静电支撑悬浮电磁感应旋转微陀螺

摘要

一种静电支撑悬浮电磁感应旋转微陀螺，本发明包括：上定子、转子、下定子。上、下定子分别设置加矩检测电极、公共电极及旋转驱动线圈，并通过侧向电极将上下定子连接在一起，并形成一个环形腔，环形转子位于此腔中，构成一陀螺系统。采用环形转子，通过侧向电极进行检测和加矩控制，有效增加了系统的侧向刚度。使用阻挡柱有效防止转子与上定子、下定子发生接触，增加系统工作的稳定性。通过静电悬浮，旋转驱动采用异步电动机原理，控制简单，克服了电磁阻尼对转速的限制，且发热大大降低，转速仅受驱动力矩和真空度限制。设有专门的侧向稳定装置，侧向刚度高。且采用MEMS技术，具有成本低、精度高、易批量、功耗微的特点。

主权项

1、一种静电支撑悬浮电磁感应旋转微陀螺，包括：上定子(1)、转子(2)、下定子(3)，其特征在于：其中下定子(3)包括：下定子外侧左下公共检测电极(4)、下定子左一号外侧检测加矩电极(5)、下定子左二号外侧检测加矩电极(6)、下定子外侧左上公共检测电极(7)、下定子上一号外侧检测加矩电极(8)、下定子上二号外侧检测加矩电极(9)、下定子外侧右上公共检测电极(10)、下定子右一号外侧检测加矩电极(11)、下定子右二号外侧检测加矩电极(12)、下定子外侧右下公共检测电极(13)、下定子下一号外侧检测加矩电极(14)、下定子下二号外测检测加矩电极(15)、下定子内侧左下公共检测电极(16)、下定子左一号内侧加矩电极(17)、下定子左二号内侧加矩电极(18)、下定子内侧左上公共检测电极(19)、下定子上一号内侧加矩电极(20)、下定子上二号内侧加矩电极(21)、下定子内侧右上公共检测电极(22)、下定子右一号内侧加矩电极(23)、下定子右二号内侧加矩电极(24)、下定子内侧右下公共检测电极(25)、下定子下一号内侧加矩电极(26)、下定子下二号内侧加矩电极(27)、下定子绝缘层(28)、下定子基体(29)、下定子左下一号垂直检测加矩电极(30)、下定子左下二号垂直检测加矩电极(31)、下定子左侧旋转驱动线圈(32)、下定子左上一号垂直检测加矩电极(33)、下定子左上二号垂直检测加矩电极(34)、下定子上侧旋转驱动线圈(35)、下定子右上一号垂直检测加矩电极(36)、下定子右上二号垂直检测加矩电极(37)、下定子右侧旋转驱动线圈(38)、下定子右下一号垂直检测加矩电极(39)、下定子右下二号垂直检测加矩电极(40)、下定子下侧旋转驱动线圈(41)、转子下侧上阻挡柱(56)、转子下侧右阻挡柱(57)、转子外侧右阻挡柱(58)、转子内侧右阻挡柱(59)、转子下侧下阻挡柱(60)、转子外侧左阻挡柱(61)、转子内侧左阻挡柱(62)、转子下侧左阻挡柱(63)、转子外测上阻挡柱(64)、转子内侧上阻挡柱(65)；上定子(1)包括：上定子左下一号垂直检测加矩电极(42)、上定子左下二号垂直检测加矩电极(43)、上定子左侧旋转驱动线圈(44)、上定子左上一号垂直检测加矩电极(45)、上定子左上二号垂直检测加矩电极(46)、上定子上侧旋转驱动线圈(47)、上定子右上一号垂直检测加矩电极(48)、上定子右上二号垂直检测加矩电极(49)、上定子右侧旋转驱动线圈(50)、上定子右下一号垂直检测加矩电极(51)、上定子右下二号垂直检测加矩电极(52)、上定子下侧旋转驱动线圈(53)、上定子绝缘层(54)、上定子基体(55)、转子上侧上阻挡柱(66)、转子上侧右阻挡柱(67)、转子上侧下阻挡柱(68)、转子上侧左阻挡柱(69)；所述的下定子(3)，在下定子绝缘层(28)上，下定子外侧左下公共检测电极(4)、下定子左一号外侧检测加矩电极(5)、下定子左二号外侧检测加矩电极(6)、下定子外侧左上公共检测电极(7)、下定子上一号外侧检测加矩电极(8)、下定子上二号外侧检测加矩电极(9)、下定子外侧右上公共检测电极(10)、下定子右一号外侧检测加矩电极(11)、下定子右二号外侧检测加矩电极(12)、下定子外侧右下公共检测电极(13)、下定子下一号外侧检测加矩电极(14)、下定子下二号外测检测加矩电极(15)按次序处在以下定子绝缘层(28)的中心为中心的圆上，共同形成圆环墙状结构，称之为外圆环墙；下定子内侧左下公共检测电极(16)、下定子左一号内侧加矩电极(17)、下定子左二号内侧加矩电极(18)、下定子内侧左上公共检测电极(19)、下定子上一号内侧加矩电极(20)、下定子上二号内侧加矩电极(21)、下定子内侧右上公共检测电极(22)、下定子右一号内侧加矩电极(23)、下定子右二号内侧加矩电极(24)、下定子内侧右下公共检测电极(25)、下定子下一号内侧加矩电极(26)、下定子下二号内侧加矩电极(27)按次序处在以下定子绝缘层(28)的中心为中心的圆上，共同形成圆环墙状结构，称之为内圆环墙；构成内圆环墙的部件的高度与构成外圆环墙的部件高度相等；下定子左下一号垂直检测加矩电极(30)、下定子左下二号垂直检测加矩电极(31)、下定子左侧旋转驱动线圈(32)、下定子左上一号垂直检测加矩电极(33)、下定子左上二号垂直检测加矩电极(34)、下定子上侧旋转驱动线圈(35)、下定子右上一号垂直检测加矩电极(36)、下定子右上二号垂直检测加矩电极(37)、下定子右侧旋转驱动线圈(38)、下定子右下一号垂直检测加矩电极(39)、下定子右下二号垂直检测加矩电极(40)、下定子下侧旋转驱动线圈(41)按次序处在以下定子绝缘层(28)的中心为中心的位于外圆环墙和内圆环墙之间的圆上，高度比构成外圆环墙的部件和构成内圆环墙的部件高度低；所述的上定子(1)，上定子绝缘层(54)在上定子基体(55)上，上定子左下一号垂直检测加矩电极(42)、上定子左下二号垂直检测加矩电极(43)、上定子左侧旋转驱动线圈(44)、上定子左上一号垂直检测加矩电极(45)、上定子左上二号垂直检测加矩电极(46)、上定子上侧旋转驱动线圈(47)、上定子右上一号垂直检测加矩电极(48)、上定子右上二号垂直检测加矩电极(49)、上定子右侧旋转驱动线圈(50)、上定子右下一号垂直检测加矩电极(51)、上定子右下二号垂直检测加矩电极(52)、上定子下侧旋转驱动线圈(53)按次序处在以上定子绝缘层(54)的中心为中心的圆上，上定子(1)与下定子(3)通过下定子外侧左下公共检测电极(4)、下定子左一号外侧检测加矩电极(5)、下定子左二号外侧检测加矩电极(6)、下定子外侧左上公共检测电极(7)、下定子上一号外侧检测加矩电极(8)、下定子上二号外侧检测加矩电极(9)、下定子外侧右上公共检测电极(10)、下定子右一号外侧检测加矩电极(11)、下定子右二号外侧检测加矩电极(12)、下定子外侧右下公共检测电极(13)、下定子下一号外侧检测加矩电极(14)、下定子下二号外测检测加矩电极(15)和下定子内侧左下公共检测电极(16)、下定子左一号内侧加矩电极(17)、下定子左二号内侧加矩电极(18)、下定子内侧左上公共检测电极(19)、下定子上一号内侧加矩电极(20)、下定子上二号内侧加矩电极(21)、下定子内侧右上公共检测电极(22)、下定子右一号内侧加矩电极(23)、下定子右二号内侧加矩电极(24)、下定子内侧右下公共检测电极(25)、下定子下一号内侧加矩电极(26)、下定子下二号内侧加矩电极(27)连接在一起，并且上定子左下一号垂直检测加矩电极(42)、上定子左下二号垂直检测加矩电极(43)、上定子左侧旋转驱动线圈(44)、上定子左上一号垂直检测加矩电极(45)、上定子左上二号垂直检测加矩电极(46)、上定子上侧旋转驱动线圈(47)、上定子右上一号垂直检测加矩电极(48)、上定子右上二号垂直检测加矩电极(49)、上定子右侧旋转驱动线圈(50)、上定子右下一号垂直检测加矩电极(51)、上定子右下二号垂直检测加矩电极(52)、上定子下侧旋转驱动线圈(53)分别与下定子(3)上的下定子左上二号垂直检测加矩电极(34)、下定子左上一号垂直检测加矩电极(33)、下定子左侧旋转驱动线圈(32)、下定子左下二号垂直检测加矩电极(31)、下定子左下一号垂直检测加矩电极(30)、下定子下侧旋转驱动线圈(41)、下定子右下二号垂直检测加矩电极(40)、下定子右下一号垂直检测加矩电极(39)、下定子右侧旋转驱动线圈(38)、下定子右上二号垂直检测加矩电极(37)、下定子右上一号垂直检测加矩电极(36)、下定子上侧旋转驱动线圈(35)按次序依次正面相对应；所述的转子(2)，转子(2)是环形的，转子(2)处在下定子(3)、下定子的构成外圆环墙的部件、下定子构成内圆环墙的部件、上定子(1)所构成的空腔内；下定子外侧左下公共检测电极(4)、下定子外侧左上公共检测电极(7)、下定子外侧右上公共检测电极(10)、下定子外侧右下公共检测电极(13)、下定子内侧左下公共检测电极(16)、下定子内侧左上公共检测电极(19)、下定子内侧右上公共检测电极(22)与下定子内侧右下公共检测电极(25)连接于一起作为系统的信号输出；转子下侧上阻挡柱(56)、转子下侧右阻挡柱(57)、转子下侧下阻挡柱(60)、转子下侧左阻挡柱(63)依次逐一处在下定子上侧旋转驱动线圈(35)、下定子右侧旋转驱动线圈(38)、下定子下侧旋转驱动线圈(41)、下定子左侧旋转驱动线圈(32)的中央；转子外侧右阻挡柱(58)处于下定子右二号外侧检测加矩电极(12)与下定子外侧右下公共检测电极(13)之间的，并相对于下定子右二号外侧检测加矩电极(12)、下定子外侧右下公共检测电极(13)靠内；转子外侧左阻挡柱(61)处于下定子外侧左下公共检测电极(4)与下定子左一号外侧检测加矩电极(5)之间，并相对于下定子外侧左下公共检测电极(4)、下定子左一号外侧检测加矩电极(5)靠内；转子外测上阻挡柱(64)处于下定子外侧左上公共检测电极(7)与下定子上一号外侧检测加矩电极(8)之间，并相对于下定子外侧左上公共检测电极(7)、下定子上一号外侧检测加矩电极(8)靠内；这三个阻挡柱偏移紧靠它们的电极的距离是相等的，转子内侧右阻挡柱(59)处于下定子内侧右下公共检测电极(25)与下定子右二号内侧加矩电极(24)之间，并相对于下定子内侧右下公共检测电极(25)、下定子右二号内侧加矩电极(24)靠外；转子内侧左阻挡柱(62)处于下定子内侧左下公共检测电极(16)与下定子左一号内侧加矩电极(17)之间，并相对于下定子内侧左下公共检测电极(16)、下定子左一号内侧加矩电极(17)靠外；转子内侧上阻挡柱(65)处于下定子内侧左上公共检测电极(19)与下定子上一号内侧加矩电极(20)之间，并相对于下定子内侧左上公共检测电极(19)、下定子上一号内侧加矩电极(20)靠外，这三个阻挡柱偏移紧靠它们的电极的位置是相等的，转子上侧上阻挡柱(66)、转子上侧右阻挡柱(67)、转子上侧下阻挡柱(68)和转子上侧左阻挡柱(69)分别处在上定子上侧旋转驱动线圈(47)、上定子右侧旋转驱动线圈(50)、上定子下侧旋转驱动线圈(53)和上定子左侧旋转驱动线圈(44)的中央。