CN104290926A - 一种电推力器耐高温励磁线圈 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电推力器耐高温励磁线圈，包括骨架和励磁线，励磁线表面敷设有绝缘层，励磁线缠绕在骨架上，还包括陶瓷涂层、玻璃纤维套管和捆扎线；在骨架与励磁线之间喷涂陶瓷涂层保证了骨架与励磁线之间的绝缘；在最外匝层励磁线外套覆耐高温玻璃纤维，不仅阻止了高温下导线绝缘层粘接胶挥发后无机绝缘材料的脱落，而且玻璃纤维套管也具有一定的绝缘能力，防止励磁线与线圈外围其它间导体发生短路；通过在里层励磁线间预埋压捆扎线来扎紧励磁导线末端，提供了励磁线圈的抗卫星发射时的力学环境能力；通过在骨架外先喷涂过渡涂层再喷涂陶瓷涂层的方法不仅提高了陶瓷涂层在骨架上的结合力，还提高了骨架表面陶瓷涂层的耐高低温冲击性能。

Description

一种电推力器耐高温励磁线圈

技术领域

本发明涉及一种电推力器耐高温励磁线圈，属于特种制造技术领域。

背景技术

电推器作为先进的空间推进技术，具有比冲高、寿命长等优点，可以应用于地球轨道卫星的轨道转移、位置保持、姿态控制、大气阻尼补偿、深空探测等任务；为了提高放电效率，减小放电损失，一般在推力器放电室外布置永磁体或电磁铁的方法，在放电室内产生一定大小和形貌的磁场，增大电子运动路径的方法实现。因电推力器放电室内为高温等离子体，为了减小电推力器体积和增大放电室内磁场强度，线圈与放电室的放置距离很近，为此要求永磁体或电磁铁具有耐高温和耐高低温循环冲击的能力。目前霍尔推力器和小功率多模式离子推力器放电室磁路主要采用电磁铁。有报到，可采用铠装线作为电磁铁励磁线制作电推力器耐高温励磁线圈，但由于铠装线的价格较高，会导致成本大大升高；为了提高耐温效果，铠装线是在导电丝上敷设不锈钢材料的表皮，再在中间填充陶瓷粉作为绝缘材料，导致励磁线圈的自重较重，不符合航天器的小巧轻便的要求。当励磁线的折弯半径较小时，容易导致不锈钢表皮破裂，则会致使表皮与导电丝短路。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电推力器耐高温励磁线圈，在提高励磁线圈的耐高温能力、励磁线之间的绝缘能力、抗力学环境能力以及耐高低温冲击性能同时，能够降低制造成本，减轻线圈重量。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种电推力器耐高温励磁线圈，包括骨架(1)和励磁线(4)，励磁线(4)表面敷设有绝缘层，励磁线(4)缠绕在骨架(1)上，还包括陶瓷涂层(3)、玻璃纤维套管(5)和捆扎线(6)；所述骨架(1)表面喷涂所述陶瓷涂层(3)，所述缠绕在骨架(1)最外层的励磁线(4)上套有玻璃纤维套管(5)；所述捆扎线(6)对折后形成一个套环，套环的两个自由端分别定义为a段和b段，套环预留在最外层励磁线(4)外侧，a段和b段预埋在里层的励磁线(4)之间，其中b段的端部引出至最外层励磁线(4)外侧，最后一圈励磁线(4)从所述捆扎线(6)的套环穿过，被捆扎线(6)扎紧。

所述骨架(1)与陶瓷涂层(3)之间喷涂有提高陶瓷涂层(3)与骨架(1)之间结合力的过渡涂层(2)。

所述过渡涂层(2)包含所述骨架(1)中的部分或全部材料的元素。

所述过渡涂层(2)材料的热膨胀系数在骨架(1)材料的热膨胀系数和陶瓷涂层(3)材料的热膨胀系数之间。

所述过渡涂层(2)的材料为NiCrAlY。

所述陶瓷涂层(3)的厚度与所述电推力器的额定耐压值成正比。

有益效果：

本发明在骨架与励磁线之间喷涂陶瓷涂层保证了骨架与励磁线之间的绝缘；在最外匝层励磁线外套覆耐高温玻璃纤维，不仅阻止了高温下导线绝缘层粘接胶挥发后无机绝缘材料的脱落，而且玻璃纤维套管也具有一定的绝缘能力，防止励磁线与线圈外围其它间导体发生短路；通过在里层励磁线间预埋压捆扎线来扎紧励磁导线末端，提供了励磁线圈的抗卫星发射时的力学环境能力；通过在骨架外先喷涂过渡涂层再喷涂陶瓷涂层的方法不仅提高了陶瓷涂层在骨架上的结合力，还提高了骨架表面陶瓷涂层的耐高低温冲击性能。相比于铠装线形式的励磁线圈，节省了成本，同时降低重量。

附图说明

图1为本发明的电推力器耐高温励磁线圈的结构示意图。

其中，1-骨架，2-过渡涂层，3-陶瓷涂层，4-励磁线，5-玻璃纤维套管，6-捆扎线。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明的一种电推力器耐高温励磁线圈，包括骨架1和励磁线4，励磁线4表面敷设有绝缘层，励磁线4缠绕在骨架1上，形成励磁线圈，该励磁线圈还包括陶瓷涂层3、玻璃纤维套管5和捆扎线6；骨架1表面喷涂陶瓷涂层3，缠绕在骨架1最外层的励磁线4上套有玻璃纤维套管5；捆扎线6对折后形成一个套环，套环的两个自由端分别定义为a段和b段，套环预留在最外层励磁线外侧，a段和b段预埋在里层的励磁线4之间，其中b段的端部引出至最外层励磁线4外侧，最后一圈励磁线4的末端从所述捆扎线6的套环穿过，最后一圈励磁线4被捆扎线6扎紧。

该电推力器耐高温励磁线圈用于电推力器，在推力器放电室内产生磁场。该种耐高温励磁线圈通过在骨架1与励磁线4之间喷涂陶瓷涂层3保证了骨架1与励磁线4之间的绝缘；通过在最外匝层励磁线4外套覆耐高温玻璃纤维套管5，不仅阻止了高温下导线绝缘层粘接胶挥发后无机材料的脱落，而且玻璃纤维套管5也具有一定的绝缘能力，进一步防止励磁线4与线圈外围其它导体发生短路。通过在里层励磁线4之间预埋捆扎线6，抽紧b端，将捆扎线6形成的套环拉紧，将最后一层的最后一圈励磁线4末端扎紧，可防止励磁线4松动，提高了励磁线圈的在卫星发射时的抗力学环境能力。

本发明中，为了增加陶瓷涂层3与骨架1间的结合力，骨架1与陶瓷涂层3之间喷涂有提高陶瓷涂层3与骨架1之间结合力的过渡涂层2。当过渡涂层2包含骨架1中的部分或全部材料的元素时，能进一步提高过渡涂层2的结合力。

另外，由于该电推力器耐高温励磁线圈的使用环境为太空中，冷热温差较大，为了提高骨架1表面陶瓷涂层3的耐高低温冲击能力，过渡涂层2材料的热膨胀系数在骨架1材料的热膨胀系数和陶瓷涂层3的热膨胀系数之间。

根据常用骨架1的材料，本发明中的过渡涂层2的材料选为NiCrAlY。

陶瓷涂层3的厚度根据电推力器的额定耐压值进行设定，根据陶瓷涂层3单位厚度的耐压值，以及电推力器的额定耐压值即可计算陶瓷涂层3的厚度。陶瓷涂层3的厚度越厚，其耐压能力越强，但兼顾到电推力器的重量不能太大，陶瓷涂层3的厚度在保证耐压前提下，越薄越理想。

通过试验发现，本发明的励磁线圈的绝缘涂层结合强度大于30MPa，600摄氏度与室温水之间经历30次热震实验未出现裂纹和剥落。线圈绕组绝缘电阻大于50MΩ/500V,500摄氏度高温老化试验400小时和液氮下2小时耐寒试验绝缘特性无下降。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电推力器耐高温励磁线圈，包括骨架(1)和励磁线(4)，励磁线(4)表面敷设有绝缘层，励磁线(4)缠绕在骨架(1)上，其特征在于，还包括陶瓷涂层(3)、玻璃纤维套管(5)和捆扎线(6)；所述骨架(1)表面喷涂所述陶瓷涂层(3)，所述缠绕在骨架(1)最外层的励磁线(4)上套有玻璃纤维套管(5)；所述捆扎线(6)对折后形成一个套环，套环的两个自由端分别定义为a段和b段，套环预留在最外层励磁线(4)外侧，a段和b段预埋在里层的励磁线(4)之间，其中b段的端部引出至最外层励磁线(4)外侧，最后一圈励磁线(4)从所述捆扎线(6)的套环穿过，被捆扎线(6)扎紧。

2.如权利要求1所述的一种电推力器耐高温励磁线圈，其特征在于，所述骨架(1)与陶瓷涂层(3)之间喷涂有提高陶瓷涂层(3)与骨架(1)之间结合力的过渡涂层(2)。

3.如权利要求2所述的一种电推力器耐高温励磁线圈，其特征在于，所述过渡涂层(2)包含所述骨架(1)中的部分或全部材料的元素。

4.如权利要求2或3所述的一种电推力器耐高温励磁线圈，其特征在于，所述过渡涂层(2)材料的热膨胀系数在骨架(1)材料的热膨胀系数和陶瓷涂层(3)材料的热膨胀系数之间。

5.如权利要求2或3所述的一种电推力器耐高温励磁线圈，其特征在于，所述过渡涂层(2)的材料为NiCrAlY。

6.如权利要求1所述的一种电推力器耐高温励磁线圈，其特征在于，所述陶瓷涂层(3)的厚度与所述电推力器的额定耐压值成正比。