圆柱形及多环形轴向充磁永磁反磁转子电荷驰豫旋转微陀螺

摘要

一种微机电系统领域的圆柱形及多环形轴向充磁永磁反磁转子电荷驰豫旋转微陀螺，由上定子、转子和下定子构成，依靠上、下定子中的圆柱形及多环形轴向充磁永磁体对反磁转子提供悬浮力和侧向稳定力，实现无控制自稳起支悬浮，利用电荷驰豫，不需要转速检测即可以实现转子恒高速转动。同时又利用上、下定子的轴向检测及反馈电极和下定子侧向检测及反馈电极与转子之间静电力来提高微陀螺的轴向刚度、侧向刚度和抗冲击能力，增强稳定悬浮性能，降低了转子的起支过程和起支控制难度，不需要复杂控制机构即可实现自稳定，功耗小、实现方便，尺寸小，可以同时检测包括沿X、Y、Z轴的三轴线加速度以及绕X、Y轴二轴角加速度。

主权项

一种圆柱形及多环形轴向充磁永磁反磁转子电荷驰豫旋转微陀螺，由上定子(1)、转子(3)和下定子(2)构成，上定子(1)倒扣在下定子(2)上，转子(3)则悬浮在上定子(1)和下定子(2)形成的空腔内，其特征在于：所述下定子(2)包括下定子侧向检测及反馈电极(6)、下定子公共电容极板(4)、下定子轴向检测及反馈电极(5)、下定子基体(7)、下定子圆柱形轴向充磁永磁体(8)、多个下定子环形轴向充磁永磁体(9)、下定子旋转驱动电极(18)，在下定子基体(7)的顶面上由内而外依次分布着下定子公共电容极板(4)、下定子旋转驱动电极(18)、下定子轴向检测及反馈电极(5)、下定子侧向检测及反馈电极(6)；在下定子基体(7)的底面，下定子圆柱形轴向充磁永磁体(8)位于下定子基体(7)表面几何结构的中心位置，而多个下定子环形轴向充磁永磁体(9)则以下定子基体表面几何结构的中心位置为圆心从内向外依次布置，相邻两个环形永磁体紧密嵌套配合，下定子圆柱形永磁体(8)紧密嵌套在圆环内半径最小的环形永磁体中，下定子(2)相邻永磁体同一端面的磁极极性相异；所述上定子(1)包括上定子基体(12)、上定子公共电容极板(10)和上定子轴向检测及反馈电极(11)、上定子圆柱形轴向充磁永磁体(14)、上定子环形轴向充磁永磁体(13)、上定子旋转驱动电极(19)，在上定子基体(12)的底面，上定子圆柱形轴向充磁永磁体(14)位于上定子基体(12)表面几何结构的中心位置，而多个上定子环形轴向充磁永磁体(13)则以上定子基体(12)表面几何结构的中心位置为圆心从内向外依次布置，相邻两个环形永磁体紧密嵌套配合，上定子圆柱形轴向充磁永磁体(14)紧密嵌套在圆环内半径最小的环形永磁体中，上定子(1)相邻的永磁体同一端面的磁极性相异，在上定子基体(12)的顶面上由内而外依次分布着上定子公共电容极板(10)、上定子旋转驱动电极(19)、上定子轴向检测及反馈电极(11)；所述转子(3)是五层圆平盘结构，包括转子上绝缘层(15)、转子中间反磁结构层(16)、转子下绝缘层(17)、转子上电荷驰豫层(20)和转子下电荷驰豫层(21)，转子中间反磁结构层(16)设置在转子(3)的中间，在转子中间反磁结构层(16)上表面设置转子上绝缘层(15)，在转子中间反磁结构层(16)下表面设置转子下绝缘层(17)，在转子(3)的最外表面设置转子上电荷驰豫层(20)和转子下电荷驰豫层(21)，转子上电荷驰豫层(20)通过转子上绝缘层(15)与转子中间反磁结构层(16)相连，转子下电荷驰豫层(21)通过转子下绝缘层(17)与转子中间反磁结构层(16)相连。