CN116292162A - 一种散热装置及霍尔推力器散热系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种散热装置及霍尔推力器散热系统，包括：散热骨架(11)，具有中空腔体，所述中空腔体用以放置热源，基于所述中空腔体的底面设置有凹槽结构，基于所述凹槽结构朝向所述中空腔体的底面设置有导热柱(14)，所述导热柱(14)用于与所述散热骨架(11)之间传导热量；第一散热片(12)，可拆卸地设置于所述散热骨架(11)的外侧沿；第二散热片(13)，呈腔体结构，基于所述中空腔体底面的背面与所述导热柱(14)可拆卸连接。本申请提出的散热装置及散热系统能够解决现有技术中存在的散热结构散热效率低、难以灵活配置的技术问题。

Description

一种散热装置及霍尔推力器散热系统

技术领域

本申请涉及真空传热技术领域，尤其涉及一种散热装置及霍尔推力器散热系统。

背景技术

霍尔推力器作为常用的电推力器，广泛配置在各类航天器之上。霍尔推力器工作时温度较高，具备温度超过四百摄氏度，严重影响推力器磁路性能及机械稳定性。普通励磁及导磁材料无法在此高温下使用，替换耐高温的磁性材料则会极大增加成本和设计难度，且无法避免寿命大幅缩减的问题。

传统霍尔推力器散热通常只涉及推力器内部热传导结构设计，真空中的对外散热由其外壁热辐射完成。在发热量不变的情况下，外壁温度位于较高水平，这种散热方式只能有限程度上改变推力器头温度分布，散热效率较低，并不能有效降低推力器整体温度，从而影响推力器磁路性能及机械稳定性。

此外，传统的霍尔推力器散热结构一经确定较难更改，在不同情况下无法灵活调整，满足不同的工况下的散热需求。例如，航天器在地面试验和在轨验证时对推力器散热结构有不同的重量、热量需求；不同类别卫星在设计时，对推力器散热结构也有不同的重量、热量需求，传统霍尔推力器散热结构较难满足此类按需配置需求。

发明内容

本申请实施例提供一种散热装置及霍尔推力器散热系统，用以解决现有技术中存在的散热结构散热效率低、难以灵活配置的技术问题。

本申请实施例提供一种散热装置，用于真空环境散热，包括：

散热骨架11，金属，具有中空腔体，所述中空腔体用以放置热源，基于所述中空腔体的底面设置有凹槽结构，基于所述凹槽结构朝向所述中空腔体的底面设置有导热柱14，所述导热柱14用于与所述散热骨架11之间传导热量；

第一散热片12，金属，可拆卸地设置于所述散热骨架11的外侧沿；

第二散热片13，金属，呈腔体结构，基于所述中空腔体底面的背面与所述导热柱14可拆卸连接。

可选的，所述散热骨架11为圆柱形腔体，所述第二散热片13为圆柱形腔体，所述第一散热片12为环形片。

可选的，所述导热柱14与所述散热骨架11一体成型。

可选的，所述第一散热片12上设置有至少一个缺口，用以放置霍尔推力器的其他部件。

可选的，所述第二散热片13，其腔体底部开设有通孔，以基于所述通孔与所述导热柱14可拆卸连接。

可选的，所述散热骨架11的侧面为镂空结构，所述散热骨架11的外表面的表面粗糙度小于第一阈值。

本申请实施例还提出一种霍尔推力器散热系统，包括：

如前述的散热装置；

内磁极2，设置在所述散热装置的中空腔体之外，临近于所述散热装置的导热柱14；

外磁极3，基于外壳5设置在所述散热装置的散热骨架11的外侧壁，其与散热骨架11的外表面之间有空隙；

磁导块4，设置在所述散热骨架11底面外壁与所述外磁极3之间；

陶瓷通道6，安装在所述散热装置的中空腔体内，且与所述散热骨架11的内侧壁贴合；

外壳5，用以容纳和固定所述内磁极2、所述外磁极3和所述磁导块4。

可选的，所述内磁极2、所述外磁极3与散热骨架11的外表面之间留有空隙。

可选的，所述内磁极2、所述外磁极3与散热骨架11的之间设置有隔热片7。

本申请实施例的散热装置及霍尔推力器散热系统，能够解决现有技术中存在的散热结构散热效率低、难以灵活配置的技术问题。

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为本申请实施例的散热装置结构剖面图示例；

图2为本申请实施例的散热装置的散热骨架示例；

图3为本申请实施例的散热装置结构示例；

图4为本申请实施例的散热装置正视图示例；

图5为本申请实施例的散热装置的顶部散热片示例；

图6为本申请实施例的霍尔推力器散热系统结构示例；

图7为本申请实施例的霍尔推力器散热系统剖面示例。

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散热装置，用于真空环境散热，如图1-图4所示，包括：

散热骨架11，金属，具有中空腔体，所述中空腔体用以放置热源，基于所述中空腔体的底面设置有凹槽结构，基于所述凹槽结构朝向所述中空腔体的底面设置有导热柱14，所述导热柱14用于与所述散热骨架11之间传导热量。

第一散热片12，金属，可拆卸地设置于所述散热骨架11的外侧沿；

第二散热片13，金属，呈腔体结构，基于所述中空腔体底面的背面与所述导热柱14可拆卸连接。

一些示例中所述散热骨架11为圆柱形腔体，所述第二散热片13为圆柱形腔体，所述第一散热片12为环形片。本示例中后续以所述中空腔体一侧为底面，以第一散热片12一侧为顶面进行说明，对应的第一散热片12为顶部散热片，第二散热片13为底部散热片，如图2所示，基于所述中空腔体的底面设置有凹槽结构，基于所述凹槽结构朝向所述中空腔体的底面设置有导热柱14，导热柱14底面的一侧设置有开孔(例如螺纹孔)，用以可拆卸连接第二散热片13。

在真空环境中，由于缺乏空气对流换热，热量只能从散热装置的表面辐射至空间，因此散热装置的表面积决定了其散热效率。本申请实施例中，散热骨架11将热源的热量传递至顶部散热片、底部散热片，同时，散热骨架11、顶部散热片及底部散热片将热量辐射至空间。

示例性地，热源可以放置在散热骨架11的中空腔体之内。顶部散热片12为环形片，底部散热片13为中空腔体，均扩展了散热骨架11的表面积，从而提升了散热装置的散热效率。本申请实施例中，顶部散热片及底部散热片，与散热骨架11的连接关系均为可拆卸，从而可以根据不同应用需求，通过不同重量、大小的顶部散热及底部散热片，组装成不同散热效率的散热装置。

在一些实施例中，所述导热柱14与所述散热骨架11一体成型。导热柱14可以通过铸造与散热骨架11一体成型可以获得更高的传热效率。

在一些实施例中，所述散热骨架11的侧面为镂空结构，从而避免散热骨架11在空间中产生感应电流，所述散热骨架11的外表面的表面粗糙度小于第一阈值。散热骨架11外表面做光滑处理，使其表面粗糙度小于第一阈值，可以降低通过散热骨架11外表面进行的热辐射，从而保护与散热骨架11外表面贴合的其它设备。

在一些实施例中，所述第二散热片13，其腔体底部开设有通孔，以基于所述通孔与所述导热柱14可拆卸连接。具体的，第二散热片13(底部散热片)也为圆柱形腔体，圆柱形腔体的底面形成有孔，用于与散热骨架11连接。参考图1，底部散热片通过圆柱形腔体扩展了对外辐射的表面积。底部散热片可以通过导热柱14的螺纹孔与其相连接。

在一些实施例中，如图5所示，所述第一散热片12上设置有至少一个缺口，用以放置霍尔推力器的其他部件。在一些具体示例中，第一散热片12内圈处加厚并打孔，通过孔与散热骨架11进行连接。在一些实施例中，散热骨架11、第一散热片12和第二散热片13均由金属材料制成。金属材料导热性能良好，从而可以高效传热。

本申请实施例还提出一种霍尔推力器散热系统，如图6、图7所示，包括：

如前述的散热装置；

内磁极2，设置在所述散热装置的中空腔体之外，临近于所述散热装置的导热柱14；

外磁极3，基于外壳5设置在所述散热装置的散热骨架11的外侧壁，其与散热骨架11的外表面之间有空隙；

磁导块4，设置在所述散热骨架11底面外壁与所述外磁极3之间；

陶瓷通道6，安装在所述散热装置的中空腔体内，且与所述散热骨架11的内侧壁贴合；

外壳5，用以容纳和固定所述内磁极2、所述外磁极3和所述磁导块4。

具体的本申请实施例中，陶瓷通道6安装在散热骨架11的腔体之内，与散热骨架11的内表面贴合。内磁极2、外磁极3和磁导块4安装在散热骨架11的腔体之外，内磁极2、外磁极3与散热骨架11的外表面之间形成有空隙，磁导块4与散热骨架11的外表面贴合；外壳5为中空腔体，用于容纳和固定内磁极2、外磁极3和磁导块4。

本申请实施例中内磁极2、外磁极3、磁导块4是霍尔推力器中用于引导磁场磁感线的。在陶瓷通道6为高能粒子碰撞通道，是霍尔推力器主要的热量来源。陶瓷通道6与散热骨架11的内表面贴合，可以将陶瓷通道6中的热量传递到散热骨架11，散热骨架11通过侧面传递到顶部散热片。参考图6，顶部散热片向空间辐射热量。散热骨架11通过导热柱14将热量传递到底部散热片，底部散热片向空间辐射热量。

在一些实施例中，如图7所示，所述内磁极2、所述外磁极3与散热骨架11的外表面之间留有空隙。在真空环境下，可以消除散热骨架11到内磁极2、外磁极3的传导换热，从而起到保护霍尔推力器磁结构的技术效果。

在一些实施例中，所述内磁极2、所述外磁极3与散热骨架11的之间设置有隔热片7。隔热片7可以降低散热骨架11对内磁极2及外磁极3的热量传递。

参考图7，示例性地，霍尔推力器散热系统组装时可以先不安装顶部散热片(第一散热片12)和底部散热片(第二散热片13)，先将陶瓷通道6安装在散热骨架11中，在外壳5中固定内磁极2、外磁极3和磁导块4，其后再将散热骨架11与内磁极2、外磁极3和磁导块4进行贴合安装。组装完成后，可以根据空间需求、散热量需求及重量需求，选择不同大小、重量的顶部散热片和底部散热片。

本申请实施例在散热骨架之上设置顶部散热片和底部散热片，提高了散热装置对外热辐射的表面积，从而提高了散热装置的散热效率；此外，顶部散热片和底部散热片与散热骨架之间可拆卸，从而可以针对不同重量、热量需求的散热装置，设置不同重量、大小的顶部散热片和底部散热片，解决现有技术中存在的散热结构散热效率低、难以灵活配置的技术问题。

需要说明的是，在本申各实施例中，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 (9)

1.一种散热装置，其特征在于，用于真空环境散热，包括：

散热骨架(11)，金属，具有中空腔体，所述中空腔体用以放置热源，基于所述中空腔体的底面设置有凹槽结构，基于所述凹槽结构朝向所述中空腔体的底面设置有导热柱(14)，所述导热柱(14)用于与所述散热骨架(11)之间传导热量；

第一散热片(12)，金属，可拆卸地设置于所述散热骨架(11)的外侧沿；

第二散热片(13)，金属，呈腔体结构，基于所述中空腔体底面的背面与所述导热柱(14)可拆卸连接。

2.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热骨架(11)为圆柱形腔体，所述第二散热片(13)为圆柱形腔体，所述第一散热片(12)为环形片。

3.如权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述导热柱(14)与所述散热骨架(11)一体成型。

4.如权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述第一散热片(12)上设置有至少一个缺口，用以放置霍尔推力器的其他部件。

5.如权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述第二散热片(13)，其腔体底部开设有通孔，以基于所述通孔与所述导热柱(14)可拆卸连接。

6.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热骨架(11)的侧面为镂空结构，所述散热骨架(11)的外表面的表面粗糙度小于第一阈值。

7.一种霍尔推力器散热系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-6任一项所述的散热装置；

内磁极(2)，设置在所述散热装置的中空腔体之外，临近于所述散热装置的导热柱(14)；

外磁极(3)，基于外壳(5)设置在所述散热装置的散热骨架(11)的外侧壁，其与散热骨架(11)的外表面之间有空隙；

磁导块(4)，设置在所述散热骨架(11)底面外壁与所述外磁极(3)之间；

陶瓷通道(6)，安装在所述散热装置的中空腔体内，且与所述散热骨架(11)的内侧壁贴合；

外壳(5)，用以容纳和固定所述内磁极(2)、所述外磁极(3)和所述磁导块(4)。

8.如权利要求7所述的霍尔推力器散热系统，其特征在于，所述内磁极(2)、所述外磁极(3)与散热骨架(11)的外表面之间留有空隙。

9.如权利要求7所述的霍尔推力器散热系统，其特征在于，所述内磁极(2)、所述外磁极(3)与散热骨架(11)的之间设置有隔热片(7)。

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