反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪的制作方法

文档序号:6125572阅读:252来源:国知局
专利名称:反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪的制作方法
技术领域
本发明涉及的是一种微机电技术领域的微型陀螺仪,具体是一种反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪。
背景技术
众所周知,惯性导航系统以其独特的优点,在航空、航天、航海,以及民用汽车工业等领域得到了广泛的应用。微陀螺仪作为一种惯性器件,是重要的微机电系统器件之一。相比传统的振动式微机械陀螺仪,通过静电力(或电磁力)悬浮使检测质量与衬底分开,研制自由悬浮转子的微陀螺,有望提高振动式微机械陀螺仪的性能精度,减小驱动振动和检测振动之间的机械耦合正交误差问题,降低微陀螺性能对温度等环境条件的敏感性。
经对现有技术的文献检索发现,上海交通大学张卫平、陈文元和吴校生等人在《光学精密工程》(2004年6月第十二卷三期,p1-5)上发表“磁悬浮转子微陀螺的设计技术”,该文中提出一种的磁悬浮转子微陀螺。其不足之处在于通过分开悬浮、稳定和旋转线圈,虽然改进了英国Sheffield大学和新加坡南洋理工大学C.Shearwood等人早些提出的磁悬浮转子的微陀螺的结构,有望提高转数,但提供旋转线圈的同时,还需分别提供悬浮和稳定线圈,结构和工艺相对复杂。

发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的上述不足,提供了一种反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪。相比传统磁悬浮转子微陀螺中需要提供的悬浮线圈和稳定线圈,改为采用永磁材料和反磁材料相结合,来实现自稳悬浮的反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪,使其采用悬浮式反磁敏感质量块,依靠上、下定子对反磁转子提供平衡重力的悬浮力和侧向稳定力,实现自稳定悬浮,工艺更加简单,并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。
本发明是通过以下技术方案来实现。本发明陀螺整体采用的是三层结构,由上定子、转子和下定子三部分构成。上定子和下定子通过上定子的电气导通凹槽与下定子的接线铜柱的键合来实现电气和机械连接,转子悬浮在空腔中,采用盘形形状,同时在转子中间反磁材料层的上、下表面分别覆盖Ti层,使三者形成夹层结构。
上定子和下定子结构相似,采用的衬底均为铁氧体,形状都是方形。
上定子主要结构有上定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板、螺旋线圈结构以及上定子公共电容极板结构,三者位于同一平面即上定子引线层之上,平面几何中心分布的是上定子公共电容极板结构,在以平面几何中心为圆心的由内往外的四个同心圆周上,第一、第二个同心圆周上分别依次均匀分布着螺旋线圈结构以及上定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板。除主要结构外,上定子还包括电气导通凹槽、上定子检测X轴方向和Y轴方向线加速度的电容极板、弧形限位铜柱、上定子铁氧体衬底、上定子绝缘Al2O3层,以及上定子引线层。各组成结构之间的主要位置关系是电气导通凹槽、上定子检测X轴方向和Y轴方向线加速度的电容极板以及弧形限位铜柱,位于上定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板、螺旋线圈结构、上定子公共电容极板结构所在同一平面即上定子引线层之上,平面几何中心分布的是上定子公共电容极板结构,在以平面几何中心为圆心的由内往外的四个同心圆周上,第一、第二个同心圆周上分别依次均匀分布着螺旋线圈结构以及上定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板,第三、第四个同心圆周上分别依次均匀分布着上定子检测X轴方向和Y轴方向线加速度的电容极板以及弧形限位铜柱;在弧形限位铜柱往外,在上定子的四条边各自的平行方向上,电气导通凹槽呈直线排布。
下定子主要结构有下定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板、螺旋线圈结构以及下定子公共电容极板结构,三者位于同一平面即下定子引线层之上,平面几何中心分布的是下定子公共电容极板结构,在以平面几何中心为圆心的由内往外的四个同心圆周上,第一、第二个同心圆周上分别依次均匀分布着螺旋线圈结构以及下定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板。除主要结构外,下定子还包括引线电极、接线铜柱、弧形限位铜柱,下定子检测X轴方向和Y轴方向线加速度的电容极板、下定子铁氧体衬底、下定子绝缘Al2O3层,以及下定子引线层。各组成结构之间的主要位置关系是引线电极、接线铜柱、弧形限位铜柱以及下定子检测X轴方向和Y轴方向线加速度的电容极板,位于下定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板、螺旋线圈结构、下定子公共电容极板结构所在同一平面即下定子引线层之上,平面几何中心分布的是下定子公共电容极板结构,在以平面几何中心为圆心的由内往外的四个同心圆周上,第一、第二个同心圆周上分别依次均匀分布着螺旋线圈结构以及下定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板,第三、第四个同心圆周上分别依次均匀分布着下定子检测X轴方向和Y轴方向线加速度的电容极板以及弧形限位铜柱;在弧形限位铜柱往外,在下定子的四条边各自的平行方向上,接线铜柱呈直线排布;在接线铜柱往外,在下定子的四条边各自的平行方向上,引线电极呈直线排布。
在上述结构中,上定子公共电容极板结构和下定子公共电容极板结构均包括一个中心区和四个边缘弧形区,上、下定子公共电容极板结构的四个边缘弧形区以及上、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板采用的是永磁材料。转子则采用反磁材料制作其基片,即转子中间反磁材料层。
本发明反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪,通过上定子的电气导通凹槽与下定子的接线铜柱的PbSn焊实现键合,同时通过对上、下定子公共电容极板结构的四个边缘弧形区以及上、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板充磁,使相应的电容极板形成N-S一一对应的磁极极性相反的关系。它们之间的吸引力使得上定子和下定子的键合更加紧密。
本发明的转子悬浮转子和上、下定子之间的相互作用力即抗磁力为悬浮反磁定子提供了Z向悬浮力,同时也为转子提供沿X、Y轴方向的侧向稳定力,进而转子实现了在上定子和下定子间的自稳定悬浮。
本发明的转子旋转原理提供交流电源V1和V2,且V2和V1相位差为90度。通过V1,V2给螺旋线圈提供交变电流,使螺旋线圈产生旋转磁场,驱动转子以一定的转速旋转。
本发明的信号检测采用差分电容结构,将电容极板按所需的检测功能分成若干组,反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪在工作时,对各组差分电容施加不同频率或多组频率的高频载波信号,并采用公共电容耦合输出至后续检测和控制电路,这样就得到各线加速度和角加速度对应的电压信号,通过对电压信号的处理,最终得到加速度信号,确定加速度计受到加速度,并施加反馈控制使转子始终保持在自稳悬浮的平衡位置。
本发明解决了现有技术的不足,采用悬浮式反磁敏感质量块,依靠上、下定子对反磁转子提供平衡重力的悬浮力和侧向稳定力,实现自稳定悬浮,相比传统磁悬浮转子微陀螺中需要提供的悬浮线圈和稳定线圈,工艺更加简单。


图1为本发明总体结构示意2为本发明上定子结构示意3为本发明上定子螺旋线圈结构示意4为本发明下定子结构示意5为本发明下定子螺旋线圈结构示意6为本发明转子结构示意图具体实施方式
如图1,本发明采用的是三层结构,由上定子1,转子3和下定子2构成。上定子1和下定子2通过键合实现电气和机械连接,并形成空腔,转子3则放置在此空腔内。
如图2,上定子1包括右上第一号电气导通凹槽4、右上第二号电气导通凹槽5、右上第三号电气导通凹槽6、右上第四号电气导通凹槽7、右上第五号电气导通凹槽8、右下第一号电气导通凹槽9、右下第二号电气导通凹槽10、右下第三号电气导通凹槽11、右下第四号电气导通凹槽12、右下第五号电气导通凹槽13、左下第一号电气导通凹槽14、左下第二号电气导通凹槽15、左下第三号电气导通凹槽16、左下第四号电气导通凹槽17、左下第五号电气导通凹槽18、左下第六号电气导通凹槽19、左上第一号电气导通凹槽20、左上第二号电气导通凹槽21、左上第三号电气导通凹槽22、左上第四号电气导通凹槽23,左上第五号电气导通凹槽24、上定子右上弧形限位铜柱25,上定子右下弧形限位铜柱26,上定子左下弧形限位铜柱27,上定子左上下弧形限位铜柱28,上定子检测Y轴方向线加速度的右上第一号电容极板29、上定子检测Y轴方向线加速度的右上第二号电容极板30,上定子检测X轴方向线加速度的右下第一号电容极板31、上定子检测X轴方向线加速度的右下第二号电容极板32,上定子检测Y轴方向线加速度的左下第一号电容极板33、上定子检测Y轴方向线加速度的左下第二号电容极板34,上定子检测X轴方向线加速度的左上第一号电容极板35、上定子检测X轴方向线加速度的左上第二号电容极板36,上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板37、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板38、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板39、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板41、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板42、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板43、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板44,上定子右上螺旋线圈45、上定子右下螺旋线圈46、上定子左下螺旋线圈47、上定子左上螺旋线圈48,上定子公共电容极板右上S区49,上定子公共电容极板右下N区50,上定子公共电容极板左下S区51,上定子公共电容极板左上N区52,上定子公共电容极板中心区53,上定子引线层54,上定子绝缘A12O3层55,上定子铁氧体衬底56。其连接关系为上定子引线层54设置在上定子绝缘Al2O3层55之上,上定子绝缘Al2O3层55则设置在上定子铁氧体衬底56之上;上定子公共电容极板中心区53设置在在上定子引线层54之上且位于上定子引线层54的几何中心,在上定子公共电容极板中心区53外围设置有上定子公共电容极板右上S区49,上定子公共电容极板右下N区50,上定子公共电容极板左下S区51和上定子公共电容极板左上N区52,它们在以上定子公共电容极板中心区53的中心为圆心的圆周上均匀排布,且与上定子公共电容极板中心区53相连接;在上定子公共电容极板右上S区49、上定子公共电容极板右下N区50、上定子公共电容极板左下S区51和上定子公共电容极板左上N区52外围,以上定子公共电容极板中心区53的中心为圆心的圆周上,按顺时针依次均匀分布着上定子右上螺旋线圈45、上定子右下螺旋线圈46、上定子左下螺旋线圈47、上定子左上螺旋线圈48,它们构成位于以上定子公共电容极板中心区53的中心为圆心的第一个同心圆上的螺旋线圈结构,称之为上定子螺旋线圈结构;位于上定子螺旋线圈结构的外围,以上定子公共电容极板中心区53的中心为圆心的圆周上,按顺时针依次均匀分布着上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板37、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板38、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板39、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板41、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板42、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板43、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板44,它们构成位于以上定子公共电容极板中心区53的中心为圆心的第二个同心圆上的电容极板结构,称之为上定子第二同心圆上的电容极板结构;并且上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板37、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板38以及上定子公共电容极板右上S区49围绕在上定子右上螺旋线圈45周围,上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板39、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40以及上定子公共电容极板右下N区50围绕在上定子右下螺旋线圈46周围,上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板41、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板42以及上定子公共电容极板左下S区51围绕在上定子左下螺旋线圈47周围,上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板43、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板44以及上定子公共电容极板左上N区52围绕在上定子左上螺旋线圈48周围;位于上定子第二同心圆上的电容极板结构的外围,以上定子公共电容极板中心区53的中心为圆心的圆周上,按顺时针依次均匀分布着上定子检测Y轴方向线加速度的右上第一号电容极板29、上定子检测Y轴方向线加速度的右上第二号电容极板30,上定子检测X轴方向线加速度的右下第一号电容极板31、上定子检测X轴方向线加速度的右下第二号电容极板32,上定子检测Y轴方向线加速度的左下第一号电容极板33、上定子检测Y轴方向线加速度的左下第二号电容极板34,上定子检测X轴方向线加速度的左上第一号电容极板35、上定子检测X轴方向线加速度的左上第二号电容极板36,它们构成位于以上定子公共电容极板中心区53的中心为圆心的第三个同心圆上的电容极板结构,称之为上定子第三同心圆上的电容极板结构;位于上定子第三同心圆上的电容极板结构的外围,以上定子公共电容极板中心区53的中心为圆心的圆周上,按顺时针依次均匀分布着上定子右上弧形限位铜柱25,上定子右下弧形限位铜柱26,上定子左下弧形限位铜柱27,上定子左上弧形限位铜柱28,它们构成位于以上定子公共电容极板中心区53的中心为圆心的第四个同心圆上的限位铜柱结构,称之为上定子第四同心圆上的限位铜柱结构,且上定子右上弧形限位铜柱25和上定子左下弧形限位铜柱27在对角方向上,上定子右下弧形限位铜柱26和上定子左上下弧形限位铜柱28在对角方向上;位于上定子第四同心圆上的限位铜柱结构的外围,右上第一号电气导通凹槽4、右上第二号电气导通凹槽5、右上第三号电气导通凹槽6、右上第四号电气导通凹槽7、右上第五号电气导通凹槽8位于右上角且呈直线排布,右下第一号电气导通凹槽9、右下第二号电气导通凹槽10、右下第三号电气导通凹槽11、右下第四号电气导通凹槽12、右下第五号电气导通凹槽13位于右下角且呈直线排布,左下第一号电气导通凹槽14、左下第二号电气导通凹槽15、左下第三号电气导通凹槽16、左下第四号电气导通凹槽17、左下第五号电气导通凹槽18、左下第六号电气导通凹槽19位于左下角且呈直线排布,左上第一号电气导通凹槽20、左上第二号电气导通凹槽21、左上第三号电气导通凹槽22、左上第四号电气导通凹槽23、左上第五号电气导通凹槽24位于左上角且呈直线排布。上定子公共电容极板右上S区49,上定子公共电容极板右下N区50,上定子公共电容极板左下S区51,上定子公共电容极板左上N区52,上定子公共电容极板中心区53,上定子螺旋线圈结构、上定子第二同心圆上的电容极板结构和上定子第三同心圆上的电容极板结构高度相同,且略低于上定子第四同心圆上的限位铜柱结构,所有电气导通凹槽的高度亦低于位于上定子第四同心圆上的限位铜柱结构。
如图3,上定子螺旋线圈结构上定子右上螺旋线圈内端57、上定子右上螺旋线圈外端58,上定子右下螺旋线圈内端59、上定子右下螺旋线圈外端60,上定子左下螺旋线圈内端61、上定子左下螺旋线圈外端62,上定子左上螺旋线圈内端63、上定子左上螺旋线圈外端64,具体的连接关系为上定子右上螺旋线圈45包括上定子右上螺旋线圈内端57和上定子右上螺旋线圈外端58,上定子右上螺旋线圈45以上定子右上螺旋线圈内端57为起始端,按一定螺旋线向外围延伸至上定子右上螺旋线圈外端58;上定子右下螺旋线圈46包括上定子右下螺旋线圈内端59和上定子右下螺旋线圈外端60,上定子右下螺旋线圈46以上定子右下螺旋线圈内端59为起始端,按一定螺旋线向外围延伸至上定子右下螺旋线圈外端60;上定子左下螺旋线圈47包括上定子左下螺旋线圈内端61和上定子左下螺旋线圈外端62,上定子左下螺旋线圈45以上定子左下螺旋线圈内端61为起始端,按一定螺旋线向外围延伸至上定子左下螺旋线圈外端62;上定子左上螺旋线圈48包括上定子左上螺旋线圈内端63和上定子左上螺旋线圈外端64,上定子左上螺旋线圈45以上定子左上螺旋线圈内端63为起始端,按一定螺旋线向外围延伸至上定子左上螺旋线圈外端64。
如图4,下定子2包括下定子右上第一号引线电极65、下定子右上第二号引线电极66、下定子右上第三号引线电极67、下定子右上第四号引线电极68、下定子右上第五号引线电极69、下定子右上第六号引线电极70、下定子右上第七号引线电极71、下定子右上第八号引线电极72、下定子右上第九号引线电极73、下定子右上第十号引线电极74、下定子右下第一号引线电极75、下定子右下第二号引线电极76、下定子右下第三号引线电极77、下定子右下第四号引线电极78、下定子右下第五号引线电极79、下定子右下第六号引线电极80、下定子右下第七号引线电极81、下定子右下第八号引线电极82、下定子右下第九号引线电极83、下定子右下第十号引线电极84、下定子右下第十一号引线电极85、下定子左下第一号引线电极86、下定子左下第二号引线电极87、下定子左下第三号引线电极88、下定子左下第四号引线电极89、下定子左下第五号引线电极90、下定子左下第六号引线电极91、下定子左下第七号引线电极92、下定子左下第八号引线电极93、下定子左下第九号引线电极94、下定子左下第十号引线电极95、下定子左上第一号引线电极96、下定子左上第二号引线电极97、下定子左上第三号引线电极98、下定子左上第四号引线电极99、下定子左上第五号引线电极100、下定子左上第六号引线电极101、下定子左上第七号引线电极102、下定子左上第八号引线电极103、下定子左上第九号引线电极104、下定子左上第十号引线电极105、下定子左上第十一号引线电极106,右上第一号接线铜柱107、右上第二号接线铜柱108、右上第三号接线铜柱109、右上第四号接线铜柱110、右上第五号接线铜柱111、右下第一号接线铜柱112、右下第二号接线铜柱113、右下第三号接线铜柱114、右下第四号接线铜柱115、右下第五号接线铜柱116、左下第一号接线铜柱117、左下第二号接线铜柱118、左下第三号接线铜柱119、左下第四号接线铜柱120、左下第五号接线铜柱121、左上第一号接线铜柱122、左上第二号接线铜柱123、左上第三号接线铜柱124、左上第四号接线铜柱125、左上第五号接线铜柱126、左上第六号接线铜柱127,下定子右上弧形限位铜柱128,下定子右下弧形限位铜柱129,下定子左下弧形限位铜柱130,下定子左上弧形限位铜柱131,下定子检测Y轴方向线加速度的右上第一号电容极板132、下定子检测Y轴方向线加速度的右上第二号电容极板133,下定子检测X轴方向线加速度的右下第一号电容极板134、下定子检测X轴方向线加速度的右下第二号电容极板135、下定子检测Y轴方向线加速度的左下第一号电容极板136、下定子检测Y轴方向线加速度的左下第二号电容极板137,下定子检测X轴方向线加速度的左上第一号电容极板138、下定子检测X轴方向线加速度的左上第二号电容极板139,下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板140、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板141、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板142、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板143、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板144、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板145、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板146、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板147,下定子右上螺旋线圈148、下定子右下螺旋线圈149、下定子左下螺旋线圈150、下定子左上螺旋线圈151,下定子公共电容极板右上N区152,下定子公共电容极板右下S区153,下定子公共电容极板左下N区154,下定子公共电容极板左上S区155,下定子公共电容极板中心区156,下定子引线层157,下定子绝缘Al2O3层158,下定子铁氧体衬底159。其连接关系为下定子引线层157设置在下定子绝缘Al2O3层158之上,下定子绝缘Al2O3层158则设置在下定子铁氧体衬底159之上;下定子公共电容极板中心区156设置在下定子引线层157之上且位于下定子引线层157的几何中心,在下定子公共电容极板中心区156外围设置有下定子公共电容极板右上N区152、下定子公共电容极板右下S区153、下定子公共电容极板左下N区154和下定子公共电容极板左上S区155,它们在以下定子公共电容极板中心区156的中心为圆心的圆周上均匀排布,且与下定子公共电容极板中心区156相连接;在下定子公共电容极板右上N区152、下定子公共电容极板右下S区153、下定子公共电容极板左下N区154和下定子公共电容极板左上S区155外围,以下定子公共电容极板中心区156的中心为圆心的圆周上,按顺时针依次均匀分布着下定子右上螺旋线圈148、下定子右下螺旋线圈149、下定子左下螺旋线圈150、下定子左上螺旋线圈151,它们构成位于以下定子公共电容极板中心区156的中心为圆心的第一个同心圆上的螺旋线圈结构,称之为下定子螺旋线圈结构;位于下定子第一同心圆上的螺旋线圈结构的外围,以下定子公共电容极板中心区156的中心为圆心的圆周上,按顺时针依次均匀分布着下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板140、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板141、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板142、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板143、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板144、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板145、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板146、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板147,它们构成位于以下定子公共电容极板中心区156的中心为圆心的第二个同心圆上的电容极板结构,称之为下定子第二同心圆上的电容极板结构;并且下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板140、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板141以及下定子公共电容极板右上N区152围绕在下定子右上螺旋线圈148周围,下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板142、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板143以及下定子公共电容极板右下S区153围绕在下定子右下螺旋线圈149周围,下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板144、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板145以及下定子公共电容极板左下N区154围绕在下定子左下螺旋线圈150周围,下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板146、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板147以及下定子公共电容极板左上S区155围绕在下定子左上螺旋线圈151周围;位于下定子第二同心圆上的电容极板结构的外围,以下定子公共电容极板中心区156的中心为圆心的圆周上,按顺时针依次均匀分布着下定子检测Y轴方向线加速度的右上第一号电容极板132、下定子检测Y轴方向线加速度的右上第二号电容极板133,下定子检测X轴方向线加速度的右下第一号电容极板134、下定子检测X轴方向线加速度的右下第二号电容极板135、下定子检测Y轴方向线加速度的左下第一号电容极板136、下定子检测Y轴方向线加速度的左下第二号电容极板137,下定子检测X轴方向线加速度的左上第一号电容极板138、下定子检测X轴方向线加速度的左上第二号电容极板139,它们构成位于以下定子公共电容极板中心区156的中心为圆心的第三个同心圆上的电容极板结构,称之为下定子第三同心圆上的电容极板结构;位于下定子第三同心圆上的电容极板结构的外围,以下定子公共电容极板中心区156的中心为圆心的圆周上,按顺时针依次均匀分布着下定子右上弧形限位铜柱128,下定子右下弧形限位铜柱129,下定子左下弧形限位铜柱130,下定子左上弧形限位铜柱131,它们构成位于以下定子公共电容极板中心区156的中心为圆心的第四个同心圆上的限位铜柱结构,称之为下定子第四同心圆上的限位铜柱结构,且下定子右上弧形限位铜柱128和下定子左下弧形限位铜柱130在对角方向上,下定子右下弧形限位铜柱129和下定子左上弧形限位铜柱131在对角方向上;位于下定子第四同心圆上的限位铜柱结构的外围,右上第一号接线铜柱107、右上第二号接线铜柱108、右上第三号接线铜柱109、右上第四号接线铜柱110、右上第五号接线铜柱111位于右上角且呈直线排布,右下第一号接线铜柱112、右下第二号接线铜柱113、右下第三号接线铜柱114、右下第四号接线铜柱115、右下第五号接线铜柱116位于右下角且呈直线排布,左下第一号接线铜柱117、左下第二号接线铜柱118、左下第三号接线铜柱119、左下第四号接线铜柱120、左下第五号接线铜柱121位于左下角且呈直线排布,左上第一号接线铜柱122、左上第二号接线铜柱123、左上第三号接线铜柱124、左上第四号接线铜柱125、左上第五号接线铜柱126、左上第六号接线铜柱127位于左上角且呈直线排布;接线铜柱外围对应边的平行方向上,下定子右上第一号引线电极65、下定子右上第二号引线电极66、下定子右上第三号引线电极67、下定子右上第四号引线电极68、下定子右上第五号引线电极69、下定子右上第六号引线电极70、下定子右上第七号引线电极71、下定子右上第八号引线电极72、下定子右上第九号引线电极73、下定子右上第十号引线电极74位于右上角且呈直线排布,下定子右下第一号引线电极75、下定子右下第二号引线电极76、下定子右下第三号引线电极77、下定子右下第四号引线电极78、下定子右下第五号引线电极79、下定子右下第六号引线电极80、下定子右下第七号引线电极81、下定子右下第八号引线电极82、下定子右下第九号引线电极83、下定子右下第十号引线电极84、下定子右下第十一号引线电极85位于右下角且呈直线排布,下定子左下第一号引线电极86、下定子左下第二号引线电极87、下定子左下第三号引线电极88、下定子左下第四号引线电极89、下定子左下第五号引线电极90、下定子左下第六号引线电极91、下定子左下第七号引线电极92、下定子左下第八号引线电极93、下定子左下第九号引线电极94、下定子左下第十号引线电极95位于左下角且呈直线排布,下定子左上第一号引线电极96、下定子左上第二号引线电极97、下定子左上第三号引线电极98、下定子左上第四号引线电极99、下定子左上第五号引线电极100、下定子左上第六号引线电极101、下定子左上第七号引线电极102、下定子左上第八号引线电极103、下定子左上第九号引线电极104、下定子左上第十号引线电极105、下定子左上第十一号引线电极106位于左上角且呈直线排布。下定子公共电容极板右上N区152、下定子公共电容极板右下S区153、下定子公共电容极板左下N区154、下定子公共电容极板左上S区155,下定子公共电容极板中心区156,下定子螺旋线圈结构,下定子第二同心圆上的电容极板结构和下定子第三同心圆上的电容极板结构高度相同,且略低于下定子第四同心圆上的限位铜柱结构,下定子第四同心圆上的限位铜柱结构外围的所有接线铜柱高于下定子第四同心圆上的限位铜柱结构且高度最高,所有引线电极的高度亦低于下定子第四同心圆上的限位铜柱结构且高度最低。
如图5,下定子螺旋线圈结构下定子右上螺旋线圈内端160、下定子右上螺旋线圈外端161,下定子右下螺旋线圈内端162、下定子右下螺旋线圈外端163,下定子左下螺旋线圈内端164、下定子左下螺旋线圈外端165,下定子左上螺旋线圈内端166、下定子左上螺旋线圈外端167,具体的连接关系为下定子右上螺旋线圈148包括下定子右上螺旋线圈内端160和下定子右上螺旋线圈外端161,下定子右上螺旋线圈148以下定子右上螺旋线圈内端160为起始端,按一定螺旋线向外围延伸至下定子右上螺旋线圈外端161;下定子右下螺旋线圈149包括下定子右下螺旋线圈内端162和下定子右下螺旋线圈外端163,下定子右下螺旋线圈149以下定子右下螺旋线圈内端162为起始端,按一定螺旋线向外围延伸至下定子右下螺旋线圈外端163;下定子左下螺旋线圈150包括下定子左下螺旋线圈内端164和下定子左下螺旋线圈外端165,下定子左下螺旋线圈150以下定子左下螺旋线圈内端164为起始端,按一定螺旋线向外围延伸至下定子左下螺旋线圈外端165;下定子左上螺旋线圈151包括下定子左上螺旋线圈内端166和下定子左上螺旋线圈外端167,下定子左上螺旋线圈151以下定子左上螺旋线圈内端166为起始端,按一定螺旋线向外围延伸至下定子左上螺旋线圈外端167。
如图6,转子3包括转子上表面Ti层168,转子中间反磁材料层169,转子下表面Ti层170;其连接关系为转子上表面Ti层168设置在转子中间反磁材料层169的上表面,转子下表面Ti层170设置在转子中间反磁材料层169的下表面。转子半径与下定子第二同心圆上的电容极板结构的外半径相等。
如图1、2、4,具体装配时,上定子1与下定子2的连接关系为上定子1的上定子右上弧形限位铜柱25,上定子右下弧形限位铜柱26,上定子左下弧形限位铜柱27,上定子左上弧形限位铜柱28分别与下定子2的下定子右下弧形限位铜柱129,下定子左下弧形限位铜柱131,下定子左上弧形限位铜柱128,下定子右上弧形限位铜柱95一一对准并键合;下定子2的右上第一号接线铜柱107、右上第二号接线铜柱108、右上第三号接线铜柱109、右上第四号接线铜柱110、右上第五号接线铜柱111、右下第一号接线铜柱112、右下第二号接线铜柱113、右下第三号接线铜柱114、右下第四号接线铜柱115、右下第五号接线铜柱116、左下第一号接线铜柱117、左下第二号接线铜柱118、左下第三号接线铜柱119、左下第四号接线铜柱120、左下第五号接线铜柱121、左上第一号接线铜柱122、左上第二号接线铜柱123、左上第三号接线铜柱124、左上第四号接线铜柱125、左上第五号接线铜柱126、左上第六号接线铜柱127沿顺时针分别插入上定子1一一对应的右上第五号电气导通凹槽8、右上第四号电气导通凹槽7、右上第三号电气导通凹槽6、右上第二号电气导通凹槽5、右上第一号电气导通凹槽4、左上第五号电气导通凹槽24、左上第四号电气导通凹槽23、左上第三号电气导通凹槽22、左上第二号电气导通凹槽21、左上第一号电气导通凹槽20、左下第六号电气导通凹槽19、左下第五号电气导通凹槽18、左下第四号电气导通凹槽17、左下第三号电气导通凹槽16、左下第二号电气导通凹槽15、左下第一号电气导通凹槽14、右下第五号电气导通凹槽13、右下第四号电气导通凹槽12、右下第三号电气导通凹槽11、右下第二号电气导通凹槽10、右下第一号电气导通凹槽9,并采用共晶铅锡焊工艺完成键合,由此,上定子1和下定子2实现了电气和机械连接,并形成空腔,转子3则放置在此空腔内;而上定子1的右上第一号电气导通凹槽4、右上第二号电气导通凹槽5、右上第三号电气导通凹槽6、右上第四号电气导通凹槽7、右上第五号电气导通凹槽8、右下第一号电气导通凹槽9、右下第二号电气导通凹槽10、右下第三号电气导通凹槽11、右下第四号电气导通凹槽12、右下第五号电气导通凹槽13、左下第一号电气导通凹槽14、左下第二号电气导通凹槽15、左下第三号电气导通凹槽16、左下第四号电气导通凹槽17、左下第五号电气导通凹槽18、左下第六号电气导通凹槽19、左上第一号电气导通凹槽20、左上第二号电气导通凹槽21、左上第三号电气导通凹槽22、左上第四号电气导通凹槽23,左上第五号电气导通凹槽24通过上定子引线层54分别与,上定子检测Y轴方向线加速度的右上第一号电容极板29、上定子检测Y轴方向线加速度的右上第二号电容极板30,上定子检测X轴方向线加速度的右下第一号电容极板31、上定子检测X轴方向线加速度的右下第二号电容极板32,上定子检测Y轴方向线加速度的左下第一号电容极板33、上定子检测Y轴方向线加速度的左下第二号电容极板34,上定子检测X轴方向线加速度的左上第一号电容极板35、上定子检测X轴方向线加速度的左上第二号电容极板36,上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板37、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板38、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板39、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板41、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板42、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板43、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板44,上定子公共电容极板中心区51,上定子右上螺旋线圈内端57和上定子左下螺旋线圈外端62,上定子右上螺旋线圈外端58和上定子左下螺旋线圈内端61,上定子右下螺旋线圈内端59和上定子左上螺旋线圈外端64,上定子右下螺旋线圈外端60和上定子左上螺旋线圈内端63相连;下定子2的下定子右上第一号引线电极65、下定子右上第二号引线电极66、下定子右上第三号引线电极67、下定子右上第四号引线电极68、下定子右上第五号引线电极69、下定子右上第六号引线电极70、下定子右上第七号引线电极71、下定子右上第八号引线电极72、下定子右上第九号引线电极73、下定子右上第十号引线电极74、下定子右下第一号引线电极75、下定子右下第二号引线电极76、下定子右下第三号引线电极77、下定子右下第四号引线电极78、下定子右下第五号引线电极79、下定子右下第六号引线电极80、下定子右下第七号引线电极81、下定子右下第八号引线电极82、下定子右下第九号引线电极83、下定子右下第十号引线电极84、下定子右下第十一号引线电极85、下定子左下第一号引线电极86、下定子左下第二号引线电极87、下定子左下第三号引线电极88、下定子左下第四号引线电极89、下定子左下第五号引线电极90、下定子左下第六号引线电极91、下定子左下第七号引线电极92、下定子左下第八号引线电极93、下定子左下第九号引线电极94、下定子左下第十号引线电极95、下定子左上第一号引线电极96、下定子左上第二号引线电极97、下定子左上第三号引线电极98、下定子左上第四号引线电极99、下定子左上第五号引线电极100、下定子左上第六号引线电极101、下定子左上第七号引线电极102、下定子左上第八号引线电极103、下定子左上第九号引线电极104、下定子左上第十号引线电极105、下定子左上第十一号引线电极106分别与右上第一号接线铜柱107、右上第二号接线铜柱108、右上第三号接线铜柱109、右上第四号接线铜柱110、右上第五号接线铜柱111、右下第一号接线铜柱112、右下第二号接线铜柱113、右下第三号接线铜柱114、右下第四号接线铜柱115、右下第五号接线铜柱116、左下第一号接线铜柱117、左下第二号接线铜柱118、左下第三号接线铜柱119、左下第四号接线铜柱120、左下第五号接线铜柱121、左上第一号接线铜柱122、左上第二号接线铜柱123、左上第三号接线铜柱124、左上第四号接线铜柱125、左上第五号接线铜柱126、左上第六号接线铜柱127,下定子检测Y轴方向线加速度的右上第一号电容极板132、下定子检测Y轴方向线加速度的右上第二号电容极板133,下定子检测X轴方向线加速度的右下第一号电容极板134、下定子检测X轴方向线加速度的右下第二号电容极板135、下定子检测Y轴方向线加速度的左下第一号电容极板136、下定子检测Y轴方向线加速度的左下第二号电容极板137,下定子检测X轴方向线加速度的左上第一号电容极板138、下定子检测X轴方向线加速度的左上第二号电容极板139,下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板140、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板141、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板142、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板143、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板144、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板145、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板146、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板147,下定子公共电容极板中心区156,下定子右上螺旋线圈内端160和下定子左下螺旋线圈外端165,下定子右上螺旋线圈外端161和下定子左下螺旋线圈内端164,下定子右下螺旋线圈内端162和下定子左上螺旋线圈外端167,下定子右下螺旋线圈外端163和下定子左上螺旋线圈内端166相连;上定子1和下定子2的电气通路则是通过下定子2的右上第一号接线铜柱107、右上第二号接线铜柱108、右上第三号接线铜柱109、右上第四号接线铜柱110、右上第五号接线铜柱111、右下第一号接线铜柱112、右下第二号接线铜柱113、右下第三号接线铜柱114、右下第四号接线铜柱115、右下第五号接线铜柱116、左下第一号接线铜柱117、左下第二号接线铜柱118、左下第三号接线铜柱119、左下第四号接线铜柱120、左下第五号接线铜柱121、左上第一号接线铜柱122、左上第二号接线铜柱123、左上第三号接线铜柱124、左上第四号接线铜柱125、左上第五号接线铜柱126、左上第六号接线铜柱127与上定子1的右上第五号电气导通凹槽8、右上第四号电气导通凹槽7、右上第三号电气导通凹槽6、右上第二号电气导通凹槽5、右上第一号电气导通凹槽4、左上第五号电气导通凹槽24、左上第四号电气导通凹槽23、左上第三号电气导通凹槽22、左上第二号电气导通凹槽21、左上第一号电气导通凹槽20、左下第六号电气导通凹槽19、左下第五号电气导通凹槽18、左下第四号电气导通凹槽17、左下第三号电气导通凹槽16、左下第二号电气导通凹槽15、左下第一号电气导通凹槽14、右下第五号电气导通凹槽13、右下第四号电气导通凹槽12、右下第三号电气导通凹槽11、右下第二号电气导通凹槽10、右下第一号电气导通凹槽9一一对应地键合构成,至此完成整个加速度的电气连接,在实际微细加工中,可根据版图需要,对电气连接布局作适当调整。
本发明的转子3旋转原理下定子右上第九号引线电极73和下定子左上第八号引线电极103连接在交流电源V1的一端,下定子右上第八号引线电极72和下定子左上第九号引线电极104连接在交流电源V1的另一端;下定子右上第七号引线电极71和下定子左上第十号引线电极105连接在交流电源V2的一端,下定子右上第六号引线电极70和下定子左上第十一号引线电极106连接在交流电源V2的另一端,且V2和V1相位差为90度。通过V1,V2给螺旋线圈提供交变电流,使螺旋线圈产生旋转磁场,驱动转子以一定的转速旋转。
本发明的信号检测采用差分电容结构,电容极板在上、下定子上的形状和分布相同,它们包括位于上定子公共电容极板右上S区49,上定子公共电容极板右下N区50,上定子公共电容极板左下S区51,上定子公共电容极板左上N区52,上定子公共电容极板中心区53构成的上定子公共电容极板,以及下定子公共电容极板右上N区152,下定子公共电容极板右下S区153,下定子公共电容极板左下N区154,下定子公共电容极板左上S区155,下定子公共电容极板中心区156构成的下定子公共电容极板;用于检测沿Z轴线位移和绕X、Y轴角位移的16块扇形电容极板,即上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板37、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板38、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板39、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板41、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板42、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板43、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板44,以及下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板140、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板141、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板142、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板143、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板144、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板145、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板146、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板147;用于检测沿X、Y轴线位移的16块扇形电容极板,即上定子检测Y轴方向线加速度的右上第一号电容极板29、上定子检测Y轴方向线加速度的右上第二号电容极板30,上定子检测X轴方向线加速度的右下第一号电容极板31、上定子检测X轴方向线加速度的右下第二号电容极板32,上定子检测Y轴方向线加速度的左下第一号电容极板33、上定子检测Y轴方向线加速度的左下第二号电容极板34,上定子检测X轴方向线加速度的左上第一号电容极板35、上定子检测X轴方向线加速度的左上第二号电容极板36,以及下定子检测Y轴方向线加速度的右上第一号电容极板132、下定子检测Y轴方向线加速度的右上第二号电容极板133,下定子检测X轴方向线加速度的右下第一号电容极板134、下定子检测X轴方向线加速度的右下第二号电容极板135、下定子检测Y轴方向线加速度的左下第一号电容极板136、下定子检测Y轴方向线加速度的左下第二号电容极板137,下定子检测X轴方向线加速度的左上第一号电容极板138、下定子检测X轴方向线加速度的左上第二号电容极板139。反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪在工作时,对各组差分电容施加不同频率或多组频率的高频载波信号,并采用公共电容耦合输出至后续检测和控制电路,这样就得到各线加速度和角加速度对应的电压信号,通过对电压信号的处理,最终得到加速度信号,确定加速度计受到加速度,并施加反馈控制使转子始终保持在自稳悬浮的平衡位置。参考各电容极板的作用及加速度计的电气连接关系给出具体实现方式如下一、检测Z轴方向线加速度通过下定子右下第一号引线电极75、下定子右下第二号引线电极76、下定子右下第三号引线电极77、下定子右下第四号引线电极78、下定子右下第五号引线电极79、下定子右下第六号引线电极80、下定子右下第七号引线电极81、下定子右下第八号引线电极82分别在上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板37、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板38、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板39、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板41、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板42、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板43、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板44上施加幅值为Vz,频率为fz的高频载波信号,通过下定子左下第九号引线电极94、下定子左下第十号引线电极95、下定子左上第一号引线电极96、下定子左上第二号引线电极97、下定子左上第三号引线电极98、下定子左上第四号引线电极99、下定子左上第五号引线电极100、下定子左上第六号引线电极101在下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板140、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板141、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板142、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板143、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板144、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板145、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板146、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板147施加幅值为-Vz,频率为fz的高频载波信号,当外界有沿Z轴方向线加速度输入时,上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板37、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板38、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板39、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板41、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板42、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板43、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板44,转子3,下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板140、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板141、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板142、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板143、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板144、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左下第二号电容极板145、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板146、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左上第二号电容极板147,三者之间沿Z轴方向形成差分电容,加速度计在开环工作时,通过后续线路检测,由高频载波电压信号便可能到相应的Z轴方向线加速度值,闭环工作时,根据检测结果和需要,在上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板37、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板38、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板39、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板41、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板42、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板43、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板44,以及下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板140、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板141、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板142、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板143、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板144、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板145、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板146、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板147分别施加幅值相等、极性相反的直流电压,将转子3控制在初始平衡位置;二、检测X轴方向线加速度通过下定子右上第二号引线电极66、下定子右上第三号引线电极67、下定子左下第三号引线电极88、下定子左下第四号引线电极89在上定子检测Y轴方向线加速度的右下第二号电容极板32、上定子检测Y轴方向线加速度的右下第一号电容极板31和下定子检测X轴方向线加速度的右下第一号电容极板134、下定子检测X轴方向线加速度的右下第二号电容极板135上施加幅值为Vx,频率为fx的高频载波信号,通过下定子右下第九号引线电极83、下定子右下第十号引线电极84、下定子左下第七号引线电极92、下定子左下第八号引线电极93在上定子检测Y轴方向线加速度的左上第二号电容极板36、上定子检测Y轴方向线加速度的左上第一号电容极板35和下定子检测X轴方向线加速度的左上第一号电容极板138、下定子检测X轴方向线加速度的左上第二号电容极板139上施加幅值为-Vx,频率为fx的高频载波信号,当有外界沿X轴方向线加速度输入时,上定子检测Y轴方向线加速度的右下第一号电容极板31和上定子检测Y轴方向线加速度的右下第二号电容极板32、转子3、下定子检测X轴方向线加速度的右下第一号电容极板134和下定子检测X轴方向线加速度的右下第二号电容极板135三者形成的电容与上定子检测Y轴方向线加速度的左上第一号电容极板35和上定子检测Y轴方向线加速度的左上第二号电容极板36、转子3、下定子检测X轴方向线加速度的左上第一号电容极板138和下定子检测X轴方向线加速度的左上第二号电容极板139三者形成的电容构成差分电容,同样,加速度计在开环工作时,通过后续线路检测,由高频载波电压信号便可能到相应的X轴方向线加速度值,闭环工作时,根据检测结果和需要,在上定子检测Y轴方向线加速度的右下第一号电容极板31和上定子检测Y轴方向线加速度的右下第二号电容极板32、下定子检测X轴方向线加速度的右下第一号电容极板134、下定子检测X轴方向线加速度的右下第二号电容极板135上,以及上定子检测Y轴方向线加速度的左上第一号电容极板35和上定子检测Y轴方向线加速度的左上第二号电容极板36、下定子检测X轴方向线加速度的左上第一号电容极板138、下定子检测X轴方向线加速度的左上第二号电容极板139分别施加幅值相等、极性相反的直流电压,将转子3控制在初始平衡位置;三、检测Y轴方向线加速度通过下定子右上第四号引线电极68、下定子右上第五号引线电极69、下定子左下第一号引线电极86、下定子左下第二号引线电极87在上定子检测Y轴方向线加速度的右上第二号电容极板30、上定子检测Y轴方向线加速度的右上第一号电容极板29和下定子检测Y轴方向线加速度的右上第一号电容极板132、下定子检测Y轴方向线加速度的右上第二号电容极板133上施加幅值为Vy,频率为fy的高频载波信号,通过下定子右上第一号引线电极65、下定子右下第十一号引线电极85、下定子左下第五号引线电极90、下定子左下第六号引线电极91在上定子检测Y轴方向线加速度的左下第一号电容极板33、上定子检测Y轴方向线加速度的左下第二号电容极板34和下定子检测Y轴方向线加速度的左下第一号电容极板136、下定子检测Y轴方向线加速度的左下第二号电容极板137上施加幅值为-Vy,频率为fy的高频载波信号,当有外界沿Y轴方向线加速度输入时,上定子检测Y轴方向线加速度的右上第一号电容极板29和上定子检测Y轴方向线加速度的右上第二号电容极板30、转子3、下定子检测Y轴方向线加速度的右上第一号电容极板132和下定子检测Y轴方向线加速度的右上第二号电容极板133三者形成的电容与上定子检测Y轴方向线加速度的左下第一号电容极板33和上定子检测Y轴方向线加速度的左下第二号电容极板34、转子3、下定子检测Y轴方向线加速度的左下第一号电容极板136、下定子检测Y轴方向线加速度的左下第二号电容极板137三者形成的电容构成差分电容,同样,加速度计在开环工作时,通过后续线路检测,由高频载波电压信号便可能到相应的Y轴方向线加速度值,闭环工作时,根据检测结果和需要,上定子检测Y轴方向线加速度的右上第一号电容极板29、上定子检测Y轴方向线加速度的右上第二号电容极板30、下定子检测Y轴方向线加速度的右上第一号电容极板132、下定子检测Y轴方向线加速度的右上第二号电容极板133上,以及上定子检测Y轴方向线加速度的左下第一号电容极板33、上定子检测Y轴方向线加速度的左下第二号电容极板34、下定子检测Y轴方向线加速度的左下第一号电容极板136、下定子检测Y轴方向线加速度的左下第二号电容极板137上分别施加幅值相等、极性相反的直流电压,将转子3控制在初始平衡位置;四、检测绕X轴的角加速度通过下定子右下第一号引线电极75、下定子右下第六号引线电极80给上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板44、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板39施加幅值为V3,频率为f3的高频载波信号、通过下定子右下第二号引线电极76、下定子右下第五号引线电极79给上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板43、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40施加幅值为-V3,频率为f3的高频载波信号;通过下定子左上第一号引线电极96、下定子左上第六号引线电极101给下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板142、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板147施加幅值为V3,频率为f3的高频载波信号,通过下定子左上第二号引线电极97、下定子左上第五号引线电极100给下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板143、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板146施加幅值为-V3,频率为f3的高频载波信号,当外界有绕X轴的角加速度输入时,上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板39和上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板44、转子3、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板142和下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板147三者之间形成的电容,与上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40和上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板43、转子3、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板143和下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板146三者形成的电容构成差分电容,同样,加速度计在开环工作时,通过后续线路检测,由高频载波电压信号便可能到相应的绕X轴方向角加速度值,闭环工作时,根据检测结果和需要,上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板39、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板44、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板142、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板147,和上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板43、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板143下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板146分别施加幅值相等、极性相反的直流电压,将转子122控制在初始平衡位置;五、检测绕Y轴的角加速度通过下定子右下第四号引线电极78、下定子右下第七号引线电极81给上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板41、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板38施加幅值为V4,频率为f4的高频载波信号;通过下定子右下第三号引线电极77、下定子右下第八号引线电极82给上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板42、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板37施加幅值为-V4,频率为f4的高频载波信号;通过下定子左下第九号引线电极94、下定子左上第四号引线电极99给下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板140、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板145施加幅值为V4,频率为f4的高频载波信号;通过下定子左下第十号引线电极95、下定子左上第三号引线电极98给下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板141、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板144施加幅值为-V4,频率为f4的高频载波信号,当外界有绕Y轴的角加速度输入时,上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板38和上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板41、转子3、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板140和下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板145三者之间形成的电容,与上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板37和上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板42、转子3、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板141和下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板144三者形成的电容构成差分电容,同样,加速度计在开环工作时,通过后续线路检测,由高频载波电压信号便可能到相应的绕Y轴方向角加速度值,闭环工作时,根据检测结果和需要,上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板38、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板41、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板140、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板145,和上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板37、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板42、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板141、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板144分别施加幅值相等、极性相反的直流电压,将转子3控制在初始平衡位置;由于采用的差分电容检测及其后续处理电路均为常见的变电容检测电路,这一部分不是本专利要保护的内容,所以关于采用的差分电容检测及其后续处理电路本专利未作详细介绍。
本发明的转子3采用反磁材料制作其基片,形状是盘形,上定子1和下定子2的衬底为铁氧体,形状是方形。同时对上定子公共电容极板右上S区49、上定子公共电容极板右下N区50、上定子公共电容极板左下S区51、上定子公共电容极板左上N区52、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板37、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板38、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板39、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板41、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板42、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板43、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板44、以及下定子公共电容极板右上N区152,下定子公共电容极板右下S区153,下定子公共电容极板左下N区154,下定子公共电容极板左上S区155、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板140、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板141、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板142、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板143、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板144、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板145、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板146、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板147进行充磁,使上定子公共电容极板右下N区50、上定子公共电容极板左上N区52、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板39、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板43、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板44朝向上定子1的外方向,即组装后正对转子3的方向的面为N极磁性,使上定子公共电容极板右上S区49、上定子公共电容极板左下S区51、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板37、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板38、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板41朝向上定子1的外方向,即组装后正对转子3的方向的面为S极磁性,使下定子公共电容极板右上N区152、下定子公共电容极板左下N区154、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板140、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板141、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板144、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板145朝向下定子2的外方向,即组装后正对转子3的方向的面为N极磁性,使下定子公共电容极板右上S区152、下定子公共电容极板左下S区154、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板142、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板143、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板146、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板147朝向下定子2的外方向,即组装后正对转子3的方向的面为S极磁性;由此,上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板37、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板38、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板39、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板40、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板41、上定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板42、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板43、上定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板44、上定子公共电容极板右上S区49,上定子公共电容极板右下N区50,上定子公共电容极板左下S区51,上定子公共电容极板左上N区52,分别与下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第一号电容极板140、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的右上第二号电容极板141、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第一号电容极板142、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的右下第二号电容极板143、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第一号电容极板144、下定子检测Z轴方向线加速度和绕Y轴的角加速度的左下第二号电容极板145、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第一号电容极板146、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X轴的角加速度的左上第二号电容极板147、下定子公共电容极板右上N区152、下定子公共电容极板右下S区153、下定子公共电容极板左下N区154、下定子公共电容极板左上S区155形成一一对应的磁极极性相反的关系。它们之间的吸引力使得上定子1和下定子2的键合更加紧密。转子3与上定子1和下定子2之间的相互作用力即抗磁力为悬浮反磁定子提供了Z向悬浮力,同时也为转子3提供沿X、Y轴方向的侧向稳定力,进而转子3实现了在上定子1和下定子2间的自稳定悬浮。
本发明的工艺采用微细加工技术(MEMS工艺)与精密加工相结合,具体是首先是上定子1和下定子2子采用微细加工技术实现,在铁氧体衬底上通过溅射工艺溅射一层绝缘Al2O3层,之后再上面制作一层引线,然后在引线层上制备电容极板、引线电极、接线铜柱、弧形限位铜柱等,上、下定子公共电容极板结构的四个边缘弧形区以及上、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板采用的是永磁材料,如钴镍锰磷(CoNiMnP)、钕铁硼(NdFeB),其他电容极板材料采用的是铜,螺旋线圈采用的是铜,引线电极的材料采用的是金,接线铜柱和弧形限位铜柱的材料则是采用铜;转子3则是先在基片即转子中间反磁材料层的两表面溅射Ti,然后经微细电火花加工得到,基片采用的是反磁材料,如热解石墨(Pyrolytic graphite);最终将转子放入上定子1和下定子2构成的空腔,并通过PbSn焊键合工艺得到反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪。
权利要求
1.一种反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪,由上定子、转子和下定子三部分构成,其特征在于上定子上设有上定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板、螺旋线圈结构以及上定子公共电容极板结构,三者位于同一平面即上定子引线层之上,平面几何中心分布的是上定子公共电容极板结构,在以平面几何中心为圆心的由内往外的四个同心圆周上,第一、第二个同心圆周上分别依次均匀分布着螺旋线圈结构以及上定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板;转子则采用反磁材料制作其基片,即转子中间反磁材料层;下定子上设有下定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板、螺旋线圈结构以及下定子公共电容极板结构,三者位于同一平面即下定子引线层之上,平面几何中心分布的是下定子公共电容极板结构,在以平面几何中心为圆心的由内往外的四个同心圆周上,第一、第二个同心圆周上分别依次均匀分布着螺旋线圈结构以及下定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板;在上述结构中,上定子公共电容极板结构和下定子公共电容极板结构均包括一个中心区和四个边缘弧形区。
2.根据权利要求1所述的反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪,其特征是,所述的上定子还包括电气导通凹槽、上定子检测X轴方向和Y轴方向线加速度的电容极板、弧形限位铜柱、上定子铁氧体衬底、上定子绝缘Al2O3层,以及上定子引线层;其中电气导通凹槽、上定子检测X轴方向和Y轴方向线加速度的电容极板以及弧形限位铜柱,位于上定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板、螺旋线圈结构、上定子公共电容极板结构所在同一平面即上定子引线层之上,平面几何中心分布的是上定子公共电容极板结构,在以平面几何中心为圆心的由内往外的四个同心圆周上,第一、第二个同心圆周上分别依次均匀分布着螺旋线圈结构以及上定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板,第三、第四个同心圆周上分别依次均匀分布着上定子检测X轴方向和Y轴方向线加速度的电容极板以及弧形限位铜柱;在弧形限位铜柱往外,在上定子的四条边各自的平行方向上,电气导通凹槽呈直线排布。
3.根据权利要求1所述的反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪,其特征是,所述下定子还包括引线电极、接线铜柱、弧形限位铜柱,下定子检测X轴方向和Y轴方向线加速度的电容极板、下定子铁氧体衬底、下定子绝缘Al2O3层,以及下定子引线层;其中引线电极、接线铜柱、弧形限位铜柱以及下定子检测X轴方向和Y轴方向线加速度的电容极板,位于下定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板、螺旋线圈结构、下定子公共电容极板结构所在同一平面即下定子引线层之上,平面几何中心分布的是下定子公共电容极板结构,在以平面几何中心为圆心的由内往外的四个同心圆周上,第一、第二个同心圆周上分别依次均匀分布着螺旋线圈结构以及下定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板,第三、第四个同心圆周上分别依次均匀分布着下定子检测X轴方向和Y轴方向线加速度的电容极板以及弧形限位铜柱;在弧形限位铜柱往外,在下定子的四条边各自的平行方向上,接线铜柱呈直线排布;在接线铜柱往外,在下定子的四条边各自的平行方向上,引线电极呈直线排布。
4.根据权利要求1所述的反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪,其特征是,所述的上定子和下定子是通过上定子的电气导通凹槽与下定子的接线铜柱的键合来实现电气和机械连接,并形成空腔,转子悬浮在空腔中,采用盘形形状,同时在转子中间反磁材料层的上、下表面分别覆盖Ti层,使三者形成夹层结构。
5.根据权利要求1或4所述的反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪,其特征是,所述的上定子和下定子,采用的衬底均为铁氧体,形状都是方形。
6.根据权利要求1所述的反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪,其特征是,所述的上定子和下定子公共电容极板结构的四个边缘弧形区以及上、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板采用的是永磁材料,对上、下定子公共电容极板结构的四个边缘弧形区以及上、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板充磁,使相应的电容极板形成N-S一一对应的磁极极性相反的关系。
全文摘要
一种微机电技术领域的反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪。本发明由上定子,转子和下定子构成,采用上、下定子螺旋线圈结构作电磁感应旋转驱动,通过对永磁材料制备的上、下定子公共电容极板结构的四个边缘弧形区以及上、下定子检测Z轴方向线加速度和绕X、Y轴的角加速度的电容极板充磁,同时采用反磁材料制作转子基片,提供了一种相比传统磁悬浮转子微陀螺省去了悬浮线圈和稳定线圈,且改为采用永磁材料和反磁材料相结合实现自稳悬浮的反磁转子电磁感应驱动微型陀螺仪。它可以同时检测包括沿X、Y、Z轴的线加速度以及绕X、Y轴角加速度等多个自由度的加速度,进而可以用来对物体进行精确定位,用于检测外界加速度信号或导航。
文档编号G01P15/14GK101021420SQ20071003829
公开日2007年8月22日 申请日期2007年3月22日 优先权日2007年3月22日
发明者张卫平, 张忠榕, 陈文元, 刘武 申请人:上海交通大学
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