JPH076527Y2 - 磁性流体ジャイロ - 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【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。