CN107942096B - 三维磁悬浮加速度计及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了三维磁悬浮加速度计及其制造方法，包括运算电路系统和六自由度磁悬浮结构，六自由度磁悬浮结构包括与被测载体固连的磁性腔体以及悬浮于该磁性腔体内的磁悬浮体；磁性腔体形成六面体空间并相对于磁悬浮体可移动，任一面设置的第二永磁层与其相对的磁悬浮体一面的第一永磁层极性相同从而在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力使磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中。采用上述技术方案，通过巧妙设计三维磁悬浮结构实现六自由度悬浮进而实现三维加速度检测，被测载体的加速度的变化引起相应第一永磁层和第二永磁层磁力的变化通过该结构的压电感应层将磁力变化为电信号，使悬浮体和加速度输入的关系即简单又精确。

Description

三维磁悬浮加速度计及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种加速度传感器属于仪器仪表领域，更具体地说涉及一种测量物体三维加速度的磁悬浮加速度计及其制造方法。

背景技术

传统加速度计通常采用弹簧振子来感应加速度变化，但由于振子和弹簧之间存在物理接触，会受到机械结构性能和摩擦等因素的影响而不能完全反应真正的加速度输入。为了克服该技术问题，世界各国都不遗余力的开展各种悬浮式加速度计的研究，由于其不存在物理接触，从而能够完全反应真正的加速度变化，有利于提高精度缩减体积。磁悬浮式是悬浮式加速度计重要研究，现有技术通常使用永磁体或者软磁作为悬浮体，其优点是产生的磁力较大，而且结构简单，容易实现，便于小型化，永磁体在磁场中的受力理论也有了成熟的研究成果，可以用现有的理论来计算工程应用中的一些实际问题。但是，现有技术中的1、永磁体仅能形成两面具有剩磁磁场，故仅能实现单轴加速度检测而无法实现三轴加速度检测；2现有技术通过检测永磁体或者软磁悬浮体位移产生的磁场变化通过算法计量加速度；3、现有技术设置悬浮控制系统以便控制悬浮体使其悬浮在磁性液体、空气或者其它介质之中；4、测量精度是由磁场测量装置决定。

为此，专利文献CN 105675920 A提出一种高精度静磁悬浮加速度计，包括真空磁屏蔽腔系统、磁场位移传感系统、静磁悬浮控制系统和检验磁体，采用磁场位移传感技术来实现对检验磁体位置和姿态的实时精确测量，采用静磁悬浮控制技术来实现对检验磁体位置和姿态的精确回归控制，从而将检验磁体始终控制在腔室中心。上述技术方案，采用外加电磁场的方式实现检验磁体(永磁体)的三轴悬浮，同时通过控制设置在真空磁屏蔽腔体外的多个线圈产生磁场使检验磁体始终悬浮在腔室中心，通过检测线圈的电流便能实现加速度的检测。但是，磁场系统是非常复杂的系统，很难精准的获取检验磁体的空间位置，同时检验磁体回归中心的路径并非唯一，从而导致线圈电流的控制算法极为复杂也难以重复计量。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术之不足，提出了一种测量物体三维加速度的磁悬浮加速计及其制造方法，通过巧妙设计三维磁悬浮结构实现六自由度悬浮进而实现三维加速度检测，该结构将加速度完全转化为压电感应层的磁力变化(进一步转化为感应电压输出)，使悬浮体和加速度输入的关系即简单又精确。

本发明的技术解决措施如下：

本三维磁悬浮加速度计包括运算电路系统和六自由度磁悬浮结构，所述六自由度磁悬浮结构包括与被测载体固连的磁性腔体以及悬浮于该磁性腔体内六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体；

所述磁悬浮体采用软磁内层以及与该软磁内层固连设置的第一永磁层且相对两面的第一永磁层相向磁极极性相反；

所述磁性腔体形成六面体空间并相对于所述磁悬浮体可移动，其任一个面从外到内依次设置固定板、压电感应层和第二永磁层，任一面设置的第二永磁层与其相对的磁悬浮体一面磁极相同从而在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力使所述磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中；被测载体加速时，所述磁性腔体和悬浮体之间打破平衡状态并产生相对位移，进而使施加在所述永磁层的磁力的发生变化；

所述压电感应层固连于固定板和第二永磁层之间，用于感应所述第二永磁层的磁力变化导致其的压力变化并将压力的变化转化为相应的电信号；

所述运算电路系统分别与所述磁性腔体的六面的压电感应层电气连接，用于检测所述压电感应层受到永磁层的压力引起电信号的变化，并根据所述电信号的变化通过运算转化为加速度。

在上述的三维磁悬浮加速度计，所述磁性腔体任一个面的第二永磁层与其相邻面的第二永磁层之间留有间隙。

在上述的三维磁悬浮加速度计，还包括用于封闭所述磁性腔体的软磁密封层，所述软磁密封层采用软磁材料，用于封闭所述磁性腔体内的磁场，这样的结构设计防止外界的磁场对里边部件的干扰和阻止里边的磁场对外界的干扰，以提高加速度计的准确度。

在上述的三维磁悬浮加速度计，所述软磁密封层与固定板一体设置。

在上述的三维磁悬浮加速度计，所述磁性腔体由六块磁板拼接形成六面体空间，所述磁板从外到内依次设置固定板、压电感应层和第二永磁层。

在上述的三维磁悬浮加速度计，所述磁性腔体设有小孔，压电感应层的信号线从孔中引出并与运算电路系统相连。

在上述的三维磁悬浮加速度计，还包括外壳，所述外壳内固连设置所述运算电路系统和磁性腔体。

在上述的三维磁悬浮加速度计，第一永磁层采用充磁装置经均匀充磁。

在上述的三维磁悬浮加速度计，所述充磁装置包括竖直设置的下充磁头和位于下充磁头正上方的上充磁头，本装置还包括四个圆周分布且水平设置的侧向面充磁头，所述的侧向面充磁头位于下充磁头和上充磁头之间，在下充磁头的上端设有第一充磁接触平面，在上充磁头的下端设有与所述的第一充磁接触平面平行的第二充磁接触平面，在每个侧向面充磁头的内端分别设有竖直设置的第三充磁接触平面。

设计的上充磁头、下充磁头和四个侧向面充磁头，其可以实现一次六个面的充磁；上充磁头、下充磁头和四个侧向面充磁头，相对的两个磁头和被充磁的悬浮体形成闭合磁路，提高了充磁磁场强度，而且还提高了充磁效率，生产效率非常高。

其次，通过上述结构的设计，避免了在充磁的过程中六面磁悬浮体的位移，同时，由于磁头采用软磁材料，还大幅度减少了漏磁的现象。

充磁接触平面的面积与六面磁悬浮体的各个面的面积和形状相同。

在上述的六面磁悬浮体的充磁装置中，所述的下充磁头结构、上充磁头结构和侧向面充磁头的结构相同，包括锥形段和与锥形段大头端连接的平直段，在平直段和/或锥形段外侧分别套设有通电线圈。

锥形段的设计，其可以实现避让，同时，还可以进一步提高充磁效率。

在上述的三维磁悬浮加速度计中，所述的下充磁头固定在机架上；或者在机架上设有驱动所述的下充磁头在竖直方向升降的第一升降驱动机构。

第一升降驱动机构包括气缸、油缸和直线电机中的任意一种。

在下充磁头和机架之间设有第一竖直导向结构。

这里的第一竖直导向结构包括导柱结合导套的结构。

在上述的三维磁悬浮加速度计中，所述的机架上设有驱动所述的上充磁头在竖直方向升降的第二升降驱动机构。

第二升降驱动机构包括气缸、油缸和直线电机中的任意一种。

在上述的三维磁悬浮加速度计中，每个侧向面充磁头分别与水平驱动机构连接，且所述的水平驱动机构分别连接在机架上。

水平驱动机构包括气缸、油缸和直线电机中的任意一种。

通过上述的驱动机构的设计，其可以实现自动化的生产动作，无形中提高了生产效率。

在上述的三维磁悬浮加速度计中，所述的机架上设有套设在下充磁头外侧的筒状支撑，在筒状支撑的上端连接有四根圆周分布的悬臂梁，在每根悬臂梁的悬空端分别连接有倾斜向内朝上设置的倾斜支撑且所述的倾斜支撑上端汇聚至环形套周向，四个侧向面充磁头一一设置在所述的悬臂梁上，上充磁头设置在环形套内。

通过设计筒状支撑、悬臂梁、倾斜支撑和环形套，其构成一个固定支撑架，充磁头集于一个固定支撑架上，不仅便于装置的拆装，而且还进一步降低了装置的维修难度。

在上述的三维磁悬浮加速度计中，在下充磁头的上端套设有固定框，以及位于固定框上方的定位框，在固定框和定位框之间设有轴向弹性结构且定位框套在第一充磁接触平面外围，在机架或固定框上设有驱动所述的定位框在竖直方向升降的升降驱动机构。

定位框的内壁上沿口设有倒角。

升降驱动机构包括若干圆周分布的气缸或者油缸。

通过上述结构的设计，其可以实现六面磁悬浮体定位的准确性，避免了位置的偏离导致后续需要重新矫正，无形中提高了生产效率。

在上述的三维磁悬浮加速度计中，所述的固定框外侧设有若干下定位缺口，在定位框的外侧设有若干与所述的下定位缺口一一对应的上定位缺口，在定位框和固定框之间设有导向框，在导向框的周向设有若干与所述的下定位缺口一一对应的导向凸条且所述的导向凸条竖直设置，导向凸条的上端卡于所述的上定位缺口内并与上定位缺口固定连接，导向凸条的下端卡于所述的下定位缺口内并与下定位缺口滑动连接。

通过上述结构的设计，其可以实现在竖直方向上升降的平顺性，同时，还可以进一步提高整体的结构强度。

在上述的六面磁悬浮体的充磁装置中，所述的轴向弹性结构包括设置在导向框下端和固定框上端之间的若干弹簧。

本三维磁悬浮加速度计的制造方法包括以下步骤：

(1)、形成六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体；

(2)、从外到内依次设置固定板、压电感应层和第二永磁层并形成磁板，其中，压电感应层固连于固定板和永磁层之间，能够感应所述第二永磁层的磁力变化导致其压力变化并将压力的变化转化为相应的电信号；

(3)、拼接磁板形成六面体磁性腔体并将磁悬浮体置于磁性腔体内，利用六面同时产生相斥磁力使所述磁悬浮体达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中；

(4)、设置运算电路系统，并分别与所述磁性腔体的六面的压电感应层电气连接，通过检测压电感应层电信号的变化计算加速度。

在上述的三维磁悬浮加速度计的制造方法中，在上述步骤(1)中，所述磁悬浮体采用软磁内层以及固连设置该软磁内层每个面上的第一永磁层且相对两面的第一永磁层相向磁极极性相反进而形成六面都具有剩磁磁场。

在上述的三维磁悬浮加速度计的制造方法中，所述压电感应层、第二永磁层的尺寸小于固定板的尺寸。

与现有技术相比较，本发明采用在六面体软磁内层的六面设置永磁层的方式实现六面带磁的悬浮体，并巧妙设计三维磁悬浮结构实现六自由度悬浮以及感应三维加速度变化，被测载体的加速度的变化引起相应第一永磁层和第二永磁层磁力的变化通过该结构的压电感应层将磁力变化为电信号，使悬浮体和加速度输入的关系即简单又精确。从而彻底克服了现有技术中如下技术缺陷：1、永磁体仅能形成两面磁场，故仅能实现单轴加速度检测而无法实现；2现有技术通过检测永磁体或者软磁悬浮体位移产生的磁场变化通过算法计量加速计；3、现有技术设置悬浮控制系统以便控制悬浮体使其悬浮在磁性液体、空气或者其它介质之中；4、测量精度是由磁场测量装置决定。

附图说明

图1为本发明三维磁悬浮加速度计结构示意图。

图2为本发明提供的磁性腔体内内置有磁悬浮体的结状态示意图。

图3为本发明提供的磁性腔体内内置有磁悬浮体的剖视图。

图4为本发明提供的磁性腔体剖视图。

图5为本发明提供的磁悬浮体立体结构图。

图6为本发明提供的磁悬浮体的剖视图。

图7是本发明提供的充磁装置的简化结构示意图。

图8是本发明提供的充磁头结构示意图。

图9是本发明提供的充磁装置的结构示意图。

图10是图9中的A处放大结构示意图。

图11是本发明提供的固定框结构示意图。

图12是本发明提供的筒状支撑内置有竖直杆的结构示意图。

图13是本发明提供的六面磁悬浮体放置在定位框内的状态示意图。

图中，运算电路系统1、磁性腔体2、压电感应层21、固定板22、第二永磁层23、磁悬浮体3、软磁内层31、第一永磁层32、软磁密封块4、外壳5、下充磁头A1、第一充磁接触平面A11、上充磁头A2、第二充磁接触平面A21、侧向面充磁头A3、第三充磁接触平面A31、机架A4、筒状支撑A5、悬臂梁A51、倾斜支撑A52、环形套A53、固定框A6、定位框A61、下定位缺口A62、上定位缺口A63、导向框A64、导向凸条A65、弹簧A66、锥形段a、平直段b、通电线圈c。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明提供的技术方案作进一步说明。

参见图1-3，所示为本发明三维磁悬浮加速度计的结构框图，包括运算电路系统1、磁性腔体2以及设置在该磁性腔体2中的磁悬浮体3，磁性腔体2为密闭磁性腔体2，运算电路系统1与密闭磁性腔体2组装一体并分别与密闭磁性腔体2的六面的压电感应层21电性连接，用于检测压电感应层21的感应电流并根据所述感应电流计算加速度。当然，在某些应用场合，运算电路系统1与密闭磁性腔体2也可以分体安装，仅需保持电气连接即可。

参见图3-4，密封磁性腔体2由六块磁板拼接形成封闭六面体空间，从而形成密闭磁场空间。磁板从外到内依次设置固定板22、压电感应层21以及第二永磁层23，每个磁板的固定板22与其相邻磁板的固定板22之间具有固定结构，该固定结构可以采用现有技术的常规技术手段，其目的是使磁板紧密固定并形成密封腔体。压电感应层21和第二永磁层23之间形成磁力感应结构，压电感应层21紧密设置在固定板22和第二永磁层23之间，用于感应所述第二永磁层所受相斥磁力的变化并产生与受力强度相对应的感应电流；其实现原理是，当第二永磁层受到一定相斥磁力时，该相斥磁力传导至压电感应层21使其所承受的压力发生变化，由于压电感应层21由压电材料制备而成，在受力后压电材料的微观结构发生变化会产生与受力强度相对应的感应电流，因此只需检测感应电流就能够检测第二永磁层的磁力变化。

参见图5-6，磁悬浮体3采用软磁内层31且在其每个面设置与其尺寸相适应的第一永磁层32并形成六面磁场，设置在磁悬浮体3相对两面的第一永磁层的相向磁极极性相反。其中，第一永磁层为永磁体，由硬磁材料制成，其特点是具有高矫顽力、剩磁大、磁化后不易退磁；正六面体软磁内层31为软磁体，由软磁材料制成，其特点是矫顽力低、剩磁低、易磁化、易去磁。在相对两面的相向磁极极性相反的第一永磁层的作用下，由于软磁内层31本身不带磁性且极易磁化，第一永磁层能磁化与紧密设置的软磁内层31，使软磁内层31也呈现磁极性，从而能够起到磁传导的作用。也即，软磁内层31与第一永磁层N级端相连接的一面被磁化为S极，而其对面与另一第一永磁层S级端相连接被磁化为N极，由此，在软磁内层31内部形成由N极到S极磁通路，这样两片第一永磁层形成了完整的磁通路。同理，当在六面带磁性的第一永磁层的作用下，由于软磁内层31的磁化作用，便能形成六面带磁的悬浮体。本发明通过软磁和永磁相结合的方式，巧妙地使软磁内层31成为了传递第一永磁层固有磁能量媒介，从而形成六面带磁的悬浮体。同于，软磁和永磁都极易加工，可以方便地将悬浮体小型化。

当将上述磁悬浮体3置于所示密闭磁性腔体2中，并使磁悬浮体3任一面的磁极与其对应的磁板永磁层的磁极极性相同从而在磁悬浮体3的六面同时产生相斥磁力，这样磁悬浮体3在六面相斥磁力的作用下能够达到六面磁力平衡状态，从而悬浮在该密封磁性腔体2中。在惯性系统中，悬浮体能够一直处于平衡状态，而一旦密封磁性腔体2产生加速度，密封磁性腔体2与悬浮体之间的平衡位置将改变，进而密封磁性腔体2的六个面产生的磁力发生变化而引起相应压电感应层21的感应电流变化，通过检测六个面中压电感应层21的感应电流便能检测加速度值。

采用上述技术方案，通过在密闭六面体磁场空间设置六面带磁的悬浮体，在六面相斥磁力的作用下使悬浮体达到六面磁力平衡状态，从而仅采用永磁结构便实现六自由度悬浮；采用上述结构，加速度的输入完全反应在密闭磁性腔体2的六面与磁悬浮体3之间的相斥磁力，为此，本发明有创造性的提出了磁力感应结构从而方便地计算出六面的磁力变化，使悬浮体和加速度输入的关系即简单又精确。

在一种优选实施方式中，还包括用于封闭所述磁性腔体的软磁密封层，软磁密封层采用软磁材料，用于封闭所述磁性腔体内的磁场。采用该结构设计，能够有效防止外界的磁场对里边部件的干扰同时阻止里边的磁场对外界的干扰，从而提高加速度计的准确度。进一步地，软磁密封层包括六块与所述固定板一一对应的软磁密封块4，各块软磁密封块4之间密封连接且内部形成密封空腔。

进一步的，软磁密封层与固定板一体设置，也即软磁密封块4与固定板一体设置。固定板22采用软磁材料，比如硅钢片、坡莫合金、纯铁等，由于固定板22采用软磁形成密闭腔体，从而能够防止密闭磁性腔体2漏磁，也防止外边磁场对内部磁力的干扰，提高加速度检测准确度和精度。

在一种优选实施方式中，压电感应层21和第二永磁层的尺寸相同并略小于固定板22，从而在形成密闭腔体后，相邻磁板的磁力感应结构之间形成间隙，即，磁性腔体2任一个面的第二永磁层与其相邻面的第二永磁层之间留有间隙，从而每个磁板中压电感应层21能够完全感应每个磁板所受的磁力而不会传递相邻的压电感应层21。同时，由于存在间隙，即便温度变化引起热胀冷缩，也不会破坏腔体的密闭结构。进一步的，压电感应层21的尺寸也可以小于第二永磁层的尺寸，缩小压电感应层有助于磁力传导，从而提高加速度检测精度。

在一种优选实施方式中，还包括外壳，所述外壳内固连设置所述运算电路系统和磁性腔体。从而形成一体化加速度计产品。

在一种优选实施方式中，磁性腔体2由六块磁板拼接形成六面体空间，所述磁板从外到内依次设置固定板22、压电感应层21和第二永磁层23。采用磁板拼接工艺，大大降低了磁性腔体制造难度。当然，磁性腔体2也可以采用五面一体成型另一面封闭形成固定封闭结构，一体成型工艺可以采用3D打印技术。

在一种优选实施方式中，所述软磁密封层设有小孔，压电感应层的信号线从孔中引出并与运算电路系统相连。

在一种优选实施方式，第一永磁层紧贴设置在正六面体软磁内层31的面上，这是因为永磁体与软磁体之间的气隙磁导率小于软磁材料的磁导率，在一种优选实施方式中，磁悬浮体3的六面形成强度均等的磁场，这样，如果密闭磁性腔体2六面内壁也形成均匀强度均等的磁场，磁悬浮体3将悬浮在密闭磁性腔体2的中心位置，从而使磁悬浮体3六向的自由行程均等，提高了加速度测量的量程和精度。

在一种优选实施方式中，第一永磁层采用充磁装置经均匀充磁之后，再设置在正六面体软磁内层31的六个面，从而能够以一种简单的工艺制备磁悬浮体3。

采用现有技术充磁方法虽然可以获得磁场强度相同的多片第一永磁层，但其设置在六面体软磁内层31后，由于工艺原因，磁悬浮体3的六面磁场会出现强度偏差。为了克服该技术问题，本发明提出一种用于三维加速度计的磁悬浮体3的充磁方法，在正六面体软磁内层31的六个面均设置第一永磁层后再对磁悬浮体3进行整体充磁，通过充磁强度控制从而确保磁悬浮体3六面的磁场强度均等。

如图7-13所示，所述的充磁装置包括竖直设置的下充磁头A1和位于下充磁头A1正上方的上充磁头A2，本装置还包括四个圆周分布且水平设置的侧向面充磁头A3，

上述的下充磁头A1、上充磁头A2和侧向面充磁头A3分别设置在机架上。

进一步地，下充磁头A1固定在机架A4上。

在机架A4上设有驱动所述的上充磁头A2在竖直方向升降的第二升降驱动机构。

每个侧向面充磁头A3分别与水平驱动机构连接，且所述的水平驱动机构分别连接在机架A4上。

侧向面充磁头A3两两一组且相向运动或者相反运动。

所述的侧向面充磁头A3位于下充磁头A1和上充磁头A2之间。

如图7和图9所示，在下充磁头A1的上端设有第一充磁接触平面A11，在上充磁头A2的下端设有与所述的第一充磁接触平面A11平行的第二充磁接触平面A21，在每个侧向面充磁头A3的内端分别设有竖直设置的第三充磁接触平面A31。下

具体地，如图8所示，本实施例的下充磁头A1结构、上充磁头A2结构和侧向面充磁头A3的结构相同，包括锥形段a和与锥形段a大头端连接的平直段b，在平直段b和锥形段a外侧分别套设有通电线圈c。

锥形段a的设计，其扩大了磁场。

在机架A4上设有套设在下充磁头A1外侧的筒状支撑A5，在筒状支撑A5的内壁设有若干圆周分布的竖直杆，在每根竖直杆上分别包覆有铝箔反射层，竖直杆合围成一圈且下充磁头A1位于围成一圈的竖直杆内，其次，在筒状支撑A5下端设有若干圆周分布的通孔，在每个通孔内分别设有轴流风扇，在筒状支撑A5的上端连接有四根圆周分布的悬臂梁A51，在每根悬臂梁A51的悬空端分别连接有倾斜向内朝上设置的倾斜支撑A52且所述的倾斜支撑A52上端汇聚至环形套A53周向，即，倾斜支撑A52上端与环形套A53周向连接，四个侧向面充磁头A3一一设置在所述的悬臂梁A51上，上充磁头A2设置在环形套A53内。

在下充磁头A1的上端套设有固定框A6，以及位于固定框A6上方的定位框A61，在固定框A6和定位框A61之间设有轴向弹性结构且定位框A61套在第一充磁接触平面A11外围，在机架A4或固定框A6上设有驱动所述的定位框A61在竖直方向升降的升降驱动机构。

其次，在固定框A6外侧设有若干下定位缺口A62，在定位框A61的外侧设有若干与所述的下定位缺口A62一一对应的上定位缺口A63，在定位框A61和固定框A6之间设有导向框A64，在导向框A64的周向设有若干与所述的下定位缺口A62一一对应的导向凸条A65且所述的导向凸条A65竖直设置，导向凸条A65的上端卡于所述的上定位缺口A63内并与上定位缺口A63固定连接，导向凸条A65的下端卡于所述的下定位缺口A62内并与下定位缺口A62滑动连接。

下定位缺口的敞口处口径小于下定位缺口的内径。

上定位缺口的敞口处口径小于上定位缺口的内径。

导向凸条A65的外径大于下定位缺口的敞口处口径，导向凸条A65的外径大于上定位缺口的敞口处口径。

进一步地，轴向弹性结构包括设置在导向框A64下端和固定框A6上端之间的若干弹簧A66。

当六面磁悬浮体放置到位后，此时的升降驱动机构驱动定位框A61向下移动，避免干扰侧向面充磁头靠近六面磁悬浮体。

本六面磁悬浮体的充磁方法包括如下步骤：

A、定位，将六面磁悬浮体放置在下充磁头A1的第一充磁接触平面A11上，上充磁头A2向下移动并迫使第二充磁接触平面A21与六面磁悬浮体的上表面接触，然后四个侧向面充磁头A3中的两两相向对置的侧向面充磁头A3分别相向向内移动并迫使第三充磁接触平面A31一一压迫在六面磁悬浮体的四个周向平面上；

B、充磁，下充磁头A1、上充磁头A2和侧向面充磁头A3通电，即，实现充磁。

参见图1-6，所示为本发明一种三维磁悬浮加速度计的制造方法的流程框图，包括以下步骤：

三维磁悬浮加速度计的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、形成六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体3；

(2)、从外到内依次设置固定板22、压电感应层21和第二永磁层并形成磁板，其中，压电感应层21固连于固定板22和永磁层之间，能够感应所述第二永磁层的磁力变化导致其压力变化并将压力的变化转化为相应的电信号；

(3)、拼接磁板形成六面体磁性腔体2并将磁悬浮体3置于磁性腔体2内，利用六面同时产生相斥磁力使所述磁悬浮体3能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体2中；

(4)、设置运算电路系统，并分别与所述磁性腔体2的六面的压电感应层21电气连接，通过检测压电感应层21电信号的变化计算加速度。

在上述步骤(1)中，所述磁悬浮体3采用正六面体软磁内层31且在每个面设置与其尺寸相适应的永磁层并形成六面磁场，且所述磁悬浮体3相对两面的相向磁极极性相反。

所述感应层、永磁层的面积和长宽尺寸小于固定板22的面积和尺寸；感应层的面积和长宽尺寸小于等于永磁层的面积和尺寸。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种三维磁悬浮加速度计，其特征在于，包括运算电路系统和六自由度磁悬浮结构，所述六自由度磁悬浮结构包括与被测载体固连的磁性腔体以及悬浮于该磁性腔体内六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体；

所述磁悬浮体采用软磁内层以及与该软磁内层每个面固连设置的第一永磁层且相对两面的第一永磁层相向磁极极性相反；

所述磁性腔体形成六面体空间并相对于所述磁悬浮体可移动，其任一个面从外到内依次设置固定板、压电感应层和第二永磁层，任一面设置的第二永磁层与其相对的磁悬浮体一面磁极相同从而在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力使所述磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中；

被测载体加速时，所述磁性腔体和磁悬浮体之间打破平衡状态并产生相对位移，进而使施加在所述第二永磁层的磁力的发生变化；

所述压电感应层固连于固定板和第二永磁层之间，用于感应所述第二永磁层的磁力变化导致其压力变化并将压力的变化转化为相应的电信号；

所述运算电路系统分别与所述磁性腔体的六面的压电感应层电气连接，用于检测所述压电感应层受到第二永磁层的压力引起电信号的变化并根据所述电信号的变化通过运算转化为加速度。

2.根据权利要求1所述的三维磁悬浮加速度计，其特征在于，所述磁性腔体任一个面的第二永磁层与其相邻面的第二永磁层之间留有间隙。

3.根据权利要求1或2所述的三维磁悬浮加速度计，其特征在于，还包括用于封闭所述磁性腔体的软磁密封层，所述软磁密封层采用软磁材料，用于封闭所述磁性腔体内的磁场。

4.根据权利要求3所述的三维磁悬浮加速度计，其特征在于，所述软磁密封层与固定板一体设置。

5.根据权利要求1或2所述的三维磁悬浮加速度计，其特征在于，所述磁性腔体由六块磁板拼接而成并形成六面体空间，所述磁板从外到内依次设置固定板、压电感应层和第二永磁层。

6.根据权利要求3所述的三维磁悬浮加速度计，其特征在于，所述磁性腔体设有小孔，压电感应层的信号线从孔中引出并与运算电路系统相连。

7.根据权利要求1或2所述的三维磁悬浮加速度计，其特征在于，还包括外壳，所述外壳内固连设置所述运算电路系统和磁性腔体。

8.一种三维磁悬浮加速度计的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、形成六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体，其中，所述磁悬浮体采用软磁内层以及与该软磁内层每个面固连设置的第一永磁层且相对两面的第一永磁层相向磁极极性相反；

（2）、形成六面体磁性腔体，所述磁性腔体由六块磁板拼接形成六面体空间，每个磁板从外到内依次设置固定板、压电感应层和第二永磁层，其中，压电感应层固连于固定板和第二永磁层之间，能够感应所述第二永磁层的磁力变化导致其压力变化并将压力的变化转化为相应的电信号；

（3）、将磁悬浮体置于磁性腔体内，利用六面同时产生相斥磁力使所述磁悬浮体达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中；

（4）、设置运算电路系统，并分别与所述磁性腔体的六面的压电感应层电气连接，通过检测压电感应层电信号的变化计算加速度。

9.根据权利要求8所述的三维磁悬浮加速度计的制造方法，其特征在于，在上述步骤（1）中，所述磁悬浮体采用软磁内层以及固连设置该软磁内层每个面上的第一永磁层且相对两面的第一永磁层相向磁极极性相反进而形成六面磁场。

10.根据权利要求8所述的三维磁悬浮加速度计的制造方法，其特征在于，所述压电感应层、第二永磁层的尺寸小于固定板的尺寸。