静电支撑悬浮电磁感应旋转微陀螺制造技术

一种静电支撑悬浮电磁感应旋转微陀螺，本发明专利技术包括：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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微陀螺，具体是一种静电支撑悬浮电磁感应旋转微陀螺，属于微机电系统

技术介绍
采用MEMS技术设计和制造的悬浮式转子微陀螺具有尺寸小、成本低、精度高的潜在优势，具有广阔的应用价值，各国研究者都在开展这方面的研究工作。在中国专利CN03141542.3，公开日期2004.02.25，“磁悬浮转子方位微陀螺”中报导了一种利用涡流悬浮和旋转的磁悬浮转子微陀螺，该陀螺使用MEMS技术设计和制造，该专利文件称该陀螺具有成本低和精度高的特点，但由于利用涡流悬浮，使该陀螺涡流发热现象严重。悬浮支撑利用电磁场作用，存在电磁阻尼，即使提高陀螺工作的真空度，陀螺的转速也受到限制，目前国内外研制的磁悬浮的转速实测量级都是几千转每分钟量级。同时该陀螺没有专门的侧向稳定装置，侧向刚度较低。
技术实现思路
本专利技术针对目前磁悬浮转子微陀螺技术上的不足，提出一种静电支撑悬浮电磁感应旋转微陀螺。本专利技术克服了电磁阻尼对转速的限制，且发热大大降低，转速仅受空气阻尼和涡流驱动力矩的影响。旋转驱动采用异步电动机原理，控制简单，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。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括上定子、转子、下定子，其中下定子包括下定子外侧左下公共检测电极、下定子左一号外侧检测加矩电极、下定子左二号外侧检测加矩电极、下定子外侧左上公共检测电极、下定子上一号外侧检测加矩电极、下定子上二号外侧检测加矩电极、下定子外侧右上公共检测电极、下定子右一号外侧检测加矩电极、下定子右二号外侧检测加矩电极、下定子外侧右下公共检测电极、下定子下一号外侧检测加矩电极、下定子下二号外测检测加矩电极、下定子内侧左下公共检测电极、下定子左一号内侧加矩电极、下定子左二号内侧加矩电极、下定子内侧左上公共检测电极、下定子上一号内侧加矩电极、下定子上二号内侧加矩电极、下定子内侧右上公共检测电极、下定子右一号内侧加矩电极、下定子右二号内侧加矩电极、下定子内侧右下公共检测电极、下定子下一号内侧加矩电极、下定子下二号内侧加矩电极、下定子绝缘层、下定子基体、下定子左下一号垂直检测加矩电极、下定子左下二号垂直检测加矩电极、下定子左侧旋转驱动线圈、下定子左上一号垂直检测加矩电极、下定子左上二号垂直检测加矩电极、下定子上侧旋转驱动线圈、下定子右上一号垂直检测加矩电极、下定子右上二号垂直检测加矩电极、下定子右侧旋转驱动线圈、下定子右下一号垂直检测加矩电极、下定子右下二号垂直检测加矩电极、下定子下侧旋转驱动线圈、转子下侧上阻挡柱、转子下侧右阻挡柱、转子外侧右阻挡柱、转子内侧右阻挡柱、转子下侧下阻挡柱、转子外侧左阻挡柱、转子内侧左阻挡柱、转子下侧左阻挡柱、转子外测上阻挡柱、转子内侧上阻挡柱；上定子包括上定子左下一号垂直检测加矩电极、上定子左下二号垂直检测加矩电极、上定子左侧旋转驱动线圈、上定子左上一号垂直检测加矩电极、上定子左上二号垂直检测加矩电极、上定子上侧旋转驱动线圈、上定子右上一号垂直检测加矩电极、上定子右上二号垂直检测加矩电极、上定子右侧旋转驱动线圈、上定子右下一号垂直检测加矩电极、上定子右下二号垂直检测加矩电极、上定子下侧旋转驱动线圈、上定子绝缘层、上定子基体、转子上侧上阻挡柱、转子上侧右阻挡柱、转子上侧下阻挡柱、转子上侧左阻挡柱。连接关系为上定子、转子、下定子构成完整的微陀螺系统。对于下定子，在下定子绝缘层上，下定子外侧左下公共检测电极、下定子左一号外侧检测加矩电极、下定子左二号外侧检测加矩电极、下定子外侧左上公共检测电极、下定子上一号外侧检测加矩电极、下定子上二号外侧检测加矩电极、下定子外侧右上公共检测电极、下定子右一号外侧检测加矩电极、下定子右二号外侧检测加矩电极、下定子外侧右下公共检测电极、下定子下一号外侧检测加矩电极、下定子下二号外测检测加矩电极按次序相同高度地处在以下定子绝缘层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、下定子左一号内侧加矩电极、下定子左二号内侧加矩电极、下定子内侧左上公共检测电极、下定子上一号内侧加矩电极、下定子上二号内侧加矩电极、下定子内侧右上公共检测电极、下定子右一号内侧加矩电极、下定子右二号内侧加矩电极、下定子内侧右下公共检测电极、下定子下一号内侧加矩电极、下定子下二号内侧加矩电极按次序相同高度地处在以下定子绝缘层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、下定子左下二号垂直检测加矩电极、下定子左侧旋转驱动线圈、下定子左上一号垂直检测加矩电极、下定子左上二号垂直检测加矩电极、下定子上侧旋转驱动线圈、下定子右上一号垂直检测加矩电极、下定子右上二号垂直检测加矩电极、下定子右侧旋转驱动线圈、下定子右下一号垂直检测加矩电极、下定子右下二号垂直检测加矩电极、下定子下侧旋转驱动线圈按次序相同高度地处在以下定子绝缘层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。对于上定子，上定子绝缘层通过溅射生长在上定子基体上，上定子左下一号垂直检测加矩电极、上定子左下二号垂直检测加矩电极、上定子左侧旋转驱动线圈、上定子左上一号垂直检测加矩电极、上定子左上二号垂直检测加矩电极、上定子上侧旋转驱动线圈、上定子右上一号垂直检测加矩电极、上定子右上二号垂直检测加矩电极、上定子右侧旋转驱动线圈、上定子右下一号垂直检测加矩电极、上定子右下二号垂直检测加矩电极、上定子下侧旋转驱动线圈按次序相同高度地处在以上定子绝缘层的中心为中心的圆上。上定子与下定子通过下定子外侧左下公共检测电极、下定子左一号外侧检测加矩电极、下定子左二号外侧检测加矩电极、下定子外侧左上公共检测电极、下定子上一号外侧检测加矩电极、下定子上二号外侧检测加矩电极、下定子外侧右上公共检测电极、下定子右一号外侧检测加矩电极、下定子右二号外侧检测加矩电极、下定子外侧右下公共检测电极、下定子下一号外侧检测加矩电极、下定子下二号外测检测加矩电极和下定子内侧左下公共检测电极、下定子左一号内侧加矩电极、下定子左二号内侧加矩电极、下定子内侧左上公共检测电极、下定子上一号内侧加矩电极、下定子上二号内侧加矩电极、下定子内侧右上公共检测电极、下定子右一号内侧加矩电极、下定子右二号内侧加矩电极、下定子内侧右下公共检测电极、下定子下一号内侧加矩电极、下定子下二号内侧加矩电极连接在一起，并且上定子左下一号垂直检测加矩电极、上定子左下二号垂直检测加矩电极、上定子左侧旋转驱动线圈、上定子左上一号垂直检测加矩电极、上定子左上二号垂直检测加矩电极、上定子上侧旋转驱动线圈、上定子右上一号垂直检测加矩电极、上定子右上二号垂直检测加矩电极、上定子右侧旋转驱动线圈、上定子右下一号垂直检测加矩电极、上定子右下二号垂直检测加矩电极、上定子下侧旋转驱动线圈分别与下定子上的下定子左上二号垂直检测加矩电极、下定子左上一号垂直检测加矩电极、下定子左侧旋转驱动线圈、下定子左下二号垂直检测加矩电极、下定子左下一号垂直检测加矩电极、下定子下侧旋转驱动线圈、下定子右下二本文档来自技高网...

【技术保护点】
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...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫平，周海军，陈文元，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]