JP7046343B2 - Braking mechanism, reaction wheel with braking mechanism, reaction wheel device, reaction wheel system - Google Patents
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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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
131
524 MEMS sensor IMU
525 MEMS sensor IMU
526 MEMS sensor IMU
527 MEMS sensor IMU
528 MEMS sensor IMU
53
Claims (8)
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5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.
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