[发明专利]一种应用于弱环境力电磁驱动MEMS转子式安全系统及其方法

权利要求书

1.一种应用于弱环境力的电磁驱动MEMS转子式安全系统，电磁驱动MEMS转子式安全系统安装在弹药的微型起爆药与下一级装药之间，其表面垂直于发射方向；在弹药中，始发火工品换能元、微型起爆药和下一级装药位置对正，始发火工品换能元通过导线连接至弹药的微控制芯片；弹药应用于弱环境力中，其特征在于，所述电磁驱动MEMS转子式安全系统包括：基板、绝缘层、隔板、第一和第二弹簧垫片、轴向MEMS转子、轴向定子、多个磁体、电磁驱动器、通电拔销器、旋转限位机构和传爆孔和微型传爆药；其中，在基板上设置绝缘层；在基板和绝缘层上开设有贯穿二者的中心通孔，中心通孔位于弹药的中心轴上；圆环形的隔板和第一弹簧垫片依次叠放在绝缘层上；轴向MEMS转子设置在第一弹簧垫片上；在轴向MEMS转子上叠放圆环形的第二弹簧垫片；隔板、第一弹簧垫片、轴向MEMS转子和第二弹簧垫片中的通孔内径均相同并且与中心通孔共轴，共同形成定子通孔；轴向定子插入至定子通孔中；在轴向MEMS转子的边缘安装多个关于轴向定子呈中心对称的磁体；在绝缘层内设置有多个关于轴向定子呈中心对称的驱动器安装槽，多个电磁驱动器分别安装在驱动器安装槽内，关于轴向定子呈中心对称分布；在基板、绝缘层和轴向MEMS转子上设置有拔销器安装槽，拔销器安装槽包括贯穿轴向MEMS转子和绝缘层的通孔和在基板上表面的凹槽；通电拔销器设置在拔销器安装槽内；在轴向MEMS转子与绝缘层之间设置旋转限位机构；在轴向MEMS转子上设置传爆孔；传爆孔内填充微型传爆药；电磁驱动器和通电拔销器分别电学连接至弹药的微控制芯片上；MEMS转子式安全系统具有安全状态和攻击状态；在弹药未发射前，MEMS转子式安全系统处于安全状态，通电拔销器固定轴向MEMS转子的位置，传爆孔与下一级装药之间错位；当点火发射时，弹药的微控制芯片向通电拔销器发出电信号，通电拔销器上电并脱离拔销器安装槽，解除对轴向MEMS转子的限定；同时弹药的微控制芯片向电磁驱动器发出电信号，电磁驱动器上电并产生磁场，对磁体施加电磁力，电磁力的方向沿绕中心轴旋转的切线方向；电磁力带动轴向MEMS转子旋转，当传爆孔旋转到下一级装药位置时，旋转限位机构固定轴向MEMS转子不再转动，传爆孔与下一级装药对正，MEMS转子式安全系统进入攻击状态，从而实现弹药安全与可靠解保；微控制芯片发出起爆指令，始发火工品换能元上电并发生电爆效应，起爆微型起爆药，并通过微型传爆药引爆下一级装药，弹药爆炸。

2.如权利要求1所述的电磁驱动MEMS转子式安全系统，其特征在于，所述轴向定子包括中心转轴和固定帽；其中，中心转轴为圆柱形，直径与定子通孔的内径一致，高度与定子通孔的厚度一致；在中心转轴上设置连接为一体的固定帽，固定帽的直径大于定子通孔的内径，从而将隔板、第一弹簧垫片、轴向MEMS转子和第二弹簧垫片的位置限定。

3.如权利要求1所述的电磁驱动MEMS转子式安全系统，其特征在于，所述旋转限位机构包括：固定销装配孔、固定销凹槽和固定销；其中，在轴向MEMS转子上开设固定销装配孔，在绝缘层上设置有固定销凹槽，固定销装配孔与固定销凹槽之间的旋转角等于传爆孔与下一级装药之间的旋转角；固定销放置在固定销装配孔中，固定销的高度大于固定销凹槽的深度，固定销装配孔和固定销凹槽的内径大于固定销的直径；当弹药发射后，传爆孔旋转到下一级装药位置时，固定销装配孔旋转到固定销凹槽上，此时在重力的作用下，固定销的底部从固定销装配孔中漏到固定销凹槽中，固定销的顶部留在固定销装配孔中，限定轴向MEMS转子不再旋转。

4.如权利要求1所述的电磁驱动MEMS转子式安全系统，其特征在于，在轴向MEMS转子的外边缘设置多个关于轴向定子呈中心对称的磁体安装槽，磁体放置在相应的磁体安装槽内，且磁体的上表面与MEMS转子的上表面平齐。

5.如权利要求1所述的电磁驱动MEMS转子式安全系统，其特征在于，所述基板采用硅基材料；厚度为300～400μm。

6.如权利要求1所述的电磁驱动MEMS转子式安全系统，其特征在于，所述绝缘层采用硅氧化物；厚度为30～70μm。