[發明專利]一種用于離子推力器柵極組件的柔性絕緣體

有效

• 申請號: 201410445861.0
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104343651B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 鄭茂繁;張天平;唐?？?/a>;馬林;王亮;黃永杰
• 申請（專利權）人: 蘭州空間技術物理研究所
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 溫子云,仇蕾安

技術領域

本發明涉及離子推力器設計與制造技術，尤其涉及一種用于離子推力器柵極組件柔性絕緣體。

背景技術

離子推力器的柵極組件由絕緣支撐連接兩片柵極組成，中等功率以及大功率(2kW以上)的離子推力器，由于柵極組件引出的束電流較大，使柵極片的溫度差異也較高，柵極片因熱應力而產生的形變量也較大，使得柵極組件兩柵間距(通常為1mm左右)減小量變大，引起離子推力器的推力變化。形變嚴重時，甚至會造成柵間短路，導致離子推力器失效。

目前國內離子推力器柵極組件采用的絕緣支撐為剛性絕緣體，不能釋放柵極片因熱應力而引起的形變量，進而引起柵間距的變化，從而影響離子推力器推力的穩定性。當柵間距變的較小時，還可能引起柵間短路，造成的離子推進器失效故障。

為了減小柵極組件兩柵間距的變化，就是要減小柵極片的熱形變量。因此需要設計一種柔性絕緣體，從而釋放柵極片的形變量，減小柵極組件間距的變化量，進而保證離子推力器推力的穩定性，并有效消除因柵極組件短路而造成的離子推進器失效故障，提高離子推進器的可靠性。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種離子推力器柵極組件用柔性絕緣體，離子推力器柵極組件采用該絕緣體作為柵極片支撐，能夠有效釋放柵極片因熱應力產生的形變，減小柵極組件柵間距的變化量，從而克服了剛性絕緣體不能有效釋放柵極片形變，使柵間距變化量加大，影響離子推力器的推力穩定性，以及柵間距短路造成的離子推力器失效的缺點。而且，該柔性絕緣體體積小。

本發明的技術解決方案是：

一種用于離子推力器柵極組件的柔性絕緣體，包括第一螺桿、第二螺桿、彈簧和絕緣陶瓷；

絕緣陶瓷兩端面均具有螺紋孔；彈簧的兩端分別焊接第一螺桿和第二螺桿，第二螺桿與絕緣陶瓷其中一端面的螺紋孔螺紋連接，形成柔性絕緣體；

絕緣陶瓷另一端面的螺紋孔用于通過附加螺桿與一片柵極支撐環螺紋連接，第一螺桿用于與另一片柵極螺接。

優選地，該柔性絕緣體進一步包括屏蔽罩，該屏蔽罩為一面開口的腔體結構，第二螺桿穿過屏蔽罩底部后與絕緣陶瓷的螺紋孔螺紋連接，連接后絕緣陶瓷位于屏蔽罩腔內；且絕緣陶瓷的所述另一端面伸出屏蔽罩腔外，與屏蔽罩開口之間具有一定高度差。

優選地，進一步在螺紋孔內旋入金屬材料制成的具有內外螺紋的螺套。

優選地，第二螺桿將屏蔽罩和絕緣陶瓷連接在一起后，所述彈簧接觸屏蔽罩。絕緣陶瓷與屏蔽罩底面接觸，絕緣陶瓷長度大于屏蔽罩內腔深度。

第一螺桿和第二螺桿的尺寸為M3×4mm；彈簧外形為Ф5mm×6mm；屏蔽罩為圓筒形結構，尺寸為Ф13mm×8mm；絕緣陶瓷為圓柱形結構，尺寸為Ф10mm×9mm。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

(1)本發明采用彈簧實現柔性支撐，陶瓷絕緣體來實現2柵極片間的絕緣，從而實現離子推力器柵極組件的柔性絕緣支撐，能夠有效釋放柵極組件工作時，因熱應力產生的形變，減小柵間距的變化量，保持離子推力器柵極組件引出束電流的穩定性，從而保證離子推力器推力的穩定性。由于柔性絕緣體有效釋放了柵極片的熱應力形變，保證了柵間距，大大降低了柵極組件因柵間短路而造成的失效，提高了離子推力器的工作可靠性，減小離子推力器的失效比率，提高離子推力器的產品率，達到節約時間進度，降低成本的效果。

(2)本發明對應需要離子濺射的應用場合，增加屏蔽罩來防止離子濺射對絕緣體的污染，避免絕緣體失效。

(3)在絕緣陶瓷體的螺紋孔中增加金屬螺套，從而增加螺紋強度，在重復使用時，減少對陶瓷體的損壞。

(4)為了盡量減小體積，屏蔽罩和絕緣陶瓷連接在一起后，彈簧接觸屏蔽罩，另一方面屏蔽罩底部也給彈簧更加好的支撐。

(5)本發明柔性絕緣體結構合理簡單，體積小，便于安裝于離子推力器柵極組件的狹小兩柵空間中，達到絕緣隔離兩柵的目的，滿足兩柵間距的要求。

附圖說明

圖1是本發明一種用于離子推力器柵極組件柔性絕緣體的示意圖；

圖2是將柔性絕緣體安裝到柵極組件之間的示意圖；

第一螺桿11、第二螺桿12、彈簧2、屏蔽罩3、絕緣陶瓷4、陶瓷上的金屬螺紋孔5。

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。