[发明专利]一种嵌入式电磁驱动平面MEMS安全系统及其控制方法

权利要求书

1.一种嵌入式电磁驱动平面MEMS安全系统，其特征在于，微型火工系统包括依次对正的始发火工品换能元、微型起爆药和微型传爆药；所述MEMS安全系统安装在弹药中的微型起爆药与下一级装药之间，其表面平行于发射方向；

所述MEMS安全系统包括：硅基边框(1)、隔爆滑块(2)、第一电磁线圈(3)、第二电磁线圈(4)、第一磁体(5)、第二磁体(6)、后座限位销(7)、第一限位槽(8)、离心限位销(9)、第二限位槽(10)、传爆孔(11)、微型传爆药(12)、微型弹簧(13)、阈值结构(14)和玻璃盖板(15)；

玻璃盖板(15)盖在硅基边框(1)之上，硅基边框(1)的中部开设不规则形状孔，隔爆滑块(2)对应地安装在不规则形状的孔内，隔爆滑块(2)的一端向外凸出，形成第一凸起段(22)，隔爆滑块(2)的另一端向外凸出，形成第二凸起段(23)，第二凸起段(23)上固有离心限位销(9)；隔爆滑块(2)的两侧分别向外凸起，形成对应的第三凸起段(24)和第四凸起段(25)；

微型弹簧(13)安装在该不规则形状孔内，且微型弹簧(13)靠近第一凸起段(22)；第一凸起段(22)的两侧分别放置第一电磁线圈(3)和第二电磁线圈(4)；隔爆滑块(2)上放置第一磁体(5)和第二磁体(6)，且第一磁体(5)靠近第一电磁线圈(3)，第二磁体(6)靠近第二电磁线圈(4)；

第一磁体(5)的一侧设有阈值结构(14)，第二磁体(6)的一侧设有阈值结构(14)，第二凸起段(23)上靠近第三凸起段(24)且与第二磁体(6)上安装阈值结构(14)所在边平行的一侧开有凹槽，该凹槽的内壁上增设阈值结构(14)，并通过该阈值结构(14)将后座限位销(7)的一端安装在隔爆滑块(2)上，其另一端深入至第一限位槽(8)内；

离心限位销(9)的一端安装在开设在硅基边框(1)上的第二限位槽(10)内；微型传爆药(12)放置在传爆孔(11)内。

2.根据权利要求1所述的嵌入式电磁驱动平面MEMS安全系统，其特征在于，所述玻璃盖板(15)呈矩形结构，玻璃盖板(15)上开设传爆孔(11)，且玻璃盖板(15)的内壁的一侧依次顺序开设第一通电线圈定位装配槽(16)、第一磁体定位装配槽(18)和第一磁体运动轨迹槽(20)，玻璃盖板(15)的内壁的相对侧依次顺序、对应地开设第二通电线圈定位装配槽(17)、第二磁体定位装配槽(19)和第二磁体运动轨迹槽(21)；其中，第一通电线圈定位装配槽(16)和第二通电线圈定位装配槽(17)对称设置，第一磁体定位装配槽(18)和第二磁体定位装配槽(19)对称设置，第一磁体运动轨迹槽(20)和第二磁体运动轨迹槽(21)对称设置。

3.根据权利要求1所述的嵌入式电磁驱动平面MEMS安全系统，其特征在于，所述硅基边框(1)、隔爆滑块(2)、第一限位销(8)、第二限位销(10)、微型弹簧(13)和阈值结构(14)均为硅基材料。

4.根据权利要求1所述的嵌入式电磁驱动平面MEMS安全系统，其特征在于，玻璃盖板(15)采用环氧树脂材料制成，玻璃盖板(15)的厚度为900±20μm。

5.根据权利要求1所述的嵌入式电磁驱动平面MEMS安全系统，其特征在于，第一电磁线圈(3)和第二电磁线圈(4)均与弹药的微控芯片电学连接；第一电磁线圈(3)、第二电磁线圈(4)、第一磁体(5)和第二磁体(6)均为金属材料；

其中，第一电磁线圈(3)的通电线圈导线和第二电磁线圈(4)的通电线圈导线均采用铜线；第一磁体(5)和第二磁体(6)均采用高磁导率的合金材料；

第一电磁线圈(3)的通电线圈厚度和第二电磁线圈(4)的通电线圈厚度均为850±20μm；

第一磁体(5)的厚度和第二磁体(6)厚度均为300±20μm。

6.根据权利要求1所述的嵌入式电磁驱动平面MEMS安全系统，其特征在于，所述阈值结构(14)采用狗骨梁结构，该狗骨梁结构呈两端宽中间窄的形状。

7.一种基于嵌入式电磁驱动平面MEMS安全系统的控制方法，该方法是通过上述权利要求1-6中任一所述的安全系统实现的，其特征在于，该方法包括：

在弹药未发射前，MEMS安全系统处于安全状态，微型弹簧(13)与阈值结构(14)固定隔爆滑块(2)的初始位置，传爆孔(11)与下一级装药之间错位；

当点火发射时，弹药的MEMS安全系统感知到后座过载，后座限位销(7)与隔爆滑块(2)相连接的阈值结构(14)断裂，后座限位销(7)沿着后座力的相反方向运动，并固定在第一限位槽(8)中，解除对隔爆滑块(2)的运动限制；

同时弹药的微控制芯片分别向第一通电线圈(3)和第二通电线圈(4)发出电信号，第一通电线圈(3)和第二通电线圈(4)均上电并产生对应的磁场，对第一磁体(5)和第二磁体(6)施加对应的电磁推力，电磁推力的方向指向第二限位槽(10)；

隔爆滑块(2)在电磁推力的作用下运动；

当隔爆滑块(2)带动传爆孔(11)运动到下一级装药位置时，离心限位销(9)插入第二限位槽(10)中，并固定在第二限位槽(10)中，隔爆滑块(2)不再运动，传爆孔(11)与下一级装药对正，MEMS安全系统保险解除使弹药进入攻击状态；

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。