巨磁致伸缩快速转向反射镜制造技术

本发明专利技术公开了一种巨磁致伸缩快速转向反射镜，包括有上下壳体、抛光镀膜反射镜、支撑板、底座、转向机构、磁致伸缩驱动器Ａ和磁致伸缩驱动器Ｂ，所述上壳体套装在抛光镀膜反射镜的镜座和支撑板之间，下壳体套装在支撑板和底座之间，下壳体上设有电源接头；所述支撑板与底座之间安装有磁致伸缩驱动器Ａ和磁致伸缩驱动器Ｂ；所述抛光镀膜反射镜的镜座与支撑板之间安装有转向机构；所述磁致伸缩驱动器Ａ与所述磁致伸缩驱动器Ｂ结构相同。本发明专利技术反射镜作为在目标和接收器之间控制光束方向的反射镜装置，可应用在天文望远镜、激光通讯、图像稳定、复合轴精密跟踪、瞄准光学系统中。两维快速转向反射镜由两个巨磁致伸缩驱动器作为系统驱动器，经过位移放大及支撑机构与镜座铰接构成。巨磁致伸缩驱动器由定向凝固巨磁致伸缩材料棒作为驱动主元。该快速转向反射镜既有大的动态范围，又有一定带宽的校正能力，可实现大范围的快速高精度跟踪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于天文望远镜、激光通讯、图像稳定、复合轴精密跟踪、瞄准光学系统中的反射镜，具体地说，是指一种基于巨磁致伸缩材料驱动器的快速转向反射镜。
技术介绍
转向反射镜主要性能指数包括跟踪范围、谐振频率和有效镜面尺寸。跟踪范围即反射镜偏转的最大范围，确定了能补偿校正的范围；谐振频率直接关系到控制系统带宽和响应速度的问题；有效镜面尺寸是反射镜的通光孔径，其大小影响结构谐振频率的提高。各主要结构特性参数是相互影响的，在确定各参数时需要根据系统要求权衡考虑。转向反射镜主要包括有底座、抛光镀膜反射镜、驱动器、反射镜支撑。底座应考虑具有足够的刚度，以使驱动器的反作用力不影响底座的振动模态。反射镜除了面形精度要求外，应尽量减小质量，以提高结构谐振频率。驱动器性能影响跟踪范围，也影响结构谐振频率，故要求其负载能力强，伸缩行程大，刚度高等。反射镜支撑需要保持反射镜在控制轴方向运动，不因驱动力影响反射镜面形，同时限制别的自由度，位置稳定、可靠。转向反射镜根据其系统驱动器可分为两大类，即由压电驱动器驱动的快反镜以及由音圈电机驱动的快反镜系统。其中，压电快反镜动态范围小、驱动电压高、频率带宽窄，而音圈电机快反镜动态范围大，但驱动力小且谐振频率低。然而，航空航天领域中高功率、长距离的光学传输系统需要大口径、大倾角和高共振频率的快速转向反射镜。为了适应更广泛的应用，要求快反镜既有更大的动态范围，又有一定带宽的校正能力。与压电材料相比，新型智能材料—巨磁致伸缩材料的应变比压电材料大一个数量级，输出力是压电材料的5倍，而且响应速度快，工作频率宽；与音圈电机相比，巨磁致伸缩驱动器具有很强的大推力优势。因此，设计和研制适合上述要求的新型驱动系统，以提高反射镜口径、倾角和谐振频率，是一项具有挑战性的研究课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种巨磁致伸缩快速转向反射镜，该转向反射镜通过两个磁致伸缩驱动器和一个位移放大的转向机构，满足了反射镜的大口径需求，有效地改善了反射镜的倾角范围和谐振频率。本专利技术的一种巨磁致伸缩快速转向反射镜，包括有上下壳体、抛光镀膜反射镜、支撑板、底座、转向机构、磁致伸缩驱动器A和磁致伸缩驱动器B，所述上壳体套装在抛光镀膜反射镜的镜座和支撑板之间，下壳体套装在支撑板和底座之间，下壳体上设有电源接头；所述支撑板与底座之间安装有磁致伸缩驱动器A和磁致伸缩驱动器B；所述抛光镀膜反射镜的镜座与支撑板之间安装有转向机构；所述磁致伸缩驱动器A与所述磁致伸缩驱动器B结构相同；所述磁致伸缩驱动器A的上磁轭、永磁圆筒、下磁轭、下永磁块、磁致伸缩棒和上永磁块构成一路封闭磁路；上磁轭、激励线圈、下磁轭、下永磁块、磁致伸缩棒和上永磁块构成另一路封闭磁路；上磁轭和下磁轭设在永磁圆筒和激励线圈两端；所述转向机构由转接件A、转接件B、支撑轴和球铰连杆构成；支撑轴的一端连接在镜座的底部，另一端连接在支撑板上；转接件A的上部设有上连接孔，转接件A的下部设有下连接孔；球铰连杆放置在转接件A的上连接孔内，球铰连杆放置在转接件B的上连接孔内；所述的巨磁致伸缩快速转向反射镜，其磁致伸缩驱动器A的上端盖和磁致伸缩驱动器B的上端盖为半法兰结构。所述的巨磁致伸缩快速转向反射镜，其磁致伸缩驱动器A和磁致伸缩驱动器B安装位置在底座的互相垂直的两条中轴线上。所述的巨磁致伸缩快速转向反射镜，其镜座与磁致伸缩驱动器A的输出杆、磁致伸缩驱动器B的输出杆和转向机构形成位移放大球铰。所述的巨磁致伸缩快速转向反射镜，其磁致伸缩驱动器A的输出杆与转向机构的转接件A的下连接孔是柔性连接，磁致伸缩驱动器B的输出杆与转向机构的转接件B的下连接孔是柔性连接。所述的巨磁致伸缩快速转向反射镜，其磁致伸缩驱动器A和磁致伸缩驱动器B的输出杆与转向机构共同作用使安装在镜座上的抛光镀膜反射镜作倾斜运动。所述的巨磁致伸缩快速转向反射镜，其磁致伸缩驱动器A和磁致伸缩驱动器B的位移输出是沿其轴向方向的。本专利技术巨磁致伸缩快速转向反射镜的优点在于(1)适用于大口径反射镜；(2)机械结构能够实现两维高灵敏度转角运动，其转角范围大；(3)结构刚度好，机械谐振频率高；(4)首次采用新型巨磁致伸缩材料作为驱动器的驱动主元。附图说明图1是本专利技术转向反射镜的外部结构图。图2是无外罩的转向反射镜的内部结构图。图3A是磁致伸缩驱动器的剖视图。图3B是图3A的A向视图。图4A是转向机构的结构图。图4B是转接件的剖视图。图4C是镜座的结构图。图中 1.转向机构 101.镜座102.转接件A 103.转接件B104.球铰连杆105.球铰连杆 106.支撑轴 111.球铰孔 112.球铰孔113.球铰孔 121.上连接孔 122.下连接孔2.磁致伸缩驱动器B 201.上端盖 202.输出杆203.壳体204.下端盖 205.永磁圆筒 206.磁致伸缩棒 207.下永磁块 208.上永磁块209.电源输出孔 210.安装孔 211.连接孔 212.安装孔213.弹簧215.上磁轭 216.下磁轭 217.激励线圈3.磁致伸缩驱动器A 301.上端盖 4.反射镜 401.镜盖5.支撑板6.底座 7.上外罩8.下外罩 9.电源接头具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术是一种巨磁致伸缩快速转向反射镜，包括有上下壳体、抛光镀膜反射镜4、支撑板5、底座6、转向机构1、磁致伸缩驱动器A2和磁致伸缩驱动器B3，所述上壳体7套装在抛光镀膜反射镜4的镜座101和支撑板5之间，下壳体8套装在支撑板5和底座6之间，下壳体8上设有电源接头9；所述支撑板5与底座6之间安装有磁致伸缩驱动器A2和磁致伸缩驱动器B3；所述抛光镀膜反射镜4的镜座101与支撑板5之间安装有转向机构1；所述磁致伸缩驱动器A2与所述磁致伸缩驱动器B3结构相同，参见图1、2所示。在本专利技术中，提供了一种基于巨磁致伸缩材料驱动器的快速转向反射镜，作为在目标和接收器之间控制光束方向的反射镜装置，可应用在天文望远镜、激光通讯、图像稳定、复合轴精密跟踪、瞄准光学系统中。两维快速转向反射镜由两个巨磁致伸缩驱动器作为系统驱动器，经过位移放大及支撑机构与镜座铰接构成。巨磁致伸缩驱动器由定向凝固巨磁致伸缩材料棒作为驱动主元。该快速转向反射镜既有大的动态范围，又有一定带宽的校正能力，可实现大范围的快速高精度跟踪。如图3A、3B所示，磁致伸缩驱动器应用了专利公开号03264617.8的超磁致伸缩材料减振作动器的结构，并对该公开的结构进行了相对应的改进处理，使在本专利技术中使用的驱动器具有更高的磁致伸缩性能。在本专利技术中磁致伸缩驱动器A2由磁致伸缩棒206(TbDyFe棒)为核心驱动元件，其包括有上端盖201、下端盖204、不锈钢外套筒203、永磁圆筒205、激励线圈217、磁致伸缩棒206，磁致伸缩棒206的外部套有激励线圈217，激励线圈217的外部套有永磁圆筒205，在磁致伸缩棒206、激励线圈217和永磁圆筒205的两端设有上磁轭215和下磁轭216，上磁轭215和下磁轭216形成一个封闭磁路。不锈钢外套筒203套在永磁圆筒205的外部，且两端部设有上端盖201和下端盖204；在磁致伸缩棒206的两端分别安装有上永磁块208本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种巨磁致伸缩快速转向反射镜，包括有上下壳体、抛光镀膜反射镜（４）、支撑板（５）、底座（６），其特征在于：还包括有转向机构（１）、磁致伸缩驱动器Ａ（２）和磁致伸缩驱动器Ｂ（３），所述上壳体（７）套装在抛光镀膜反射镜（４）的镜座（１０１）和支撑板（５）之间，下壳体（８）套装在支撑板（５）和底座（６）之间，下壳体（８）上设有电源接头（９）；所述支撑板（５）与底座（６）之间安装有磁致伸缩驱动器Ａ（２）和磁致伸缩驱动器Ｂ（３）；所述抛光镀膜反射镜（４）的镜座（１０１）与支撑板（５）之间安装有转向机构（１）；所述磁致伸缩驱动器Ａ（２）与所述磁致伸缩驱动器Ｂ（３）结构相同；所述磁致伸缩驱动器Ａ（２）的上磁轭（２１５）、永磁圆筒（２０５）、下磁轭（２１６）、下永磁块（２０７）、磁致伸缩棒（２０６）和上永磁块（２０８） 构成一路封闭磁路；上磁轭（２１５）、激励线圈（２１７）、下磁轭（２１６）、下永磁块（２０７）、磁致伸缩棒（２０６）和上永磁块（２０８）构成另一路封闭磁路；上磁轭（２１５）和下磁轭（２１６）设在永磁圆筒（２０５）和激励线圈（２１７）两端； 所述转向机构（１）由转接件Ａ（１０２）、转接件Ｂ（１０３）、支撑轴（１０６）和球铰连杆构成；支撑轴（１０６）的一端连接在镜座（１０４）的底部，另一端连接在支撑板（５）上；转接件Ａ（１０２）的上部设有上连接孔（１２１），转接件Ａ（１０２） 的下部设有下连接孔（１２２）；球铰连杆（１０４）放置在转接件Ａ（１０２）的上连接孔（１２１）内，球铰连杆（１０５）放置在转接件Ｂ（１０３）的上连接孔内；。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋成保，毛剑琴，李琳，徐惠彬，张天丽，杨勇，彭剑，李超，张臻，郭雪莲，马艳华，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]