JPH076527Y2 - Magnetic fluid gyro - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、磁性流体を利用したジャイロに関する。[Detailed Description of the Invention] A. Industrial Application Field The present invention relates to a gyro using a magnetic fluid.

B.考案の概要 本考案は、磁性流体は磁力線に沿ってトゲ状のスパイク
が立つことを利用し、そのスパイクが加速度によって偏
向することを検出して加速度の方向を求めるようにして
いるので、従来のジャイロスコープに比べて機械的な摺
動部や複雑な構造が不要となる。このため、本考案の磁
性流体ジャイロは軽量で構造が簡単となり、安価とな
る。B. Outline of the Invention The present invention utilizes the fact that spike-like spikes stand up along the lines of magnetic force in magnetic fluid, and detects that the spikes are deflected by acceleration, so that the direction of acceleration is obtained. Compared to conventional gyroscopes, mechanical sliding parts and complicated structures are unnecessary. Therefore, the magnetic fluid gyro of the present invention is lightweight, has a simple structure, and is inexpensive.

C.従来の技術 ジャイロスコープは飛行機や船を自動操舵するための基
本的な部品であり、その原理は質量の大きな回転体が擾
乱に対して強く抵抗し、擾乱トルクに対してその方向に
直角な方向に歳差運動することを利用して角度を求める
ものである。C. Conventional technology A gyroscope is a basic component for automatic steering of an airplane or a ship. The principle is that a rotating body with a large mass strongly resists disturbances and a right angle to the direction of disturbance torques. The angle is obtained by precessing in different directions.

このため、一般には高速に回転する重い円盤を１軸或い
は２軸のジンバルを介して支持し、その擾乱トルクによ
る歳差運動を検出して、その飛行機等の進行方向の変化
を求めるようにしていた。For this reason, generally, a heavy disk that rotates at high speed is supported via a 1-axis or 2-axis gimbal, and the precession motion due to the disturbance torque is detected to determine the change in the traveling direction of the airplane or the like. It was

D.考案が解決しようとする課題 しかしながら、前述したように従来のジャイロスコープ
は、質量の大きな回転体を必要とするので、重く構造が
複雑となっていた。D. Problems to be Solved by the Invention However, as described above, the conventional gyroscope requires a rotating body having a large mass, and thus is heavy and has a complicated structure.

一方、近年光ファイバを利用したレーザジャイロが軽量
で、性能が良いことから、注目されている。On the other hand, in recent years, a laser gyro using an optical fiber has been drawing attention because it is lightweight and has good performance.

しかし、レーザジャイロはレーザ発振器を必要とするの
で、高価であるという問題がある。However, since the laser gyro requires a laser oscillator, it is expensive.

本考案は、上述した従来技術に鑑みてなされたものであ
り、その目的は磁性流体を用いることにより、比較的軽
量で、かつ、構造の簡単なジャイロを提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above-described conventional art, and an object thereof is to provide a gyro that is relatively lightweight and has a simple structure by using a magnetic fluid.

E.課題を解決するための手段及び作用 本考案では、磁性流体及び該磁性流体よりも比重が小さ
く不溶性の媒質を非磁性ケース内に封入したため、この
ケース内で磁性流体は下方に、その媒質は上方に分離す
る。そして、このケースの底部に強力な永久磁石を取り
付けると、この永久磁石から出る磁力線に沿って磁性流
体からトゲ状のスパイクが立ち、このスパイクは加速度
をうけると慣性力により偏向する。一方、このケースの
側面にホール素子を対称にそれぞれ配設すると、これら
のホール素子の電圧はそのスパイクの位置に応じて変化
するのでその差から加速度の方向を検出することが可能
となる。E. Means and Actions for Solving the Problems In the present invention, the magnetic fluid and an insoluble medium having a smaller specific gravity than the magnetic fluid are enclosed in a non-magnetic case. Separates upwards. When a strong permanent magnet is attached to the bottom of the case, spike-like spikes are formed from the magnetic fluid along the magnetic lines of force emitted from the permanent magnet, and these spikes are deflected by inertial force when subjected to acceleration. On the other hand, when the Hall elements are symmetrically arranged on the side surface of the case, the voltage of these Hall elements changes according to the position of the spike, and therefore the direction of acceleration can be detected from the difference.

F.実施例 以下、本考案を実施例に基づいて詳細に説明する。F. Examples Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.

第１図（ａ）（ｂ）に本考案の一実施例を示す。両図に
示すように円筒状をなす非磁性体ケース１内には、透磁
率の高い磁性流体４と、それよりも比重が小さく、磁性
流体４と全く混和しない不溶性媒質３とが適量封入され
ている。非磁性体ケース４の材料としては、プラスチッ
ク、Al、セラミックス等が用いられる。不溶性媒質３と
しては不活性ガス、純粋、軽油等が用いられる。更に、
非磁性体ケース１の底部には強力な永久磁石５が、その
極性を上下に向けて埋め込まれている。この永久磁石５
としては、Ne-Fe-B、Sm-Co、フェライト等を用いると良
い。1 (a) and 1 (b) show an embodiment of the present invention. As shown in both figures, an appropriate amount of a magnetic fluid 4 having a high magnetic permeability and an insoluble medium 3 having a smaller specific gravity and immiscible with the magnetic fluid 4 are enclosed in a cylindrical nonmagnetic case 1. ing. As the material of the non-magnetic case 4, plastic, Al, ceramics or the like is used. As the insoluble medium 3, inert gas, pure gas, light oil or the like is used. Furthermore,
A strong permanent magnet 5 is embedded in the bottom of the non-magnetic body case 1 with its polarity oriented vertically. This permanent magnet 5
For this, Ne-Fe-B, Sm-Co, ferrite, or the like may be used.

また、非磁性体ケース１の外周面には、ホール素子２が
上下三段であって、第２図（ｂ）中に示すように直交す
るx,y方向に沿って２方向に合計12個取り付けられてい
る。各ホール素子２には、４本のリード線が接続され、
その内１対は電圧印加用、もう１対は出力検出用であ
る。In addition, on the outer peripheral surface of the non-magnetic case 1, there are a total of 12 Hall elements 2 in two directions along the orthogonal x and y directions as shown in FIG. 2 (b). It is installed. Four lead wires are connected to each Hall element 2,
One pair is for voltage application, and the other pair is for output detection.

上述した構成を有する本実施例の磁性流体ジャイロにお
いては、非磁性体ケース１内に封入された磁性流体４の
表面には永久磁石５から出る磁力線に沿った方向にトゲ
状のスパイクが立つ。このスパイクは静止した状態であ
ると第２図（ａ）に示すように軸方向に対称であり、ホ
ール素子２を横切る磁束密度はすべて均一である。In the magnetic fluid gyro of this embodiment having the above-described configuration, spike-like spikes are formed on the surface of the magnetic fluid 4 enclosed in the non-magnetic case 1 in the direction along the lines of magnetic force emitted from the permanent magnet 5. When this spike is in a stationary state, it is axially symmetric as shown in FIG. 2 (a), and the magnetic flux density across the Hall element 2 is uniform.

ところが、第２図（ｂ）に示すように、そのスパイクは
ある方向の加速度を受けると、慣性力により偏向が生
じ、ホール素子２を横切る磁束密度が変化し、そこで生
じる電圧も変化する。これは、磁束は少しでも透磁率の
高い部分を通ろうとする性質があるため、偏向したスパ
イクに沿って曲がってしまうためである。このため、ホ
ール素子２に生じる電圧の差と、その分布から、どの方
向に加速度を受けたか検出することが出来る。However, as shown in FIG. 2 (b), when the spike is subjected to acceleration in a certain direction, deflection is caused by inertial force, the magnetic flux density across the Hall element 2 changes, and the voltage generated there also changes. This is because the magnetic flux tends to pass through a portion having a high magnetic permeability, so that the magnetic flux bends along the deflected spikes. Therefore, it is possible to detect in which direction the acceleration is applied from the voltage difference generated in the Hall element 2 and its distribution.

このように示すように、本考案では、従来のジャイロス
コープが力学的な法則を利用していたのに対し、電磁気
学的な法則を利用するため、従来と異なり、質量の大き
な回転体その他の機械的構成が不要になった。このため
本考案の磁性流体ジャイロは従来に比べて軽量で構造が
簡単となった。また、レーザジャイロに比べると安価で
ある。更に、本実施例では、非磁性体ケース１内に、磁
性流体を密封しているので、単に磁性流体シールする場
合に比べ磁性流体の溶媒が飛び散らないという利点があ
る。As shown in this way, in the present invention, the conventional gyroscope used the mechanical law, but the conventional gyroscope uses the electromagnetic law. No mechanical configuration required. Therefore, the magnetic fluid gyro of the present invention is lighter in weight and simpler in structure than the conventional one. It is also cheaper than the laser gyro. Further, in this embodiment, since the magnetic fluid is sealed in the non-magnetic body case 1, there is an advantage that the solvent of the magnetic fluid does not scatter as compared with the case where the magnetic fluid is simply sealed.

尚、上記実施例では、ホール素子２はx,yの２方向に関
し対称に配置されていたが、これに限るものではなく、
少なくとも１方向に関して対称であれば、３方向以上に
対称に配設されていてもよい。In the above embodiment, the Hall elements 2 are symmetrically arranged in the two directions of x and y, but the present invention is not limited to this.
If they are symmetrical in at least one direction, they may be arranged symmetrically in three or more directions.

更に、磁性流体よりも比重の大きな不溶性媒質を使用す
る場合には、逆に非磁性体ケースの上面に永久磁石を取
り付けると良い。Further, when an insoluble medium having a larger specific gravity than that of the magnetic fluid is used, conversely, a permanent magnet may be attached to the upper surface of the non-magnetic body case.

G.考案の効果 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本考
案は磁性流体の電磁気的性格を利用して、加速度を検出
するようにしたので、質量の大きな回転体等機械的構成
が不要になり、この為、軽量となるとともに構造が簡単
となる等極めて実用的である。さらに、レーザジャイロ
と異なり、レーザ発振器が不要であり、安価である。G. Effect of the Invention As described above in detail based on the embodiments, the present invention utilizes the electromagnetic characteristics of the magnetic fluid to detect the acceleration, so that a machine with a large mass such as a rotating body can be detected. It is extremely practical because the structure is simple and the structure is simple. Further, unlike a laser gyro, a laser oscillator is unnecessary and it is inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図（ａ）（ｂ）はそれぞれ本考案の一実施例にかか
る磁性流体ジャイロの断面図、斜視図、第２図（ａ）
（ｂ）はそれぞれ本考案の原理を示す説明図であり、同
図（ａ）は静止した状態、同図（ｂ）は加速度が加わっ
た状態を示す。 図面中、 １は非磁性体ケース、２はホール素子、３は不溶性媒
質、４は磁性流体、５は強力永久磁石である。1 (a) and 1 (b) are a sectional view, a perspective view, and FIG. 2 (a) of a magnetic fluid gyroscope according to an embodiment of the present invention, respectively.
(B) is explanatory drawing which shows the principle of this invention, the same figure (a) shows a stationary state, and the same figure (b) shows the state which the acceleration was added. In the drawings, 1 is a non-magnetic material case, 2 is a Hall element, 3 is an insoluble medium, 4 is a magnetic fluid, and 5 is a strong permanent magnet.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項１】磁性流体及び該磁性流体よりも比重が小さ
く不溶性の媒質を非磁性ケース内に封入すると共に該ケ
ースの底部に強力永久磁石を取り付ける一方、前記ケー
ス側面にホール素子を対称にそれぞれ配設し、これらの
ホール素子の電圧差から加速度の方向を検出することを
特徴とする磁性流体ジャイロ。1. A magnetic fluid and an insoluble medium having a specific gravity smaller than that of the magnetic fluid are enclosed in a non-magnetic case, a strong permanent magnet is attached to the bottom of the case, and Hall elements are symmetrically arranged on the side surface of the case. A magnetic fluid gyro that is provided and detects the direction of acceleration from the voltage difference between these Hall elements.