[发明专利]一种光学主镜电磁支承装置及其方法

说明书

本发明公开了一种光学主镜电磁支承装置及其方法，由电磁支承部分、电磁导向部分及状态监测部分组成；电磁支承部分主要由支承体、电磁铁、永磁体、上缸体、下缸体等组成，用于提供光学主镜所需支承力；电磁导向部分由电磁铁、永磁体、连接螺栓、永磁体安装座、连接螺栓等组成，用于引导支承体直线运动，并为支承装置提供径向刚度；状态监测部分由承重传感器、激光测微仪以及传感器固定件等组成，用于监测和反馈电磁支承装置状态参数，用以实时控制和调节支承装置。该光学主镜电磁支承装置用于在大口径光学主镜加工过程中，为主镜提供多点相等的精准可调支承力和支承高度，可完全消除传统支承装置内部存在的机械阻力，具有精度高、可调节、零泄漏等优点。

技术领域

本发明涉及一种光学主镜电磁支承装置及其方法，尤其是一种在试验室环境中使用电磁力支承和约束，能够为加工光学主镜提供高精度、高刚度、可调节的支承力和支承高度的光学主镜电磁支承装置。

背景技术

随着航空航天及军事科技的发展，望远镜探测能力不断提高，光学主镜口径逐渐增大，其加工支承难度也相应增加，传统机械支承和液压支承虽然通过各种优化设计可以满足一定的性能要求，但或多或少存在内部阻力产生支承力误差、液压油泄露等问题。研制使用新方法的高精度高可靠支承设备，对提高大型光学元件加工能力具有重要意义。

目前一些大型光学元件支承中，电磁力有少量应用，支承体仍需与支承机构其他零部件接触配合，且在状态检测过程中大多只反馈支承力信号，无法直接应用于光学主镜加工轴向支承。使用电磁力作为主支承力，电磁导向装置约束支承体运动自由度，配合多种传感器实时反馈支承参数，从而在轴向上提供高刚度、高精度、可调节的支承力和支承高度，在径向上提供适当的约束刚度，使支承体既能被约束在固定方向上运动，又能适当吸收部分径向外载荷。支承体工作状态下仅受磁力悬浮，与支承装置其他零部件零接触，且无液压子系统，因此零泄漏且无需润滑，保证了运行简单可靠、工作环境清洁、完全杜绝零件间摩擦等内部阻力产生的支承误差。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种光学主镜电磁支承装置及其方法，该发明结构紧凑，维护简单，工作可靠，支承精度高，解决了现有支承方法存在的问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种光学主镜电磁支承装置，包括电磁支承装置、径向电磁导向装置和状态检测装置，其中，所述电磁支承装置包括缸体、轴向电磁导向装置及支承体，所述缸体为中空结构且在中心轴处上下贯穿开设通孔，其内部空腔体的中心位置设置呈“十”字型截面的支承体，纵向轴两端凸出在空腔体的外部；所述轴向电磁导向装置沿纵向设置在缸体内部空腔中，由二号电磁铁和二号永磁体同心对应设置组成，其中，所述二号电磁铁固定在所述缸体上，所述二号永磁体固定在所述支承体的横向两端上；

所述径向电磁导向装置固定于所述缸体的空腔体外侧，包括位于同一水平面上水平设置的一号电磁铁和一号永磁体，两者同心对应设置组成，所述一号电磁铁固定在所述缸体上，所述一号永磁体固定在所述支承体的纵向轴上；

所述轴向电磁导向装置和径向电磁导向装置各自分别沿缸体中心轴周向对称布置；

所述状态检测装置包括承重传感器和激光测微仪，所述承重传感器固定在所述支承体的纵向轴的上端，所述激光测微仪固定在所述缸体的下部外侧中心位置。

电磁支承装置提供光学主镜所需支承力，电磁导向装置引导支承体直线运动并为电磁支承装置提供径向刚度，状态监测装置监测和反馈电磁支承装置状态参数，实时控制和调节电磁支承装置。

进一步的，所述一号电磁铁和二号电磁铁均是由外到内依次由外壳、线圈及铁芯组成，所述电磁铁所产生磁场强度根据线圈工作电流大小进行调节。电磁铁内部含有铁芯以增大电磁铁磁性，所述电磁铁在通电情况下产生磁场与永磁体之间产生斥力，通过分别调整缸体内所分布的电磁铁线圈电流大小来调节缸体内所产生的磁场强度，从而调节支承体的轴向和径向支承刚度。