーネス１１０やブスバー５０間を接続するワイヤーハーネス１５に限定して、衛星内における電力配線の大部分にブスバー５０を用いるのが好適である。
【００３８】
次に、この実施の形態１によるブスバー５０として適切な材質について説明する。
まず、電圧降下の条件から材質を検討する。通常の衛星での電力線の利用条件（最大値）は、例えば以下の（１）（２）の通りである。
（１）使用電流（衛星内合計）                １００Ａ
（２）ブスバー長（ＨＯＴ／ＲＴＮの合計）      ２０ｍ
【００３９】
ここで、仮に、一辺が１ｃｍのブスバーを使用した場合、許容電圧降下についてはブスバー部分のみで１Ｖ以下を許容値とすると、ブスバーの材質の抵抗率ρ（Ωｍ）は、次式１、２で求まる。ただし、Ａ：１×１０−４  （ｍ2）、Ｌ：２０（ｍ）、Ｖ：1（Ｖ）、Ｉ：１００（Ａ）、である。
【００４０】
ρ≦ＲＡ／Ｌ                                （式１）
Ｒ＝Ｖ／Ｉ                                  （式２）
【００４１】
したがって、上式１、２により、ブスバー５０として、ρ≦５×１０−７  （Ωｍ）を満足する材質であれば良いことがわかる。
【００４２】
次に、発熱条件から材質を検討する。
現状の衛星では、搭載する機器について発熱量を、例えば０．０６Ｗ／ｃｍ２以下に抑えることが主流となっている。これを考慮したブスバーの材質の抵抗率ρ（Ωｍ）は、次式３、４で求まる。ただし、Ａ：１×１０−４  （ｍ2）、Ｌ：１×１０−２（ｍ）、Ｐ：０．０６（Ｗ）、Ｉ：１００（Ａ）、である。
【００４３】
ρ≦ＲＡ／Ｌ                                  （式３）
Ｒ＝Ｐ／Ｉ２                                    （式４）
【００４４】
したがって、上式３、４により、ブスバー５０として、ρ≦６×１０−8  （Ωｍ）を満足する材質であれば良いことがわかる。
【００４５】
以上の条件に基づいて、電圧降下及び発熱量を考慮し、なおかつ重量、コストも考慮することにより、ブスバー５０の材質として、温度が１００℃時でも抵抗率ρ（Ωｍ）が３．５５×１０−８となる、アルミニウムを用いることが適切である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の実施形態１による人工衛星内部の配線構造を説明する透視斜視図である。
【図２】この発明の実施形態１による構体パネルにおける配線経路を示す図である。
【図３】この発明の実施形態１による配線ケーブルの構成を示す図である。
【図４】この発明の実施形態１によるブスバーの構成を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施形態１によるブスバーの構成を示す断面図である。
【図６】この発明の実施形態１によるブスバー間の接続構造を示す斜視図である。
【図７】比較例として従来のワイヤーハーネスの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  衛星構体、２  太陽電池パドル、４  構体パネル、６  電力分配器、２１  搭載電子機器、５０  ブスバー（５０ａ ブスバーのプラス側（ＨＯＴ）、５０ｂ ブスバーのマイナス側（ＲＴＮ））、５３  導体、５４  絶縁体、６０  ワイヤハーネス（固縛された信号線）、７１  絶縁用カバー、７２ ボルト、７３  ネジ穴、９０  太陽電池パネル、１１０  ワイヤーハーネス（各衛星搭載機器に分岐する固縛された電力線）、１２０  ワイヤーハーネス（各衛星搭載機器に分岐する固縛された信号線）。
【図１】
2007210556.tif 000003
【図２】
2007210556.tif 000004
【図３】
2007210556.tif 000005
【図４】
2007210556.tif 000006
【図５】
2007210556.tif 000007
【図６】
2007210556.tif 000008
【図７】
2007210556.tif 000009