[发明专利]五自由度主动磁轴承式双轴角速率陀螺

权利要求书

1.五自由度主动磁轴承式双轴角速率陀螺，其特征在于：包括转子（1）、上陀螺房（8）、下陀螺房（9）、中环（10）、径向磁轴承（6）、轴向磁轴承（2）、径向位移传感器（3）、保护轴承（4）、驱动电机（7）、轴向位移传感器（5）、磁轴承电路系统（11）和电机驱动电路系统（15）；上陀螺房（8）、下陀螺房（9）和中环（10）整体加工成型，中环（10）通过螺母和定位孔与上陀螺房（8）和下陀螺房（9）固定相连，形成真空密封壳体，通过真空阀门（12）保持密封壳体内部的真空状态，陀螺内部线路通过加工在密封壳体侧面的电气接口（13）与外部连接，锁紧机构（14）处于下陀螺房（9），在发射阶段与转子（1）轮毂外沿实现锁紧固定；保护轴承（4）与转子（1）之间在径向上形成径向保护间隙，径向位移传感器（3）与转子（1）之间在径向上形成径向探测间隙，保护轴承（4）与转子（1）之间在轴向上形成轴向保护间隙，轴向位移传感器（5）与转子（1）之间在轴向上形成轴向探测间隙；磁轴承电路系统（11）实时调节径向磁轴承（6）和轴向磁轴承（2）的线圈绕组电流，使转子（1）稳定悬浮在探测间隙中心，通过电机驱动电路系统（14）驱动转子（1）高速旋转，产生角动量，利用径向磁轴承（6）的线圈绕组电流解算出外界输入角速率的大小。

2.根据权利要求1所述的五自由度主动磁轴承式双轴角速率陀螺，其特征在于：所述径向磁轴承（6）由4组相同的定子铁芯对组成，分别标记为ax、ay、bx、by，实现2个径向转动自由度的姿态角速度敏感，其中径向磁轴承（6）的定子铁芯对ax和bx实现对x轴的角速率敏感，径向磁轴承（6）的定子铁芯对ay和by实现对y轴的角速率敏感，径向磁轴承（6）采用永磁偏置、电磁控制的非机械接触的主动磁轴承，每个定子铁芯对由两块定子铁芯组成，用于差动主动控制。

3.根据权利要求1所述的五自由度主动磁轴承式双轴角速率陀螺，其特征在于：所述磁轴承电路系统（11）由位移信号调理电路、电流传感器、磁轴承控制器、功率放大器、角速率信息解算单元组成，通过电流传感器获得径向磁轴承（6）的四组定子铁芯ax、ay、bx、by对的线圈绕组电流，分别为i_ax、i_bx、i_ay、i_by，利用得到x轴角速率和y轴角速率大小，其中γ为陀螺机械常数，k_ax、k_bx、k_ay、k_by分别为径向磁轴承（6）的定子铁芯对ax、ay、bx、by的电流—力标度因子，δ_x、δ_y分别为x轴、y轴的静态磁偏心力。