CN114320802B - 一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器 - Google Patents
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Abstract
一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器，属于电推进系统技术领域，为解决现有霍尔推力器中内磁极盖板易受等离子体侵蚀失去热防护作用，导致永磁铁温度过高，进而产生退磁现象，影响推力器寿命的问题。它包括：内磁极支架为圆柱状，设置于底板中心位置，内磁极盖板安装在内磁极支架顶部，内磁极盖板与内磁极支架之间形成环形空腔，环状的内永磁铁嵌放在环形空腔内，圆环状外磁极支架设置于底板外侧，外永磁铁嵌放在外磁极支架圆环内，内永磁铁和外永磁铁之间设置有磁屏，磁屏内侧布放有放电通道；内磁极盖板顶部设置有圆孔，石墨盖板安装在圆孔内，石墨盖板与内磁极盖板同心配合，内磁极盖板采用钛或钛合金制成。本发明用于霍尔推力器。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器，属于电推进系统技术领域。
背景技术
霍尔推力器(HET，Hall Effect Thruster)是一种利用正交电磁场电离和加速原子工质，将电能转换为离子动能，获得较高比冲的电推力器。它具有结构简单、比冲高、效率高、工作寿命长、功率密度高、在轨服役时间长等特点，适用于各类航天器的姿态控制、轨道修正、轨道转移、动力补偿、位置保持、重新定位、离轨处理、宇宙探测和星际航行等任务，是目前国际上应用最多最成熟的电推进系统。
内磁极是霍尔推力器磁极侵蚀最严重的部位，因此，如何对霍尔推力器的内磁极盖板进行优化设计，提高其耐溅射能力，延长霍尔推力器的运行寿命，是亟需解决的问题。
发明内容
本发明目的是解决现有霍尔推力器中内磁极盖板易受等离子体侵蚀失去热防护作用，导致永磁铁温度过高，进而产生退磁现象，影响推力器寿命的问题，提供了一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器。
本发明所述一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器，它包括：底板、内磁极支架、外磁极支架、内磁极盖板、内永磁铁、外永磁铁、磁屏、放电通道和石墨盖板；
内磁极支架和外磁极支架设置在底板上，且底板、内磁极支架和外磁极支架为一体化结构，内磁极支架为圆柱状，设置于底板中心位置，内磁极盖板安装在内磁极支架的顶部，内磁极盖板与内磁极支架之间形成环形空腔，环状的内永磁铁嵌放在环形空腔内，圆环状的外磁极支架设置于底板外侧，外永磁铁嵌放在外磁极支架的圆环内，内永磁铁和外永磁铁之间设置有U型的磁屏，磁屏内侧布放有U型的放电通道；
内磁极盖板顶部设置有圆孔，石墨盖板安装在圆孔内，且石墨盖板与内磁极盖板同心配合；
所述内磁极盖板采用钛或钛合金制成。
优选的，所述石墨盖板包括圆柱体。
优选的，所述石墨盖板还包括圆台，所述圆台位于圆柱体的顶端。
优选的，所述石墨盖板与内磁极盖板通过真空钎焊进行连接。
优选的，所述内磁极盖板顶部外缘为六边形凸台。
优选的，所述内磁极盖板底部设置有螺柱，内磁极盖板和内磁极支架通过螺柱进行装配。
优选的，所述内磁极盖板与内磁极支架之间通过螺纹连接。
优选的，所述底板、内磁极支架和外磁极支架采用不导磁材料。
优选的，所述磁屏采用导磁金属。
本发明的优点：本发明提出的一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器，通过在内磁极盖板上加装石墨盖板，提高了内磁极盖板的耐溅射能力，从而降低了霍尔推力器工作状态下内磁极的温度，优化了霍尔推力器的放电性能，保证了霍尔推力器的长寿命放电性能。
附图说明
图1是本发明所述永磁霍尔推力器的结构示意图；
图2是本发明实施例1所述石墨盖板与内磁极盖板的结构示意图；
图3是本发明实施例1所述石墨盖板与内磁极盖板的结构剖面图；
图4是本发明实施例2所述石墨盖板与内磁极盖板的结构示意图；
图5是本发明实施例2所述石墨盖板与内磁极盖板的结构剖面图；
图6是本发明所述内磁极盖板的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1：
下面结合图1、图2、图3和图6说明本实施方式，本实施方式所述一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器，它包括：底板1、内磁极支架3、外磁极支架2、内磁极盖板4、内永磁铁5、外永磁铁6、磁屏7、放电通道8和石墨盖板9；
内磁极支架3和外磁极支架2设置在底板1上，且底板1、内磁极支架3和外磁极支架2为一体化结构，内磁极支架3为圆柱状，设置于底板1中心位置，内磁极盖板4安装在内磁极支架3的顶部，内磁极盖板4与内磁极支架3之间形成环形空腔，环状的内永磁铁5嵌放在环形空腔内，圆环状的外磁极支架2设置于底板1外侧，外永磁铁6嵌放在外磁极支架2的圆环内，内永磁铁5和外永磁铁6之间设置有U型的磁屏7，磁屏7内侧布放有U型的放电通道8；
内磁极盖板4顶部设置有圆孔4-2，石墨盖板9安装在圆孔4-2内，且石墨盖板9与内磁极盖板4同心配合；
所述内磁极盖板4采用钛或钛合金制成。
进一步的，所述石墨盖板9包括圆柱体9-1。
再进一步的，所述石墨盖板9与内磁极盖板4通过真空钎焊进行连接。
本实施方式中，石墨盖板9与内磁极盖板4之间通过真空钎焊、螺纹连接或其他方式进行配合连接。
实施例2：
下面结合图1、图4、图5和图6说明本实施方式，本实施方式所述一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器，它包括：底板1、内磁极支架3、外磁极支架2、内磁极盖板4、内永磁铁5、外永磁铁6、磁屏7、放电通道8和石墨盖板9；
内磁极支架3和外磁极支架2设置在底板1上，且底板1、内磁极支架3和外磁极支架2为一体化结构，内磁极支架3为圆柱状，设置于底板1中心位置，内磁极盖板4安装在内磁极支架3的顶部，内磁极盖板4与内磁极支架3之间形成环形空腔，环状的内永磁铁5嵌放在环形空腔内，圆环状的外磁极支架2设置于底板1外侧，外永磁铁6嵌放在外磁极支架2的圆环内，内永磁铁5和外永磁铁6之间设置有U型的磁屏7，磁屏7内侧布放有U型的放电通道8；
内磁极盖板4顶部设置有圆孔4-2，石墨盖板9安装在圆孔4-2内，且石墨盖板9与内磁极盖板4同心配合；
所述内磁极盖板4采用钛或钛合金制成。
进一步的，所述石墨盖板9包括圆柱体9-1；所述石墨盖板9还包括圆台9-2，所述圆台9-2位于圆柱体9-1的顶端。
本实施方式中，石墨盖板9可以是圆柱体9-1的结构，也可以是圆柱体9-1和圆台9-2相结合的结构。
再进一步的，所述石墨盖板9与内磁极盖板4通过真空钎焊进行连接。
本实施方式中，石墨盖板9与内磁极盖板4之间通过真空钎焊、螺纹连接或其他方式进行配合连接。
更进一步的，如图6所示，实施例1和实施例2中的内磁极盖板4顶部外缘为六边形凸台4-1
六边形凸台4-1便于与外六角扳手匹配，更便于安装。
更进一步的，实施例1和实施例2中的内磁极盖板4底部设置有螺柱，内磁极盖板4和内磁极支架3通过螺柱进行装配。
更进一步的，实施例1和实施例2中的内磁极盖板4与内磁极支架3之间通过螺纹连接。
更进一步的，实施例1和实施例2中的底板1、内磁极支架3和外磁极支架2采用不导磁材料。
更进一步的，实施例1和实施例2中的磁屏7采用导磁金属。
下面说明本发明的工作原理：现有技术中的励磁式霍尔推力器，需要在励磁部件的前端加装纯铁磁极来引导磁力线，而本申请提出的内磁极盖板4采用钛或钛合金制成，不需要纯铁来引导磁力线。并且，钛或钛合金比纯铁的溅射系数低。此外，本发明在内磁极盖板4上加装了石墨盖板9，石墨盖板9比钛或钛合金的溅射系数更低。此外，石墨盖板9与钛或钛合金的内磁极盖板4能够进行焊接，而如果在纯铁前面加装石墨盖板9，纯铁与石墨无法焊接在一起，需要用螺钉进行压紧，螺钉的头部如果被离子侵蚀掉，石墨盖板会自然脱落，失去保护作用。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (8)
1.一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器，其特征在于，它包括：底板(1)、内磁极支架(3)、外磁极支架(2)、内磁极盖板(4)、内永磁铁(5)、外永磁铁(6)、磁屏(7)、放电通道(8)和石墨盖板(9)；
内磁极支架(3)和外磁极支架(2)设置在底板(1)上，且底板(1)、内磁极支架(3)和外磁极支架(2)为一体化结构，内磁极支架(3)为圆柱状，设置于底板(1)中心位置，内磁极盖板(4)安装在内磁极支架(3)的顶部，内磁极盖板(4)与内磁极支架(3)之间形成环形空腔，环状的内永磁铁(5)嵌放在环形空腔内，圆环状的外磁极支架(2)设置于底板(1)外侧，外永磁铁(6)嵌放在外磁极支架(2)的圆环内，内永磁铁(5)和外永磁铁(6)之间设置有U型的磁屏(7)，磁屏(7)内侧布放有U型的放电通道(8)；
内磁极盖板(4)顶部设置有圆孔(4-2)，石墨盖板(9)安装在圆孔(4-2)内，且石墨盖板(9)与内磁极盖板(4)同心配合；
所述内磁极盖板(4)采用钛或钛合金制成；
石墨盖板(9)与内磁极盖板(4)之间通过真空钎焊进行配合连接。
2.根据权利要求1所述的一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器，其特征在于，所述石墨盖板(9)包括圆柱体(9-1)。
3.根据权利要求2所述的一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器，其特征在于，所述石墨盖板(9)还包括圆台(9-2)，所述圆台(9-2)位于圆柱体(9-1)的顶端。
4.根据权利要求1所述的一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器，其特征在于，所述内磁极盖板(4)顶部外缘为六边形凸台(4-1)。
5.根据权利要求1所述的一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器，其特征在于，所述内磁极盖板(4)底部设置有螺柱，内磁极盖板(4)和内磁极支架(3)通过螺柱进行装配。
6.根据权利要求1所述的一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器，其特征在于，所述内磁极盖板(4)与内磁极支架(3)之间通过螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器，其特征在于，所述底板(1)、内磁极支架(3)和外磁极支架(2)采用不导磁材料。
8.根据权利要求1所述的一种采用内磁极盖板延长寿命的永磁霍尔推力器，其特征在于，所述磁屏(7)采用导磁金属。
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