用于天文望遠鏡鏡面主動支撐的機電永磁式力促動器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明是一種精確的力輸出裝置，具體涉及一種機電永磁式力促動器。主要應用于天文望遠鏡鏡面主動支撐系統中。對大口徑薄鏡面或輕量化鏡面進行軸向支撐，當需要對鏡面面形進行主動校正時，通過調整機電永磁式力促動器輸出力的大小得以實現。該機電永磁力促動器亦可用于對輸出力精度要求較高其它場合。
【背景技術】
[0002]主動光學技術主要是對望遠鏡鏡面在制造、安裝、重力場、以及溫度梯度等引起的鏡面面形誤差進行校正。近二十年來，主動光學技術已經廣泛應用于地面望遠鏡。主動光學鏡面支撐系統是目前大口徑望遠鏡設計的關鍵技術之一。而力促動器作為主動光學支撐系統設計的最重要部件，一直以來都是研宄的重點之一。目前國內外對于天文望遠鏡主動光學研宄采用的力促動器主要四種形式:電動機械式、液壓式、氣動及壓電式力促動器。電動機械式力促動器業已成功應用于我國的LAMOST望遠鏡，其結構主要由步進電機與滾珠絲桿的組合實現線性位移，通過壓縮彈簧結構實現力的精確輸出，其機械結構較復雜，受機械慣性和驅動電機的影響，工作頻率一般很難達到IHz以上。壓電式的力促動器主要是利用某些電介質的逆壓電效應，即在電介質極化方向上施加電場，這些電介質會發生變形，電場去掉后，電介質的變形隨之消失，或稱為電致伸縮現象，雖具有精度高、頻率高的優點，但是難以克服低行程及斷電時無輸出力的缺點。而近年來，氣動式和電磁式力促動器也在積極的研宄過程之中，氣動式力促動器雖然具有響應頻率高、精度高、能耗低，行程大等優點，但是氣動式力促動器同樣存在斷電時對鏡面的作用力為零。而采用電磁式力促動器，各方面的性能均能滿足技術指標要求，且單個促動器的功率并不高，但是，由于主動光學用促動器的數目較多，由于電磁式力促動器斷電不能自鎖，因此，需要持續的供電，這就必然會增加促動器的功耗。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是提供一種用于天文望遠鏡鏡面主動支撐的機電永磁式力促動器。為提高力促動器輸出力的響應頻率，并盡可能的降低促動器的能耗和重量、提高力促動器的行程。同時克服壓電式、氣動式及電磁式力促動器在南極或空間環境等極端條件下應用受到限制的缺點。本發明提出一種機電永磁式力促動器方案。可以實現力促動器響應頻率高，行程大，控制精度高等特點，同時，當機電永磁式力促動器斷電時，其結構能自鎖確保輸出力大小不變，這樣就大大降低了力促動器能耗，此形式的力促動器方案對環境的要求極低。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種用于天文望遠鏡鏡面主動支撐的機電永磁式力促動器，該力促動器的一端通過力傳感器與被支撐鏡面相連，另一端固定于鏡室，其特征在于:所述力促動器的力輸出端設在該力促動器輸出軸上；在該力促動器輸出軸與直線電機的軸上，共固定有三個同軸的、開有中孔的強磁永磁體1、I1、III;所述的三個同軸的、開有中孔的強磁永磁體1、I1、III中，相鄰的兩個強磁永磁體間同極相向而置；力傳感器輸出信號反饋至控制系統，控制系統根據力的反饋值控制直線電機輸出軸的伸出及縮回，從而改變中間永磁體與兩側永磁體間的相對位置，實現力方向及大小的精確輸出。
[0005]申請人建議:所述“開有中孔的強磁永磁體1、Π、ΙΠ”，可以采用圓環形強磁永磁體1、Iiai1若采用其余形狀(如方形帶孔等類似形式)強磁永磁體所組成的結構亦屬于本權利要求的范疇。
[0006]所述“在該力促動器輸出軸與直線電機的軸上共固定有三個同軸的、開有中孔的強磁永磁體1、I1、III”；可以采用以下幾種固定形式之一:
(I).該力促動器輸出軸上固定有兩個同軸的、開有中孔的強磁永磁體1、III，該兩永磁體1、III的中間設有第三個與之同軸的、開有中孔的強磁永磁體II，該強磁永磁體11固定于直線電機的軸上；
⑵.直線電機驅動軸上固定兩個同軸的開有中孔的強磁永磁體，位于這兩個永磁體之間的促動輸出軸上，固定有另一個開有中孔的永磁體，亦與前兩個永磁體同軸；
(3).若采用很多個(例如四個以上)同軸的、開有中孔的永磁體，相鄰兩永磁體間采用同極相向而置的方式所組成的結構亦屬于本權利要求的范疇。
[0007]本發明天文望遠鏡鏡面主動支撐用機電永磁式力促動器方案有以下優化:
所述強磁永磁體I與強磁永磁體II相互作用磁場力為斥力，強磁永磁體II與強磁永磁體III間的相互作用的磁場力亦為斥力。
[0008]本發明天文望遠鏡鏡面主動支撐用機電永磁式力促動器方案有以下技術關鍵:
1、所述的鏡面主動支撐采用的力促動器為“機電永磁式”，即該力促動器輸出軸上固定有兩個圓環形強磁永磁體，此兩強磁永磁體中間設有第三個強磁永磁體，中間位置強磁永磁體固定于直線電機軸上，通過驅動中間永磁體的直線運動，實現力促動器力的輸出。
[0009]2、所述的力促動器采用了一個直線電機，從而將普通電機的旋轉運動轉化成電機軸的直線運動，驅動中間永磁體的平移運動，調整中間永磁體與其他兩個永磁體的相對位置，改變輸出力的大小和方向。
[0010]3、所述的力促動器提供輸出力部分共設置有三個強磁永磁體，該機電永磁式力促動器輸出力為永磁體間的相互作用的磁場力。利用相鄰兩永磁體間作用力大小與兩者間距離成非線性反比關系，可以有效提高力促動器的響應頻率。
[0011]本發明的特點是:
所述的鏡面主動支撐采用的力促動器為機電永磁式；
所述的力促動器通過改變強磁永磁體間距離，實現力的輸出；
所述的力促動器通過選用強磁永磁體，可以保證在同等幾何尺寸的基礎上實現更大的輸出力；
所述的力促動器利用了強磁永磁體間的磁場力與距離成非線性反比的關系，有效提高力促動器的響應頻率；
所述的機電永磁式力促動器采用三個圓環形強磁永磁體，相鄰兩永磁體間同極相向而置，且三個圓環形強磁永磁體位于同一軸線上