[发明专利]一种霍尔推力器励磁线圈绕线方法

说明书

一种霍尔推力器励磁线圈绕线方法，通过特定的绕制方法，令绕组线与金属骨架之间、绕组线与绕组线之间、绕组线与出线孔之间均具有双重绝缘层保护，选取特殊的出线方式增大了出线位置的弯曲半径，确保了励磁线圈在高温下的可靠绝缘，同时通过励磁线圈及线圈骨架的整体设计流程提升了励磁线圈的使用稳定性，能够实现良好的绝缘效果。

技术领域

本发明涉及一种霍尔推力器励磁线圈绕线方法，属于霍尔推力器设计领域。

背景技术

霍尔推力器是目前国际上典型的一种电推进装置，推进剂氙气从环形放电通道上游的分配器进入通道内，同时分配器兼作阳极提供高电位；电子从环形放电通道下游出口处的阴极喷出，阴极提供低电位。阴极喷出的一部分电子进入到环形放电通道内部，在外部磁路产生的径向磁场和内部自洽生成的轴向电场作用下进行霍尔漂移运动，电子和推进剂原子发生碰撞电离产生离子，离子被轴向电场加速喷出产生推力，电子通过各种传导机制达到阳极。阴极喷出的另一部分电子进入羽流区和高速喷出的离子中和，保持羽流的电中性。霍尔推力器的主要组成部分包括环形放电通道、磁路、分配器、阴极等。

霍尔推力器工作时，磁路中的励磁线圈在自身焦耳热和放电通道内等离子体产热的双重作用下，励磁线圈的工作温度较高，达到300～600℃范围。霍尔推力器的励磁线圈的绕制必须在线圈骨架绝缘处理、进线和出线口保护、导线绑扎和固定等方面采取有效的高温防护措施。

目前，常规的绕线方法只能适应250℃以内的温度使用环境，一般采用有机涂层绝缘绕组线，该有机涂层厚度很薄，有机涂层的韧性和结合强度远优于无机涂层。一般常规的绕线方法在出线方式上未采取特殊的绕制方法，容易在出线处导线弯曲半径过小，容易导致无机涂层破损，无法适用于霍尔推力器。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统的有机涂层绝缘绕组线在无特殊绕制方法的情况下容易导致无机涂层破损的问题，提出了一种霍尔推力器励磁线圈绕线方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种霍尔推力器励磁线圈绕线方法，具体步骤为：

(1)确定绕线层分布，于霍尔推力器线圈骨架上设绕线窗口，确定绕线窗口深度及绕线窗口面积；其中，所述线圈骨架为U形回转体；

(2)对绕线窗口的底面及侧壁进行喷砂处理，利用无水乙醇对喷砂处理后的绕线窗口内壁进行清洗并烘干；

(3)利用三组份待喷漆进行配漆，对烘干后的绕线窗口内壁进行厚度均匀的喷漆处理；

(4)将喷漆处理后线圈骨架利用镍箔包覆并于真空炉内进行高温处理，并于高温处理结束后自然冷却；

(5)选取励磁线圈，于励磁线圈始端套装玻璃纤维管，并进行绕线；

(6)对绕好的励磁线圈进行放气及固化处理，利用镍箔包覆励磁线圈及线圈骨架并于真空炉内进行二次高温处理；

(7)将二次高温处理后的励磁线圈及线圈骨架安装于霍尔推力器上，并按照额定放电功率进行霍尔推力器真空点火试验，点火至霍尔推力器励磁线圈达到热平衡后持续工作4～8小时，于工作结束后在高真空下静置处理直至霍尔推力器冷却至200℃以下出罐，将励磁线圈从霍尔推力器上拆下。

所述步骤(1)中，所述绕线层包括线圈绕制层、线圈出线层、线圈绑扎层，所述绕线窗口可以绕制的线圈匝数确定方法为：

式中，为向下取整后每层线圈绕制的匝数，为向下取整后线圈绕制层数，L为绕线窗口宽度，φ为绕组线直径。

线圈绕制层深度H₁确定方法为：

H₁＝H-H₂-H₃；