[發(fā)明專利]一種改變霍爾推力器磁場后加載程度的磁路結(jié)構(gòu)

有效

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• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112943572B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鴻;曾德邁;丁永杰;魏立秋;于達(dá)仁
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

一種改變霍爾推力器磁場后加載程度的磁路結(jié)構(gòu)，涉及磁路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，針對現(xiàn)有技術(shù)中加速區(qū)高能離子對放電通道壁面的濺射侵蝕使得霍爾推力器壽命低的問題，本發(fā)明所提出的磁路形成的磁場正梯度強(qiáng)磁場區(qū)位于通道外，且可以通過改變磁路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)不同后加載程度。可以大幅度改變通道內(nèi)磁場強(qiáng)度分布，后加載程度可在0?50％范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)節(jié)，可控制場強(qiáng)峰值位于通道出口內(nèi)部或外部，進(jìn)而延長了霍爾推力器的壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種改變霍爾推力器磁場后加載程度的磁路結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

霍爾推力器是國際上應(yīng)用最為廣泛的一種空間電推進(jìn)技術(shù)，利用電場和磁場共同作用將電能轉(zhuǎn)換為工質(zhì)動能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。具有結(jié)構(gòu)簡單、比沖高、效率高、工作壽命長等優(yōu)勢，適用于各類航天器的姿態(tài)控制、軌道修正、軌道轉(zhuǎn)移、動力補(bǔ)償、位置保持、重新定位、離軌處理、深空探測等任務(wù)，成為世界各國降低航天器總質(zhì)量、提高平臺有效載荷、延長在軌壽命的最有效手段之一。

隨著近年來空間任務(wù)需求發(fā)生了巨大改變，如深空探測、南北保位等任務(wù)對電推進(jìn)發(fā)動機(jī)的總沖、壽命等參數(shù)的要求急劇增加。而霍爾推力器工程應(yīng)用的限制因素主要是其壽命問題，限制因素主要包括：加速區(qū)高能離子對放電通道壁面的濺射侵蝕、等離子體束流對磁路系統(tǒng)部件的濺射侵蝕、羽流中高能離子對陰極的轟擊侵蝕、太空環(huán)境中推力器各部件材料因溫度及輻射影響而老化。其中，最關(guān)鍵因素是加速區(qū)高能離子對放電通道壁面的濺射侵蝕。放電通道除了維持并參與霍爾推力器內(nèi)等離子正常放電外，其還兼有保護(hù)霍爾推力器的磁路系統(tǒng)的功能。放電通道壁面被侵蝕后，加速區(qū)的高能離子直接轟擊磁路結(jié)構(gòu)，磁路結(jié)構(gòu)被離子轟擊而產(chǎn)生侵蝕，使得磁場分布偏離設(shè)計值，磁路系統(tǒng)持續(xù)遭到侵蝕，直到推力器的放電穩(wěn)定性及性能進(jìn)一步惡化甚至無法正常工作，這就標(biāo)志著霍爾推力器的工作壽命徹底終結(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：針對現(xiàn)有技術(shù)中加速區(qū)高能離子對放電通道壁面的濺射侵蝕使得霍爾推力器壽命低的問題，提出一種改變霍爾推力器磁場后加載程度的磁路結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：

一種改變霍爾推力器磁場后加載程度的磁路結(jié)構(gòu)，包括：內(nèi)部磁路、外部磁路和底板7；

所述內(nèi)部磁路包括內(nèi)磁極1、內(nèi)磁芯2、內(nèi)磁屏3和內(nèi)線圈8；

所述外部磁路包括外磁屏4、外磁極5、外磁殼6和外線圈9；

所述底板7、內(nèi)磁極1、內(nèi)磁芯2、內(nèi)磁屏3、內(nèi)線圈8、外磁屏4、外磁極5、外磁殼6和外線圈9為環(huán)形結(jié)構(gòu)；

所述內(nèi)磁芯2、內(nèi)線圈8、內(nèi)磁屏3、外磁屏4、外線圈9和外磁殼6依次遠(yuǎn)離軸線設(shè)置在底板7上，所述內(nèi)線圈8、內(nèi)磁屏3、外磁屏4和外線圈9之間設(shè)有間隔，所述內(nèi)磁極1設(shè)置在內(nèi)磁芯2和內(nèi)線圈8上，所述外磁極5設(shè)置在外磁殼6和外線圈9上；

所述內(nèi)磁極1、內(nèi)磁屏3、外磁屏4和外磁極5遠(yuǎn)離底板7的一面為上端面，所述內(nèi)磁極1、內(nèi)磁屏3、外磁屏4和外磁極5靠近底板7的一面為下端面。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)磁屏3上端面位于內(nèi)磁極1上端面和內(nèi)磁極1下端面之間。

進(jìn)一步的，所述外磁屏4上端面位于外磁極5上端面和下端面之間。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)磁極1遠(yuǎn)離軸線的一端與內(nèi)磁屏3遠(yuǎn)離軸線的一端垂直于軸線的距離為內(nèi)磁極特征尺寸d1；

所述內(nèi)磁屏3徑向厚度為內(nèi)磁屏厚度b1；

所述內(nèi)磁極特征尺寸d1大于內(nèi)磁屏厚度b1。

進(jìn)一步的，所述外磁屏4靠近軸線的一端與外磁極5靠近軸線的一端垂直于軸線的距離為外磁極特征尺寸d3；

所述外磁屏4徑向厚度為外磁屏厚度b2；

所述外磁極特征尺寸d3大于或等于外磁屏厚度b2。