中文摘要：

极大口径、空间和南极是望远镜的发展方向。极大望远镜方位静压轴承导轨面直径在25米以上，加工、调试非常困难。复杂的供油和控制系统，以及机油污染都是严重的问题。南极和空间超低的环境温度，影响接触式支承轴承及润滑脂的性能，望远镜跟踪精度难以提高。磁悬浮支承是一种主动控制的支承，其大尺寸推力盘可以由许多扇形块拼接而成，大大降低了加工难度。运动副之间不接触，间隙在毫米级，不需要润滑，维护少，适用于超低温环境。目前磁悬浮支承的研究主要集中在高速领域，本课题将针对天文望远镜运动的特点，对磁悬浮低速特性进行研究。先从理论上对磁悬浮支承系统的动力学和电磁学进行分析，在此基础上设计一套磁悬浮样机，借助于样机分析各种影响低速性能的因素。得出转速-轴系跳动－系统参数之间的对应关系。针对天文望远镜在露天工作，存在负载波动的特点，通过实验得出负载波动－轴系跳动的关系曲线。此项研究可为我国南极望远镜解决实际的低温问题。

结论摘要：

空间和南极是目前架设天文望远镜进行天文观测的理想场所，但这些地方特殊的环境，使得架设望远镜，尤其是大型望远镜遇到了极大的挑战，超低温就是其中之一。南极低温达到-89℃，常规机械轴承无法实现高性能的运转。针对这种情况，本研究提出采用磁悬浮做为轴系的支承，代替常规的机械轴承。磁悬浮支承定子和转子之间有几毫米的间隙，无需润滑，避免低温下机械轴承钢球与滚道接触，在重载、低速、低温下引起的低速爬行和突跳问题。轴系定位采用耐低温、膨胀系数小的陶瓷轴承，由于天文望远镜的对称性较好，定位轴承上只有风载引起的外力。而在南极，风力很小，通常只是微风。所以，定位的机械轴承上负载很小，进而也不会存在由于重载、低速和低温引起的低速爬行和突跳问题。课题在力学计算的基础上，研发了磁悬浮实验转台，并通过实验转台，对磁悬浮支承的力学和低速特性进行了研究。研究表明四边形与扇形配对的悬浮副运行稳定性最好，稳定性与相同情况下的扇形-扇形悬浮副相比，稳定性提高50%，整圈旋转扭矩的变化与拼接永磁块性能的一致性有关，在永磁块磁感应强度整圈波动量为10%的情况下，整圈的旋转扭矩变化达到5Nm。在15″/s的低速运行时，运行精度RMS值优于2″。本课题的研究，为永磁悬浮的高精度工程应用提供了实验数据。