主动悬浮永磁环形转子异步感应微机械陀螺陀螺仪

摘要

一种微机械技术领域的主动悬浮永磁环形转子异步感应微机械陀螺陀螺仪。本发明陀螺仪包括：上定子、环形转子、下定子，下定子上设有侧向电容板，下定子通过侧向电容板与上定子连接；这些侧向电容板与上定子和下定子一起围成一个环形空腔，环形转子设置在这个空腔中。本发明永磁环形转子采用环形且厚度大，相同转速下转动惯量大，该环形转子通过直流电悬浮稳定，电控简单，异步感应电机能便利地实现环形转子高速转动，电容设计方便了陀螺信号的提取。本发明有效克服了扁平环形转子结构、没有侧向稳定结构、侧向稳定性差的缺点，在作为方位陀螺使用时更有优势，同时采用MEMS技术制作工艺，成本低，在微小卫星、微机器人、虚拟现实等需要惯性技术的场合都可以使用。

主权项

1、一种主动悬浮永磁环形转子异步感应微机械陀螺仪，由上定子(1)、环形转子(2)、下定子(3)构成，其特征在于：下定子(3)是由以下部分构成：下定子基体(4)，下定子绝缘层(5)，右上第一公共侧向电容板(6)、右上第一检测侧向电容板(7)、右上第二检测侧向电容板(8)、右上第二公共侧向电容板(9)、左上第二公共侧向电容板(11)、左上第二检测侧向电容板(12)、左上第一检测侧向电容板(13)、左上第一公共侧向电容板(14)、左下第二公共侧向电容板(16)、左下第二检测侧向电容板(17)、左下第一检测侧向电容板(18)、左下第一公共侧向电容板(19)、右下第一公共侧向电容板(21)、右下第一检测侧向电容板(22)、右下第二检测侧向电容板(23)、右下第二公共侧向电容板(24)、右上公共内侧侧向电容板(27)、左上公共内侧侧向电容板(29)、左下公共内侧侧向电容板(31)、右下公共内侧侧向电容板(33)，下定子右公共水平电容板(42)、下定子上公共水平电容板(44)、下定子左公共水平电容板(46)、下定子下公共水平电容板(48)、下定子右第一检测水平电容板(82)、下定子右第二检测水平电容板(83)、下定子上第一检测水平电容板(84)、下定子上第二检测水平电容板(85)、下定子左第二检测水平电容板(86)、下定子左第一检测水平电容板(87)、下定子下第一检测水平电容板(88)、下定子下第二检测水平电容板(89)，下定子右上垂直支撑柱(43)、下定子左上垂直支撑柱(45)、下定子左下垂直支撑柱(47)、下定子右下垂直支撑柱(49)，右外侧“门”型直流导线(25)、右内侧“门”型直流导线(26)、上外侧“门”型直流导线(10)、上内侧“门”型直流导线(28)、左外侧“门”型直流导线(15)、左内侧“门”型直流导线(30)、下外侧“门”型直流导线(20)、下内侧“门”型直流导线(32)，下定子右水平线圈(34)、下定子右上水平线圈(35)、下定子上水平线圈(36)、下定子左上水平线圈(37)、下定子左水平线圈(38)、下定子左下水平线圈(39)、下定子下水平线圈(40)、下定子右下水平线圈(41)，下定子右上侧向止挡柱(50)、下定子左上侧向止挡柱(51)、下定子左下侧向止挡柱(52)、下定子右下侧向止挡柱(53)，连接关系为：下定子绝缘层(5)置于下定子基体(4)之上，右上第一公共侧向电容板(6)、右上第一检测侧向电容板(7)、右上第二检测侧向电容板(8)、右上第二公共侧向电容板(9)、左上第二公共侧向电容板(11)、左上第二检测侧向电容板(12)、左上第一检测侧向电容板(13)、左上第一公共侧向电容板(14)、左下第二公共侧向电容板(16)、左下第二检测侧向电容板(17)、左下第一检测侧向电容板(18)、左下第一公共侧向电容板(19)、右下第一公共侧向电容板(21)、右下第一检测侧向电容板(22)、右下第二检测侧向电容板(23)、右下第二公共侧向电容板(24)、右上公共内侧侧向电容板(27)、左上公共内侧侧向电容板(29)、左下公共内侧侧向电容板(31)、右下公共内侧侧向电容板(33)置于下定子绝缘层(5)之上，下定子右公共水平电容板(42)、下定子上公共水平电容板(44)、下定子左公共水平电容板(46)、下定子下公共水平电容板(48)、下定子右第一检测水平电容板(82)置于下定子绝缘层(5)之上，下定子右上垂直支撑柱(43)、下定子左上垂直支撑柱(45)、下定子左下垂直支撑柱(47)、下定子右下垂直支撑柱(49)置于下定子绝缘层(5)之上，右外侧“门”型直流导线(25)、右内侧“门”型直流导线(26)、上外侧“门”型直流导线(10)、上内侧“门”型直流导线(28)、左外侧“门”型直流导线(15)、左内侧“门”型直流导线(30)、下外侧“门”型直流导线(20)、下内侧“门”型直流导线(32)置于下定子绝缘层(5)之上，下定子右水平线圈(34)、下定子右上水平线圈(35)、下定子上水平线圈(36)、下定子左上水平线圈(37)、下定子左水平线圈(38)、下定子左下水平线圈(39)、下定子下水平线圈(40)、下定子右下水平线圈(41)置于下定子绝缘层(5)之上，下定子右上侧向止挡柱(50)、下定子左上侧向止挡柱(51)、下定子左下侧向止挡柱(52)、下定子右下侧向止挡柱(53)置于下定子绝缘层(5)之上，右内侧“门”型直流导线(26)、右上公共内侧侧向电容板(27)、上内侧“门”型直流导线(28)、左上公共内侧侧向电容板(29)、左内侧“门”型直流导线(30)、左下公共内侧侧向电容板(31)、下内侧“门”型直流导线(32)、右下公共内侧侧向电容板(33)依次布置在以下定子绝缘层(5)中心为圆心的圆的圆周上，下定子右水平线圈(34)、下定子右第二检测水平电容板(83)、下定子右上水平线圈(35)、下定子上第一检测水平电容板(84)、下定子上水平线圈(36)、下定子上第二检测水平电容板(85)、下定子左上水平线圈(37)、下定子左第二检测水平电容板(86)、下定子左水平线圈(38)、下定子左第一检测水平电容板(87)、下定子左下水平线圈(39)、下定子下第一检测水平电容板(88)、下定子下水平线圈(40)、下定子下第二检测水平电容板(89)、下定子右下水平线圈(41)、下定子右第一检测水平电容板(82)依次布置在以下定子绝缘层(5)中心为圆心的圆周上，且位于右内侧“门”型直流导线(26)、右上公共内侧侧向电容板(27)、上内侧“门”型直流导线(28)、左上公共内侧侧向电容板(29)、左内侧“门”型直流导线(30)、左下公共内侧侧向电容板(31)、下内侧“门”型直流导线(32)、右下公共内侧侧向电容板(33)的外侧，右上第一公共侧向电容板(6)、右上第一检测侧向电容板(7)、右上第二检测侧向电容板(8)、右上第二公共侧向电容板(9)，上外侧“门”型直流导线(10)，左上第二公共侧向电容板(11)、左上第二检测侧向电容板(12)、左上第一检测侧向电容板(13)、左上第一公共侧向电容板(14)，左外侧“门”型直流导线(15)，左下第二公共侧向电容板(16)、左下第二检测侧向电容板(17)、左下第一检测侧向电容板(18)、左下第一公共侧向电容板(19)，下外侧“门”型直流导线(20)，右下第一公共侧向电容板(21)、右下第一检测侧向电容板(22)、右下第二检测侧向电容板(23)、右下第二公共侧向电容板(24)，右外侧“门”型直流导线(25)依次布置在以下定子绝缘层(5)中心为圆心的圆周上，且位于下定子右水平线圈(34)、下定子右第二检测水平电容板(83)、下定子右上水平线圈(35)、下定子上第一检测水平电容板(84)、下定子上水平线圈(36)、下定子上第二检测水平电容板(85)、下定子左上水平线圈(37)、下定子左第二检测水平电容板(86)、下定子左水平线圈(38)、下定子左第一检测水平电容板(87)、下定子左下水平线圈(39)、下定子下第一检测水平电容板(88)、下定子下水平线圈(40)、下定子下第二检测水平电容板(89)、下定子右下水平线圈(41)、下定子右第一检测水平电容板(82)的外侧，下定子右公共水平电容板(42)设置在下定子右水平线圈(34)的中间，下定子右上垂直支撑柱(43)设置在下定子右上水平线圈(35)的中间，下定子上公共水平电容板(44)设置在下定子上水平线圈(36)的中间，下定子左上垂直支撑柱(45)设置在下定子左上水平线圈(37)的中间，下定子左公共水平电容板(46)设置在下定子左水平线圈(38)的中间，下定子左下垂直支撑柱(47)设置在下定子左下水平线圈(39)的中间，下定子下公共水平电容板(48)设置在下定子下水平线圈(40)的中间，下定子右下垂直支撑柱(49)设置在下定子右下水平线圈(41)的中间；上定子(1)由以下部分构成：上定子基体(54)、上定子绝缘层(55)、上定子右上水平线圈(56)、上定子上第一检测水平电容板(58)、上定子上水平线圈(59)、上定子上第二检测水平电容板(61)、上定子左上水平线圈(62)、上定子左第二检测水平电容板(64)、上定子左水平线圈(65)、上定子左第一检测水平电容板(67)、上定子左下水平线圈(68)、上定子下第一检测水平电容板(70)、上定子下水平线圈(71)、上定子下第二检测水平电容板(73)、上定子右下水平线圈(74)、上定子右第一检测水平电容板(76)、上定子右水平线圈(77)、上定子右第二检测水平电容板(79)、上定子右上垂直支撑柱(57)、上定子上公共水平电容板(60)、上定子左上垂直支撑柱(63)、上定子左公共水平电容板(66)、上定子左下垂直支撑柱(69)、上定子下公共水平电容板(72)、上定子右下垂直支撑柱(75)、上定子右公共水平电容板(78)，连接关系为：上定子绝缘层(55)设置在上定子基体(54)之上，上定子右上水平线圈(56)、上定子上第一检测水平电容板(58)、上定子上水平线圈(59)、上定子上第二检测水平电容板(61)、上定子左上水平线圈(62)、上定子左第二检测水平电容板(64)、上定子左水平线圈(65)、上定子左第一检测水平电容板(67)、上定子左下水平线圈(68)、上定子下第一检测水平电容板(70)、上定子下水平线圈(71)、上定子下第二检测水平电容板(73)、上定子右下水平线圈(74)、上定子右第一检测水平电容板(76)、上定子右水平线圈(77)、上定子右第二检测水平电容板(79)、上定子右上垂直支撑柱(57)、上定子上公共水平电容板(60)、上定子左上垂直支撑柱(63)、上定子左公共水平电容板(66)、上定子左下垂直支撑柱(69)、上定子下公共水平电容板(72)、上定子右下垂直支撑柱(75)、上定子右公共水平电容板(78)设置在上定子绝缘层(55)之上，上定子右上水平线圈(56)、上定子上第一检测水平电容板(58)、上定子上水平线圈(59)、上定子上第二检测水平电容板(61)、上定子左上水平线圈(62)、上定子左第二检测水平电容板(64)、上定子左水平线圈(65)、上定子左第一检测水平电容板(67)、上定子左下水平线圈(68)、上定子下第一检测水平电容板(70)、上定子下水平线圈(71)、上定子下第二检测水平电容板(73)、上定子右下水平线圈(74)、上定子右第一检测水平电容板(76)、上定子右水平线圈(77)、上定子右第二检测水平电容板(79)依次布置在以上定子绝缘层(55)中心为圆心的圆周上，上定子右上垂直支撑柱(57)设置在上定子右上水平线圈(56)的中间，上定子上公共水平电容板(60)设置在上定子上水平线圈(59)的中间，上定子左上垂直支撑柱(63)设置在上定子左上水平线圈(62)的中间，上定子左公共水平电容板(66)设置在上定子左水平线圈(65)的中间，上定子左下垂直支撑柱(69)设置在上定子左下水平线圈(68)的中间，上定子下公共水平电容板(72)设置在上定子下水平线圈(71)的中间，上定子右下垂直支撑柱(75)设置上定子右下水平线圈(74)的中间，上定子右公共水平电容板(78)设置在上定子右水平线圈(77)的中间；下定子(3)通过右上第一公共侧向电容板(6)、右上第一检测侧向电容板(7)、右上第二检测侧向电容板(8)、右上第二公共侧向电容板(9)、左上第二公共侧向电容板(11)、左上第二检测侧向电容板(12)、左上第一检测侧向电容板(13)、左上第一公共侧向电容板(14)、左下第二公共侧向电容板(16)、左下第二检测侧向电容板(17)、左下第一检测侧向电容板(18)、左下第一公共侧向电容板(19)、右下第一公共侧向电容板(21)、右下第一检测侧向电容板(22)、右下第二检测侧向电容板(23)、右下第二公共侧向电容板(24)、右上公共内侧侧向电容板(27)、左上公共内侧侧向电容板(29)、左下公共内侧侧向电容板(31)、右下公共内侧侧向电容板(33)与上定子(1)连接，这些侧向电容板与上定子(1)和下定子(3)一起围成一个环形空腔，环形转子(2)设置在这个空腔中；上定子(1)的上定子右第二检测水平电容板(79)、上定子上第一检测水平电容板(58)、上定子上第二检测水平电容板(61)、上定子左第二检测水平电容板(64)、上定子左第一检测水平电容板(67)、上定子下第一检测水平电容板(70)、上定子下第二检测水平电容板(73)、上定子右第一检测水平电容板(76)与下定子(3)的下定子左第二检测水平电容板(86)、下定子上第二检测水平电容板(85)、下定子上第一检测水平电容板(84)、下定子右第二检测水平电容板(83)、下定子右第一检测水平电容板(82)、下定子下第二检测水平电容板(89)、下定子下第一检测水平电容板(88)、下定子左第一检测水平电容板(87)依次相对。