[發明專利]一種磁聚焦霍爾推力器長壽命設計下的磁路結構設計方法

有效

• 申請號: 201810209917.0
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108307576B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 于達仁;寧中喜;夏國俊;李鴻;朱悉銘;劉星宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H05H1/10
• 分類號: H05H1/10
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種磁聚焦霍爾推力器長壽命設計下的磁路結構設計方法，其特征在于，所述方法為：首先將陶瓷放電通道壁面厚度、內磁屏和外磁屏的厚度均增加為各部件原有厚度的2倍，然后將陶瓷放電通道壁面后段調整為分段式結構，最終實現降低勵磁效率損失；

步驟一：將陶瓷放電通道的壁面厚度增加至其原有厚度的2倍；

步驟二：使用鐵氧體材料制作磁聚焦霍爾推力器的內磁屏和外磁屏，并將所述內磁屏和外磁屏的厚度增加至其原有厚度的2倍，并保證所述內磁屏和外磁屏之間的間距不變；

步驟三：將步驟一所述陶瓷放電通道的壁面后段制作成分段式結構，所述壁面后段的起始位置在磁聚焦霍爾推力器的陽極環頂部軸向向內5~10mm處；

步驟四：根據鐵氧體材料和BN陶瓷的熱膨脹系數及內磁屏和外磁屏的厚度，將所述內磁屏和外磁屏與其各自所對應的陶瓷放電通道壁面之間的間隙調整為陶瓷放電通道壁面厚度的10%，并在內磁屏和外磁屏與陶瓷放電通道壁面對應的磁屏面和通道壁面上均涂上隔熱涂層；

步驟五：根據所需設計的磁場構型，對所述磁聚焦霍爾推力器的內磁極和外磁極的軸向位置進行調整，控制磁場軸向梯度分布以及零磁點位置；

步驟六：利用FEEM磁場仿真方法對步驟一至步驟五形成的磁路結構進行磁場仿真，調節勵磁電流，使所述陶瓷放電通道中心線上磁場與原磁場近似一致，進而獲得對應磁路參數，最終獲得所述磁聚焦霍爾推力器的磁路結構及對應參數。

2.根據權利要求1所述一種磁聚焦霍爾推力器長壽命設計下的磁路結構設計方法，其特征在于，步驟三所述分段式結構包括陶瓷底座（3-1）和陶瓷內壁面外段（3-2）；所述陶瓷內壁面外段（3-2）安裝于所述陶瓷底座（3-1）上；所述陶瓷內壁面外段（3-2）與所述陶瓷底座（3-1）的結合部位位于所述內磁屏與陶瓷放電通道外壁面接觸位置處。

3.根據權利要求2所述一種磁聚焦霍爾推力器長壽命設計下的磁路結構設計方法，其特征在于，所述陶瓷內壁面外段（3-2）與所述陶瓷底座（3-1）之間采用階梯式卡接方式連接。

4.一種磁聚焦霍爾推力器長壽命設計下的磁路結構設計方法，其特征在于，所述方法為：首先將陶瓷放電通道壁面厚度、內磁屏和外磁屏的厚度均增加為各部件原有厚度的2倍，然后減少陶瓷放電通道后段的陶瓷放電通道壁面的厚度，最終實現降低勵磁效率損失；

步驟一：將陶瓷放電通道的壁面厚度增加至其原有厚度的2倍；

步驟二：使用鐵氧體材料制作磁聚焦霍爾推力器的內磁屏和外磁屏，并將所述內磁屏和外磁屏的厚度增加至其原有厚度的2倍，并保證所述內磁屏和外磁屏之間的間距不變；

步驟三：將步驟一所述陶瓷放電通道的壁面后段的厚度減薄，所述壁面后段的起始位置在磁聚焦霍爾推力器的陽極環頂部軸向向內5~10mm處；

步驟四：根據鐵氧體材料和BN陶瓷的熱膨脹系數及內磁屏和外磁屏的厚度，將所述內磁屏和外磁屏與其各自所對應的陶瓷放電通道壁面之間的間隙調整為陶瓷放電通道壁面厚度的10%，并在內磁屏和外磁屏與陶瓷放電通道壁面對應的磁屏面和通道壁面上均涂上隔熱涂層；

步驟五：利用FEEM磁場仿真方法對步驟一至步驟四形成的磁路結構進行磁場仿真，調節勵磁電流，使所述陶瓷放電通道中心線上磁場與原磁場近似一致，進而獲得對應磁路參數，最終獲得所述磁聚焦霍爾推力器的磁路結構及對應參數。

5.根據權利要求1或4所述一種磁聚焦霍爾推力器長壽命設計下的磁路結構設計方法，其特征在于，所述調節勵磁電流的具體方式為：內勵磁電流和外勵磁電流調節變化比例相同，其調節范圍為增加原勵磁電流的36-38%；附加線圈增加10%。

6.根據權利要求5所述一種磁聚焦霍爾推力器長壽命設計下的磁路結構設計方法，其特征在于，所述內勵磁電流、外勵磁電流和所述附加線圈的勵磁電流分別從對應的電流值1.8A/2.5A/3A變為2.45A/3.45A/3.3A。

7.根據權利要求1或4所述一種磁聚焦霍爾推力器長壽命設計下的磁路結構設計方法，其特征在于，所述陶瓷放電通道的壁面厚度增加至6mm；所述內磁屏厚度增加至5mm；所述外磁屏厚度增加至4mm；所述內磁屏和外磁屏與其各自所對應的陶瓷放電通道壁面之間的間隙調整為0.5mm。