JPH06331359A

JPH06331359A - 角速度検出器

Info

Publication number: JPH06331359A
Application number: JP5125944A
Authority: JP
Inventors: Mutsuaki Hirota; 睦明廣田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-05-27
Filing date: 1993-05-27
Publication date: 1994-12-02

Abstract

(57)【要約】【目的】簡易な構成で大きな出力電圧を得る。【構成】振動体４は、円筒状の圧電磁器１６と、圧電
磁器１６の内周面に形成された第１接地電極１７と、圧
電磁器１６の外周面に形成された第２接地電極１８ｂ，
１８ｄ，１８ｆ、駆動電極１８ａ及び検出電極１８ｃ，
１８ｅとを備えている。第２接地電極１８ｂ，１８ｄ，
１８ｆは周方向の間隔を隔てて配置されており、それら
の間に駆動電極１８ａ及び検出電極１８ｃ，１８ｅが配
置されている。圧電磁器１６は、第１及び第２接地電極
１７，１８ｂ，１８ｄ，１８ｆと駆動電極１８ａ及び検
出電極１８ｃ，１８ｅとの間で分極処理が施されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、角速度検出器、特に、
圧電磁器製の円筒状本体を有する角速度検出器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】特開平４−１０６４０７号公報には、圧
電磁器製の円筒状本体と、その本体の内周面に形成され
た接地電極と、本体の外周面に形成された１つの駆動電
極及び２つの検出電極とを備えた角速度検出器が示され
ている。前記角速度検出器では、円筒状本体の肉厚方向
にのみ分極が施されている。このため、駆動電極に交流
用電圧が印加されると厚み縦効果に基づき円筒状本体が
振動し、１対の検出電極から電圧が出力される。１対の
検出電極からの出力電圧は、円筒状本体が回転すること
で変化するので、その変化に基づいて角速度が検出され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成では、
１対の検出電極からＳ／Ｎ比特性に優れた充分な大きさ
の出力信号を得るためには、高い駆動電圧が必要とな
る。ところが、大きな駆動電圧を扱うためには、大容量
の昇圧回路が必要になる等、回路構成が複雑とならざる
を得ず、コストアップの原因となる。

【０００４】本発明の目的は、簡易な構成で大きな出力
電圧を得ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る角速度検出
器は、圧電磁器製の円筒状本体と、その本体の内周面に
形成された第１接地電極と、その本体の外周面で周方向
に間隔を隔てて配置された３つの第２接地電極と、さら
に本体の外周面に配置された１つの駆動電極及び２つの
検出電極とを備えている。前記駆動電極及び検出電極
は、円筒状本体の外周面において、第２接地電極の間に
第２接地電極から間隔を隔てて配置されている。また、
円筒状本体は、第１及び第２接地電極と駆動電極及び検
出電極との間で分極処理が施されている。

【０００６】

【作用】本発明に係る角速度検出器では、駆動電極に交
流信号を印加すると、円筒状本体がそれに応じて振動す
る。ここでは、第１及び第２接地電極と駆動電極及び検
出電極との間で分極処理が施されていることから、厚み
縦効果に加えて圧電横効果による振動が発生する。した
がって、大容量の昇圧回路等を用いなくても、簡易な構
成で検出電極から大きな出力電圧を得ることができる。

【０００７】

【実施例】図１及び図２において、本発明の一実施例と
しての圧電振動ジャイロ１は、一端が開口した円筒状ケ
ース２と、ケース２の開口を封止する絶縁製の蓋３と、
ケース２内に同心に配置された円筒状の振動体４と、ケ
ース２及び蓋３により支持されかつ振動体４を振動ノー
ド部６で支持するリード線５とを有している。

【０００８】ケース２は、鉄製であり、一端が開かれ他
端が閉じられた円筒状である。ケース２の閉塞端中央に
は貫通孔７が形成されており、リード線５の先端側部分
が貫通孔７を貫通した状態でケース２に支持されてい
る。また、貫通孔７部分において、ケース２とリード線
５とははんだにより接続固定されている。蓋３は、ケー
ス２の一端内面に嵌合するリング状のステム８と、ステ
ム８内に充填されたガラス製の円板状支持部９とから構
成されている。支持部９には、ケース２の中心線と平行
に延びる４本のリード線１０〜１３が埋め込まれてい
る。リード線１０〜１３の先端はケース２内に突出して
いる。リード線１０〜１３の突出部には、その間に収ま
る形状のセラミック製スペーサ１４が嵌め込まれてい
る。このスペーサ１４の中心には、取付穴１５が形成さ
れており、この取付穴１５にはリード線５の基端が固定
されている。

【０００９】振動体４は、ジルコンチタン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）製の円筒状の圧電磁器１６と、この圧電磁器１６の
内周面にＡｕ等をメッキまたはペースト焼き付けして形
成された第１接地電極１７と、圧電磁器１６の外周面に
Ａｕを蒸着または焼き付けして形成された６個の電極１
８ａ〜１８ｆとから構成されている。電極１８ａ〜１８
ｆは、圧電磁器１６の外周面に周方向の間隔を隔てて配
置され、その長手方向に延びる矩形状のパターンであ
る。なお、電極１８ａは駆動電極、電極１８ｃ，１８ｅ
は検出電極、電極１８ｂ，１８ｄ，１８ｆは第２接地電
極である。ここでは、３つの第２接地電極１８ｂ，１８
ｄ，１８ｆの間に、１つの駆動電極１８ａ及び２つの検
出電極１８ｃ，１８ｅが、図３に示すように配置されて
いる。

【００１０】図３の圧電磁器１６内に描かれた矢印は分
極方向を示している。ここでは、駆動電極１８ａ及び検
出電極１８ｃ，１８ｅと第１接地電極１７との間で圧電
磁器１６の厚み方向に分極が施されているばかりでな
く、駆動電極１８ａ及び検出電極１８ｃ，１８ｅとそれ
らに隣接する第２接地電極１８ｂ，１８ｄ，１８ｆとの
間でも分極が施されている。これにより、厚み縦効果に
よる振動のみならず圧電横効果による振動も得られる。

【００１１】図３に示す分極は、図４に示すように圧電
磁器１６に対し直流電圧を印加することで得られる。図
４において、駆動電極１８ａ及び検出電極１８ｃ，１８
ｅにはプラスの直流電源が接続され、一方第１接地電極
１７及び第２接地電極１８ｂ，１８ｄ，１８ｆは接地さ
れている。この状態で所定の直流電圧を印加すれば、図
３に矢印で示すように分極が施され、厚み縦効果及び圧
電横効果によって圧電磁器１６が振動し得るようにな
る。

【００１２】リード線５は、圧電磁器１６と熱膨張係数
が比較的近い４２アロイ，コバール等の金属からなる線
状体である。リード線５には、片鍔状に形成された保持
部１９が一体に設けられている。保持部１９は、振動体
４の振動ノード部６に対向するように形成されており、
保持部１９と振動ノード部６とがはんだにより接続され
ている。なお、振動ノード部６は、振動体４の長さをＬ
とすると、両端からそれぞれ０．２２５Ｌの位置にあ
る。

【００１３】リード線１０〜１３と電極１８ａ〜１８ｆ
とはボンディングワイヤ２０により接続されている。各
リード線５，１０〜１３はそれぞれ下方に折り曲げられ
た後に先端が水平に折り曲げられている。これにより、
所定の配線基板（図示せず）への表面実装が可能にな
る。次に、上述の圧電振動ジャイロ１の組立手順につい
て説明する。

【００１４】まず、圧電磁器１６に電極１７，１８ａ〜
１８ｆを形成することで振動体４を得る。また、リード
線１０〜１３が埋め込まれた蓋３と、振動ノード部６に
対向する位置に保持部１９が形成されたリード線５とを
用意する。なお、蓋３のステム８表面及び貫通孔７に対
応するリード線５部分には、予めはんだをメッキしてお
く。

【００１５】次に、リード線５を振動体４内に挿通す
る。そして、リード線５の保持部１９をノード部６に位
置合わせし、その後にリフロー処理して保持部１９と振
動ノード部６とを接合する。これにより、振動ノード部
６で振動体４がリード線５により正確に支持された状態
で固定されるとともに、内部電極１７とリード線５とが
電気的に接続される。

【００１６】続いて、スペーサ１４をリード線１０〜１
３の先端に嵌め込み固定する。そして、スペーサ１４の
中心に形成された取付穴１５にリード線５の基端を嵌め
込み固定する。さらに、ボンディングワイヤ２０を用い
て、リード線１０〜１３と内部電極１８ａ〜１８ｆとを
接続する。なお、ボンディングワイヤ２０の内部電極１
８ａ〜１８ｆ側の接続ポイントは、振動体４の外周面に
おける振動ノード位置である。

【００１７】ボンディングワイヤ２０による接続を終了
すれば、リード線５の先端側から組立体をケース２内に
挿入する。このとき、ケース２の貫通孔７にリード線５
を挿通する。また、蓋３をケース２の開放端に一致させ
る。得られた組立体をリフロー炉に通し、約２６０〜３
００℃の熱処理を行って接続固定する。最後に、各リー
ド線５，１０〜１３の先端を表面実装用の形に折り曲げ
る。これにより、表面実装可能な圧電振動ジャイロ１が
得られる。

【００１８】次に、上述の圧電振動ジャイロを用いた角
速度検出回路を、図５に基づいて説明する。図５では、
第１接地電極１７が接地されており、第２接地電極１８
ｂ，１８ｄ，１８ｆと駆動電極１８ａとが発振回路３０
に接続されている。この発振回路３０は所定の交流信号
を発振する。検出電極１８ｃ，１８ｅは、差動増幅回路
３１に接続されている。この差動増幅回路３１は、両電
極１８ｃ，１８ｅからの出力電圧を増幅し、その増幅結
果を同期検波回路３２に出力する。同期検波回路３２
は、発振回路３０からの発振信号に基づいて、差動増幅
回路３１からの出力信号を同期検波する。同期検波され
た後の出力信号は直流増幅回路３３に入力される。直流
増幅回路３３は、同期検波された出力を増幅し、それを
角速度信号として出力する。

【００１９】ここでは、圧電磁器１６が図３に示すよう
に分極処理されているので、交流電圧が印加された圧電
磁器１６は厚み縦効果及び圧電横効果に基づいて振動す
る。この結果、従来のものよりも効率良く強い振動が得
られ、検出電極１８ｃ，１８ｅから高い出力電圧が得ら
れる。これにより、直流増幅回路２３から得られる出力
信号においてＳ／Ｎ比が向上する。

【００２０】なお、上述の実施例はノード部６で振動体
４を支持する構成であったが、振動体４の一端を片持ち
で支持する構成としてもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係る角速度検出器では、第１及
び第２接地電極と駆動電極及び検出電極との間で分極処
理が施されているので、簡易な構成で大きな出力電圧を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての圧電振動ジャイロの
一部破断斜視図。

【図２】図１のII−II断面図。

【図３】図１のIII −III 断面図。

【図４】分極処理状態を示すブロック図。

【図５】圧電振動ジャイロの使用状態を示すブロック
図。

【符号の説明】

１圧電振動ジャイロ４振動体１６圧電磁器１７第１接地電極１８ａ駆動電極１８ｂ，１８ｄ，１８ｆ第２接地電極１８ｃ，１８ｅ検出電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電磁器製の円筒状本体と、前記本体の内周面に形成された第１接地電極と、前記本体の外周面で、周方向に間隔を隔てて配置された
３つの第２接地電極と、前記本体の外周面で、前記第２接地電極の間に前記第２
接地電極から間隔を隔てて配置された１つの駆動電極及
び２つの検出電極とを備え、前記本体は、前記第１及び第２接地電極と前記駆動電極
及び検出電極との間で分極処理が施されている、ことを
特徴とする角速度検出器。