JP7046343B2 - Braking mechanism, reaction wheel with braking mechanism, reaction wheel device, reaction wheel system - Google Patents

Braking mechanism, reaction wheel with braking mechanism, reaction wheel device, reaction wheel system Download PDF

Info

Publication number
JP7046343B2
JP7046343B2 JP2015130133A JP2015130133A JP7046343B2 JP 7046343 B2 JP7046343 B2 JP 7046343B2 JP 2015130133 A JP2015130133 A JP 2015130133A JP 2015130133 A JP2015130133 A JP 2015130133A JP 7046343 B2 JP7046343 B2 JP 7046343B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flywheel
reaction
electromagnet
reaction wheel
wheels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015130133A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017017807A (en
Inventor
真司 巳谷
修平 茂渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Original Assignee
Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Aerospace Exploration Agency JAXA filed Critical Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority to JP2015130133A priority Critical patent/JP7046343B2/en
Publication of JP2017017807A publication Critical patent/JP2017017807A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7046343B2 publication Critical patent/JP7046343B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Landscapes

  • Braking Arrangements (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

この発明は、制動機構及び制動機構を備えるリアクションホイールに関するものであり、より詳細には電磁石を用いる制動機構及び電磁石を用いる制動機構を備えるリアクションホイールに関する。 The present invention relates to a reaction wheel including a braking mechanism and a braking mechanism, and more particularly to a reaction wheel including a braking mechanism using an electromagnet and a braking mechanism using an electromagnet.

従来の回転体の制動に用いられる電磁ブレーキは、図9に模式的に示されるような構造であった。すなわち、電磁ブレーキにおいて、回転体901には、強磁性体材料で形成されたアーマチュア902が、板ばね等の付勢部材903を介して取り付けられ、アーマチュア902と所定距離だけ離間させて固定された電磁石905が配置されている。そして、電磁石905が励磁されると発生した磁束による磁力によって付勢部材903の付勢力に抗してアーマチュア902が電磁石905に接触し、回転体901の制動が行われる。 The electromagnetic brake used for braking a conventional rotating body has a structure as schematically shown in FIG. That is, in the electromagnetic brake, an armature 902 made of a ferromagnetic material is attached to the rotating body 901 via an urging member 903 such as a leaf spring, and is fixed to the rotating body 901 at a predetermined distance from the armature 902. An electromagnet 905 is arranged. Then, when the electromagnet 905 is excited, the armature 902 comes into contact with the electromagnet 905 against the urging force of the urging member 903 by the magnetic flux generated by the magnetic flux, and the rotating body 901 is braked.

また、リアクションホイール三台の直交内部配置を有する15cm立方の三次元倒立振子が報告されている(非特許文献1)。この三次元倒立振子は、フライホイールの反力で姿勢を制御し、立方体の稜(辺)や角でバランスを保ったり、フライホイールをサーボモータで回転運動を急停止させることで急峻な動きを実現している。フライホイールの制動機構は図10に示される構造である。すなわち、サーボモータ911に取り付けられた腕912の端部に設けられたブレーキパッド913を、フライホイール914に取り付けられた突起部915に急激に衝突させることによって、フライホイール914を急停止させている。 Further, a 15 cm cubic three-dimensional inverted pendulum having an orthogonal internal arrangement of three reaction wheels has been reported (Non-Patent Document 1). This three-dimensional inverted pendulum controls the posture by the reaction force of the flywheel, keeps the balance at the ridges (sides) and corners of the cube, and makes a steep movement by suddenly stopping the rotational movement of the flywheel with a servo motor. It has been realized. The braking mechanism of the flywheel has the structure shown in FIG. That is, the flywheel 914 is suddenly stopped by abruptly colliding the brake pad 913 provided at the end of the arm 912 attached to the servomotor 911 with the protrusion 915 attached to the flywheel 914. ..

Mohanarajah Gajamohan, Michael Merz, Igor Thommen and Raffaello D’Andrea, "The Cubli: A Cube that can Jump Up and Balance," 2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2012, pp. 3722 - 3727Mohanarajah Gajamohan, Michael Merz, Igor Thommen and Raffaello D’ Andrea, "The Cubli: A Cube that can Jump Up and Balance," 2012 IEEE / RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2012, pp. 3722 --3727

制動機構やリアクションホイールは、その小型化、軽量化、長寿命化が求められている。 Braking mechanisms and reaction wheels are required to be smaller, lighter, and have a longer life.

この点、上記の三次元倒立振子においては、急峻な動きを実現するためにサーボモータの端部にブレーキパッドを取り付け、リアクションホイールの急停止を可能としている。しかしこの方法は、高速回転するホイールに接触する面積を広く取れないことによるパッド部分の急激な機械的摩耗や損傷といった問題点がある。そのため動作の再現性や動作寿命に限界がある。また、3軸の各軸のリアクションホイールのそれぞれに、サーボモータおよびドライバ、ブレーキパッド機構が必要となり、そのスペースを各リアクションホイールの上面かつ側面に確保する必要があり、システムが複雑化し、モジュール全体の小型化が難しい。 In this respect, in the above-mentioned three-dimensional inverted pendulum, a brake pad is attached to the end of the servomotor in order to realize a steep movement, and the reaction wheel can be suddenly stopped. However, this method has problems such as sudden mechanical wear and damage of the pad portion due to the inability to obtain a large area in contact with the wheel rotating at high speed. Therefore, there is a limit to the reproducibility of operation and the operation life. In addition, a servomotor, driver, and brake pad mechanism are required for each of the reaction wheels of each of the three axes, and it is necessary to secure that space on the top and sides of each reaction wheel, which complicates the system and makes the entire module. Is difficult to miniaturize.

そこで、本発明は、小型、軽量、長寿命の制動機構及びリアクションホイールを提供することを目的の1つとする。 Therefore, one of the objects of the present invention is to provide a compact, lightweight, long-life braking mechanism and reaction wheel.

本発明の1つの態様は、フレームと、前記フレームに対向して配置された回転体と、前記フレームと前記回転体との間に配置された電磁石と、前記フレームに取り付けられ、前記電磁石を前記フレーム側に付勢する付勢部材とを備え、前記回転体の前記電磁石に対向する部分の少なくとも一部は、強磁性体材料で形成され、前記電磁石の非励磁時に前記電磁石と前記回転体が離間するように前記電磁石が前記付勢部材により付勢され、前記電磁石の励磁時に前記電磁石が前記付勢部材の付勢力に抗して前記回転体に接触することによって前記回転体が制動される制動機構を提供するものである。 One aspect of the present invention is a frame, a rotating body arranged to face the frame, an electromagnet arranged between the frame and the rotating body, and an electromagnet attached to the frame. A urging member for urging the frame side is provided, and at least a part of the portion of the rotating body facing the electromagnet is formed of a ferromagnetic material, and the electromagnet and the rotating body are formed when the electromagnet is not excited. The electromagnet is urged by the urging member so as to be separated from each other, and when the electromagnet is excited, the electromagnet comes into contact with the rotating body against the urging force of the urging member, thereby braking the rotating body. It provides a braking mechanism.

前記制動機構は、前記電磁石の励磁時に前記回転体を急停止させることができる。 The braking mechanism can suddenly stop the rotating body when the electromagnet is excited.

前記回転体には、前記電磁石と対向する側に前記電磁石の少なくとも一部を収容可能な凹部が形成され、前記回転体が前記電磁石を覆うように配置されているものとすることができる。 The rotating body may be formed with a recess capable of accommodating at least a part of the electromagnet on the side facing the electromagnet, and the rotating body may be arranged so as to cover the electromagnet.

前記電磁石は、リング状又は円弧状の形状とすることができる。 The electromagnet can have a ring shape or an arc shape.

前記電磁石の励磁時に前記電磁石の前記回転体に接触する面と、前記電磁石の励磁時に前記回転体の前記電磁石に接触する面は、相補的な形状を有することができる。 The surface of the electromagnet in contact with the rotating body when the electromagnet is excited and the surface of the rotating body in contact with the electromagnet when the electromagnet is excited can have complementary shapes.

前記電磁石の励磁時に前記電磁石が前記回転体の外縁部に接触するものとすることができる。 It is possible that the electromagnet comes into contact with the outer edge of the rotating body when the electromagnet is excited.

前記付勢部材は板ばねとすることができる。 The urging member can be a leaf spring.

前記制動機構は、無線通信ユニットを更に備え、前記制御ユニットが前記無線通信ユニットを介して遠隔操作可能であるものとすることができる。 The braking mechanism may further include a wireless communication unit, and the control unit may be remotely controllable via the wireless communication unit.

本発明の別の態様は、上記制動機構を備えるリアクションホイールを提供するものである。 Another aspect of the present invention is to provide a reaction wheel provided with the braking mechanism.

前記回転体の前記電磁石に対向する側の部分以外の部分が、前記強磁性体材料よりも密度の高い材料で形成されているものとすることができる。 It is possible that the portion of the rotating body other than the portion on the side facing the electromagnet is formed of a material having a higher density than the ferromagnetic material.

本発明の別の態様は、上記の2つ以上のリアクションホイールと、前記2つ以上のリアクションホイールの前記電磁石の各々の励磁状態を制御する制御ユニットとを備え、前記2つ以上のリアクションホイールは、前記2つ以上のリアクションホイールの回転体の回転軸線の方向が互いに異なるリアクションホイール装置を提供するものである。 Another aspect of the present invention comprises the two or more reaction wheels described above and a control unit that controls the excitation state of each of the electromagnets of the two or more reaction wheels. The present invention provides a reaction wheel device in which the directions of the rotation axes of the rotating bodies of the two or more reaction wheels are different from each other.

前記2つ以上のリアクションホイールは、3つのリアクションホイールであり、前記3つのリアクションホイールは、前記3つのリアクションホイールの回転体の回転軸線が互いに直交するように配置されることができる。 The two or more reaction wheels are three reaction wheels, and the three reaction wheels can be arranged so that the rotation axes of the rotating bodies of the three reaction wheels are orthogonal to each other.

前記3つのリアクションホイールのフレームの形状は同一の正方形形状とすることができる。 The shape of the frame of the three reaction wheels can be the same square shape.

本発明の別の態様は、回転軸線の回りに第1の方向に回転する第1の回転体を備えた第1のリアクションホイールと、前記回転軸線と同軸の又は前記回転軸線と平行な方向の回転軸線の回りに前記第1の方向と反対の第2の方向に回転する第2の回転体を備えた第2のリアクションホイールとを含むリアクションホイール対と、前記第1の回転体と前記第2の回転体の各々の回転状態を制御する制御ユニットを備え、前記制御ユニットは、前記第1の回転体と前記第2の回転体の角運動量の絶対値が等しくなるように前記第1の回転体と前記第2の回転体を回転させ、運動開始信号に応答して、前記リアクションホイール対のうちの一方のリアクションホイールの回転体の回転を急停止させ、他方のリアクションホイールの回転体の回転を続けさせ、次いで運動終了信号に応答して、前記他方のリアクションホイールの回転体の回転を急停止させるリアクションホイールシステムを提供するものである。運動開始信号に応答して、前記リアクションホイール対のうちの一方のリアクションホイールの回転体の回転を急停止させ、他方のリアクションホイールの回転体の回転を続けさせることにより、リアクションホイールシステムの回転体以外の部分又はリアクションホイールシステムが設置された装置(例えば、宇宙機)である運動体と前記一方のリアクションホイールとの間で角運動量交換を起こさせ、前記一方のリアクションホイールの回転体の回転方向と同一方向の角運動量を運動体に即時に発生させ、運動体を回転させる。次いで運動終了信号に応答して、前記他方のリアクションホイールの回転体の回転を急停止させることにより、運動体と前記他方のリアクションホイールとの間で角運動量交換を起こさせ、運動体の角運動量とは逆向きで大きさの等しい、前記他方のリアクションホイールの角運動量が運動体に加わり、運動体の角運動量が相殺され、運動体の回転運動を即時に停止させることができる。なお、初期状態、最終状態ともに、リアクションホイール対と運動体で構成される全体の系の持つ角運動量はゼロであるが、両者の違いは、初期状態はリアクションホイール対の両回転体が逆向きに同じ角運動量絶対値で回転しているのに対し、最終状態ではリアクションホイール対の両回転体の回転が停止している点である。 Another aspect of the invention is a first reaction wheel with a first rotating body that rotates in a first direction around the axis of rotation and in a direction coaxial with or parallel to the axis of rotation. A pair of reaction wheels including a second reaction wheel having a second rotating body that rotates in a second direction opposite to the first direction around the axis of rotation, and the first rotating body and the first rotating body. A control unit for controlling the rotational state of each of the two rotating bodies is provided, and the control unit is such that the absolute values of the angular momentums of the first rotating body and the second rotating body are equal to each other. The rotating body and the second rotating body are rotated, and in response to the motion start signal, the rotation of the rotating body of one of the reaction wheel pairs is suddenly stopped, and the rotation of the rotating body of the other reaction wheel is stopped. It provides a reaction wheel system that keeps rotating and then suddenly stops the rotation of the rotating body of the other reaction wheel in response to a motion end signal. In response to the motion start signal, the rotation of the rotating body of one of the reaction wheel pairs is suddenly stopped, and the rotation of the rotating body of the other reaction wheel is continued, so that the rotating body of the reaction wheel system is rotated. The rotational direction of the rotating body of the one reaction wheel by causing the angular momentum exchange between the moving body which is a device (for example, a spacecraft) in which the reaction wheel system is installed and the other part or the one reaction wheel. The angular momentum in the same direction as is immediately generated in the moving body, and the moving body is rotated. Then, in response to the motion end signal, the rotation of the rotating body of the other reaction wheel is suddenly stopped to cause angular momentum exchange between the moving body and the other reaction wheel, and the angular momentum of the moving body is generated. The angular momentum of the other reaction wheel, which is opposite to and of the same magnitude, is added to the moving body, the angular momentum of the moving body is offset, and the rotational movement of the moving body can be stopped immediately. In both the initial state and the final state, the angular momentum of the entire system consisting of the reaction wheel pair and the moving body is zero, but the difference between the two is that both rotating bodies of the reaction wheel pair are in opposite directions in the initial state. While it is rotating with the same angular momentum absolute value, in the final state, the rotation of both rotating bodies of the reaction wheel pair is stopped.

前記第1の回転体と前記第2の回転体は、同一の形状で同一の慣性モーメントを有することができる。 The first rotating body and the second rotating body can have the same shape and the same moment of inertia.

前記第1のリアクションホイールと前記第2のリアクションホイールは、上記のリアクションホイールとすることができる。 The first reaction wheel and the second reaction wheel can be the reaction wheel described above.

本発明の別の態様は、上記のリアクションホイール装置を2つ備え、前記第1のリアクションホイールは2つの前記リアクションホイール装置の一方の前記2つ以上のリアクションホイールのうちの1つであり、前記第2のリアクションホイールは2つの前記リアクションホイール装置の他方の前記2つ以上のリアクションホイールのうちの1つである上記のリアクションホイールシステムを提供するものである。 Another aspect of the present invention comprises the two reaction wheel devices described above, wherein the first reaction wheel is one of the two or more reaction wheels of one of the two reaction wheel devices. The second reaction wheel provides the reaction wheel system described above, which is one of the two or more reaction wheels on the other side of the two reaction wheel devices.

上記リアクションホイールシステムは、前記2つ以上のリアクションホイールの回転体の回転軸線の方向のそれぞれについて、2つの前記リアクションホイール装置の一方の前記2つ以上のリアクションホイールのうちの1つと、2つの前記リアクションホイール装置の他方の前記2つ以上のリアクションホイールのうちの1つとからなる前記リアクションホイール対を備えることができる。 The reaction wheel system is one of the two or more reaction wheels on one of the two reaction wheel devices and two said for each of the directions of the rotation axis of the rotating body of the two or more reaction wheels. The reaction wheel pair comprising one of the two or more reaction wheels on the other side of the reaction wheel device can be provided.

本発明の別の態様は、回転軸線の回りに回転する回転体を備えるn個(n≧3)のリアクションホイールと、前記n個のリアクションホイールの回転体の各々の回転状態を制御する制御ユニットとを備え、前記制御ユニットは、前記n個のリアクションホイールの回転体を、それらの合計角運動量がゼロとなるように回転させ、運動開始信号に応答して、1つ又はそれ以上ですべてではないリアクションホイールの回転体の回転を急停止させ、残りのリアクションホイールの回転体の回転を続けさせ、その後運動終了信号に応答して、回転している回転体のすべての回転を急停止させるリアクションホイールシステムを提供するものである。 Another aspect of the present invention is a control unit that controls the rotational state of each of the n (n ≧ 3) reaction wheels having a rotating body that rotates around the rotation axis and the rotating bodies of the n reaction wheels. The control unit rotates the rotating bodies of the n reaction wheels so that their total angular momentum is zero, and in response to the movement start signal, one or more of them are all. No reaction A reaction that suddenly stops the rotation of the rotating body of the wheel, keeps the rotating body of the remaining reaction wheel rotating, and then suddenly stops all the rotation of the rotating body in response to the motion end signal. It provides a wheel system.

本明細書及び特許請求の範囲において、「急停止」とは、これに限定されるものではないが、例えば1s程度以下の時間で回転体を静止させることをいう。 In the present specification and claims, "sudden stop" means, for example,, but not limited to, stopping the rotating body in a time of about 1 s or less.

上記構成を有する本発明によれば、小型、軽量、長寿命の制動機構及びリアクションホイールが提供される。 According to the present invention having the above configuration, a compact, lightweight, long-life braking mechanism and reaction wheel are provided.

本発明の第1の実施形態に係るリアクションホイールの斜視図である。It is a perspective view of the reaction wheel which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るリアクションホイールの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the reaction wheel which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1のIII-III断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 本発明の第2の実施形態に係るリアクションホイール装置の斜視図である。It is a perspective view of the reaction wheel device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るリアクションホイールシステムの動作原理を示す図である。It is a figure which shows the operation principle of the reaction wheel system which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るリアクションホイールシステムの斜視図である。It is a perspective view of the reaction wheel system which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係るリアクションホイールシステムの動作原理を示す図である。It is a figure which shows the operation principle of the reaction wheel system which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係るリアクションホイールシステムの斜視図である。It is a perspective view of the reaction wheel system which concerns on 4th Embodiment of this invention. 従来の電磁ブレーキの構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the conventional electromagnetic brake. 従来の三次元倒立振子の制動機構の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the braking mechanism of the conventional three-dimensional inverted pendulum.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施形態に係るリアクションホイールの斜視図、図2は、本発明の第1の実施形態に係るリアクションホイールの分解斜視図、図3は、図1のIII-III断面図である。 1 is a perspective view of the reaction wheel according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the reaction wheel according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is III- of FIG. III is a cross-sectional view.

図1~3に示されるように本実施形態に係るリアクションホイール1は、フレーム10と、付勢部材である板ばね11と、電磁石12と、回転体であるフライホイール13と、モータ14とを備え、この順に配置されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the reaction wheel 1 according to the present embodiment includes a frame 10, a leaf spring 11 as an urging member, an electromagnet 12, a flywheel 13 as a rotating body, and a motor 14. In preparation, they are arranged in this order.

フレーム10は正方形形状の第1のフレーム部101と、第1のフレーム部101の各頂点を結ぶように配置された十字状の第2のフレーム部102を有する。このようにフレームに開口部を有する構成とすることによりフレームを軽量化することができる。フレームは、開口部がない板状の構成とすることができるし、開口部の数や形状等は任意の適切な数や形状とすることができる。第2のフレーム部102の中心部にはモータ14のシャフト143を通すための穴103が設けられている。フレーム10の角の1つには支持柱15がねじによって固定されており、支持柱15には支持腕16の一端がねじによって接続されている。支持腕16の他端にはモータマウント17が一体化して接続されている。 The frame 10 has a square-shaped first frame portion 101 and a cross-shaped second frame portion 102 arranged so as to connect the vertices of the first frame portion 101. The weight of the frame can be reduced by having an opening in the frame in this way. The frame may have a plate-like structure without openings, and the number and shape of the openings may be any appropriate number and shape. A hole 103 for passing the shaft 143 of the motor 14 is provided in the center of the second frame portion 102. A support column 15 is fixed to one of the corners of the frame 10 by a screw, and one end of a support arm 16 is connected to the support column 15 by a screw. A motor mount 17 is integrally connected to the other end of the support arm 16.

モータ14は、略円筒状のモータ本体141とシャフト143を備え、シャフト143に取り付けられた後述のフライホイール13を回転させる。モータ本体141は、軸線方向の中央に突出した円筒状の凸状部141aを有する。モータマウント17には穴171が設けられており、凸状部141aがその穴171に嵌め込まれ、モータマウント17上にモータ本体141が載置され固定されている。 The motor 14 includes a substantially cylindrical motor body 141 and a shaft 143, and rotates a flywheel 13 described later attached to the shaft 143. The motor body 141 has a cylindrical convex portion 141a protruding in the center in the axial direction. A hole 171 is provided in the motor mount 17, a convex portion 141a is fitted into the hole 171 and the motor main body 141 is placed and fixed on the motor mount 17.

フライホイール13は、一体化して形成されている本体部131とスポーク部132を有し、強磁性体材料で形成されている。本体部131は環状に形成されており、スポーク部は本体部131の内側に設けられている。本体部131の外周面の軸線方向の一端側には面取り部が形成されている。このような構成によって、例えば後述のような3軸のリアクションホイール装置を形成する際に、隣接するリアクションホイールをより接近させて配置させることができ、より装置を小型化することができる。本体部131の電磁石12に対向する側には電磁石12を収容可能な凹部131aが形成され、凹部131aの電磁石に対向する面は平面に形成されている。スポーク部132の中央にはモータ14のシャフト143を通し、後述の接続部材18の凸状部183を嵌め込むための穴133が設けられている。スポーク部132のフレーム側には接続部材18が固定されている。接続部材18は、円筒部181、フランジ部182、凸状部183を有する。接続部材18は、いもねじ184によって、モータ14のシャフト143に固定されている。フランジ部182のフレーム側にはワッシャ191が配置され、ねじ193によってワッシャ191と接続部材18がフライホイール13のスポーク部132に取り付けられる。ねじ193を取り囲むようにばね192がワッシャ191と円板状部材194との間に配置されている。円板状部材194はベアリング195のフライホイール13側に固定されている。モータ14のシャフト143は、第2のフレーム部102の中心部の穴103との間に装着されたベアリング195によって支持されている。 The flywheel 13 has a main body portion 131 and a spoke portion 132 that are integrally formed, and is made of a ferromagnetic material. The main body 131 is formed in an annular shape, and the spokes are provided inside the main body 131. A chamfered portion is formed on one end side of the outer peripheral surface of the main body portion 131 in the axial direction. With such a configuration, for example, when forming a three-axis reaction wheel device as described later, adjacent reaction wheels can be arranged closer to each other, and the device can be further miniaturized. A recess 131a capable of accommodating the electromagnet 12 is formed on the side of the main body 131 facing the electromagnet 12, and the surface of the recess 131a facing the electromagnet is formed on a flat surface. A hole 133 is provided in the center of the spoke portion 132 for passing the shaft 143 of the motor 14 and fitting the convex portion 183 of the connecting member 18 described later. A connecting member 18 is fixed to the frame side of the spoke portion 132. The connecting member 18 has a cylindrical portion 181 and a flange portion 182, and a convex portion 183. The connecting member 18 is fixed to the shaft 143 of the motor 14 by the potato screw 184. A washer 191 is arranged on the frame side of the flange portion 182, and the washer 191 and the connecting member 18 are attached to the spoke portion 132 of the flywheel 13 by a screw 193. A spring 192 is arranged between the washer 191 and the disc-shaped member 194 so as to surround the screw 193. The disk-shaped member 194 is fixed to the flywheel 13 side of the bearing 195. The shaft 143 of the motor 14 is supported by a bearing 195 mounted between the shaft 143 of the second frame portion 102 and the hole 103 at the center of the second frame portion 102.

このように本実施形態では、モータ14及びフライホイール13をそれらの片側に設けられた支持柱15及び支持腕16で主に支持しているが、それのみでは自重等による支持腕16のたわみにより、後述のフライホイール13の制動面134と電磁石12の第1の制動面121との間隙を一定に保つことが困難なため、補助的にモータ14及びフライホイール13のフレーム10側をばね192で支持している。補助的な支持構造を用いることにより、モータ14及びフライホイール13の両側ではなく片側に設けられた支持柱15及び支持腕16で支持する構成とすることによって、例えば後述のような3軸のリアクションホイール装置を形成する際に、隣接するリアクションホイールをより接近させて配置させることができ、より装置を小型化することができる。 As described above, in the present embodiment, the motor 14 and the flywheel 13 are mainly supported by the support column 15 and the support arm 16 provided on one side thereof, but the motor 14 and the flywheel 13 are mainly supported by the support arm 16 due to its own weight or the like. Since it is difficult to keep the gap between the braking surface 134 of the flywheel 13 and the first braking surface 121 of the electromagnet 12 constant, which will be described later, the frame 10 side of the motor 14 and the flywheel 13 is auxiliary with a spring 192. I support it. By using an auxiliary support structure, the motor 14 and the flywheel 13 are supported by the support pillar 15 and the support arm 16 provided on one side instead of both sides, so that the reaction of three axes as described later, for example, can be performed. When forming the wheel device, the adjacent reaction wheels can be arranged closer to each other, and the device can be further miniaturized.

板ばね11は、中央に円形の開口部を有する円板状の形状を有する。そして、板ばね11には、径方向外方に向かって凸となる弧状の第1のスリット111が、板ばね11の内周側に、90°の角度間隔で周方向に4つ設けられている。第1のスリット111は板ばね11の厚さ方向に貫通して延びており、第1のスリットで囲まれた部分が第1の弾性付与部112となる。また、板ばね11には、径方向内方に向かって凸となる弧状の第2のスリット113が、板ばね11の外周側に、90°の角度間隔で周方向に4つ設けられている。第2のスリット113は板ばね11の厚さ方向に貫通して延びており、第2のスリット113で囲まれた部分が第2の弾性付与部114となる。第1のスリット111と第2のスリット113は互い違いに配置されている。板ばね11の第1の弾性付与部112は、フレーム10の第2のフレーム部102にねじを介して固定されている。スリットすなわち弾性付与部の形状、配置、数等は、他の任意の適切な形状、配置、数等とすることができる。また、板ばねの形状も、他の任意の適切な形状とすることができる。 The leaf spring 11 has a disk-like shape with a circular opening in the center. The leaf spring 11 is provided with four arc-shaped first slits 111 that are convex outward in the radial direction on the inner peripheral side of the leaf spring 11 at an angular interval of 90 ° in the circumferential direction. There is. The first slit 111 extends through the leaf spring 11 in the thickness direction, and the portion surrounded by the first slit serves as the first elastic imparting portion 112. Further, the leaf spring 11 is provided with four arc-shaped second slits 113 that are convex inward in the radial direction on the outer peripheral side of the leaf spring 11 in the circumferential direction at an angular interval of 90 °. .. The second slit 113 extends through the leaf spring 11 in the thickness direction, and the portion surrounded by the second slit 113 becomes the second elastic imparting portion 114. The first slit 111 and the second slit 113 are arranged alternately. The first elastic imparting portion 112 of the leaf spring 11 is fixed to the second frame portion 102 of the frame 10 via a screw. The shape, arrangement, number, etc. of the slit, that is, the elastic imparting portion may be any other appropriate shape, arrangement, number, etc. The shape of the leaf spring can also be any other suitable shape.

電磁石12はリング形状を有し、その径方向の断面が矩形である。電磁石12の形状は、リング形状の一部すなわち円弧状とし、1つ又はそれ以上の円弧状の電磁石12を配置してもよい。電磁石の形状や径方向の断面の形状は、他の任意の適切な形状とすることができる。電磁石12のフレーム10に対向する面は板ばね11の第2の弾性付与部114にねじを介して固定され、板ばね11は電磁石12をフレーム10側に付勢する。すなわち、フレーム10が電磁石12に対して鉛直下方に配置されていないときも、電磁石12の非励磁時に電磁石12とフライホイール13が離間するように電磁石12が板ばね11によって付勢され、電磁石12を軸方向に移動可能とする。電磁石12とフライホイール13との間の隙間は、所定の間隔に維持される。そして、板ばね11の構造(形状や弾性付与部の形状や数等)や剛性(材料や厚み)等は、重力による板ばねのたわみと吸引磁力との関係の最適化により決定することができる。 The electromagnet 12 has a ring shape, and its radial cross section is rectangular. The shape of the electromagnet 12 may be a part of the ring shape, that is, an arc shape, and one or more arc-shaped electromagnets 12 may be arranged. The shape of the electromagnet and the shape of the radial cross section can be any other suitable shape. The surface of the electromagnet 12 facing the frame 10 is fixed to the second elastic imparting portion 114 of the leaf spring 11 via a screw, and the leaf spring 11 urges the electromagnet 12 toward the frame 10. That is, even when the frame 10 is not arranged vertically below the electromagnet 12, the electromagnet 12 is urged by the leaf spring 11 so that the electromagnet 12 and the flywheel 13 are separated from each other when the electromagnet 12 is not excited, and the electromagnet 12 is used. Can be moved in the axial direction. The gap between the electromagnet 12 and the flywheel 13 is maintained at a predetermined distance. The structure (shape, shape and number of elastic imparting portions, etc.) and rigidity (material and thickness) of the leaf spring 11 can be determined by optimizing the relationship between the deflection of the leaf spring due to gravity and the attractive magnetic force. ..

上述のように、フライホイール13には、電磁石12と対向する側に電磁石12を収容可能な凹部131aが形成され、フライホイール13は電磁石12を覆うように配置されている。このような構成により、フライホイール13の外縁部の肉厚を電磁石12の外側に残すことができ、フライホイール13の慣性モーメントを大きく保つことが可能である。また、このような構成により、リアクションホイールの回転軸方向の寸法を小さくすることができ、リアクションホイールを小型化することができる。電磁石12はその全体が覆われる構成でなく一部が覆われる構成とすることもできる。 As described above, the flywheel 13 is formed with a recess 131a capable of accommodating the electromagnet 12 on the side facing the electromagnet 12, and the flywheel 13 is arranged so as to cover the electromagnet 12. With such a configuration, the wall thickness of the outer edge portion of the flywheel 13 can be left on the outside of the electromagnet 12, and the moment of inertia of the flywheel 13 can be kept large. Further, with such a configuration, the dimension of the reaction wheel in the rotation axis direction can be reduced, and the reaction wheel can be miniaturized. The electromagnet 12 may be configured not to be entirely covered but to be partially covered.

このような構成において、フライホイール13の回転中に電磁石12が励磁されると、発生する磁束による電磁力によって、強磁性体材料で形成されたフライホイール13に電磁石12が板ばね11の付勢力に抗して引きつけられ接触し、フライホイール13の制動が行われる。電磁石12が発生する磁束の大きさや磁束の変化速度を変化させることによって制動状態を制御することができる。電磁石12の磁束の変化をステップ状とし且つ大きな磁力を発生させることによって、回転しているフライホイール13を急停止させることができる。これにより、リアクションホイール1は、発生している角運動量を即時にゼロとすることができる。 In such a configuration, when the electromagnet 12 is excited during the rotation of the flywheel 13, the electromagnetic force generated by the magnetic flux causes the electromagnet 12 to urge the leaf spring 11 on the flywheel 13 formed of the ferromagnetic material. The flywheel 13 is braked by being attracted and contacted against the air. The braking state can be controlled by changing the magnitude of the magnetic flux generated by the electromagnet 12 and the rate of change of the magnetic flux. The rotating flywheel 13 can be suddenly stopped by stepping the change in the magnetic flux of the electromagnet 12 and generating a large magnetic force. As a result, the reaction wheel 1 can immediately reduce the generated angular momentum to zero.

このような構成により、従来の電磁ブレーキのアーマチュア機構を不要とすることができ、部品の数が減少し、制動機構を小型化することができる。 With such a configuration, the armature mechanism of the conventional electromagnetic brake can be eliminated, the number of parts can be reduced, and the braking mechanism can be miniaturized.

また、上述の従来の三次元倒立振子装置で用いられている、サーボモータおよびモータドライバ、ブレーキパッド駆動機構部が不要となり、フライホイールの周囲に配置する部品が無くなるので、フライホイールの大きさを筐体一杯に設計することが可能となり、装置の小型化が可能となる。また、サーボモータが不要となるので回転部品やドライバIC等の部品の数も減少し、装置の軽量化、故障確率の低下、信頼性向上が可能となる。 In addition, the servomotor, motor driver, and brake pad drive mechanism used in the above-mentioned conventional three-dimensional inverted pendulum device are no longer required, and there are no parts to be placed around the flywheel, so the size of the flywheel can be reduced. It is possible to design the entire housing and reduce the size of the device. Further, since the servo motor is not required, the number of parts such as rotating parts and driver ICs can be reduced, the weight of the device can be reduced, the probability of failure can be reduced, and the reliability can be improved.

また、上述の従来の三次元倒立振子装置で用いられている制動機構に比べて、高速回転するフライホイールとブレーキパッドの接触面積を広く取れるため、急激な摩耗損傷を防ぐことができ、装置の長寿命化が可能となると共に、ブレーキ回数を重ねても、安定したトルク性能を確保することができ、制動動作の安定化が可能となる。 In addition, compared to the braking mechanism used in the conventional three-dimensional inverted pendulum device described above, the contact area between the flywheel that rotates at high speed and the brake pad can be made wider, so sudden wear damage can be prevented and the device can be prevented from being damaged. In addition to being able to extend the service life, stable torque performance can be ensured even if the number of brakes is repeated, and braking operation can be stabilized.

このような構成によって、サイズが縦100mm、横100mm、高さ28mm以下、制動トルクが2.1Nm以上、解放(消磁)時間が8msec以下、完全停止までの制動時間が100ms以下という、小型、軽量、ホイールの急停止可能な制動機構を実現することができた。 With such a configuration, the size is 100 mm in length, 100 mm in width, 28 mm or less in height, the braking torque is 2.1 Nm or more, the release (degaussing) time is 8 msec or less, and the braking time until complete stop is 100 ms or less, which is compact and lightweight. , It was possible to realize a braking mechanism that can stop the wheel suddenly.

フライホイール13をより高い応答性で急停止させるためには、制動力を大きくすればよい。その1つの手法として、フライホイール13と電磁石12の接触面積を増加させることが考えられる。 In order to suddenly stop the flywheel 13 with higher responsiveness, the braking force may be increased. As one of the methods, it is conceivable to increase the contact area between the flywheel 13 and the electromagnet 12.

具体的には、電磁石12の励磁時に電磁石12のフライホイール13に接触する面である第1の制動面121と、フライホイール13の電磁石12に接触する面である第2の制動面134を相補的な形状とすればよい。本実施形態においては、電磁石12の第1の制動面121とフライホイール13の第2の制動面131が互いに平行な平面であり相補的な形状となっている。相補的な形状として、電磁石12とフライホイール13の接触面積のより大きな形状、例えば断面が円弧状の形状を採用すると、制動力が大きくすることができる。 Specifically, the first braking surface 121, which is a surface that contacts the flywheel 13 of the electromagnet 12 when the electromagnet 12 is excited, and the second braking surface 134, which is a surface that contacts the flywheel 12 of the flywheel 13, are complemented. The shape may be similar. In the present embodiment, the first braking surface 121 of the electromagnet 12 and the second braking surface 131 of the flywheel 13 are planes parallel to each other and have a complementary shape. As a complementary shape, if a shape having a larger contact area between the electromagnet 12 and the flywheel 13, for example, a shape having an arcuate cross section is adopted, the braking force can be increased.

また、電磁石12の励磁時に電磁石12がフライホイール13のより外周部側に接触するように構成すると、フライホイール13の中心部側に接触するように構成した場合よりも制動面を大きくとることが可能となる。本実施形態においては、電磁石12の励磁時に電磁石12がフライホイール13の外縁部に接触するように構成することによって、接触面積を増加させ制動力を大きくしている。 Further, if the electromagnet 12 is configured to be in contact with the outer peripheral portion side of the flywheel 13 when the electromagnet 12 is excited, the braking surface may be larger than that in the case where the electromagnet 12 is configured to be in contact with the central portion side of the flywheel 13. It will be possible. In the present embodiment, the contact area is increased and the braking force is increased by configuring the electromagnet 12 to come into contact with the outer edge portion of the flywheel 13 when the electromagnet 12 is excited.

上記実施形態においては、フライホイール13全体が強磁性体材料で形成されていたが、フライホイール13の電磁石12に対向する部分の少なくとも一部を強磁性体材料で形成すれば制動を行うことができる。そして、それ以外の部分をその強磁性体材料よりも密度の高い材料(例えば、タングステン)で形成すれば、フライホイール13の体積を増加させることなく、フライホイール13の質量を増加させ、リアクションホイール1の同一回転数当たりの蓄積角運動量を大きくすることができる。 In the above embodiment, the entire flywheel 13 is made of a ferromagnetic material, but if at least a part of the portion of the flywheel 13 facing the electromagnet 12 is made of a ferromagnetic material, braking can be performed. can. Then, if the other portion is formed of a material having a higher density than the ferromagnetic material (for example, tungsten), the mass of the flywheel 13 can be increased without increasing the volume of the flywheel 13, and the reaction wheel can be increased. The accumulated angular momentum per same rotation speed of 1 can be increased.

(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係るリアクションホイール装置の斜視図である。この図4を参照して、本発明の第2の実施形態の構成及び動作原理を説明する。図4において図1~3と対応する部分には同一の符号を付し、第1の実施形態と重複する説明は省略する。
(Second embodiment)
FIG. 4 is a perspective view of the reaction wheel device according to the second embodiment of the present invention. With reference to FIG. 4, the configuration and operating principle of the second embodiment of the present invention will be described. In FIG. 4, the parts corresponding to FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and the description overlapping with the first embodiment will be omitted.

本実施形態は、第1の実施形態のリアクションホイールを3つ用いて直交する3軸に対して角運動量を発生させることが可能なリアクションホイール装置として構成したものである。 This embodiment is configured as a reaction wheel device capable of generating angular momentum with respect to three orthogonal axes by using three reaction wheels of the first embodiment.

リアクションホイール装置5は、3つのリアクションホイール1、2、3を備える。リアクションホイール1、2、3のフライホイール13、23、33の回転軸線の方向が互いに直交するように、リアクションホイール1、2、3が配置されている。それぞれのリアクションホイールのフレーム10、20、30は、同一の正方形形状を有する。フレーム10、20、30と、フレーム10、20、30と同一の正方形形状のフレーム40、41、42は、ブラケット551、552、553、554、555、556、557、558によって、リアクションホイール装置5は全体として立方体形状の形状を有するように互いに連結される。 The reaction wheel device 5 includes three reaction wheels 1, 2, and 3. The reaction wheels 1, 2, and 3 are arranged so that the directions of the rotation axes of the flywheels 13, 23, and 33 of the reaction wheels 1, 2, and 3 are orthogonal to each other. The frames 10, 20, and 30 of each reaction wheel have the same square shape. The frames 10, 20, 30 and the frames 40, 41, 42 having the same square shape as the frames 10, 20, 30 are formed by the brackets 551, 552, 552, 554, 555, 556, 557, 558, and the reaction wheel device 5 Are connected to each other so as to have a cubic shape as a whole.

また、リアクションホイール装置5は、制御ユニット51、MEMSセンサ慣性計測ユニット(IMU)521、524、525、526、527、528、無線通信ユニット53、リチウムポリマー小型バッテリーのような小型バッテリーである電源54を筐体内に備える。 Further, the reaction wheel device 5 is a power supply 54 which is a small battery such as a control unit 51, a MEMS sensor inertial measurement unit (IMU) 521, 524, 525, 526, 527, 528, a wireless communication unit 53, and a lithium polymer small battery. Is provided in the housing.

制御ユニット51は、リアクションホイール1、2、3の各々のモータ14、24、34や電磁石12、22、32の励磁電流を制御することにより、各フライホイール13、23、33の回転状態を制御する。また、制御ユニット51は、MEMSセンサIMU521、524、525、526、527、528からの情報や無線通信ユニット53からの情報を取得し、この情報に基づいて各種計算を行ったり、取得した情報や計算結果に基づいて、モータ14、24、34、電磁石12、22、32、電源54の制御や無線通信ユニット53への情報の送信を行ったりする。 The control unit 51 controls the rotational state of each flywheel 13, 23, 33 by controlling the exciting currents of the motors 14, 24, 34 and the electromagnets 12, 22, 32 of the reaction wheels 1, 2, and 3, respectively. do. Further, the control unit 51 acquires information from the MEMS sensor IMU521, 524, 525, 526, 527, 528 and information from the wireless communication unit 53, performs various calculations based on this information, and obtains information. Based on the calculation result, the motors 14, 24, 34, the electromagnets 12, 22, 32, the power supply 54 are controlled, and information is transmitted to the wireless communication unit 53.

6つのMEMSセンサIMU521、524、525、526、527、528が、フレームのブラケット551、554、555、556、557、558に対応する立方体形状の角の近傍に設けられている。これらのMEMSセンサIMUからの情報は制御ユニット51に送信され、この情報に基づいて重力加速度方向等が制御ユニット51によって求められ、各フライホイール13、23、33の回転状態が制御される。 Six MEMS sensors IMU521, 524, 525, 526, 527, 528 are provided near the cube-shaped corners corresponding to the frame brackets 551, 554, 555, 556, 557, 558. Information from these MEMS sensors IMUs is transmitted to the control unit 51, and the gravitational acceleration direction and the like are obtained by the control unit 51 based on this information, and the rotational states of the flywheels 13, 23, and 33 are controlled.

無線通信ユニット53は、図示しない遠隔制御装置からの制御情報を受信し、その制御情報を制御ユニット51に送信し、制御ユニット51からの情報を遠隔制御装置に送信に送信する。 The wireless communication unit 53 receives control information from a remote control device (not shown), transmits the control information to the control unit 51, and transmits information from the control unit 51 to the remote control device.

無線通信ユニットを介して遠隔制御装置から制御を行うことができるので、リアクションホイール装置の外部の装置との間でケーブルによる接続が不要であり、リアクションホイール装置に故障が発生した場合等に、リアクションホイール装置の交換に際してのケーブルの脱着が不要となり、リアクションホイール装置の交換を容易に行うことができる。 Since control can be performed from the remote control device via the wireless communication unit, there is no need to connect with a cable to an external device of the reaction wheel device, and the reaction wheel device fails when a failure occurs. It is not necessary to attach / detach the cable when replacing the wheel device, and the reaction wheel device can be easily replaced.

このような構成により、リアクションホイール装置を小型化することができ、上述の従来の三次元倒立振子装置が15cm立方のサイズであるのに対して、10cm立方以下のサイズのリアクションホイール装置を実現することができた。 With such a configuration, the reaction wheel device can be miniaturized, and a reaction wheel device having a size of 10 cm cubic or less is realized, whereas the above-mentioned conventional three-dimensional inverted pendulum device has a size of 15 cm cubic. I was able to.

また、このような構成により、電磁石をトランジスタ等でデジタル的にON/OFF動作させることで簡便に応答性高くブレーキ状態、自由回転状態を作ることができ、リアクションホイール装置自体が、急に立ち上がったり、転がったり等の運動を行うことが可能となる。そしてリアクションホイール装置が立ち上がった後に、フライホイールの反力制御により、立方体の稜(辺)や角の不安定平衡点においてバランスを保ち続けることができる。また、車輪や歩行型の方式では移動しづらい不整地や斜面を任意の方向に回転しながら移動することができる。このように非常に険しい地形やレゴリスが存在する小惑星や月面の探査ロボットの表面移動技術としても有用性が高い。 In addition, with such a configuration, it is possible to easily create a brake state and a free rotation state with high responsiveness by digitally turning on / off the electromagnet with a transistor or the like, and the reaction wheel device itself suddenly starts up. , It becomes possible to perform exercises such as rolling. Then, after the reaction wheel device has started up, the reaction force control of the flywheel allows the balance to be maintained at the unstable equilibrium points of the ridges (sides) and angles of the cube. In addition, it is possible to move while rotating in an arbitrary direction on rough terrain or slopes that are difficult to move with the wheel or walking type method. It is also highly useful as a surface movement technology for exploration robots on asteroids and the moon where such extremely steep terrain and regolith exist.

上記実施形態においては、リアクションホイールの数が3つで、リアクションホイールのフライホイールの回転軸線の方向が互いに直交するものであったが、フライホイールの回転軸線の方向が互いに異なるものであれば、リアクションホイールの数は2つ以上の任意の数とすることができる。 In the above embodiment, the number of reaction wheels is three, and the directions of the rotation axes of the flywheels of the reaction wheels are orthogonal to each other. However, if the directions of the rotation axes of the flywheels are different from each other, The number of reaction wheels can be any number of two or more.

上記実施形態においては、電源として、小型バッテリーを用いたが、これに代えて又はこれに加えて、ワイヤレス給電インタフェースを備えるようにして、ワイヤレス給電を可能としてもよい。 In the above embodiment, a small battery is used as the power source, but wireless power transfer may be enabled by providing a wireless power supply interface in place of or in addition to the small battery.

上記実施形態においては、制御ユニット51に制御情報を送信する装置として遠隔制御装置を用いたが、これに代えて又はこれに加えて、有線で接続された制御装置を用いること、又は制御ユニット51自体が制御情報を生成する構成とすることができることはもちろんである。 In the above embodiment, the remote control device is used as a device for transmitting control information to the control unit 51, but instead of or in addition to this, a control device connected by wire is used, or the control unit 51. Of course, it can be configured to generate control information by itself.

(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態に係るリアクションホイールシステムの動作原理を示す図であり、図6は、本発明の第3の実施形態に係るリアクションホイールシステムの斜視図である。この図5、6を参照して、本発明の第3の実施形態の構成及び動作原理を説明する。図5、6において図1~3と対応する部分には同一の符号を付し、第1の実施形態、第2の実施形態と重複する説明は省略する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing the operating principle of the reaction wheel system according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a perspective view of the reaction wheel system according to the third embodiment of the present invention. The configuration and operating principle of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In FIGS. 5 and 6, the parts corresponding to FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and the description overlapping with the first embodiment and the second embodiment will be omitted.

本実施形態は、2つの第1の実施形態のリアクションホイールを、各リアクションホイールのフライホイールの回転軸線が同軸又は回転軸線の方向が平行となるように配置し、リアクションホイールシステムとして構成したものである。 In this embodiment, the reaction wheels of the two first embodiments are arranged so that the rotation axes of the flywheels of the reaction wheels are coaxial or the directions of the rotation axes are parallel, and are configured as a reaction wheel system. be.

本実施形態のリアクションホイールシステムの動作原理を図5に示す。本実施形態のリアクションホイールシステムは、リアクションホイールシステムの回転体以外の部分又はリアクションホイールシステムが設置された装置である運動体に対して回転運動を生じさせることができるが、例としてリアクションホイールシステムが宇宙機の姿勢制御に用いられた場合について説明する。本実施形態のリアクションホイールシステムは、宇宙機だけでなく他の装置の姿勢制御や、リアクションホイールシステム自体で三次元倒立振子や移動体としても用いることができることは言うまでもない。 The operating principle of the reaction wheel system of this embodiment is shown in FIG. The reaction wheel system of the present embodiment can generate a rotational movement with respect to a part of the reaction wheel system other than the rotating body or a moving body which is a device in which the reaction wheel system is installed. The case where it is used for the attitude control of the spacecraft will be described. Needless to say, the reaction wheel system of the present embodiment can be used not only for spacecraft but also for attitude control of other devices, and for the reaction wheel system itself as a three-dimensional inverted pendulum or a moving body.

宇宙機8に設置されたリアクションホイールシステム6において、同一の形状で同一の慣性モーメントを有する第1のフライホイール13、第2のフライホイール13’を有するリアクションホイール1、1’が、第1のフライホイール13と第2のフライホイール13’の回転軸線が同軸となるように配置されている。この第1のフライホイール13と第2のフライホイール13’を絶対値の等しい角速度で互いに逆方向に回転させると、それぞれのリアクションホイール1、1’が発生する角運動量は互いに打ち消し合うので、リアクションホイールシステム6全体として発生する角運動量はゼロとなり、宇宙機8に角運動量は発生しない。 In the reaction wheel system 6 installed in the spacecraft 8, the first flywheel 13 having the same shape and the same moment of inertia, and the reaction wheels 1 and 1'having the second flywheel 13'are the first. The rotation axes of the flywheel 13 and the second flywheel 13'are arranged to be coaxial with each other. When the first flywheel 13 and the second flywheel 13'are rotated in opposite directions at angular velocities having equal absolute values, the angular momentums generated by the respective reaction wheels 1 and 1'cancel each other, and thus the reaction. The angular momentum generated in the wheel system 6 as a whole becomes zero, and no angular momentum is generated in the spacecraft 8.

姿勢変更開始時に、一方のフライホイールである第1のフライホイール13の回転を急停止させ、他方のフライホイールである第2のフライホイール13’の回転を続けさせることにより、宇宙機8と第1のフライホイール13との間で角運動量交換を起こさせ、第1のフライホイール13の回転方向と同一方向の角運動量を宇宙機8に即時に発生させ、宇宙機8を回転させる。次いで、宇宙機8が目標姿勢に達した時に第2のフライホイール13’の回転を急停止させることにより、宇宙機8と第2のフライホイール13’の間で角運動量交換を起こさせ、宇宙機8の角運動量とは逆向きで大きさの等しい、第2のフライホイール13’の角運動量が運動体に加わり、宇宙機8の角運動量が相殺され、宇宙機8の回転運動を即時に停止させることができる。なお、初期状態、最終状態ともに、リアクションホイール1、1’と宇宙機8で構成される全体の系の持つ角運動量はゼロであるが、両者の違いは、初期状態はフライホイール13、13’が逆向きに同じ角運動量絶対値で回転しているのに対し、最終状態ではフライホイール13、13’の回転が停止している点である。このような構成によって、残留回転速度を生じさせることなく、rest-to-restの、すなわち運動開始直前及び運動終了直後(姿勢変更開始直前及び姿勢変更終了直後)の宇宙機の角速度をゼロとするような高速姿勢変更が可能となる。 At the start of the attitude change, the rotation of the first flywheel 13 which is one flywheel is suddenly stopped, and the rotation of the second flywheel 13'which is the other flywheel is continued, so that the spacecraft 8 and the second flywheel An angular momentum exchange is caused with the flywheel 13 of 1, and an angular momentum in the same direction as the rotation direction of the first flywheel 13 is immediately generated in the spacecraft 8, and the spacecraft 8 is rotated. Next, when the spacecraft 8 reaches the target posture, the rotation of the second flywheel 13'is suddenly stopped to cause an angular momentum exchange between the spacecraft 8 and the second flywheel 13', and the space The angular momentum of the second flywheel 13', which is opposite to the angular momentum of the aircraft 8 and has the same magnitude, is added to the moving body, the angular momentum of the spacecraft 8 is offset, and the rotational motion of the spacecraft 8 is immediately performed. It can be stopped. In both the initial state and the final state, the angular momentum of the entire system consisting of the reaction wheels 1 and 1'and the spacecraft 8 is zero, but the difference between the two is that the flywheels 13 and 13'are in the initial state. Is rotating in the opposite direction with the same angular momentum absolute value, whereas in the final state, the rotation of the flywheels 13 and 13'is stopped. With such a configuration, the angular velocity of the rest-to-rest, that is, immediately before the start of the motion and immediately after the end of the motion (immediately before the start of the attitude change and immediately after the end of the attitude change) is set to zero without causing a residual rotation speed. It is possible to change the posture at high speed.

図6に、上記動作原理に基づく本実施形態に係るリアクションホイールシステム6を示す。上記動作原理と重複する説明は省略する。図6に示されるように、本実施形態に係るリアクションホイールシステム6は、リアクションホイール1、リアクションホイール1と同一の構成のリアクションホイール1’、制御ユニット61を備える。リアクションホイール1とリアクションホイール1’は、支持柱62、63、64、65によってフライホイール13、13’の回転軸方向に連結されている。 FIG. 6 shows a reaction wheel system 6 according to the present embodiment based on the above operating principle. A description that overlaps with the above operating principle will be omitted. As shown in FIG. 6, the reaction wheel system 6 according to the present embodiment includes a reaction wheel 1, a reaction wheel 1'with the same configuration as the reaction wheel 1, and a control unit 61. The reaction wheel 1 and the reaction wheel 1'are connected by support columns 62, 63, 64, 65 in the rotation axis direction of the flywheels 13, 13'.

制御ユニット61は、リアクションホイール1、1’のモータ14、14’や電磁石12、12’の励磁電流を制御することにより、各フライホイール13、13’の回転状態を制御する。そして、制御ユニット61に入力される、どちらのフライホイールの回転を停止させるかを指定する情報を含む運動開始信号に応答して、一方のフライホイールの回転を急停止させ、他方のフライホイールの回転体の回転を続けさせ、次いで運動終了信号に応答して、他方のフライホイールの回転を急停止させる。 The control unit 61 controls the rotational state of each flywheel 13 and 13'by controlling the exciting currents of the motors 14 and 14'of the reaction wheels 1 and 1'and the electromagnets 12 and 12'. Then, in response to a motion start signal input to the control unit 61, which includes information specifying which flywheel to stop the rotation, the rotation of one flywheel is suddenly stopped, and the rotation of the other flywheel is stopped. The rotation of the rotating body is continued, and then the rotation of the other flywheel is suddenly stopped in response to the end-of-motion signal.

第1の実施形態のリアクションホイールは、フライホイールの回転軸方向の寸法が小さいので、2つの第1の実施形態のリアクションホイールを積層する本実施形態の構成とすることにより、コンパクトなリアクションホイールシステムを実現することができる。 Since the reaction wheel of the first embodiment has a small dimension in the rotation axis direction of the flywheel, a compact reaction wheel system can be obtained by configuring the reaction wheel of the first embodiment in which two reaction wheels of the first embodiment are laminated. Can be realized.

上記実施形態においては、第1のフライホイール13と第2のフライホイール13’が、同一の形状で同一の慣性モーメントを有し、絶対値の等しい角速度で互いに逆方向に回転させることにより、絶対値の等しい符号が反対の角運動量を発生させたが、絶対値の等しい符号が反対の角運動量を発生させる構成であれば、第1のフライホイールと第2のフライホイールの慣性モーメントや角速度の絶対値が異なる任意の構成とすることができる。 In the above embodiment, the first flywheel 13 and the second flywheel 13'have the same shape, have the same moment of inertia, and rotate in opposite directions at angular velocities with the same absolute value. If the signs with the same value generate the opposite angular momentum, but the signs with the same absolute value generate the opposite angular momentum, the moment of inertia and the angular velocity of the first flywheel and the second flywheel It can have any configuration with different absolute values.

また、上記実施形態においては、リアクションホイールの数が2つであるリアクションホイール対を用いたが、3つ以上のリアクションホイールのリアクションホイールセットで構成されたリアクションホイールシステムとすることもできる。 Further, in the above embodiment, a reaction wheel pair having two reaction wheels is used, but a reaction wheel system composed of a reaction wheel set of three or more reaction wheels can also be used.

3つ以上のリアクションホイールを、それぞれのフライホイールの回転軸線が同軸又は回転軸が平行に配置される構成とすると、発生する角運動量の絶対値がより小さいフライホイールとすることができるので、急停止させる際に生じるフライホイールと電磁石の衝突衝撃を小さくすることができ、装置の損傷を低減することができる。 If three or more reaction wheels are configured so that the rotation axes of the respective flywheels are coaxial or the rotation axes are arranged in parallel, the flywheel can have a smaller absolute value of the generated angular momentum. The collision impact between the flywheel and the electromagnet that occurs when stopping can be reduced, and damage to the device can be reduced.

また、3つ以上のリアクションホイールを、それぞれのフライホイールすべてが回転している時にリアクションホイールシステム全体として発生する角運動量がゼロとなるように、それぞれのフライホイールの回転軸線が同軸又は回転軸が平行でなく配置される構成とすることもできる。 Also, for three or more reaction wheels, the axis of rotation of each flywheel is coaxial or the axis of rotation so that the angular momentum generated by the entire reaction wheel system when all the flywheels are rotating is zero. It can also be configured to be arranged not in parallel.

3つ以上のリアクションホイールのリアクションホイールセットで構成されたリアクションホイールシステムの場合、制御ユニットは、まず3つ以上のリアクションホイールのフライホイールを、それらの合計角運動量がゼロとなるように回転させる。そして、どのフライホイールの回転を停止させるかを指定する情報を含む運動開始信号に応答して、1つ又はそれ以上ですべてではないリアクションホイールのフライホイールの回転を急停止させ、残りのリアクションホイールのフライホイールの回転を続けさせる。その後必要に応じて残りの回転しているフライホイールを順次急停止させ、最後に運動終了信号に応答して、回転している回転体のすべての回転を急停止させる。 In the case of a reaction wheel system consisting of a reaction wheel set of three or more reaction wheels, the control unit first rotates the flywheels of the three or more reaction wheels so that their total angular momentum is zero. It then abruptly stops the rotation of one or more, but not all, reaction wheel flywheels in response to a motion start signal containing information specifying which flywheel to stop spinning, and the rest of the reaction wheels. Keep the flywheel spinning. Then, if necessary, the remaining rotating flywheels are suddenly stopped in sequence, and finally, in response to the motion end signal, all rotations of the rotating rotating body are suddenly stopped.

(第4の実施形態)
図7は、本発明の第4の実施形態に係るリアクションホイールシステムの動作原理を示す図であり、図8は、本発明の第3の実施形態に係るリアクションホイールシステムの斜視図である。この図7、8を参照して、本発明の第4の実施形態の構成及び動作原理を説明する。図7、8において図1~6と対応する部分には同一の符号を付し、第1~第3の実施形態と重複する説明は省略する。
(Fourth Embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing the operating principle of the reaction wheel system according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a perspective view of the reaction wheel system according to the third embodiment of the present invention. The configuration and operating principle of the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. In FIGS. 7 and 8, the parts corresponding to FIGS. 1 to 6 are designated by the same reference numerals, and the description overlapping with the first to third embodiments will be omitted.

本実施形態は、2つの第2の実施形態のリアクションホイール装置を、各軸の対応するフライホイールの回転軸線が同軸又は回転軸線の方向が平行となるように配置し、リアクションホイールシステムとして構成したものである。すなわち、第3の実施形態と同様のメカニズムを直交する3軸それぞれについて、図8に示すように実現したものである。 In this embodiment, the reaction wheel devices of the two second embodiments are arranged so that the rotation axes of the corresponding flywheels of each axis are coaxial or the directions of the rotation axes are parallel to each other, and are configured as a reaction wheel system. It is a thing. That is, the same mechanism as in the third embodiment is realized as shown in FIG. 8 for each of the three orthogonal axes.

本実施形態のリアクションホイールシステムの動作原理を図7に示す。第3の実施形態と同様に、例としてリアクションホイールシステムが宇宙機の姿勢制御に用いられた場合について説明する。リアクションホイールシステム7は、2つのリアクションホイール装置5、5’を備える。リアクションホイール装置5、5’は、直交する3軸のそれぞれについて、同一の形状で同一の慣性モーメントを有する第1のフライホイール対13、13’、第2のフライホイール対23、23’、第3のフライホイール対33、33’を有し、それぞれのフライホイール対について、フライホイールの回転軸線が同軸又は回転軸線の方向が平行となるように配置されている。 The operating principle of the reaction wheel system of this embodiment is shown in FIG. Similar to the third embodiment, the case where the reaction wheel system is used for the attitude control of the spacecraft will be described as an example. The reaction wheel system 7 includes two reaction wheel devices 5, 5'. The reaction wheel devices 5 and 5'have the same shape and the same moment of inertia for each of the three orthogonal axes, that is, the first flywheel pair 13,13', the second flywheel pair 23, 23', and the second. It has 3 flywheel pairs 33 and 33', and for each flywheel pair, the rotation axes of the flywheels are arranged to be coaxial or parallel to each other.

したがって、それぞれのリアクションホイール対に対して、第3の実施形態に係るリアクションホイールシステムと同様の原理で制御を行うことにより、直交する3軸のそれぞれについて宇宙機の姿勢制御を行うことができる。すなわち、任意の方向に対して、rest-to-restの高速姿勢変更が可能となる。 Therefore, by controlling each reaction wheel pair on the same principle as the reaction wheel system according to the third embodiment, it is possible to control the attitude of the spacecraft for each of the three orthogonal axes. That is, the rest-to-rest high-speed posture can be changed in any direction.

図8に、上記動作原理に基づく本実施形態に係るリアクションホイールシステム7を示す。上記動作原理と重複する説明は省略する。図8に示されるように、本実施形態に係るリアクションホイールシステム7は、リアクションホイール装置5、リアクションホイール装置5’、遠隔制御装置71を備える。 FIG. 8 shows a reaction wheel system 7 according to the present embodiment based on the above operating principle. A description that overlaps with the above operating principle will be omitted. As shown in FIG. 8, the reaction wheel system 7 according to the present embodiment includes a reaction wheel device 5, a reaction wheel device 5', and a remote control device 71.

遠隔制御装置71は、リアクションホイール装置5、5’が備える無線通信ユニット53、53’に、制御ユニット51、51’に対する各種の制御信号を送信する。各種の制御信号は、運動開始信号、運動終了信号を含む。運動開始信号は、例えば、後述のどのフライホイール対のどちらのフライホイールの回転を停止させるかを指定する情報を含むことができる。リアクションホイール装置5、5’の各制御ユニット51、51’は、遠隔制御装置71から受信した制御情報に基づいて、第1のフライホイール対13、13’、第2のフライホイール対23、23’、第3のフライホイール対33、33’の回転状態を制御する。そして、遠隔制御装置71から受信した運動開始信号に応答して、運動開始信号により指定されたフライホイール対の一方のフライホイールの回転を急停止させ、他方のフライホイールの回転体の回転を続けさせ、次いで遠隔制御装置71から受信した運動終了信号に応答して、他方のフライホイールの回転を急停止させる。 The remote control device 71 transmits various control signals to the control units 51, 51'to the wireless communication units 53, 53' provided in the reaction wheel devices 5, 5'. Various control signals include an exercise start signal and an exercise end signal. The motion start signal can include, for example, information that specifies which flywheel pair of which flywheel to stop rotation, which will be described later. The control units 51 and 51'of the reaction wheel devices 5 and 5'have a first flywheel pair 13 and 13'and a second flywheel pair 23 and 23'based on the control information received from the remote control device 71. ', Control the rotational state of the third flywheel pair 33, 33'. Then, in response to the motion start signal received from the remote control device 71, the rotation of one flywheel of the flywheel pair designated by the motion start signal is suddenly stopped, and the rotation of the rotating body of the other flywheel is continued. Then, in response to the motion end signal received from the remote control device 71, the rotation of the other flywheel is suddenly stopped.

以上、本発明について、例示のためにいくつかの実施形態に関して説明してきたが、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、形態及び詳細について、様々な変形及び修正を行うことができることは、当業者に明らかであろう。 Although the present invention has been described above with respect to some embodiments for illustration purposes, the present invention is not limited thereto, and the embodiments and details are described without departing from the scope and spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and modifications can be made.

1 リアクションホイール
10 フレーム
101 第1のフレーム部
102 第2のフレーム部
103 穴
11 板ばね
111 第1のスリット
112 第1の弾性付与部
113 第2のスリット
114 第2の弾性付与部
12 電磁石
121 第1の制動面
13 フライホイール(第1のフライホイール)
131 本体部
131a 凹部
132 スポーク部
133 穴
134 第2の制動面
14 モータ
141 モータ本体
141a ベアリング部
143 シャフト
15 支持柱
16 支持腕
17 モータマウント
171 穴
18 接続部材
181 円筒部
182 フランジ部
183 凸状部
184 いもねじ
191 ワッシャ
192 ばね
193 ねじ
194 円版状部材
195 ベアリング
2 リアクションホイール
20 フレーム
3 リアクションホイール
30 フレーム
40 フレーム
41 フレーム
42 フレーム
43 フレーム
5 リアクションホイール装置
51 制御ユニット
521 MEMSセンサIMU
524 MEMSセンサIMU
525 MEMSセンサIMU
526 MEMSセンサIMU
527 MEMSセンサIMU
528 MEMSセンサIMU
53 無線通信ユニット
54 電源
551 ブラケット
552 ブラケット
553 ブラケット
554 ブラケット
555 ブラケット
556 ブラケット
557 ブラケット
558 ブラケット
6 リアクションホイールシステム
61 制御ユニット
62 支持柱
63 支持柱
64 支持柱
65 支持柱
7 リアクションホイールシステム
71 遠隔制御装置
8 宇宙機
1’リアクションホイール
10’フレーム
12’電磁石
13’第2のフライホイール
901 回転体
902 アーマチュア
903 付勢部材
905 電磁石
911 サーボモータ
912 腕
913 ブレーキパッド
914 フライホイール
915 突起部
1 Reaction wheel 10 Frame 101 First frame part 102 Second frame part 103 Hole 11 Leaf spring 111 First slit 112 First elasticity applying part 113 Second slit 114 Second elasticity applying part 12 Electromagnet 121 First 1 Braking surface 13 Flywheel (1st flywheel)
131 Main body 131a Recess 132 Spoke 133 Hole 134 Second braking surface 14 Motor 141 Motor body 141a Bearing 143 Shaft 15 Support pillar 16 Support arm 17 Motor mount 171 Hole 18 Connecting member 181 Cylindrical part 182 Flange part 183 Convex part 184 Spoke screw 191 Washer 192 Spring 193 Screw 194 Spoke member 195 Bearing 2 Reaction wheel 20 Frame 3 Reaction wheel 30 Frame 40 Frame 41 Frame 42 Frame 43 Frame 5 Reaction wheel device 51 Control unit 521 MEMS sensor IMU
524 MEMS sensor IMU
525 MEMS sensor IMU
526 MEMS sensor IMU
527 MEMS sensor IMU
528 MEMS sensor IMU
53 Wireless communication unit 54 Power supply 551 Bracket 552 Bracket 555 Bracket 554 Bracket 555 Bracket 556 Bracket 557 Bracket 558 Bracket 6 Reaction wheel system 61 Control unit 62 Support pillar 63 Support pillar 64 Support pillar 65 Support pillar 7 Reaction wheel system 71 Remote control device 8 Spacecraft 1'Reaction wheel 10'Frame 12'Electromagnet 13'Second flywheel 901 Rotating body 902 Armature 903 Bouncer 905 Electromagnet 911 Servo motor 912 Arm 913 Brake pad 914 Flywheel 915 Protrusion

Claims (8)

フレームと、
前記フレームに対向して配置されたフライホイールと、
前記フレームと前記フライホイールとの間に配置されたリング状又は円弧状の形状を有する電磁石と、
前記フレームに取り付けられ、前記電磁石を前記フレーム側に付勢する付勢部材と、
を備え、
前記フライホイールの前記電磁石に対向する部分の少なくとも一部は、前記電磁石の少なくとも一部を収容可能な凹部が形成された強磁性体材料で形成され、
前記電磁石の非励磁時に前記電磁石と前記フライホイールが離間するように前記電磁石が前記付勢部材により付勢され、
前記電磁石の励磁時に前記電磁石が前記付勢部材の付勢力に抗して前記フライホイールの凹部に接触することによって前記フライホイールを停止させることでトルクを発生させる
リアクションホイール。
With the frame
A flywheel placed facing the frame and
An electromagnet having a ring-shaped or arc-shaped shape arranged between the frame and the flywheel,
An urging member attached to the frame and urging the electromagnet to the frame side,
Equipped with
At least a portion of the flywheel facing the electromagnet is formed of a ferromagnetic material having recesses that can accommodate at least a portion of the electromagnet.
The electromagnet is urged by the urging member so that the electromagnet and the flywheel are separated from each other when the electromagnet is not excited.
A reaction wheel that generates torque by stopping the flywheel by contacting the concave portion of the flywheel against the urging force of the urging member when the electromagnet is excited.
前記電磁石の励磁時に前記電磁石の前記フライホイールに接触する面と、前記電磁石の励磁時に前記フライホイールの前記電磁石に接触する面は、相補的な形状を有する請求項1に記載のリアクションホイール。 The reaction wheel according to claim 1, wherein the surface of the electromagnet that contacts the flywheel when the electromagnet is excited and the surface of the flywheel that contacts the flywheel when the electromagnet is excited have complementary shapes. 前記付勢部材は板ばねである請求項1又は2に記載のリアクションホイール。 The reaction wheel according to claim 1 or 2, wherein the urging member is a leaf spring. 前記フライホイールの前記電磁石に対向する側の部分以外の部分が、前記強磁性体材料よりも密度の高い材料で形成されている請求項1~のいずれか1項に記載のリアクションホイール。 The reaction wheel according to any one of claims 1 to 3 , wherein a portion of the flywheel other than the portion on the side facing the electromagnet is formed of a material having a higher density than the ferromagnetic material. 請求項1~のいずれか1項に記載の2つ以上のリアクションホイールと、
前記2つ以上のリアクションホイールの前記電磁石の各々の励磁状態を制御する制御ユニットと、
を備え、
前記2つ以上のリアクションホイールは、前記2つ以上のリアクションホイールのフライホイールの回転軸線の方向が互いに異なる
リアクションホイール装置。
Two or more reaction wheels according to any one of claims 1 to 4 , and the reaction wheel.
A control unit that controls the excitation state of each of the electromagnets of the two or more reaction wheels, and
Equipped with
The two or more reaction wheels are reaction wheel devices in which the directions of the rotation axes of the flywheels of the two or more reaction wheels are different from each other.
前記2つ以上のリアクションホイールは、3つのリアクションホイールであり、
前記3つのリアクションホイールは、前記3つのリアクションホイールのフライホイールの回転軸線が互いに直交するように配置された請求項に記載のリアクションホイール装置。
The two or more reaction wheels are three reaction wheels.
The reaction wheel device according to claim 5 , wherein the three reaction wheels are arranged so that the rotation axes of the flywheels of the three reaction wheels are orthogonal to each other.
前記3つのリアクションホイールのフレームの形状が同一の正方形形状である請求項に記載のリアクションホイール装置。 The reaction wheel device according to claim 6 , wherein the shapes of the frames of the three reaction wheels are the same square shape. 前記2つ以上のリアクションホイールのそれぞれが有するフライホイールの外周面の軸線方向の一端側には面取り部が形成されている請求項のいずれか1項に記載のリアクションホイール装置。 The reaction wheel device according to any one of claims 5 to 7 , wherein a chamfered portion is formed on one end side in the axial direction of the outer peripheral surface of the flywheel of each of the two or more reaction wheels.
JP2015130133A 2015-06-29 2015-06-29 Braking mechanism, reaction wheel with braking mechanism, reaction wheel device, reaction wheel system Active JP7046343B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015130133A JP7046343B2 (en) 2015-06-29 2015-06-29 Braking mechanism, reaction wheel with braking mechanism, reaction wheel device, reaction wheel system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015130133A JP7046343B2 (en) 2015-06-29 2015-06-29 Braking mechanism, reaction wheel with braking mechanism, reaction wheel device, reaction wheel system

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020192503A Division JP7017812B2 (en) 2020-11-19 2020-11-19 Braking mechanism, reaction wheel with braking mechanism, reaction wheel device, reaction wheel system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017017807A JP2017017807A (en) 2017-01-19
JP7046343B2 true JP7046343B2 (en) 2022-04-04

Family

ID=57828336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015130133A Active JP7046343B2 (en) 2015-06-29 2015-06-29 Braking mechanism, reaction wheel with braking mechanism, reaction wheel device, reaction wheel system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7046343B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11919664B2 (en) 2016-07-29 2024-03-05 Japan Aerospace Exploration Agency Reaction wheel apparatus
US10331218B2 (en) 2016-09-15 2019-06-25 Real Simple Ideas, Llc Gyroscope motion feedback device
JP7199071B2 (en) * 2017-07-06 2023-01-05 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 Mobile imaging device
EP3705408A1 (en) * 2019-03-08 2020-09-09 Veoware SPRL A modular and configurable attitude control system for a spacecraft

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003194110A (en) 2001-12-25 2003-07-09 Shinko Electric Co Ltd Electromagnetic brake
JP4329338B2 (en) 2002-12-10 2009-09-09 株式会社村田製作所 Powder molding apparatus and powder molding method
JP2014105752A (en) 2012-11-27 2014-06-09 Next Generation Space System Technology Research Association Reaction wheel
US20140277895A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Mts Systems Corporation Apparatus and method for autonomous control and balance of a vehicle and for imparting roll and yaw moments on a vehicle for test purposes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003194110A (en) 2001-12-25 2003-07-09 Shinko Electric Co Ltd Electromagnetic brake
JP4329338B2 (en) 2002-12-10 2009-09-09 株式会社村田製作所 Powder molding apparatus and powder molding method
JP2014105752A (en) 2012-11-27 2014-06-09 Next Generation Space System Technology Research Association Reaction wheel
US20140277895A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Mts Systems Corporation Apparatus and method for autonomous control and balance of a vehicle and for imparting roll and yaw moments on a vehicle for test purposes

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017017807A (en) 2017-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7046343B2 (en) Braking mechanism, reaction wheel with braking mechanism, reaction wheel device, reaction wheel system
US9199746B2 (en) Attitude control system for small satellites
US5897223A (en) Stabilized platform system for camera
KR101927185B1 (en) Multipurpose Rollable moving device
JP6896495B2 (en) High energy efficiency spherical momentum control device
JP4105580B2 (en) Ball actuator
JP2017508109A (en) Platform stabilization system
KR101372807B1 (en) Three Dimensional Rigid Ball Actuation System
WO2020045180A1 (en) Satellite position/attitude control system, and satellite position/attitude control method
JP2022048386A (en) Multi-degree-of-freedom electromagnetic machine
JP6286728B2 (en) Servo system
CN107131874B (en) Totally-enclosed spherical omnidirectional gyro mechanism and operation method thereof
JP7017812B2 (en) Braking mechanism, reaction wheel with braking mechanism, reaction wheel device, reaction wheel system
KR101817878B1 (en) Reaction control apparatus and method for controlling stability theerof
Saleh et al. Design of a gyroscopically stabilized single-wheeled robot
EP3334654B1 (en) Satellites attitude control system
Nagabhushan Development of control moment gyroscopes for attitude control of small satellites
赵勃 Design of a spherical robot based on novel double ballast masses principle
Hawkes et al. One motor, two degrees of freedom through dynamic response switching
KR101654282B1 (en) Control moment gyro adapting multy momentum wheel assembly
CN219668366U (en) Spherical robot
JP4616126B2 (en) Rolling robot
WO2024075355A1 (en) Propulsion device
KR101974179B1 (en) Apparatus for providing gravity experience
JP4686784B2 (en) Inertial drive actuator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180405

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190327

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190527

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190724

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191225

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200225

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200819

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201119

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20201119

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20201130

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20201203

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20210205

C211 Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211

Effective date: 20210210

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20210215

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20210708

C13 Notice of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C13

Effective date: 20210810

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211011

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20220106

C23 Notice of termination of proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23

Effective date: 20220131

C03 Trial/appeal decision taken

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03

Effective date: 20220302

C30A Notification sent

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012

Effective date: 20220302

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220315

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7046343

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150