应用举例——静电轴承陀螺仪

静电轴承陀螺仪是最重要的静电轴承应用实例，静电轴承陀螺仪结构如图所示。主要由下列几部分组成

①球形转子   有空心薄壁球和实心球两种结构。空心球的典型外径为50mm或38mm，壁厚为0.4～0.6mm，在赤道处加厚，使极轴成为惟一稳定的惯量主轴。通常采用铍材料制成半球，由真空电子束焊成球形，然后在专用设备上精研，使球度误差小于0.2μm，表面粗糙度参数R_a＜0.05～0.012μm。实心球的典型外径为10mm，球度误差小于0.05μm

②壳体与电极   通常采用氧化铝(Al₂O₃)或氧化钡(BeO)陶瓷材料制成密闭球腔，球腔内壁镀上电极，电极有6块、8块和12块等几种。电极腔和转子之间隙约为50～100μm

③光电角度传感器   用来检测静电陀螺仪壳体相对于自转轴的角度，在极轴方向和赤道上各装一只

④钛离子泵   用来吸收球腔内的残余气体分子，以保证静电陀螺仪陶瓷腔体内的真空度不低于0.133×10^-3Pa

⑤旋转线圈和力矩器   在陶瓷壳体外部安装按正六面体分布的三对线圈，它们产生的磁场相互正交。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

通常，静电陀螺仪的漂移误差为10^-6(°)/h，为其他类型轴承支承的陀螺仪的1/1000，在失重低温状态下，最精密的静电轴承支承的陀螺仪，预期其漂移误差可小到10^-3(")/a

静电轴承陀螺仪结构

1—转子；2—顶端刻线；3—顶端光电传感器；

4—阻尼线圈；5—陶瓷电极；6—侧向光电传感器；

7—侧向刻线；8—旋转线圈；9—钛离子泵