[0056] 以下将结合附图对本发明提供的技术方案作进一步说明。
[0057] 参见图4-5，所示为本发明用于三维磁悬浮加速度计的磁悬浮体的结构图，磁悬浮体采用六面体结构，包括软磁材料的内层31以及与内层31固连的六面永磁层23组成的外层32，磁悬浮体每个面上的永磁层23通过充磁使其具有剩磁磁场且相对两个面的永磁层23磁极极性相反；其中，永磁层23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；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。
[0058] 软磁内层31用于更好地导通六面永磁层的磁场并与外界一起形成闭合磁路。软磁内层31本身不带磁性，但在相对两面的相向磁极极性相反的永磁层23的作用下，与永磁层23紧密设置的软磁内层31被磁化，使软磁内层31也呈现磁极性，从而能够起到磁传导的作用，并导通六面永磁层23的磁场。由此，在软磁内层31内部形成由N极到S极磁通路，这样永磁层23之间形成了完整的磁通路，从而能形成六面具有剩磁磁场的磁悬浮体。同时，由于采用软磁内层31，减少了永磁层23的退磁场，使磁悬浮体六面剩余磁场稳定。
[0059] 永磁层23固连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的导磁率远小于软磁材料的磁导率。
[0060] 采用上述技术方案，通过软磁和永磁相结合的方式，巧妙地使软磁内层31成为了传递永磁层23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，从能够应用于小型化的三轴磁悬浮式加速度计。
[0061] 由于本发明设计的磁悬浮体在其六面均形成磁场，从而彻底克服了现有技术永磁悬浮体只能形成两面磁场的技术缺陷，当在其六面同时施加相斥的外磁场时，磁悬浮体在一定六面相斥磁力的作用下，便能够达到六面磁力平衡状态，也即实现六自由度悬浮，从而能够感应三轴加速度变化。在惯性系统中，悬浮体能够一直处于平衡状态，而一旦产生加速度，悬浮体将在加速系统中达到新的六面磁力平衡状态，悬浮体新的平衡位置是由加速度值决定的，并由此导致六面相斥磁力发生变化，通过检测磁力变化就能检测出加速度值。
[0062] 参见图1，所示为本发明磁悬浮体形成六自由度磁悬浮结构的原理框图，包括内部形成六面体空间的磁性腔体2以及悬浮于该磁性腔体2内六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体，磁性腔体六面内壁均具有磁场，且任一面的磁场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。
[0063] 在一种优选的应用中，参见图1-3，所示为本发明磁悬浮体在三维磁悬浮加速度计中应用的结构框图，其中，外磁场由一磁性腔体2产生，磁性腔体2为密闭磁性腔体2，该密闭磁性腔体2由六块正方形磁板封闭形成正六面体空间，该磁板从外到内依次设置固定板22、压电感应层21以及永磁层23，每个磁板的固定板22与其相邻磁板的固定板22具有固定结构，进而能够紧密固定并形成密封腔体。压电感应层21和永磁层23之间形成磁力感应结构，其中，压电感应层21紧密设置在固定板22和永磁层23之间，用于感应磁板所受相斥磁力的变化；其实现原理是，当永磁层23受到一定相斥磁力时，该相斥磁力传导至压电感应层21，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永磁层23的磁力变化。当将所述磁悬浮体置于该密闭磁性腔体2中，并使磁悬浮体任一面的磁极与其对应的磁板永磁层23的磁极极性相同从而在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力，这样磁悬浮体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的六个磁板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，通过检测六个磁板中压电感应层21的感应电流便能检测加速度值。
[0064] 在一种优选实施方式中，固定板22采用软磁材料，比如硅钢片、坡莫合金、纯铁等，由于采用软磁材料形成密闭腔体，从而能够防止密闭磁性腔体2漏磁，不会干扰外部设备的工作，同时，外部磁场也不会影响磁性腔体2内部磁场，从而提高加速度检测精度。
[0065] 在一种优选实施方式中，压电感应层21和永磁层23的尺寸略小于固定板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，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。
[0066] 在一种优选实施方式中，磁悬浮体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，磁悬浮体将悬浮在密闭磁性腔体2的中心位置，从而使磁悬浮体六向的自由行程均等，提高了加速度测量的量程和精度。
[0067] 在一种优选实施方式中，永磁层23采用充磁装置进行均匀充磁，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。
[0068] 在一种优选实施方式中，所述的磁性腔体外壁包裹有软磁密封层4，所述的软磁密封层4由六块与所述的固定板一一对应的软磁密封块，且所述的软磁密封块周向之间通过密封胶或者热压方式连接，所述的软磁密封层4内部具有封闭的空腔，避免了漏磁等等事故。
[0069] 然而，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永磁层23，但其设置在正六面体软磁内层31后，由于工艺原因，磁悬浮体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磁悬浮加速度计的磁悬浮体的充磁方法，在正六面体软磁内层31的六个面均设置永磁层23后再对磁悬浮体进行整体充磁，通过充磁强度控制从而确保磁悬浮体六面的磁场强度均等。如图6-12所示，具体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，
[0070] 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。
[0071] 进一步地，下充磁头A1固定在机架A4上。
[0072] 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。
[0073] 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。
[0074] 侧向面充磁头A3两两一组且相向运动或者相反运动。
[0075] 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。
[0076] 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
[0077] 具体地，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。
[0078] 锥形段a的设计，其扩大了磁场。
[0079] 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。
[0080] 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。
[0081] 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。
[0082] 下定位缺口的敞口处口径小于下定位缺口的内径。
[0083] 上定位缺口的敞口处口径小于上定位缺口的内径。
[0084] 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。
[0085] 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。
[0086] 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。
[0087] 本六面磁悬浮体的充磁方法包括如下步骤：
[0088] 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；
[0089] 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。
[0090] 本用于三维磁悬浮加速度计磁悬浮体的制备方法包括以下步骤：
[0091] (1)形成软磁材料的内层；
[0092] (2)在内层外表面固连的六面永磁层形成六面体结构；
[0093] (3)通过充磁使每个面上的永磁层具有剩磁磁场且使相对两个面的永磁层磁极极性相反；
[0094] (4)形成六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体，在六面永磁层磁场的作用下所述磁悬浮体的内层磁化并在其内形成完整的磁通路。
[0095] 在所述步骤(3)中，
[0096] 永磁材料与软磁材料固连后再充磁。
[0097] 在所述步骤(3)中，
[0098] 永磁材料充磁后再与软磁内层固连。
[0099] 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。
[0100] 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。
