[发明专利]一种变截面通道构型的圆柱形霍尔推力器

说明书

本发明提供的一种变截面通道构型的圆柱形霍尔推力器，包括：永磁体、内磁芯、导磁底座、导磁件、出口磁极、陶瓷通道和阳极，永磁体、导磁件和出口磁极均为环形件且同轴，内磁芯竖直设置且位于永磁体的内部，内磁芯的上下两端分别连接陶瓷通道和导磁底座，出口磁极、导磁件和导磁底座由上至下依次连接，出口磁极滑动连接于导磁件和陶瓷通道的上沿，陶瓷通道位于导磁件的内部，陶瓷通道的上游部分为直通道，下游部分为变截面通道，阳极设置于陶瓷通道的底部。本发明在不影响工质电离程度的基础上，解决了现有的圆柱形霍尔推力器等离子体与壁面作用加剧导致性能下降的问题，延长了推力器寿命，且相对现有的圆柱形霍尔推力器大幅减重。

技术领域

本发明涉及一种圆柱型霍尔推力器，具体地，涉及一种变截面通道构型的圆柱形霍尔推力器，属于圆柱形霍尔推力器领域。

背景技术

随着具有微推力、高比冲、长寿命等特点的电推进技术发展，小功率电推进已成为很有技术竞争力的小卫星推进系统选择。与传统的霍尔推力器相比，圆柱形霍尔推力器在电推进装置小型化的进程中表现出巨大的潜力。

圆柱形推力器工作机理与传统霍尔推力器有根本性的不同，在阳极侧，由于磁镜效应，电子往阳极的传导运动受到阻碍；而在阴极侧受到电场力的作用被反射回通道内部，故电子在通道内可以轴向地来回往复移动以加强电离，这种设计特点使得圆柱形霍尔推力器具有结构简单、寿命长等优势，从而获得了国内外越来越多研究机构的重视。

现有的圆柱形霍尔推力器由于内壁面的去除使得陶瓷壁面的侵蚀问题得到一定的缓解，但是外陶瓷壁面仍然会受到离子的侵蚀，造成寿命受限，并且由于通道内部磁场轴向分量较大，根据热化电势假设，加速电场径向分量会较大，因此会造成离子发散，导致等离子体与壁面的相互作用程度加剧，引起推力器性能的下降。增大通道直径会使得等离子体与壁面作用程度减轻，但会使得工质通流密度降低，影响电离过程。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种变截面通道构型的圆柱形霍尔推力器，在不影响工质电离程度的基础上，解决现有圆柱形霍尔推力器等离子体与壁面作用加剧导致性能下降的问题。现提供一种变截面通道构型的圆柱形霍尔推力器。

本发明提供了一种变截面通道构型的圆柱形霍尔推力器，包括：永磁体、内磁芯、导磁底座、导磁件、出口磁极、陶瓷通道和阳极，

所述永磁体、所述导磁件和所述出口磁极均为环形件且同轴，

所述内磁芯竖直设置且位于所述永磁体的内部，所述内磁芯的上下两端分别连接所述陶瓷通道和所述导磁底座，所述出口磁极、所述导磁件和所述导磁底座由上至下依次连接，所述出口磁极滑动连接于所述导磁件和所述陶瓷通道的上沿，所述陶瓷通道位于所述导磁件的内部，所述陶瓷通道的上游部分为直通道，下游部分为变截面通道，所述阳极设置于所述陶瓷通道的底部。

进一步的，所述导磁件和所述永磁体的内径相同，所述出口磁极、所述导磁件、所述永磁体和所述导磁底座的外径相同。

进一步的，所述陶瓷通道为一体件。

进一步的，所述陶瓷通道的材料为氮化硼陶瓷。

进一步的，所述陶瓷通道的上游部分直径为12mm，下游部分末端的直径为16mm，所述的上游部分的扩角为0°，下游部分的扩角为30°。

进一步的，所述导磁底座为圆形板，且为回转体结构。

进一步的，永磁体均采用稀土钐钴永磁材料。

进一步的，所述内磁芯的下端连接于所述导磁底座的上表面中心，所述陶瓷通道的底部中心向上设有凸台，且所述凸台下方还设有与所述内磁芯顶端相匹配的空间。

进一步的，所述凸台与所述陶瓷通道的上游部分间设有环形凹槽，所述阳极设置在所述环形凹槽中并与所述环形凹槽配合。