CN105783897A - 静电轴承陀螺仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种静电轴承陀螺仪，包括壳体、电极、球形转子、线圈和光电角度传感器，本发明静电轴承陀螺仪，其利用电极产生的静电场使球形转子悬浮于电极之间，再利用设置在壳体上的线圈产生驱动球形转子绕自转轴转动的旋转磁场，转子自转方向为z轴，在x轴和y轴方向的线圈中通以两相交流电，就会产生一个z轴方向的旋转磁场，使转子转动；给x、y、z轴方向上三个线圈分别通以直流电，用三个直流磁场可以控制动量矩向量的运动；本静电轴承陀螺仪的飘移误差为10-6（°）/h，约为现有机械轴承支承的陀螺仪的1/1000，从而能大大的提高陀螺仪的精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械装置，特别涉及一种陀螺仪。
背景技术
陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置，陀螺仪能够精确地确定运动物体的方位，它是现代航空，航海，航天和国防工业中陀螺仪广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。
但是现有机械陀螺仪中支撑转轴的轴承为普通机械轴承，普通机械轴承在制造上存在误差，造成轴承陀螺仪的漂移误差较大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种静电轴承陀螺仪，以解决现有机械轴承陀螺仪漂移误差较大的问题。
本发明静电轴承陀螺仪，包括具有封闭球形内腔的壳体、设置在壳体内腔上的电极、设置在电极的内腔中的球形转子和设置在球形壳体内均匀布置的三对线圈，所述球形转子在其赤道处设置有使其极轴成为唯一稳定的惯量主轴的加厚部；
还包括设置在壳体上用以检测壳体相对于球形转子自转轴角度的光电角度传感器，所述光电角度传感器为两个、并分别布置在球形转轴的极轴方向和赤道方向上，所述球形转子上分别设置有与光电角度传感器相对的顶端刻线和测下刻线。
进一步，所述静电轴承陀螺仪还包括设置在壳体上用以吸出壳体球形内腔中空气的钛离子泵。
进一步，所述电极为六块、八块或十二块，电极和球形转子之间的间隙为50-100μm。
本发明的有益效果：
本发明静电轴承陀螺仪，其利用电极产生的静电场使球形转子悬浮于电极之间，再利用设置在壳体上的线圈产生驱动球形转子绕自转轴转动的旋转磁场，转子自转方向为z轴，在x轴和y轴方向的线圈中通以两相交流电，就会产生一个z轴方向的旋转磁场，使转子转动；给x、y、z轴方向上三个线圈分别通以直流电，用三个直流磁场可以控制动量矩向量的运动；本静电轴承陀螺仪的飘移误差为10-6（°）/h，约为现有机械轴承支承的陀螺仪的1/1000，从而能大大的提高陀螺仪的精度。
附图说明
图1为本发明静电轴承陀螺仪的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图所示，本实施例静电轴承陀螺仪，包括具有封闭球形内腔的壳体1、设置在壳体内腔上的电极2、设置在电极的内腔中的球形转子3和设置在球形壳体内均匀布置的三对线圈4，所述球形转子在其赤道处设置有使其极轴成为唯一稳定的惯量主轴的加厚部；
还包括设置在壳体上用以检测壳体相对于球形转子自转轴角度的光电角度传感器5，所述光电角度传感器为两个、并分别布置在球形转轴的极轴方向和赤道方向上，所述球形转子上分别设置有与光电角度传感器相对的顶端刻线6和测下刻线7。
本实施例静电轴承陀螺仪，其利用电极产生的静电场使球形转子悬浮于电极之间，再利用设置在壳体上的线圈产生驱动球形转子绕自转轴转动的旋转磁场，转子自转方向（极轴方向）为z轴，在x轴和y轴方向的线圈中通以两相交流电，就会产生一个z轴方向的旋转磁场，使转子转动；给x、y、z轴方向上三个线圈分别通以直流电，用三个直流磁场可以控制动量矩向量的运动；本静电轴承陀螺仪的飘移误差为10-6（°）/h，约为现有机械轴承支承的陀螺仪的1/1000，从而能大大的提高陀螺仪的精度。
作为对本实施例的改进，所述静电轴承陀螺仪还包括设置在壳体上用以吸出壳体球形内腔中空气的钛离子泵8，通过钛离子泵使球形内腔处于高真空状态，能增强电场力。
作为对本实施例的改进，所述电极为六块，当然在具体实施中电极还可为八块或十二块，电极和球形转子之间的间隙为50um，当然间隙还可为50um-100μm范围内的其它值，电极数量较多，且间隙较小，能使球形转子稳定的悬浮在壳体中。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种静电轴承陀螺仪，其特征在于：包括具有封闭球形内腔的壳体、设置在壳体内腔上的电极、设置在电极的内腔中的球形转子和设置在球形壳体内均匀布置的三对线圈，所述球形转子在其赤道处设置有使其极轴成为唯一稳定的惯量主轴的加厚部；
还包括设置在壳体上用以检测壳体相对于球形转子自转轴角度的光电角度传感器，所述光电角度传感器为两个、并分别布置在球形转轴的极轴方向和赤道方向上，所述球形转子上分别设置有与光电角度传感器相对的顶端刻线和测下刻线。
2.根据权利要求1所述的静电轴承陀螺仪，其特征在于：还包括设置在壳体上用以吸出壳体球形内腔中空气的钛离子泵。
3.根据权利要求2所述的静电轴承陀螺仪，其特征在于：所述电极为六块、八块或十二块，电极和球形转子之间的间隙为50-100μm。
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| CN201410785818.9A CN105783897A (zh) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | 静电轴承陀螺仪 |
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Country Status (1)
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Cited By (1)
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| CN109212787A (zh) * | 2017-07-09 | 2019-01-15 | 徐伟科 | 一种光束控制装置 |
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2014
- 2014-12-18 CN CN201410785818.9A patent/CN105783897A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109212787A (zh) * | 2017-07-09 | 2019-01-15 | 徐伟科 | 一种光束控制装置 |
| WO2019011111A1 (zh) * | 2017-07-09 | 2019-01-17 | 徐伟科 | 一种光束控制装置 |
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| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160720 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |