CN115822906A - 一种霍尔推力器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种霍尔推力器，包括：外盖(9)，与底板(10)形成容纳空间，且所述容纳空间的两侧有开口，其中一个开口作为推力器出口；磁路线圈(3)，贴于所述容纳空间内壁设置，用以基于励磁线圈产生所需磁场；阳极组件(2)，具有气道，从与所述推力输出口相对另一侧的开口接入所述容纳空间的第一子腔(21)，所述气道与所述第一子腔(21)联通，所述第一子腔(21)输出端接入所述推力器出口；阴极(1)。本申请实施例通过磁路线圈产生磁场，有效调节磁场强度，磁路线圈避开高温工作区域，提升霍尔推力器整体工作性能，延长推力器寿命。
Description
技术领域
本申请涉及航天技术领域，尤其涉及一种霍尔推力器。
背景技术
电推进是利用电能将工质加热、电离，形成高速喷流后产生推力的技术。和传统的化学推力器相比，电推进具有比冲高、寿命长、结构相对简单等优点。其中，霍尔推力器是目前主流的电推进装置之一，主要用于航天器的姿态控制、轨道位置保持、轨道机动和星际飞行等。它可以分为稳态等离子体推力器和阳极层霍尔推力器两大类，主要区别在于阳极结构和通道长度，前者阳极为环状平面结构且通道较长，后者则为环形空心结构且通道长度要小的很多。
尽管两类霍尔推力器在结构上有明显的差异，但在工作原理上是相似的。它们大多使用惰性气体作为工质，最常用的是氙气和氪气。当其点火时，阴极最先启动并产生电子，一部分电子在电场作用下沿电场线进入放电通道。由于通道内存在与电场正交的磁场，电子便沿周向做霍尔漂移，形成霍尔电流。由阳极流入的中性工质粒子与沿周向漂移的电子发生碰撞被电离成阳离子，在电场的作用下，阳离子会在放电通道出口附近被加速至约几十km/s的速度，从而产生推力。由阴极产生的另一部分电子则会进入喷出的阳离子羽流中，两者中和从而保持推力器电中性。
典型的霍尔推力器，磁路一般由内外两个永磁体组成，并且放置于靠近推力器出口处，即电离区域。当霍尔推力器工作时，电离区域温度比较高，通常会导致永磁体出现消磁现象，从而影响磁场强度和推力器放电性能。对于稳态等离子体推力器而言，其通道较长，工作时受到离子的轰击侵蚀，长期下来会影响磁路的性能，从而减少推力器的寿命。
发明内容
本申请实施例提供一种霍尔推力器，用以通过磁路线圈产生磁场，有效调节磁场强度，磁路线圈避开高温工作区域，提升霍尔推力器整体工作性能，延长推力器寿命。
本申请实施例提供一种霍尔推力器，包括：
外盖9，与底板10形成容纳空间，且所述容纳空间的两侧有开口，其中一个开口作为推力器出口；
磁路线圈3，贴于所述容纳空间内壁设置，用以基于励磁线圈产生所需磁场；
阳极组件2，具有气道，从与所述推力输出口相对另一侧的开口接入所述容纳空间的第一子腔21，所述气道与所述第一子腔21联通，所述第一子腔21输出端接入所述推力器出口；
阴极1，置于所述容纳空间外。
可选的，所述霍尔推力器截面呈圆形。
可选的，还包括：中心导磁板5和导磁环4，分别设置在所述容纳空间内、所述磁路线圈3的两侧，用以将所述磁路线圈3产生的磁场导至所述推力器出口附近。
可选的，还包括：
绝缘套6，填充在所述磁路线圈3以及所述中心导磁板5之间，所述绝缘套6可套入所述阳极组件2。
可选的，所述中心导磁板5具有朝向所述推力器出口凸起的中心导磁柱，所述中心导磁柱上还设置有内护环8。
可选的，所述导磁环4设置在所述推力器出口一侧，所述导磁环4与所述容纳空间之间设置有外护环7。
本申请实施例通过磁路线圈产生磁场，有效调节磁场强度，磁路线圈避开高温工作区域，提升霍尔推力器整体工作性能，延长推力器寿命。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请实施例的霍尔推力器的剖面结构示意。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本申请实施例提供一种霍尔推力器，如图1所示，包括：
外盖9，与底板10形成容纳空间，且所述容纳空间的两侧有开口，其中一个开口作为推力器出口。在一些实施例中，所述霍尔推力器截面呈圆形。也即图1是本申请霍尔推力器的剖面示例，本申请的霍尔推力器整体呈短圆柱状，轴向的两端为容纳空间的两侧。外盖9和底板10可以用以固定推力器零件，同时起到保护推力器的作用。
磁路线圈3，贴于所述容纳空间内壁设置，用以基于励磁线圈产生所需磁场。本申请通过磁路线圈3来产生磁场，有效调节磁场强度。并且贴于容纳空间内壁设置可以使得磁路线圈避开高温工作区域(推力器出口区域)，从而提高霍尔推力器的整体可靠性。
阳极组件2，具有气道，从与所述推力输出口相对另一侧的开口接入所述容纳空间的第一子腔21，所述气道与所述第一子腔21联通，所述第一子腔21输出端接入所述推力器出口，所述阳极组件2与所述第一子腔21的连接点处于所述磁路线圈3的覆盖范围内。
阴极1，置于所述容纳空间外。具体示例中，阴极1可以设置在与阳极组件2分开的指定位置。
本申请实施例通过磁路线圈提升霍尔推力器整体工作性能，延长推力器寿命。
在一些实施例中，还包括：中心导磁板5和导磁环4，分别设置在所述容纳空间内、所述磁路线圈3的两侧，用以将所述磁路线圈3产生的磁场导至所述推力器出口附近，形成磁回路。
工作时，磁路线圈3由励磁线圈激发形成磁场，通过导磁环4、中心导磁板5将磁感线导到霍尔推力器出口附近，约束住阴极1发射的电子，在推力器通道口做周向霍尔漂移运动。
在一些实施例中，还包括：绝缘套6，填充在所述磁路线圈3以及所述中心导磁板5之间，所述绝缘套6可套入所述阳极组件2。绝缘套6整体也呈圆柱状，具有适配的多个开槽。本申请实施例中容纳空间内可以基于绝缘套6在径向界面设置多个第一子腔21，多个第一子腔21之间气道联通，第一子腔21接入相应的出口22。本申请实施例中绝缘套6既用来隔绝阳极组件2的高电压，又起到隔热作用，减小磁路线圈3受工作热量的影响。
在一些实施例中，所述中心导磁板5具有朝向所述推力器出口凸起的中心导磁柱，所述中心导磁柱上还设置有内护环8。在一些实施例中，所述导磁环4设置在所述推力器出口一侧，所述导磁环4与所述容纳空间之间设置有外护环7。具体的，外护环7和内护环8是用来保护推力器通道，防止工作时离子的溅射。
本申请的霍尔推力器组装时，先将阳极组件2套入绝缘套6中，然后装进中心导磁板5，再将内护环8固定在中心导磁板5，磁路线圈3放置于绝缘5套6外围，将外护环7和导磁环4装入外盖9中，随后把之前固定在中心导磁板5的组件装入，最后安装底板10。
与稳态等离子体推力器相比，阳极层霍尔推力器通道更短，离子导致的溅射侵蚀大幅减小，本申请的霍尔推力器寿命更长。本申请的霍尔推力器使
用单个磁铁结构实现磁场回路，简化了磁路设计。通过磁励线圈产生磁场，0能够有效调节磁场强度，避开了高温工作区域，能够提升霍尔推力器整体工作性能，延长推力器寿命。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或
者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还5包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情
况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上0述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，
本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本申请的保护之内。
Claims (6)
1.一种霍尔推力器，其特征在于，包括：
外盖(9)，与底板(10)形成容纳空间，且所述容纳空间的两侧有开口，其中一个开口作为推力器出口；
磁路线圈(3)，贴于所述容纳空间内壁设置，用以基于励磁线圈产生所需磁场；
阳极组件(2)，具有气道，从与所述推力输出口相对另一侧的开口接入所述容纳空间的第一子腔(21)，所述气道与所述第一子腔(21)联通，所述第一子腔(21)输出端接入所述推力器出口；
阴极(1)，置于所述容纳空间外。
2.如权利要求1所述的霍尔推力器，其特征在于，所述霍尔推力器截面呈圆形。
3.如权利要求2所述的霍尔推力器，其特征在于，还包括：中心导磁板(5)和导磁环(4)，分别设置在所述容纳空间内、所述磁路线圈(3)的两侧，用以将所述磁路线圈(3)产生的磁场导至所述推力器出口附近。
4.如权利要求3所述的霍尔推力器，其特征在于，还包括：
绝缘套(6)，填充在所述磁路线圈(3)以及所述中心导磁板(5)之间，所述绝缘套(6)可套入所述阳极组件(2)。
5.如权利要求3所述的霍尔推力器，其特征在于，所述中心导磁板(5)具有朝向所述推力器出口凸起的中心导磁柱，所述中心导磁柱上还设置有内护环(8)。
6.如权利要求3所述的霍尔推力器，其特征在于，所述导磁环(4)设置在所述推力器出口一侧，所述导磁环(4)与所述容纳空间之间设置有外护环(7)。
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