[發(fā)明專利]一種磁場(chǎng)可調(diào)的帶磁屏蔽效應(yīng)的低功率霍爾推力器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710438203.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN107165794B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯海濱;張廣川;任軍學(xué);姜逸偉;王一白
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F03H1/00
• 分類號(hào): F03H1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明內(nèi)容為一種磁場(chǎng)可調(diào)的帶磁屏蔽效應(yīng)的低功率霍爾推力器，屬于電推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域。隨著航天任務(wù)需求的多樣化，低功率霍爾電推力器越來越受到重視，但是霍爾推力器低功率化帶來了壽命短效率低的問題，這與霍爾推力器放電通道幾何尺寸、磁場(chǎng)位形和強(qiáng)弱等有關(guān)。本發(fā)明將磁屏蔽理論引入低功率霍爾推力器的設(shè)計(jì)中，使用永磁鐵產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，利用雙磁屏構(gòu)型在放電通道內(nèi)部形成磁屏蔽型磁場(chǎng)限制等離子體運(yùn)動(dòng)，減弱對(duì)壁面的腐蝕，增加壽命；同時(shí)，永磁鐵的使用大大降低了霍爾推力器的功耗，使推力器的功耗不高于100W；此外本發(fā)明還設(shè)計(jì)了推力器內(nèi)部的到熱結(jié)構(gòu)，避免因?yàn)闊嶝?fù)載過高影響永磁鐵的性能。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于電推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種磁場(chǎng)可調(diào)的帶磁屏蔽效應(yīng)的低功率霍爾推力器。

背景技術(shù)：

電推進(jìn)是一種將電能轉(zhuǎn)化為推進(jìn)劑的動(dòng)能，以獲得推力的先進(jìn)推進(jìn)方式，相對(duì)于傳統(tǒng)化學(xué)推進(jìn)方式而言，電推進(jìn)具有比沖高、控制精度高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過六十年的發(fā)展，國(guó)際上千瓦級(jí)霍爾和離子電推進(jìn)技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。

但是隨著國(guó)內(nèi)航天任務(wù)需求的多樣化，小衛(wèi)星的發(fā)展越來越受到重視，霍爾推力器的低功率化過程中暴露出越來越多的問題。隨著尺寸的減小，放電通道表面積與體積比減小，造成壁面損失增加，效率下降，壁面腐蝕增加；同時(shí)，通道厚度變薄使得壽命縮短；還有體積更加的緊湊帶來的熱載荷問題等等；

發(fā)明內(nèi)容：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種磁場(chǎng)可調(diào)的帶磁屏蔽效應(yīng)的低功率霍爾推力器。主要包括端面散熱芯、陶瓷墊片、內(nèi)磁極、內(nèi)磁屏、陶瓷放電通道、外磁極、微調(diào)磁線圈、不銹鋼外殼、外磁屏、散熱銅盤、散熱銅環(huán)以及固定螺釘。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

出于低功耗的要求，本發(fā)明中所述的霍爾推力器選用永磁鐵(內(nèi)磁極3和外磁極6)作為強(qiáng)磁場(chǎng)的主要來源。永磁鐵的使用大大降低了霍爾推力器的功耗，使推力器的功耗不高于100W；此外還附加了微調(diào)磁線圈7用來調(diào)節(jié)磁場(chǎng)構(gòu)型，以適應(yīng)不同的工況；

本發(fā)明將磁屏蔽理論引入低功率霍爾推力器的設(shè)計(jì)中，使用永磁鐵產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，利用雙磁屏構(gòu)型(內(nèi)磁屏4和外磁屏6)在放電通道內(nèi)部形成磁屏蔽型磁場(chǎng)限制等離子體運(yùn)動(dòng)，減弱對(duì)壁面的腐蝕，增加壽命；

本發(fā)明還設(shè)計(jì)了推力器內(nèi)部的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，主要包括端面散熱芯1、散熱盤10和散熱銅環(huán)15，人為控制推力器內(nèi)部熱量的傳輸方向，避免因?yàn)闊嶝?fù)載過高影響永磁鐵的性能。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1)本發(fā)明使用永磁鐵作為磁場(chǎng)來源，大大降低了磁場(chǎng)對(duì)功率損耗的要求，將功率降到100W以內(nèi)，在小衛(wèi)星平臺(tái)上有很好的應(yīng)用前景。

2)在低功率了霍爾通道內(nèi)部引入磁屏蔽構(gòu)型的磁場(chǎng)，利用磁屏蔽的等電子溫度和等熱化電勢(shì)的理論，降低等離子體對(duì)通道壁面的轟擊，降低壁面損失，同時(shí)延長(zhǎng)推力器壽命；

3)增加磁線圈，可以根據(jù)工況的變化靈活調(diào)節(jié)通道內(nèi)磁場(chǎng)形狀和大小，使推力器在不同的工況下均工作在最佳的磁場(chǎng)條件下；

4)圍繞放電通道設(shè)計(jì)散熱結(jié)構(gòu)，使通道和陽極壁面上沉積的熱流繞過永磁鐵(內(nèi)磁極3和外磁極6)，導(dǎo)向不銹鋼外殼8和散熱銅盤10，然后通過傳導(dǎo)和輻射導(dǎo)向艙體，保證永磁鐵的磁性不被破壞；

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種磁場(chǎng)可調(diào)的帶磁屏蔽效應(yīng)的低功率霍爾推力器的裝配圖(沿推力器對(duì)稱軸剖視)。

圖2為有磁屏蔽效果(有內(nèi)磁屏4)磁場(chǎng)構(gòu)型圖(只顯示對(duì)稱軸一側(cè)磁場(chǎng))；

圖3為無磁屏蔽效果(無內(nèi)磁屏4)磁場(chǎng)構(gòu)型圖(只顯示對(duì)稱軸一側(cè)磁場(chǎng))；

圖中：

1.端面散熱芯 2.陶瓷墊片 3.內(nèi)磁極