JPH10141959A - Gyro apparatus - Google Patents
Gyro apparatusInfo
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- JPH10141959A JPH10141959A JP29686596A JP29686596A JPH10141959A JP H10141959 A JPH10141959 A JP H10141959A JP 29686596 A JP29686596 A JP 29686596A JP 29686596 A JP29686596 A JP 29686596A JP H10141959 A JPH10141959 A JP H10141959A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、船舶、航
空機等の移動体に使用して好適な、慣性空間に対する角
速度又は角変化及び加速度を検出するための加速度検出
型ジャイロ装置に関する。より詳細には、本発明は、ジ
ャイロロータを静電支持力によって浮動的に支持する形
式の極めて小型の加速度検出型ジャイロ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration detecting gyro device suitable for use in a moving body such as an automobile, a ship, an aircraft, etc., for detecting an angular velocity or an angular change and an acceleration with respect to an inertial space. More specifically, the present invention relates to an extremely small acceleration detecting gyro device of a type in which a gyro rotor is floatingly supported by an electrostatic supporting force.
【0002】[0002]
【従来の技術】図6〜図17を参照して従来のジャイロ
装置の例を説明する。このジャイロ装置は本願出願人と
同一の出願人によって平成7年5月24日に出願された
特願平7−125358号(T9500037)に開示
されたものであり、詳細は同出願を参照されたい。2. Description of the Related Art An example of a conventional gyro apparatus will be described with reference to FIGS. This gyro apparatus is disclosed in Japanese Patent Application No. 7-125358 (T9500037) filed on May 24, 1995 by the same applicant as the present applicant, and for details, refer to the same application. .
【0003】先ず図6を参照して説明する。このジャイ
ロ装置は薄い円盤状のジャイロロータ20と斯かるジャ
イロロータ20を内部に収容するジャイロケース21と
を有する。First, a description will be given with reference to FIG. The gyro device includes a thin disk-shaped gyro rotor 20 and a gyro case 21 for accommodating the gyro rotor 20 therein.
【0004】ここで、ジャイロ装置に対して図示のよう
に、XYZ座標を設定する。ジャイロ装置の中心軸線に
沿って上方にZ軸をとり、それに垂直にX軸及びY軸を
とる。ジャイロロータ20のスピン軸線はZ軸に沿って
配置される。Here, XYZ coordinates are set for the gyro device as shown in the figure. The Z-axis is taken upward along the central axis of the gyro device, and the X-axis and Y-axis are taken perpendicular to it. The spin axis of the gyro rotor 20 is arranged along the Z axis.
【0005】図6Aに示すように、ジャイロケース21
は上側底部材22と下側底部材24と両者を接続するス
ペーサ23とを有し、スペーサ23は環状の内壁23A
を有する。こうして、上側底部材22及び下側底部材2
4の内面とスペーサ23の内壁23Aとによって、ジャ
イロケース21の内部にジャイロロータ20を収容する
ための円盤状の密閉された空洞部26が形成される。斯
かる空洞部26は適当な方法によって真空排気されてい
る。[0005] As shown in FIG.
Has an upper bottom member 22, a lower bottom member 24, and a spacer 23 connecting the both, and the spacer 23 has an annular inner wall 23A.
Having. Thus, the upper bottom member 22 and the lower bottom member 2
4 and the inner wall 23 </ b> A of the spacer 23, a disk-shaped closed cavity 26 for accommodating the gyro rotor 20 is formed inside the gyro case 21. Such a cavity 26 is evacuated by a suitable method.
【0006】スペーサ23の環状の内壁23Aの外側に
は凹部23Bが形成されており、斯かる凹部23Bは通
路23Cによって空洞部26に接続されている。斯かる
通路23Cの高さは数〜数十μmであってよい。斯かる
凹部23Bにはゲッタ部材33が配置されている。それ
によって、空洞部26は長期間高い真空度に維持される
ことができる。A recess 23B is formed outside the annular inner wall 23A of the spacer 23, and the recess 23B is connected to the cavity 26 by a passage 23C. The height of such a passage 23C may be several to several tens of μm. A getter member 33 is disposed in such a concave portion 23B. Thereby, the cavity 26 can be maintained at a high degree of vacuum for a long time.
【0007】ジャイロロータ20は導電性材料によって
形成されている。斯かる導電性材料として例えば単結晶
シリコン(珪素)が使用されてよい。単結晶材料を使用
することによって熱歪み、経年変化の影響が少ない高い
精度のジャイロロータを提供することができる。ジャイ
ロケース21の上側底部材22と下側底部材24は非導
電性材料、例えばガラスによって形成されている。スペ
ーサ23はジャイロロータ20と同一の材料によって形
成されてよい。[0007] The gyro rotor 20 is formed of a conductive material. For example, single-crystal silicon (silicon) may be used as such a conductive material. By using a single crystal material, it is possible to provide a high-accuracy gyro rotor that is less affected by thermal distortion and aging. The upper bottom member 22 and the lower bottom member 24 of the gyro case 21 are formed of a non-conductive material, for example, glass. The spacer 23 may be formed of the same material as the gyro rotor 20.
【0008】図6A及び図6Bの右側に示すように、こ
のジャイロロータ20の上面及び下面には、同心状に複
数の環状の電極部200A、200B、200C、20
0D及び200A’、200B’、200C’200
D’が形成されている。即ち、上面及び下面には、同心
状に複数の環状溝200a、200b、200c、20
0d及び200a’、200b’、200c’、200
d’が形成され、斯かる環状溝によって突起状の環状の
電極部が形成されている。As shown on the right side of FIGS. 6A and 6B, a plurality of annular electrode portions 200A, 200B, 200C, 20
0D and 200A ', 200B', 200C'200
D 'is formed. That is, a plurality of annular grooves 200a, 200b, 200c, 20 are concentrically formed on the upper surface and the lower surface.
0d and 200a ', 200b', 200c ', 200
d 'is formed, and the annular groove forms a projecting annular electrode portion.
【0009】このジャイロロータ20の上面及び下面に
は、環状の電極部200A、200B、200C、20
0D及び200A’、200B’、200C’、200
D’の内側に駆動用電極部200E及び200E’が形
成されている。斯かる駆動用電極部200E、200
E’は、2つの同心状の環状溝200d、200e及び
200d’、200e’の間に形成された複数の扇形突
起部として構成され、円周上に沿って1列に環状に配置
されてよい。On the upper and lower surfaces of the gyro rotor 20, annular electrode portions 200A, 200B, 200C, 20
0D and 200A ', 200B', 200C ', 200
Driving electrode portions 200E and 200E 'are formed inside D'. Such drive electrode units 200E, 200
E ′ is configured as a plurality of sector-shaped protrusions formed between two concentric annular grooves 200d, 200e and 200d ′, 200e ′, and may be arranged in a ring along the circumference in a line. .
【0010】ジャイロロータ20の上面及び下面の突起
部として形成された環状の電極部200A、200B、
200C、200D及び200A’、200B’、20
0C’、200D’及び駆動用電極部200E、200
E’は共面に形成されてよい。The annular electrode portions 200A, 200B formed as protrusions on the upper and lower surfaces of the gyro rotor 20 are provided.
200C, 200D and 200A ', 200B', 20
0C ′, 200D ′ and drive electrode units 200E, 200
E 'may be formed coplanar.
【0011】一方、図6A及び図6Bの左側に示すよう
に、ジャイロケース21の上側底部材22と下側底部材
24の内面には、少なくとも3対の静電支持電極、本例
では、第1、第2、第3及び第4の対の静電支持電極2
21、231、222、232、223、233及び2
24、234が配置されている。4対の静電支持電極は
円周方向に沿って互いに90°の角度間隔にて配置され
ている。例えば、第1及び第3の対の静電支持電極22
1、231及び223、233はX軸に沿って配置さ
れ、第2及び第4の対の静電支持電極222、232及
び224、234はY軸に沿って配置されている。On the other hand, as shown on the left side of FIGS. 6A and 6B, at least three pairs of electrostatic support electrodes, in this example, First, second, third and fourth pairs of electrostatic support electrodes 2
21, 231, 222, 232, 223, 233 and 2
24 and 234 are arranged. The four pairs of electrostatic support electrodes are arranged at an angular interval of 90 ° from each other along the circumferential direction. For example, first and third pairs of electrostatic support electrodes 22
1, 231 and 223 and 233 are arranged along the X-axis, and the second and fourth pairs of electrostatic support electrodes 222, 232 and 224 and 234 are arranged along the Y-axis.
【0012】各静電支持電極は1対の櫛形部よりなる。
例えば図6Bの左側には、第3の対の静電支持電極22
3、233のうち、上側底部材22の内面に形成された
静電支持電極223が示されている。この静電支持電極
223は互いに隔置された2つの櫛形部223−1、2
23−2を含み、斯かる2つの櫛形部は互いに隔置され
ている。Each electrostatic support electrode comprises a pair of combs.
For example, on the left side of FIG. 6B, a third pair of electrostatic support electrodes 22
3 and 233, an electrostatic support electrode 223 formed on the inner surface of the upper bottom member 22 is shown. This electrostatic support electrode 223 is composed of two comb-shaped portions 223-1 and 22-1 separated from each other.
23-2, wherein the two combs are spaced apart from each other.
【0013】一方の櫛形部223−1は半径方向に延在
する半径部223Rと複数の円周方向に延在する円周部
223A、223Cとを有する。同様に、他方の櫛形部
223−2は半径方向に延在する半径部223Rと複数
の円周方向に延在する円周部223B、223Dとを有
する。各櫛形部223−1、223−2の円周部223
A、223C及び223B、223Dは互い違いに他を
挟むように配置されている。各櫛形部223−1、22
3−2の半径部223R、223Rの端部には端子部2
23R’、223R’がそれぞれ形成されている。One of the comb portions 223-1 has a radial portion 223R extending in the radial direction and a plurality of circumferential portions 223A and 223C extending in the circumferential direction. Similarly, the other comb-shaped portion 223-2 has a radial portion 223R extending in the radial direction and a plurality of circumferential portions 223B and 223D extending in the circumferential direction. Circumferential part 223 of each comb-shaped part 223-1, 223-2
A, 223C and 223B, 223D are alternately arranged so as to sandwich the other. Each comb 223-1, 22
Terminal portions 2 are provided at the ends of the radius portions 223R and 223R of 3-2.
23R 'and 223R' are formed respectively.
【0014】ジャイロケース21の上側底部材22と下
側底部材24の内面には、4対の静電支持電極221、
231、222、232、223、233及び224、
234の内側に駆動用電極225、235がそれぞれ形
成されている。斯かる駆動用電極225、235は、円
周上に沿って1列に環状に配置された複数の扇形に構成
されてよい。On the inner surfaces of the upper bottom member 22 and the lower bottom member 24 of the gyro case 21, four pairs of electrostatic support electrodes 221 are provided.
231, 222, 232, 223, 233 and 224;
Driving electrodes 225 and 235 are formed inside 234, respectively. The driving electrodes 225 and 235 may be formed in a plurality of sectors arranged in a line along the circumference in a line.
【0015】ジャイロロータ20の環状の電極部200
A、200B、200C、200D及び200A’、2
00B’、200C’、200D’とジャイロケース2
1の上側底部材22及び下側底部材24の静電支持電極
221、222、223、224及び231、232、
233、234の寸法について説明する。The annular electrode section 200 of the gyro rotor 20
A, 200B, 200C, 200D and 200A ', 2
00B ', 200C', 200D 'and gyro case 2
1 of the upper support member 22 and the lower support member 24 of the electrostatic support electrodes 221, 222, 223, 224 and 231, 232;
The dimensions of 233 and 234 will be described.
【0016】ジャイロロータ20の外径Dは5mm以下
であってよく、厚さtは0.3mm以下であってよく、
質量は10ミリグラム以下であってよい。図6には、4
本の環状の電極部200A、200B、200C、20
0D及び200A’、200B’、200C’、200
D’が図示されているが、実際には多数の環状の電極部
が形成されている。例えば、各電極部の半径方向の幅L
が約20μmであり、約40μmのピッチにて等間隔に
形成されている場合、半径方向に約2mmの幅の環状領
域内に約50本の環状の電極部が形成される。尚、各電
極部の半径方向の幅L及びピッチpは製造方法が許す限
りできるだけ小さいほうが好ましい。The outer diameter D of the gyro rotor 20 may be 5 mm or less, the thickness t may be 0.3 mm or less,
The mass may be less than 10 milligrams. In FIG.
Book-shaped annular electrode portions 200A, 200B, 200C, 20
0D and 200A ', 200B', 200C ', 200
Although D 'is shown, a large number of annular electrode portions are actually formed. For example, the radial width L of each electrode portion
Is about 20 μm and is formed at regular intervals at a pitch of about 40 μm, and about 50 annular electrode portions are formed in an annular region having a width of about 2 mm in the radial direction. It is preferable that the width L and the pitch p of each electrode portion in the radial direction are as small as possible as long as the manufacturing method allows.
【0017】ジャイロケース21の上側底部材22及び
下側底部材24の静電支持電極221、222、22
3、224及び231、232、233、234の寸法
は環状の電極部200A、200B、200C、200
D及び200A’、200B’、200C’、200
D’の寸法に対応して形成されてよい。例えば、図6に
て、第3の静電支持電極223の各櫛形部223−1、
223−2の円周部223A、223C及び223B、
223Dは合計4本含むものとして図示されているが、
実際には多数の円周部が形成されている。例えば、各円
周部の半径方向の幅Lが約20μmであり、約40μm
のピッチにて等間隔に形成されている場合、半径方向に
約2mmの幅の環状領域内に約50本の円周部が形成さ
れる。The electrostatic support electrodes 221, 222, 22 of the upper bottom member 22 and the lower bottom member 24 of the gyro case 21.
3, 224 and 231, 232, 233, and 234 have the dimensions of the annular electrode portions 200A, 200B, 200C, and 200.
D and 200A ', 200B', 200C ', 200
It may be formed corresponding to the dimension of D ′. For example, in FIG. 6, each comb-shaped part 223-1 of the third electrostatic support electrode 223,
223-2 circumferential portions 223A, 223C and 223B,
223D is shown as including a total of four,
Actually, a large number of circumferential portions are formed. For example, the radial width L of each circumference is about 20 μm, and about 40 μm
In this case, about 50 circumferential portions are formed in an annular region having a width of about 2 mm in the radial direction.
【0018】次に図7を参照して、ジャイロロータ20
の環状の電極部200A、200B、200C、200
D及び200A’、200B’、200C’、200
D’とジャイロケース21の上側底部材22及び下側底
部材24の静電支持電極221、222、223、22
4及び231、232、233、234の間の相対的寸
法及び位置関係を説明する。例えば、ジャイロロータ2
0の電極部200A、200B、200C、200D及
び200A’、200B’、200C’、200D’と
第3の対の静電支持電極223、233について説明す
る。Next, referring to FIG. 7, the gyro rotor 20
Annular electrode portions 200A, 200B, 200C, 200
D and 200A ', 200B', 200C ', 200
D ′ and the electrostatic support electrodes 221, 222, 223, 22 of the upper bottom member 22 and the lower bottom member 24 of the gyro case 21
4 and 231, 232, 233, 234 will be described. For example, gyro rotor 2
The electrode pairs 200A, 200B, 200C, 200D and 200A ', 200B', 200C ', 200D' and the third pair of electrostatic support electrodes 223, 233 will be described.
【0019】図示のように、ジャイロロータ20の第1
の電極部200A、200A’に対して第3の対の静電
支持電極223、233の第1の円周部223A、23
3Aがそれぞれ対応し、第2の電極部200B、200
B’に対して第3の対の静電支持電極223の第2の円
周部223B、233Bがそれぞれ対応する。以下図示
してないが、同様に、第3及び第4の電極部200C、
200C’及び200D、200D’に対して第3及び
第4の円周部223C、233C及び223D、233
Dが対応する。As shown, the first gyro rotor 20
Of the third pair of electrostatic support electrodes 223, 233 with respect to the electrode portions 200A, 200A 'of the first pair.
3A respectively correspond to the second electrode units 200B, 200B.
The second circumferential portions 223B and 233B of the third pair of electrostatic support electrodes 223 correspond to B ′. Although not shown below, similarly, the third and fourth electrode units 200C,
Third and fourth circumferential portions 223C, 233C and 223D, 233 for 200C 'and 200D, 200D'.
D corresponds.
【0020】ジャイロロータ20の環状の電極部200
A、200B、200C、200D及び200A’、2
00B’、200C’、200D’の半径方向の幅をL
1 、半径方向のピッチをp1 とし、対応する円弧状の静
電支持電極223、233の円周部223A、223
B、223C、223D及び233A、233B、23
3C、233Dの半径方向の幅をL2 、半径方向のピッ
チをp2 とする。両者の半径方向のピッチp1 、p2 は
互いに等しい。両者の半径方向の幅L1 、L2 も、好ま
しくは互いに等しい。The annular electrode section 200 of the gyro rotor 20
A, 200B, 200C, 200D and 200A ', 2
00B ', 200C' and 200D 'in the radial direction are L
1 , the pitch in the radial direction is p 1, and the circumferential portions 223A, 223 of the corresponding arc-shaped electrostatic support electrodes 223, 233
B, 223C, 223D and 233A, 233B, 23
The radial width of 3C, 233D is L 2 , and the radial pitch is p 2 . Both pitches p 1 and p 2 in the radial direction are equal to each other. Both radial widths L 1 , L 2 are also preferably equal to each other.
【0021】[0021]
【数1】L1 =L2 =L p1 =p2 =pL 1 = L 2 = L p 1 = p 2 = p
【0022】ジャイロロータ20の環状の電極部200
A、200B、200C、200D及び200A’、2
00B’、200C’、200D’の平均半径、即ち、
Z軸から環の幅の中央位置までの距離をr1 、対応する
円弧状の静電支持電極223、233の円周部223
A、233A、223B、233B、223C、233
C及び223D、233Dの平均半径、即ち、Z軸から
円弧の幅の中央位置までの距離をr2 とする。図示のよ
うに、これらの平均半径r1 、r2 は互いに等しくな
い、即ち、一方が大きいか又は小さい。The annular electrode section 200 of the gyro rotor 20
A, 200B, 200C, 200D and 200A ', 2
00B ', 200C', 200D 'average radius, ie
The distance from the Z axis to the center position of the width of the ring is r 1 , and the circumferential portion 223 of the corresponding arc-shaped electrostatic support electrodes 223 and 233
A, 233A, 223B, 233B, 223C, 233
C and 223D, the average radius of 233D, i.e., the distance from the Z axis to the center position of the arc width is r 2. As shown, these average radii r 1 , r 2 are not equal to each other, ie one is larger or smaller.
【0023】ジャイロロータ20の環状の電極部200
A、200B、200C、200D及び200A’、2
00B’、200C’、200D’の平均半径r1 と円
弧状の円周部223A、233A、223B、233B
及び223C、233C、223D、233Dの平均半
径r2 の差Δr=r2 −r1 は、図示のように半径方向
の幅Lの半分L/2であってよく、半径方向のピッチp
の四分の一p/4であってよい。The annular electrode section 200 of the gyro rotor 20
A, 200B, 200C, 200D and 200A ', 2
00B ', 200C', the average radius r 1 and an arc-shaped circumferential portion 223A of 200D ', 233A, 223B, 233B
And 223C, 233C, 223D, 233D, the difference Δr = r 2 −r 1 of the average radius r 2 may be half the radial width L, L / 2, as shown, and the radial pitch p
Of p / 4.
【0024】[0024]
【数2】Δr=r2 −r1 =p/4=L/2## EQU2 ## Δr = r 2 −r 1 = p / 4 = L / 2
【0025】次に、ジャイロロータ20の環状の電極部
200A、200B、200C、200D及び200
A’、200B’、200C’、200D’とジャイロ
ケース21の上側底部材22及び下側底部材24の静電
支持電極221、222、223、224及び231、
232、233、234の間の相対的位置関係を説明す
る。Next, the annular electrode portions 200A, 200B, 200C, 200D and 200 of the gyro rotor 20 are formed.
A ′, 200B ′, 200C ′, 200D ′ and the electrostatic support electrodes 221, 222, 223, 224 and 231 of the upper bottom member 22 and the lower bottom member 24 of the gyro case 21;
The relative positional relationship between 232, 233, and 234 will be described.
【0026】ジャイロロータ20が基準位置にある場
合、即ち、高速回転しているジャイロロータ20がXY
平面に平行な状態にあり且つそのスピン軸線がZ軸上に
ある場合を考える。When the gyro rotor 20 is at the reference position, that is, when the gyro rotor 20 rotating at a high speed is XY
Consider a case where the spin axis is parallel to a plane and the spin axis is on the Z axis.
【0027】このとき、ジャイロロータ20の上側の電
極部200A、200B、200C、200Dとそれに
対応するジャイロケース21の上側底部材22の静電支
持電極221、222、223、224の間の間隙δ
と、ジャイロロータ20の下側の電極部200A’、2
00B’、200C’、200D’とそれに対応するジ
ャイロケース21の下側底部材24の静電支持電極23
1、232、233、234の間の間隙δは等しい。斯
かる間隙δは数μm、例えばδ=2〜5μmであってよ
い。At this time, the gap δ between the upper electrode portions 200A, 200B, 200C, 200D of the gyro rotor 20 and the corresponding electrostatic support electrodes 221, 222, 223, 224 of the upper bottom member 22 of the gyro case 21 is set.
And the lower electrode portion 200A ′ of the gyro rotor 20;
00B ′, 200C ′, 200D ′ and the corresponding electrostatic support electrodes 23 of the lower bottom member 24 of the gyro case 21
The gaps δ between 1,232,233,234 are equal. Such a gap δ may be several μm, for example δ = 2-5 μm.
【0028】ジャイロロータ20の第1の電極部200
A、200A’は対応する静電支持電極223、233
の第1の円周部223A、233Aより半径方向内方に
偏倚されている。同様に、ジャイロロータ20の第2、
第3及び第4の電極部200B、200B’、200
C、200C’及び200D、200D’は対応する静
電支持電極223、233の第2、第3及び第4の円周
部223A、233A、223B、233B、223
C、233C及び223D、233Dより半径方向内方
に偏倚されている。First electrode section 200 of gyro rotor 20
A, 200A 'are the corresponding electrostatic support electrodes 223, 233
Are deflected radially inward from the first circumferential portions 223A and 233A. Similarly, the second of the gyro rotor 20,
Third and fourth electrode units 200B, 200B ', 200
C, 200C 'and 200D, 200D' are the second, third and fourth circumferential portions 223A, 233A, 223B, 233B, 223 of the corresponding electrostatic support electrodes 223, 233.
C, 233C and 223D, 233D are deflected radially inward.
【0029】ジャイロロータ20の電極部と第1、第2
及び第4の対の静電支持電極221、231、222、
232、224、234との間の関係も同様である。ま
たジャイロロータ20の電極部200A、200B、2
00C、200D、200A’、200B’、200
C’、200D’の平均半径r1 が、それに対応する静
電支持電極の円周部の平均半径r2 より大きい場合も同
様である。The electrode portion of the gyro rotor 20 and the first and second
And a fourth pair of electrostatic support electrodes 221, 231, 222,
232, 224, and 234. Further, the electrode portions 200A, 200B, 2
00C, 200D, 200A ', 200B', 200
The same applies when the average radius r 1 of C ′ and 200D ′ is larger than the average radius r 2 of the corresponding circumferential portion of the electrostatic support electrode.
【0030】ここで、この静電支持電極を互い違いに他
を挟むように配置された1対の櫛形部を含むように構成
した理由を説明する。斯かる構成によって、ジャイロロ
ータ20の上側及び下側において、各対の櫛形部とそれ
に対応するジャイロロータ20の電極部との間の静電容
量は等しくなっている。例えば、第1の対の静電支持電
極221、231の第1の静電支持電極221におい
て、第1の櫛形部221−1(221A、221C)と
それに対応するジャイロロータ20の第1及び第3の電
極部200A、200Cの間の静電容量は第2の櫛形部
221−2(221B、221D)とそれに対応するジ
ャイロロータ20の第2及び第3の電極部200C、2
00Dの間の静電容量に等しく共にC1Aである。Here, the reason why this electrostatic supporting electrode is constituted so as to include a pair of comb-shaped portions which are arranged so as to sandwich the other electrode alternately will be described. With this configuration, the capacitance between each pair of comb portions and the corresponding electrode portion of the gyro rotor 20 is equal on the upper side and the lower side of the gyro rotor 20. For example, in the first electrostatic support electrodes 221 of the first pair of electrostatic support electrodes 221 and 231, the first comb-shaped portions 221-1 (221A and 221C) and the first and second gyro rotors 20 corresponding to the first comb-shaped portions 221-1 and 221C are formed. The capacitance between the third electrode portions 200A and 200C is the second comb-shaped portion 221-2 (221B and 221D) and the corresponding second and third electrode portions 200C and 200C of the gyro rotor 20.
Equal to the capacitance between the 00D are both C 1A.
【0031】従って第1の櫛形部221−1(221
A、221C)に印加する制御用直流電圧と第2の櫛形
部221−2(221B、221D)に印加する制御用
直流電圧を、大きさが等しく極性が反対の電圧、例えば
±V1Aとすることによって、ジャイロロータ20の電位
をゼロにすることができる。これについては後に図10
を参照して再度説明する。Therefore, the first comb portions 221-1 (221)
A, 221C) and the control DC voltage applied to the second comb portions 221-2 (221B, 221D) are equal in magnitude and opposite in polarity, for example, ± V 1A . Thus, the potential of the gyro rotor 20 can be made zero. This will be discussed later in FIG.
Will be described again with reference to FIG.
【0032】こうして、静電支持力によって浮動的に支
持されているジャイロロータ20の電位が常にゼロであ
るため、ジャイロロータ20の電極部とジャイロケース
21の静電支持電極の間に作用する静電支持力を自由に
且つ所望の値に制御することが可能となる。As described above, since the potential of the gyro rotor 20 which is floatingly supported by the electrostatic supporting force is always zero, the static force acting between the electrode portion of the gyro rotor 20 and the electrostatic supporting electrode of the gyro case 21. It is possible to freely control the electric support force to a desired value.
【0033】第1の対の静電支持電極221、231の
第2の静電支持電極231においても同様である。また
第2、第3及び第4の静電支持電極222、232、2
23、233、224、234についても同様である。The same applies to the second electrostatic support electrode 231 of the first pair of electrostatic support electrodes 221 and 231. Also, the second, third and fourth electrostatic support electrodes 222, 232, 2
The same applies to 23, 233, 224, and 234.
【0034】尚、ジャイロロータ20の駆動用電極部2
00E、200E’と対応するジャイロケース21の駆
動用電極225、235は互いに同一形状且つ半径方向
に同一位置に配置されてよい。The driving electrode section 2 of the gyro rotor 20
The drive electrodes 225 and 235 of the gyro case 21 corresponding to 00E and 200E 'may be arranged in the same shape and at the same position in the radial direction.
【0035】ジャイロロータ20の上面及び下面には、
中心部に、突起部200F及び200F’が形成され、
斯かる突起部200F、200F’の中心部には凹部2
00f、200f’が形成されている。一方、ジャイロ
ケース21の上側底部材22と下側底部材24の内面に
は、中心部に、それぞれ放電兼用ストッパ127、12
8が設けられている。斯かるストッパ127、128
は、ジャイロロータ20の上面及び下面の中心部に形成
された凹部200f、200f’に対応して配置されて
いる。On the upper and lower surfaces of the gyro rotor 20,
Protrusions 200F and 200F 'are formed at the center,
A recess 2 is provided at the center of each of the protrusions 200F and 200F '.
00f and 200f 'are formed. On the other hand, the inner surfaces of the upper bottom member 22 and the lower bottom member 24 of the gyro case 21 are respectively provided at the center thereof with the discharge stoppers 127 and 12 respectively.
8 are provided. Such stoppers 127, 128
Are arranged corresponding to the concave portions 200f and 200f 'formed at the center of the upper surface and the lower surface of the gyro rotor 20.
【0036】放電兼用ストッパ127、128は、ジャ
イロロータ20のZ軸方向の変位、X軸方向及びY軸方
向の変位を制限しジャイロロータ20がジャイロケース
21の内面に接触することを阻止すると同時にジャイロ
ロータ20に蓄積した静電気を放電させるために設けら
れている。The discharge and stoppers 127 and 128 limit the displacement of the gyro rotor 20 in the Z-axis direction, the X-axis direction and the Y-axis direction, and prevent the gyro rotor 20 from contacting the inner surface of the gyro case 21. It is provided for discharging static electricity accumulated in the gyro rotor 20.
【0037】ジャイロロータ20がZ軸方向に変位して
ジャイロケース21の内面に近づくと、ジャイロロータ
20の電極部がジャイロケース21の電極に接触する前
に、放電兼用ストッパ127、128がジャイロロータ
20の凹部200f、200f’の底に当接する。ま
た、ジャイロロータ20がX軸又はY軸方向に変位する
と、ジャイロロータ20がジャイロケース21の円周内
壁23Aに接触する前に、放電兼用ストッパ127、1
28がジャイロロータ20の凹部200f、200f’
の円周内壁に当接する。When the gyro rotor 20 is displaced in the Z-axis direction and approaches the inner surface of the gyro case 21, before the electrodes of the gyro rotor 20 come into contact with the electrodes of the gyro case 21, the discharge / stop stoppers 127 and 128 are turned on. 20 abuts the bottoms of the recesses 200f, 200f '. Further, when the gyro rotor 20 is displaced in the X-axis or Y-axis direction, before the gyro rotor 20 comes into contact with the circumferential inner wall 23A of the gyro case 21, the discharge and stopper 127, 1
28 are recesses 200f, 200f 'of the gyro rotor 20.
Abuts the inner circumferential wall of
【0038】それによって、ジャイロロータ20のZ軸
方向、X軸方向及びY軸方向の変位が制限され、ジャイ
ロロータ20がジャイロケース21の内面に接触するこ
とが阻止される。また、ジャイロロータ20が停止し着
地したとき、放電兼用ストッパ127、128がジャイ
ロロータ20の凹部200f、200f’に当接するこ
とによって、ジャイロロータ20に蓄積した静電気が放
電兼用ストッパ127、128を経由して外部に放電さ
れる。Accordingly, the displacement of the gyro rotor 20 in the Z-axis direction, the X-axis direction and the Y-axis direction is restricted, and the gyro rotor 20 is prevented from contacting the inner surface of the gyro case 21. In addition, when the gyro rotor 20 stops and lands, the discharge stoppers 127 and 128 abut against the recesses 200f and 200f 'of the gyro rotor 20, so that the static electricity accumulated in the gyro rotor 20 passes through the discharge stoppers 127 and 128. Is discharged to the outside.
【0039】ジャイロケース21の上側底部材22又は
下側底部材24に形成された静電支持電極221、23
1、222、232、223、233、224、234
及び駆動用電極225、235と外部電源又は外部回路
と間は、スルーホール接続によって電気的に接続されて
よい。例えば図示のように、上側底部材22又は下側底
部材24には小さな孔、即ち、スルーホール22B、2
4Aが設けられ、斯かるスルーホールの内面には金属膜
が形成される。斯かる金属膜によって、静電支持電極が
外部の機構制御回路123、131に接続される。Electrostatic support electrodes 221 and 23 formed on the upper bottom member 22 or the lower bottom member 24 of the gyro case 21
1, 222, 232, 223, 233, 224, 234
The drive electrodes 225 and 235 may be electrically connected to an external power supply or an external circuit by through-hole connection. For example, as shown, the upper bottom member 22 or the lower bottom member 24 has a small hole, that is, a through hole 22B,
4A is provided, and a metal film is formed on the inner surface of the through hole. By such a metal film, the electrostatic supporting electrode is connected to the external mechanism control circuits 123 and 131.
【0040】次に従来のジャイロ装置におけるロータ駆
動系を説明する。このロータ駆動系はジャイロロータ2
0の上面及び下面に形成された駆動用電極部200E及
び200E’とジャイロケース21の上側底部材22又
は下側底部材24に形成された駆動用電極225、23
5とを含む。上述のように、駆動用電極部200Eと駆
動用電極225及び駆動用電極部200E’と駆動用電
極235とは同一半径の円周上に1列に配置され、各
々、複数の同一形状の扇形部よりなる。Next, a rotor drive system in the conventional gyro apparatus will be described. This rotor drive system is a gyro rotor 2
0 and the driving electrodes 225 and 23 formed on the upper bottom member 22 or the lower bottom member 24 of the gyro case 21.
5 is included. As described above, the driving electrode portion 200E and the driving electrode 225 and the driving electrode portion 200E 'and the driving electrode 235 are arranged in a single row on the circumference of the same radius, and each of the driving electrode portions 200E and the driving electrodes 225 has a plurality of sector-shaped sectors. Department.
【0041】駆動用電極部200E及び200E’と駆
動用電極225、235は3相電極を構成している。ジ
ャイロロータ20の上側の駆動用電極部200Eは互い
に90度の中心角にて隔置された4個の扇形部を含み、
下側の駆動用電極部200E’は互いに90度の中心角
にて隔置された4個の扇形部を含む。The drive electrode portions 200E and 200E 'and the drive electrodes 225 and 235 constitute a three-phase electrode. The driving electrode portion 200E on the upper side of the gyro rotor 20 includes four fan-shaped portions separated from each other by a central angle of 90 degrees,
The lower drive electrode portion 200E 'includes four fan-shaped portions separated from each other by a central angle of 90 degrees.
【0042】それに対応してジャイロケース21の上側
の駆動用電極225は互いに等しい中心角にて隔置され
た12個の扇形部を含み、下側の駆動用電極235は互
いに等しい中心角にて隔置された12個の扇形部を含
む。各12個の駆動用電極225又は235は4組の扇
形部を含み、各組は3個の扇形部、即ち、第1相、第2
相及び第3相の扇形部よりなる。Correspondingly, the driving electrode 225 on the upper side of the gyro case 21 includes twelve fan-shaped portions spaced at the same central angle, and the driving electrode 235 on the lower side at the same central angle. Includes twelve spaced sectors. Each of the twelve driving electrodes 225 or 235 includes four sets of sectors, each set having three sectors, a first phase, a second phase.
It consists of a phase and a third phase sector.
【0043】各組の駆動用電極225又は235の対応
する相の扇形部は互いに電気的に接続されている。例え
ば、第1相の4つの駆動用電極225又は235は互い
に接続され、第2相の4つの駆動用電極225又は23
5は互いに接続され、第3相4つの駆動用電極225又
は235は互いに接続されている。The sectors of the corresponding phase of each set of drive electrodes 225 or 235 are electrically connected to one another. For example, four driving electrodes 225 or 235 of the first phase are connected to each other, and four driving electrodes 225 or 23 of the second phase are connected.
5 are connected to each other, and the four driving electrodes 225 or 235 of the third phase are connected to each other.
【0044】斯かる3相の共通端子に3相駆動用電圧が
付与される。駆動用電圧はステップ状電圧又はパルス電
圧であってよい。斯かる駆動用電圧は隣接する次の相の
4個の扇形部に順次切り換えられる。駆動用電圧の切替
えはジャイロロータ20の回転に同期して行われる。そ
れによってジャイロロータ20は高速回転する。ジャイ
ロケース21の空隙部26は真空に維持されているの
で、ジャイロロータ20の回転速度が高くなったら、駆
動用電圧を遮断してもよいが、常に駆動用電圧を付与し
続けててもよい。A three-phase driving voltage is applied to the three-phase common terminal. The driving voltage may be a step voltage or a pulse voltage. Such drive voltages are sequentially switched to four adjacent sectors of the next phase. The switching of the driving voltage is performed in synchronization with the rotation of the gyro rotor 20. Thereby, the gyro rotor 20 rotates at high speed. Since the gap 26 of the gyro case 21 is maintained in a vacuum, the driving voltage may be cut off when the rotation speed of the gyro rotor 20 increases, but the driving voltage may be constantly applied. .
【0045】尚、3相電極を構成する駆動用電極部20
0E及び200E’と駆動用電極225、235は、よ
り多くの扇形部を含むように構成してもよい。例えば、
駆動用電極部200E、200E’の各々は5個の扇形
部を含み、それに対応して駆動用電極225、235の
各々は5組(15個)の扇形部を含むように構成しても
よい。The driving electrode section 20 constituting the three-phase electrode
OE and 200E 'and drive electrodes 225, 235 may be configured to include more sectors. For example,
Each of the driving electrode portions 200E and 200E 'may include five sectors, and correspondingly, each of the driving electrodes 225 and 235 may include five sets (15) of sectors. .
【0046】図8に従来のジャイロ装置の制御ループを
示す。この制御ループは4対の静電支持電極221〜2
24、231〜234に接続された機構制御回路121
〜124、131〜134と各機構制御回路121〜1
34からの出力電圧P1A〜P 4A、P1B〜P4Bを入力して
制御用直流電圧V1A〜V4A、V1B〜V4Bを生成する制御
演算部140とを有する。制御演算部140によって生
成された制御用直流電圧V1A〜V4A、V1B〜V4Bは各機
構制御回路121〜134に供給される。各機構制御回
路121〜134は制御用直流電圧±V1A〜±V4A、±
V1B〜±V4Bと変位検出用交流電圧AC0 を重畳して静
電支持電極221〜224、231〜234に供給す
る。FIG. 8 shows a control loop of a conventional gyro apparatus.
Show. This control loop includes four pairs of electrostatic support electrodes 221-2.
24, a mechanism control circuit 121 connected to 231 to 234
To 124, 131 to 134 and each mechanism control circuit 121 to 1
Output voltage P from 341A~ P 4A, P1B~ P4BEnter
DC voltage for control V1A~ V4A, V1B~ V4BControl to generate
And an operation unit 140. Generated by the control operation unit 140
Controlled DC voltage V1A~ V4A, V1B~ V4BIs each machine
It is supplied to the structure control circuits 121 to 134. Control of each mechanism
The paths 121 to 134 are controlled DC voltage ± V1A~ ± V4A, ±
V1B~ ± V4BAnd AC voltage for displacement detection0Superimposed and static
To the supporting electrodes 221 to 224 and 231 to 234
You.
【0047】尚、このジャイロ装置には制御演算部14
0の出力信号を入力するジャイロ加速度出力演算部14
5が設けられているが、それについては後に説明する。The gyro apparatus has a control operation unit 14
Gyro acceleration output calculator 14 for inputting an output signal of 0
5, which will be described later.
【0048】静電支持電極221〜224、231〜2
34に制御用直流電圧±V1A〜±V 4A、±V1B〜±V4B
を印加することによってジャイロロータ20は所定の基
準位置に浮動的に支持され拘束される。機構制御回路1
21〜124、131〜134は4対の静電支持電極2
21〜224、231〜234に接続されており、斯か
る4対の静電支持電極221〜224、231〜234
に印加される電圧を検出する。静電支持電極221〜2
24、231〜234に変位検出用交流電圧AC0 を印
加することによって、機構制御回路121〜124、1
31〜134は静電支持電極221〜224、231〜
234によって出力された電圧信号P1A〜P4A、P1B〜
P4Bを検出する。Electrostatic support electrodes 221-224, 231-2
DC voltage for control ± V1A~ ± V 4A, ± V1B~ ± V4B
Gyro rotor 20 is applied to
Floatingly supported and restrained in the sub-position. Mechanism control circuit 1
21 to 124 and 131 to 134 are four pairs of electrostatic support electrodes 2
21 to 224, 231 to 234,
4 pairs of electrostatic support electrodes 221-224, 231-234
The voltage applied to is detected. Electrostatic support electrodes 221-2
24, 231-234, AC voltage AC for displacement detection0Mark
In addition, the mechanism control circuits 121 to 124, 1
31 to 134 are electrostatic support electrodes 221 to 224, 231 to
234 output voltage signal P1A~ P4A, P1B~
P4BIs detected.
【0049】斯かる電圧信号P1A〜P4A、P1B〜P4Bは
ジャイロロータ20の全ての直線変位及び回転変位を含
む。斯かる電圧信号P1A〜P4A、P1B〜P4Bは制御演算
部140に供給される。制御演算部140によってジャ
イロロータ20のZ軸方向の変位±DZ、X軸方向の変
位±DX及びY軸方向の変位±DYとX軸周り及びY軸
周りの回転変位Dφ、Dθ(図9の右上に示す矢印の方
向を正とする。)が検出される。更に、斯かる変位より
静電支持電極221〜224、231〜234に印加す
べき制御用直流電圧±V1A〜±V4A、±V1B〜±V4Bが
演算される。こうして制御用直流電圧±V1A〜±V4A、
±V1B〜±V4Bが変化し、ジャイロロータ20はその偏
倚量がゼロとなるように元の基準位置に戻される。The voltage signals P 1A to P 4A and P 1B to P 4B include all linear displacements and rotational displacements of the gyro rotor 20. Such voltage signals P 1A to P 4A and P 1B to P 4B are supplied to the control operation unit 140. The control operation unit 140 causes the gyro rotor 20 to have a displacement ± DZ in the Z-axis direction, a displacement ± DX in the X-axis direction and a displacement ± DY in the Y-axis direction, and rotational displacements Dφ and Dθ around the X-axis and the Y-axis (see FIG. 9). The direction of the arrow shown at the upper right is positive.) Is detected. Further, control DC voltages ± V 1A to ± V 4A and ± V 1B to ± V 4B to be applied to the electrostatic support electrodes 221 to 224 and 231 to 234 are calculated from the displacement. Thus, the control DC voltage ± V 1A to ± V 4A ,
± V 1B to ± V 4B change, and the gyro rotor 20 is returned to the original reference position so that the amount of deviation becomes zero.
【0050】この拘束制御系は、このようにジャイロロ
ータ20の偏倚量を実際に測定して斯かる偏倚量がゼロ
になるように静電気力を積極的に変化させる点で、アク
ティブ式に構成されている。This restraint control system is of an active type in that the amount of deviation of the gyro rotor 20 is actually measured and the electrostatic force is positively changed so that the amount of deviation becomes zero. ing.
【0051】図9を参照して従来のジャイロ装置の拘束
制御系について説明する。この拘束制御系はジャイロロ
ータ20を基準位置に浮動的に支持するように構成され
ており、ジャイロロータ20をジャイロケース21の内
面に接触しないようにZ軸方向、X軸方向及びY軸方向
に拘束する。またジャイロロータ20のX軸周り及びY
軸周りの回転変位を拘束する。With reference to FIG. 9, a description will be given of a constrained control system of a conventional gyro apparatus. This constraining control system is configured to support the gyro rotor 20 at a reference position in a floating manner, and to prevent the gyro rotor 20 from contacting the inner surface of the gyro case 21 in the Z-axis direction, the X-axis direction, and the Y-axis direction. to bound. Further, around the X axis of the gyro rotor 20 and Y
Constrain the rotational displacement around the axis.
【0052】ジャイロロータ20は実際には高速で回転
しているが、ジャイロロータ20のうち、第1、第2、
第3及び第4の対の静電支持電極に対応した位置にある
4つの部分をそれぞれP1 、P2 、P3 及びP4 とす
る。The gyro rotor 20 actually rotates at a high speed, but the first, second, and
Four portions in a position corresponding to the third and fourth electrostatic supporting electrode pair of the P 1, P 2, P 3 and P 4, respectively.
【0053】図9には、このジャイロ装置をXZ平面に
沿って切断した断面が示されており、X軸に沿って配置
されたジャイロロータ20の第1及び第3の部分P1 、
P3とそれに対応して配置された第1及び第3の対の静
電支持電極221、231及び223、233とそれに
接続された第1の対及び第3の対の機構制御回路12
1、131及び123、133が示されている。Y軸に
沿って配置されたジャイロロータ20の第2及び第4の
部分P2 及びP4 とそれに対応した第2及び第4の対の
静電支持電極及び機構制御回路は図示されていないが、
紙面に垂直な方向に沿って配置されている。FIG. 9 shows a cross section of the gyro device cut along the XZ plane. The first and third portions P 1 , P 2 of the gyro rotor 20 arranged along the X axis are shown in FIG.
P 3 , first and third pairs of electrostatic support electrodes 221, 231 and 223, 233 arranged corresponding thereto, and first and third pairs of mechanism control circuits 12 connected thereto.
1, 131 and 123, 133 are shown. Although not shown, the second and fourth portions P 2 and P 4 of the gyro rotor 20 and the corresponding second and fourth pairs of electrostatic support electrodes and mechanism control circuits arranged along the Y axis are not shown. ,
They are arranged along a direction perpendicular to the plane of the paper.
【0054】第1の対の静電支持電極221の円周部2
21A、221B、221C、221Dはジャイロロー
タ20の上面の電極部200A、200B、200C、
200Dに対応しており、第1の対の静電支持電極23
1の円周部231A、231B、221C、221Dは
ジャイロロータ20の下面の電極部200A’、200
B’、200C’、200D’に対応しており、第3の
対の静電支持電極223の円周部223A、223B、
223C、223Dはジャイロロータ20の上面の電極
部200A、200B、200C、200Dに対応して
おり、第3の対の静電支持電極233の円周部233
A、233B、233C、233Dはジャイロロータ2
0の下面の電極部200A’、200B’、200
C’、200D’に対応している。Circumferential portion 2 of first pair of electrostatic support electrodes 221
21A, 221B, 221C and 221D are electrode portions 200A, 200B, 200C on the upper surface of the gyro rotor 20;
200D, a first pair of electrostatic support electrodes 23
1 are provided on the lower surface of the gyro rotor 20 with the electrode portions 200A ', 200A', 231B, 221C, 221D.
B ′, 200C ′, and 200D ′, corresponding to the circumferential portions 223A, 223B,
223C and 223D correspond to the electrode portions 200A, 200B, 200C and 200D on the upper surface of the gyro rotor 20, and the circumferential portion 233 of the third pair of electrostatic support electrodes 233.
A, 233B, 233C and 233D are gyro rotors 2
0 electrode portions 200A ′, 200B ′, 200
C 'and 200D'.
【0055】次に図10を参照して機構制御回路121
の構成例及び変位検出の原理を説明する。この機構制御
回路121は第1の対の静電支持電極221、231の
第1の静電支持電極221に接続されたものであるが他
の機構制御回路122、123、124、131、13
2、133、134も同様な構成を有してよい。図示の
ように機構制御回路121は制御用直流電圧V1A及び変
位検出用交流電圧AC 0 を入力して加算する加算器12
1−1と符号反転器121−2と2つのコンデンサ12
1−3A、121−3Bと減算器121−4とを含む。Next, referring to FIG.
The configuration example and the principle of displacement detection will be described. This mechanism control
The circuit 121 includes a first pair of electrostatic support electrodes 221 and 231.
Connected to the first electrostatic support electrode 221 but other
Mechanism control circuits 122, 123, 124, 131, 13
2, 133, and 134 may have a similar configuration. Illustrated
As described above, the mechanism control circuit 121 controls the control DC voltage V1AAnd strange
AC voltage for position detection 0Adder 12 for inputting and adding
1-1, sign inverter 121-2 and two capacitors 12
1-3A and 121-3B and a subtractor 121-4.
【0056】図10において、第1の静電支持電極22
1の第1及び第2の櫛形部221−1(221A、22
1C)及び221−2(221B、221D)とそれに
対応するジャイロロータ20の電極部200A、200
C及び200B、200Dはそれぞれ第1及び第2のコ
ンデンサに置き換えられている。上述のように、第1の
静電支持電極221において、第1の櫛形部221−1
と第1及び第3の電極部200A、200Cの間の静電
容量と第2の櫛形部221−2と第2及び第4の電極部
200B、200Dの間の静電容量は等しくC1Aであ
る。従って斯かる2つのコンデンサの静電容量は共にC
1Aである。In FIG. 10, the first electrostatic support electrode 22
1 first and second comb-shaped portions 221-1 (221A, 221).
1C) and 221-2 (221B, 221D) and the corresponding electrode portions 200A, 200 of the gyro rotor 20.
C and 200B, 200D have been replaced by first and second capacitors, respectively. As described above, in the first electrostatic support electrode 221, the first comb-shaped portion 221-1
And the capacitance between the first and third electrode portions 200A and 200C and the capacitance between the second comb portion 221-2 and the second and fourth electrode portions 200B and 200D are equal to each other at C1A . is there. Therefore, the capacitances of these two capacitors are both C
1A .
【0057】機構制御回路121は制御用直流電圧±V
1Aを出力する。第1の静電支持電極221の第1の櫛形
部221−1(221A、221C)には制御用直流電
圧+V1Aが印加され第2の櫛形部221−2(221
B、221D)にはそれと大きさが同じで極性が反対の
制御用直流電圧−V1Aが印加される。従って第1及び第
2のコンデンサには大きさが同じで極性が反対の制御用
直流電圧±V1Aが印加される。それによって2対のコン
デンサの中点Q1 の電位はゼロとなる。本例によると、
静電支持電極の各対の櫛形部に大きさが同じで極性が反
対の制御用直流電圧が印加されるから、ジャイロロータ
20の電位は常にゼロである。The mechanism control circuit 121 controls the control DC voltage ± V
Output 1A . The control DC voltage + V 1A is applied to the first comb-shaped portion 221-1 (221A, 221C) of the first electrostatic support electrode 221, and the second comb-shaped portion 221-2 (221)
B, 221D), a control DC voltage −V 1A having the same magnitude and opposite polarity is applied. Therefore, control DC voltages ± V 1A having the same magnitude and opposite polarities are applied to the first and second capacitors. Potential at the midpoint to Q 1 whereby two pairs of capacitors is zero. According to this example,
Since control DC voltages of the same magnitude and opposite polarities are applied to the comb-shaped portions of each pair of the electrostatic support electrodes, the potential of the gyro rotor 20 is always zero.
【0058】こうして、静電支持力によって浮動的に支
持されているジャイロロータ20の電位が常にゼロであ
るため、静電支持電極に印加する制御用直流電圧V1A〜
V4A、V1B〜V4Bを制御することによって、ジャイロロ
ータ20の電極部とジャイロケース21の静電支持電極
の間に作用する静電支持力を自由に且つ所望の値に制御
することが可能となる。As described above, since the potential of the gyro rotor 20 which is floatingly supported by the electrostatic supporting force is always zero, the control DC voltage V 1A to be applied to the electrostatic supporting electrode.
By controlling V 4A , V 1B to V 4B , the electrostatic supporting force acting between the electrode portion of the gyro rotor 20 and the electrostatic supporting electrode of the gyro case 21 can be controlled freely and to a desired value. It becomes possible.
【0059】また、機構制御回路121は制御用直流電
圧±V1Aに重畳して変位検出用交流電圧AC0 を出力
し、2つのコンデンサに斯かる変位検出用交流電圧AC
0 が印加される。変位検出用交流電圧AC0 は例えば次
のように表される。[0059] Further, the mechanism control circuit 121 is superimposed on the control DC voltage ± V 1A outputs a displacement detection AC voltage AC 0, such displacement detection AC voltage AC to the two capacitors
0 is applied. Displacement detection AC voltage AC 0 is expressed as follows, for example.
【0060】[0060]
【数3】AC0 =E0 cos(ω0 t+ξ)AC 0 = E 0 cos (ω 0 t + ξ)
【0061】同様に、第3の対の静電支持電極223、
233の第1の静電支持電極223において、第1の櫛
形部223−1と第1及び第3の電極部200A、20
0Cの間の静電容量と第2の櫛形部223−2と第2及
び第4の電極部200B、200Dの間の静電容量は等
しくC3Aであり、第2の静電支持電極233において、
第1の櫛形部233−1と第1及び第3の電極部200
A’、200C’の間の静電容量と第2の櫛形部233
−2と第2及び第4の電極部200B’、200D’の
間の静電容量は等しくC3Bである。Similarly, a third pair of electrostatic support electrodes 223,
233, the first comb-shaped part 223-1 and the first and third electrode parts 200A and 200A.
Capacitance between 0C and second comb-shaped portion 223-2 and the second and fourth electrode portions 200B, the capacitance between the 200D is equally C 3A, in the second electrostatic supporting electrode 233 ,
First comb portion 233-1 and first and third electrode portions 200
The capacitance between A ′ and 200C ′ and the second comb portion 233
-2 and the second and fourth electrode portions 200B ', 200D' capacitance between the equally C 3B.
【0062】これらのコンデンサの静電容量C1A、
C1B、C2A、C2B、C3A、C3B、C4A、C4Bは、ジャイ
ロロータ20とジャイロケース21の間の相対的位置に
よって変化する。即ち、コンデンサの静電容量C1A、C
1B、C2A、C2B、C3A、C3B、C 4A、C4Bは、ジャイロ
ロータ20の直線変位及び回転変位の関数として表され
る。ここでは、コンデンサの静電容量C1A、C1B、
C2A、C2B、C3A、C3B、C4A、C4Bをジャイロロータ
20の直線変位及び回転変位の無次元化量によって表す
ことを考える。The capacitance C of these capacitors1A,
C1B, C2A, C2B, C3A, C3B, C4A, C4BIs Jai
At the relative position between the rotor 20 and the gyro case 21.
Therefore, it changes. That is, the capacitance C of the capacitor1A, C
1B, C2A, C2B, C3A, C3B, C 4A, C4BThe gyro
Expressed as a function of linear and rotational displacement of rotor 20
You. Here, the capacitance C of the capacitor1A, C1B,
C2A, C2B, C3A, C3B, C4A, C4BGyro rotor
Expressed by the dimensionless amount of linear displacement and rotational displacement of 20
Think about it.
【0063】図11を参照してジャイロロータ20の直
線変位及び回転変位の無次元化を説明する。ジャイロロ
ータ20の電極部200Aとそれに対応するジャイロケ
ース21の静電支持電極の円周部223Aによって円弧
状のコンデンサ(図11では矩形に描かれているが実際
は環状又は円弧状である。)が形成される。ジャイロロ
ータ20が基準位置にあるとき、即ち、ジャイロロータ
20の変位がゼロのとき、静電支持電極の円周部223
Aは電極部200Aに対して半径方向外方に距離p/4
だけ偏倚されており、両者が重なりあう部分がコンデン
サとなる。Referring to FIG. 11, the dimensionlessness of the linear displacement and the rotational displacement of the gyro rotor 20 will be described. The electrode portion 200A of the gyro rotor 20 and the corresponding circumferential portion 223A of the electrostatic support electrode of the gyro case 21 form an arc-shaped capacitor (in FIG. 11, it is drawn in a rectangular shape, but is actually in a ring shape or an arc shape). It is formed. When the gyro rotor 20 is at the reference position, that is, when the displacement of the gyro rotor 20 is zero, the circumferential portion 223 of the electrostatic support electrode
A is a distance p / 4 outward in the radial direction with respect to the electrode portion 200A.
And the portion where the two overlap is the capacitor.
【0064】コンデンサはZ軸から半径rの位置に配置
され、半径方向の幅がL0 、間隙がδであるものとす
る。ジャイロロータ20が基準位置に対して偏倚したも
のとする。ジャイロロータ20のX軸方向の変位、Y軸
方向の変位、Z軸方向の変位をそれぞれDX、DY、D
Zとし、ジャイロロータ20のY軸周りの回転変位及び
X軸周りの回転変位をDθ、Dφとする。これらの直線
変位及び回転変位の無次元化は次の式によってなされ
る。It is assumed that the condenser is disposed at a position of a radius r from the Z axis, has a width in the radial direction of L 0 , and has a gap of δ. It is assumed that the gyro rotor 20 has deviated from the reference position. The displacement of the gyro rotor 20 in the X-axis direction, the displacement in the Y-axis direction, and the displacement in the Z-axis direction are DX, DY, and D, respectively.
Z, and the rotational displacement of the gyro rotor 20 around the Y axis and the rotational displacement around the X axis are Dθ and Dφ. The linear displacement and the rotational displacement are made dimensionless by the following equation.
【0065】[0065]
【数4】ΔX=DX/L0 ΔY=DY/L0 ΔZ=DZ/δ Δθ=Dθ/(δ/r) Δφ=Dφ/(δ/r)ΔX = DX / L 0 ΔY = DY / L 0 ΔZ = DZ / δ Δθ = Dθ / (δ / r) Δφ = Dφ / (δ / r)
【0066】ここに、ΔX、ΔY、ΔZ及びΔθ、Δφ
はジャイロロータ20の無次元直線変位及び無次元回転
変位である。コンデンサの静電容量C1A、C1B、C2A、
C2B、C3A、C3B、C4A、C4Bはジャイロロータ20の
無次元直線変位及び無次元回転変位によって表される。
例えば、ジャイロロータ20がX軸方向にDXだけ直線
変位し、Y軸周りに回転角Dθだけ回転変位し、Z軸方
向にDZだけ直線変位したものとする。斯かる変位は十
分小さいものと仮定すると、各コンデンサの静電容量は
次のように表される。Here, ΔX, ΔY, ΔZ and Δθ, Δφ
Are dimensionless linear displacement and dimensionless rotational displacement of the gyro rotor 20. Capacitor capacitances C 1A , C 1B , C 2A ,
C 2B , C 3A , C 3B , C 4A , and C 4B are represented by dimensionless linear displacement and dimensionless rotational displacement of the gyro rotor 20.
For example, it is assumed that the gyro rotor 20 is linearly displaced by DX in the X-axis direction, is rotationally displaced around the Y-axis by the rotation angle Dθ, and is linearly displaced by DZ in the Z-axis direction. Assuming that such displacement is sufficiently small, the capacitance of each capacitor is expressed as follows.
【0067】[0067]
【数5】C1A≒C0 (1+ΔX+ΔZ+Δθ) C1B≒C0 (1+ΔX−ΔZ−Δθ) C3A≒C0 (1−ΔX+ΔZ−Δθ) C3B≒C0 (1−ΔX−ΔZ+Δθ)C 1A ≒ C 0 (1 + ΔX + ΔZ + Δθ) C 1B ≒ C 0 (1 + ΔX-ΔZ-Δθ) C 3A ≒ C 0 (1-ΔX + ΔZ-Δθ) C 3B ≒ C 0 (1-ΔX-ΔZ + Δθ)
【0068】ここにC0 は全ての変位がゼロの時の各コ
ンデンサの静電容量であり、誘電率ε及びコンデンサの
面積Sを使用してC0 =εS/δと表される。逆にこの
式より無次元変位ΔX、ΔZ、Δθを各コンデンサの静
電容量によって表すことができる。Here, C 0 is the capacitance of each capacitor when all displacements are zero, and is expressed as C 0 = εS / δ using the dielectric constant ε and the area S of the capacitor. Conversely, from this equation, the dimensionless displacements ΔX, ΔZ, Δθ can be represented by the capacitance of each capacitor.
【0069】[0069]
【数6】 ΔXP =(1/4C0 )(C1A+C1B−C3A−C3B) ΔθP =(1/4C0 )(C1A−C1B−C3A+C3B) ΔZP =(1/4C0 )(C1A−C1B+C3A−C3B)ΔX P = (1 / 4C 0 ) (C 1A + C 1B −C 3A −C 3B ) Δθ P = (1 / 4C 0 ) (C 1A −C 1B −C 3A + C 3B ) ΔZ P = ( 1 / 4C 0) (C 1A -C 1B + C 3A -C 3B)
【0070】ここに無次元変位の添字Pはコンデンサの
静電容量の変化から演算によって得られた検出値である
ことを示す。ジャイロ装置をYZ平面に沿って切断した
断面は図示してないが、Y軸に沿って配置された第2及
び第4の対の静電支持電極222、232及び224、
234とそれに対応したジャイロロータ20の第2及び
第4の部分P2 及びP4 に関しても同様な議論が成り立
つ。Here, the suffix P of the dimensionless displacement indicates that it is a detection value obtained by calculation from the change in the capacitance of the capacitor. A cross section of the gyro device cut along the YZ plane is not shown, but second and fourth pairs of electrostatic support electrodes 222, 232, and 224 arranged along the Y axis.
234 similar discussion holds true with respect to the second and fourth portions P 2 and P 4 of the gyro rotor 20 corresponding thereto.
【0071】例えば、ジャイロロータ20がY軸方向に
無次元変位ΔYだけ直線変位し、Z軸方向に無次元変位
ΔZだけ直線変位し、X軸周りに無次元回転角Δφだけ
回転変位したものとする。数5の式に対応して、各コン
デンサの静電容量は次のように表される。For example, the gyro rotor 20 is linearly displaced by the dimensionless displacement ΔY in the Y-axis direction, linearly displaced by the dimensionless displacement ΔZ in the Z-axis direction, and rotationally displaced by the dimensionless rotation angle Δφ around the X-axis. I do. The capacitance of each capacitor is expressed as follows according to the equation of Expression 5.
【0072】[0072]
【数7】C2A≒C0 (1+ΔY+ΔZ+Δφ) C2B≒C0 (1+ΔY−ΔZ−Δφ) C4A≒C0 (1−ΔY+ΔZ−Δφ) C4B≒C0 (1−ΔY−ΔZ+Δφ)C 2A ≒ C 0 (1 + ΔY + ΔZ + Δφ) C 2B ≒ C 0 (1 + ΔY-ΔZ-Δφ) C 4A ≒ C 0 (1-ΔY + ΔZ-Δφ) C 4B ≒ C 0 (1-ΔY-ΔZ + Δφ)
【0073】また数6の式に対応して無次元変位Δ
XP 、ΔYP 、ΔφP をコンデンサの静電容量によって
表すと次のようになる。In addition, the dimensionless displacement Δ
When X P , ΔY P , and Δφ P are represented by the capacitance of a capacitor, the following is obtained.
【0074】[0074]
【数8】 ΔYP =(1/4C0 )(C2A+C2B−C4A−C4B) ΔφP =(1/4C0 )(C2A−C2B−C4A+C4B) ΔZP =(1/4C0 )(C2A−C2B+C4A−C4B)ΔY P = (1 / 4C 0 ) (C 2A + C 2B −C 4A −C 4B ) Δφ P = (1 / 4C 0 ) (C 2A −C 2B −C 4A + C 4B ) ΔZ P = ( 1 / 4C 0) (C 2A -C 2B + C 4A -C 4B)
【0075】各機構制御回路121、122、123、
124、131、132、133、134の出力電圧信
号P1A、P1B、P2A、P2B、P3A、P3B、P4A、P4Bは
次の式によって表される。Each mechanism control circuit 121, 122, 123,
The output voltage signals P 1A , P 1B , P 2A , P 2B , P 3A , P 3B , P 4A , and P 4B of 124, 131, 132, 133, and 134 are represented by the following equations.
【0076】[0076]
【数9】P1A=KV C1AE0 cos(ω0 t+ξ) P1B=KV C1BE0 cos(ω0 t+ξ) P2A=KV C2AE0 cos(ω0 t+ξ) P2B=KV C2BE0 cos(ω0 t+ξ) P3A=KV C3AE0 cos(ω0 t+ξ) P3B=KV C3BE0 cos(ω0 t+ξ) P4A=KV C4AE0 cos(ω0 t+ξ) P4B=KV C4BE0 cos(ω0 t+ξ)P 1A = K V C 1A E 0 cos (ω 0 t + ξ) P 1B = K V C 1B E 0 cos (ω 0 t + ξ) P 2A = K V C 2A E 0 cos (ω 0 t + ξ) P 2B = K V C 2B E 0 cos (ω 0 t + ξ) P 3A = K V C 3A E 0 cos (ω 0 t + ξ) P 3B = K V C 3B E 0 cos (ω 0 t + ξ) P 4A = K V C 4A E 0 cos (ω 0 t + ξ) P 4B = K V C 4B E 0 cos (ω 0 t + ξ)
【0077】ここにKV はコンデンサの形状等によって
決まる定数である。この式よりコンデンサの静電容量C
1A、C1B、C2A、C2B、C3A、C3B、C4A、C4Bは次の
ように表される。Here, K V is a constant determined by the shape of the capacitor and the like. From this equation, the capacitance C of the capacitor
1A , C 1B , C 2A , C 2B , C 3A , C 3B , C 4A , C 4B are represented as follows.
【0078】[0078]
【数10】 C1A=P1A〔1/{KV E0 cos(ω0 t+ξ)}〕 C1B=P1B〔1/{KV E0 cos(ω0 t+ξ)}〕 C2A=P2A〔1/{KV E0 cos(ω0 t+ξ)}〕 C2B=P2B〔1/{KV E0 cos(ω0 t+ξ)}〕 C3A=P3A〔1/{KV E0 cos(ω0 t+ξ)}〕 C3B=P3B〔1/{KV E0 cos(ω0 t+ξ)}〕 C4A=P4A〔1/{KV E0 cos(ω0 t+ξ)}〕 C4B=P4B〔1/{KV E0 cos(ω0 t+ξ)}〕Equation 10] C 1A = P 1A [1 / {K V E 0 cos (ω 0 t + ξ)} ] C 1B = P 1B [1 / {K V E 0 cos (ω 0 t + ξ)} ] C 2A = P 2A [1 / {K V E 0 cos (ω 0 t + ξ)} ] C 2B = P 2B [1 / {K V E 0 cos (ω 0 t + ξ)} ] C 3A = P 3A [1 / {K V E 0 cos (ω 0 t + ξ)}] C 3B = P 3B [1 / {K V E 0 cos (ω 0 t + ξ)}] C 4A = P 4A [1 / {K V E 0 cos (ω 0 t + ξ)} ] C 4B = P 4B [1 / {K V E 0 cos (ω 0 t + ξ)} ]
【0079】この式を数6の式及び数8の式の右辺に代
入してジャイロロータ20の無次元直線変位及び回転変
位が求められる。By substituting this equation into the equations (6) and (8), the dimensionless linear displacement and the rotational displacement of the gyro rotor 20 are obtained.
【0080】[0080]
【数11】ΔXP =Kx(P1A+P1B−P3A−P3B) ΔYP =Ky(P2A+P2B−P4A−P4B) ΔZP =Kz(P1A+P2A+P3A+P4A−P1B−P2B−
P3B−P4B) ΔθP =Kθ(P1A−P1B−P3A+P3B) ΔφP =Kφ(P2A−P2B−P4A+P4B)ΔP P = Kx (P 1A + P 1B -P 3A -P 3B ) ΔY P = Ky (P 2A + P 2B -P 4A -P 4B ) ΔZ P = Kz (P 1A + P 2A + P 3A + P 4A- P 1B -P 2B-
P 3B -P 4B ) Δθ P = Kθ (P 1A -P 1B -P 3A + P 3B ) Δφ P = Kφ (P 2A -P 2B -P 4A + P 4B )
【0081】Kx、Ky、Kz、Kθ、Kφは比例定数
である。尚、斯かる比例定数は数10の式より明らかな
ように、振動成分1/cos(ω0 t+ξ)を含む。本
例によれば、4対の機構制御回路の出力電圧P1A〜P4B
よりジャイロロータ20の全ての直線変位及び回転変位
が得られる。例えば、直線変位ΔXP 、ΔYP 、ΔZ P
と回転変位ΔθP 、ΔφP が2つ以上重畳した場合で
も、数11の式より各無次元変位が得られる。Kx, Ky, Kz, Kθ, Kφ are proportional constants
It is. It should be noted that such a proportionality constant is apparent from the equation (10).
Thus, the vibration component 1 / cos (ω0t + ξ). Book
According to the example, the output voltage P of the four pairs of mechanism control circuits1A~ P4B
All linear and rotational displacements of the gyro rotor 20
Is obtained. For example, linear displacement ΔXP, ΔYP, ΔZ P
And rotational displacement ΔθP, ΔφPWhen two or more
Also, each dimensionless displacement can be obtained from the equation (11).
【0082】この拘束制御系は、このようにジャイロロ
ータ20の偏倚量を実際に測定して斯かる偏倚量がゼロ
になるように静電気力を積極的に変化させる点で、パッ
シブ式拘束系とは異なりアクティブ式に構成されてい
る。This restraint control system is different from the passive restraint system in that the amount of deviation of the gyro rotor 20 is actually measured and the electrostatic force is positively changed so that the amount of deviation becomes zero. Are active and different.
【0083】図12に従来のジャイロ装置の制御演算部
140の構成及びジャイロ加速度出力演算部145を示
す。本例の制御演算部140は、各機構制御回路121
〜124、131〜134の出力電圧P1A、P1B、
P2A、P2B、P3A、P3B、P4A、P4Bを入力して直線変
位DXP 、DYP 、DZP 及び回転変位DθP 、DφP
を演算する変位演算部141とジャイロロータ20の変
位をゼロにするためにジャイロロータ20に印加すべき
力fx、fy、fz及び回転モーメントfθ、fφを演
算するPID演算部142と制御用直流電圧の変化量Δ
V1A、ΔV1B、ΔV 2A、ΔV2B、ΔV3A、ΔV3B、ΔV
4A、ΔV4Bを演算する制御電圧演算部143と制御用直
流電圧V1A、V1B、V2A、V2B、V3A、V3B、V4A、V
4Bを発生する制御電圧発生器144とを有する。FIG. 12 shows a control operation section of a conventional gyro device.
140 shows the configuration of the gyro acceleration output calculation unit 145.
You. The control operation unit 140 of the present example includes the mechanism control circuits 121
Output voltage P of ~ 124, 131-1341A, P1B,
P2A, P2B, P3A, P3B, P4A, P4BEnter
Position DXP, DYP, DZPAnd rotational displacement DθP, DφP
Of the gyro rotor 20 and the displacement calculator 141 for calculating
Should be applied to the gyro rotor 20 to make the position zero
Forces fx, fy, fz and rotational moments fθ, fφ
PID calculation unit 142 to calculate and the change amount Δ of the control DC voltage
V1A, ΔV1B, ΔV 2A, ΔV2B, ΔV3A, ΔV3B, ΔV
4A, ΔV4BThe control voltage calculation unit 143 for calculating the
Current voltage V1A, V1B, V2A, V2B, V3A, V3B, V4A, V
4BAnd a control voltage generator 144 for generating
【0084】尚、このジャイロ装置はジャイロ加速度出
力演算部145を有し、斯かるジャイロ加速度出力演算
部145はPID演算部142によって供給された力f
x、fy、fz及び回転モーメントfθ、fφを入力し
てジャイロ出力dθ/dt、dφ/dt及び加速度
αX 、αY 、αZ を演算する。The gyro apparatus has a gyro acceleration output calculation section 145, and the gyro acceleration output calculation section 145 has the force f supplied by the PID calculation section 142.
The gyro outputs dθ / dt, dφ / dt and the accelerations α X , α Y , α Z are calculated by inputting x, fy, fz and rotational moments fθ, fφ.
【0085】図13を参照して変位演算部141の構成
及び動作を説明する。変位演算部141は、周波数ω0
の基準信号によって電圧信号P1A、P1B、P2A、P2B、
P3A、P3B、P4A、P4Bを同期検波する第1〜第8の同
期検波器141−1〜141−8と、各同期検波器14
1−1〜141−8の出力波形を直流波形に整流するた
めのフィルタ141−9〜141−16と変位演算器1
41−17と周波数ω 0 の基準信号を発生する信号発生
器141−18とを有する。Referring to FIG. 13, configuration of displacement calculating section 141
And the operation will be described. The displacement calculator 141 calculates the frequency ω0
Voltage signal P1A, P1B, P2A, P2B,
P3A, P3B, P4A, P4B1 to 8
Period detectors 141-1 to 141-8, and each synchronous detector 14
The output waveforms of 1-1 to 141-8 are rectified into DC waveforms.
Filters 141-9 to 141-16 and displacement calculator 1
41-17 and frequency ω 0Signal generation to generate the reference signal of
141-18.
【0086】変位演算器141−17は次の式によって
直線変位DXP 、DYP 、DZP 及び回転変位DθP 、
DφP を演算する。この式は数11の式に相当し、無次
元変位ΔXP 、ΔYP 、ΔZP 及びΔθP 、ΔφP の代
わりに有次元直線変位DXP、DYP 、DZP 及び回転
変位DθP 、DφP を演算する。この変位信号はPID
演算部142及び制御電圧演算部143に供給される。
添字Pは演算値であることを示す。The displacement calculator 141-17 calculates the linear displacements DX P , DY P , DZ P and the rotational displacements Dθ P by the following equations.
To calculate the Dφ P. This equation corresponds to the equation (11). Instead of the dimensionless displacements ΔX P , ΔY P , ΔZ P and Δθ P , Δφ P , the dimensional linear displacements DX P , DY P , DZ P and the rotational displacements Dθ P , Dφ Calculate P. This displacement signal is PID
It is supplied to the calculation unit 142 and the control voltage calculation unit 143.
The suffix P indicates that it is an operation value.
【0087】[0087]
【数12】 DXP =L0 ・Kx(P1A+P1B−P3A−P3B) DYP =L0 ・Ky(P2A+P2B−P4A−P4B) DZP =L0 ・Kz(P1A+P2A+P3A+P4A−P1B−
P2B−P3B−P4B) DθP =(δ/r)・Kθ(P1A−P1B−P3A+P3B) DφP =(δ/r)・Kφ(P2A−P2B−P4A+P4B)Equation 12] DX P = L 0 · Kx ( P 1A + P 1B -P 3A -P 3B) DY P = L 0 · Ky (P 2A + P 2B -P 4A -P 4B) DZ P = L 0 · Kz ( P 1A + P 2A + P 3A + P 4A -P 1B -
P 2B -P 3B -P 4B) Dθ P = (δ / r) · Kθ (P 1A -P 1B -P 3A + P 3B) Dφ P = (δ / r) · Kφ (P 2A -P 2B -P 4A + P4B )
【0088】図14を参照して本例のPID演算部14
2の構成及び動作を説明する。本例のPID演算部14
2は5つのPID演算器142−1、142−2、14
2−3、142−4、142−5を含み、各PID演算
器はそれぞれ直線変位DXP、DYP 、DZP 及び回転
変位DθP 、DφP を入力して力fx、fy、fz及び
回転モーメントfθ、fφを演算する。Referring to FIG. 14, PID calculation unit 14 of the present embodiment
2 will be described. PID calculation unit 14 of this example
2 denotes five PID calculators 142-1, 142-2, and 14
2-3, 142-4, and 142-5. Each PID calculator inputs linear displacements DX P , DY P , DZ P and rotational displacements Dθ P , Dφ P to input forces fx, fy, fz, and rotation. The moments fθ and fφ are calculated.
【0089】図14は第1のPID演算器142−1の
構成を示す。第1のPID演算器142−1は、直線変
位DXP を入力して微分演算する微分部142−1Aと
比例演算する比例部142−1Bと積分演算する積分部
142−1Cとそれらの演算結果を加算する加算部14
2−1Dとを有する。加算部142−1Dの出力信号が
PID演算器142−1の出力信号である。尚、図7に
おいて、Sはラプラス演算子、KP は比例定数、TD 及
びTI は微分時定数及び積分時定数である。FIG. 14 shows the structure of the first PID calculator 142-1. The first PID operator 142-1, linear displacement DX integrator 142-1C and that their operation by inputting proportional portion 142-1B and integration calculation for proportional operation and differential section 142-1A for differential operation of the P Adder 14 that adds
2-1D. The output signal of the adder 142-1D is the output signal of the PID calculator 142-1. Incidentally, in FIG. 7, S is a Laplace operator, K P is a proportional constant, T D and T I is the derivative time constant and integral time constant.
【0090】本例のPID演算部142に含まれる他の
3つのPID演算器、即ち、第2、第3、第4及び第5
のPID演算器142−1の構成は、図14に示した第
1のPID演算器142−1の構成と同様であってよ
い。The other three PID calculators included in the PID calculator 142 of the present example, namely, the second, third, fourth and fifth PID calculators
The configuration of the PID calculator 142-1 may be similar to the configuration of the first PID calculator 142-1 shown in FIG.
【0091】PID演算部142の出力信号fx、f
y、fz、fθ、fφは制御電圧演算部143及びジャ
イロ加速度出力演算部145に供給される。尚、ジャイ
ロ加速度出力演算部145には、加算部142−1D〜
142−5Dの出力信号fx、fy、fz、fθ、fφ
ではなく積分部142−1C〜142−5Cの出力信号
が供給されてよい。The output signals fx, f of the PID operation unit 142
y, fz, fθ, and fφ are supplied to the control voltage calculation unit 143 and the gyro acceleration output calculation unit 145. Note that the gyro acceleration output calculation unit 145 includes the addition units 142-1D to 142-1D.
142-5D output signals fx, fy, fz, fθ, fφ
Instead, the output signals of the integrators 142-1C to 142-5C may be supplied.
【0092】図15及び図16を参照して制御電圧演算
部143の動作を説明する。制御電圧演算部143はジ
ャイロロータ20の変位がゼロとなるように制御用直流
電圧の変化量ΔV1 〜ΔV8 を演算する。PID演算部
142より出力されたジャイロロータ20に作用する力
fx、fy、fz及び回転モーメントfθ、fφを逆方
向にジャイロロータ20に付与することによって、ジャ
イロロータ20の変位はゼロとなる。従ってこの力f
x、fy、fz及び回転モーメントfθ、fφに相当す
る制御用直流電圧の変化量ΔV1 〜ΔV8 を演算すれば
よい。The operation of the control voltage calculator 143 will be described with reference to FIGS. The control voltage calculation unit 143 calculates the control DC voltage variations ΔV 1 to ΔV 8 so that the displacement of the gyro rotor 20 becomes zero. By applying the forces fx, fy, fz and the rotational moments fθ, fφ acting on the gyro rotor 20 output from the PID calculation section 142 to the gyro rotor 20 in the opposite directions, the displacement of the gyro rotor 20 becomes zero. Therefore, this force f
What is necessary is just to calculate the change amounts ΔV 1 to ΔV 8 of the control DC voltage corresponding to x, fy, fz and the rotational moments fθ, fφ.
【0093】図15に示すように、先ずPID演算部1
42より出力された力fx、fy、fz及び回転モーメ
ントfθ、fφより無次元化された力Fx、Fy、Fz
及び回転モーメントTθ、Tφを求める。これは次の式
によってなされる。As shown in FIG. 15, first, the PID operation unit 1
Forces Fx, Fy, Fz rendered dimensionless from the forces fx, fy, fz and rotational moments fθ, fφ output from 42
And the rotational moments Tθ and Tφ. This is done by the following equation:
【0094】[0094]
【数13】Fx=fx(C0 V0 2/L0 )-1 Fy=fy(C0 V0 2/L0 )-1 Fz=fz(C0 V0 2/δ)-1−8ΔZP Tθ=fθ(rC0 V0 2/δ)-1 Tφ=fφ(rC0 V0 2/δ)-1 Equation 13] Fx = fx (C 0 V 0 2 / L 0) -1 Fy = fy (C 0 V 0 2 / L 0) -1 Fz = fz (C 0 V 0 2 / δ) -1 -8ΔZ P Tθ = fθ (rC 0 V 0 2 / δ) -1 Tφ = fφ (rC 0 V 0 2 / δ) -1
【0095】C0 、V0 は、それぞれジャイロロータ2
0の変位がゼロのとき、即ち、ジャイロロータ20が基
準位置にあるときのコンデンサの静電容量及び制御用直
流電圧である。この無次元化された力Fx、Fy、Fz
及びトルクTθ、Tφによって制御用直流電圧の変化量
ΔV1A〜ΔV4Bを演算する。C 0 and V 0 are respectively the gyro rotor 2
When the displacement of 0 is zero, that is, when the gyro rotor 20 is at the reference position, it is the capacitance of the capacitor and the control DC voltage. These dimensionless forces Fx, Fy, Fz
Then, the amounts of change ΔV 1A to ΔV 4B of the control DC voltage are calculated based on the torques Tθ and Tφ.
【0096】図16に斯かる演算式の例を示す。斯かる
演算式はマトリックスで表され、これをアクチュエータ
補正マトリックス(ACTUATER COMPENS
ATING MATRIX)ACMと称する。FIG. 16 shows an example of such an arithmetic expression. Such an arithmetic expression is represented by a matrix, which is referred to as an actuator correction matrix (ACTUATER COMPENSE).
ATING MATRIX) ACM.
【0097】[0097]
【数14】ΔV1A=V0 (A11・Fx+A12・Fz/2
+A13・Tθ) ΔV1B=V0 (A21・Fx+A22・Fz/2+A23・T
θ) ΔV3A=V0 (A31・Fx+A32・Fz/2+A33・T
θ) ΔV3B=V0 (A41・Fx+A42・Fz/2+A43・T
θ) ΔV2A=V0 (B11・Fy+B12・Fz/2+B13・T
φ) ΔV2B=V0 (B21・Fy+B22・Fz/2+B23・T
φ) ΔV4A=V0 (B31・Fy+B32・Fz/2+B33・T
φ) ΔV4B=V0 (B41・Fy+B42・Fz/2+B43・T
φ)ΔV 1A = V 0 (A 11 · Fx + A 12 · Fz / 2
+ A 13 · Tθ) ΔV 1B = V 0 (A 21 · Fx + A 22 · Fz / 2 + A 23 · T
θ) ΔV 3A = V 0 (A 31 · Fx + A 32 · Fz / 2 + A 33 · T
θ) ΔV 3B = V 0 (A 41 · Fx + A 42 · Fz / 2 + A 43 · T
θ) ΔV 2A = V 0 ( B 11 · Fy + B 12 · Fz / 2 + B 13 · T
φ) ΔV 2B = V 0 ( B 21 · Fy + B 22 · Fz / 2 + B 23 · T
φ) ΔV 4A = V 0 ( B 31 · Fy + B 32 · Fz / 2 + B 33 · T
φ) ΔV 4B = V 0 (B 41 · Fy + B 42 · Fz / 2 + B 43 · T
φ)
【0098】この式の右辺の無次元化された力Fx、F
y、Fz及びトルクTθ、Tφの係数はアクチュエータ
補正マトリックスの要素である。Dimensionless forces Fx and F on the right side of this equation
The coefficients of y, Fz and torques Tθ, Tφ are elements of the actuator correction matrix.
【0099】[0099]
【数15】A11=(1/4)(1−2ΔZP −2Δ
θP ) A12=(1/4)(1−ΔXP −ΔθP ) A13=(1/4)(1−ΔXP −ΔZP ) A21=(1/4)(1+2ΔZP +2ΔθP ) A22=(−1/4)(1−ΔXP +ΔθP ) A23=(−1/4)(1−ΔXP +ΔZP ) A31=(−1/4)(1−2ΔZP +2ΔθP ) A32=(1/4)(1+ΔXP +ΔθP ) A33=(−1/4)(1+ΔXP −ΔZP ) A41=(−1/4)(1+2ΔZP −2ΔθP ) A42=(−1/4)(1+ΔXP −ΔθP ) A43=(1/4)(1+ΔXP +ΔZP )A 11 = (1/4) (1-2ΔZ P −2Δ)
θ P ) A 12 = (1/4) (1−ΔX P −Δθ P ) A 13 = (1/4) (1−ΔX P −ΔZ P ) A 21 = (1/4) (1 + 2ΔZ P + 2Δθ P) ) A 22 = (- 1/4) (1-ΔX P + Δθ P) A 23 = (- 1/4) (1-ΔX P + ΔZ P) A 31 = (- 1/4) (1-2ΔZ P + 2Δθ P ) A 32 = (1/4) (1 + ΔX P + Δθ P ) A 33 = (− /) (1 + ΔX P −ΔZ P ) A 41 = (− 1/4) (1 + 2ΔZ P −2Δθ P ) A 42 = (-/) (1 + ΔX P −Δθ P ) A 43 = (1/4) (1 + ΔX P + ΔZ P )
【0100】[0100]
【数16】 B11=(1/4)(1−2ΔZP −2ΔφP ) B12=(1/4)(1−ΔYP −ΔφP ) B13=(1/4)(1−ΔYP −ΔZP ) B21=(1/4)(1+2ΔZP +2ΔφP ) B22=(−1/4)(1−ΔYP +ΔφP ) B23=(−1/4)(1−ΔYP +ΔZP ) B31=(−1/4)(1−2ΔZP +2ΔφP ) B32=(1/4)(1+ΔYP +ΔφP ) B33=(−1/4)(1+ΔYP −ΔZP ) B41=(−1/4)(1+2ΔZP −2ΔφP ) B42=(−1/4)(1+ΔYP −ΔφP ) B43=(1/4)(1+ΔYP +ΔZP )B 11 = (1/4) (1-2ΔZ P −2Δφ P ) B 12 = (1/4) (1−ΔY P −Δφ P ) B 13 = (1/4) (1−ΔY P −ΔZ P ) B 21 = (1/4) (1 + 2ΔZ P + 2Δφ P ) B 22 = (− /) (1−ΔY P + Δφ P ) B 23 = (− /) (1−ΔY P ) + ΔZ P ) B 31 = (− 1/4) (1-2ΔZ P + 2Δφ P ) B 32 = (1/4) (1 + ΔY P + Δφ P ) B 33 = (− 1/4) (1 + ΔY P −ΔZ P ) B 41 = (− 1/4) (1 + 2ΔZ P −2Δφ P ) B 42 = (− 1/4) (1 + ΔY P −Δφ P ) B 43 = (1/4) (1 + ΔY P + ΔZ P )
【0101】ここにΔXP 、ΔYP 、ΔZP は無次元化
されたジャイロロータ20の直線変位、ΔθP 、ΔφP
は無次元化されたジャイロロータ20の回転変位であ
り、数11の式によって求められる。また添字Pは演算
値であることを示す。Here, ΔX P , ΔY P , and ΔZ P are linear displacements of the gyro rotor 20 made dimensionless, Δθ P , Δφ P
Is the rotational displacement of the gyro rotor 20 which has been made dimensionless, and is obtained by the equation of Expression 11. The suffix P indicates an operation value.
【0102】ここで、第1及び第3の静電電極221、
223に印加する制御用直流電圧±V1A、±V1B及び±
V3A、±V3Bの変化量ΔV1A、ΔV1B及びΔV3A、ΔV
3Bについて考える。4つの変化量ΔV1A、ΔV1B及びΔ
V3A、ΔV3Bの各々は3つの無次元化された力Fx、F
z及びトルクTθによって表すことができる。同様に、
第2及び第4の静電電極222、224に印加する制御
用直流電圧±V2A、±V2B及び±V4A、±V4Bの変化量
ΔV2A、ΔV2B及びΔV4A、ΔV4Bについて考える。4
つの変化量ΔV2A、ΔV2B及びΔV4A、ΔV4Bの各々は
3つの無次元化された力Fy、Fz及びトルクTφによ
って表すことができる。Here, the first and third electrostatic electrodes 221,
Control DC voltage ± V 1A , ± V 1B and ±
V 3A , ± V 3B change amount ΔV 1A , ΔV 1B and ΔV 3A , ΔV
Think about 3B . Four variations ΔV 1A , ΔV 1B and Δ
V 3A and ΔV 3B are three dimensionless forces Fx and Fx, respectively.
z and the torque Tθ. Similarly,
Consider the control DC voltages ± V 2A , ± V 2B and ± V 4A applied to the second and fourth electrostatic electrodes 222 and 224, and the variations ΔV 2A , ΔV 2B and ΔV 4A and ΔV 4B of the ± V 4B. . 4
Each of the two variations ΔV 2A , ΔV 2B and ΔV 4A , ΔV 4B can be represented by three dimensionless forces Fy, Fz and torque Tφ.
【0103】従って4つの変化量ΔV1A、ΔV1B及びΔ
V3A、ΔV3BとΔV2A、ΔV2B及びΔV4A、ΔV4Bを求
めるために更にもう1つの条件を設ける。Therefore, the four change amounts ΔV 1A , ΔV 1B and Δ
Another condition is provided for obtaining V 3A , ΔV 3B and ΔV 2A , ΔV 2B and ΔV 4A and ΔV 4B .
【0104】[0104]
【数17】ΔV1A+ΔV1B+ΔV3A+ΔV3B=0 ΔV2A+ΔV2B+ΔV4A+ΔV4B=0ΔV 1A + ΔV 1B + ΔV 3A + ΔV 3B = 0 ΔV 2A + ΔV 2B + ΔV 4A + ΔV 4B = 0
【0105】この第1の式はジャイロロータ20のXZ
平面に沿った部分、即ち、第1及び第3の部分P1 、P
3 における制御用直流電圧の変化量の和が0であること
を表し、第2の式はジャイロロータ20のYZ平面に沿
った部分、即ち、第2及び第4の部分P2 、P4 におけ
る制御用直流電圧の変化量の和が0であるということを
表している。斯かる条件を設定することによって、ジャ
イロロータ20に不要な電荷が流れ込むことが防止さ
れ、同時に、8個の制御用直流電圧の変化量ΔV 1A〜Δ
V4Bの値を一意的に決めることができる。This first equation is based on the XZ of the gyro rotor 20.
A portion along a plane, ie, first and third portions P1, P
ThreeThat the sum of the control DC voltage changes is 0
And the second equation is along the YZ plane of the gyro rotor 20.
Part, ie, the second and fourth parts PTwo, PFourSmell
That the sum of the changes of the control DC voltage is 0
Represents. By setting such conditions,
Unnecessary charges are prevented from flowing into the rotor 20.
At the same time, the change amount ΔV of the eight control DC voltages 1A~ Δ
V4BCan be uniquely determined.
【0106】制御電圧発生器144は4対の静電支持電
極221、231、222、232、223、233、
224、234に供給する制御用直流電圧V1A、V1B、
V2A、V2B、V3A、V3B、V4A、V4Bを発生する。斯か
る制御用直流電圧は次の式によって表される。The control voltage generator 144 includes four pairs of electrostatic support electrodes 221, 231, 222, 232, 223, 233,
, Control DC voltages V 1A , V 1B ,
V2A , V2B , V3A , V3B , V4A and V4B are generated. Such a control DC voltage is represented by the following equation.
【0107】[0107]
【数18】V1A=V0 +ΔV1A V1B=V0 +ΔV1B V2A=V0 +ΔV2A V2B=V0 +ΔV2B V3A=V0 +ΔV3A V3B=V0 +ΔV3B V4A=V0 +ΔV4A V4B=V0 +ΔV4B V 1A = V 0 + ΔV 1A V 1B = V 0 + ΔV 1B V 2A = V 0 + ΔV 2A V 2B = V 0 + ΔV 2B V 3A = V 0 + ΔV 3A V 3B = V 0 + ΔV 3B V 4A = V 0 + ΔV 4A V 4B = V 0 + ΔV 4B
【0108】V0 は基準電圧であり、ジャイロロータ2
0が基準位置にあるときの制御用直流電圧の値である。
V1A及びV1Bは第1の対の静電支持電極221、231
に印加する制御用直流電圧、V2A及びV2Bは第2の対の
静電支持電極222、232に印加する制御用直流電
圧、V3A及びV3Bは第3の対の静電支持電極223、2
33に印加する制御用直流電圧、V4A及びV4Bは第4の
対の静電支持電極224、234に印加する制御用直流
電圧である。V 0 is a reference voltage, and the gyro rotor 2
0 is the value of the control DC voltage when at the reference position.
V 1A and V 1B are the first pair of electrostatic support electrodes 221 and 231
Control DC voltage applied to, V 2A and V 2B are control DC voltage applied to the electrostatic supporting electrodes 222 and 232 of the second pair, V 3A and V 3B third pair of electrostatic supporting electrode 223 , 2
Control DC voltages V 4A and V 4B applied to 33 are control DC voltages applied to the fourth pair of electrostatic support electrodes 224 and 234.
【0109】次にジャイロロータ20に実際に作用する
力を求める。ジャイロロータ20の4つの部分P1 、P
2 、P3 、P4 に作用する静電支持力はそれに対応する
4対の静電支持電極221、231、222、232、
223、233、224、234に印加される制御用直
流電圧V1A、V1B、V2A、V2B、V3A、V3B、V4A、V
4Bの差に比例する。Next, the force actually acting on the gyro rotor 20 is determined. Four parts P 1 , P of the gyro rotor 20
2 , P 3 , and P 4 have four corresponding pairs of electrostatic support electrodes 221, 231, 222, 232,
The control DC voltages V 1A , V 1B , V 2A , V 2B , V 3A , V 3B , V 4A , V applied to the 223, 233, 224, 234
It is proportional to the difference of 4B .
【0110】[0110]
【数19】fz1=KZ (V1A−V1B) fz2=KZ (V2A−V2B) fz3=KZ (V3A−V3B) fz4=KZ (V4A−V4B)Equation 19] fz1 = K Z (V 1A -V 1B) fz2 = K Z (V 2A -V 2B) fz3 = K Z (V 3A -V 3B) fz4 = K Z (V 4A -V 4B)
【0111】KZ はジャイロケース21の静電支持電極
とジャイロロータ20の電極部によって構成されるコン
デンサの形状によって決まる定数である。ジャイロロー
タ20に作用する静電支持力の合力は4つの部分P1 、
P2 、P3 、P4 に作用する静電支持力の和である。K Z is a constant determined by the shape of the capacitor formed by the electrostatic support electrode of the gyro case 21 and the electrode section of the gyro rotor 20. The resultant of the electrostatic supporting forces acting on the gyro rotor 20 is four parts P 1 ,
This is the sum of the electrostatic supporting forces acting on P 2 , P 3 , and P 4 .
【0112】[0112]
【数20】fz=KZ (V1A−V1B+V2A−V2B+V3A
−V3B+V4A−V4B)Equation 20] fz = K Z (V 1A -V 1B + V 2A -V 2B + V 3A
−V 3B + V 4A −V 4B )
【0113】上述のようにジャイロケース21の静電支
持電極はジャイロロータ20の電極部より半径方向外方
又は内方に偏倚しており、それによってジャイロロータ
20はX軸方向及びY軸方向の力を受けている。ジャイ
ロロータ20の第1及び第3の部分P1 、P3 に作用す
るX軸方向の力は次のように表される。As described above, the electrostatic support electrode of the gyro case 21 is deviated radially outward or inward from the electrode portion of the gyro rotor 20, whereby the gyro rotor 20 is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction. Receiving power. The X-axis direction force acting on the first and third parts P 1 and P 3 of the gyro rotor 20 is expressed as follows.
【0114】[0114]
【数21】fx1=KX (V1A+V1B) fx2=KX (V3A+V3B)Fx1 = K X (V 1A + V 1B ) fx2 = K X (V 3A + V 3B )
【0115】ジャイロロータ20の作用するX軸方向の
力は第1及び第3の部分P1 、P3に作用する力の差で
ある。The force acting on the gyro rotor 20 in the X-axis direction is the difference between the forces acting on the first and third portions P 1 and P 3 .
【0116】[0116]
【数22】fx=fx1−fx2=KX (V1A+V1B−
V3A−V3B)Equation 22] fx = fx1-fx2 = K X (V 1A + V 1B -
V 3A -V 3B )
【0117】同様に、ジャイロロータ20に作用するY
軸方向の力は第2及び第4の部分P 2 、P4 に作用する
力の差である。Similarly, Y acting on the gyro rotor 20
The axial force is the second and fourth parts P Two, PFourAct on
The difference in power.
【0118】[0118]
【数23】fy=fy1−fy2=KY (V2A+V2B−
V4A−V4B)Fy = fy1-fy2 = K Y (V 2A + V 2B −
V 4A -V 4B )
【0119】上述の議論はジャイロロータ20の第1及
び第3の部分P1 、P3 に互いに同一方向の静電支持力
fz1、fz3が作用した場合及び第2及び第4の部分
P2、P4 に互いに同一方向の静電支持力fz2、fz
4が作用した場合である。ジャイロロータ20の第1及
び第3の部分P1 、P3 に互いに反対方向の静電支持力
fz1、fz3が作用した場合にはジャイロロータ20
をY軸周りに回転させるトルクfθが生成される。同様
に、ジャイロロータ20の第2及び第4の部分P2 、P
4 に互いに反対方向の静電支持力fz2、fz4が作用
するとジャイロロータ20をX軸周りに回転させるトル
クfφが生成される。斯かるトルクfθ、fφは次の式
によって表される。The above discussion is based on the case where the electrostatic support forces fz1 and fz3 acting in the same direction on the first and third portions P 1 and P 3 of the gyro rotor 20 and on the second and fourth portions P 2 and P 2 , electrostatic supporting force of the same direction to P 4 fz2, fz
This is the case when 4 works. When the electrostatic support forces fz1 and fz3 in opposite directions act on the first and third portions P 1 and P 3 of the gyro rotor 20, the gyro rotor 20
Is generated around the Y axis. Similarly, the second and fourth portions P 2 , P 2 of the gyro rotor 20
When the electrostatic supporting forces fz2 and fz4 in the opposite directions act on 4, a torque fφ for rotating the gyro rotor 20 around the X axis is generated. Such torques fθ and fφ are represented by the following equations.
【0120】[0120]
【数24】fθ=(fz3−fz1)r fφ=(fz4−fz2)rFθ = (fz3-fz1) r fφ = (fz4-fz2) r
【0121】図17を参照してジャイロ加速度出力演算
部145の構成及び動作を説明する。本例のジャイロ加
速度出力演算部145はPID演算部142より出力さ
れたジャイロロータ20に印加すべき力fx、fy、f
z及びトルクfθ、fφより外力加速度αX 、αY 、α
Z 及び角速度dθ/dt、dφ/dtを求める。外力加
速度及び角速度は次のように表される。The configuration and operation of the gyro acceleration output calculation section 145 will be described with reference to FIG. The gyro acceleration output calculation unit 145 of this example includes the forces fx, fy, f to be applied to the gyro rotor 20 and output from the PID calculation unit 142.
External force acceleration α X , α Y , α from z and torque fθ, fφ
Z and angular velocities dθ / dt and dφ / dt are obtained. External force acceleration and angular velocity are expressed as follows.
【0122】[0122]
【数25】αX =fx/mg αY =fy/mg αZ =fz/mg dθ/dt=fφ/H dφ/dt=fθ/HΑ x = fx / mg α Y = fy / mg α Z = fz / mg dθ / dt = fφ / H dφ / dt = fθ / H
【0123】mはジャイロロータ20の質量、gは重力
加速度、Hはジャイロロータ20のスピン角運動量であ
る。斯かる演算は乗算器145−1〜145−5によっ
てなされる。この式の右辺はジャイロロータ20の変位
がゼロとなるようにジャイロロータ20に印加すべき力
又はトルクであり、数20の式〜数24の式によって表
される。この式の左辺はジャイロ装置に実際に作用した
外力加速度又は角速度である。M is the mass of the gyro rotor 20, g is the gravitational acceleration, and H is the spin angular momentum of the gyro rotor 20. Such an operation is performed by multipliers 145-1 to 145-5. The right side of this equation is a force or a torque to be applied to the gyro rotor 20 so that the displacement of the gyro rotor 20 becomes zero, and is expressed by Equations 20 to 24. The left side of this equation is the external force acceleration or angular velocity actually applied to the gyro device.
【0124】ジャイロ装置にY軸周りの外力角速度dθ
/dtが作用するとジャイロケース21はY軸周りに回
転変位する。トルクfφによってジャイロロータ20を
X軸周りにトルキングする。ジャイロロータ20はプリ
セッション運動によってY軸周りに回転変位し、ジャイ
ロケース21に対するY軸周りの回転変位はゼロとな
る。ジャイロ装置にX軸周りの外力角速度dφ/dtが
作用した場合には、トルクfθによってジャイロロータ
20をY軸周りにトルキングする。ジャイロロータ20
はプリセッション運動によってX軸周りに回転し、ジャ
イロケース21に対するジャイロロータ20のX軸周り
の回転変位はゼロとなる。An external force angular velocity dθ around the Y axis is applied to the gyro device.
When / dt acts, the gyro case 21 is rotationally displaced around the Y axis. The gyro rotor 20 is torqued around the X axis by the torque fφ. The gyro rotor 20 is rotationally displaced around the Y axis by the precession motion, and the rotational displacement around the Y axis with respect to the gyro case 21 becomes zero. When the external force angular velocity dφ / dt around the X axis acts on the gyro device, the gyro rotor 20 torques around the Y axis by the torque fθ. Gyro rotor 20
Is rotated around the X axis by the precession motion, and the rotational displacement of the gyro rotor 20 around the X axis with respect to the gyro case 21 becomes zero.
【0125】[0125]
【発明が解決しようとする課題】図7及び図11を参照
して説明したように、ジャイロロータ20の環状の電極
部とそれに対応するジャイロケース21の円弧状の静電
支持電極によってコンデンサが形成される。ジャイロロ
ータ20の拘束力又は復元力は、コンデンサによって生
成される静電支持力に基づいている。このジャイロロー
タ20の拘束力又は復元力、即ち、静電支持力を最も効
率的に発生させるためには、上述のように、数1の式及
び数2の式が成り立つ必要があると考えられていた。As described with reference to FIGS. 7 and 11, a capacitor is formed by the annular electrode portion of the gyro rotor 20 and the corresponding arc-shaped electrostatic support electrode of the gyro case 21. Is done. The restraining or restoring force of the gyro rotor 20 is based on the electrostatic supporting force generated by the capacitor. In order to generate the binding force or the restoring force of the gyro rotor 20, that is, the electrostatic supporting force most efficiently, it is considered that the expressions of Expression 1 and Expression 2 need to be satisfied as described above. I was
【0126】従って、ジャイロロータ20の環状の電極
部とそれに対応するジャイロケース21の円弧状の静電
支持電極の寸法及び形状は、数1の式及び数2の式が成
り立つように設計される。Accordingly, the size and shape of the annular electrode portion of the gyro rotor 20 and the corresponding arc-shaped electrostatic support electrode of the gyro case 21 are designed so that the formulas 1 and 2 are satisfied. .
【0127】しかしながら、このように設計しても、実
際には計算値に相当する静電支持力が発生しないことが
判明した。これは、上述の議論では、図11に示すよう
に、ジャイロロータ20の環状の電極部とそれに対応す
るジャイロケース21の円弧状の静電支持電極の重なり
あう部分(図11にて寸法L0 の部分)によってコンデ
ンサが構成され、且つこの重なりあった部分にのみ一様
な電界が発生すると仮定しているからである。However, it has been found that even with such a design, no electrostatic supporting force corresponding to the calculated value is actually generated. This is because in the above discussion, as shown in FIG. 11, the overlapping portion of the annular electrode portion of the gyro rotor 20 and the corresponding arc-shaped electrostatic support electrode of the gyro case 21 (dimension L 0 in FIG. 11). ) Constitute a capacitor, and it is assumed that a uniform electric field is generated only in this overlapping portion.
【0128】実際には、この重なりあった部分の端部で
は一様な電界が破壊され、コンデンサにはこの端部に生
成された電界の影響が現れる。こうしたコンデンサの端
部の電界の作用は、コンデンサによる静電支持力を減少
させジャイロロータ20の半径方向の変位に対する静電
容量の変化の感度を減少させ、ジャイロロータ20に対
する拘束力又は復元力を減少させるように働く。Actually, a uniform electric field is destroyed at the end of the overlapped portion, and the effect of the electric field generated at this end appears on the capacitor. The action of the electric field at the end of the capacitor reduces the electrostatic supporting force of the capacitor, reduces the sensitivity of the capacitance change to the radial displacement of the gyro rotor 20, and reduces the binding force or restoring force on the gyro rotor 20. Work to reduce.
【0129】本発明は斯かる点に鑑み、ジャイロロータ
を静電支持力によって浮動的に支持する形式のジャイロ
装置において、ジャイロロータの電極部とジャイロケー
スの静電支持電極とによって構成されるコンデンサの端
部の電界を抑制して、コンデンサの静電支持力及びジャ
イロロータの半径方向の変位に対する静電容量の変化の
感度を改善することを目的とする。In view of the above, the present invention relates to a gyro apparatus of a type in which a gyro rotor is supported in a floating manner by an electrostatic supporting force, wherein a capacitor constituted by an electrode portion of the gyro rotor and an electrostatic supporting electrode of a gyro case is provided. The purpose of the present invention is to suppress the electric field at the end of the gyro and improve the electrostatic supporting force of the capacitor and the sensitivity of the change in the capacitance to the radial displacement of the gyro rotor.
【0130】本発明は斯かる点に鑑み、ジャイロロータ
を静電支持力によって浮動的に支持する形式のジャイロ
装置において、ジャイロロータの電極部とジャイロケー
スの静電支持電極とによって構成されるコンデンサの端
部の電界を抑制して、コンデンサの静電支持力及びジャ
イロロータの半径方向の変位に対する静電容量の変化の
感度を改善し、ジャイロロータ20の拘束力又は復元力
を改善することを目的とする。In view of the above, the present invention relates to a gyro apparatus of a type in which a gyro rotor is supported in a floating manner by an electrostatic supporting force, and a capacitor constituted by an electrode section of the gyro rotor and an electrostatic supporting electrode of a gyro case. To improve the electrostatic support force of the capacitor and the sensitivity of the change in capacitance to the radial displacement of the gyro rotor, and to improve the binding force or restoring force of the gyro rotor 20. Aim.
【0131】[0131]
【課題を解決するための手段】本発明によると、中心軸
線方向に沿ってZ軸、それに直交するX軸及びY軸を有
するジャイロケースと、該ジャイロケースの内部に静電
支持力によって非接触的に支持され上記中心軸線方向の
スピン軸線を有する円盤状のジャイロロータと、上記ジ
ャイロロータの両面に形成された電極部と、上記ジャイ
ロロータの両面の電極部の各々に対応して且つそれより
隔置されて上記ジャイロケースの内壁に配置され、円周
方向に互いに等角度の中心角度にて隔置された少なくと
も3対の静電支持電極と、上記ジャイロロータを上記ス
ピン軸線周りに高速回転させるためのロータ駆動系と、
を有する加速度検出型のジャイロ装置において、上記ジ
ャイロロータの電極部は半径方向に所定のピッチにて同
心的に配列され半径方向の幅が同一の複数の環状部を含
むことと、上記静電支持電極の各々は1対の互いに隔置
された櫛形部を含み、該櫛形部の各々は円周方向に延在
し半径方向に上記所定のピッチと同一のピッチにて同心
的に配列され半径方向の幅が互いに同一の複数の円周部
と該円周部を接続する接続部とを有し、上記1対の櫛形
部の円周部は互い違いに他を挟むように配列されている
ことと、上記静電支持電極の櫛形部の円周部の各々の半
径方向の幅は上記ジャイロロータの電極部の環状部の各
々の半径方向の幅に等しく且つ上記静電支持電極の櫛形
部の円周部の各々の円弧の半径はそれに対応する上記ジ
ャイロロータの電極部の環状部の各々の環の半径より大
きいか又は小さいことと、上記静電支持力を生成するた
めの制御用直流電圧と上記ジャイロロータの変位を検出
するための変位検出用交流電圧とを重畳して上記少なく
とも3対の静電支持電極に印加し、上記ジャイロロータ
のX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の直線変位とY軸周
り及びX軸周りの回転変位を指示する変位指示信号を出
力する機構制御回路と、該機構部制御回路より出力され
た上記変位指示信号を入力して上記ジャイロロータの直
線変位ΔXP 、ΔYP 、ΔZP 及び回転変位ΔθP 、Δ
φP を演算し、該直線変位ΔXP 、ΔYP 、ΔZP 及び
回転変位ΔθP 、ΔφP がゼロになるように上記制御用
直流電圧の修正量を演算し、それを上記機構制御回路に
フィードバックする制御演算部と、該制御演算部の出力
信号を入力してジャイロ出力を演算するジャイロ加速度
出力演算部と、上記ジャイロロータの電極部とそれに対
応した上記静電支持電極の櫛形部の円周部によって構成
されるコンデンサに生ずる電界を制御するための電界補
償機構と、を有し、該電界補償機構によって上記コンデ
ンサによって生成される静電支持力を改善するように構
成されている。According to the present invention, there is provided a gyro case having a Z-axis along a central axis direction, and an X-axis and a Y-axis orthogonal to the Z-axis. Disk-shaped gyro rotor having a spin axis in the direction of the central axis, and electrode portions formed on both surfaces of the gyro rotor, and corresponding to and respectively corresponding to the electrode portions on both surfaces of the gyro rotor. At least three pairs of electrostatic support electrodes spaced apart from each other and disposed on the inner wall of the gyro case and spaced at equal central angles in the circumferential direction, and the gyro rotor is rotated at high speed around the spin axis. A rotor drive system for causing
In the gyro device of the acceleration detection type having: the electrode portion of the gyro rotor includes a plurality of annular portions concentrically arranged at a predetermined pitch in the radial direction and having the same radial width, and Each of the electrodes includes a pair of spaced apart combs, each of which extends circumferentially and is radially arranged concentrically at the same pitch as the predetermined pitch. Having a plurality of circumferential portions having the same width and a connecting portion for connecting the circumferential portions, and the circumferential portions of the pair of comb portions are alternately arranged so as to sandwich the other. The radial width of each circumferential portion of the comb portion of the electrostatic support electrode is equal to the radial width of each annular portion of the electrode portion of the gyro rotor, and the circle of the comb portion of the electrostatic support electrode. The radius of each arc of the perimeter is determined by the corresponding gyro rotor Greater or smaller than the radius of each ring of the annular portion of the portion, and a control DC voltage for generating the electrostatic support force and a displacement detection AC voltage for detecting the displacement of the gyro rotor. A displacement instruction that is superimposed and applied to the at least three pairs of electrostatic support electrodes to indicate linear displacements of the gyro rotor in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction, and rotation displacements around the Y-axis and the X-axis. A mechanism control circuit for outputting a signal, and a linear displacement ΔX P , ΔY P , ΔZ P and a rotational displacement Δθ P , Δ of the gyro rotor by inputting the displacement instruction signal output from the mechanism control circuit.
calculates the phi P, the straight line displacement ΔX P, ΔY P, ΔZ P and rotational displacement [Delta] [theta] P, [Delta] [phi P is to calculate the correction amount of the control DC voltage to be zero, it to the mechanism control circuit A control arithmetic unit for feeding back, a gyro acceleration output arithmetic unit for calculating a gyro output by inputting an output signal of the control arithmetic unit, and a circle of the electrode portion of the gyro rotor and a comb-shaped portion of the electrostatic support electrode corresponding thereto. And an electric field compensating mechanism for controlling an electric field generated in the capacitor constituted by the peripheral portion. The electric field compensating mechanism is configured to improve an electrostatic supporting force generated by the capacitor.
【0132】本発明によると、ジャイロ装置において、
上記電界補償機構は、上記静電支持電極の2つの櫛形部
の間に配置された補助電極を含み、該補助電極は上記ジ
ャイロロータの電極部と同一電位に維持されている。ま
た、上記電界補償機構は、上記静電支持電極の2つの櫛
形部の間に形成された溝を含む。更に、上記電界補償機
構は、上記ジャイロロータの電極部の半径方向の幅を上
記半径方向のピッチの半分より小さくし、上記静電支持
電極の円周部の半径方向の幅を上記半径方向のピッチの
半分より小さくするように構成されている。According to the present invention, in the gyro device,
The electric field compensation mechanism includes an auxiliary electrode disposed between two comb-shaped portions of the electrostatic support electrode, and the auxiliary electrode is maintained at the same potential as the electrode portion of the gyro rotor. The electric field compensation mechanism includes a groove formed between the two comb-shaped portions of the electrostatic support electrode. Further, the electric field compensation mechanism reduces the radial width of the electrode portion of the gyro rotor to less than half of the radial pitch, and reduces the radial width of the circumferential portion of the electrostatic support electrode in the radial direction. It is configured to be smaller than half the pitch.
【0133】[0133]
【発明の実施の形態】以下図1〜図5を参照して本発明
によるジャイロ装置の例を説明する。本発明のジャイロ
装置には、ジャイロロータ20の電極部とそれに対応し
たジャイロケース21の静電支持電極によって構成され
るコンデンサの端部に生成される電界を抑制するための
電界補償機構が設けられる。以下にその例を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of a gyro device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The gyro device of the present invention is provided with an electric field compensating mechanism for suppressing an electric field generated at an end of a capacitor formed by the electrode portion of the gyro rotor 20 and the corresponding electrostatic support electrode of the gyro case 21. . An example will be described below.
【0134】図1及び図2を参照して本発明のジャイロ
装置の第1の例を説明する。図1は本例のジャイロ装置
のジャイロケース21の上側底部材22の内面の左半分
を示し、図示のように4つの静電支持電極のうち第3の
静電支持電極223が示されている。尚、第2及び第4
の静電支持電極222、224は左半分のみが示されて
いる。また、静電支持電極の内側に駆動用電極225が
形成されている。この駆動用電極225は、複数の扇形
に構成され、円周上に沿って1列に環状に配置されてい
る。中心には突起状の放電兼用ストッパ127が設けら
れている。A first example of the gyro device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the left half of the inner surface of the upper bottom member 22 of the gyro case 21 of the gyro device of the present embodiment, and shows a third electrostatic support electrode 223 among four electrostatic support electrodes as shown. . Note that the second and fourth
, Only the left half is shown. Further, a driving electrode 225 is formed inside the electrostatic support electrode. The driving electrodes 225 are formed in a plurality of fan shapes, and are arranged in a ring along the circumference in a line. At the center, a protruding discharge / stopper 127 is provided.
【0135】第3の静電支持電極223について説明す
る。静電支持電極223は、互いに隔置された2つの櫛
形部223−1、223−2を含み、斯かる2つの櫛形
部は互いに隔置されている。一方の櫛形部223−1は
半径方向に延在する半径部223Rと複数の円周方向に
延在する円周部223A、223Cとを有する。同様
に、他方の櫛形部223−2は半径方向に延在する半径
部223Rと複数の円周方向に延在する円周部223
B、223Dとを有する。各櫛形部223−1、223
−2の円周部223A、223C及び223B、223
Dは互い違いに他を挟むように配置されている。各櫛形
部223−1、223−2の半径部223R、223R
の端部には端子部223R’、223R’がそれぞれ形
成されている。Next, the third electrostatic support electrode 223 will be described. The electrostatic support electrode 223 includes two comb-shaped portions 223-1 and 223-2 separated from each other, and the two comb-shaped portions are separated from each other. One comb-shaped part 223-1 has a radial part 223R extending in the radial direction and a plurality of circumferential parts 223A and 223C extending in the circumferential direction. Similarly, the other comb-shaped portion 223-2 includes a radial portion 223R extending in the radial direction and a plurality of circumferential portions 223 extending in the circumferential direction.
B, 223D. Each comb 223-1, 223
-2 circumferential portions 223A, 223C and 223B, 223
D is alternately arranged so as to sandwich the other. Radius portions 223R, 223R of each comb-shaped portion 223-1, 223-2
Are formed with terminal portions 223R 'and 223R', respectively.
【0136】本例のジャイロ装置によると、図示のよう
に、静電支持電極223を構成する2つの櫛形部223
−1、223−2の間に且つそれより隔置されて、補助
電極323が配置されている。補助電極323は、円周
方向に延在する円周部323A、323B、323C、
323D、323E、323Fと半径方向に延在する半
径部323Rと外側の端子部323R’とを有する。According to the gyro device of the present embodiment, as shown, the two comb-shaped portions 223 forming the electrostatic support electrode 223 are formed.
-1, 223-2 and spaced apart therefrom. The auxiliary electrode 323 includes circumferential portions 323A, 323B, 323C extending in the circumferential direction,
323D, 323E, and 323F, a radial portion 323R extending in the radial direction, and an outer terminal portion 323R '.
【0137】本例のジャイロ装置は、上述の従来のジャ
イロ装置と比較して、補助電極323が設けられている
点が異なり、それ以外の構成は同一であってよい。従っ
て、補助電極323以外の部分の構成及び動作の説明は
省略する。The gyro device of this example is different from the above-mentioned conventional gyro device in that an auxiliary electrode 323 is provided, and the other configuration may be the same. Therefore, the description of the configuration and operation of parts other than the auxiliary electrode 323 will be omitted.
【0138】図2を参照して説明する。図2は、ジャイ
ロケースの上側底部材22に設けられた第3の静電支持
電極223及び補助電極323とそれに対応したジャイ
ロロータ20の上側の電極部200の関係を示す。本例
では、静電支持電極223の櫛形部の円周部223A、
223B、223C、223Dとそれに対応したジャイ
ロロータ20の電極部200A、200B、200C、
200Dの寸法は、数1の式及び数2の式の関係を満た
すように設計される。The description will be made with reference to FIG. FIG. 2 shows the relationship between the third electrostatic support electrode 223 and the auxiliary electrode 323 provided on the upper bottom member 22 of the gyro case and the corresponding upper electrode section 200 of the gyro rotor 20. In this example, the circumferential portion 223A of the comb-shaped portion of the electrostatic support electrode 223,
223B, 223C, 223D and the corresponding electrode portions 200A, 200B, 200C of the gyro rotor 20;
The dimension of 200D is designed so as to satisfy the relationship of the equations (1) and (2).
【0139】従って、ジャイロロータ20の電極部20
0A、200B、200C、200Dの半径方向の寸法
L1 は2つの電極部200A、200Bの間の間隔
L1 ’に等しく、半径方向のピッチの半分p/2に等し
い。また、静電支持電極223の円周部223A、22
3B、223C、223Dの半径方向の寸法L2 は2つ
の静電支持電極223の円周部223A、223Bの間
の間隔L2 ’に等しく、半径方向のピッチの半分p/2
に等しい。Therefore, the electrode section 20 of the gyro rotor 20
The radial dimension L 1 of 0A, 200B, 200C, 200D is equal to the distance L 1 ′ between the two electrode portions 200A, 200B, and is equal to half the radial pitch p / 2. Further, the circumferential portions 223A and 223 of the electrostatic support electrode 223
3B, 223C, circumferential portion 223A of the radial dimension of the 223D L 2 are two electrostatic supporting electrode 223 is equal to the distance L 2 'between 223B, half the pitch of the radial p / 2
be equivalent to.
【0140】[0140]
【数26】L1 =L1 ’=L=p/2 L2 =L2 ’=L=p/2L 1 = L 1 '= L = p / 2 L 2 = L 2 ' = L = p / 2
【0141】ジャイロロータ20の環状の電極部200
A、200B、200C、200Dの平均半径、即ち、
Z軸から環の幅の中央位置までの距離をr1 、対応する
円弧状の静電支持電極223の円周部223A、223
B、223C、及び223Dの平均半径、即ち、Z軸か
ら円弧の幅の中央位置までの距離をr2 とする。Z軸か
らジャイロロータ20の環状の電極部200A、200
B、200C、200Dの外縁までの距離をr1 ’、Z
軸から円弧状の静電支持電極223の円周部223A、
223B、223C及び223Dの外縁までの距離をr
2 ’とする。図示のように、これらの平均半径r1 、r
2 の差Δr及び外縁の半径r1 ’、r2’の差Δr’は
次のように表される。The annular electrode section 200 of the gyro rotor 20
A, 200B, 200C, the average radius of 200D, that is,
The distance from the Z axis to the center position of the width of the ring is r 1 , and the corresponding circumferential portions 223A and 223 of the arc-shaped electrostatic support electrode 223
B, 223C, and 223D mean radius, i.e., the distance from the Z axis to the center position of the width of the arc and r 2. The annular electrode portions 200A, 200 of the gyro rotor 20 are viewed from the Z axis.
The distance to the outer edge of B, 200C, 200D is represented by r 1 ′, Z
A circumferential portion 223A of the electrostatic support electrode 223 in an arc shape from the axis;
Let the distances to the outer edges of 223B, 223C and 223D be r
2 '. As shown, these average radii r 1 , r
The difference Δr of 2 and the difference Δr ′ between the outer edge radii r 1 ′ and r 2 ′ are expressed as follows.
【0142】[0142]
【数27】Δr=r2 −r1 =r2 ’−r1 ’=p/4
=L/2[Equation 27] Δr = r 2 −r 1 = r 2 '−r 1 ' = p / 4
= L / 2
【0143】補助電極323A、323B、323Cの
半径方向の寸法M2 は、隣接する2つの静電支持電極2
23A、223Bの間の間隙L2 ’=Lより小さい。The radial dimension M 2 of the auxiliary electrodes 323A, 323B, 323C is the same as that of the two adjacent electrostatic support electrodes 2
23A, a gap L 2 '= L is smaller than between 223B.
【0144】[0144]
【数28】M2 <L2 ’[Equation 28] M 2 <L 2 '
【0145】補助電極323は、導電性材料より構成さ
れ、静電支持電極223と同一材料より構成されてよ
い。また、補助電極323は、静電支持電極223と同
一方法によって同時に製造されてよい。静電支持電極及
び補助電極は周知の金属薄膜製造技術が使用されてよ
い。金属薄膜製造技術には、蒸着、イオンプレーティン
グ、フォトファブリケーション等が含まれる。The auxiliary electrode 323 is made of a conductive material, and may be made of the same material as the electrostatic support electrode 223. Further, the auxiliary electrode 323 may be manufactured simultaneously with the electrostatic support electrode 223 by the same method. Well-known metal thin film manufacturing technology may be used for the electrostatic support electrode and the auxiliary electrode. Metal thin film manufacturing techniques include vapor deposition, ion plating, photofabrication, and the like.
【0146】補助電極323の作用について説明する。
補助電極323は対応するジャイロロータ20の電極部
200と同一電位に維持される。図10を参照して説明
したように、ジャイロロータ20の電極部200の電位
はゼロに保持される。従って補助電極323の電位はゼ
ロに保持される。補助電極323の端子部323R’は
接地される。端子部323R’は上側底部材22に設け
られたスルーホールを経由して接地される。The operation of the auxiliary electrode 323 will be described.
The auxiliary electrode 323 is maintained at the same potential as the corresponding electrode section 200 of the gyro rotor 20. As described with reference to FIG. 10, the potential of the electrode section 200 of the gyro rotor 20 is maintained at zero. Therefore, the potential of the auxiliary electrode 323 is kept at zero. The terminal portion 323R 'of the auxiliary electrode 323 is grounded. The terminal portion 323R 'is grounded via a through hole provided in the upper bottom member 22.
【0147】こうして、補助電極323の電位をジャイ
ロロータ20の電極部200の電位と同一にすることに
よって、ジャイロケース21に設けられた静電支持電極
323とジャイロロータ20の電極部200とによって
構成されるコンデンサの端部に生成される電界は抑制さ
れ、このコンデンサによる静電支持力及びジャイロロー
タ20の半径方向(X軸方向)の変位に対する静電容量
の変化の感度が改善される。By setting the potential of the auxiliary electrode 323 to be the same as the potential of the electrode section 200 of the gyro rotor 20, the electrostatic support electrode 323 provided on the gyro case 21 and the electrode section 200 of the gyro rotor 20 are constituted. The electric field generated at the end of the formed capacitor is suppressed, and the electrostatic supporting force by the capacitor and the sensitivity of the capacitance change to the radial (X-axis) displacement of the gyro rotor 20 are improved.
【0148】図3を参照して本発明によるジャイロ装置
の第2の例について説明する。図3は図2と同様、本例
のジャイロ装置のうち上側底部材22に装着された第3
の静電支持電極223とそれに対応するジャイロロータ
20の電極部200とを示す。本例によると上側底部材
22の静電支持電極223の円周部223A、223
B、223C、223Dの間の間隙に溝423A、42
3B、423C、423Dが設けられている。A second example of the gyro device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a third embodiment of the gyro device according to the present invention, similar to FIG.
And a corresponding electrode section 200 of the gyro rotor 20 are shown. According to this example, the circumferential portions 223A, 223 of the electrostatic support electrode 223 of the upper bottom member 22.
B, 223C and 223D, and grooves 423A and 42
3B, 423C and 423D are provided.
【0149】本例のジャイロ装置は、上述の従来のジャ
イロ装置と比較して、溝423A、423B、423
C、423Dが設けられている点が異なり、それ以外の
構成は同一であってよい。また、図1及び図2に示した
本発明によるジャイロ装置の第1の例と比較して、補助
電極323の代わりに溝423A、423B、423
C、423Dが設けられている点が異なり、それ以外の
構成は同一であってよい。従って、溝423A、423
B、423C、423D以外の部分の構成及び動作の説
明は省略する。The gyro device of this embodiment is different from the above-mentioned conventional gyro device in that the grooves 423A, 423B and 423 are provided.
C and 423D are provided, and the other configuration may be the same. Also, as compared with the first example of the gyro device according to the present invention shown in FIGS. 1 and 2, the grooves 423A, 423B, 423 are used instead of the auxiliary electrodes 323.
C and 423D are provided, and the other configuration may be the same. Therefore, the grooves 423A, 423
Description of the configuration and operation of the parts other than B, 423C, and 423D will be omitted.
【0150】溝423A、423B、423C、423
Dの深さtは、ジャイロロータ20の電極部200A、
200Bの間の溝の深さより十分小さくよい。溝の42
3の深さは、例えば、電極部200A、200Bの半径
方向のピッチpが40μmであり半径方向の幅L1 が約
20μmの場合、数μ、例えば、2〜6μmであってよ
い。The grooves 423A, 423B, 423C, 423
The depth t of D is the electrode portion 200A of the gyro rotor 20,
It may be sufficiently smaller than the depth of the groove between 200B. Groove 42
The depth of 3, for example, when the electrode portion 200A, the pitch p in the radial direction of the 200B is 40μm width L 1 in the radial direction is about 20 [mu] m, few mu, for example, be 2-6 [mu] m.
【0151】溝423A、423B、423C、423
Dの作用について説明する。溝423A、423B、4
23C、423Dを形成することによってジャイロケー
ス21に設けられた静電支持電極323とジャイロロー
タ20の電極部200とによって構成されるコンデンサ
の端部に生成される電界は抑制され、このコンデンサに
よる静電支持力及びジャイロロータ20の半径方向(X
軸方向)の変位に対する静電容量の変化の感度が改善さ
れる。Grooves 423A, 423B, 423C, 423
The operation of D will be described. Grooves 423A, 423B, 4
By forming the electrodes 23C and 423D, the electric field generated at the end of the capacitor constituted by the electrostatic support electrode 323 provided on the gyro case 21 and the electrode section 200 of the gyro rotor 20 is suppressed, and the static electricity generated by this capacitor is reduced. And the radial direction of the gyro rotor 20 (X
The sensitivity of the change in capacitance to axial displacement) is improved.
【0152】図4を参照して本発明によるジャイロ装置
の第3の例について説明する。図4は図2及び図3と同
様、本例のジャイロ装置のうち上側底部材22に装着さ
れた第3の静電支持電極223とそれに対応するジャイ
ロロータ20の電極部200とを示す。本例によると数
1の式は成り立つが数2の式の関係式は成り立たない。
即ち、数26の式は成り立たない。A third example of the gyro device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the third electrostatic support electrode 223 mounted on the upper bottom member 22 and the corresponding electrode section 200 of the gyro rotor 20 in the gyro device of the present example, as in FIGS. 2 and 3. According to this example, the equation of Equation 1 holds, but the relational equation of Equation 2 does not hold.
That is, the equation of Equation 26 does not hold.
【0153】本例によると、ジャイロロータ20の電極
部200A、200B、200C、200Dの半径方向
の寸法L1 は、半径方向のピッチpの半分p/2より小
さく、従って2つの電極部200A、200Bの間の間
隔L1 ’より小さい。また、静電支持電極223の円周
部223A、223B、223C、223Dの半径方向
の寸法L2 は、半径方向のピッチpの半分p/2より小
さく、従って2つの静電支持電極223の円周部223
A、223Bの間の間隔L2 ’より小さい。According to this example, the radial dimension L 1 of the electrode sections 200A, 200B, 200C, 200D of the gyro rotor 20 is smaller than half the radial pitch p, that is, p / 2, and therefore, the two electrode sections 200A, 200A, 200B interval L 1 'is smaller than between. Further, the circumferential portion 223A of the electrostatic support electrode 223, 223B, 223C, the radial dimension L 2 of the 223D is less than half p / 2 of the pitch p in the radial direction, thus the circle of two electrostatic supporting electrode 223 Peripheral part 223
The distance between A and 223B is smaller than L 2 ′.
【0154】[0154]
【数29】L1 <p/2<L1 ’ L2 <p/2<L2 ’ L1 +L1 ’=p L2 +L2 ’=p L1 =L2 [Number 29] L 1 <p / 2 <L 1 'L 2 <p / 2 <L 2' L 1 + L 1 '= p L 2 + L 2' = p L 1 = L 2
【0155】本例のジャイロ装置は、上述の従来のジャ
イロ装置と比較して、ジャイロロータ20の電極部20
0A、200B、200C、200Dの半径方向の寸法
L1がより小さく、静電支持電極223の円周部223
A、223B、223C、223Dの半径方向の寸法L
2 がより小さくなっている点が異なり、それ以外の構成
は同一であってよい。従って、それ以外の部分の構成及
び動作の説明は省略する。The gyro device of the present embodiment is different from the above-mentioned conventional gyro device in that the electrode section 20 of the gyro rotor 20 is provided.
0A, 200B, 200C, radial dimension L 1 is smaller of 200D, circumferential portion 223 of the electrostatic support electrode 223
A, L in the radial direction of 223B, 223C, 223D
2 is smaller, and other configurations may be the same. Therefore, description of the configuration and operation of the other parts is omitted.
【0156】こうして、ジャイロロータ20の電極部2
00A、200B、200C、200Dの半径方向の寸
法L1 及び静電支持電極223の円周部223A、22
3B、223C、223Dの半径方向の寸法L2 をより
小さくし、ジャイロロータ20の隣接する2つの電極部
200A、200Bの間の寸法L1 ’及び静電支持電極
223の隣接する2つの円周部223A、223Bのの
間の寸法L2 ’を小さくすることによって、両者によっ
て構成されるコンデンサの静電支持力及びジャイロロー
タ20の半径方向(X軸方向)の変位に対する静電容量
の変化の感度が改善され、ジャイロロータ20に対する
拘束力又は復元力が改善される。Thus, the electrode section 2 of the gyro rotor 20
00A, 200B, 200C, circumferential portion of the radial dimension of the 200D L 1 and electrostatic supporting electrodes 223 223A, 22
3B, 223C, and smaller radial dimension L 2 of 223D, two adjacent electrode parts 200A of the gyro rotor 20, adjacent two circumferential dimension L 1 'and the electrostatic supporting electrode 223 between 200B By reducing the dimension L 2 ′ between the portions 223A and 223B, the electrostatic supporting force of the capacitor formed by the two and the change of the capacitance with respect to the radial displacement (X-axis direction) of the gyro rotor 20 can be reduced. The sensitivity is improved, and the binding or restoring force on the gyro rotor 20 is improved.
【0157】以上図1〜図4を参照して本発明のジャイ
ロ装置の第1〜第3の例を説明した。特に、これらの図
では、上側底部材22に装着された第3の静電支持電極
223とそれに対応するジャイロロータ20の電極部2
00とを示したが、ジャイロ装置の他の部分は同様な構
成である。即ち、上側底部材22に装着された第1、第
2及び第4の静電支持電極221、222、224とそ
れに対応するジャイロロータ20の電極部200の関
係、下側底部材24に装着された第1、第2、第3及び
第4の静電支持電極231、232、233、234と
それに対応するジャイロロータ20の電極部200’の
関係も同様である。The first to third examples of the gyro device according to the present invention have been described above with reference to FIGS. In particular, in these figures, the third electrostatic support electrode 223 mounted on the upper bottom member 22 and the corresponding electrode portion 2 of the gyro rotor 20 are shown.
00, the other parts of the gyro device have the same configuration. That is, the relationship between the first, second, and fourth electrostatic support electrodes 221, 222, and 224 mounted on the upper bottom member 22 and the corresponding electrode section 200 of the gyro rotor 20, The same applies to the relationship between the first, second, third, and fourth electrostatic support electrodes 231, 232, 233, and 234 and the corresponding electrode section 200 'of the gyro rotor 20.
【0158】また、上述の本発明の3つの例は、互いに
組み合わせることが可能である。例えば、補償電極を本
発明の第2の例又は第3の例に付加することも可能であ
る。また第2の例と第3の例を組み合わせることも可能
である。勿論、3つの例を組み合わせてもよい。The above three examples of the present invention can be combined with each other. For example, a compensating electrode can be added to the second example or the third example of the present invention. It is also possible to combine the second example and the third example. Of course, the three examples may be combined.
【0159】最後に図5を参照して本発明によるジャイ
ロ装置の各例の効果について説明する。図5はコンデン
サの静電容量の変化量を示すグラフである。ジャイロロ
ータ20がx軸方向に変位したとき、静電支持電極22
3とそれに対応するジャイロロータ20の電極部200
によって構成されるコンデンサの静電容量の変化率を計
算したものである。Finally, the effect of each example of the gyro device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a graph showing the amount of change in the capacitance of the capacitor. When the gyro rotor 20 is displaced in the x-axis direction, the electrostatic support electrode 22
3 and the corresponding electrode section 200 of the gyro rotor 20
Is calculated by calculating the rate of change of the capacitance of the capacitor constituted by.
【0160】図5Fのグラフは、図11を参照して説明
したように、コンデンサによって生成される電界が理想
的な場合、即ち、ジャイロロータ20の電極部とジャイ
ロケース21の静電支持電極の重なりあう部分(長さL
0 )にのみに一様な電界が発生し、コンデンサの端部に
発生する電界を無視した場合のコンデンサの静電容量の
変化率を表し、その値を1とする。図5Aは、図6〜図
17を参照して説明した従来のジャイロ装置の場合のコ
ンデンサの静電容量の変化率を表し、略0.4である。The graph of FIG. 5F shows the case where the electric field generated by the capacitor is ideal, that is, the electrode portion of the gyro rotor 20 and the electrostatic support electrode of the gyro case 21 as described with reference to FIG. Overlapping parts (Length L
0 ), a uniform electric field is generated, and the change rate of the capacitance of the capacitor when the electric field generated at the end of the capacitor is neglected is represented. FIG. 5A shows the rate of change of the capacitance of the capacitor in the case of the conventional gyro device described with reference to FIGS. 6 to 17, and is approximately 0.4.
【0161】図5Bは本発明の第3の例の場合、図5C
は本発明の第2の例の場合、図5Dは本発明の第1の例
の場合、図5Eは本発明の第1の例と第3の例を組み合
わせた場合のコンデンサの静電容量の変化率を表す。本
発明によると、3つの例のうち第1の例が最も良い結果
を得ることができることが判った。第1の例と他の例を
組み合わせると更に良い結果が得られることがわかる。FIG. 5B shows a case of the third example of the present invention.
FIG. 5D shows the case of the second example of the present invention, FIG. 5D shows the case of the first example of the present invention, and FIG. 5E shows the capacitance of the capacitor when the first and third examples of the present invention are combined. Indicates the rate of change. According to the invention, it has been found that the first of the three examples gives the best results. It can be seen that a better result can be obtained by combining the first example with other examples.
【0162】以上本発明の実施例について詳細に説明し
たが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明の要
旨を逸脱することなく他の種々の構成が採りうることは
当業者にとって容易に理解されよう。Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, it is easy for those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiments and can adopt various other configurations without departing from the gist of the present invention. Will be understood.
【0163】[0163]
【発明の効果】本発明によれば、ジャイロロータを静電
支持力によって浮動的に支持する形式ジャイロ装置にお
いて、ジャイロロータの半径方向の変位に対する静電容
量の変化の感度と静電支持力を改善することができる利
点がある。According to the present invention, in a gyro apparatus in which a gyro rotor is floatingly supported by an electrostatic supporting force, the sensitivity and the electrostatic supporting force of a change in capacitance with respect to a radial displacement of the gyro rotor are improved. There are advantages that can be improved.
【0164】本発明によれば、ジャイロロータを静電支
持力によって浮動的に支持する形式ジャイロ装置におい
て、ジャイロロータの半径方向の変位に対する静電容量
の変化の感度と静電支持力を改善することができるか
ら、ジャイロロータに対する拘束力又は復元力を増加さ
せることができる利点がある。According to the present invention, in a gyro apparatus in which a gyro rotor is floatingly supported by an electrostatic supporting force, the sensitivity of the change in capacitance to the radial displacement of the gyro rotor and the electrostatic supporting force are improved. Therefore, there is an advantage that the binding force or the restoring force on the gyro rotor can be increased.
【0165】本発明によれば、ジャイロロータを静電支
持力によって浮動的に支持する形式ジャイロ装置におい
て、簡単な構成によって、ジャイロロータの半径方向の
変位に対する静電容量の変化の感度と静電支持力を改善
し、ジャイロロータに対する拘束力又は復元力を改善さ
せることができる利点がある。According to the present invention, in a gyro apparatus in which a gyro rotor is floatingly supported by an electrostatic supporting force, the sensitivity of the change in capacitance with respect to the radial displacement of the gyro rotor and the electrostatic capacity can be improved by a simple configuration. There is an advantage that the supporting force can be improved, and the binding force or restoring force on the gyro rotor can be improved.
【図1】本発明のジャイロ装置の第1の例の静電支持電
極の一部を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a part of an electrostatic support electrode of a first example of a gyro device of the present invention.
【図2】本発明のジャイロ装置の第1の例の部分断面図
である。FIG. 2 is a partial sectional view of a first example of the gyro device of the present invention.
【図3】本発明のジャイロ装置の第2の例の部分断面図
である。FIG. 3 is a partial sectional view of a second example of the gyro device of the present invention.
【図4】本発明のジャイロ装置の第3の例の部分断面図
である。FIG. 4 is a partial sectional view of a third example of the gyro device of the present invention.
【図5】本発明のジャイロ装置の3つの例の効果を比較
する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram comparing the effects of three examples of the gyro device of the present invention.
【図6】従来のジャイロ装置の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a conventional gyro device.
【図7】従来のジャイロ装置のジャイロロータの電極部
とジャイロケースの静電支持電極の間の相対的位置関係
を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a relative positional relationship between an electrode portion of a gyro rotor of a conventional gyro device and an electrostatic support electrode of a gyro case.
【図8】従来のジャイロ装置の制御ループの構成例を示
す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a control loop of a conventional gyro device.
【図9】従来のジャイロ装置の拘束制御系を説明するた
めの説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a constraint control system of a conventional gyro device.
【図10】従来のジャイロ装置の機構制御回路の構成例
を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a mechanism control circuit of a conventional gyro device.
【図11】コンデンサの位置関係を説明するための説明
図である。FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a positional relationship of capacitors.
【図12】従来のジャイロ装置の制御演算部の構成例及
びジャイロ加速度出力演算部を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of a control calculation unit and a gyro acceleration output calculation unit of a conventional gyro device.
【図13】従来のジャイロ装置の変位演算部の構成例を
示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of a displacement calculation unit of a conventional gyro device.
【図14】従来のジャイロ装置のPID演算部の構成例
を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of a PID calculation unit of a conventional gyro device.
【図15】従来のジャイロ装置の制御電圧演算部の動作
を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining an operation of a control voltage calculation unit of a conventional gyro device.
【図16】従来のジャイロ装置の制御電圧演算部に使用
されるACM(アクチュエータ補正マトリックス)の例
を説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining an example of an ACM (actuator correction matrix) used in a control voltage calculation unit of a conventional gyro device.
【図17】従来のジャイロ装置のジャイロ加速度出力演
算部の動作を説明するための図である。FIG. 17 is a diagram for explaining an operation of a gyro acceleration output calculation unit of a conventional gyro device.
20 ジャイロロータ 21 ジャイロケース 22 上側底部材 22B、24A スルーホール 23 スペーサ 23A 内壁 23B 凹部 23C 通路 24 下側底部材 26 空洞部 33 ゲッタ部材 121、122、123、124 機構制御回路 127、128 放電兼用ストッパ 131、132、133、134 機構制御回路 140 制御演算部 141 変位演算部 142 PID演算部 143 制御電圧演算部 144 制御電圧発生部 145 ジャイロ加速度出力演算部 146 変位補正演算部 200A、200B、200C、200D、200E、
200A’、200B’、200C’、200D’、2
00E’ 電極部 200a、200b、200c、200d、200e、
200f、200g、200a’、200b’、200
c’、200d’、200e’、200f’、200g
溝 221、222、223、224、225 電極 231、232、233、234、235 電極 323A、323B、323C 補助電極 423A、423B、423C、423D 溝Reference Signs List 20 gyro rotor 21 gyro case 22 upper bottom member 22B, 24A through hole 23 spacer 23A inner wall 23B recess 23C passage 24 lower bottom member 26 cavity 33 getter member 121, 122, 123, 124 mechanism control circuit 127, 128 discharge / stopper 131, 132, 133, 134 Mechanism control circuit 140 Control operation unit 141 Displacement operation unit 142 PID operation unit 143 Control voltage operation unit 144 Control voltage generation unit 145 Gyro acceleration output operation unit 146 Displacement correction operation unit 200A, 200B, 200C, 200D , 200E,
200A ', 200B', 200C ', 200D', 2
00E 'electrode section 200a, 200b, 200c, 200d, 200e,
200f, 200g, 200a ', 200b', 200
c ', 200d', 200e ', 200f', 200g
Grooves 221, 222, 223, 224, 225 Electrodes 231, 232, 233, 234, 235 Electrodes 323A, 323B, 323C Auxiliary electrodes 423A, 423B, 423C, 423D Grooves
Claims (4)
するX軸及びY軸を有するジャイロケースと、 該ジャイロケースの内部に静電支持力によって非接触的
に支持され上記中心軸線方向のスピン軸線を有する円盤
状のジャイロロータと、 上記ジャイロロータの両面に形成された電極部と、 上記ジャイロロータの両面の電極部の各々に対応して且
つそれより隔置されて上記ジャイロケースの内壁に配置
され、円周方向に互いに等角度の中心角度にて隔置され
た少なくとも3対の静電支持電極と、 上記ジャイロロータを上記スピン軸線周りに高速回転さ
せるためのロータ駆動系と、を有する加速度検出型のジ
ャイロ装置において、 上記ジャイロロータの電極部は半径方向に所定のピッチ
にて同心的に配列され半径方向の幅が同一の複数の環状
部を含むことと、 上記静電支持電極の各々は1対の互いに隔置された櫛形
部を含み、該櫛形部の各々は円周方向に延在し半径方向
に上記所定のピッチと同一のピッチにて同心的に配列さ
れ半径方向の幅が互いに同一の複数の円周部と該円周部
を接続する接続部とを有し、上記1対の櫛形部の円周部
は互い違いに他を挟むように配列されていることと、 上記静電支持電極の櫛形部の円周部の各々の半径方向の
幅は上記ジャイロロータの電極部の環状部の各々の半径
方向の幅に等しく且つ上記静電支持電極の櫛形部の円周
部の各々の円弧の半径はそれに対応する上記ジャイロロ
ータの電極部の環状部の各々の環の半径より大きいか又
は小さいことと、 上記静電支持力を生成するための制御用直流電圧と上記
ジャイロロータの変位を検出するための変位検出用交流
電圧とを重畳して上記少なくとも3対の静電支持電極に
印加し、上記ジャイロロータのX軸方向、Y軸方向及び
Z軸方向の直線変位とY軸周り及びX軸周りの回転変位
を指示する変位指示信号を出力する機構制御回路と、 該機構部制御回路より出力された上記変位指示信号を入
力して上記ジャイロロータの直線変位ΔXP 、ΔYP 、
ΔZP 及び回転変位ΔθP 、ΔφP を演算し、該直線変
位ΔXP 、ΔYP 、ΔZP 及び回転変位ΔθP 、ΔφP
がゼロになるように上記制御用直流電圧の修正量を演算
し、それを上記機構制御回路にフィードバックする制御
演算部と、 該制御演算部の出力信号を入力してジャイロ出力を演算
するジャイロ加速度出力演算部と、 上記ジャイロロータの電極部とそれに対応した上記静電
支持電極の櫛形部の円周部によって構成されるコンデン
サに生ずる電界を制御するための電界補償機構と、を有
し、該電界補償機構によって上記コンデンサによって生
成される静電支持力を改善するように構成されているこ
とを特徴とするジャイロ装置。1. A gyro case having a Z axis along a center axis direction and an X axis and a Y axis orthogonal thereto, and a gyro case which is supported inside the gyro case in a non-contact manner by electrostatic supporting force and is provided in the center axis direction. A disk-shaped gyro rotor having a spin axis; electrode portions formed on both surfaces of the gyro rotor; and inner walls of the gyro case corresponding to and separated from the electrode portions on both surfaces of the gyro rotor, respectively. And at least three pairs of electrostatic support electrodes spaced apart from each other at equal central angles in the circumferential direction, and a rotor drive system for rotating the gyro rotor at high speed around the spin axis. In the gyro device of the acceleration detection type, the electrode portions of the gyro rotor are arranged concentrically at a predetermined pitch in the radial direction and have a plurality of annular portions having the same radial width. Each of said electrostatic support electrodes includes a pair of spaced apart combs, each of said combs extending in a circumferential direction and having a pitch equal to said predetermined pitch in a radial direction. And a plurality of circumferential portions having the same radial width and a connecting portion connecting the circumferential portions, and the circumferential portions of the pair of comb portions are alternately arranged with each other. Being arranged so as to sandwich it, the radial width of each circumferential portion of the comb-shaped portion of the electrostatic support electrode is equal to the radial width of each annular portion of the electrode portion of the gyro rotor, and The radius of each arc of the circumference of the comb-shaped portion of the electrostatic supporting electrode is larger or smaller than the radius of each ring of the annular portion of the electrode portion of the gyro rotor corresponding thereto, and To detect the control DC voltage to be generated and the displacement of the gyro rotor A displacement detection AC voltage is superimposed and applied to the at least three pairs of electrostatic support electrodes, and linear displacements of the gyro rotor in the X-axis direction, the Y-axis direction and the Z-axis direction, around the Y-axis and around the X-axis. A mechanism control circuit for outputting a displacement instruction signal for instructing a rotational displacement; and a linear displacement ΔX P , ΔY P for the gyro rotor by inputting the displacement instruction signal output from the mechanism control circuit.
Calculate ΔZ P and rotational displacements Δθ P , Δφ P and calculate the linear displacements ΔX P , ΔY P , ΔZ P and rotational displacements Δθ P , Δφ P.
Calculating a correction amount of the control DC voltage so as to be zero, and feeding back the correction amount to the mechanism control circuit; and a gyro acceleration for inputting an output signal of the control calculation unit and calculating a gyro output. An output operation unit, and an electric field compensation mechanism for controlling an electric field generated in a capacitor formed by the electrode part of the gyro rotor and the circumference of the comb-shaped part of the electrostatic support electrode corresponding to the electrode part, A gyro device configured to improve an electrostatic supporting force generated by the capacitor by an electric field compensation mechanism.
の間に配置された補助電極を含み、該補助電極は上記ジ
ャイロロータの電極部と同一電位に維持されていること
を特徴とするジャイロ装置。2. The gyro device according to claim 1, wherein the electric field compensation mechanism includes an auxiliary electrode disposed between two comb-shaped portions of the electrostatic support electrode, wherein the auxiliary electrode is an electrode of the gyro rotor. A gyro device, wherein the gyro device is maintained at the same potential as that of the gyro.
いて、 上記電界補償機構は、上記静電支持電極の2つの櫛形部
の間に形成された溝を含むことを特徴とするジャイロ装
置。3. The gyro device according to claim 1, wherein the electric field compensation mechanism includes a groove formed between two comb-shaped portions of the electrostatic support electrode.
において、 上記電界補償機構は、上記ジャイロロータの電極部の半
径方向の幅を上記半径方向のピッチの半分より小さく
し、上記静電支持電極の円周部の半径方向の幅を上記半
径方向のピッチの半分より小さくするように構成するこ
とを含むことを特徴とするジャイロ装置。4. The gyro apparatus according to claim 1, wherein the electric field compensation mechanism makes a radial width of an electrode portion of the gyro rotor smaller than half of a pitch in the radial direction, and sets the electrostatic capacity of the gyro rotor to be smaller than a half of the radial pitch. A gyro device comprising a configuration in which a radial width of a circumferential portion of a support electrode is smaller than half of the radial pitch.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29686596A JPH10141959A (en) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | Gyro apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29686596A JPH10141959A (en) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | Gyro apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10141959A true JPH10141959A (en) | 1998-05-29 |
Family
ID=17839171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29686596A Pending JPH10141959A (en) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | Gyro apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10141959A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100458366C (en) * | 2006-06-08 | 2009-02-04 | 上海交通大学 | Active suspension permanent magnet ring rotor acynchronous induction micro machinery gyroscope gyroscope |
CN114719835A (en) * | 2022-02-22 | 2022-07-08 | 瑞声开泰科技(武汉)有限公司 | Micromechanical gyroscope and electronic product |
-
1996
- 1996-11-08 JP JP29686596A patent/JPH10141959A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100458366C (en) * | 2006-06-08 | 2009-02-04 | 上海交通大学 | Active suspension permanent magnet ring rotor acynchronous induction micro machinery gyroscope gyroscope |
CN114719835A (en) * | 2022-02-22 | 2022-07-08 | 瑞声开泰科技(武汉)有限公司 | Micromechanical gyroscope and electronic product |
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