KR102638917B1

KR102638917B1 - Control moment gyro

Info

Publication number: KR102638917B1
Application number: KR1020210114774A
Authority: KR
Inventors: 반상권; 최진태; 송정민; 최요한; 김대준; 김희철; 장순식
Original assignee: 주식회사 엠앤씨솔루션
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2024-02-21
Also published as: KR20230032208A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 제어 모멘트 자이로는 진동을 감쇄하고 외부에서 가해지는 충격을 완충시키는 댐퍼 조립체를 포함하며, 상기 댐퍼 조립체는 제1 축 방향으로 길게 형성되며 일단이 상기 짐벌 하우징과 결합되는 댐퍼암과, 상기 제1 축과 교차하는 제2 축 방향과 상기 제1 축 및 상기 제2 축과 모두 교차하는 제3 축 방향에서 상기 댐퍼암을 둘러싸는 댐퍼 하우징, 그리고 상기 댐퍼 하우징에 결합되어 상기 댐퍼암의 상기 제1 축 방향 타단을 지지하는 방진체를 포함한다.The control moment gyro according to an embodiment of the present invention includes a damper assembly that attenuates vibration and cushions externally applied shocks, wherein the damper assembly is formed long in the first axis direction and has one end coupled to the gimbal housing. An arm, a damper housing surrounding the damper arm in a second axis direction intersecting the first axis and a third axis direction intersecting both the first axis and the second axis, and coupled to the damper housing to It includes a vibration isolation body supporting the other end of the damper arm in the first axis direction.

Description

CONTROL MOMENT GYRO}

본 발명은 제어 모멘트 자이로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위성 자세 제어 시스템에 이용되는 제어 모멘트 자이로에 관한 것입니다.The present invention relates to a control moment gyro, and more specifically, to a control moment gyro used in a satellite attitude control system.

일반적으로 제어 모멘트 자이로(control moment gyro, CMG)는 위성 자세 제어 시스템에 이용되고 있다. 위성은 위성의 본체에 연결된 3개 이상의 제어 모멘트 자이로를 통해 3개의 축 자세를 제어할 수 있다. 실제로, 3축 제어에 대한 중복성(redundancy)를 확보하기 위하여 하나의 클러스터에 적어도 4개의 제어 모멘트 자이로가 사용될 수 있다. 제어 모멘트 자이로를 이용한 위성의 자세 제어 방법은 프랑스 특허 제98 14548호 또는 미국 특허 제6,305,647호에서 제공되어 있다.Generally, control moment gyro (CMG) is used in satellite attitude control system. The satellite can control its three-axis attitude through three or more control moment gyros connected to the satellite's main body. In practice, at least four control moment gyros can be used in one cluster to ensure redundancy for three-axis control. A method of controlling the attitude of a satellite using a control moment gyro is provided in French Patent No. 98 14548 or U.S. Patent No. 6,305,647.

예를 들어, 제어 모멘트 자이로는 각운동량을 발생시키기 위한 스핀 휠과 토크를 발생시키기 위한 짐벌 그리고 이들을 회전시키기 위한 2개의 모터를 포함하는 기계적인 부품들과, 이러한 기계적 부품들을 위성과 접속시키기 위한 접속 부재(interface part)와, 제어 전자 장치, 및 제어 모멘트 자이로에 의해 발생하는 진동의 감소를 위해 필요한 진동 감쇠 부재 등을 포함하고 있다. 따라서, 위성에 장착될 제어 모멘트 자이로는 상당한 크기와 무게 그리고 설치 공간을 필요로 하게 된다.For example, a control moment gyroscope includes mechanical parts including a spin wheel to generate angular momentum, a gimbal to generate torque, and two motors to rotate them, and a connection member to connect these mechanical parts to the satellite. It includes an interface part, a control electronic device, and a vibration damping member necessary to reduce vibration generated by the control moment gyro. Therefore, the control moment gyro to be mounted on a satellite requires considerable size, weight, and installation space.

그런데, 위성은 발사체에 실려 지상에서 쏘아 올려지므로 무게와 부피에 제약이 크다. 이에, 위성의 자세를 제어하기 위한 제어 모멘트 자이로는 동일하거나 향상된 성능을 가지면서도 전체적인 부피와 중량을 최소화할 수 있어야 한다.However, since satellites are launched from the ground on a launch vehicle, there are significant limitations in weight and volume. Accordingly, the control moment gyro for controlling the satellite's attitude must have the same or improved performance while minimizing the overall volume and weight.

또한, 위성이 발사체에 실려 발사되는 과정에서 발생하는 진동과 충격으로부터 제어 모멘트 자이로가 손상되지 않도록 보호할 수 있어야 한다.In addition, the control moment gyro must be protected from damage from vibrations and shocks that occur during the process of launching the satellite on a launch vehicle.

또한, 우주에서 위성에 탑재된 제어 모멘트 자이로가 동작할 때 발생하는 미세 진동을 저감시킬 수 있어야 한다.In addition, it must be possible to reduce micro-vibrations that occur when a control moment gyro mounted on a satellite operates in space.

본 발명의 실시예는 위성이 발사되는 과정에서 발생하는 진동과 충격으로부터 보호되고, 우주에서 동작할 때 발생하는 미세 진동을 저감시킬 수 있는 제어 모멘트 자이로를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of an embodiment of the present invention is to provide a control moment gyro that is protected from vibrations and shocks that occur during satellite launch and can reduce micro-vibrations that occur when operating in space.

본 발명의 실시예에 따르면, 제어 모멘트 자이로는 제1 회전 축선을 중심으로 회전 가능하게 마련된 짐벌 지지대와, 상기 짐벌 지지대를 회전시키는 짐벌 모터와, 상기 제1 회전 축선과 교차하는 제2 회전 축선을 중심으로 회전 가능하게 마련된 스핀 휠과, 상기 스핀 휠에 연결되어 상기 스핀 휠을 회전시키는 휠 모터와, 상기 짐벌 지지대에 결합되어 상기 스핀 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 지지암과, 상기 짐벌 모터를 수용 지지하는 짐벌 하우징, 그리고 상기 짐벌 하우징에 설치되어 발생되는 진동을 감쇄하고 외부에서 가해지는 충격을 완충시키는 댐퍼 조립체를 포함한다. 또한, 상기 댐퍼 조립체는 제1 축 방향으로 길게 형성되며 일단이 상기 짐벌 하우징과 결합되는 댐퍼암(damper arm)과, 상기 제1 축과 교차하는 제2 축 방향과 상기 제1 축 및 상기 제2 축과 모두 교차하는 제3 축 방향에서 상기 댐퍼암을 둘러싸는 댐퍼 하우징, 그리고 상기 댐퍼 하우징에 결합되어 상기 댐퍼암의 상기 제1 축 방향 타단을 지지하는 방진체를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the control moment gyro includes a gimbal support rotatable about a first rotation axis, a gimbal motor for rotating the gimbal support, and a second rotation axis intersecting the first rotation axis. A spin wheel rotatably centered, a wheel motor connected to the spin wheel to rotate the spin wheel, a wheel support arm coupled to the gimbal support to rotatably support the spin wheel, and the gimbal motor. It includes a gimbal housing that accommodates and supports, and a damper assembly installed in the gimbal housing to attenuate vibrations generated and buffer shocks applied from the outside. In addition, the damper assembly includes a damper arm that is formed to be long in the first axis direction and one end of which is coupled to the gimbal housing, a second axis direction intersecting the first axis, and the first axis and the second axis. It includes a damper housing surrounding the damper arm in a third axis direction that intersects the axis, and a vibration isolation body coupled to the damper housing to support the other end of the damper arm in the first axis direction.

상기 댐퍼 조립체의 상기 방진체는 상기 짐벌 하우징에서 멀어질수록 직경이 증가하는 원뿔대 형상으로 형성될 수 있다.The vibration isolator of the damper assembly may be formed in a truncated cone shape whose diameter increases as it moves away from the gimbal housing.

상기 방진체는 엘라스토머(elastomer)로 만들어진 원뿔대 형상의 본체부와, 상기 본체부의 가장자리에 마련되어 상기 댐퍼암 및 상기 댐퍼 하우징과 접촉하고 금속으로 만들어진 테두리부를 포함할 수 있다.The vibration isolator may include a truncated cone-shaped main body made of elastomer, and an edge part provided at an edge of the main body, in contact with the damper arm and the damper housing, and made of metal.

상기 방진체는 몰딩 성형으로 만들어질 수 있다.The vibration isolator may be made by molding.

또한, 상기 방진체와 상기 댐퍼암은 볼트로 결합될 수 있다.Additionally, the vibration isolator and the damper arm may be coupled with bolts.

상기 댐퍼 조립체는 상기 댐퍼 하우징의 내측에서 상기 제2 축 방향과 상기 제3 축 방향으로 상기 댐퍼암과 대향하도록 각각 설치된 복수의 탄성체를 더 포함할 수 있다.The damper assembly may further include a plurality of elastic bodies installed inside the damper housing to face the damper arm in the second axis direction and the third axis direction, respectively.

상기 댐퍼암과 상기 탄성체는 소정의 간극을 두고 각각 배치될 수 있다.The damper arm and the elastic body may be respectively disposed with a predetermined gap.

상기 탄성체는 엘라스토머(elastomer)로 만들어질 수 있다.The elastic body may be made of elastomer.

상기 탄성체는 상기 댐퍼 하우징과 볼트로 결합될 수 있다.The elastic body may be coupled to the damper housing with a bolt.

또한, 상기 짐벌 모터는 중공 모터이자 외전형 모터일 수 있다. 그리고 상기 제어 모멘트 자이로는 상기 짐벌 모터의 중공에 설치된 슬립링와, 상기 짐벌 지지대를 회전 가능하게 지지하는 짐벌 베어링을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 짐벌 모터, 상기 슬립링, 상기 짐벌 베어링, 및 상기 댐퍼 조립체는 동일한 가상의 평면 상에 배치될 수 있다.Additionally, the gimbal motor may be a hollow motor or an abduction motor. The control moment gyro may further include a slip ring installed in the hollow of the gimbal motor and a gimbal bearing that rotatably supports the gimbal support. At this time, the gimbal motor, the slip ring, the gimbal bearing, and the damper assembly may be arranged on the same virtual plane.

본 발명의 실시예에 따르면, 제어 모멘트 자이로는 위성이 발사되는 과정에서 발생하는 진동과 충격으로부터 보호되고, 우주에서 동작할 때 발생하는 미세 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control moment gyro is protected from vibration and shock that occurs during satellite launch and can effectively reduce micro-vibration that occurs when operating in space.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모멘트 자이로가 설치된 인공 위성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모멘트 자이로의 단면도이다.
도 3은 도 2의 스핀 휠과 회전축을 나타낸 부분 단면 사시도이다.
도 4는 도 3의 스핀 휠의 일부를 확대 도시한 정면도이다.
도 5는 도 3의 스핀 휠의 종 방향 단면도이다.
도 6은 도 2의 휠 지지암의 종 방향 부분 단면도이다.
도 7은 도 2의 휠 지지암의 사시도이다.
도 8은 도 2의 댐퍼 조립체의 전방 사시도이다.
도 9는 도 2의 댐퍼 조립체의 전면도이다.
도 10은 도 2의 댐퍼 조립체의 후방 사시도이다.
도 11은 도 2의 댐퍼 조립체의 후면도이다.Figure 1 is a perspective view showing an artificial satellite on which a control moment gyro is installed according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view of a control moment gyro according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partial cross-sectional perspective view showing the spin wheel and rotation axis of FIG. 2.
FIG. 4 is an enlarged front view of a portion of the spin wheel of FIG. 3.
Figure 5 is a longitudinal cross-sectional view of the spin wheel of Figure 3;
Figure 6 is a longitudinal partial cross-sectional view of the wheel support arm of Figure 2;
Figure 7 is a perspective view of the wheel support arm of Figure 2.
Figure 8 is a front perspective view of the damper assembly of Figure 2;
Figure 9 is a front view of the damper assembly of Figure 2;
Figure 10 is a rear perspective view of the damper assembly of Figure 2;
Figure 11 is a rear view of the damper assembly of Figure 2.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.Please note that the drawings are schematic and not drawn to scale. The relative dimensions and proportions of parts in the drawings are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the drawings, and any dimensions are illustrative only and are not limiting. And for identical structures, elements, or parts that appear in two or more drawings, the same reference numerals are used to indicate similar features.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically represent ideal embodiments of the present invention. As a result, various variations of the diagram are expected. Accordingly, the embodiment is not limited to the specific shape of the illustrated area and also includes changes in shape due to manufacturing, for example.

또한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 가진다. 본 명세서에 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 발명에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.Additionally, all technical and scientific terms used in this specification, unless otherwise defined, have meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. All terms used in this specification are selected for the purpose of more clearly explaining the present invention and are not selected to limit the scope of rights according to the present invention.

또한, 본 명세서에서 사용되는 '포함하는', '구비하는', '갖는' 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.In addition, expressions such as 'comprising', 'comprising', 'having', etc. used in this specification imply the possibility of including other embodiments, unless otherwise stated in the phrase or sentence containing the expression. It should be understood as open-ended terms.

또한, 본 명세서에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.In addition, singular expressions described herein may include plural meanings unless otherwise specified, and this also applies to singular expressions described in the claims.

또한, 본 명세서에서 사용되는 '제1', '제2' 등의 표현들은 복수의 구성 요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.Additionally, expressions such as 'first' and 'second' used in this specification are used to distinguish a plurality of components from each other and do not limit the order or importance of the components.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모멘트 자이로(101)를 설명한다.Hereinafter, the control moment gyro 101 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모멘트 자이로(101)는 위성(100)에 장착되어 위성(100)의 자세 제어에 사용될 수 있다.As shown in FIG. 1, the control moment gyro 101 according to an embodiment of the present invention can be mounted on the satellite 100 and used to control the attitude of the satellite 100.

예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모멘트 자이로(101)는 전형적으로 중량이 100Kg 내지 1000kg 사이의 범위 내에 속하는 중소형 위성(100)에 적용될 수 있다. 그리고 위성(100)에는 3개 이상의 제어 모멘트 자이로(101)가 장착되어 3개의 축을 기준으로 위성(100)의 자세가 제어될 수 있다. 또한, 3축 제어에 대한 중복성(redundancy)를 확보하기 위하여 하나의 클러스터에 적어도 4개의 제어 모멘트 자이로(101)가 사용될 수도 있다.For example, the control moment gyro 101 according to an embodiment of the present invention may be applied to a small or medium-sized satellite 100 whose weight typically falls within the range of 100 kg to 1000 kg. In addition, the satellite 100 is equipped with three or more control moment gyros 101 so that the attitude of the satellite 100 can be controlled based on three axes. Additionally, at least four control moment gyros 101 may be used in one cluster to ensure redundancy for three-axis control.

하지만, 본 발명이 전술한 바에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모멘트 자이로(101)는 중량이 수 톤에 이르는 중대형 위성과 우주선 또는 우주 정거장 같은 대형 우주 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 필요에 따라 2개의 제어 모멘트 자이로(101)가 사용되어 위성 등을 2축 제어할 수도 있다.However, the present invention is not limited to what has been described above. In other words, the control moment gyro 101 according to an embodiment of the present invention can also be applied to large space systems such as medium to large satellites weighing several tons, spacecraft, or space stations. Additionally, if necessary, two control moment gyros 101 may be used to control satellites, etc. in two axes.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모멘트 자이로(101)는 짐벌 지지대(200), 짐벌 모터(320), 스핀 휠(400), 휠 모터(340), 휠 지지암(500), 짐벌 하우징(800), 및 댐퍼 조립체(900)을 포함한다.As shown in Figure 2, the control moment gyro 101 according to an embodiment of the present invention includes a gimbal support 200, a gimbal motor 320, a spin wheel 400, a wheel motor 340, and a wheel support arm. Includes (500), gimbal housing (800), and damper assembly (900).

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모멘트 자이로(101)는 슬립링(730), 짐벌 베어링(620), 위치 센서(770), 케이블(750), 회전축(460), 휠 베어링(640), 및 휠 커버(250)를 더 포함할 수 있다.In addition, the control moment gyro 101 according to an embodiment of the present invention includes a slip ring 730, a gimbal bearing 620, a position sensor 770, a cable 750, a rotation axis 460, and a wheel bearing 640. , and may further include a wheel cover 250.

짐벌 지지대(200)는 제1 회전 축선을 중심으로 회전 가능하게 마련된다. 여기서, 제1 회전 축선은 후술할 짐벌 모터(320)의 회전 중심이 되는 축선일 수 있다.The gimbal support 200 is provided to be rotatable about the first rotation axis. Here, the first rotation axis may be the axis that becomes the rotation center of the gimbal motor 320, which will be described later.

또한, 짐벌 지지대(200)의 일면에는 후술할 휠 지지암(500)이 결합되고, 짐벌 지지대(200)의 타면에는 후술할 짐벌 모터(320)가 연결될 수 있다. 그리고 휠 지지암(500)과 결합된 짐벌 지지대(200)의 일면은 가운데가 짐벌 모터(320) 방향으로 함몰된 원판 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 짐벌 지지대(200)의 함몰된 공간은 후술할 스핀 휠(400)의 림(420)의 폭보다 큰 직경을 갖도록 형성될 수 있다.Additionally, a wheel support arm 500, which will be described later, may be coupled to one side of the gimbal support 200, and a gimbal motor 320, which will be described later, may be connected to the other side of the gimbal support 200. Additionally, one surface of the gimbal support 200 coupled with the wheel support arm 500 may be formed in a disk shape with the center depressed in the direction of the gimbal motor 320. At this time, the recessed space of the gimbal support 200 may be formed to have a diameter larger than the width of the rim 420 of the spin wheel 400, which will be described later.

또한, 짐벌 지지대(200) 상에는 휠 지지암(500)에 지지된 후술할 스핀 휠(400)이 제1 회전 축선과 교차하는 제2 회전 축선을 중심으로 회전 가능하게 마련될 수 있다. 여기서, 제2 회전 축선은 후술할 휠 모터(340)의 회전 중심이 되는 축선일 수 있다.Additionally, a spin wheel 400, to be described later, supported on the wheel support arm 500, may be provided on the gimbal support 200 to be rotatable about a second rotation axis that intersects the first rotation axis. Here, the second rotation axis may be the axis that becomes the rotation center of the wheel motor 340, which will be described later.

짐벌 모터(340)는 짐벌 지지대(200)의 타면에 연결되어 짐벌 지지대(200)를 회전시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 짐벌 모터(340)는 중공 모터(hollow motor)이자 외전형 모터일 수 있다. 외전형 모터는 회전자의 외경이 내전형 모터보다 커 상대적으로 관성 모멘트가 크고 회전자의 안쪽에 자석을 부착할 수 있으므로 고속 회전에 유리하다.The gimbal motor 340 is connected to the other surface of the gimbal support 200 and can rotate the gimbal support 200. In one embodiment of the present invention, the gimbal motor 340 may be a hollow motor or an abduction motor. Abduction-type motors are advantageous for high-speed rotation because the outer diameter of the rotor is larger than that of internal-rotation motors, so their moment of inertia is relatively large and magnets can be attached to the inside of the rotor.

슬립링(730)은 짐벌 모터(320)의 중공에 설치될 수 있다. 슬립링(730)은 회전하는 장비에 전기 에너지 또는 제어 신호를 공급하기 위한 후술할 케이블(750)(도 6에 도시함)의 꼬임없이 전달가능한 일종의 회전형 커넥터이다. 슬립링(730)은 전기 에너지 또는 제어 신호를 전달하는 동안 회전을 요구하는 전자 시스템에서 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모멘트 자이로(101)에서는, 슬립링(730)을 통해 후술할 휠 모터(340)에 전기 에너지 및 제어 신호를 전달할 수 있게 된다.The slip ring 730 may be installed in the hollow of the gimbal motor 320. The slip ring 730 is a type of rotary connector that can transmit electrical energy or control signals to rotating equipment without twisting the cable 750 (shown in FIG. 6), which will be described later. Slip ring 730 may be used in electronic systems that require rotation while transmitting electrical energy or control signals. In the control moment gyro 101 according to an embodiment of the present invention, electrical energy and control signals can be transmitted to the wheel motor 340, which will be described later, through the slip ring 730.

휠 모터(340)는 후술할 스핀 휠(400)에 연결되어 스핀 휠(400)을 회전시킬 수 있다. 또한, 휠 모터(340)는 후술할 케이블(750)과 연결되기 위한 케이블 인입부(534)를 포함할 수 있다.The wheel motor 340 is connected to the spin wheel 400, which will be described later, and can rotate the spin wheel 400. Additionally, the wheel motor 340 may include a cable inlet 534 to be connected to a cable 750, which will be described later.

스핀 휠(400)은 짐벌 지지대(200)의 회전 중심인 제1 회전 축선과 교차하는 제2 회전 축선을 중심으로 회전 가능하게 마련될 수 있다.The spin wheel 400 may be rotatable about a second rotation axis that intersects the first rotation axis, which is the rotation center of the gimbal support 200.

구체적으로, 스핀 휠(400)은 허브(hub, 410)와, 허브(410)를 둘러싸는 림(rim, 420), 그리고 허브(410)와 림(420)을 연결하며 등간격으로 배열된 복수의 스포크(spoke, 430)를 포함할 수 있다.Specifically, the spin wheel 400 includes a hub 410, a rim 420 surrounding the hub 410, and a plurality of wheels arranged at equal intervals connecting the hub 410 and the rim 420. It may include spokes (spoke, 430).

도 3에 도시한 바와 같이, 허브(410)는 중공 원통 형상으로 형성될 수 있다. 허브(410)의 중공에는 후술할 회전축(460)이 결합될 수 있다.As shown in FIG. 3, the hub 410 may be formed in a hollow cylindrical shape. A rotation axis 460, which will be described later, may be coupled to the hollow of the hub 410.

림(420)과 연결되는 스포크(430)의 일단부는 림(420)에 가까워질수록 두께가 두꺼워지고, 허브(410)와 연결되는 스포크(430)의 타단부는 허브(410)에 가까워질수록 두께가 두꺼워지도록 형성될 수 있다.One end of the spoke 430 connected to the rim 420 becomes thicker as it approaches the rim 420, and the other end of the spoke 430 connected to the hub 410 becomes thicker as it approaches the hub 410. It can be formed to be thicker.

이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 스포크(430)의 일단부의 최대 두께(t1)가 스포크(430)의 타단부의 최대 두께(t2)보다 상대적으로 더 두껍게 형성될 수 있다.At this time, as shown in FIG. 4, the maximum thickness t1 of one end of the spoke 430 may be relatively thicker than the maximum thickness t2 of the other end of the spoke 430.

또한, 림(420)과 연결된 스포크(430)의 일단부와 허브(410)와 연결된 스포크(430)의 타단부는 각각 만곡된 형상을 가질 수 있다. 이때, 스포크(430)의 일단부가 갖는 만곡된 형상의 곡률 반경(R1)이 스포크의 타단부가 갖는 만곡된 형상의 곡률 반경(R2)보다 크게 형성될 수 있다.Additionally, one end of the spoke 430 connected to the rim 420 and the other end of the spoke 430 connected to the hub 410 may each have a curved shape. At this time, the radius of curvature (R1) of the curved shape of one end of the spoke 430 may be greater than the radius of curvature (R2) of the curved shape of the other end of the spoke.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 복수의 스포크(430)는 허브(410)에서 림(420) 방향으로 갈수록 제2 회전 축선 방향의 폭이 커지도록 형성될 수 있다.Additionally, as shown in FIG. 5 , the plurality of spokes 430 may be formed so that their width in the second rotation axis direction increases from the hub 410 toward the rim 420 .

따라서, 스포크(430)는 허브(410)에서 림(420) 방향으로 갈수록 무게가 무거워지도록 형성될 수 있다.Accordingly, the spokes 430 may be formed to become heavier in the direction from the hub 410 to the rim 420.

또한, 허브(410)보다 림(420)은 제2 회전 축선 방향의 폭이 크게 형성될 수 있다. 즉, 허브의 폭(W1)보다 림의 폭(W2)이 더 크게 형성될 수 있다.Additionally, the rim 420 may be formed to have a larger width in the second rotation axis direction than the hub 410. That is, the rim width (W2) can be formed to be larger than the hub width (W1).

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스핀 휠(400)은 전체적으로 허브(410) 보다 림(420)에 가까워질수록 무게가 증가하는 형상을 갖게 된다.As described above, according to one embodiment of the present invention, the spin wheel 400 has an overall shape in which its weight increases as it approaches the rim 420 rather than the hub 410.

이와 같이, 스핀 휠(400)이 허브(410)에서 림(420)으로 갈수록 질량이 증가되는 구조를 가짐으로써, 스핀 휠(400)은 질량 대비 관성을 크게 높일 수 있다. 이에, 질량 대비 스핀 휠(400)의 각운동량이 커질 수 있다.In this way, because the spin wheel 400 has a structure in which the mass increases from the hub 410 to the rim 420, the spin wheel 400 can greatly increase the inertia compared to the mass. Accordingly, the angular momentum of the spin wheel 400 may increase relative to the mass.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모멘트 자이로(101)에 사용된 스핀 휠(400)은 동일한 질량 대비 강성은 유지하면서도 각운동량을 키울 수 있는 구조를 갖는다. 또한, 스핀 휠(400)의 각운동량이 커짐으로써, 짐벌 지지대(200)가 회전할 때 발생하는 토크도 증가된다.That is, the spin wheel 400 used in the control moment gyro 101 according to an embodiment of the present invention has a structure that can increase angular momentum while maintaining the same stiffness compared to mass. Additionally, as the angular momentum of the spin wheel 400 increases, the torque generated when the gimbal support 200 rotates also increases.

결과적으로, 제어 모멘트 자이로(101)가 생성하는 토크를 증가시킬 수 있게 되며, 제어 모멘트 자이로(101)의 무게 및 부피 대비 생성할 수 있는 토크를 최대로 끌어올릴 수 있게 된다.As a result, the torque generated by the control moment gyro 101 can be increased, and the torque that can be generated relative to the weight and volume of the control moment gyro 101 can be maximized.

또한, 스핀 휠(400)의 림(420)의 외주면은 짐벌 지지대(200)의 함몰된 공간에 위치할 수 있다. 즉, 스핀 휠(400)은 림(420)의 일부가 짐벌 지지대(200)의 함몰된 공간에 위치한 상태로 회전할 수 있다. 그리고 림(420)의 외주면은 가운데가 볼록한 곡선 형상으로 형성될 수 있다. 이로 인해 외주면이 평면인 경우 보다 스핀 휠(400)의 질량 대비 각운동량을 키울 수 있다.Additionally, the outer peripheral surface of the rim 420 of the spin wheel 400 may be located in the recessed space of the gimbal support 200. That is, the spin wheel 400 can rotate with a portion of the rim 420 located in the recessed space of the gimbal support 200. And the outer peripheral surface of the rim 420 may be formed in a curved shape with a convex center. As a result, the angular momentum compared to the mass of the spin wheel 400 can be increased compared to the case where the outer peripheral surface is flat.

이와 같이, 스핀 휠(400)의 일부를 짐벌 지지대(200)의 함몰된 공간에 위치시킴으로써, 스핀 휠(400)의 회전 중심이되는 제2 회전 축선과 짐벌 지지대(200) 사이의 거리를 줄일 수 있게 된다. 따라서, 제어 모멘트 자이로(101)의 전체 높이를 낮출 수 있다. 즉, 스핀 휠(400)의 직경은 키우면서도 제어 모멘트 자이로(101)의 전체적인 크기는 줄일 수 있다.In this way, by placing part of the spin wheel 400 in the recessed space of the gimbal support 200, the distance between the second rotation axis, which is the rotation center of the spin wheel 400, and the gimbal support 200 can be reduced. There will be. Accordingly, the overall height of the control moment gyro 101 can be lowered. That is, the diameter of the spin wheel 400 can be increased while the overall size of the control moment gyro 101 can be reduced.

또한, 스핀 휠(400)의 림(420)의 외주면을 가운데가 볼록한 곡선 형상으로 형성하여, 림(420)의 일부가 짐벌 지지대(200)의 함몰된 공간에 위치한 상태로 스핀 휠(400)이 회전할 때 짐벌 지지대(200)의 함몰된 공간에 위치하는 림(420)이 짐벌 지지대(200)와 충돌하거나 간섭되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the outer peripheral surface of the rim 420 of the spin wheel 400 is formed in a curved shape with a convex center, so that the spin wheel 400 is positioned in the depressed space of the gimbal support 200 with a portion of the rim 420. When rotating, the rim 420 located in the depressed space of the gimbal support 200 can be prevented from colliding with or interfering with the gimbal support 200.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모멘트 자이로(101)의 동작 원리를 설명하면, 제어 모멘트 자이로(101)는 자이로스코프(gyroscope)의 원리를 이용한 토크 발생 장치로 휠 모터(340)가 스핀 휠(400)을 제2 회전 축선을 중심으로 고속으로 회전시키면 스핀 휠(400)의 회전 방향에 법선 방향으로 각운동량이 발생하게 된다. 이때, 짐벌 모터(320)를 구동하여 짐벌 지지대(200)를 제1 회전 축선을 중심으로 회전시키면, 제1 회전 축선과 제2 회전 축선에 수직한 방향으로 토크가 발생된다. 그리고 이와 같이 발생된 토크를 이용하여 위성(100)의 자세를 제어하게 된다. 여기서, 토크의 크기는 스핀 휠(400)의 각운동량과 짐벌 지지대(200)의 각속도의 곱으로 발생된다.To explain the operating principle of the control moment gyro 101 according to an embodiment of the present invention, the control moment gyro 101 is a torque generating device using the principle of a gyroscope, and the wheel motor 340 is a spin wheel ( When 400) is rotated at high speed around the second rotation axis, angular momentum is generated in the direction normal to the rotation direction of the spin wheel 400. At this time, when the gimbal motor 320 is driven to rotate the gimbal support 200 about the first rotation axis, torque is generated in a direction perpendicular to the first rotation axis and the second rotation axis. And the attitude of the satellite 100 is controlled using the torque generated in this way. Here, the magnitude of the torque is generated as the product of the angular momentum of the spin wheel 400 and the angular velocity of the gimbal support 200.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모멘트 자이로(101)에 사용된 스핀 휠(400)은 질량 대비 높은 각운동량을 발생시킬 수 있는 구조를 가지므로, 제어 모멘트 자이로(101)의 전체적인 무게를 감소시킬 수 있다.That is, the spin wheel 400 used in the control moment gyro 101 according to an embodiment of the present invention has a structure capable of generating a high angular momentum relative to the mass, thereby reducing the overall weight of the control moment gyro 101. You can do it.

회전축(460)은 스핀 휠(400)의 허브(410)의 중공에 결합되며 휠 모터(340)와 연결되어 휠 모터(340)에 의해 회전할 수 있다. 그리고 회전축(460)은 중공축으로 형성될 수 있다. 그리고 회전축(460)의 중공(465)에는 후술할 휠 베어링(640)에 공급할 윤활유가 탑재될 수 있다. 또한, 회전축(460)에는 중공(465)에 탑재된 윤활유를 휠 베어링(640)에 공급하기 위한 유로가 형성될 수 있다.The rotation shaft 460 is coupled to the hollow of the hub 410 of the spin wheel 400 and is connected to the wheel motor 340 so that it can be rotated by the wheel motor 340. And the rotation shaft 460 may be formed as a hollow shaft. Additionally, lubricating oil to be supplied to the wheel bearing 640, which will be described later, can be mounted in the hollow 465 of the rotating shaft 460. Additionally, a flow path may be formed in the rotating shaft 460 to supply lubricating oil mounted in the hollow 465 to the wheel bearing 640.

휠 베어링(640)은 회전축(460)과 후술할 휠 지지암(500) 사이에 개재되어 회전축(460)을 회전 가능하게 지지할 수 있다. 일례로, 휠 베어링(640)은 볼 베어링일 수 있다.The wheel bearing 640 may be interposed between the rotating shaft 460 and the wheel support arm 500, which will be described later, to rotatably support the rotating shaft 460. As an example, wheel bearing 640 may be a ball bearing.

휠 지지암(500)은 짐벌 지지대(200)의 일면에 결합되어 스핀 휠(400)을 회전 가능하게 지지할 수 있다.The wheel support arm 500 may be coupled to one surface of the gimbal support 200 to rotatably support the spin wheel 400.

구체적으로, 휠 지지암(500)은 스핀 휠(400)의 허브(410)의 중공에 결합되며 휠 모터(340)와 연결되어 휠 모터(340)에 의해 회전하는 회전축(460)의 양 단을 지지할 수 있다.Specifically, the wheel support arm 500 is coupled to the hollow of the hub 410 of the spin wheel 400 and is connected to the wheel motor 340 to support both ends of the rotation shaft 460 rotated by the wheel motor 340. I can support it.

또한, 전술한 바와 같이, 휠 지지암(500)과 회전축(460) 사이에는 휠 베어링(640)이 개재될 수 있다.Additionally, as described above, a wheel bearing 640 may be interposed between the wheel support arm 500 and the rotation shaft 460.

또한, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 휠 지지암(500)은 스핀 휠(400)을 지지하는 일단과 짐벌 지지대(200)에 결합되는 타단을 관통하도록 형성된 관통공(505)을 포함할 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 6 and 7, the wheel support arm 500 includes a through hole 505 formed to penetrate one end supporting the spin wheel 400 and the other end coupled to the gimbal support 200. can do.

이와 같이 휠 지지암(500)에 관통공(505)을 형성하여 제어 모멘트 자이로(101)의 전체적인 무게를 저감시킬 수 있다. 그리고 휠 지지암(500)의 관통공(505)은 후술할 케이블(750)이 통과하는 경로가 될 수 있다.In this way, the overall weight of the control moment gyro 101 can be reduced by forming the through hole 505 in the wheel support arm 500. And the through hole 505 of the wheel support arm 500 may be a path through which a cable 750, which will be described later, passes.

또한, 휠 지지암(500)은 회전축(460)의 양단을 지지할 수 있다. 이때, 휠 지지암(500)은 회전축(460)과 분리되는 분리형이거나 회전축(460)과 일체로 형성된 일체형일 수 있다. 그리고 회전축(460)의 양단을 각각 지지하는 휠 지지암(500)의 제2 회전 축선 방향의 최소 두께는 스핀 휠(400)의 제2 회전 축선 방향의 최대 폭의 절반보다 크게 형성될 수 있다.Additionally, the wheel support arm 500 may support both ends of the rotation shaft 460. At this time, the wheel support arm 500 may be a separate type that is separate from the rotation shaft 460 or an integrated type formed integrally with the rotation shaft 460. Additionally, the minimum thickness of the wheel support arms 500 supporting both ends of the rotation axis 460 in the direction of the second rotation axis may be greater than half the maximum width of the spin wheel 400 in the direction of the second rotation axis.

이에, 휠 지지암(500)은 충분한 강성을 확보하여 고속으로 회전하는 스핀 휠(400)을 안정적으로 지지할 수 있다.Accordingly, the wheel support arm 500 can secure sufficient rigidity to stably support the spin wheel 400 rotating at high speed.

또한, 휠 지지암(500)은 관통공(505)에 형성된 보강 리브(550)를 포함할 수 있다. 보강 리브(550)는 관통공(505)의 형성으로 저하된 휠 지지암(500)의 강도를 보강할 수 있다.Additionally, the wheel support arm 500 may include a reinforcing rib 550 formed in the through hole 505. The reinforcing rib 550 can reinforce the strength of the wheel support arm 500, which has been reduced due to the formation of the through hole 505.

휠 커버(250)는 짐벌 지지대(200)의 일면에 결합되어 스핀 휠(400), 휠 모터(340), 및 휠 지지암(500)을 커버할 수 있다. 휠 커버(250)는 스핀 휠(400), 휠 모터(340), 및 휠 지지암(500)을 커버하면서, 탈기체 등으로 내부 구성품에서 발생하는 이물질이 위성(100)에 미치는 영향을 차단할 수 있다.The wheel cover 250 may be coupled to one surface of the gimbal support 200 and cover the spin wheel 400, the wheel motor 340, and the wheel support arm 500. The wheel cover 250 covers the spin wheel 400, the wheel motor 340, and the wheel support arm 500, and can block the influence of foreign substances generated from internal components such as outgassing on the satellite 100. there is.

케이블(750)은 휠 지지암(500)의 관통공(505)을 따라 설치되고 짐벌 모터(320)의 중공에 설치된 슬립링(730)과 연결되어 휠 모터(340)에 전기 에너지와 제어 신호를 전달할 수 있다. 따라서, 케이블(750)이 외부로 노출되지 않고 안전하게 보호될 수 있다.The cable 750 is installed along the through hole 505 of the wheel support arm 500 and is connected to the slip ring 730 installed in the hollow of the gimbal motor 320 to transmit electrical energy and control signals to the wheel motor 340. It can be delivered. Accordingly, the cable 750 can be safely protected without being exposed to the outside.

짐벌 하우징(800)은, 앞서 도 2에 도시한 바와 같이, 짐벌 모터(320)를 수용 및 지지할 수 있다. 그리고 짐벌 하우징(800) 상에서 짐벌 지지대(200)가 제1 회전 축선을 중심으로 회전하게 된다. 즉, 짐벌 하우징(800)은 고정자가 되고 짐벌 지지대(200)는 회전자가 될 수 있다.The gimbal housing 800 can accommodate and support the gimbal motor 320, as previously shown in FIG. 2. Then, the gimbal support 200 rotates on the gimbal housing 800 about the first rotation axis. That is, the gimbal housing 800 can be a stator and the gimbal support 200 can be a rotor.

짐벌 베어링(620)은 짐벌 하우징(800)에 수용되어 짐벌 지지대(200)를 회전 가능하게 지지한다. 즉, 짐벌 베어링(620)은 짐벌 하우징(800)과 짐벌 지지대(200) 사이에 개재될 수 있다. 일례로, 짐벌 베어링(620)은 롤러 베어링 또는 볼 베어링일 수 있다.The gimbal bearing 620 is accommodated in the gimbal housing 800 and rotatably supports the gimbal support 200. That is, the gimbal bearing 620 may be interposed between the gimbal housing 800 and the gimbal support 200. As an example, gimbal bearing 620 may be a roller bearing or ball bearing.

위치 센서(770)는 짐벌 하우징(800)에 수용되어 짐벌 모터(320)에 의해 회전하는 짐벌 지지대(200)의 회전 각도 및 회전 방향을 측정할 수 있다. 일례로, 위치 센서(770)는 엔코더(encoder), 레졸버(resolver), 로터리 포텐쇼미터(rotary potentiometer) 등일 수 있다. 즉, 위치 센서(770)는 짐벌 모터(320)의 회전 속도와 회전 방향을 감지할 수 있다.The position sensor 770 is accommodated in the gimbal housing 800 and can measure the rotation angle and direction of the gimbal support 200 rotated by the gimbal motor 320. For example, the position sensor 770 may be an encoder, resolver, rotary potentiometer, etc. That is, the position sensor 770 can detect the rotation speed and direction of rotation of the gimbal motor 320.

댐퍼 조립체(900)는 짐벌 하우징(800)에 설치되어 발생되는 진동을 감쇄하고 외부에서 가해지는 충격을 완충시킬 수 있다. 즉, 댐퍼 조립체(900)는 짐벌 하우징(800)에 연결되어 스핀 휠(400) 및 짐벌 지지대(200)가 휠 모터(340) 및 짐벌 모터(320)에 의해 고속으로 회전하면서 발생하는 진동을 감쇄하고 외부에서 제어 모멘트 자이로(101)에 가해지는 충격을 완충시킬 수 있다. 이와 같이, 댐퍼 조립체(900)는 위성(100)이 발사체에 실려 발사될 때 발생하는 진동과 충격으로부터 제어 모멘트 자이로(101)를 보호하고, 우주에서 제어 모멘트 자이로(101)가 동작할 때 발생하는 미세 진동을 저감시킬 수 있다.The damper assembly 900 is installed in the gimbal housing 800 to attenuate vibrations generated and buffer shocks applied from the outside. That is, the damper assembly 900 is connected to the gimbal housing 800 to attenuate vibration generated when the spin wheel 400 and the gimbal support 200 rotate at high speed by the wheel motor 340 and the gimbal motor 320. And it is possible to cushion the impact applied to the control moment gyro 101 from the outside. In this way, the damper assembly 900 protects the control moment gyro 101 from vibration and shock that occurs when the satellite 100 is launched on a launch vehicle, and protects the control moment gyro 101 from vibrations and shocks that occur when the control moment gyro 101 operates in space. Microvibration can be reduced.

구체적으로, 도 8 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 댐퍼 조립체(900)는 댐퍼암(damper arm, 910)과, 댐퍼 하우징(980), 및 방진체(930)를 포함할 수 있다.Specifically, as shown in FIGS. 8 to 11 , the damper assembly 900 may include a damper arm 910, a damper housing 980, and a vibration isolator 930.

댐퍼암(910)은 제1 축 방향으로 길게 형성되며 일단이 짐벌 하우징(800)과 결합될 수 있다. 즉, 제1 축 방향은 댐퍼암(910)의 길이 방향일 수 있다.The damper arm 910 is formed to be long in the first axis direction, and one end may be coupled to the gimbal housing 800. That is, the first axis direction may be the longitudinal direction of the damper arm 910.

또한, 댐퍼암(910)은 금속으로 만들어질 수 있으며, 댐퍼암(910)의 일단에는 짐벌 하우징(800)과 결합되기 위한 결합공(918)이 형성될 수 있다. 여기서, 결합공(918)은 짐벌 하우징과(800)의 안정적인 결합을 위해 제1 축 방향과 교차하는 방향 또는 후술할 제2 축 방향과 유사한 방향으로 복수개가 배열될 수 있다.Additionally, the damper arm 910 may be made of metal, and a coupling hole 918 may be formed at one end of the damper arm 910 for coupling to the gimbal housing 800. Here, a plurality of coupling holes 918 may be arranged in a direction intersecting the first axis direction or in a direction similar to the second axis direction, which will be described later, for stable coupling with the gimbal housing 800.

댐퍼 하우징(980)은 제1 축과 교차하는 제2 축 방향과 제1 축 및 제2 축과 모두 교차하는 제3 축 방향에서 댐퍼암(910)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 즉, 육면체를 예로 들어 설명하면, 댐퍼 하우징(980)은 제1 축 방향을 제외한 나머지 방향인 4면에서 댐퍼암(910)을 둘러쌀 수 있다.The damper housing 980 may be formed to surround the damper arm 910 in a second axis direction that intersects the first axis and a third axis direction that intersects both the first and second axes. That is, if a cube is used as an example, the damper housing 980 may surround the damper arm 910 on four sides in directions other than the first axis direction.

방진체(930)는 댐퍼 하우징(980)에 결합되어 댐퍼암(910)의 제1 축 방향 타단을 지지할 수 있다. 이때, 방진체(930)는 짐벌 하우징(800)에서 멀어질수록 직경이 증가하는 원뿔대 형상으로 형성될 수 있다. The vibration isolation body 930 may be coupled to the damper housing 980 to support the other end of the damper arm 910 in the first axis direction. At this time, the vibration isolator 930 may be formed in a truncated cone shape whose diameter increases as the distance from the gimbal housing 800 increases.

구체적으로, 방진체(930)는 엘라스토머(elastomer)로 만들어진 원뿔대 형상의 본체부(935)와, 본체부(935)의 가장자리에 마련되어 댐퍼암(910) 및 댐퍼 하우징(980)과 접촉하고 금속으로 만들어진 테두리부(938)를 포함할 수 있다. 그리고 방진체(930)의 본체부(935)와 테두리부(938)는 몰딩 성형으로 만들어질 수 있다.Specifically, the vibration isolator 930 is provided at the edge of the main body 935 and the truncated cone-shaped body 935 made of elastomer, contacts the damper arm 910 and the damper housing 980, and is made of metal. It may include a created border portion 938. And the main body portion 935 and the edge portion 938 of the vibration isolator 930 may be made by molding.

또한, 방진체(930)와 댐퍼암(910)은 볼트(973)로 결합될 수 있다. 예를 들어, 방진체(930)의 중앙에 위치한 테두리부(938)를 볼트(973)가 관통하여 댐퍼암(910)의 타단에 결합될 수 있다.Additionally, the vibration isolator 930 and the damper arm 910 may be coupled with bolts 973. For example, the bolt 973 may penetrate the edge portion 938 located in the center of the vibration isolation body 930 and be coupled to the other end of the damper arm 910.

또한, 댐퍼 조립체(900)는 댐퍼 하우징(800)의 내측에서 제2 축 방향과 제3 축 방향으로 댐퍼암(910)과 대향하도록 각각 설치된 복수의 탄성체(940)를 더 포함할 수 있다.Additionally, the damper assembly 900 may further include a plurality of elastic bodies 940 installed inside the damper housing 800 to face the damper arm 910 in the second and third axis directions.

탄성체(940)는 댐퍼암(910)과 소정의 간극을 두고 떨어져 배치될 수 있다. 일례로, 탄성체(940)는 엘라스토머(elastomer)로 만들어질 수 있다. 그리고 탄성체(940)는 댐퍼 하우징(980)과 볼트(974)로 결합될 수 있다.The elastic body 940 may be disposed apart from the damper arm 910 with a predetermined gap. For example, the elastic body 940 may be made of elastomer. And the elastic body 940 may be coupled to the damper housing 980 and bolts 974.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는, 짐벌 하우징(800)과 연결된 댐퍼암(910)으로 전달되는 진동 또는 충격이 방진체(930)와 탄성체(940)에 의해 2중으로 흡수 또는 완화될 수 있다.As described above, in one embodiment of the present invention, the vibration or shock transmitted to the damper arm 910 connected to the gimbal housing 800 is doubly absorbed or alleviated by the vibration isolator 930 and the elastic body 940. You can.

특히, 탄성체(940)는 제2 축 방향과 제3 축 방향으로 가해지는 진동을 흡수할 수 있으며, 방진체(930)는 제2 축 방향과 제3 축 방향 뿐만 아니라 제1 축 방향으로 가해지는 진동과 충격을 모두 흡수할 수 있다.In particular, the elastic body 940 can absorb vibrations applied in the second and third axis directions, and the vibration isolator 930 can absorb vibrations applied in the first axis direction as well as the second and third axis directions. It can absorb both vibration and shock.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 짐벌 모터(320), 슬립링(730), 짐벌 베어링(620), 및 댐퍼 조립체(900)는 동일한 가상의 평면 상에 배치될 수 있다. 여기서, 가상의 평면은 제2 회전 축선과 평행하고, 제1 회전 축선과 교차할 수 있다. 그리고, 전술한 바와 같이, 스핀 휠(400)의 림(420)의 외주면이 짐벌 지지대(200)의 함몰된 공간에 위치하므로, 제어 모멘트 자이로(101)가 장착되는 위성(100)의 본체와 스핀 휠(400)의 회전 중심이 되는 제2 회전 축선 사이의 거리를 최소화할 수 있다. 이에, 제어 모멘트 자이로(101)의 전체적인 높이를 낮추고 컴팩트한 형상을 구현하면서도 제어 모멘트 자이로(101)는 위성이 발사되는 과정에서 발생하는 진동과 충격으로부터 보호되고, 우주에서 동작할 때 발생하는 미세 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있다.Additionally, according to one embodiment of the present invention, the gimbal motor 320, slip ring 730, gimbal bearing 620, and damper assembly 900 may be arranged on the same virtual plane. Here, the virtual plane may be parallel to the second rotation axis and intersect the first rotation axis. And, as described above, since the outer peripheral surface of the rim 420 of the spin wheel 400 is located in the recessed space of the gimbal support 200, the main body of the satellite 100 on which the control moment gyro 101 is mounted and the spin The distance between the second rotation axis, which is the rotation center of the wheel 400, can be minimized. Accordingly, while lowering the overall height of the control moment gyro 101 and implementing a compact shape, the control moment gyro 101 is protected from vibrations and shocks that occur during satellite launch, and is protected from fine vibrations that occur when operating in space. can be effectively reduced.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가상의 평면 상에 위치 센서(770)와 댐퍼 조립체(900)도 배치될 수 있다. 이 경우, 제어 모멘트 자이로(101)의 전체적인 높이를 더욱 낮출 수 있게 된다.Additionally, according to one embodiment of the present invention, the position sensor 770 and the damper assembly 900 may also be placed on a virtual plane. In this case, the overall height of the control moment gyro 101 can be further lowered.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모멘트 자이로(101)는 위성이 발사되는 과정에서 발생하는 진동과 충격으로부터 보호되고, 우주에서 동작할 때 발생하는 미세 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있다.With this configuration, the control moment gyro 101 according to an embodiment of the present invention is protected from vibration and shock that occurs during satellite launch, and can effectively reduce fine vibration that occurs when operating in space. there is.

또한, 짐벌 모터(320), 슬립링(730), 짐벌 베어링(620), 위치 센서(770), 및 댐퍼 조립체(900)를 제어 모멘트 자이로(101)의 높이 방향에 가로지르는 방향으로 설정된 가상의 평면 상에 배치하고, 스핀 휠(400)의 림(420)의 외주면이 짐벌 지지대(200)의 함몰된 공간에 위치하도록 설치하여 제어 모멘트 자이로(101)가 장착되는 위성(100)의 본체와 스핀 휠(400)의 회전 중심이 되는 제2 회전 축선 사이의 거리를 최소화함으로써, 제어 모멘트 자이로(101)의 전체적인 높이를 낮추고 컴팩트한 형상을 구현할 수도 있다.In addition, the gimbal motor 320, slip ring 730, gimbal bearing 620, position sensor 770, and damper assembly 900 are controlled by a virtual control moment set in a direction transverse to the height direction of the gyro 101. It is placed on a plane and installed so that the outer peripheral surface of the rim 420 of the spin wheel 400 is located in the recessed space of the gimbal support 200, so that the control moment gyro 101 is mounted on the main body of the satellite 100 and the spin By minimizing the distance between the second rotation axis, which is the rotation center of the wheel 400, the overall height of the control moment gyro 101 can be lowered and a compact shape can be implemented.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the attached drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. will be.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the claims described later in the detailed description, and the meaning and scope of the claims and All changes or modified forms derived from the equivalent concept should be construed as falling within the scope of the present invention.

100: 위성
101: 제어 모멘트 자이로
200: 짐벌 지지대
250: 휠 커버
320: 짐벌 모터
340: 휠 모터
400: 스핀 휠
410: 허브
420: 림
430: 스포크
460: 회전축
500: 휠 지지암
505: 관통공
534: 케이블 인입부
550: 보강 리브
620: 짐벌 베어링
640: 휠 베어링
750: 케이블
800: 짐벌 하우징
900: 댐퍼 조립체
910: 댐퍼암
918: 결합공
930: 방진체
935: 본체부
938: 테두리부
940: 탄성체
973, 974: 볼트100: satellite
101: Control moment gyro
200: Gimbal support
250: wheel cover
320: Gimbal motor
340: wheel motor
400: spin wheel
410: hub
420: Rim
430: spoke
460: rotation axis
500: Wheel support arm
505: Through hole
534: Cable entry part
550: Reinforcement ribs
620: Gimbal bearing
640: wheel bearing
750: cable
800: Gimbal housing
900: Damper assembly
910: Damper arm
918: Combiner
930: Vibration isolation body
935: main body
938: Border part
940: elastic body
973, 974: bolt

Claims

A gimbal support rotatable about a first rotation axis;
a gimbal motor that rotates the gimbal support and is a hollow motor and an abduction motor;
a spin wheel rotatable about a second rotation axis that intersects the first rotation axis;
a wheel motor connected to the spin wheel to rotate the spin wheel;
a wheel support arm coupled to the gimbal support to rotatably support the spin wheel;
A gimbal housing that accommodates and supports the gimbal motor; and
A damper assembly installed in the gimbal housing to attenuate vibrations generated and buffer shocks applied from the outside.
Includes,
The damper assembly is,
A damper arm formed to be long in the first axis direction and one end of which is coupled to the gimbal housing;
a damper housing surrounding the damper arm in a second axis direction that intersects the first axis and a third axis direction that intersects both the first axis and the second axis;
a vibration isolation body coupled to the damper housing and supporting the other end of the damper arm in the first axial direction;
A slip ring installed in the hollow of the gimbal motor; and
Gimbal bearing rotatably supports the gimbal support
Includes,
A controlled moment gyro wherein the gimbal motor, the slip ring, the gimbal bearing, and the damper assembly are disposed on the same virtual plane.

According to paragraph 1,
The vibration isolator of the damper assembly is a control moment gyro formed in the shape of a truncated cone whose diameter increases as it moves away from the gimbal housing.

According to paragraph 2,
The vibration isolation body is,
A truncated cone-shaped main body made of elastomer;
An edge portion provided at the edge of the main body portion, in contact with the damper arm and the damper housing, and made of metal.
Control moment gyro containing.

According to paragraph 3,
The vibration isolator is a control moment gyro made by molding.

According to paragraph 1,
A control moment gyro in which the vibration isolator and the damper arm are coupled with bolts.

According to paragraph 1,
The damper assembly further includes a plurality of elastic bodies installed inside the damper housing to face the damper arm in the second axis direction and the third axis direction, respectively.

According to clause 6,
A control moment gyro in which the damper arm and the elastic body are each arranged with a predetermined gap.

According to clause 6,
The elastic body is a control moment gyro made of elastomer.

According to clause 6,
The elastic body is a control moment gyro coupled to the damper housing with a bolt.

delete