JPH11142154A - レート積分ジャイロ - Google Patents

レート積分ジャイロ

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JPH11142154A
JPH11142154A JP30391997A JP30391997A JPH11142154A JP H11142154 A JPH11142154 A JP H11142154A JP 30391997 A JP30391997 A JP 30391997A JP 30391997 A JP30391997 A JP 30391997A JP H11142154 A JPH11142154 A JP H11142154A
Authority
JP
Japan
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torquer
magnet
magnetic
shunt
rate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP30391997A
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English (en)
Inventor
Akihiko Kawashima
昭彦 川島
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication date
Application filed by Japan Aviation Electronics Industry Ltd filed Critical Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication of JPH11142154A publication Critical patent/JPH11142154A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度特性の良好なレート積分ジャイロを提供
する。 【解決手段】 希土類元素より成るトルカマグネット5
11を有し、トルカマグネット511の端面の内の磁化
方向と平行であって出力軸方向に位置する2端面には鉄
合金の整磁鋼より成る薄板のシャント52が接合固定さ
れ、トルカマグネット511の一方の磁極が固定される
強磁性材料より成るベース512を有し、トルカマグネ
ット511の他方の磁極に間隙53を有し対向して配置
される筒状のフラックスリターンリング513を有し、
隣接するトルカマグネット511の他方の磁極同志は異
極とされると共に相互に離隔して配置されており、間隙
53に配置されるトルカコイル514を有するトルカ5
1を具備するレート積分ジャイロ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、レート積分ジャ
イロに関し、特に、温度特性の良好なレート積分ジャイ
ロに関する。
【0002】
【従来の技術】レート積分ジャイロの従来例を図2を参
照して説明する。図2において、レート積分ジャイロは
スピンモータを使用しており、スピンモータ1はそのス
ピン軸11を介してジンバル2に取り付けられている。
ジンバル2は、一方においてスピンモータ1のスピン軸
11と直交する方向に延伸する支軸21およびジンバル
軸受け22を介してケース3の内側壁31に取り付けら
れると共に他方においてスピンモータ1のスピン軸11
と直交する方向に延伸するトーションバネ23を介して
内側壁31に平行なケース外側壁32に取り付けられて
いる。このレートジャイロはジンバル2を支持する支軸
21およびトーションバネ23の延伸する軸を出力軸T
OUT としている。そして、スピン軸11の延伸する方
向、支軸21およびトーションバネ23の延伸する方向
である出力軸TOUT の双方に直交する軸を入力軸ΩINと
している。ケース3の内部はケース3の他方の外側壁3
3に取り付けられているベローズ4により閉塞され、外
界との間に所定の圧力関係を維持している。角度変位検
出器5はケース3内部に固定されている。
【0003】図3は図2に示されるレート積分ジャイロ
の構成部品の内の1個であるトルカの従来例の斜視図で
ある。トルカ51は角度変位検出器5の一部を構成して
おり、511は希土類元素より成る外形がほぼ直方体の
トルカマグネットであり、512はトルカマグネット5
11が固定される強磁性材料より成るベースである。5
13は筒状のフラックスリターンリングである。ベース
512およびフラックスリターンリング513はレート
積分ジャイロのケース3に固定されている。フラックス
リターンリング513とトルカマグネット511の先端
面は出力軸TOUT に同心に構成されており、このリング
の内面とトルカマグネット511の先端面との間には間
隙53が形成されている。隣接するトルカマグネット5
11の先端部同志は異極とされ、相互に離隔して配置さ
れている。トルカマグネット511は2組図示されてい
る。514はトルカコイルであり、リング513の内面
とトルカマグネット511の先端面との間に形成される
間隙53に配置され、出力軸TOUT に同心に固定されて
いる。トルカ51全体も出力軸TOUT を中心軸としてレ
ート積分ジャイロのケース3に固定されている。トルカ
マグネット511のN極から放射される磁束はフラック
スリターンリング513との間の間隙53→リング51
3→間隙53→隣接するトルカマグネット511→ベー
ス512をこの順に経由して流通している。
【0004】図2のレート積分ジャイロの動作原理を図
4を参照して説明する。図2において、スピンモータ1
はスピン支軸11の廻りを高速に回転せしめられてい
る。この状態において、レートジャイロに対して入力軸
ΩINの廻りにΩの角速度が入力されると、ジンバル2と
ケース3との間に相対的に変位が生じ、この変位に比例
した電流がトルカコイル514に発生する。ここで、ト
ルカコイル514に図示される向きの電流が生起したも
のとすると、トルカコイル514に矢印の向きの電磁力
が発生し、これに駆動されてトルカ51はこの向きに回
動する。トルカコイル514に図示される向きと逆向き
の電流が生起したものとすると、トルカ51は図示され
る向きとは逆の向きに回動する。この電流は角度変位検
出器5において角速度Ωを積分した形で出力軸TOUT 回
りに相対的角変位θとして検出することができる。角度
変位検出器5により検出されたジンバル2とケース3と
の間の相対的角変位θに基づいて入力角速度Ωを測定す
ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】レート積分ジャイロ
は、その性能パラメータの内のレート出力電圧の直線性
について、0. 1%FSのものを0. 05%FSに向上
したいという要請が課せられている。このレート出力電
圧の直線性は、−40℃の低温から+75℃の高温に到
る広い温度範囲において保証されなくてはならない。こ
のレート出力電圧の直線性にはトルカ51の出力電流が
大きく関係する。トルカ51の出力電流を左右するもの
として、トルカ51に使用されているマグネット材料の
示す温度係数を考慮する必要がある。トルカに使用する
温度係数の小さい良好なマグネット材料としてアルニコ
磁性材料が従来使用されてきたが、ジャイロ性能の内の
ドリフトを改善することを目的として、スピンモータの
角運動量を増加させることによりジンバルに電気的にリ
バランスをかける必要が生じたところから、アルニコ磁
性材料より成るマグネットに代えて、より強力な希土類
元素より成るマグネットを使用する必要性が生じてい
る。
【0006】ところで、希土類元素より成るマグネット
は磁力は強力であるが、その温度係数は300PPM程
度と大きいので、この温度係数を100PPM以下に小
さくする必要がある。即ち、レート積分ジャイロの市場
の性能要求上、レート出力信号が−40℃の低温から+
75℃の高温に到る広い温度範囲において直線性を厳し
く満足させなければならない。
【0007】この発明は、上述の通りの問題を解消した
レート積分ジャイロを提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1:希土類元素よ
り成るトルカマグネット511を有し、トルカマグネッ
ト511の端面の内の磁化方向と平行であって出力軸方
向に位置する2端面には鉄合金の整磁鋼より成る薄板の
シャント52が接合固定されており、トルカマグネット
511の一方の磁極が固定される強磁性材料より成るベ
ース512を有し、トルカマグネット511の他方の磁
極に間隙53を有して対向して配置される筒状のフラッ
クスリターンリング513を有し、隣接するトルカマグ
ネット511の他方の磁極同志は異極とされると共に相
互に離隔して配置されており、リング513の内面とト
ルカマグネット511の他方の磁極との間に形成される
間隙53に配置されるトルカコイル514を有するトル
カ51を具備するレート積分ジャイロを構成した。
【0009】そして、請求項2:請求項1に記載される
レート積分ジャイロにおいて、トルカマグネット511
は直方体の希土類元素より成るものであるレート積分ジ
ャイロを構成した。 また、請求項3:請求項1および請求項2の内の何れか
に記載されるレート積分ジャイロにおいて、シャント5
2は整磁鋼の薄膜の数枚を接合して積層した整磁鋼薄膜
積層薄板であるレート積分ジャイロを構成した。
【0010】また、請求項4:請求項3に記載されるレ
ート積分ジャイロにおいて、シャント52は整磁鋼の薄
膜の5、6枚より成るものであるレート積分ジャイロを
構成した。
【0011】
【発明の実施の形態】スピンモータを使用するレート積
分ジャイロのレート出力電圧の直線性性を向上するに、
レート積分ジャイロの構成部品の内の1個であるトルカ
のマグネットの温度係数を改善する。即ち、トルカにシ
ャントである整磁鋼薄膜積層板を取り付けてトルカの温
度係数を改善する。この整磁鋼の取り付けはレート積分
ジャイロの従来例の基本設計を僅かに変更することによ
り実施することができる。
【0012】
【実施例】この発明の実施例を図1を参照して説明す
る。図1はこの発明のトルカを説明する図であり、図3
の直方体のトルカマグネット511の従来例の端面の内
の磁化方向と平行であって、出力軸方向に位置する2端
面に鉄合金の整磁鋼より成るシャントを接合取り付けた
ものに相当する。即ち、トルカマグネット511は磁束
密度の極めて大なる希土類元素により構成されており、
この発明は、このトルカマグネット511の上述の通り
の端面に整磁鋼薄膜積層板より成るシャント52を取り
付け固定し、トルカマグネット511のN極から放射さ
れてフラックスリターンリング513との間の間隙53
→リング513→間隙53→隣接するトルカマグネット
511→ベース512→最初のトルカマグネット511
のS極を、この順に経由して流通する磁束の流路を制限
調整している。整磁鋼を接合取り付けるに際して、トル
カマグネット511の外形寸法は変更せずに元のままと
する。即ち、出力軸方向の長さcを減少し、減少した長
さに相当する分の1/2の厚さの鉄合金より成る整磁鋼
の薄膜を数枚積層した薄板をトルカマグネット511の
上述した端面に接合固定する。この整磁鋼を数枚積層し
た薄板より成るシャント52は、薄膜の数層を積層する
ことにより構成される。
【0013】トルカ51の一設計例についてみると、希
土類元素により構成されるトルカマグネット511の外
形寸法は、横a=6. 9mm、縦b=3. 8mm、高さ
c=10mmの直方体とされる。この場合、整磁鋼より
成るシャント52の1枚の厚さは0. 25mmとしてい
る。ここで、シャント52は、整磁鋼の薄膜の数枚を接
合して積層することにより合計0. 25mm厚に構成さ
れた整磁鋼薄膜積層薄板とすると好適である。
【0014】以上の通り、レート積分ジャイロのトルカ
マグネット511を磁束密度の極めて大なる希土類によ
り構成し、このマグネット511の端面の内の磁化方向
と平行であって出力軸方向に位置する2端面に鉄合金の
整磁鋼より成るシャントを接合取り付けてトルカを流通
する磁束の流路を制限調整することにより、トルカの温
度係数は向上し、結局、レート積分ジャイロのレート出
力電圧の直線性の温度特性が補正されることになる。
【0015】ここで、トルカの温度係数の補正の結果は
図5に示される通りである。図5を参照するに、縦軸は
トルカの温度係数であり、単位はPPMである。横軸は
シャント52を構成する整磁鋼の薄膜の枚数を示す。シ
ャント52を接合固定しない従来例の場合、トルカの温
度係数は−500PPMであるが、整磁鋼の薄膜3枚を
積層して構成したシャント52を接合固定した場合、ト
ルカの温度係数は−200PPM程度に向上する。整磁
鋼の薄膜5枚を積層して構成した整磁鋼薄膜積層板より
成るシャント52を接合固定した場合、トルカの温度係
数は極く小さな値に改善される。
【0016】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明は、磁束
密度の極めて大なる希土類元素のマグネットを使用して
レート積分ジャイロの主性能であるドリフトの性能を向
上した上に、更にレート出力電圧の直線性の温度特性を
補正することができる。ドリフトの性能向上は、時間当
たり10°程度のクラスのレート積分ジャイロを時間当
たり1°程度のクラスのレート積分ジャイロにすること
ができる。そして、以上の効果はレート積分ジャイロの
構成部品のトルカマグネットに単に整磁鋼をシャントと
して接合固定するという従来例の僅かな設計変更により
実現することができる。この設計変更は、トルカマグネ
ットの外形寸法を何等変更することなしに実施すること
ができる。トルカマグネットの外形寸法は変化しないと
ころから、従来の製造工程を殆ど変更することなしにこ
の発明を実施することができて、製造上好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を説明する図。
【図2】従来例を説明する図。
【図3】トルカマグネットの従来例を説明する図。
【図4】レート積分ジャイロの動作を説明する図。
【図5】トルカの温度係数を示す図。
【符号の説明】
1 スピンモータ 11 スピン軸 2 ジンバル 21 支軸 22 ジンバル軸受け 23 トーションバネ 3 ケース 31 内側壁 32 外側壁 33 外側壁 4 ベローズ 5 角度変位検出器 51 トルカ 511 トルカマグネット 512 トベース 513 フラックスリターンリング 514 トルカコイル 52 シャント 53 間隙 TOUT 出力軸 ΩIN 入力軸

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 希土類元素より成るトルカマグネットを
    有し、トルカマグネットの端面の内の磁化方向と平行で
    あって出力軸方向に位置する2端面には鉄合金の整磁鋼
    より成る薄板のシャントが接合固定されており、トルカ
    マグネットの一方の磁極が固定される強磁性材料より成
    るベースを有し、トルカマグネットの他方の磁極に間隙
    を有して対向して配置される筒状のフラックスリターン
    リングを有し、隣接するトルカマグネットの他方の磁極
    同志は異極とされると共に相互に離隔して配置されてお
    り、リングの内面とトルカマグネットの他方の磁極との
    間に形成される間隙に配置されるトルカコイルを有する
    トルカを具備することを特徴とするレート積分ジャイ
    ロ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載されるレート積分ジャイ
    ロにおいて、 トルカマグネットは直方体の希土類元素より成るもので
    あることを特徴とするレート積分ジャイロ。
  3. 【請求項3】 請求項1および請求項2の内の何れかに
    記載されるレート積分ジャイロにおいて、 シャントは整磁鋼の薄膜の数枚を接合して積層した整磁
    鋼薄膜積層薄板であることを特徴とするレート積分ジャ
    イロ。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載されるレート積分ジャイ
    ロにおいて、 シャントは整磁鋼の薄膜の5、6枚より成るものである
    ことを特徴とするレート積分ジャイロ。
JP30391997A 1997-11-06 1997-11-06 レート積分ジャイロ Withdrawn JPH11142154A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012102536A2 (ko) * 2011-01-25 2012-08-02 주식회사 아앤시티 자이로스코프
CN105258671A (zh) * 2015-11-06 2016-01-20 哈尔滨工业大学 一种提高磁通门测角精度的方法

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Effective date: 20050201