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航空・宇宙開発

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モーター・駆動の精度とは?課題と対策・製品を解説

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宇宙におけるモーター・駆動の精度とは?

宇宙空間で活動する人工衛星や探査機、ロケットなどに搭載されるモーターや駆動システムは、極めて高い精度が求められます。これは、限られた燃料で正確な軌道制御を行ったり、精密な観測機器を正確な位置に配置したり、宇宙空間での過酷な環境下で確実に動作したりするために不可欠だからです。モーター・駆動の精度は、ミッションの成否を左右する重要な要素と言えます。

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航空機体制御において、姿勢制御は飛行の安定性と安全性を確保する上で不可欠です。特に、小型衛星や無人航空機(UAV)などの分野では、軽量かつ高精度な姿勢制御システムの需要が高まっています。従来の大型で重量のあるシステムは、機体の性能を制限する可能性があります。当社の超小型リアクションホイールは、これらの課題に対応するために開発されました。

【活用シーン】
* 小型衛星の姿勢制御

【導入の効果】
* 軽量化による機体性能向上
* 省スペース化による設計自由度の向上

【人工衛星の姿勢制御】超小型リアクションホイール

航空宇宙業界では、製品の安全性と信頼性を確保するために、モータの厳格な試験が不可欠です。特に、過酷な環境下で使用されるモータにおいては、温度変化、負荷変動に対する耐久性が重要となります。当社モータ試験装置は、お客様の求める試験項目に合わせ、最適な構成で信頼性の高い試験を実現します。

【活用シーン】
・駆動系モータの評価
・姿勢制御用モータの評価

【導入の効果】
・航空宇宙機器の信頼性向上
・製品の安全性の確保
・試験時間の短縮

【航空宇宙向け】モータ試験装置

航空宇宙業界の姿勢制御システムでは、高度な精度と信頼性が求められます。宇宙空間や大気圏内での正確な位置決めは、ミッションの成功に不可欠です。姿勢制御システムの誤作動は、機器の損傷やミッションの失敗につながる可能性があります。当社の高精度位置決め小型磁気センサーHA-120、スイッチHS-120は、±0.1μmの繰り返し精度を実現し、航空宇宙用途の厳しい要求に応えます。

【活用シーン】
・衛星の姿勢制御
・ロケットの姿勢制御
・航空機の姿勢制御

【導入の効果】
・高精度な位置検出による姿勢制御の安定化
・過酷な環境下での高い耐久性
・ミッションの成功率向上

【航空宇宙向け】高精度位置決め磁気センサー

「cyber reaction wheel 2」は、ピコ・ナノ衛星のために設計された超小型・高性能な姿勢制御装置です。
弊社本社(ドイツ)での採用事例をご紹介いたします。

【採用事例】 NetSat プロジェクト 
プロジェクト実施機関:テレマティクスセンター(ドイツ・ヴュルツブルク)
開発目的:地球の3次元観測と次世代通信ネットワークの開発
打ち上げ日・場所:2020年9月 ロシア・プレセック宇宙基地
衛星構成:4機のCubeSatミニ衛星(各衛星あたり4kg未満)
各衛星に6つの「cyber reaction wheel」が搭載され、X・Y・Z軸の姿勢制御を担いました

現在、6U~16U、100kg~1トンの衛星向けリアクションホイールも開発進行中です。
詳細は弊社までお気軽にお問合せください。

【採用実績ご紹介】超小型リアクションホイール

株式会社タカモリで製作した『航空機器の部品』についてご紹介します。

【事例】
◇モーターコア ◇ローター(回転子) ◇ステータ(固定子)


◆金型設計から対応
◆試作から量産への切り替えも可能
◆モーターコアの試作開発に貢献

自動車産業だけでなく、航空機産業も対応しています。

【金属プレス・加工事例】航空機器

ガス圧力調整器『NPR-7A』は、ステンレスや真鍮製ボディと比較し、より軽量なアルミ製
ボディを採用した高圧ガス圧力調整器です。

バランス構造(NPR方式)の採用による優れた調圧性能でご好評いただいている
ガス圧力調整器「NPR-7」の性能そのままに、従来品質量の約40%減を実現!

【仕様(一部)】
■使用ガス:O2,N2,Ar,Air,He,H2(左記以外のガス種の場合、ご相談ください)
■P1対応可能圧力:1~30MPa
■P2対応可能圧力:0.5MPa~20MPa
※圧力計のフルスケールにより使用可能な圧力範囲が異なります。
■使用温度:-10~40℃(設計温度:-10~75℃)
■最大流量:600m3/h(P1=20MPa)

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

高圧ガス圧力調整器『NPR-7A』 ※軽量なアルミボディを採用!

ブラシレスモーター、UAVモーター、ドローン用モーター、ロボット用モーター等の販売を行っております。また、アンプ(ESC)、プロペラ、他アクセサリ類も取り扱っております。

ご希望の商品につきましては、遠慮なくお問い合わせください。
掲載がない場合でも、ご紹介可能な製品もございます。 お気軽にご相談ください。価格のご相談も承ります。

Q.メーカーから直接購入する場合と何が違うのですか?
A.弊社では、価格のご相談やサポートなどを承ります。製品購入検討時の面倒な仕様確認作業などの点において、お客様をサポートすることができます。
また、幅広いドローン構成パーツメーカーとの取引がございますので、ご希望に応じて特定製品の購入にとどまらず、関連製品やソリューションなども含め、お客様の真の課題を解決するご提案が可能です。

ご注文の流れ
1.お見積書をお送りさせていただきます
2.内容をご確認いただき、発注書の送付または、その旨ご返信をお願いいたします。
(受注生産品の場合、納品まで1~2ヵ月お時間をいただく場合がございます)
3.お客様情報、お届け先、お支払方法を確認させていただきます

【日本国内販売数第1位】T-MOTOR ドローン・ロボット用部品

超小型衛星でも高精度に姿勢決定ができる
コンパクトなワンパッケージスターセンサ

【特徴】
○画像処理および姿勢計算はすべてセンサ搭載のプロセッサが担当
 ユーザコンピュータからの簡単なコマンドで使用が可能
○要求される姿勢決定精度・確率や許容包絡域等に応じ
 数種類のラインナップを取り揃え(開発中)

●その他機能や詳細については、カタログダウンロード下さい。

スターセンサ アクセルスター

『SCOUT MINI』は、警備、撮影、探査などの業務に求められる、さまざまな
地形や状況への高い対応能力を有しているシャーシです。

AGILE Xを代表するUGV「SCOUT シリーズ」の特長である4WD、独立懸架、
回転半径ゼロといった基本性能を、機動性の高い軽量かつコンパクトな
ボディに凝縮。

AgileX Roboticsでは当製品に適合するカメラやパノラマカメラ、LiDAR
など豊富なオプション機器を用意しています。

【特長】
■4輪ディファレンシャルステアリングシリーズ
■最高速度 10km/h
■迅速かつ柔軟な2次開発
■四輪駆動 四輪操舵
■ロッカーアーム式独立懸架

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

小型高速ドライブ・バイ・ワイヤーシャーシ『SCOUT MINI』

『MTiセンサー』は、自己完結型の姿勢方位基準システム(AHRS)、
垂直リファレンスユニット(VRU)、慣性計測ユニット(IMU)です。

最適化されたストラップダウン・アルゴリズム(AttitudeEngineTM)は
高周波動作の正確なキャプチャを可能にする1kHzでの
高速デッド・レコニング計算を行います。

【特長】
■実績のあるXKF3センサーフュージョンアルゴリズム
■従来のXKF3以上の高性能XEE ※MTi-100シリーズ
■低レイテンシー(<2ms)
■優れた耐振動性、IP67規格に準拠した耐塵・防水設計
■コーニング/スカリングアルゴリズム@2KHz

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせください。

MEMS慣性センサー『MTiセンサー』

CEDRAT TECHNOLOGIES社のピエゾアクチュエータは、てこの原理を応用した
“増幅機構”により、小型ながら最大1000μmの変位量を得られます。

ストローク、分解能、低電圧、超小型など、利用ニーズに叶う特長を持つ
多彩なバリエーションの中から最適な製品が選択できます。

【製品ラインナップ】
■APA(従来型アクチュエータの2~5倍の変位を達成)
■DPA(ピエゾ素子を複数枚スタックしたスタンダード仕様)
■PPA(外部に圧縮力を発生するフレームを持ち、予備負荷レベルが高い)
■SPA(ナノ・ミクロンの領域をカバーする長いストローク)
■UPA(低電圧駆動ながら、高い振動速度)
■UPD(楕円振動を発生させ、摩擦を応用したピエゾモータに応用可能)
■LPM、RPM(長いストローク LPM:100mm、RPM:無制限)
■SPA30μXS Piezo Motor(新製品の超小型ステッピングピエゾステージ)

★技術資料2冊プレゼント中★
ピエゾアクチュエータの活用実績や製品情報が満載!
「航空宇宙産業での採用事例集」「技術資料」をダウンロードからご覧頂けます。

【航空宇宙業界 採用事例プレゼント】高性能ピエゾアクチュエータ

株式会社テクニカルサポートでは、航空宇宙産業のさらなる躍進を支えるべく、
ロケットや宇宙機に使用されるコンポーネントを開発製作、試験を行っております。

航空機や宇宙機で軽量化・低環境負荷に貢献する電動アクチュエータを、
ご希望の仕様にて開発・生産。

また、航空機や宇宙機で使用する姿勢制御用ソフトウェアをご希望の仕様にて
開発いたします。

【特長】
<電動アクチュエータ>
■開発では要求性能を満足するため、製品設計だけでなく検証方法や
 必要な評価装置をお客様と一緒に検討し具現化
■生産ではQC工程図に基づき製品品質の作り込みを行い、常に高い品質を
 維持できる体制をチームで構築

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

姿勢制御系アクチュエータとソフトウェア

『RTK2U』は、超小型でドローン搭載対応のハイブリッド高精度受信機です。

RTK、VRS、FKP測位可能で
スマートフォンアプリで簡単に操作できます。

【特長】
■u-blox ZED-F9Pで高精度
■マルチGNSS対応
■スマートフォンアプリで簡単な動作
■ドローン搭載に最適化

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

超小型2周波GNSS受信機『RTK2U』

当ページでは、低コスト宇宙輸送を実現する「電動アクチュエータ」の開発
についてのプロジェクトストーリーをご紹介しております。

宇宙ビジネスで活用が期待されている「電動アクチュエータ」の開発。
それは、テクニカルサポートの航空宇宙事業が、本流である自動車産業の
支流にとどまらず、もう1本の大河を生み出す激流となるチャレンジでした。

宇宙への大きな飛翔の導火線となったプロジェクトにはどんな挑戦が
あったのでしょうか。

【掲載内容(一部)】
■プロジェクトの序章
■ご依頼内容/要望
■開発における課題
■テクニカルサポートのご提案

※詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。
※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

低コスト宇宙輸送を実現する「電動アクチュエータ」の開発

当社では、お客様の「こんなことがしたい」「こんなものができないか」
という思いを形に致します。

形状記憶合金がお客様のニーズにマッチしているか、からスタートし、
デザイン・形状のご提案、組成・加工条件を選定し、試作品の完成から
量産のご相談まで承ります。

今回、国内メーカーからの依頼を受け3種類のアクチュエーターを
試作致しました。

1種は線材を加工する事によって作成し、2種は鋳造する事によって作成。
いずれもあらかじめ気温の状態で変形させておき、加熱により元の形に
復元することでアクチュエーターとして働く機構に設計されています。

なお、本試作開発は補助金(平成28年度新あいち創造研究開発事業)を
活用して行いました。

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

【試作開発】ロケット用アクチュエーターの開発(2016年)

当社では、航空宇宙産業のさらなる躍進を支えるべく、
ロケットや宇宙機に使用されるコンポーネントを開発
製作、試験を行い、宇宙分野での着実な実績をあげています。

「電動アクチュエータ」では、航空機や宇宙機で軽量化・
低環境負荷に貢献。

また、航空機や宇宙機で使用する「姿勢制御ソフトウェア」も
ご希望の仕様にて開発します。

【事業内容】
■電動アクチュエータの開発・生産
■姿勢制御ソフトウェアの開発

※詳しくは関連リンクをご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

AEROSPACE

『iTraceRT-M200A』は、GPS+GLONASSの両衛星システムに対応した
小型INS/GNSS計測装置です。

2周波GNSS受信ボードを内部に内蔵し、200Hzのリアルタイム
移動体姿勢計測が可能。

すべてのキネマティック観測において、加速度、角速度、
姿勢(ピッチ/ロール/方位)、速度、位置を最大200Hzで出力できます。

【特長】
■小型・軽量なシステム
■車速パルスセンサーの入力オプション
■iTraceRT Commandソフトウェアによるわかりやすい操作・表示
■200Hzまでのデータ出力機能
■CANメッセージの出力対応

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

小型INS/GNSSユニット『iTraceRT-M200A』

当社では、一般的な推進機の10倍もの優れた燃費を誇るイオンエンジンを
取り扱っています。

これまでは、超小型~小型衛星は推進機の無いものが多数でしたが、
ビジネス利用の拡大に伴い、推進機の搭載が必須の流れとなっています。

衛星コンステレーションの代表的なものの1つは最終的に4万機の衛星からなる
SpaceXのStarlink(R)計画ですが、これも新型イオンエンジンを搭載しており、
イオンエンジンは極めて有望な技術となっております。
ご要望の際はお気軽にお問い合わせください。

【当社製品】
■九大イオンエンジン
■ホールスラスタ

※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

イオンエンジン

特殊素材(AMS材・チタン等)を使った歯車加工や複雑薄肉形状部品の旋削、
フライス加工を国内外のメーカーからお引合いを頂き、高い評価を頂いております。

設備やデータ管理等、航空宇宙産業で要求される厳しい品質管理も万全です。

2009年1月23日に種子島宇宙センターから打ち上げられた
人工衛星プロジェクトは当社も一枚噛んでいます。

【特長】
○特殊素材(AMS材、チタン等)を使った歯車加工
○複雑薄肉形状部品の旋削、フライス加工
○国内メーカーはもとより、海外メーカーからもお引合い/高い評価を獲得
○設備やデータ管理等、航空宇宙産業で要求される厳しい品質管理も万全

オージックの歯車製品ユーザーは、現在約100%ユーザーの設計に基づいて加工する
100%フルオーダーメイドギヤです。

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせください。

【業界別導入事例紹介】航空宇宙産業用歯車

『RSRトランスコーダー』は、GNSS受信機からのNMEA/ICD-153/
SCPI位置・時刻・速度(PTV)信号を使用し、そのPVT信号を
GPSシミュレーションと類似したGPS RF信号にコード化します。

コード化はナノ秒の精度でリアルタイム処理され、どんなGPS受信機でも
屋内受信、SAASM、M-Code、Glonass、Galileo、BeiDou、CSAC-Holdover、
dead-reckoning INSなどのPVT機能のうち1つ以上を組み込むことができます。

【特長】
■NMEA PVT/PNT情報を等価GPS RF信号にリアルタイムに変換
■オプションとして高安定度ホールドオーバ用CSAC
■10チャンネルGPS L1 C/A RF出力
■旧式のGPS受信機でも新しいあらゆるGNSSシステムが受信可能
■電源電圧3.3V 1.2W

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

『RSRトランスコーダー』

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宇宙におけるモーター・駆動の精度

宇宙におけるモーター・駆動の精度とは?

宇宙空間で活動する人工衛星や探査機、ロケットなどに搭載されるモーターや駆動システムは、極めて高い精度が求められます。これは、限られた燃料で正確な軌道制御を行ったり、精密な観測機器を正確な位置に配置したり、宇宙空間での過酷な環境下で確実に動作したりするために不可欠だからです。モーター・駆動の精度は、ミッションの成否を左右する重要な要素と言えます。

課題

極限環境下での性能維持

宇宙空間は真空、極低温・高温、高放射線といった過酷な環境であり、通常のモーターでは性能が著しく低下したり、故障したりする可能性があります。この環境下で安定した高精度な駆動を維持することが課題です。

微細な位置決めと安定性

衛星の姿勢制御やアンテナの指向、観測機器の精密な操作など、ミリ秒単位、マイクロメートル単位での正確な位置決めと、その状態を維持する安定性が求められます。わずかな誤差がミッションの失敗に繋がります。

軽量化と高信頼性の両立

打ち上げコストを抑えるために、搭載機器の軽量化は必須です。しかし、軽量化は構造的な強度や耐久性の低下を招きやすく、宇宙空間での長期間にわたる高信頼性を確保することが難しくなります。

エネルギー効率の最適化

宇宙機は限られたエネルギー源で活動するため、モーター・駆動システムは極めて高いエネルギー効率が求められます。無駄なエネルギー消費はミッション期間の短縮に直結するため、高精度かつ省エネルギーな駆動が課題となります。

​対策

特殊素材と設計による環境耐性向上

真空、温度変化、放射線に強い特殊な素材(耐熱・耐寒性のある潤滑剤、低アウトガス材料など)を選定し、構造設計を最適化することで、極限環境下でも安定した駆動を実現します。

高分解能エンコーダーとフィードバック制御

モーターの回転角度を極めて高精度に検出するエンコーダーと、リアルタイムで位置や速度を監視し、常に目標値に補正する高度なフィードバック制御システムを組み合わせることで、微細な位置決めと安定性を実現します。

先進的な構造解析と材料選定

有限要素法などの高度な構造解析シミュレーションを用いて、軽量でありながら十分な強度と耐久性を持つ構造を設計します。また、軽量かつ高強度の新素材を積極的に採用します。

高効率モーター技術と最適制御アルゴリズム

損失の少ない高効率なモーター(例:ブラシレスDCモーター)を採用し、さらに、エネルギー消費を最小限に抑えるための最適化された制御アルゴリズムを開発・適用します。

​対策に役立つ製品例

高精度・低バックラッシュギアボックス

精密な歯車設計と製造技術により、モーターの回転をロスなく、かつ非常に少ない遊び(バックラッシュ)で伝達し、高精度な位置決めと安定した駆動を実現します。

宇宙用特殊潤滑剤

真空、極低温・高温環境下でも蒸発しにくく、潤滑性能を維持する特殊な潤滑剤です。これにより、モーター内部の摩擦を低減し、長期間にわたる安定した駆動を可能にします。

高分解能エンコーダーモジュール

微小な角度変化も高精度に検出できるエンコーダーです。モーターの正確な位置と速度をリアルタイムでフィードバックすることで、精密な制御を実現します。

耐放射線性モーター制御IC

宇宙空間の強い放射線に耐えうるように設計された集積回路です。モーター制御に必要な複雑な演算を正確かつ安定して実行し、ミッション遂行を支えます。

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