[發明專利]一種磁場可調的帶磁屏蔽效應的低功率霍爾推力器

有效

• 申請號: 201710438203.2
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107165794B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 湯海濱;張廣川;任軍學;姜逸偉;王一白
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種磁場可調的帶磁屏蔽效應的低功率霍爾推力器，其特征在于：主要部件包括端面散熱芯(1)、陶瓷墊片(2)、內磁極(3)、內磁屏(4)、陶瓷放電通道(5)、外磁極(6)、微調磁線圈(7)、不銹鋼外殼(8)、外磁屏(9)、散熱銅盤(10)、絕緣陶瓷套管(11)、陽極進氣管(12)、固定螺釘(13)、線圈骨架(14)、陽極-下底(15)、陽極-上底(16)、散熱銅環(17)；

將四個絕緣陶瓷套管(11)插入散熱銅盤(10)上的4mm直徑小孔；以銅制散熱銅盤(10)為基準，先后將環形凹槽狀的外磁屏(9)、散熱銅環(17)和環形凹槽狀的內磁屏(4)套在散熱銅盤(10)的中心軸上邊，以散熱銅盤(10)平面為左限位，四個絕緣陶瓷套管(11)為周向限位；散熱銅環(17)在起到改善熱流傳遞效果的同時，對內磁屏(4)進行徑向限位，保證安裝過程的配合關系；內外磁屏由1J22材料制成，有良好的導磁性能，飽和磁感應強度高，且高溫下導磁性能優秀；

將耐高溫銅線均勻纏繞在銅制線圈骨架(14)上，將纏繞好的微調磁線圈(7)和線圈骨架(14)整體放入內磁屏(4)和外磁屏(9)之間的環狀空間；線圈骨架(14)側面留有穿線凹槽，微調磁線圈(7)引出線經過凹槽，通過外磁屏(9)和散熱銅盤(10)上留有的穿線孔引到推力器外，方便電路連接；

將SmCo材質的內磁極(3)放入由內磁屏(4)和散熱銅環(17)、外磁屏(9)以及散熱銅盤(10)形成的圓柱狀空間，散熱銅盤(10)中心軸的端面作為內磁極(3)的左限位，內磁屏(4)的壁面作為內磁極(3)的徑向定位，內磁極(3)的充磁方向為沿軸向向左，剩余磁感應強度為0.9T；

將SmCo材質的外磁極(6)外表面與外磁屏(9)的外表面對齊，外磁屏(9)的右端面作為外磁極(6)的左限位；外磁極(6)充磁方向為沿軸向向右，剩余磁感應強度為0.8T；

將BN陶瓷放電通道(5)放入內磁屏(4)形成的環形凹槽內，左端緊貼內磁屏(4)，放電通道上的2.5mm直徑小孔應與內磁屏陶瓷絕緣套管(11)同心作為周向限位；

將陶瓷墊片(2)套在端面散熱芯(1)上，端面散熱芯(1)中心軸上加工螺紋，與散熱銅盤(10)中心軸上的螺紋孔進行螺紋連接，端面散熱芯(1)壓緊陶瓷放電通道(5)的內壁進行軸向定位，同時通過陶瓷墊片(2)對內磁極進行軸向定位，螺紋連接保證壓緊力的同時減小了接觸熱阻，改善熱量傳遞；

將不銹鋼外殼(8)套在外磁極(6)和外磁屏(9)外表面，保證外磁極(6)的徑向定位，使用固定螺釘(13)提供壓緊力，壓緊陶瓷放電通道(5)外壁面，與端面散熱芯(1)共同對陶瓷放電通道(5)進行軸向定位；

最后將組裝好的陽極進氣管(12)、陽極-下底(15)和陽極-上底(16)放入陶瓷放電通道(5)，組裝完成。

2.根據權利要求1所述的一種磁場可調的帶磁屏蔽效應的低功率霍爾推力器，其特征在于：利用內磁屏(4)和外磁屏(9)組建的雙磁屏構型在放電通道內部形成磁屏蔽型磁場限制等離子體運動，減弱對壁面的腐蝕，增加壽命；內外磁屏由1J22材料制成，有良好的導磁性能，飽和磁感應強度高，且高溫下導磁性能優秀。

3.根據權利要求1所述的一種磁場可調的帶磁屏蔽效應的低功率霍爾推力器，其特征在于：附加了微調磁線圈(7)用來調節磁場構型，以適應不同的工況；線圈骨架(14)側面留有穿線凹槽，外磁屏(9)和散熱銅盤(10)上留有穿線孔,用于微調磁線圈(7)引出線。

4.根據權利要求1所述的一種磁場可調的帶磁屏蔽效應的低功率霍爾推力器，其特征在于：出于低功耗的要求，所述的霍爾推力器選用永磁鐵作為強磁場的主要來源，使推力器的功耗不高于100W；內磁極(3)為SmCo材質,充磁方向為沿軸向向左，剩余磁感應強度為0.9T；外磁極(6)為SmCo材質,充磁方向為沿軸向向右，剩余磁感應強度為0.8T。

5.根據權利要求1所述的一種磁場可調的帶磁屏蔽效應的低功率霍爾推力器，其特征在于：設計了推力器內部的導熱回路，主要包括端面散熱芯(1)、散熱銅盤(10)和散熱銅環(17)，材料均為黃銅，其中端面散熱芯(1)中心軸上加工有螺紋，與散熱銅盤(10)中心軸上的螺紋孔進行螺紋連接，螺紋連接保證壓緊力的同時減小了接觸熱阻，改善熱量傳遞。

6.根據權利要求1所述的一種磁場可調的帶磁屏蔽效應的低功率霍爾推力器，其特征在于：內磁屏(4)可形成具有屏蔽效果的低功率磁場可調霍爾推力器，相對于無內磁屏(4)的情況具有更好的屏蔽效果。