[发明专利]圆形及多环形轴向径向充磁永磁反磁敏感质量微加速度计

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种微机电技术领域的微型加速度计，具体是一种圆形及多环形轴向径向充磁永磁反磁敏感质量微加速度计。

背景技术

惯性导航系统是一种自主式导航技术，根据牛顿惯性定律直接计算出载体的位置、航向和姿态等导航参数。在工作过程中，既不向外界发射能量，也不从外部获取信息，具有不受干扰、可在任何地方使用、动态性能好、导航输出信息丰富等独特优点，在航空、航天和航海等领域得到了广泛的应用，MEMS(Micro-electromechanical Systems，微机电系统)技术的出现促使惯性导航系统向低成本、微型化、低功耗的方向发展。利用MEMS技术设计制作的悬浮转子微陀螺无机械摩擦，既具有高精度的优势，又具有尺寸小、批量化、成本低的特点，在现代及将来的军事和民用装备上具有广泛的应用前景，特别能满足微小型平台的便携式自主导航的需求。

从20世纪90年代开始，悬浮转子式微惯性器件引起工业界、学术界的广泛关注，英、美、日等国的一些研究机构已开展大量悬浮转子微惯性器件的研究，并取得了一定的研究成果。国内也有单位开展这方面追踪探索。

经对现有技术的文献检索发现，2002年英国南安普顿大学的R Houlihan和MKraft在J.Micromech.Microeng.(微机械微工程杂志，2002年12期第495-503页，英国期刊)发表文章Modelling of an accelerometer based ona levitated proof mass(基于悬浮检测质量的加速度计的建模)提出的盘形转子静电悬浮微加速度计，这种类型的微加速度计由于需要利用静电力来克服重力实现悬浮，需要转子与定子之间的间隙很小时才能够实现，因而对工艺要求很高，另外它们都需要闭环反馈控制电路才能够正常工作，转子悬浮需要对多个自由度进行有效控制，转子的起支及稳定悬浮都需要复杂的电路控制，难度较大。这极大地限制了它的应用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种圆柱形及多环形轴向径向充磁永磁反磁敏感质量微加速度计，使其实现反磁敏感质量稳定的悬浮，不需要复杂控制机构即可实现自稳定，功耗小、实现方便，尺寸小。

本发明是通过以下技术方案来实现，本发明由上定子、转子和下定子三部分构成，上定子倒扣在下定子上，使上定子和下定子两个顶面相对，完成装配，从而形成空腔，转子则悬浮在此空腔内。在装配时，上定子结构中正对转子的面均称之为顶面，相应的另一面则称之为底面，同样，下定子结构中正对转子的面亦均称之为顶面，相应的另一面则称之为底面。

所述下定子包括下定子侧向检测及反馈电极、下定子公共电容极板、下定子轴向检测及反馈控制电极、下定子基体、下定子圆柱形永磁体、多个下定子环形永磁体；下定子圆柱形磁体外形是圆柱形的且轴向充磁，多个下定子环形永磁体外形是环形的；在下定子基体的顶面上由内而外依次分布着下定子公共电容极板、下定子轴向检测及反馈电极、下定子侧向轴向检测及反馈电极，下定子侧向检测及反馈电极分布在下定子基体的顶面的最外围，且沿圆周分布；在下定子基体的底面，下定子圆柱形永磁体位于下定子基体表面几何结构的中线位置，而其它的环形永磁体则以下定子基体表面几何结构的中线位置为圆心从内向外依次布置，相邻两个环形永磁体紧密嵌套配合，圆柱形永磁体紧密嵌套在圆环内半径最小的环形永磁体中，圆柱形永磁体是沿轴向充磁的，相邻两个永磁体依次为轴向充磁和径向充磁，相隔两个永磁体(即两个永磁体之间只隔了一个永磁体)的充磁的方向相反，所述的轴向充磁是指圆柱形及环形永磁体的磁极方向是沿着圆柱形或环形的几何中轴线(也是旋转轴线)方向，所述的径向充磁是指沿着环形永磁体的半径方向充磁的。