專利名稱：主動懸浮永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子異步感應(yīng)微機(jī)械陀螺陀螺儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域的陀螺儀，具體涉及一種主動懸浮永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子異步感應(yīng)微機(jī)械陀螺陀螺儀。
背景技術(shù)：
MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))和陀螺技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了許多新結(jié)構(gòu)的微陀螺，主要有振動式微陀螺和懸浮轉(zhuǎn)子式微陀螺，振動式微陀螺檢測質(zhì)量與襯底相連，漂移在每小時10度左右，其精度提高困難，懸浮轉(zhuǎn)子微陀螺由于懸浮質(zhì)量與襯底分開，精度可以做的很高，可達(dá)慣性級。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮镃N03141542.3，專利名稱為“磁懸浮轉(zhuǎn)子微陀螺”，該專利提出了一種利用渦流懸浮的微陀螺，由于利用高頻功率信號渦流懸浮，增加的陀螺制作難度，由于該陀螺轉(zhuǎn)子是薄的扁平結(jié)構(gòu)，沒有側(cè)向穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，側(cè)向穩(wěn)定性較差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種主動懸浮永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子異步感應(yīng)微機(jī)械陀螺陀螺儀。本發(fā)明中，永磁轉(zhuǎn)子采用環(huán)形且厚度大，相同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動慣量大，該環(huán)形轉(zhuǎn)子通過直流電懸浮穩(wěn)定，電控簡單，異步感應(yīng)電機(jī)能便利地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動，特殊的電容設(shè)計(jì)方便了陀螺信號的提取。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明陀螺儀包括上定子、環(huán)形轉(zhuǎn)子、下定子，連接方式為下定子上設(shè)有側(cè)向電容板，下定子通過側(cè)向電容板與上定子連接；這些側(cè)向電容板與上定子和下定子一起圍成一個環(huán)形空腔，環(huán)形轉(zhuǎn)子設(shè)置在這個空腔中。
下定子是由以下部分構(gòu)成下定子基體，下定子絕緣層，右上第一公共側(cè)向電容板、右上第一檢測側(cè)向電容板、右上第二檢測側(cè)向電容板、右上第二公共側(cè)向電容板、左上第二公共側(cè)向電容板、左上第二檢測側(cè)向電容板、左上第一檢測側(cè)向電容板、左上第一公共側(cè)向電容板、左下第二公共側(cè)向電容板、左下第二檢測側(cè)向電容板、左下第一檢測側(cè)向電容板、左下第一公共側(cè)向電容板、右下第一公共側(cè)向電容板、右下第一檢測側(cè)向電容板、右下第二檢測側(cè)向電容板、右下第二公共側(cè)向電容板、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板，下定子右公共水平電容板、下定子上公共水平電容板、下定子左公共水平電容板、下定子下公共水平電容板、下定子右第一檢測水平電容板、下定子右第二檢測水平電容板、下定子上第一檢測水平電容板、下定子上第二檢測水平電容板、下定子左第二檢測水平電容板、下定子左第一檢測水平電容板、下定子下第一檢測水平電容板、下定子下第二檢測水平電容板，下定子右上垂直支撐柱、下定子左上垂直支撐柱、下定子左下垂直支撐柱、下定子右下垂直支撐柱，右外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、上外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、左外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、下外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線，下定子右水平線圈、下定子右上水平線圈、下定子上水平線圈、下定子左上水平線圈、下定子左水平線圈、下定子左下水平線圈、下定子下水平線圈、下定子右下水平線圈，下定子右上側(cè)向止擋柱、下定子左上側(cè)向止擋柱、下定子左下側(cè)向止擋柱、下定子右下側(cè)向止擋柱。連接關(guān)系為下定子絕緣層置于下定子基體之上。右上第一公共側(cè)向電容板、右上第一檢測側(cè)向電容板、右上第二檢測側(cè)向電容板、右上第二公共側(cè)向電容板、左上第二公共側(cè)向電容板、左上第二檢測側(cè)向電容板、左上第一檢測側(cè)向電容板、左上第一公共側(cè)向電容板、左下第二公共側(cè)向電容板、左下第二檢測側(cè)向電容板、左下第一檢測側(cè)向電容板、左下第一公共側(cè)向電容板、右下第一公共側(cè)向電容板、右下第一檢測側(cè)向電容板、右下第二檢測側(cè)向電容板、右下第二公共側(cè)向電容板、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板置于下定子絕緣層之上，下定子右公共水平電容板、下定子上公共水平電容板、下定子左公共水平電容板、下定子下公共水平電容板、下定子右第一檢測水平電容板置于下定子絕緣層之上，下定子右上垂直支撐柱、下定子左上垂直支撐柱、下定子左下垂直支撐柱、下定子右下垂直支撐柱置于下定子絕緣層之上，右外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、上外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、左外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、下外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線置于下定子絕緣層之上，下定子右水平線圈、下定子右上水平線圈、下定子上水平線圈、下定子左上水平線圈、下定子左水平線圈、下定子左下水平線圈、下定子下水平線圈、下定子右下水平線圈置于下定子絕緣層之上。下定子右上側(cè)向止擋柱、下定子左上側(cè)向止擋柱、下定子左下側(cè)向止擋柱、下定子右下側(cè)向止擋柱置于下定子絕緣層之上。右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板依次布置在以下定子絕緣層中心為圓心的圓的圓周上。下定子右水平線圈、下定子右第二檢測水平電容板、下定子右上水平線圈、下定子上第一檢測水平電容板、下定子上水平線圈、下定子上第二檢測水平電容板、下定子左上水平線圈、下定子左第二檢測水平電容板、下定子左水平線圈、下定子左第一檢測水平電容板、下定子左下水平線圈、下定子下第一檢測水平電容板、下定子下水平線圈、下定子下第二檢測水平電容板、下定子右下水平線圈、下定子右第一檢測水平電容板依次布置在以下定子絕緣層中心為圓心的圓周上，這些結(jié)構(gòu)的厚度相同，且位于右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板的外側(cè)。右上第一公共側(cè)向電容板、右上第一檢測側(cè)向電容板、右上第二檢測側(cè)向電容板、右上第二公共側(cè)向電容板，上外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線，左上第二公共側(cè)向電容板、左上第二檢測側(cè)向電容板、左上第一檢測側(cè)向電容板、左上第一公共側(cè)向電容板，左外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線，左下第二公共側(cè)向電容板、左下第二檢測側(cè)向電容板、左下第一檢測側(cè)向電容板、左下第一公共側(cè)向電容板，下外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線，右下第一公共側(cè)向電容板、右下第一檢測側(cè)向電容板、右下第二檢測側(cè)向電容板、右下第二公共側(cè)向電容板，右外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線依次布置在以下定子絕緣層中心為圓心的圓周上，且位于下定子右水平線圈、下定子右第二檢測水平電容板、下定子右上水平線圈、下定子上第一檢測水平電容板、下定子上水平線圈、下定子上第二檢測水平電容板、下定子左上水平線圈、下定子左第二檢測水平電容板、下定子左水平線圈、下定子左第一檢測水平電容板、下定子左下水平線圈、下定子下第一檢測水平電容板、下定子下水平線圈、下定子下第二檢測水平電容板、下定子右下水平線圈、下定子右第一檢測水平電容板的外側(cè)。下定子右公共水平電容板設(shè)置在下定子右水平線圈的中間，且兩者厚度相同。下定子右上垂直支撐柱設(shè)置在下定子右上水平線圈的中間，下定子右上垂直支撐柱的厚度大于下定子右上水平線圈的厚度。下定子上公共水平電容板設(shè)置在下定子上水平線圈的中間，且厚度相同。下定子左上垂直支撐柱設(shè)置在下定子左上水平線圈的中間，下定子左上垂直支撐柱的厚度大于下定子左上水平線圈的厚度。下定子左公共水平電容板設(shè)置在下定子左水平線圈的中間，且厚度相同。下定子左下垂直支撐柱設(shè)置在下定子左下水平線圈的中間，下定子左下垂直支撐柱的厚度大于下定子左下水平線圈的厚度。下定子下公共水平電容板設(shè)置在下定子下水平線圈的中間，且厚度相同。下定子右下垂直支撐柱設(shè)置在下定子右下水平線圈的中間，下定子右下垂直支撐柱的厚度大于下定子右下水平線圈的厚度。
上定子由以下部分構(gòu)成上定子基體、上定子絕緣層、上定子右上水平線圈、上定子上第一檢測水平電容板、上定子上水平線圈、上定子上第二檢測水平電容板、上定子左上水平線圈、上定子左第二檢測水平電容板、上定子左水平線圈、上定子左第一檢測水平電容板、上定子左下水平線圈、上定子下第一檢測水平電容板、上定子下水平線圈、上定子下第二檢測水平電容板、上定子右下水平線圈、上定子右第一檢測水平電容板、上定子右水平線圈、上定子右第二檢測水平電容板、上定子右上垂直支撐柱、上定子上公共水平電容板、上定子左上垂直支撐柱、上定子左公共水平電容板、上定子左下垂直支撐柱、上定子下公共水平電容板、上定子右下垂直支撐柱、上定子右公共水平電容板。連接關(guān)系為上定子絕緣層設(shè)置在上定子基體之上，上定子右上水平線圈、上定子上第一檢測水平電容板、上定子上水平線圈、上定子上第二檢測水平電容板、上定子左上水平線圈、上定子左第二檢測水平電容板、上定子左水平線圈、上定子左第一檢測水平電容板、上定子左下水平線圈、上定子下第一檢測水平電容板、上定子下水平線圈、上定子下第二檢測水平電容板、上定子右下水平線圈、上定子右第一檢測水平電容板、上定子右水平線圈、上定子右第二檢測水平電容板、上定子右上垂直支撐柱、上定子上公共水平電容板、上定子左上垂直支撐柱、上定子左公共水平電容板、上定子左下垂直支撐柱、上定子下公共水平電容板、上定子右下垂直支撐柱、上定子右公共水平電容板設(shè)置在上定子絕緣層之上。上定子右上水平線圈、上定子上第一檢測水平電容板、上定子上水平線圈、上定子上第二檢測水平電容板、上定子左上水平線圈、上定子左第二檢測水平電容板、上定子左水平線圈、上定子左第一檢測水平電容板、上定子左下水平線圈、上定子下第一檢測水平電容板、上定子下水平線圈、上定子下第二檢測水平電容板、上定子右下水平線圈、上定子右第一檢測水平電容板、上定子右水平線圈、上定子右第二檢測水平電容板依次布置在以上定子絕緣層中心為圓心的圓周上，且厚度相同。上定子右上垂直支撐柱設(shè)置在上定子右上水平線圈的中間，上定子右上垂直支撐柱的厚度大于上定子右上水平線圈的厚度。上定子上公共水平電容板設(shè)置在上定子上水平線圈的中間，且厚度相同。上定子左上垂直支撐柱設(shè)置在上定子左上水平線圈的中間，且上定子左上垂直支撐柱的厚度大于上定子左上水平線圈的厚度。上定子左公共水平電容板設(shè)置在上定子左水平線圈的中間，且厚度相同。上定子左下垂直支撐柱設(shè)置在上定子左下水平線圈的中間，且上定子左下垂直支撐柱的厚度大于上定子左下水平線圈的厚度。上定子下公共水平電容板設(shè)置在上定子下水平線圈的中間，且厚度相同。上定子右下垂直支撐柱設(shè)置上定子右下水平線圈的中間，且上定子右下垂直支撐柱的厚度大于上定子右下水平線圈厚度。上定子右公共水平電容板設(shè)置在上定子右水平線圈的中間，且厚度相同。
環(huán)形轉(zhuǎn)子為永磁體，N極在環(huán)形轉(zhuǎn)子的上表面，S極在環(huán)形轉(zhuǎn)子的下表面，其極化方向與圓環(huán)的中心軸線平行。
上定子的上定子右第二檢測水平電容板、上定子上第一檢測水平電容板、上定子上第二檢測水平電容板、上定子左第二檢測水平電容板、上定子左第一檢測水平電容板、上定子下第一檢測水平電容板、上定子下第二檢測水平電容板、上定子右第一檢測水平電容板與下定子的下定子左第二檢測水平電容板、下定子上第二檢測水平電容板、下定子上第一檢測水平電容板、下定子右第二檢測水平電容板、下定子右第一檢測水平電容板、下定子下第二檢測水平電容板、下定子下第一檢測水平電容板、下定子左第一檢測水平電容板依次相對。
環(huán)形轉(zhuǎn)子采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，通過實(shí)時檢測環(huán)形轉(zhuǎn)子的位置，實(shí)時調(diào)整多個相應(yīng)水平線圈中的直流電的大小和方向，產(chǎn)生電磁場，對永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁力，使永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子軸向懸浮，同時實(shí)時調(diào)整“門”型直流導(dǎo)線中的直流電的大小和方向，使永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子徑向懸浮。具體如下上定子左水平線圈、上定子下水平線圈、上定子右水平線圈、上定子上水平線圈及下定子右水平線圈、下定子下水平線圈、下定子左水平線圈、下定子上水平線圈分別施加直流電流，產(chǎn)生軸向懸浮力，利用斥力原理，使環(huán)形轉(zhuǎn)子軸向懸浮，右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、右外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、上外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、左外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、下外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線分別通直流電使環(huán)形轉(zhuǎn)子徑向懸浮并保持穩(wěn)定。直流電流的大小是根據(jù)位置檢測的結(jié)果實(shí)時調(diào)整。
本發(fā)明永磁懸浮環(huán)形轉(zhuǎn)子異步感應(yīng)微機(jī)械陀螺儀，通過上下定子上的空間布置成90度的四組旋轉(zhuǎn)線圈分別通相位相差90度的交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場，利用異步感應(yīng)電機(jī)的原理，使環(huán)形轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)。具體如下上定子右上水平線圈、上定子左上水平線圈、上定子左下水平線圈、上定子右下水平線圈通相位依次相差90度交流電，下定子左上水平線圈、下定子右上水平線圈、下定子右下水平線圈、下定子左下水平線圈通相位依次相差90度交流電，上定子右上水平線圈、下定子左上水平線圈交流電相位相同，上定子左上水平線圈、下定子右上水平線圈交流電相位相同，上定子左下水平線圈、下定子右下水平線圈交流電相位相同，上定子右下水平線圈、下定子左下水平線圈交流電相位相同，于是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場，與環(huán)形轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成異步感應(yīng)電機(jī)，帶動環(huán)形轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，同時這種相位通電方式可使上下水平線圈交流電對環(huán)形轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮影響最小。
本發(fā)明永磁懸浮環(huán)形轉(zhuǎn)子異步感應(yīng)微機(jī)械陀螺儀，利用在相鄰的側(cè)向電容板和水平電容板上加載波，將相應(yīng)剩余電容連載一起，輸出檢測信號，經(jīng)分頻檢測及放大解調(diào)后續(xù)電路處理就能輸出環(huán)形轉(zhuǎn)子的位置，根據(jù)力矩再平衡原理敏感外界輸入角速度。同時，根據(jù)環(huán)形轉(zhuǎn)子的位置信息，實(shí)時調(diào)整線圈及“門”型直流導(dǎo)線中的直流電流，使環(huán)形轉(zhuǎn)子懸浮穩(wěn)定。具體如下在右上第一檢測側(cè)向電容板、右上第二檢測側(cè)向電容板加載波，左上第二檢測側(cè)向電容板、左上第一檢測側(cè)向電容板加載波，在左下第二檢測側(cè)向電容板、左下第一檢測側(cè)向電容板加載波，在右下第一檢測側(cè)向電容板、右下第二檢測側(cè)向電容板加載波，在下定子上第一檢測水平電容板、下定子上第二檢測水平電容板加載波，在下定子左第二檢測水平電容板、下定子左第一檢測水平電容板加載波，在下定子下第一檢測水平電容板、下定子下第二檢測水平電容板加載波，在下定子右第一檢測水平電容板、下定子右第二檢測水平電容板加載波，在上定子上第一檢測水平電容板、上定子上第二檢測水平電容板加載波，在上定子左第二檢測水平電容板、上定子左第一檢測水平電容板加載波，在上定子下第一檢測水平電容板、上定子下第二檢測水平電容板加載波，在上定子右第一檢測水平電容板、上定子右第二檢測水平電容板加載波，本自然段所述的載波頻率各不相同，上定子上公共水平電容板、上定子左公共水平電容板、上定子下公共水平電容板、上定子右公共水平電容板、下定子上公共水平電容板、下定子左公共水平電容板、下定子下公共水平電容板、下定子右公共水平電容板及右上第一公共側(cè)向電容板、右上第二公共側(cè)向電容板、左上第二公共側(cè)向電容板、左上第一公共側(cè)向電容板、左下第二公共側(cè)向電容板、左下第一公共側(cè)向電容板、右下第一公共側(cè)向電容板、右下第二公共側(cè)向電容板、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板用線連在一起，在外加載波信號的作用下，輸出檢測信號，經(jīng)分頻檢測及放大解調(diào)后續(xù)電路處理就能輸出環(huán)形轉(zhuǎn)子的位置，根據(jù)力矩再平衡原理敏感外界輸入角速度。同時，根據(jù)環(huán)形轉(zhuǎn)子的位置信息，實(shí)時調(diào)整上定子左水平線圈、上定子下水平線圈、上定子右水平線圈、上定子上水平線圈、下定子右水平線圈、下定子下水平線圈、下定子左水平線圈、下定子上水平線圈及右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、右外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、上外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、左外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線、下外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線中的直流電流，使環(huán)形轉(zhuǎn)子懸浮穩(wěn)定。
本發(fā)明永磁懸浮環(huán)形轉(zhuǎn)子異步感應(yīng)微機(jī)械陀螺儀，設(shè)置垂直支撐柱和側(cè)向止擋柱，即可防止環(huán)形轉(zhuǎn)子與側(cè)向電容板、水平電容板、線圈的接觸，也可以減小環(huán)形轉(zhuǎn)子啟動時的摩擦力。
上定子、下定子、環(huán)形轉(zhuǎn)子采用常規(guī)的微機(jī)械加工方法加工，絕緣層氮化硅采用PEVCD淀積得到，水平電容板、水平線圈、采用光刻電鍍Cu工藝制作。側(cè)向電容板、垂直支撐柱、側(cè)向止擋柱、“門”型直流線圈采用光刻、電鍍Ni工藝制成，環(huán)形轉(zhuǎn)子采用光刻電鍍稀土永磁鈷鎳錳磷，最后充磁制作。
本發(fā)明提出的主動懸浮永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子異步感應(yīng)微機(jī)械陀螺陀螺儀，其永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子采用環(huán)形且厚度大，相同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動慣量大，該環(huán)形轉(zhuǎn)子通過直流電懸浮穩(wěn)定，電控簡單，異步感應(yīng)電機(jī)能便利地實(shí)現(xiàn)環(huán)形轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動，特殊的電容設(shè)計(jì)方便了陀螺信號的提取。本發(fā)明厚環(huán)形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、特殊設(shè)計(jì)的側(cè)向穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，側(cè)向剛度可調(diào)且大，有效克服了CN03141542.3所述技術(shù)中薄的扁平環(huán)形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、沒有側(cè)向穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、側(cè)向穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，在作為方位陀螺使用時更有優(yōu)勢。同時由于其采用MEMS技術(shù)制作工藝，成本低，在微小衛(wèi)星、微機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)等需要慣性技術(shù)的場合都可以使用。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明陀螺下定子立體3為本發(fā)明陀螺下定子結(jié)構(gòu)示意4為本發(fā)明陀螺上定子立體5為本發(fā)明永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明由上定子1、環(huán)形轉(zhuǎn)子2、下定子3構(gòu)成，連接方式為下定子上設(shè)置右上第一公共側(cè)向電容板6、右上第一檢測側(cè)向電容板7、右上第二檢測側(cè)向電容板8、右上第二公共側(cè)向電容板9、左上第二公共側(cè)向電容板11、左上第二檢測側(cè)向電容板12、左上第一檢測側(cè)向電容板13、左上第一公共側(cè)向電容板14、左下第二公共側(cè)向電容板16、左下第二檢測側(cè)向電容板17、左下第一檢測側(cè)向電容板18、左下第一公共側(cè)向電容板19、右下第一公共側(cè)向電容板21、右下第一檢測側(cè)向電容板22、右下第二檢測側(cè)向電容板23、右下第二公共側(cè)向電容板24、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板27、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板29、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板31、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板33，下定子3通過這些側(cè)向電容板與上定子1連接；這些側(cè)向電容板與上定子1和下定子3一起圍成一個環(huán)形空腔，環(huán)形轉(zhuǎn)子2設(shè)置在這個空腔中。
如圖2、圖3所示，下定子3是由以下部分構(gòu)成材料為玻璃的下定子基體4，材料為氮化硅的下定子絕緣層5，材料為Ni的右上第一公共側(cè)向電容板6、右上第一檢測側(cè)向電容板7、右上第二檢測側(cè)向電容板8、右上第二公共側(cè)向電容板9、左上第二公共側(cè)向電容板11、左上第二檢測側(cè)向電容板12、左上第一檢測側(cè)向電容板13、左上第一公共側(cè)向電容板14、左下第二公共側(cè)向電容板16、左下第二檢測側(cè)向電容板17、左下第一檢測側(cè)向電容板18、左下第一公共側(cè)向電容板19、右下第一公共側(cè)向電容板21、右下第一檢測側(cè)向電容板22、右下第二檢測側(cè)向電容板23、右下第二公共側(cè)向電容板24、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板27、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板29、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板31、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板33，材料為Cu的下定子右公共水平電容板42、下定子上公共水平電容板44、下定子左公共水平電容板46、下定子下公共水平電容板48、下定子右第一檢測水平電容板82、下定子右第二檢測水平電容板83、下定子上第一檢測水平電容板84、下定子上第二檢測水平電容板85、下定子左第二檢測水平電容板86、下定子左第一檢測水平電容板87、下定子下第一檢測水平電容板88、下定子下第二檢測水平電容板89，材料為Ni的下定子右上垂直支撐柱43、下定子左上垂直支撐柱45、下定子左下垂直支撐柱47、下定子右下垂直支撐柱49，材料為Ni的右外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線25、右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線26、上外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線10、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線28、左外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線15、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線30、下外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線20、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線32，材料為Cu的下定子右水平線圈34、下定子右上水平線圈35、下定子上水平線圈36、下定子左上水平線圈37、下定子左水平線圈38、下定子左下水平線圈39、下定子下水平線圈40、下定子右下水平線圈41，材料為Ni的下定子右上側(cè)向止擋柱50、下定子左上側(cè)向止擋柱51、下定子左下側(cè)向止擋柱52、下定子右下側(cè)向止擋柱53。連接關(guān)系為下定子絕緣層5置于下定子基體4之上。右上第一公共側(cè)向電容板6、右上第一檢測側(cè)向電容板7、右上第二檢測側(cè)向電容板8、右上第二公共側(cè)向電容板9、左上第二公共側(cè)向電容板11、左上第二檢測側(cè)向電容板12、左上第一檢測側(cè)向電容板13、左上第一公共側(cè)向電容板14、左下第二公共側(cè)向電容板16、左下第二檢測側(cè)向電容板17、左下第一檢測側(cè)向電容板18、左下第一公共側(cè)向電容板19、右下第一公共側(cè)向電容板21、右下第一檢測側(cè)向電容板22、右下第二檢測側(cè)向電容板23、右下第二公共側(cè)向電容板24、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板27、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板29、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板31、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板33置于下定子絕緣層5之上，下定子右公共水平電容板42、下定子上公共水平電容板44、下定子左公共水平電容板46、下定子下公共水平電容板48、下定子右第一檢測水平電容板82置于下定子絕緣層5之上，下定子右上垂直支撐柱43、下定子左上垂直支撐柱45、下定子左下垂直支撐柱47、下定子右下垂直支撐柱49置于下定子絕緣層5之上，右外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線25、右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線26、上外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線10、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線28、左外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線15、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線30、下外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線20、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線32置于下定子絕緣層5之上，下定子右水平線圈34、下定子右上水平線圈35、下定子上水平線圈36、下定子左上水平線圈37、下定子左水平線圈38、下定子左下水平線圈39、下定子下水平線圈40、下定子右下水平線圈41置于下定子絕緣層5之上。下定子右上側(cè)向止擋柱50、下定子左上側(cè)向止擋柱51、下定子左下側(cè)向止擋柱52、下定子右下側(cè)向止擋柱53置于下定子絕緣層5之上。右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線26、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板27、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線28、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板29、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線30、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板31、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線32、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板33依次布置在以下定子絕緣層5中心為圓心的圓的圓周上。下定子右水平線圈34、下定子右第二檢測水平電容板83、下定子右上水平線圈35、下定子上第一檢測水平電容板84、下定子上水平線圈36、下定子上第二檢測水平電容板85、下定子左上水平線圈37、下定子左第二檢測水平電容板86、下定子左水平線圈38、下定子左第一檢測水平電容板87、下定子左下水平線圈39、下定子下第一檢測水平電容板88、下定子下水平線圈40、下定子下第二檢測水平電容板89、下定子右下水平線圈41、下定子右第一檢測水平電容板82依次布置在以下定子絕緣層5中心為圓心的圓周上，這些結(jié)構(gòu)的厚度相同，且位于右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線26、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板27、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線28、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板29、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線30、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板31、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線32、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板33的外側(cè)。右上第一公共側(cè)向電容板6、右上第一檢測側(cè)向電容板7、右上第二檢測側(cè)向電容板8、右上第二公共側(cè)向電容板9，上外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線10，左上第二公共側(cè)向電容板11、左上第二檢測側(cè)向電容板12、左上第一檢測側(cè)向電容板13、左上第一公共側(cè)向電容板14，左外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線15，左下第二公共側(cè)向電容板16、左下第二檢測側(cè)向電容板17、左下第一檢測側(cè)向電容板18、左下第一公共側(cè)向電容板19，下外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線20，右下第一公共側(cè)向電容板21、右下第一檢測側(cè)向電容板22、右下第二檢測側(cè)向電容板23、右下第二公共側(cè)向電容板24，右外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線25依次布置在以下定子絕緣層5中心為圓心的圓周上，且位于下定子右水平線圈34、下定子右第二檢測水平電容板83、下定子右上水平線圈35、下定子上第一檢測水平電容板84、下定子上水平線圈36、下定子上第二檢測水平電容板85、下定子左上水平線圈37、下定子左第二檢測水平電容板86、下定子左水平線圈38、下定子左第一檢測水平電容板87、下定子左下水平線圈39、下定子下第一檢測水平電容板88、下定子下水平線圈40、下定子下第二檢測水平電容板89、下定子右下水平線圈41、下定子右第一檢測水平電容板82的外側(cè)。下定子右公共水平電容板42設(shè)置在下定子右水平線圈34的中間，且兩者厚度相同。下定子右上垂直支撐柱43設(shè)置在下定子右上水平線圈35的中間，下定子右上垂直支撐柱43的厚度大于下定子右上水平線圈35的厚度。下定子上公共水平電容板44設(shè)置在下定子上水平線圈36的中間，且厚度相同。下定子左上垂直支撐柱45設(shè)置在下定子左上水平線圈37的中間，下定子左上垂直支撐柱45的厚度大于下定子左上水平線圈37的厚度。下定子左公共水平電容板46設(shè)置在下定子左水平線圈38的中間，且厚度相同。下定子左下垂直支撐柱47設(shè)置在下定子左下水平線圈39的中間，下定子左下垂直支撐柱47的厚度大于下定子左下水平線圈39的厚度。下定子下公共水平電容板48設(shè)置在下定子下水平線圈40的中間，且厚度相同。下定子右下垂直支撐柱49設(shè)置在下定子右下水平線圈41的中間，下定子右下垂直支撐柱49的厚度大于下定子右下水平線圈41的厚度。
如圖4所示，上定子1由以下部分構(gòu)成材料為玻璃的上定子基體54、材料為氮化硅的上定子絕緣層55、材料為Cu的上定子右上水平線圈56、材料為Cu的上定子上第一檢測水平電容板58、材料為Cu的上定子上水平線圈59、材料為Cu的上定子上第二檢測水平電容板61、材料為Cu的上定子左上水平線圈62、材料為Cu的上定子左第二檢測水平電容板64、材料為Cu的上定子左水平線圈65、材料為Cu的上定子左第一檢測水平電容板67、材料為Cu的上定子左下水平線圈68、材料為Cu的上定子下第一檢測水平電容板70、材料為Cu的上定子下水平線圈71、材料為Cu的上定子下第二檢測水平電容板73、材料為Cu的上定子右下水平線圈74、材料為Cu的上定子右第一檢測水平電容板76、材料為Cu的上定子右水平線圈77、材料為Cu的上定子右第二檢測水平電容板79、材料為Ni的上定子右上垂直支撐柱57、材料為Cu的上定子上公共水平電容板60、材料為Ni的上定子左上垂直支撐柱63、材料為Cu的上定子左公共水平電容板66、材料為Ni的上定子左下垂直支撐柱69、材料為Cu的上定子下公共水平電容板72、材料為Ni的上定子右下垂直支撐柱75、材料為Cu的上定子右公共水平電容板78。連接關(guān)系為上定子絕緣層55設(shè)置在上定子基體54之上，上定子右上水平線圈56、上定子上第一檢測水平電容板58、上定子上水平線圈59、上定子上第二檢測水平電容板61、上定子左上水平線圈62、上定子左第二檢測水平電容板64、上定子左水平線圈65、上定子左第一檢測水平電容板67、上定子左下水平線圈68、上定子下第一檢測水平電容板70、上定子下水平線圈71、上定子下第二檢測水平電容板73、上定子右下水平線圈74、上定子右第一檢測水平電容板76、上定子右水平線圈77、上定子右第二檢測水平電容板79、上定子右上垂直支撐柱57、上定子上公共水平電容板60、上定子左上垂直支撐柱63、上定子左公共水平電容板66、上定子左下垂直支撐柱69、上定子下公共水平電容板72、上定子右下垂直支撐柱75、上定子右公共水平電容板78設(shè)置在上定子絕緣層55之上。上定子右上水平線圈56、上定子上第一檢測水平電容板58、上定子上水平線圈59、上定子上第二檢測水平電容板61、上定子左上水平線圈62、上定子左第二檢測水平電容板64、上定子左水平線圈65、上定子左第一檢測水平電容板67、上定子左下水平線圈68、上定子下第一檢測水平電容板70、上定子下水平線圈71、上定子下第二檢測水平電容板73、上定子右下水平線圈74、上定子右第一檢測水平電容板76、上定子右水平線圈77、上定子右第二檢測水平電容板79依次布置在以上定子絕緣層55中心為圓心的圓周上，且厚度相同。上定子右上垂直支撐柱57設(shè)置在上定子右上水平線圈56的中間，上定子右上垂直支撐柱57的厚度大于上定子右上水平線圈56的厚度。上定子上公共水平電容板60設(shè)置在上定子上水平線圈59的中間，且厚度相同。上定子左上垂直支撐柱63設(shè)置在上定子左上水平線圈62的中間，且上定子左上垂直支撐柱63的厚度大于上定子左上水平線圈62的厚度。上定子左公共水平電容板66設(shè)置在上定子左水平線圈65的中間，且厚度相同。上定子左下垂直支撐柱69設(shè)置在上定子左下水平線圈68的中間，且上定子左下垂直支撐柱69的厚度大于上定子左下水平線圈68的厚度。上定子下公共水平電容板72設(shè)置在上定子下水平線圈71的中間，且厚度相同。上定子右下垂直支撐柱75設(shè)置上定子右下水平線圈74的中間，且上定子右下垂直支撐柱75的厚度大于上定子右下水平線圈厚度74。上定子右公共水平電容板78設(shè)置在上定子右水平線圈77的中間，且厚度相同。
如圖5所示，環(huán)形轉(zhuǎn)子2為永磁體，N極80在環(huán)形轉(zhuǎn)子2的上表面，S極81在環(huán)形轉(zhuǎn)子的下表面，其極化方向與圓環(huán)的中心軸線平行。
在陀螺的裝配過程中，應(yīng)注意保證上定子1的上定子右第二檢測水平電容板79、上定子上第一檢測水平電容板58、上定子上第二檢測水平電容板61、上定子左第二檢測水平電容板64、上定子左第一檢測水平電容板67、上定子下第一檢測水平電容板70、上定子下第二檢測水平電容板73、上定子右第一檢測水平電容板76與下定子3的下定子左第二檢測水平電容板86、下定子上第二檢測水平電容板85、下定子上第一檢測水平電容板84、下定子右第二檢測水平電容板83、下定子右第一檢測水平電容板82、下定子下第二檢測水平電容板89、下定子下第一檢測水平電容板88、下定子左第一檢測水平電容板87依次相對。
陀螺工作時，環(huán)形轉(zhuǎn)子2先停在下定子3的下定子右上垂直支撐柱43、下定子左上垂直支撐柱45、下定子左下垂直支撐柱47、下定子右下垂直支撐柱49上，垂直支撐柱作用一方面避免環(huán)形轉(zhuǎn)子2與線圈和電容的電氣導(dǎo)通，一方面可以減少環(huán)形轉(zhuǎn)子2啟動時的摩擦力。
上定子左水平線圈65、上定子下水平線圈71、上定子右水平線圈77、上定子上水平線圈59及下定子右水平線圈34、下定子下水平線圈40、下定子左水平線圈38、下定子上水平線圈36分別施加直流電流，產(chǎn)生軸向懸浮力，利用斥力原理，使環(huán)形轉(zhuǎn)子2軸向懸浮，右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線26、右外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線25、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線28、上外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線10、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線30、左外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線15、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線32、下外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線20分別通直流電使環(huán)形轉(zhuǎn)子2徑向懸浮并保持穩(wěn)定。需要指出的是直流電流的大小是根據(jù)位置檢測的結(jié)果實(shí)時調(diào)整。
上定子右上水平線圈56、上定子左上水平線圈62、上定子左下水平線圈68、上定子右下水平線圈74通相位依次相差90度交流電，下定子左上水平線圈37、下定子右上水平線圈35、下定子右下水平線圈41、下定子左下水平線圈39通相位依次相差90度交流電，上定子右上水平線圈56、下定子左上水平線圈37交流電相位相同，上定子左上水平線圈62、下定子右上水平線圈35交流電相位相同，上定子左下水平線圈68、下定子右下水平線圈41交流電相位相同，上定子右下水平線圈74、下定子左下水平線圈39交流電相位相同，于是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場，與環(huán)形轉(zhuǎn)子2一起構(gòu)成異步感應(yīng)電機(jī)，帶動環(huán)形轉(zhuǎn)子2高速旋轉(zhuǎn)，同時這種相位通電方式可使上下水平線圈交流電對環(huán)形轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮影響最小。
在右上第一檢測側(cè)向電容板7、右上第二檢測側(cè)向電容板8加載波，左上第二檢測側(cè)向電容板12、左上第一檢測側(cè)向電容板13加載波，在左下第二檢測側(cè)向電容板17、左下第一檢測側(cè)向電容板18加載波，在右下第一檢測側(cè)向電容板22、右下第二檢測側(cè)向電容板23加載波，在下定子上第一檢測水平電容板84、下定子上第二檢測水平電容板85加載波，在下定子左第二檢測水平電容板86、下定子左第一檢測水平電容板87加載波，在下定子下第一檢測水平電容板88、下定子下第二檢測水平電容板89加載波，在下定子右第一檢測水平電容板82、下定子右第二檢測水平電容板83加載波，在上定子上第一檢測水平電容板58、上定子上第二檢測水平電容板61加載波，在上定子左第二檢測水平電容板64、上定子左第一檢測水平電容板67加載波，在上定子下第一檢測水平電容板70、上定子下第二檢測水平電容板73加載波，在上定子右第一檢測水平電容板76、上定子右第二檢測水平電容板79加載波，本自然段所述的載波頻率各不相同，上定子上公共水平電容板60、上定子左公共水平電容板66、上定子下公共水平電容板72、上定子右公共水平電容板78、下定子上公共水平電容板44、下定子左公共水平電容板46、下定子下公共水平電容板48、下定子右公共水平電容板42及右上第一公共側(cè)向電容板6、右上第二公共側(cè)向電容板9、左上第二公共側(cè)向電容板11、左上第一公共側(cè)向電容板14、左下第二公共側(cè)向電容板16、左下第一公共側(cè)向電容板19、右下第一公共側(cè)向電容板21、右下第二公共側(cè)向電容板24、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板27、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板29、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板31、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板33用線連在一起，在外加載波信號的作用下，輸出檢測信號，經(jīng)分頻檢測及放大解調(diào)后續(xù)電路處理就能輸出環(huán)形轉(zhuǎn)子的位置，根據(jù)力矩再平衡原理敏感外界輸入角速度。同時，根據(jù)環(huán)形轉(zhuǎn)子的位置信息，實(shí)時調(diào)整上定子左水平線圈65、上定子下水平線圈71、上定子右水平線圈77、上定子上水平線圈59、下定子右水平線圈34、下定子下水平線圈40、下定子左水平線圈38、下定子上水平線圈36及右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線26、右外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線25、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線28、上外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線10、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線30、左外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線15、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線32、下外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線20中的直流電流，使環(huán)形轉(zhuǎn)子懸浮穩(wěn)定。
上定子1、下定子3、環(huán)形轉(zhuǎn)子2采用常規(guī)的微機(jī)械加工方法加工，絕緣層氮化硅采用PEVCD制作，水平電容板、線圈采用光刻、電鍍Cu工藝制作。側(cè)向電容板、垂直支撐柱、側(cè)向支撐柱、“門”型直流線圈采用光刻、電鍍Ni相應(yīng)工藝制成，環(huán)形轉(zhuǎn)子2采用光刻電鍍稀土永磁鈷鎳錳磷，最后充磁制作。
權(quán)利要求
1.一種主動懸浮永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子異步感應(yīng)微機(jī)械陀螺儀，由上定子(1)、環(huán)形轉(zhuǎn)子(2)、下定子(3)構(gòu)成，其特征在于下定子(3)是由以下部分構(gòu)成下定子基體(4)，下定子絕緣層(5)，右上第一公共側(cè)向電容板(6)、右上第一檢測側(cè)向電容板(7)、右上第二檢測側(cè)向電容板(8)、右上第二公共側(cè)向電容板(9)、左上第二公共側(cè)向電容板(11)、左上第二檢測側(cè)向電容板(12)、左上第一檢測側(cè)向電容板(13)、左上第一公共側(cè)向電容板(14)、左下第二公共側(cè)向電容板(16)、左下第二檢測側(cè)向電容板(17)、左下第一檢測側(cè)向電容板(18)、左下第一公共側(cè)向電容板(19)、右下第一公共側(cè)向電容板(21)、右下第一檢測側(cè)向電容板(22)、右下第二檢測側(cè)向電容板(23)、右下第二公共側(cè)向電容板(24)、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(27)、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(29)、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(31)、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(33)，下定子右公共水平電容板(42)、下定子上公共水平電容板(44)、下定子左公共水平電容板(46)、下定子下公共水平電容板(48)、下定子右第一檢測水平電容板(82)、下定子右第二檢測水平電容板(83)、下定子上第一檢測水平電容板(84)、下定子上第二檢測水平電容板(85)、下定子左第二檢測水平電容板(86)、下定子左第一檢測水平電容板(87)、下定子下第一檢測水平電容板(88)、下定子下第二檢測水平電容板(89)，下定子右上垂直支撐柱(43)、下定子左上垂直支撐柱(45)、下定子左下垂直支撐柱(47)、下定子右下垂直支撐柱(49)，右外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(25)、右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(26)、上外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(10)、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(28)、左外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(15)、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(30)、下外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(20)、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(32)，下定子右水平線圈(34)、下定子右上水平線圈(35)、下定子上水平線圈(36)、下定子左上水平線圈(37)、下定子左水平線圈(38)、下定子左下水平線圈(39)、下定子下水平線圈(40)、下定子右下水平線圈(41)，下定子右上側(cè)向止擋柱(50)、下定子左上側(cè)向止擋柱(51)、下定子左下側(cè)向止擋柱(52)、下定子右下側(cè)向止擋柱(53)，連接關(guān)系為下定子絕緣層(5)置于下定子基體(4)之上，右上第一公共側(cè)向電容板(6)、右上第一檢測側(cè)向電容板(7)、右上第二檢測側(cè)向電容板(8)、右上第二公共側(cè)向電容板(9)、左上第二公共側(cè)向電容板(11)、左上第二檢測側(cè)向電容板(12)、左上第一檢測側(cè)向電容板(13)、左上第一公共側(cè)向電容板(14)、左下第二公共側(cè)向電容板(16)、左下第二檢測側(cè)向電容板(17)、左下第一檢測側(cè)向電容板(18)、左下第一公共側(cè)向電容板(19)、右下第一公共側(cè)向電容板(21)、右下第一檢測側(cè)向電容板(22)、右下第二檢測側(cè)向電容板(23)、右下第二公共側(cè)向電容板(24)、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(27)、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(29)、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(31)、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(33)置于下定子絕緣層(5)之上，下定子右公共水平電容板(42)、下定子上公共水平電容板(44)、下定子左公共水平電容板(46)、下定子下公共水平電容板(48)、下定子右第一檢測水平電容板(82)置于下定子絕緣層(5)之上，下定子右上垂直支撐柱(43)、下定子左上垂直支撐柱(45)、下定子左下垂直支撐柱(47)、下定子右下垂直支撐柱(49)置于下定子絕緣層(5)之上，右外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(25)、右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(26)、上外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(10)、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(28)、左外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(15)、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(30)、下外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(20)、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(32)置于下定子絕緣層(5)之上，下定子右水平線圈(34)、下定子右上水平線圈(35)、下定子上水平線圈(36)、下定子左上水平線圈(37)、下定子左水平線圈(38)、下定子左下水平線圈(39)、下定子下水平線圈(40)、下定子右下水平線圈(41)置于下定子絕緣層(5)之上，下定子右上側(cè)向止擋柱(50)、下定子左上側(cè)向止擋柱(51)、下定子左下側(cè)向止擋柱(52)、下定子右下側(cè)向止擋柱(53)置于下定子絕緣層(5)之上，右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(26)、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(27)、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(28)、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(29)、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(30)、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(31)、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(32)、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(33)依次布置在以下定子絕緣層(5)中心為圓心的圓的圓周上，下定子右水平線圈(34)、下定子右第二檢測水平電容板(83)、下定子右上水平線圈(35)、下定子上第一檢測水平電容板(84)、下定子上水平線圈(36)、下定子上第二檢測水平電容板(85)、下定子左上水平線圈(37)、下定子左第二檢測水平電容板(86)、下定子左水平線圈(38)、下定子左第一檢測水平電容板(87)、下定子左下水平線圈(39)、下定子下第一檢測水平電容板(88)、下定子下水平線圈(40)、下定子下第二檢測水平電容板(89)、下定子右下水平線圈(41)、下定子右第一檢測水平電容板(82)依次布置在以下定子絕緣層(5)中心為圓心的圓周上，且位于右內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(26)、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(27)、上內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(28)、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(29)、左內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(30)、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(31)、下內(nèi)側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(32)、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(33)的外側(cè)，右上第一公共側(cè)向電容板(6)、右上第一檢測側(cè)向電容板(7)、右上第二檢測側(cè)向電容板(8)、右上第二公共側(cè)向電容板(9)，上外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(10)，左上第二公共側(cè)向電容板(11)、左上第二檢測側(cè)向電容板(12)、左上第一檢測側(cè)向電容板(13)、左上第一公共側(cè)向電容板(14)，左外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(15)，左下第二公共側(cè)向電容板(16)、左下第二檢測側(cè)向電容板(17)、左下第一檢測側(cè)向電容板(18)、左下第一公共側(cè)向電容板(19)，下外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(20)，右下第一公共側(cè)向電容板(21)、右下第一檢測側(cè)向電容板(22)、右下第二檢測側(cè)向電容板(23)、右下第二公共側(cè)向電容板(24)，右外側(cè)“門”型直流導(dǎo)線(25)依次布置在以下定子絕緣層(5)中心為圓心的圓周上，且位于下定子右水平線圈(34)、下定子右第二檢測水平電容板(83)、下定子右上水平線圈(35)、下定子上第一檢測水平電容板(84)、下定子上水平線圈(36)、下定子上第二檢測水平電容板(85)、下定子左上水平線圈(37)、下定子左第二檢測水平電容板(86)、下定子左水平線圈(38)、下定子左第一檢測水平電容板(87)、下定子左下水平線圈(39)、下定子下第一檢測水平電容板(88)、下定子下水平線圈(40)、下定子下第二檢測水平電容板(89)、下定子右下水平線圈(41)、下定子右第一檢測水平電容板(82)的外側(cè)，下定子右公共水平電容板(42)設(shè)置在下定子右水平線圈(34)的中間，下定子右上垂直支撐柱(43)設(shè)置在下定子右上水平線圈(35)的中間，下定子上公共水平電容板(44)設(shè)置在下定子上水平線圈(36)的中間，下定子左上垂直支撐柱(45)設(shè)置在下定子左上水平線圈(37)的中間，下定子左公共水平電容板(46)設(shè)置在下定子左水平線圈(38)的中間，下定子左下垂直支撐柱(47)設(shè)置在下定子左下水平線圈(39)的中間，下定子下公共水平電容板(48)設(shè)置在下定子下水平線圈(40)的中間，下定子右下垂直支撐柱(49)設(shè)置在下定子右下水平線圈(41)的中間；上定子(1)由以下部分構(gòu)成上定子基體(54)、上定子絕緣層(55)、上定子右上水平線圈(56)、上定子上第一檢測水平電容板(58)、上定子上水平線圈(59)、上定子上第二檢測水平電容板(61)、上定子左上水平線圈(62)、上定子左第二檢測水平電容板(64)、上定子左水平線圈(65)、上定子左第一檢測水平電容板(67)、上定子左下水平線圈(68)、上定子下第一檢測水平電容板(70)、上定子下水平線圈(71)、上定子下第二檢測水平電容板(73)、上定子右下水平線圈(74)、上定子右第一檢測水平電容板(76)、上定子右水平線圈(77)、上定子右第二檢測水平電容板(79)、上定子右上垂直支撐柱(57)、上定子上公共水平電容板(60)、上定子左上垂直支撐柱(63)、上定子左公共水平電容板(66)、上定子左下垂直支撐柱(69)、上定子下公共水平電容板(72)、上定子右下垂直支撐柱(75)、上定子右公共水平電容板(78)，連接關(guān)系為上定子絕緣層(55)設(shè)置在上定子基體(54)之上，上定子右上水平線圈(56)、上定子上第一檢測水平電容板(58)、上定子上水平線圈(59)、上定子上第二檢測水平電容板(61)、上定子左上水平線圈(62)、上定子左第二檢測水平電容板(64)、上定子左水平線圈(65)、上定子左第一檢測水平電容板(67)、上定子左下水平線圈(68)、上定子下第一檢測水平電容板(70)、上定子下水平線圈(71)、上定子下第二檢測水平電容板(73)、上定子右下水平線圈(74)、上定子右第一檢測水平電容板(76)、上定子右水平線圈(77)、上定子右第二檢測水平電容板(79)、上定子右上垂直支撐柱(57)、上定子上公共水平電容板(60)、上定子左上垂直支撐柱(63)、上定子左公共水平電容板(66)、上定子左下垂直支撐柱(69)、上定子下公共水平電容板(72)、上定子右下垂直支撐柱(75)、上定子右公共水平電容板(78)設(shè)置在上定子絕緣層(55)之上，上定子右上水平線圈(56)、上定子上第一檢測水平電容板(58)、上定子上水平線圈(59)、上定子上第二檢測水平電容板(61)、上定子左上水平線圈(62)、上定子左第二檢測水平電容板(64)、上定子左水平線圈(65)、上定子左第一檢測水平電容板(67)、上定子左下水平線圈(68)、上定子下第一檢測水平電容板(70)、上定子下水平線圈(71)、上定子下第二檢測水平電容板(73)、上定子右下水平線圈(74)、上定子右第一檢測水平電容板(76)、上定子右水平線圈(77)、上定子右第二檢測水平電容板(79)依次布置在以上定子絕緣層(55)中心為圓心的圓周上，上定子右上垂直支撐柱(57)設(shè)置在上定子右上水平線圈(56)的中間，上定子上公共水平電容板(60)設(shè)置在上定子上水平線圈(59)的中間，上定子左上垂直支撐柱(63)設(shè)置在上定子左上水平線圈(62)的中間，上定子左公共水平電容板(66)設(shè)置在上定子左水平線圈(65)的中間，上定子左下垂直支撐柱(69)設(shè)置在上定子左下水平線圈(68)的中間，上定子下公共水平電容板(72)設(shè)置在上定子下水平線圈(71)的中間，上定子右下垂直支撐柱(75)設(shè)置上定子右下水平線圈(74)的中間，上定子右公共水平電容板(78)設(shè)置在上定子右水平線圈(77)的中間；下定子(3)通過右上第一公共側(cè)向電容板(6)、右上第一檢測側(cè)向電容板(7)、右上第二檢測側(cè)向電容板(8)、右上第二公共側(cè)向電容板(9)、左上第二公共側(cè)向電容板(11)、左上第二檢測側(cè)向電容板(12)、左上第一檢測側(cè)向電容板(13)、左上第一公共側(cè)向電容板(14)、左下第二公共側(cè)向電容板(16)、左下第二檢測側(cè)向電容板(17)、左下第一檢測側(cè)向電容板(18)、左下第一公共側(cè)向電容板(19)、右下第一公共側(cè)向電容板(21)、右下第一檢測側(cè)向電容板(22)、右下第二檢測側(cè)向電容板(23)、右下第二公共側(cè)向電容板(24)、右上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(27)、左上公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(29)、左下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(31)、右下公共內(nèi)側(cè)側(cè)向電容板(33)與上定子(1)連接，這些側(cè)向電容板與上定子(1)和下定子(3)一起圍成一個環(huán)形空腔，環(huán)形轉(zhuǎn)子(2)設(shè)置在這個空腔中。
2.如權(quán)利要求1所述的主動懸浮永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子異步感應(yīng)微機(jī)械陀螺儀，其特征是環(huán)形轉(zhuǎn)子(2)為永磁體，N極(80)在環(huán)形轉(zhuǎn)子(2)的上表面，S極(81)在環(huán)形轉(zhuǎn)子(2)的下表面，其極化方向與圓環(huán)的中心軸線平行。
3.如權(quán)利要求1所述的主動懸浮永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子異步感應(yīng)微機(jī)械陀螺儀，其特征是下定子右水平線圈(34)、下定子右第二檢測水平電容板(83)、下定子右上水平線圈(35)、下定子上第一檢測水平電容板(84)、下定子上水平線圈(36)、下定子上第二檢測水平電容板(85)、下定子左上水平線圈(37)、下定子左第二檢測水平電容板(86)、下定子左水平線圈(38)、下定子左第一檢測水平電容板(87)、下定子左下水平線圈(39)、下定子下第一檢測水平電容板(88)、下定子下水平線圈(40)、下定子下第二檢測水平電容板(89)、下定子右下水平線圈(41)、下定子右第一檢測水平電容板(82)的厚度相同。
4.如權(quán)利要求1所述的主動懸浮永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子異步感應(yīng)微機(jī)械陀螺儀，其特征是下定子右公共水平電容板(42)與下定子右水平線圈(34)的厚度相同，下定子右上垂直支撐柱(43)的厚度大于下定子右上水平線圈(35)的厚度，下定子上公共水平電容板(44)與下定子上水平線圈(36)的厚度相同，下定子左上垂直支撐柱(45)的厚度大于下定子左上水平線圈(37)的厚度，下定子左公共水平電容板(46)與下定子左水平線圈(38)的厚度相同，下定子左下垂直支撐柱(47)的厚度大于下定子左下水平線圈(39)的厚度，下定子下公共水平電容板(48)與下定子下水平線圈(40)的厚度相同，下定子右下垂直支撐柱(49)的厚度大于下定子右下水平線圈(41)的厚度。
5.如權(quán)利要求1所述的主動懸浮永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子異步感應(yīng)微機(jī)械陀螺儀，其特征是上定子右上水平線圈(56)、上定子上第一檢測水平電容板(58)、上定子上水平線圈(59)、上定子上第二檢測水平電容板(61)、上定子左上水平線圈(62)、上定子左第二檢測水平電容板(64)、上定子左水平線圈(65)、上定子左第一檢測水平電容板(67)、上定子左下水平線圈(68)、上定子下第一檢測水平電容板(70)、上定子下水平線圈(71)、上定子下第二檢測水平電容板(73)、上定子右下水平線圈(74)、上定子右第一檢測水平電容板(76)、上定子右水平線圈(77)、上定子右第二檢測水平電容板(79)的厚度相同，上定子右上垂直支撐柱(57)的厚度大于上定子右上水平線圈(56)的厚度，上定子上公共水平電容板(60)與上定子上水平線圈(59)的厚度相同，上定子左上垂直支撐柱(63)的厚度大于上定子左上水平線圈(62)的厚度，上定子左公共水平電容板(66)與上定子左水平線圈(65)的厚度相同，上定子左下垂直支撐柱(69)的厚度大于上定子左下水平線圈(68)的厚度，上定子下公共水平電容板(72)與上定子下水平線圈(71)的厚度相同，上定子右下垂直支撐柱(75)的厚度大于上定子右下水平線圈厚度(74)，上定子右公共水平電容板(78)與上定子右水平線圈(77)的厚度相同。
6.如權(quán)利要求1所述的主動懸浮永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子異步感應(yīng)微機(jī)械陀螺儀，其特征是上定子(1)的上定子右第二檢測水平電容板(79)、上定子上第一檢測水平電容板(58)、上定子上第二檢測水平電容板(61)、上定子左第二檢測水平電容板(64)、上定子左第一檢測水平電容板(67)、上定子下第一檢測水平電容板(70)、上定子下第二檢測水平電容板(73)、上定子右第一檢測水平電容板(76)與下定子(3)的下定子左第二檢測水平電容板(86)、下定子上第二檢測水平電容板(85)、下定子上第一檢測水平電容板(84)、下定子右第二檢測水平電容板(83)、下定子右第一檢測水平電容板(82)、下定子下第二檢測水平電容板(89)、下定子下第一檢測水平電容板(88)、下定子左第一檢測水平電容板(87)依次相對。
全文摘要
一種微機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域的主動懸浮永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子異步感應(yīng)微機(jī)械陀螺陀螺儀。本發(fā)明陀螺儀包括上定子、環(huán)形轉(zhuǎn)子、下定子，下定子上設(shè)有側(cè)向電容板，下定子通過側(cè)向電容板與上定子連接；這些側(cè)向電容板與上定子和下定子一起圍成一個環(huán)形空腔，環(huán)形轉(zhuǎn)子設(shè)置在這個空腔中。本發(fā)明永磁環(huán)形轉(zhuǎn)子采用環(huán)形且厚度大，相同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動慣量大，該環(huán)形轉(zhuǎn)子通過直流電懸浮穩(wěn)定，電控簡單，異步感應(yīng)電機(jī)能便利地實(shí)現(xiàn)環(huán)形轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動，電容設(shè)計(jì)方便了陀螺信號的提取。本發(fā)明有效克服了扁平環(huán)形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、沒有側(cè)向穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、側(cè)向穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，在作為方位陀螺使用時更有優(yōu)勢，同時采用MEMS技術(shù)制作工藝，成本低，在微小衛(wèi)星、微機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)等需要慣性技術(shù)的場合都可以使用。
文檔編號H02K17/16GK1858552SQ20061002740
公開日2006年11月8日 申請日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者張衛(wèi)平, 陳文元, 劉武, 段永瑞 申請人:上海交通大學(xué)