[发明专利]一种会切磁场等离子体推力器

说明书

本发明涉及一种会切磁场等离子体推力器。本发明要解决的技术问题是气体工质在通道壁面处无法充分电离，以及磁体外壁与陶瓷通道内壁之间的气隙散热慢。为解决上述技术问题，本发明的推力器包括电离通道、永磁体、阳极、空心阴极、导磁环、定位环和外壳，每个永磁体在沿电离通道一侧的侧壁纵截面均为直梯形或矩形，使得所述电离通道从其底部至出口方向的内径呈依次离散式阶梯增加。采用上述结构使得在两个磁尖端之间高速往复运动的电子能得到充分电离，并达到气体工质利用率高的技术效果。本发明还通过在推力器上设置换热装置，以降低磁体外壁与陶瓷通道内壁之间气隙的温度，起到了避免永磁体温度过高而导致的顺磁现象，提高了推力器的寿命。

技术领域

本发明涉及会切磁场等离子推动技术领域，尤其涉及一种具有特殊截面通道的会切磁场等离子体推力器。

背景技术

本申请为分案申请，母案申请号为CN 201910119891.5。

会切磁场等离子体推力器是一种先进的电推进装置，其被广泛应用在卫星位置保持和姿态控制领域，并以其结构简单、高比冲、高效率等优点称为未来空间飞行器的首选推进装置之一。

当电子由位于通道出口的阴极发射出，并沿通道轴向往阳极运动时，由于磁约束和磁尖端的磁镜作用，对于会切磁场等离子体推力器中的直通道壁面，电子很难到达该直通道壁面，会在两个磁尖端之间高速往复运动，因而有部分气体工质因尚未电离即被排出，这样虽然保证了推力器的有效寿命，但造成电离不充分、尤其是在低流量（即低通流密度）下工质利用率低的问题。另外，由于现有的磁体外壁与陶瓷通道内壁之间采用气隙以降低因陶瓷通道传热至磁体的温度，但该气隙过小且导热率较高，从而导致磁体温度升高，容易发生顺磁现象或者因其温度上升到居里温度以上而使磁性减弱，最终使得推力器寿命大大减小。

发明内容

（1）要解决的技术问题

本发明主要是为了解决气体工质在通道壁面处无法充分电离，以及磁体外壁与陶瓷通道内壁之间的气隙散热慢的技术问题。

（2）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种会切磁场等离子体推力器，其包括电离通道、永磁体、阳极、空心阴极、导磁环、定位环和外壳，在所述电离通道的底部设置有阳极、出口设置空心阴极，在所述电离通道的外壁与所述外壳之间的区域从所述电离通道的底部至出口方向依次设置有第一、第二、第三和第四永磁体，在每相邻两个永磁体之间设置有导磁环，并且每个所述导磁环圆环体的外环面均与各自对应的定位环的内环面相配合且两者结合为一体；至少一个所述永磁体在沿电离通道一侧的侧壁纵截面为直梯形，使得所述电离通道从其底部至出口方向的内径呈依次离散式阶梯增加，此时的所述电离通道内径突变位置可为相邻两个永磁体的连接位置，也可为侧壁纵截面为直梯形的单个永磁体的外径突变位置；或者至少一个所述永磁体在沿电离通道一侧的侧壁纵截面为矩形，相邻两个所述永磁体在沿电离通道一侧的侧壁截面呈直梯形排列，使得所述电离通道从其底部至出口方向的内径呈依次离散式阶梯增加，此时的所述电离通道内径突变位置仅为相邻两个永磁体的连接位置。

优选的，在所述电离通道的外壁的至少一个内径突变位置设置有至少一个倒角，且该倒角两侧的钝角采用圆弧过渡。

优选的，所述倒角优选为45°，并且所述圆弧的弧线分别与所述倒角线和所述电离通道的外壁所形成的壁面相切。

优选的，在沿所述电离通道从其底部至出口方向，所述第一、第二、第三和第四永磁体的长度依次增加，使得在所述电离通道内的永磁体区段依次形成电离区与加速区。

优选的，所述第一，或第一、第二，或第一、第二、第三永磁体位置的电离通道区段形成为电离区，相应的，在所述第二、第三、第四，或第三、第四，或第四永磁体位置的电离通道区段形成为加速区。