[發明專利]一種可變間距的壓電柵極

有效

• 申請號: 202010087501.3
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111322213B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 朱悉銘;孟圣峰;宋田舉;王彥飛;習薇;于達仁
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 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: 王海婷

本發明提供了一種可變間距的壓電柵極，包括帶有卡頭的屏柵極、帶有卡頭的環形隔熱絕緣陶瓷套、環形隔熱絕緣陶瓷片、環形壓電陶瓷、壓電陶瓷驅動電源和加速柵極，環形隔熱絕緣陶瓷套套設在屏柵極上，且環形隔熱絕緣陶瓷套的卡頭與屏柵極的卡頭相配合，環形壓電陶瓷套設在環形隔熱絕緣陶瓷套上，環形隔熱絕緣陶瓷片設置在環形壓電陶瓷的頂部，環形壓電陶瓷的底端與環形隔熱絕緣陶瓷套的卡頭固定，環形壓電陶瓷的頂端與環形隔熱絕緣陶瓷片固定，并在兩端的高溫固化導電膠中各加入一根導線，兩根導線的另一端均與壓電陶瓷驅動電源連接。本發明利用壓電陶瓷來改變柵極之間的距離，匹配因推力改變所需的電壓變化，從而保持柵極的離子光學束流聚焦狀態。

技術領域

本發明屬于空間推進技術領域，尤其是涉及一種可變間距的壓電柵極。

背景技術

近年來，空間引力波探測正在成為精密測量物理研究的前沿。為抑制太陽風、太陽光壓等外部干擾引起的測量噪聲，基于高精度無拖曳控制的衛星姿態和軌道控制技術對衛星微推進系統提出了極高的要求。離子推進器憑借其高比沖、推力變化范圍廣、技術成熟等優點，成為衛星的推進器首選。但是，為了使航天器的姿態控制及位置保持做到十分精確，離子推進器需要變推力來滿足任務需求。離子推進器是通過改變電壓來實現推力的改變，由于柵極的離子光學束流聚焦狀態由柵極間距和電壓決定，為了維持柵極的離子光學束流聚焦狀態，柵極間距也需隨電壓變化，然而目前還沒有行之有效的變間距柵極實現的策略。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種可變間距的壓電柵極，利用壓電陶瓷材料的逆壓電效應產生的軸向伸縮位移來改變柵極之間的距離，進而匹配因推力改變所需的電壓變化，從而保持柵極的離子光學束流聚焦狀態。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種可變間距的壓電柵極，包括帶有卡頭的屏柵極、帶有卡頭的環形隔熱絕緣陶瓷套、環形隔熱絕緣陶瓷片、環形壓電陶瓷、壓電陶瓷驅動電源和加速柵極，

所述的屏柵極固定在推進器的主體上，所述的環形隔熱絕緣陶瓷套套設在屏柵極上，且環形隔熱絕緣陶瓷套的卡頭與屏柵極的卡頭相配合，通過高溫固化絕緣膠將環形隔熱絕緣陶瓷套粘結到屏柵極上，所述的環形壓電陶瓷套設在帶有卡頭的環形隔熱絕緣陶瓷套上，所述的環形隔熱絕緣陶瓷片設置在環形壓電陶瓷的頂部，所述的環形壓電陶瓷的底端通過高溫固化導電膠一與環形隔熱絕緣陶瓷套的卡頭粘結固定，環形壓電陶瓷的頂端通過高溫固化導電膠二與環形隔熱絕緣陶瓷片粘結，并在兩端的高溫固化導電膠一和高溫固化導電膠二中各加入一根導線，兩根導線的另一端均與壓電陶瓷驅動電源連接，所述的加速柵極通過高溫固化絕緣膠與環形隔熱絕緣陶瓷片粘結固定。

進一步的，所述屏柵極、環形隔熱絕緣陶瓷套、環形壓電陶瓷和環形隔熱絕緣陶瓷片同軸線設置。

進一步的，屏柵極的卡頭設置在屏柵極的底端，且一體成型設置；環形隔熱絕緣陶瓷套的卡頭設置在環形隔熱絕緣陶瓷套的底端，且一體成型設置。

進一步的，環形隔熱絕緣陶瓷套的頂端與屏柵極的頂端平齊設置。

進一步的，所述環形隔熱絕緣陶瓷片的底端與屏柵極的頂端平齊設置。

進一步的，所述環形壓電陶瓷的厚度為1cm，軸向長度為2cm。

進一步的，所述屏柵極與加速柵極兩者之間的初始間距為0.25mm。

進一步的，所述屏柵極通過螺栓連接到推進器主體上。

相對于現有技術，本發明所述的一種可變間距的壓電柵極具有以下優勢：

壓電陶瓷具有響應快、電場控制簡單、線性度好等優點，本發明在屏柵極與加速柵極之間放入壓電陶瓷片，利用壓電陶瓷材料的逆壓電效應產生的軸向伸縮位移來改變柵極之間的距離，進而匹配因推力改變所需的電壓變化，從而保持柵極的離子光學束流聚焦狀態。