天文望远镜的弧线电机电磁设计及仿真文献综述

 2022-09-21 10:09

文献综述(或调研报告):

前言

光学望远镜、射电望远镜、空间望远镜是天文望远镜的三个里程碑。天文望眼镜的发展有以下几个趋势:大型化、太空化、与其他学科的关联越来越大、探测精度越来越高、国际间的合作也越来越强[1]。现代大型天文望远镜的制造集成了天文、光学、力学、计算机、自动控制和精密机械等技术。这些技术优化了望远镜的机构,降低了造价,提高了性能,为其向更大口径的发展带来了突破。同时,望远镜的发展也对这些支撑领域提出了更高的要求,必须进行革命性的创新。

(1)大型天文望远镜传动方式

大型天文望远镜转台尺寸大,传统的传动方式无法满足需求。大口径天文望远镜的传统传动方式主要有蜗轮蜗杆传动、齿轮传动、摩擦传动等,这些传统的传动方式在望远镜的发展过程中扮演着重要角色,但存在种种缺点。

蜗轮蜗杆传动一个较大的一个优点是在相对小的空间里获得较大的传动比,这样传动系统的刚性较好,如在赤道式望远镜上,电机恒速驱动,用开环控制就能获得较高的传动精度。蜗轮的尺寸难以做的很大,而且大尺寸蜗轮精度难以得到保证,一般天文望远镜的转动质量比较大,常常使得蜗轮部分的惯量与其蜗杆部分的惯量难以匹配。

齿轮传动存在反向间隙、高频齿型误差,较高的齿面接触应力。

摩擦传动主要优点没有反向空回、没有齿型高频误差、大尺寸高精度的加工易于实现和性价比高。但是传动刚性差、低速爬行和滑移是其致命缺点、低速爬行会影响运动稳定性和传动精度,而滑移会引起观测目标在视场中抖动,严重时会漂移出视场,对于造价极高,观测时间非常宝贵的天文望远镜,这严重影响了使用效率[2]。20 世纪末,针对望远镜传动特点,欧洲南方天文台(ESO)率先采用了适用于大型望远镜的拼接式弧形电机驱动方式,图一所示。

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