[发明专利]一种环形磁钢环切场离子推力器放电室等离子体密封结构

说明书

本发明提供了一种环形磁钢环切场离子推力器放电室等离子体密封结构，包括密封结构包括陶瓷环、屏蔽罩及Z型密封环；外围设备为离子推力器的栅极组件、阳极、绝缘支撑组件及支撑环，阳极为阶梯圆筒结构，包括大径圆筒和小径圆筒；屏蔽罩安装于阳极小径圆筒上端外壁，所述陶瓷环位于屏蔽罩下方，固定在阳极大小径之间的端面上，同时屏蔽罩对陶瓷环部分端面和陶瓷环内壁面实现遮挡，实现阳极与栅极组件之间的电绝缘；所述Z型密封环一侧水平端面固定在栅极组件底面，另一侧水平端面压缩在陶瓷环顶端，完成放电室等离子体的密封。本发明解决了离子推力器栅极组件与阳极之间在长期等离子体环境下的电绝缘和放电室等离子体的密封问题。

技术领域

本发明涉及航天空间电推进技术领域，具体涉及一种环形磁钢环切场离子推力器放电室等离子体密封结构。

背景技术

电推进技术作为一种先进空间推进技术，已经在空间各个应用领域得到了广泛应用。随着人类对空间探测的不断深入，探测任务所需速度增量越来越大。一些大速度增量任务在大功率、长寿命离子电推进系统的支持下才能完成。

离子推力器是离子电推进系统的核心，其他配套单机，如电源、贮供、控制等单机均为离子推力器服务。大功率离子推力器往往具有较大的束口径，在同样栅间距和总加速电压，只有具有较高的束流平直度才能实现大束口径下的正常引出。环形磁钢会切场放电室具有较高的束流平直度，非常适合于大功率离子推力器。目前在国外7kW级NEXT离子推力器、4kW级XIPS-25离子推力器上均采用了环形磁钢会切场放电室。我国正在研制的5kW级LIPS-300离子推力器没有继承1kW级LIPS-200离子推力器的柱形磁钢会切场放电室结构，而采用了环形磁钢会切场放电室。环形磁钢会切场放电室与柱形磁钢会切场放电室相比只有一个阳极，无屏栅筒。因此既要实现放电室等离子体密封，又要确保栅极与放电室阳极之间的等离子体环境下长期的电绝缘是环形磁钢会切场放电室的工程关键技术之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种环形磁钢环切场离子推力器放电室等离子体密封结构，解决了离子推力器栅极组件与阳极之间在长期等离子体环境下的电绝缘和放电室等离子体的密封问题。

本发明采取的技术方案如下：

一种环形磁钢环切场离子推力器放电室等离子体密封结构，包括密封结构包括陶瓷环、屏蔽罩及Z型密封环；外围设备为离子推力器的栅极组件、阳极、绝缘支撑组件及支撑环，阳极为阶梯圆筒结构，包括大径圆筒和小径圆筒；

所述屏蔽罩安装于阳极小径圆筒上端外壁，所述陶瓷环位于屏蔽罩下方，固定在阳极大小径之间的端面上，同时屏蔽罩对陶瓷环部分端面和陶瓷环内壁面实现遮挡，实现阳极与栅极组件之间的电绝缘；所述Z型密封环一侧水平端面固定在栅极组件底面，另一侧水平端面压缩在陶瓷环顶端，完成放电室等离子体的密封。

进一步地，所述阳极与栅极组件之间的最小真空绝缘距离大于1mm，最小陶瓷绝缘介质表面距离大于10mm。

进一步地，所述屏蔽罩为带圆筒凸起的金属环，所述屏蔽罩通过圆筒与阳极固定连接。

进一步地，所述陶瓷环部分端面在径向方向的长度不小于2～3mm。

进一步地，所述最小陶瓷介质距离通过在陶瓷环内壁沿轴向设置两个以上凹槽实现，且陶瓷环内壁与阳极小径圆筒外壁之间距离不小于1mm。

进一步地，所述Z型密封环最小内径小于屏蔽罩最大外径，Z型密封环最大外径大于陶瓷环外径5～6mm。

进一步地，所述密封结构进一步包括密封间隙调整垫，所述密封间隙调整垫安装在绝缘支撑组件和支撑环之间。

有益效果：