CN106286180A - 会切磁场推力器的磁场屏蔽罩 - Google Patents

Abstract

会切磁场推力器的磁场屏蔽罩，属于电推进器领域，本发明为解决会切磁场推力器外围磁感应强度过强，对卫星电子设备造成严重干扰的问题。本发明包括底板、筒身和盖子；筒身为均匀直径的圆筒形结构；其下端口设置的底板与筒身为一体加工成型，底板的中心位置设置有陶瓷入口安装孔；筒身的上端口设置有盖子，盖子为圆台形筒状结构，盖子的大端口与筒身的上端口焊接在一起，盖子的小端口作为陶瓷出口安装孔。盖子的圆台母线与其底面的夹角α大于推力器最大羽流角，且盖子的圆台母线与霍尔推力器的放电陶瓷通道出口段圆台母线垂直。

Description

会切磁场推力器的磁场屏蔽罩

技术领域

本发明属于电推进器领域。

背景技术

会切磁场推力器是一种利用利用行波管原理的电推进器。通过将几块磁体相同磁极对立布置形成一个磁场会切面，即形成一个磁镜，通过这种特殊的磁路约束从阴极发射出的电子，在电场的加速下，电子会获得很高的能量。最终结果是电磁场约束电子并且使得电子获得了能量，在放电通道中与中性气体氙碰撞使之电离得到等离子体，等离子体在电场的加速下喷出产生推力。该过程涉及到电磁场，而且该型号的电推进系统需要达到最高0.5T左右的磁场，会对卫星造成很大的干扰。会切磁场推力器的主要作用是用于重力场卫星以及未来的空间引力波探测卫星的无拖曳控制，在引力波探测过程中，磁场的屏蔽显更加紧迫。

用FEMM模拟磁场的过程中发现会切磁场推力器的外围磁感应强度过强，达到了10000G以上,比引力波探测卫星对磁场的最低要求高出了几个数量级，由于过强的磁场会对卫星电子设备造成严重干扰甚至会导致卫星无法工作和毁坏。

发明内容

本发明目的是为了解决会切磁场推力器外围磁感应强度过强，对卫星电子设备造成严重干扰的问题，提供了一种会切磁场推力器的磁场屏蔽罩。

本发明所述会切磁场推力器的磁场屏蔽罩包括底板、筒身和盖子；筒身为均匀直径的圆筒形结构；其下端口设置的底板与筒身为一体加工成型，底板的中心位置设置有陶瓷入口安装孔；筒身的上端口设置有盖子，盖子为圆台形筒状结构，盖子的大端口与筒身的上端口焊接在一起，盖子的小端口作为陶瓷出口安装孔。

优选地，盖子的圆台母线与其底面的夹角α大于推力器最大羽流角，且盖子的圆台母线与霍尔推力器的放电陶瓷通道出口段圆台母线垂直。

优选地，底板、筒身和盖子采用Hiperco50或者无磁不锈钢材质。

优选地，在底板的外圆设置四个固定支脚，四个固定支脚与底板、筒身为一体加工成型；四个固定支脚沿周向均布，且每个固定支脚上设置有一个上下通透的定位安装孔。

本发明的优点：本发明所述会切磁场推力器的磁场屏蔽罩作为会切磁场推力器的外壳，使推力器在复杂的太空环境中免受太阳强辐射的直接影响。除此之外，还可以通过在其表面喷涂选择性吸收材料，改善推力器的工作温度环境。

在本发明壳体的包裹下，推力器外部的磁感应强度已经极其微弱，在靠近推力器10mm以内的最大磁感应强度在10G左右。通过FEMM模拟发现，如果有更严格的要求，只需要将屏蔽壳体的厚度稍微增厚，同时稍微远离推力器中心的永磁体即可满足要求，也可以采用内厚外薄两层壳体进行多次削弱，视不同情况而定。

附图说明

图1是本发明所述会切磁场推力器的磁场屏蔽罩的结构示意图，没有紧固装置；

图2是图1的俯视图；

图3是采用图1屏蔽罩的会切磁场推力器的结构示意图；

图4是未采用屏蔽罩的会切磁场推力器的磁场分布图；

图5是采用图1屏蔽罩的会切磁场推力器的磁场分布图；

图6是未采用屏蔽罩的会切磁场推力器的磁感应强度曲线图；

图7是采用图1屏蔽罩的会切磁场推力器的磁感应强度曲线图；

图8是本发明所述会切磁场推力器的磁场屏蔽罩的结构示意图，有紧固装置；

图9是图8的仰视图；

图10是采用图8屏蔽罩的会切磁场推力器的结构示意图；

图11是采用图8屏蔽罩的会切磁场推力器的磁场分布图；

图12是无紧固装置屏蔽罩外围10mm磁感应强度分布图；

图13是有紧固装置屏蔽罩外围10mm磁感应强度分布图；

图14是无紧固装置屏蔽罩外围50mm磁感应强度分布图；

图15是有紧固装置屏蔽罩外围50mm磁感应强度分布图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述会切磁场推力器的磁场屏蔽罩如图1所示，本实施方式无固定装置，底板1和筒身2一体加工成型为向上开口的圆桶结构，上端开口处焊接盖子3，盖子3为圆台形筒状结构，盖子3的大端口与筒身2的上端口焊接在一起，盖子3的小端口作为陶瓷出口安装孔4。安装到会切磁场推力器8上，屏蔽罩作为其外壳，陶瓷放电通道8-3的出口与陶瓷出口安装孔4固定，陶瓷放电通道8-3的入口在陶瓷入口安装孔5处，会切磁场推力器8具有连续多组永磁体8-1，且相邻两个永磁体8-1之间设置导磁件8-2，屏蔽罩将会切磁场推力器8外部的磁场约束在屏蔽罩内最终导回永磁体8-1，形成一个磁场回路，从而起到磁屏蔽的作用。

图4给出的是屏蔽前磁场分布图，磁力线分散；图5给出的是屏蔽后的磁场分布图，基本回至永磁体8-1中，在屏蔽罩内形成闭合回路。

加装屏蔽罩之前的磁感应强度曲线如图6所示，加装屏蔽罩之后的磁感应强度曲线如图7所示，盖子3屏蔽陶瓷放电通道8-3出口端永磁铁磁场，用倾斜设计，出口端磁感应强度稍有降低，磁感应线比屏蔽前凸向阳极，有利于离子聚焦，其他部位如对磁感应强度敏感的陶瓷壁面磁感应强度无太大变化，说明屏蔽效果良好。其中倾斜角度比目前测到的最大羽流角大，防止与喷出离子碰撞造成严重腐蚀，影响推力效果。

具体实施方式二：下面结合图8至图15说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，在底板1的外圆与其同一水平面加装四个固定支脚6，且通过定位安装孔7将推力器固定在外界固定位置。

加装固定支脚6后的磁场分布如图11所示，磁感应强度分布与无固定支脚比较，推力器外部磁场分布受到严重影响，外部对应部位磁感应强度有了比较明显增强。

且本实施方式中四个固定支脚6沿圆周均布，降低固定支脚6对整体屏蔽效果的影响。

给出一个具体实施例：盖子3的大端口外径54.5mm，小端口外径100mm，高14mm，壁厚3mm；筒身2外径100mm，高94mm；底板1上的陶瓷出口安装孔4的直径12mm，厚度3mm。固定支脚6的厚度5mm，宽度为16mm，陶瓷入口安装孔5的螺纹孔为M8，螺纹孔中心位于距离屏蔽罩中心为60mm。

Claims (4)

1.会切磁场推力器的磁场屏蔽罩，其特征在于，包括底板(1)、筒身(2)和盖子(3)；筒身(2)为均匀直径的圆筒形结构；其下端口设置的底板(1)与筒身(2)为一体加工成型，底板(1)的中心位置设置有陶瓷入口安装孔(5)；筒身(2)的上端口设置有盖子(3)，盖子(3)为圆台形筒状结构，盖子(3)的大端口与筒身(2)的上端口焊接在一起，盖子(3)的小端口作为陶瓷出口安装孔(4)。

2.根据权利要求1所述会切磁场推力器的磁场屏蔽罩，其特征在于，盖子(3)的圆台母线与其底面的夹角α大于推力器最大羽流角，且盖子(3)的圆台母线与霍尔推力器的放电陶瓷通道出口段圆台母线垂直。

3.根据权利要求1所述会切磁场推力器的磁场屏蔽罩，其特征在于，底板(1)、筒身(2)和盖子(3)采用Hiperco50或者无磁不锈钢材质。

4.根据权利要求1所述会切磁场推力器的磁场屏蔽罩，其特征在于，在底板(1)的外圆设置四个固定支脚(6)，四个固定支脚(6)与底板(1)、筒身(2)为一体加工成型；四个固定支脚(6)沿周向均布，且每个固定支脚(6)上设置有一个上下通透的定位安装孔(7)。