一种新型的主动磁耦合执行器，用于基于硅的微机电系统（MEMS）安全与启动装置

《IEEE Sensors Letters》：A Novel Active Magnetic Coupling Actuator for Silicon-Based MEMS Safety and Arming Device

微机电系统安全与保险装置中采用新型主动磁耦合执行器，通过微电磁线圈与两个被动永磁体协同作用驱动保险器实现大位移运动，仿真与实验验证了其可行性，解决了传统驱动方式在MEMS尺度下的力、位移、安全性和可靠性不足的问题。

　　

摘要：

本文报道了一种新型的主动磁耦合执行器，该执行器应用于微机电系统（MEMS）的安全与武装装置中，以实现断路器的较大位移。该执行器由一个主动微电磁线圈和两个被动永磁体组成。固定于断路器上的永磁体1在微电磁线圈和永磁体2的共同作用下达到目标位置。通过仿真和实验研究了该执行器的动态行为。结果表明，其驱动原理得到了验证，断路器成功实现了较大的位移运动，且测试结果与仿真结果非常吻合。

引言

微机电系统（MEMS）技术在民用和军事领域得到了广泛应用，包括电子通信、医疗保健、工业制造以及引信的安全与武装装置（SADs）[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]。采用MEMS技术的SADs具有体积小、重量轻、动作可靠等优点，能够在有限的空间内集成更多传感器。然而，目前的SADs主要适用于高速旋转的弹药，其中断路器通过离心力转换为武装状态[7]、[8]。对于非旋转弹药，断路器需要实现主动运动。但现有的驱动技术存在局限性：静电驱动的力较小、电热驱动的位移有限、火工驱动的安全性较差，以及传统电磁线圈的体积较大[9]、[10]、[11]、[12]。这些驱动方法无法在保证安全性和可靠性的同时，实现断路器快速精确定位到目标位置。此外，使用微电磁线圈的SADs也无法实现较大的位移[13]、[14]。本文提出的新型主动磁耦合执行器（AMCA）能够解决这一问题。