一种提升霍尔推力器性能的磁场设计结构制造技术

本申请涉及霍尔推力器技术领域，具体而言，涉及一种提升霍尔推力器性能的磁场设计结构，包括磁芯、放电通道、励磁线圈以及励磁电源，其中：磁芯由电工纯铁组成，截面为“工”字型结构；励磁线圈由绝缘导线绕制而成，缠绕在电工纯铁上，包括内励磁线圈和外励磁线圈，内励磁线圈和外励磁线圈为同轴构型；放电通道设置在内励磁线圈和外励磁线圈之间；励磁电源设置多组，分别与内励磁线圈和外励磁线圈连接。本申请将传统霍尔推力器中的励磁线圈分为多组独立的励磁线圈，利用磁场的矢量特性，通过独立调控每个励磁线圈中的电流大小或方向就可以在不改变推力器放电通道内磁场位形和推力器出口处最大磁场强度的情况下，实现对羽流区磁场分布的调控。磁场分布的调控。磁场分布的调控。

【技术实现步骤摘要】
一种提升霍尔推力器性能的磁场设计结构


[0001]本申请涉及霍尔推力器
，具体而言，涉及一种提升霍尔推力器性能的磁场设计结构。

技术介绍

[0002]霍尔推力器作为基于电子闭合漂移原理设计的静电型电推进技术，相对于栅网离子推力器具有结构简单、推功比高、推力密度大特点，目前，霍尔推力器已在卫星通信、低轨互联网星座等领域得到了广泛的应用。
[0003]霍尔推力器工作过程中，位于推力器放电通道外部空心阴极发射原初电子中的一部分进入放电通道，在磁场的约束下，在放电通道内磁场强度最大的地方形成一个局部的高密度电子聚集区，由于电子的局部集中，导致电子聚集的区域空间电势发生陡降，形成一个大的轴向电场，从气体分配环进入放电通道中的中性气体在与被磁场约束的原初电子发生电离碰撞形成离子，电离产生的离子在轴向电场的作用下加速喷出放电通道，与空心阴极发射未进入放电通道中的电子中和变成中性束流，从而形成推力。
[0004]基于霍尔推力器的上述工作原理，国内外科研人员开展了大量提升霍尔推力器性能的研究工作，如优化气体分配环出气孔的分布及其排气角度，改善位于放电通道内中性气体的均匀性，增加中性气体的电离率，提高中性气体的工质利用率；优化放电通道中磁场的拓扑结构(改变轴向磁场梯度、控制磁零点的位置等)，提高磁场对原初电子的约束能力，延长原初电子在放电通道中驻留的时间，增加原处电子与中性气体的有效电离的碰撞几率，从而提高等离子体的密度；或者从抑制霍尔推力器中放电振荡的角度出发，通过减小羽流发散角，提高推力器的效率。但是，上述提升霍尔推力器性能的方法中，几乎都是从调控位于霍尔推力器放电通道内的磁场，或者是通过参数优化设计、甚至采用外部附加电路等方式实现的，在提高推力器性能的同时不可避免的改变了推力器放电通道内的物理过程或者需要增加额外的输入功率。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种提升霍尔推力器性能的磁场设计结构，在不改变推力器放电通道内磁场特性的情况下，通过改变推力器羽流区的磁场，达到对束流动力学行为的影响，从而实现推力器性能的提升。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供了一种提升霍尔推力器性能的磁场设计结构，包括磁芯、放电通道、励磁线圈以及励磁电源，其中：磁芯由电工纯铁组成，截面为“工”字型结构；励磁线圈由绝缘导线绕制而成，缠绕在电工纯铁上，包括内励磁线圈和外励磁线圈，内励磁线圈和外励磁线圈为同轴构型；放电通道设置在内励磁线圈和外励磁线圈之间；励磁电源设置多组，分别与内励磁线圈和外励磁线圈连接。
[0007]进一步的，内励磁线圈设置多组，多组内励磁线圈从上到下依次套靠在近放电通道内壁的一侧磁芯上，每组内励磁线圈均与一组独立的励磁电源连接。
[0008]进一步的，外励磁线圈设置多组，多组外励磁线圈从上到下依次套靠在近放电通道外壁的一侧磁芯上，每组外励磁线圈均与一组独立的励磁电源连接。
[0009]进一步的，每组内励磁线圈和每组外励磁线圈相对应设置，内励磁线圈与外励磁线圈整体呈对称结构。
[0010]进一步的，相邻两组励磁线圈之间设置有铜垫片，铜垫片的厚度≥1mm。
[0011]进一步的，放电通道为“U”型结构，采用耐溅射陶瓷制作而成。
[0012]进一步的，进行磁场调控时，通过调节每组独立的励磁电源，能够实现与其连接的独立内励磁线圈或者独立外励磁线圈中的励磁电流大小或者方向的单独调节，从而实现对磁场分布整体的调控。
[0013]本专利技术提供的一种提升霍尔推力器性能的磁场设计结构，具有以下有益效果：
[0014]本申请将传统霍尔推力器中的励磁线圈分为多组独立的励磁线圈，利用磁场的矢量特性，通过独立调控每个励磁线圈中的电流大小或方向就可以在不改变推力器放电通道内磁场位形和推力器出口处最大磁场强度的情况下，实现对羽流区磁场分布的调控，结构简单，操作方便，在提升霍尔推力器性能的过程中不需要额外的输入功率，不改变传统霍尔推力器的磁路结构，不影响霍尔推力器放电通道内的物理过程，在推力器性能提升的同时也不会加剧高能离子对壁面材料的溅射腐蚀。
附图说明
[0015]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0016]图1是根据本申请实施例提供的提升霍尔推力器性能的磁场设计结构的示意图；
[0017]图中：1
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磁芯、2
‑
内励磁线圈、3
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外励磁线圈、4
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励磁电源、5
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放电通道、6
‑
铜垫片。
具体实施方式
[0018]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0019]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0020]在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装
置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
[0021]并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
[0022]另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0024]如图1所示，本申请提供了一种提升霍尔推力器性能的磁场设计结构，包括磁芯1、放电通道5、励磁线圈以及励磁电源4，其中：磁芯1由电工纯铁组成，截面为“工”字型结构；励磁线圈由绝缘导线绕制而成，缠绕在电工纯铁上，包括内励磁线圈2和外励磁线圈3，内励磁线圈2和外励磁线圈3为同轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升霍尔推力器性能的磁场设计结构，其特征在于，包括磁芯、放电通道、励磁线圈以及励磁电源，其中：所述磁芯由电工纯铁组成，截面为“工”字型结构；所述励磁线圈由绝缘导线绕制而成，缠绕在电工纯铁上，包括内励磁线圈和外励磁线圈，所述内励磁线圈和所述外励磁线圈为同轴构型；所述放电通道设置在所述内励磁线圈和所述外励磁线圈之间；所述励磁电源设置多组，分别与所述内励磁线圈和所述外励磁线圈连接。2.根据权利要求1所述的提升霍尔推力器性能的磁场设计结构，其特征在于，所述内励磁线圈设置多组，多组所述内励磁线圈从上到下依次套靠在近放电通道内壁的一侧磁芯上，每组内励磁线圈均与一组独立的励磁电源连接。3.根据权利要求2所述的提升霍尔推力器性能的磁场设计结构，其特征在于，所述外励磁线圈设置多组，多组所述外励磁线圈从上到下依次套靠...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨三祥，高俊，王倩楠，耿海，贾艳辉，郭宁，杨俊泰，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：