振动式单框架微控制力矩陀螺

摘要

本发明公开了一种振动式单框架微控制力矩陀螺，属于利用科氏效应的制导或控制装置领域。该机构由单一的结构层和支撑结构层的玻璃基底构成。结构层中，转子由弧形梳齿驱动，并通过支撑梁连接到框架上；框架由玻璃基底上的电极驱动，并将运动传递给转子；最终梳齿和框架的运动通过科氏效应产生输出力矩。该发明的有益效果是：1)结构层上的梳齿和外框电位可以实现分别控制；2)结构简单，转子和框架处于同一层，加工工艺较简单；3)采用折叠梁结构实现大位移驱动，减小结构的非线性效应，同时降低了驱动电压；4)在结构设计时分析推导了驱动用电极和结构层之间的尺寸关系，以避免“静电吸合”现象的产生，防止结构失效。

主权项

一种振动式单框架微控制力矩陀螺，其特征在于，由结构层(1)和基底(3)构成；结构层(1)材料为半导体材料，基底(3)是可以与结构层(1)材料键合的绝缘材料；所述的结构层(1)包括由中心圆(11)和扇环(5)组成的转子(16)、折叠梁(7)、活动梳齿(10)、固定梳齿(9)、外框(4)，所有结构厚度一致；中心圆(11)的周向均布有若干个以中心圆(11)半径为内径的扇环(5)，扇环(5)的外径小于外框(4)到中心圆(11)圆心的最小距离，每个扇环(5)两侧径向对称分布有若干个活动梳齿(10)，每个活动梳齿(10)与对应的固定梳齿(9)构成一组梳齿对，固定梳齿(9)通过梳齿锚点(8)与基底(3)相连；每两个相邻的扇环(5)之间布有一个将外框(4)和转子(16)连接起来的折叠梁(7)，外框(4)通过外框锚点(6)悬置在基底(3)上；对应结构层(1)上的外框锚点(6)的位置，基底(3)上布有相应的键合点(14)，在基底(3)上与外框(4)的四个顶点对应的位置布有四个外框驱动用电极(12)；对应结构层(1)上的固定梳齿(9)的位置，基底(3)上布有若干个梳齿驱动用电极(15)；基底(3)上的键合点(14)、外框驱动用电极(12)、梳齿驱动用电极(15)通过导线(13)引至相应的打线点(2)。