[实用新型]单结构三轴微机电陀螺仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及陀螺仪，尤其涉及一种单结构的三轴微机电陀螺仪。

背景技术

微机电陀螺仪主要用来测量运动物体的角速度，是基于半导体技术的惯性传感器，它具有尺寸小，功耗低，价格低廉的优点，可以用在智能手机，平板电脑等新兴消费类电子产品中实现体感应游戏的动作识别，导航定位等功能。

随着消费类电子产品的不断升温，可以同时感应三轴角速度的微机电陀螺仪受到更多的青睐，微机陀螺仪由于其结构的复杂性，实现单结构三轴陀螺仪非常困难，现有技术多是一个芯片上集成三个独立的陀螺仪结构，达不到消费电子类产品市场追求小型化的目的。

本实用新型采用单结构设计，整体采用轮式驱动，电容式静电驱动和电容差动输出，三轴均使用独立的感应结构，避免了各轴之间感应信号的相互耦合。结构紧促，减小了陀螺仪体积，适合大批量生产，可实现良好的测量精度和灵敏度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能使用同一结构测量X、Y和Z三轴角速度的陀螺仪。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种单结构三轴微机电陀螺仪，包括衬底，所述衬底中心设有测量X轴和Y轴角速度的水平轴结构，所述水平轴结构上下方对称设有两个测量Z轴角速度的Z轴结构；所述衬底上还设有驱动结构及驱动反馈结构，所述驱动结构连接所述Z轴结构，所述驱动反馈结构连接驱动结构。

进一步地，所述水平轴结构包括悬浮于衬底上方的回转体状水平轴质量块；所述水平轴质量块中心挖空容置有环形弹簧，所述环形弹簧一端通过锚点固定于衬底，一端连接水平轴质量块；所述水平轴质量块外缘相隔一定距离包围有圆环，所述圆环在水平方向通过两个X向弹簧向内连接水平轴质量块，所述圆环在垂直方向通过两个Y向弹簧向外连接所述驱动结构；所述水平轴质量块下方圆形阵列有上下两个X轴下级板，左右两个Y轴下级板。

进一步地，所述X轴下级板与Y轴下级板呈扇面状，以水平轴质量块的中心为圆心，交错合围成一圆形，连接处留有缝隙。

进一步地，所述Z轴结构包括悬浮于衬底上方的矩形框状Z轴驱动质量块，及位于Z轴驱动质量块框内且亦悬浮于衬底上方的Z轴检测质量块、Z轴检测固定梳齿及Z轴检测活动梳齿，所述Z轴检测固定梳齿通过锚点固定于衬底，所述Z轴检测活动梳齿设于Z轴检测质量块上；所述Z轴检测质量块的上下侧边通过两个Z轴连接弹簧连接Z轴驱动质量块；所述Z轴驱动质量块的左右两侧边设有Z轴固定弹簧，所述Z轴固定弹簧一端连接Z轴驱动质量块，一端通过锚点固定于衬底。

进一步地，所述驱动结构包括悬浮于衬底上方的回转体状驱动框架，所述驱动框架中部挖空以相隔一定距离地容置所述圆环，所述驱动框架上下外缘挖空以相隔一定距离地容置所述Z轴结构；在所述圆环左右两侧的驱动框架上设有驱动活动梳齿及驱动检测梳齿，所述驱动活动梳齿连接驱动框架，所述驱动检测梳齿通过锚点固定于衬底；所述驱动框架于靠近每个Z轴结构左右两侧的外缘向圆心处挖空有凹槽，凹槽内设有一端连接驱动框架一端通过锚点固定于衬底的驱动框架固定弹簧；所述驱动框架与Z轴结构的结合处还设有驱动连接弹簧，所述驱动连接弹簧一端连接驱动框架，一端连接Z轴结构的Z轴驱动质量块。

进一步地，驱动框架与每个Z轴结构的结合处设有两个驱动连接弹簧，两个驱动连接弹簧连接于所述Z轴驱动质量块与驱动框架靠近的底边两端部。

进一步地，所述驱动活动梳齿及驱动检测梳齿有四组，以Y轴对称两两设置于圆环左右两侧的驱动框架上。

进一步地，所述驱动反馈结构有四组，分别设置于Z轴结构与每个驱动框架固定弹簧之间的驱动框架向圆心处挖空的凹槽内，包括驱动反馈活动梳齿和驱动反馈固定梳齿，所述驱动反馈活动梳齿连接在驱动框架上，所述驱动反馈固定梳齿通过锚点固定在衬底上。

本实用新型采用单结构设计，可实现三轴的单一驱动；三轴均使用独立的感应结构，实现三轴的单结构集成，结构紧促，制造工艺简单，由于X，Y轴共用一个质量块，可以使得体积更小。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的局部放大图A。