CN109779865B - 永磁霍尔推力器点火装置 - Google Patents
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Abstract
永磁霍尔推力器点火装置，包括外陶瓷环、内陶瓷环、阳极组件、磁钢、导磁底座及磁钢套筒。永磁霍尔推力器点火装置还包括励磁线圈及导磁套圈，导磁套圈套装在磁钢的外壁，导磁套圈与磁钢安装导磁底座上的环形定位圈内，通过环形定位圈定位，励磁线圈安装在磁钢套筒的内壁与导磁套圈的外壁之间。点火过程中，由阴极加热电源提供电源的励磁线圈产生与磁钢固有磁场方向相反的磁场，减弱放电通道出口处磁场强度，使得阴极发射的原初电子顺利进入放电通道，方便推力器起弧点火，当该推力器点火完成后，切断励磁线圈的电源供应。本发明能够显著降低永磁霍尔推力器点火难度，同时不会对电源处理单元、推进剂贮供单元和控制单元等部件造成额外负担。
Description
技术领域
本发明涉及航天空间电推进领域，特别是一种永磁霍尔推力器点火装置。
背景技术
典型的电推进系统包括电推力器、电源处理单元、推进剂贮供单元和控制单元，其中电推力器是电推进系统的核心部件。随着小卫星市场的蓬勃发展，小功率电推力器高性能的需求也愈加迫切，小功率永磁霍尔推力器由于减少了励磁线圈功率的消耗，具有较高的推功比，是小卫星应用的优选方案之一。
现有小功率永磁霍尔推力器的轴向剖面图如附图5所示，包括外陶瓷环1、内陶瓷环2、阳极组件4、磁钢5、导磁底座6及磁钢套筒7。阳极组件4的外壁通过挤压安装在外陶瓷环1内壁的下端，内陶瓷环2的外壁下端通过挤压安装在阳极组件4的内壁，外陶瓷环1的内壁与内陶瓷环2的外壁之间形成环形的放电通道3，磁钢套筒7通过挤压安装在内陶瓷环2的内壁，导磁底座6的外壁通过挤压安装在磁钢套筒7内壁的下端，磁钢5安装在磁钢套筒7内，磁钢5的上端顶在磁钢套筒7内壁的上端，磁钢5的下端顶在导磁底座6的上端上。
推力器工作时，阴极发射的原初电子进入放电通道3与从阳极组件4出来的推进剂原子（通常采用氙）碰撞，使得氙原子电离，离子在电场作用下沿轴向高速喷出产生推力。
然而上述小功率永磁霍尔推力器放电通道3出口处磁场一般大于200Gs，该磁场强度对电子具有很强的阻隔作用，使得点火过程中阴极发射的原初电子难以进入放电通道，造成推力器起弧较难实现。目前主要采用提高阳极电压和增大阳极流量等方法实现永磁霍尔推力器点火，但是这种点火方式中采用的高电压、大流量等条件不仅浪费了有限的空间资源，同时对电推进系统中其他相应部件（例如电源处理单元、推进剂贮供单元和控制单元等）的研制提出更高要求，从而对永磁霍尔推力器的试验及其应用造成不利影响。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种永磁霍尔推力器点火装置，通过在现有永磁霍尔推力器的磁钢外设置导磁套圈，在导磁套圈与磁钢套筒之间设置励磁线圈，以减弱放电通道内的磁场强度，使阴极原初电子容易进入放电通道，降低点火难度；并在点火成功后，切断励磁线圈的电源以有效节约资源。
本发明的技术方案是：永磁霍尔推力器点火装置，包括外陶瓷环、内陶瓷环、阳极组件、磁钢、导磁底座及磁钢套筒。阳极组件的外壁通过挤压安装在外陶瓷环内壁的下端，内陶瓷环的外壁下端通过挤压安装在阳极组件的内壁，外陶瓷环的内壁与内陶瓷环的外壁之间形成环形的放电通道，磁钢套筒通过挤压安装在内陶瓷环的内壁，导磁底座的外壁通过挤压安装在磁钢套筒内壁的下端，磁钢安装在磁钢套筒内，磁钢的上端顶在磁钢套筒内壁的上端，磁钢的下端顶在导磁底座的上端面。
所述的永磁霍尔推力器点火装置还包括励磁线圈及导磁套圈。
所述的导磁底座上设有环形定位圈。
所述的导磁套圈套装在磁钢的外壁，导磁套圈与磁钢安装在导磁底座上的环形定位圈内，通过环形定位圈定位，励磁线圈安装在磁钢套筒的内壁与导磁套圈的外壁之间。
本发明进一步的技术方案是：所述的导磁套圈的材料为铁。
本发明再进一步的技术方案是：所述励磁线圈的电源由阴极加热电源提供，点火成功后，切断励磁线圈的电源供应。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
1、本发明提供的永磁霍尔推力器点火装置通过在磁钢外设置导磁套圈，在导磁套圈与磁钢套筒之间设置励磁线圈产生附加磁场，弱化点火过程中放电室磁场强度，克服强磁场对阴极原初电子阻隔作用，方便永磁霍尔推力器起弧、引束流。
2、本发明励磁线圈的电源由阴极加热电源供电，点火成功后，切断电源供应，不仅节约了空间资源，且不会对电推进系统中其他如电源处理单元、推进剂贮供单元和控制单元等部件造成额外负担。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图发明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为附图1的A-A的剖视图；
附图3为导磁底座的结构示意图；
附图4为附图3的B-B剖视图；
附图5为现有永磁霍尔推力器点火装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例，如图1-4所示，永磁霍尔推力器点火装置，包括外陶瓷环1、内陶瓷环2、阳极组件4、磁钢5、导磁底座6及磁钢套筒7。阳极组件4的外壁通过挤压安装在外陶瓷环1内壁的下端，内陶瓷环2的外壁下端通过挤压安装在阳极组件4的内壁，外陶瓷环1的内壁与内陶瓷环2的外壁之间形成环形的放电通道3，磁钢套筒7通过挤压安装在内陶瓷环2的内壁，导磁底座6的外壁通过挤压安装在磁钢套筒7内壁的下端，磁钢5安装在磁钢套筒7内，磁钢5的上端顶在磁钢套筒7内壁的上端，磁钢5的下端顶在导磁底座6的上端面。
所述的永磁霍尔推力器点火装置还包括励磁线圈8及导磁套圈9。
所述的导磁底座6上设有环形定位圈6-1。
所述的导磁套圈9套装在磁钢5的外壁，导磁套圈9与磁钢5安装在导磁底座6上的环形定位圈6-1内，通过环形定位圈6-1定位，励磁线圈8安装在磁钢套筒7的内壁与导磁套圈9的外壁之间。
本实施例中选择所述导磁套圈9的材料为铁。
典型的电推进系统包括电推力器、电源处理单元、推进剂贮供单元和控制单元。由控制单元分别控制电源处理单元和推进剂贮供单元，为电推力器提供其工作所需的电能及推进剂工质，电推力器通过其自身的能量转换功能，将电能转换为推进剂的动能，提供所需的推力。由于电推力器的阴极加热电源为恒流源，本身电流较大，为节约空间资源，设置所述励磁线圈8的电源由电推进系统的阴极加热电源提供，点火成功后，切断励磁线圈8的电源供应。
永磁霍尔推力器点火装置在点火过程中，励磁线圈8电连接至阴极加热电源，使得励磁线圈8附近产生与磁钢5固有磁场方向相反的磁场，从而减弱放电通道3出口处磁场强度，使得点火过程中阴极发射的原初电子顺利进入放电通道3，方便推力器起弧点火；且当该推力器点火完成后，切断励磁线圈8的电源供应，避免对放电通道3中的电子和离子产生影响。
Claims (1)
1.永磁霍尔推力器点火装置，包括外陶瓷环、内陶瓷环、阳极组件、磁钢、导磁底座及磁钢套筒；阳极组件的外壁通过挤压安装在外陶瓷环内壁的下端，内陶瓷环的外壁下端通过挤压安装在阳极组件的内壁，外陶瓷环的内壁与内陶瓷环的外壁之间形成环形的放电通道，磁钢套筒通过挤压安装在内陶瓷环的内壁，导磁底座的外壁通过挤压安装在磁钢套筒内壁的下端，磁钢安装在磁钢套筒内，磁钢的上端顶在磁钢套筒内壁的上端，磁钢的下端顶在导磁底座的上端面；
其特征是：
所述的永磁霍尔推力器点火装置还包括励磁线圈及导磁套圈，所述的导磁套圈的材料为铁；
所述的导磁底座上设有环形定位圈；
所述的导磁套圈套装在磁钢的外壁，导磁套圈与磁钢安装在导磁底座上的环形定位圈内，通过环形定位圈定位，励磁线圈安装在磁钢套筒的内壁与导磁套圈的外壁之间，所述励磁线圈的电源阴极加热电源提供，点火成功后，切断励磁线圈的电源供应。
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