自由转子陀螺仪是一种没有框架且没有接触支撑的陀螺仪。
其支撑部分通常为具有两个旋转自由度的球形。
如静电陀螺仪，超导陀螺仪和动压空气陀螺仪等。
这种陀螺仪可以直接利用转子和壳体的相对运动来输出信号，并且陀螺仪相对于惯性空间的稳定性高，并且测量精度也高。
现代动态气浮陀螺的漂移率可达0.01度/小时以上，静电陀螺的漂移率可高达0.001度/小时。
然而，自由陀螺陀螺仪结构复杂，对材料和加工工艺要求高，成本高，常用于高精度陀螺稳定平台和导航系统。
简化的自由陀螺仪陀螺仪结构如右图所示。
转子是法兰型转子，在固定滚珠轴承周围以任意角度自由度实现最大角动量。
所谓的滚珠轴承用作通用轴承。
陀螺仪的内部空间充满气体，通常使用氢气或氮气。
当转子旋转时，气体的有限粘度导致气体在目标和转子之间吸入气隙。
因此，在气隙的窄侧附近形成高压区，其支撑转子以试图使转子抵靠球。
因此，旋转的转子漂浮在气膜上而不与球直接接触。
两个由非磁性材料制成的感应杯安装在转子的一侧。
一个感应杯用作陀螺仪马达的转子，另一个感应杯是为陀螺仪转子增加精确扭矩的机构。
自由转子陀螺仪使用电容传感器来感测陀螺转子围绕垂直于标称旋转矢量的轴的角运动。
自由转子陀螺仪主要包括内转子型静电悬架陀螺仪和外转子型动压气浮陀螺仪。
动压空气陀螺仪如下所述。
动态压力气浮陀螺仪，通常称为动态压力陀螺仪，用球形支撑取代了两自由度框架式陀螺仪的三对轴承，悬浮气体具有自由转子，所以它有三个自由度。
图为自由陀螺仪和自由转子陀螺仪支架之间的比较。
动态陀螺仪没有框架结构，减少了仪器的旋转部件，简化了设计，减少了加工和装配的工作量。
动态陀螺仪的转子由一层气膜支撑，在运行过程中没有机械接触和磨损，从而延长了陀螺仪的使用寿命。
自由转子陀螺仪结构简单，无磨损，使用寿命长，但其运动角度范围有限，当转子和定子的相对位置不为零时，电机驱动扭矩会干扰转子，这将限制其精度。