專利名稱：圓形及多環(huán)形軸向充磁永磁反磁敏感質量微加速度計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種微機電技術領域的微型加速度計，具體是圓形及多環(huán)形 軸向充磁永磁反磁敏感質量微加速度計。
技術背景慣性導航系統(tǒng)是一種自主式導航技術，根據(jù)牛頓慣性定律直接計算出載體的 位置、航向和姿態(tài)等導航參數(shù)。在工作過程中，既不向外界發(fā)射能量，也不從外 部獲取信息，具有不受干擾、可在任何地方使用、動態(tài)性能好、導航輸出信息豐 富等獨特優(yōu)點，在航空、航天和航海等領域得到了廣泛的應用，MEMS (Micro-electromechanical Systems,微機電系統(tǒng))技術的出現(xiàn)促使慣性導航系 統(tǒng)向低成本、微型化、低功耗的方向發(fā)展。利用MEMS技術設計制作的懸浮轉子微 陀螺無機械摩擦，既具有高精度的優(yōu)勢，又具有尺寸小、批量化、成本低的特點， 在現(xiàn)代及將來的軍事和民用裝備上具有廣泛的應用前景，特別能滿足微小型平臺 的便攜式自主導航的需求。從20世紀90年代開始，懸浮轉子式慣性器件引起工業(yè)界、學術界的廣泛關 注，英、美、日等國的一些研究機構已開展大量懸浮轉子微慣性器件的研究，并 取得了一定的研究成果。國內也有單位開展這方面追蹤探索。經對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，2002年英國南安普頓大學的R Houlihan和M Kraft在J. Micromech. Microeng.(微機械微工程雜志，2 0 0 2年1 2期第4 9 5 — 5 0 3頁，英國期干lj)發(fā)表文章Modelling of an accelerometer based on a levitated proof mass (基于懸浮檢測質量的加速度計的建模)提出的盤形轉子 靜電懸浮微加速度計，這種類型的微加速度計由于需要利用靜電力來克服重力實 現(xiàn)懸浮，需要轉子與定子之間的間隙很小時才能夠實現(xiàn)，因而對工藝要求很高， 另外它們都需要閉環(huán)反饋控制電路才能夠正常工作，轉子懸浮需要對多個自由度 進行有效控制，轉子的起支及穩(wěn)定懸浮都需要復雜的電路控制，難度較大。這極 大地限制了它的應用。發(fā)明內容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種圓形及多環(huán)形軸向充磁永磁反磁敏感 質量微加速度計，使其實現(xiàn)反磁敏感質量穩(wěn)定的懸浮，不需要復雜控制機構即可 實現(xiàn)自穩(wěn)定，功耗小、實現(xiàn)方便，尺寸小。本發(fā)明依靠上、下定子中的圓柱形及 多環(huán)形軸向充磁永磁體對反磁轉子提供懸浮力和側向穩(wěn)定力，實現(xiàn)無控制自穩(wěn)起 支懸浮，同時又利用上、下定子的軸向檢測及反饋電極和下定子側向檢測及反饋 電極與轉子之間靜電力來提高微加速度計的軸向剛度、側向剛度和抗沖擊能力， 增強穩(wěn)定懸浮性能。本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)，本發(fā)明由上定子、轉子和下定子三部分 構成，上定子倒扣在下定子上，使上定子和下定子兩個頂面相對，完成裝配，從 而形成空腔，轉子則懸浮在此空腔內。在裝配時，上定子結構中正對轉子的面均 稱之為頂面，相應的另一面則稱之為底面，同樣，下定子結構中正對轉子的面亦 均稱之為頂面，相應的另一面則稱之為底面。所述下定子包括下定子側向檢測及反饋電極、下定子公共電容極板、下定子 軸向檢測及反饋控制電極、下定子基體、下定子圓柱形軸向充磁永磁體、多個下 定子環(huán)形軸向充磁永磁體；下定子圓柱形軸向充磁永磁體結構上是圓柱形的，下 定子環(huán)形軸向充磁永磁體是環(huán)形的，這兩種永磁體都是軸向充磁的；在下定子基 體的頂面上由內而外依次分布著下定子公共電容極板、下定子軸向檢測及反饋電 極、下定子側向軸向檢測及反饋電極，下定子側向檢測及反饋電極分布在下定子 基體的頂面的最外圍，且沿圓周分布；在下定子基體的底面，下定子圓柱形軸向 充磁永磁體位于下定子基體表面幾何結構的中線位置，而其它的環(huán)形永磁體則以 下定子基體表面幾何結構的中線位置為圓心從內向外依次布置，相鄰兩個環(huán)形永 磁體緊密嵌套配合，圓柱形永磁體緊密嵌套在圓環(huán)內半徑最小的環(huán)形永磁體中， 相鄰永磁體同一端面的磁極性相異(即N、 S交替布置)，所述的軸向充磁是指圓柱 形及環(huán)形永磁體的磁極方向是沿著圓柱形或環(huán)形的幾何中軸線(也是旋轉軸線) 方向。所述上定子包括上定子基體、上定子公共電容極板和上定子軸向檢測及反饋 電極、上定子圓柱形軸向充磁永磁體、多個上定子環(huán)形軸向充磁永磁體；上定子 圓柱形軸向充磁永磁體結構上是圓柱形的，上定子環(huán)形軸向充磁永磁體是環(huán)形的， 這兩種永磁體都是軸向充磁的；在上定子基體的底面，上定子圓柱形軸向充磁永 磁體位于上定子基體表面幾何結構的中線位置，而其它的環(huán)形永磁體則以上定子基體表面幾何結構的中線位置為圓心從內向外依次布置，相鄰兩個環(huán)形永磁體緊 密嵌套配合，圓柱形永磁體緊密嵌套在圓環(huán)內半徑最小的環(huán)形永磁體中，相鄰永 磁體同一端面的磁極性相異(即N、 S交替布置)，所述的軸向充磁是指圓柱形及環(huán) 形永磁體的磁極方向是沿著圓柱形或環(huán)形的幾何中軸線(也是旋轉軸線)方向。 上定子公共電容極板和上定子軸向檢測及反饋電極的連接關系為在上定子基體的 頂面上由內而外依次分布著上定子公共電容極板和上定子軸向檢測及反饋電極。所述轉子是一個圓盤形結構，包括轉子上表面層(材料為Cr/Au或Cr/Cu)、轉 子中間反磁結構層，轉子下表面層(材料為Cr/Au或Cr/Cu)。在轉子中間反磁結構 層的上、下表面分別覆蓋著轉子上表面層和轉子下表面層。本發(fā)明中，上定子圓柱形軸向充磁永磁體與下定子圓柱形軸向充磁永磁體、 上定子環(huán)形軸向充磁永磁體與下定子環(huán)形軸向充磁永磁體從內向外的尺寸要一 致，即上定子圓形永磁體的直徑和高度與下定子圓形永磁體的直徑和高度相等， 對于上下定子而言，從圓形永磁體開始，從內向外的環(huán)形永磁體依次稱為第一環(huán) 形永磁體、第二環(huán)形永磁體，以此類推，則上定子的第一環(huán)形永磁體的環(huán)內直徑、 環(huán)外直徑和高度應與下定子的第一環(huán)形永磁體的環(huán)內直徑、環(huán)外直徑和高度相等， 上定子的第二環(huán)形永磁體的環(huán)內直徑、環(huán)外直徑和高度應與下定子的第二環(huán)形永 磁體的環(huán)內直徑、環(huán)外直徑和高度相等，依次類推。當上定子倒扣在下定子上時，需使得上定子和下定子相應的永磁體的相對面 在豎直方向形成N-N或者S-S—一對應的磁極極性關系；上定子基體的頂面與下定 子基體的頂面需面對面相對布置，上定子基體的頂面分布有上定子檢測及反饋電 極，下定子基體的頂面分布有下定子檢測及反饋電極，在下定子基體的頂面最外 圈圓周上分布有下定子側向靜電電極對。本發(fā)明的典型技術特征是在轉子中間反磁結構層的上、下表面分別覆蓋著材 料為Cr/Au或Cr/Cu的轉子上表面層和轉子下表面層；下定子圓柱形軸向充磁永磁 體、多個下定子環(huán)形軸向充磁永磁體是軸向充磁的，以下定子基體表面幾何結構 的中線位置為圓心從內向外依次布置下定子圓柱形軸向充磁永磁體、多個下定子 環(huán)形軸向充磁永磁體，相鄰永磁體充磁方向相異；上定子圓柱形軸向充磁永磁體、 上定子環(huán)形軸向充磁永磁體是軸向充磁的，以上定子基體表面幾何結構的中線位 置為圓心從內向外依次布置上定子圓柱形軸向充磁永磁體、多個上定子環(huán)形軸向充磁永磁體，相鄰永磁體充磁方向相異；下定子公共電容極板是圓形的，下定子 軸向檢測及反饋電極有多個，圍繞下定子公共電容極板呈圓周布置，下定子側向 檢測及反饋電極也呈圓周布置，位于下定子軸向檢測及反饋電極之外；上定子公 共電容極板是圓形的，上定子上定子軸向檢測及反饋電極有多個，圍繞上定子公 共電容極板，呈圓周布置。穩(wěn)定懸浮是懸浮式加速度計實現(xiàn)的關鍵技術，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術的不足， 采用軸向充磁的圓柱形永磁體和多環(huán)形永磁體布置，非常易于加工和充磁，且容 易形成所需要的靜態(tài)磁場梯度和分布，且理論上能形成圓周方向上無變化靜態(tài)磁 場，這樣在任意水平徑向方向上，由于磁場分布是一樣的，因此對加速度的敏感 也是一樣，方便了水平方向加速度的測量，是一種磁體布置及充磁設計的有益思 路和方案，同時，這樣設置有反磁物質的轉子在此靜態(tài)磁場中非常容易實現(xiàn)穩(wěn)定 支撐懸浮，方便得實現(xiàn)了穩(wěn)定懸浮支承這一懸浮轉子加速度計要正常工作的技術 要件。本發(fā)明上下定子的圓柱形及多環(huán)形軸向充磁永磁體對反磁轉子提供懸浮力和 側向穩(wěn)定力，實現(xiàn)無控制自穩(wěn)起支懸浮，同時又利用上、下定子的軸向檢測及反 饋電極和下定子側向檢測及反饋電極與轉子之間靜電力來提高微加速度計的軸向 剛度、側向剛度和抗沖擊能力，增強穩(wěn)定懸浮性能。本發(fā)明在施加靜電電壓之前， 轉子因反磁作用已懸浮在平衡位置，所以相比一般的靜電懸浮微加速度計，降低 了轉子的起支過程和起支控制難度。并且本發(fā)明可以同時檢測包括沿X、 Y、 Z軸的 三軸線加速度以及繞X、 Y軸二軸角加速度。


圖1為本發(fā)明總體結構示意2為本發(fā)明下定子結構頂面示意3為本發(fā)明下定子結構底面示意4為本發(fā)明上定子結構頂面示意5為本發(fā)明上定子結構底面示意6為本發(fā)明轉子結構示意7為本發(fā)明下定子永磁體結構示意8為本發(fā)明上定子永磁體結構示意圖具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于 下述的實施例。如圖1所示，本實施例采用的是三層結構，由上定子1、轉子3和下定子2 三部分構成，上定子1倒扣在下定子2上，使上定子1和下定子2兩個頂面相對， 完成裝配，從而形成空腔，轉子3則懸浮在此空腔內。在裝配時，上定子l結構 中正對轉子3的面均稱之為頂面，相應的另一面則稱之為底面，同樣，下定子2 結構中正對轉子3的面亦均稱之為頂面，相應的另一面則稱之為底面。如圖2、圖3、圖7所示，所述下定子2包括下定子側向檢測及反饋電極6 (本實 施例中為四組，每組包括兩塊極板)、下定子公共電容極板4、下定子軸向檢測及 反饋控制電極5 (本實施例中為四組，每組包括兩塊極板)、下定子基體7、下定子 圓柱形軸向充磁永磁體8、多個下定子環(huán)形軸向充磁永磁體9;在下定子基體7的頂 面上由內而外依次分布著下定子公共電容極板4、下定子軸向檢測及反饋電極5、 下定子側向檢測及反饋電極6，下定子側向檢測及反饋電極6分布在下定子基體的 頂面的最外圍，且沿圓周分布，下定子軸向檢測及反饋電極5也沿圓周分布；在下 定子基體7的底面，下定子圓柱形軸向充磁永磁體8位于下定子基體7表面幾何結構 的中線位置，而其它的下定子環(huán)形軸向充磁永磁體9則以下定子基體表面幾何結構 的中線位置為圓心從內向外依次布置，相鄰兩個環(huán)形永磁體緊密嵌套配合，下定 子圓柱形永磁體8緊密嵌套在圓環(huán)內半徑最小的環(huán)形永磁體中，下定子2相鄰的永 磁體同一端面的磁極性相異(即N、 S交替布置)，所述的軸向充磁是指圓柱形及環(huán) 形永磁體的磁極方向是沿著圓柱形或環(huán)形的幾何中軸線(也是旋轉軸線)方向。如圖4、圖5、圖8所示，所述上定子1主要結構包括上定子基體12、上定子公 共電容極板10和上定子軸向檢測及反饋電極11 (本實施例中為四組，每組包括兩 塊極板)、上定子圓柱形軸向充磁永磁體14、上定子環(huán)形軸向充磁永磁體13;在上 定子基體12的底面，上定子圓柱形軸向充磁永磁體14位于上定子基體12表面幾何 結構的中線位置，而其它的上定子環(huán)形軸向充磁永磁體13則以上定子基體12表面 幾何結構的中線位置為圓心從內向外依次布置，上定子l相鄰的兩個環(huán)形永磁體緊 密嵌套配合，上定子圓柱形軸向充磁永磁體14緊密嵌套在圓環(huán)內半徑最小的環(huán)形 永磁體中，上定子l相鄰的永磁體同一端面的磁極性相異(即N、 S交替布置)，所 述的軸向充磁是指圓柱形及環(huán)形永磁體的磁極方向是沿著圓柱形或環(huán)形的幾何中軸線(也是旋轉軸線)方向。上定子公共電容極板10和上定子軸向檢測及反饋電 極11的連接關系為在上定子基體12的頂面上由內而外依次分布著上定子公共電容 極板10和上定子軸向檢測及反饋電極11。所述轉子3是一個圓盤形結構，包括轉子上表面層15 (材料為Cr/Au或Cr/Cu)、 轉子中間反磁結構層16，轉子下表面層17 (材料為Cr/Au或Cr/Cu)。在轉子中間反 磁結構層16的上、下表面分別覆蓋著轉子上表面層15和轉子下表面層17。轉子3 的圓周邊緣與下定子軸向檢測及反饋電極5和上定子軸向檢測及反饋電極11的外 圓弧邊緣在豎直方向上對齊。上定子1和下定子2的圓形軸向充磁永磁體的外形尺寸應一致，上定子1和下定 子2從內向外相應的多個環(huán)形軸向充磁永磁體外形尺寸要一致，即下定子圓形軸向 充磁永磁體8的直徑和高度與上定子圓形軸向充磁永磁體14的直徑和高度相等，對 于上定子l而言，從上定子圓形軸向充磁永磁體14開始，從內向外的多個上定子環(huán) 形軸向充磁永磁體依次稱為上定子第一環(huán)形軸向充磁永磁體、上定子第二環(huán)形軸 向充磁永磁體，以此類推，對于下定子2而言，從下定子圓形軸向充磁永磁體8開 始，從內向外的多個下定子環(huán)形軸向充磁永磁體依次稱為下定子第一環(huán)形軸向充 磁永磁體、下定子第二環(huán)形軸向充磁永磁體，以此類推，則上定子第一環(huán)形軸向 充磁永磁體的環(huán)內直徑、環(huán)外直徑和高度應與下定子第一環(huán)形軸向充磁永磁體的 環(huán)內直徑、環(huán)外直徑和高度相等，上定子的第二環(huán)形軸向充磁永磁體的環(huán)內直徑、 環(huán)外直徑和高度應與下定子的第二環(huán)形軸向充磁永磁體的環(huán)內直徑、環(huán)外直徑和 高度相等，依次類推。當上定子1倒扣在下定子2上時，上定子基體12的頂面與下定子基體7的頂面需 面對面相對布置，同時需使得上定子1和下定子2的相應的軸向充磁的永磁體相對 面在豎直方向形成N-N或者S-S—一對應的磁極極性關系，即上定子圓柱形軸向充 磁永磁體14和下定子圓柱形軸向充磁永磁體8為軸向充磁且充磁方向相反，上定子 第一環(huán)形軸向充磁永磁體與下定子第一環(huán)形軸向充磁永磁體為軸向充磁且充磁方 向相反，上定子第二環(huán)形軸向充磁永磁體與下定子第二環(huán)形軸向充磁永磁體為軸 向充磁且充磁方向相反，以此類推。如圖2-8，本實施例工作時，包括以下三個方面(1)當用于檢測豎直方向z軸輸入的加速度信號時，給上定子軸向檢測及反 饋電極11和下定子軸向檢測及反饋電極5施加同頻率、幅值大小相等、相位差180度的高頻交流載波，通過上定子公共電容極板10和下定子公共電容極板4輸出差分 電容信號，經電路后處理可以檢測出輸入的z軸加速度，同時通過給上定子軸向檢 測及反饋電極板組11和下定子軸向檢測及反饋電極5施加幅值相等、極性相反的直 流反饋電壓把轉子3拉回到平衡位置；(2) 當用于檢測水平方向x軸輸入的加速度信號時，給左上一組下定子側向 檢測及反饋電極6的兩塊電容極板和左下一組下定子檢測及反饋電極板6的兩塊電 容極板，分別施加同頻率、幅值大小相等、相位差180度的高頻交流載波，通過上 定子公共電容極板10和下定子公共電容極板4輸出差分電容信號，經電路后處理可 以檢測出輸入的x軸加速度，同時左上一組下定子側向檢測及反饋電極6的兩塊電 容極板和左下一組下定子檢測及反饋電極板6的兩塊電容極板，施加幅值相等、極 性相反的直流反饋電壓把轉子3拉回到平衡位置；(3) 當用于檢測豎直方向y軸輸入的加速度信號時，給右上一組下定子側向 檢測及反饋電極6的兩塊電容極板和右下一組下定子檢測及反饋電極板6的兩塊電 容極板，分別施加同頻率、幅值大小相等、相位差180度的高頻交流載波，通過上 定子公共電容極板10和下定子公共電容極板4輸出差分電容信號，經電路后處理可 以檢測出輸入的y軸加速度，同時右上一組下定子側向檢測及反饋電極6的兩塊電 容極板和右下一組下定子檢測及反饋電極板6的兩塊電容極板，施加幅值相等、極 性相反的直流反饋電壓把轉子3拉回到平衡位置；本發(fā)明工作過程如下由于上定子1和下定子2的底面均粘附有永磁片，而轉 子3本身是反磁體，轉子3與上定子1和下定子2之間就會形成相互作用力即抗磁力 為懸浮反磁轉子提供了Z向(軸向)懸浮力，同時也為轉子3提供沿X、 Y軸方向的 側向穩(wěn)定力，進而轉子3實現(xiàn)了在上定子1和下定子2間的自穩(wěn)定起支懸浮；同時， 通過給下定子軸向檢測及反饋電極5和上定子軸向檢測及反饋電極11施加電壓，下 定子2與轉子3、上定子1和轉子3之間產生的靜電力，增強了轉子3的軸向剛度；通 過在定子外圍分布的下定子側向檢測及反饋電極6上施加反饋控制電壓，下定子側 向靜電電極6與轉子3產生靜電力，增強了轉子3的側向剛度。在上定子軸向檢測及 反饋電極ll、下定子軸向檢測及反饋電極5、下定子側向檢測及反饋電極6上施加 載波，當存在軸向和側向偏離的時候，通過對上定子公共電容極板10和下定子公 共電容極板4上感生出的信號進行拾取、放大、調制解調等處理，并進行判斷，在 相應電容極板組或側向靜電電極上施加直流電壓，產生的靜電力將微轉子拉回到平衡位置。這樣可以提高處于反磁懸浮狀態(tài)下轉子的軸向和側向剛度，提高微加 速度計的抗沖擊能力，保障轉子3在上定子1和下定子2間更穩(wěn)定懸浮。同時，由于 在施加靜電電壓之前，轉子3由于反磁作用已懸浮在平衡位置，相比一般的靜電懸 浮微加速度計，降低了轉子3的起支過程和起支控制難度。本發(fā)明的工藝采用微細加工技術(MEMS工藝)與精密加工相結合，具體是上 定子1上的上定子公共電容極板10、上定子軸向檢測及反饋電極ll，以及下定子2 上的下定子公共電容極板4、下定子軸向檢測及反饋電極5、下定子側向檢測及反 饋電極6采用微細加工技術實現(xiàn)；電容極板和側向靜電電極材料一般采用導電性能 較好的是銅，工藝一般采用光刻電鍍的微細加工技術；下定子圓柱形永磁塊及環(huán) 形永磁體和上定子圓柱形永磁體及環(huán)形永磁體可采用鈷鎳錳磷(CoNiMnP)、釹鐵 硼(NdFeB)，通過精密加工或者微加工成型，并充磁得到；轉子3則是先在基片即 轉子中間反磁結構層的兩表面濺射Cr/Cu或Cr/Au，然后經微細電火花加工得到， 基片采用的是反磁材料，如熱解石墨。
權利要求
1.一種圓形及多環(huán)形軸向充磁永磁反磁敏感質量微加速度計，由上定子(1)、下定子(2)和轉子(3)構成，上定子(1)倒扣在下定子(2)上，轉子(3)則懸浮在上定子(1)和下定子(2)形成的空腔內，其特征在于所述下定子(2)包括下定子側向檢測及反饋電極(6)、下定子公共電容極板(4)、下定子軸向檢測及反饋控制電極(5)、下定子基體(7)、下定子圓柱形軸向充磁永磁體(8)、多個下定子環(huán)形軸向充磁永磁體(9)，在下定子基體(7)的頂面上由內而外依次分布著下定子公共電容極板(4)、下定子軸向檢測及反饋電極(5)、下定子側向檢測及反饋電極(6)；在下定子基體(7)的底面，下定子圓柱形軸向充磁永磁體(8)位于下定子基體(7)表面幾何結構的中線位置，而下定子環(huán)形軸向充磁永磁體(9)則以下定子基體表面幾何結構的中線位置為圓心從內向外依次布置，相鄰兩個環(huán)形永磁體緊密嵌套配合，下定子圓柱形永磁體(8)緊密嵌套在圓環(huán)內半徑最小的環(huán)形永磁體中，下定子(2)相鄰永磁體同一端面的磁極性相異；所述上定子(1)包括上定子基體(12)、上定子公共電容極板(10)和上定子軸向檢測及反饋電極(11)、上定子圓柱形軸向充磁永磁體(14)、上定子環(huán)形軸向充磁永磁體(13)，在上定子基體(12)的底面，上定子圓柱形軸向充磁永磁體(14)位于上定子基體(12)表面幾何結構的中線位置，而多個上定子環(huán)形軸向充磁永磁體(13)則以上定子基體(12)表面幾何結構的中線位置為圓心從內向外依次布置，相鄰兩個環(huán)形永磁體緊密嵌套配合，上定子圓柱形軸向充磁永磁體(14)緊密嵌套在圓環(huán)內半徑最小的環(huán)形永磁體中，上定子(1)相鄰的永磁體同一端面的磁極性相異，在上定子基體(12)的頂面上由內而外依次分布著上定子公共電容極板(10)和上定子軸向檢測及反饋電極(11)；所述轉子(3)圓周邊緣與下定子軸向檢測及反饋電極(5)和上定子軸向檢測及反饋電極(11)的外圓弧邊緣在豎直方向上對齊。
2. 根據(jù)權利要求l所述的圓形及多環(huán)形軸向充磁永磁反磁敏感質量微加速 度計，其特征是，所述上定子圓柱形軸向充磁永磁體(14)和下定子圓柱形軸 向充磁永磁體(8)直徑和高度相等，上定子(1)和下定子(2)從內向外相應的多個環(huán)形軸向充磁永磁體外形尺寸相同。
3. 根據(jù)權利要求l所述的圓形及多環(huán)形軸向充磁永磁反磁敏感質量微加速 度計，其特征是，所述上定子(1)和下定子(2)的相應的軸向充磁的永磁體 相對面在豎直方向形成N-N或者S-S—一對應的磁極極性關系。
4. 根據(jù)權利要求l所述的圓形及多環(huán)形軸向充磁永磁反磁敏感質量微加速 度計，其特征是，所述上定子基體(12)的頂面與下定子基體(7)的頂面面對 面相對布置。
5. 根據(jù)權利要求l所述的圓形及多環(huán)形軸向充磁永磁反磁敏感質量微加速 度計，其特征是，所述下定子側向檢測及反饋電極(6)分布在下定子基體(7) 的頂面的最外圍，且沿圓周分布，下定子軸向檢測及反饋電極(5)也沿圓周分 布。
6. 根據(jù)權利要求l所述的圓形及多環(huán)形軸向充磁永磁反磁敏感質量微加速 度計，其特征是，所述轉子(3)是一個圓盤形結構，包括轉子上表面層(15)、 轉子中間反磁結構層(16)、轉子下表面層(17),在轉子中間反磁結構層(16) 的上、下表面分別覆蓋著轉子上表面層(15)和轉子下表面層(17)。
7. 根據(jù)權利要求6所述的圓形及多環(huán)形軸向充磁永磁反磁敏感質量微加速 度計，其特征是，所述轉子上表面層(15)的材料為Cr/Au或Cr/Cu。
8. 根據(jù)權利要求6所述的圓形及多環(huán)形軸向充磁永磁反磁敏感質量微加速 度計，其特征是，所述轉子中間反磁結構層(16)的材料為反磁材料。
9. 根據(jù)權利要求6所述的圓形及多環(huán)形軸向充磁永磁反磁敏感質量微加速 度計，其特征是，所述轉子下表面層(17)材料為Cr/Au或Cr/Cu。
全文摘要
一種微機電系統(tǒng)領域的圓形及多環(huán)形軸向充磁永磁反磁敏感質量微加速度計，由上定子、轉子和下定子構成，依靠上、下定子中的圓柱形及多環(huán)形軸向充磁永磁體對反磁轉子提供懸浮力和側向穩(wěn)定力，實現(xiàn)無控制自穩(wěn)起支懸浮，同時又利用上、下定子的軸向檢測及反饋電極和下定子側向檢測及反饋電極與轉子之間靜電力來提高微加速度計的軸向剛度、側向剛度和抗沖擊能力，增強穩(wěn)定懸浮性能，降低了轉子的起支過程和起支控制難度，不需要復雜控制機構即可實現(xiàn)自穩(wěn)定，功耗小、實現(xiàn)方便，尺寸小，可以同時檢測包括沿X、Y、Z軸的三軸線加速度以及繞X、Y軸二軸角加速度。
文檔編號G01P15/14GK101216499SQ200810032470
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月10日 優(yōu)先權日2008年1月10日
發(fā)明者武 劉, 張衛(wèi)平, 張忠榕, 陳文元 申請人:上海交通大學