一种基于电磁感应发电的高精度三自由度陀螺仪制造技术

本实用新型专利技术属于陀螺仪技术领域，提出的一种基于电磁感应发电的高精度三自由度陀螺仪，包括转子，转子转动设置在内环上，内环转动设置在外环上，外环转动设置在外环架上，转子连接电动机，转子上设置有永磁体，外环和\或外环架上设置有感应线圈，内环通过转轴一与外环转动连接，转轴一与转子旋转轴垂直，外环通过转轴二与外环架转动连接，转轴二与转轴一垂直，通过转子的转动，带动永磁体转动产生变化的磁场，并基于电磁感应使感应线圈生产感应电流，达到了发电的目的，解决了现有技术中转动陀螺仪角度变化反馈不及时，且维持转子转动耗能较高，不符合节能理念的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁感应发电的高精度三自由度陀螺仪
本技术属于陀螺仪
，涉及一种基于电磁感应发电的高精度三自由度陀螺仪。
技术介绍
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。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺。通常所说的陀螺是特指对称陀螺，它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴，在一定的初始条件和一定的外在力矩作用下，陀螺会在不停自转的同时，环绕着另一个固定的转轴不停地旋转，这就是陀螺的旋进，又称为回转效应，陀螺仪就是利用了回转效应制成的。申请号为201710481216.8的中国专利技术专利申请中公开了一种动力调谐陀螺仪及其角位置传感器，该申请将角位置传感器的电磁感应线圈固定在陀螺仪上，其位置始终不变，径向充磁的磁钢转子自身高速旋转，即磁钢转子相对于电磁感应线圈转动并切割磁感线；此时会在电磁感应线圈内部产生交变的磁场，根据电磁感应原理，线圈会产生周期性变化的感应电动势，线圈置于呈正弦变化的磁场中，从而产生正弦变化的感应电压；在磁钢转子发生偏转时，磁钢转子产生的磁场与线圈的重叠面积会发生变化，从而直接影响磁场作用面积的大小，进而引起感应电动势大小的变化；通过外接设备测量感应电动势的有效值，并将其与偏转角度对应起来，就可以得到感应电动势随偏转角度变化的曲线，从而得到磁钢转子偏转的角度。因此，该角位置传感器利用电磁感应原理将被测量角位置转换成电信号，它不需要辅助电源，就能把动力调谐陀螺仪的转子(即磁钢转子)的角位置转换成电信号进行测量。现有技术中的转动陀螺仪角度变化反馈不及时，且转子的转动耗能较高，不符合节能的理念。
技术实现思路
本技术提出一种基于电磁感应发电的高精度三自由度陀螺仪，解决了现有技术中转动陀螺仪角度变化反馈不及时，且维持转子转动耗能较高，不符合节能理念的技术问题。本技术的技术方案是这样实现的：一种基于电磁感应发电的高精度三自由度陀螺仪，包括转子，所述转子转动设置在内环上，所述内环转动设置在外环上，所述外环转动设置在外环架上，所述转子连接电动机，所述转子上设置有永磁体，所述外环和\或所述外环架上设置有感应线圈。作为进一步的技术方案，所述内环通过转轴一与所述外环转动连接，所述转轴一与所述转子旋转轴垂直，所述外环通过转轴二与所述外环架转动连接，所述转轴二与所述转轴一垂直。作为进一步的技术方案，所述内环上同样设置有感应线圈。作为进一步的技术方案，所述感应线圈等间距沿中心呈环形阵列排布，所述永磁体等间距沿转轴呈环形阵列排布，且相邻永磁体磁极朝向不同。作为进一步的技术方案，所述感应线圈连接整流电路，所述整流电路连接蓄能电池。作为进一步的技术方案，所述转子为盘型，所述永磁体沿其径向设置。作为进一步的技术方案，所述转子为球型，所述转子沿转轴等距划分为若干磁盘，所述永磁体等间距沿所述磁盘的径向设置。作为进一步的技术方案，所述外环和所述外环架为球壳，所述外环和外环架通过与其转轴垂直的若干平面划分为若干环，每个环上等间距设置有若干感应线圈。本技术使用原理及有益效果为：1、本技术中，在转子上设置有永磁体，当电动机带动转子旋转时能够产生周期性变化的磁场，在外环和\或外环架上设置的若干感应线圈能够通过周期性变化的磁场产生周期性的感应电流，达到发电的目的，并通过感应电流能够对陀螺仪的工作状态进行监控；电机带动转子旋转，由于转子的回转效应，其相对于基础坐标系(地球)的角度是保持不变的，当外部被测量物体角度发生变化，带动外环架和外环，相对于内环发生转动，外环架和外环的角度相对于内环角度变化，磁场强度变化量在垂直于感性线圈的平面上发生改变，进而使感应电流的最值发生改变，当外环架相对于外环旋转90度时，磁场强度变化量相对于角度的变化量的函数为单调函数，即每个外环架相对于外环旋转的角度对应唯一的感应电流，同理，每个内环相对于外环旋转的角度对应唯一的感应电流，通过处理分析感应电流的大小即可获取该状态转子相对于外环和外环架的角度，得知被测物体的状态，由于感应电流变化敏感，大幅提高了陀螺仪的敏感程度，且还可对感应电流收集，贴合节能环保的理念。2、本技术中，转轴一和转轴二垂直，复合行业校准，简化了后期处理感应电流得到陀螺仪度数时的运算过程，进而缩短了得到角度数据的感应时间，增强了陀螺仪的敏感程度。3、本技术中，在内环上同样设置有感应线圈，在转子转动时，能够对能量进行回收，同时由于感应线圈生成感应磁场，增加了陀螺仪的柔性，使转子在旋转过程中更加平稳，增加了陀螺仪的精度，减少转子的震动，进而减少了能量的损耗，设置科学合理。4、本技术中，等间距规则排列的永磁体能够在旋转过程中生成变化更均匀的磁场，进而减少感应电流的波动，同时能够减小感应磁场的波动，进而使转子转动过程中的负载更为均匀，减少了转子在转动过程中的振动，增加了陀螺仪的精度，减少了能量损耗延长了陀螺仪的使用寿命。5、本技术中，通过将感应线圈连接整流电路，能够将感应线圈生产的电能收集在蓄能电池中，完成对一部分能量的回收，贴合节能环保的设计理念设置科学合理。6、本技术中，盘型的转子在陀螺仪倾斜时，能够更直观的反映出陀螺仪角度的变化。球形的转子能够增大转动惯量，进而使转子转动的更加平稳，同时在球形转子的球面上均设置有永磁铁，旋转时能够产生更大更均匀的磁场，增强转子与外环架的电磁感应，进而增加了陀螺仪的敏感性和稳定性，设置科学合理。7、本技术中，外环和外环架为球壳，且在球壳上均匀设置有若干感应线圈，当外环和外环架倾斜时，均存在感应线圈能与球形转子产生较大感应电动势，同时球壳能够将陀螺仪转子和外界隔离，能够减少外界因素影响陀螺仪精度，设置科学合理。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1为本技术采用盘型转子的结构示意图；图2为本技术采用球型转子的结构示意图；图3为本技术盘型转子结构示意图；图中：1-转子，2-内环，3-外环，4-外环架，5-永磁体，6-感应线圈，7-转轴一，8-转轴二。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1～图3所示，一种基于电磁感应发电的高精度三自由度陀螺仪，包括转子1，转子1转动设置在内环2上，内环2转动设置在外环3上，外环3转动设置在外环3架上，转子1连接电动机，转子1上设置有永磁体5，外环3和\或外环3架上设置有感应线圈6。本实施例中，在转子1上设置有永磁体5，当电动机带动转子1旋转时能够产生周期性变化的磁场，在外环3和\或外环3架上设置的若干感应线圈6能够通过周期性变化的磁场产生周期性的感应电流，通过感应电流能够对陀螺仪的工作状态进行监控；电机带动转子1旋转，由于转子1的回转效应，其相对于基础坐标系(地球)的角度是保持不变的，当外部被测量物体角度发生变化，带动外环3架和外环3，相对于内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电磁感应发电的高精度三自由度陀螺仪，包括转子(1)，所述转子(1)转动设置在内环(2)上，所述内环(2)转动设置在外环(3)上，所述外环(3)转动设置在外环架(4)上，所述转子(1)连接电动机，其特征在于，所述转子(1)上设置有永磁体(5)，所述外环(3)和\或所述外环架(4)上设置有感应线圈(6)。

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁感应发电的高精度三自由度陀螺仪，包括转子(1)，所述转子(1)转动设置在内环(2)上，所述内环(2)转动设置在外环(3)上，所述外环(3)转动设置在外环架(4)上，所述转子(1)连接电动机，其特征在于，所述转子(1)上设置有永磁体(5)，所述外环(3)和\或所述外环架(4)上设置有感应线圈(6)。2.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应发电的高精度三自由度陀螺仪，其特征在于，所述内环(2)通过转轴一(7)与所述外环(3)转动连接，所述转轴一(7)与所述转子(1)旋转轴垂直，所述外环(3)通过转轴二(8)与所述外环架(4)转动连接，所述转轴二(8)与所述转轴一(7)垂直。3.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应发电的高精度三自由度陀螺仪，其特征在于，所述内环(2)上同样设置有感应线圈(6)。4.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应发电的高精度三自由度陀螺仪，其特征在于，所述感...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继存，
申请(专利权)人：李继存，
类型：新型
国别省市：河北,13