[发明专利]一种低功率霍尔推力器用磁屏及固定结构

说明书

本发明公开了一种低功率霍尔推力器用磁屏及固定结构，包括磁屏和磁屏安装支架，磁屏采用导磁材料，磁屏安装支架为不导磁奥氏体不锈钢材料。两个零件通过凸台相互配合，采用熔焊的方式实现稳定可靠的连接，同时通过磁屏安装支架上的翻边结构与推力器中的其他零件相连接。本发明通过将内外磁屏进行一体化设计的思路，实现了与较大功率霍尔推力器相似的磁路结构。同时陶瓷通道可以固定在内外磁屏一体化的结构上，弥补了小功率霍尔推力器中内线圈与陶瓷通道的轴向长度之差。

技术领域

本发明涉及一种低功率霍尔推力器用磁屏及固定结构，适用于霍尔推力器

背景技术

霍尔推进技术是目前航天器用电推进的主流技术方向，霍尔推力器主要包括空心阴极、放电室、磁极、磁线圈、阳极/气体分配器、推进剂输送管路和支撑结构；采用霍尔推进技术可以增加航天器有效载荷，降低发射成本，延长使用寿命，是未来提高商业卫星效率，增加竞争力的有效手段。

霍尔推力器由空心阴极、放电室、磁极(由前后磁极板，内外磁芯，内外磁屏等组成)、内磁线圈、外磁线圈、阳极/气体分配器、推进剂输送管路及支撑结构等组成。其工作原理为：阴极发射的部分电子进入放电室，在正交的径向磁场与轴向电场的共同作用下向阳极漂移，在漂移过程中与从阳极/气体分配器出来的中性推进剂原子碰撞，使得工质原子电离。由于存在强的径向磁场，在轴向电场的作用下沿轴向高速喷出，从而产生推力。与此同时，阴极发射出的另一部分电子与轴向喷出的离子中和，保持了推力器羽流的宏观电中性。，主要结构如图1所示。

霍尔推力器的磁路系统是其核心部件，磁路系统中包含外线圈组件1-1、外磁极1-2、内磁极1-3、导磁件1-4、内线圈1-5、附加线圈1-6、内磁屏1-7、外磁屏1-8。以上磁路系统可以保证霍尔推力器通道内的磁场具有如下特征：零磁场区和磁力线凸向阳极。这种磁场特征是目前高性能霍尔推力器所常采用的磁场位型。磁路系统和阳极/分配器1-10、陶瓷通道1-9共同组成了霍尔推力器的加速器组件。

在几百到几千瓦量级的霍尔推力器磁屏通常由两个零件组成，如图1中的内磁屏1-7和外磁屏1-8，内、外磁屏通常带有翻边结构，再通过螺接方式固定在加速器底板位置处。随着霍尔推力器朝着小功率方向的发展，推力器的尺寸也越来越小，在底板上布置两个磁屏不易实现。此外随着功率和尺寸的降低，推力器的内线圈1-5与陶瓷通道1-9的轴向长度之差会越来越大，需要额外增加结构以弥补这个长度差。鉴于此，有的小功率霍尔推力器上不再布置磁屏结构，这会导致通道中的磁场难以实现上述的特征。因此性能也就受到很大影响。

现有的小功率霍尔推力器上的一个磁屏实现的方案是将阳极选用导磁材料，这样阳极就会同时承担起磁屏的作用，这样就会节省一部分空间，但是存在的问题在于，由于阳极是位于陶瓷通道内部，是参与放电的重要部件，在推力器工作时电子会不断轰击阳极导致其温度升高至数百摄氏度，在如此高温情况下，导磁材料的磁性能会受到影响，容易引起磁场发生变化，进而导致性能发生变化。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种新的磁屏及固定方式的结构。通过将内外磁屏进行一体化设计的思路，实现了与较大功率霍尔推力器相似的磁路结构。同时陶瓷通道可以固定在内外磁屏一体化的结构上，弥补了小功率霍尔推力器中内线圈与陶瓷通道的轴向长度之差。

本发明的技术解决方案是：一种低功率霍尔推力器用磁屏及固定结构，包括磁屏，磁屏安装支架；磁屏沿轴向推入到磁屏安装支架，磁屏的凸台与磁屏安装支架的凸台相互配合实现配合，并将配合处采用熔焊方式实现稳定可靠连接。