CN111140453B - 一种离子推力器锥段环形磁钢安装结构 - Google Patents

一种离子推力器锥段环形磁钢安装结构 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种环形磁钢离子推力器锥段磁钢安装结构，能够避免磁钢块装入磁钢盒时的跳动，同时能够有效降低磁钢温度，减小了磁钢由于高温引起的磁损失。对磁钢进行安装时，首先将部分磁钢盖和磁钢盒焊接，形成一个不封闭的磁钢块安装腔体，在用磁钢块装满该腔体后，安装最后一个磁钢盖，便于小磁钢块的装入磁钢盒，避免了磁块之间由于磁极排斥或吸引引起的磁块跳动或破裂；用氧化锆绝缘陶瓷组件将磁钢组件与锥段阳极筒螺纹连接固定，保证磁钢组件和锥段阳极筒外表面保持0.8mm～1.5mm的间隙，避免了磁钢组件和锥段阳极筒的直接接触，有效降低磁钢温度，减小磁损，同时可以通过调整陶瓷组件的轴向长度调整该间隙。

Description

一种离子推力器锥段环形磁钢安装结构
技术领域
本发明属于离子推力器安装技术领域，尤其涉及一种离子推力器锥段环形磁钢安装结构。
背景技术
离子推力器是一种通过电热/静电/电磁作用，对推进剂工质气体电离并加速，将电能转变为工质动能的推进系统。与传统化学推进装置相比，离子推力器具有比冲高、推力可调和寿命长等优势，可大幅降低携带推进剂量、显著提加有效载荷比，在空间姿态控制、南北位置保持、轨道转移、大气阻尼补偿等应用领域得到了广泛应用。
现有的会切场离子推力器放电室内的磁场一般均由永磁铁产生，根据形状可以分为环形磁钢和柱形磁钢，前者较后者具有放电室重量轻、等离子体放电稳定和束流均匀性好等优点，但是环形磁钢难加工，目前的安装方式是用小块磁钢拼接成环，该方式存在以下缺点：1.如在敞开的磁钢盒中装配磁钢块容易引起磁块跳动，甚至破裂；2.锥段磁钢组件由于其锥形结构，如采取目前的用金属零件与放电室隔离的方式，易导致放电室内的高温直接作用于磁钢，导致磁钢磁损增加，影响放电室性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种环形磁钢离子推力器锥段磁钢安装结构，能够避免磁钢块装入磁钢盒时的跳动，同时能够有效降低磁钢温度，减小了磁钢由于高温引起的磁损失。
为实现上述目的，本发明的一种离子推力器锥段环形磁钢安装结构，包括锥段环形磁钢组件以及连接件；
其中，锥段环形磁钢组件包括锥段磁钢盒、磁钢块以及两个以上的锥段磁钢盖，锥段磁钢盒为环形凹槽；锥段环形磁钢安装时，用锥段磁钢盖对锥段磁钢盒进行部分加盖并焊接，组成不封闭的环形腔体，将磁钢块从不加盖位置处逐个封装在该环形腔体中，磁钢块装满该环形腔体后，安装最后一个磁钢盖，组成锥段环形磁钢组件；锥段环形磁钢组件通过连接件固定到锥段阳极筒上。
其中，锥段磁钢盒和锥段磁钢盖之间的焊接方式为氩弧焊，两两焊点之间的距离为4～5mm。
其中，锥段磁钢盒内外两侧和锥段磁钢盖表面均布直径5mm的孔。
其中，锥段磁钢盒和锥段阳极筒外表面之间的距离为0.8mm～1.5mm。
其中，所述连接件包括绝缘陶瓷组件、连接螺钉组件以及磁钢固定卡组件；
锥段环形磁钢组件通过磁钢固定卡组件和绝缘陶瓷组件用连接螺钉组件固定到锥段阳极筒上。
其中，绝缘陶瓷组件的陶瓷材料为氧化锆。
其中，锥段磁钢盒、锥段磁钢盖和锥段磁钢固定卡的材质为无磁材料。
其中，各锥段磁钢盖尺寸相同。
有益效果：
本发明一种环形磁钢离子推力器锥段磁钢安装结构，对磁钢进行安装时，首先将部分磁钢盖和磁钢盒焊接，形成一个不封闭的磁钢块安装腔体，在用磁钢块装满该腔体后，安装最后一个磁钢盖，便于小磁钢块的装入磁钢盒，避免了磁块之间由于磁极排斥或吸引引起的磁块跳动或破裂；用氧化锆绝缘陶瓷组件将磁钢组件与锥段阳极筒螺钉连接固定，保证磁钢组件和锥段阳极筒外表面保持0.8mm～1.5mm的间隙，避免了磁钢组件和锥段阳极筒的直接接触，有效降低磁钢温度，减小磁损，同时可以通过调整陶瓷组件的轴向长度调整该间隙。
附图说明
图1为本发明装置在离子推力器中的整体示意图。
其中，1-锥段磁钢盒，2-绝缘陶瓷组件，3-连接螺钉组件，4-磁钢块，5-磁钢固定卡组件，6-锥段磁钢盖，7-锥段阳极筒，8-空心阴极，9-栅极组件。
图2为本发明装置安装磁钢块时的剖视图。
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。
如图1所示，本发明的离子推力器锥段环形磁钢安装结构，包括锥段环形磁钢组件以及绝缘陶瓷组件2、连接螺钉组件3以及磁钢固定卡组件5；
其中，锥段环形磁钢组件包括锥段磁钢盒1、磁钢块4以及锥段磁钢盖6，锥段磁钢盒1为环形凹槽，锥段磁钢盖6和锥段磁钢盒1通过焊接形成一个环形腔体，磁钢块4逐个封装在该腔体中。
获得锥段环形磁钢组件的具体方式为：首先用锥段磁钢盖6对锥段磁钢盒1进行部分加盖并焊接，组成不封闭的环形腔体，将磁钢块4从不加盖位置处逐个封装在该环形腔体中，保证两两磁钢块之间的紧密接触，避免了磁钢块由于磁极排斥或吸引引起的跳动或破裂，保证了磁块之间的紧密接触；磁钢块4装满该环形腔体后，安装最后一个磁钢盖6，组成锥段环形磁钢组件。
锥段磁钢盒1和锥段磁钢盖6之间的焊接方式为氩弧焊，两两焊点之间的距离为4～5mm。
锥段磁钢盒1内外两侧和锥段磁钢盖6表面沿环形磁钢组件均布直径5mm的孔，既利于减轻重量，又便于拨动半封闭磁钢腔内的磁钢块使其两两紧密接触。
锥段环形磁钢组件通过磁钢固定卡组件5和绝缘陶瓷组件2用连接螺钉组件3固定到锥段阳极筒上，保证了磁钢与阳极筒之间的物理隔离，二者仅通过陶瓷接触，避免了阳极筒的高温直接传导到磁钢，这种安装方式降低了磁钢的温度，有益于降低磁损。
锥段磁钢盒1和锥段阳极筒外表面之间的距离在0.8mm～1.5mm左右。
可通过调整绝缘陶瓷组件2的轴向厚度调整磁钢盒1与锥段阳极筒之间距离，满足不同阳极筒温度下磁钢的供热要求。
绝缘陶瓷组件2的陶瓷材料为韧性高、膨胀系数低和隔热性能优异的氧化锆。
锥段磁钢盒1、锥段磁钢盖6和锥段磁钢固定卡5的材质为硬铝、钛合金等无磁材料。
本发明装置中锥段磁钢盖可以采用分块设计，由若干小段拼接而成一完整的环形，为了便于批量生产，每块锥段磁钢盖尺寸相同。先将部分磁钢盖与磁钢盒焊接成不封闭的腔体，在该腔体内装满磁钢块，再安装固定最后一个磁钢块，同时两两磁钢盖交界处用锥段磁钢固定卡将磁钢盖和磁钢盒固定，最后通过陶瓷组件将磁钢组件和锥段阳极筒螺钉连接进行固定。这种设计具有装配简单，磁钢块不易跳动，容易使两两磁钢块紧密接触，保证了锥段放电室的磁场强度；磁钢组件和锥段阳极筒通过氧化锆陶瓷接触的方式可以有效降低磁钢温度，减小磁损；磁钢盖和磁钢盒之间的焊接及磁钢固定卡的安装方式加固了磁钢组件的整体强度，增强了磁钢组件的抗力学性能。
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)

1.一种离子推力器锥段环形磁钢安装结构，其特征在于，包括锥段环形磁钢组件以及连接件；
其中，锥段环形磁钢组件包括锥段磁钢盒(1)、磁钢块(4)以及两个以上的锥段磁钢盖(6)，锥段磁钢盒(1)为环形凹槽；锥段环形磁钢安装时，用锥段磁钢盖(6)对锥段磁钢盒(1)进行部分加盖并焊接，组成不封闭的环形腔体，将磁钢块(4)从不加盖位置处逐个封装在该环形腔体中，磁钢块(4)装满该环形腔体后，安装最后一个锥段磁钢盖(6)，组成锥段环形磁钢组件；锥段环形磁钢组件通过连接件固定到锥段阳极筒上；
锥段磁钢盒(1)和锥段阳极筒外表面之间的距离为0.8mm～1.5mm；
所述连接件包括绝缘陶瓷组件(2)、连接螺钉组件(3)以及磁钢固定卡组件(5)；
锥段环形磁钢组件通过磁钢固定卡组件(5)和绝缘陶瓷组件(2)用连接螺钉组件(3)固定到锥段阳极筒上。
2.如权利要求1所述的离子推力器锥段环形磁钢安装结构，其特征在于，锥段磁钢盒(1)和锥段磁钢盖(6)之间的焊接方式为氩弧焊，两两焊点之间的距离为4～5mm。
3.如权利要求1所述的离子推力器锥段环形磁钢安装结构，其特征在于，锥段磁钢盒(1)内外两侧和锥段磁钢盖(6)表面均布直径5mm的孔。
4.如权利要求1所述的离子推力器锥段环形磁钢安装结构，其特征在于，绝缘陶瓷组件(2)的陶瓷材料为氧化锆。
5.如权利要求1所述的离子推力器锥段环形磁钢安装结构，其特征在于，锥段磁钢盒(1)、锥段磁钢盖(6)和磁钢固定卡组件(5)的材质为无磁材料。
6.如权利要求1所述的离子推力器锥段环形磁钢安装结构，其特征在于，各锥段磁钢盖(6)尺寸相同。
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40 cm离子推力器设计与性能测试;赵以德;《高电压技术》;20190425;2192-2199 *

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