CN210509491U - 霍尔电推进器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及推进器领域，具体涉及为霍尔电推进器，其包括：推进器、环形空腔、铁芯、线圈一、外极、中央铁芯、线圈二、内极、喷嘴、阳极、阴极、电路、管、圆环、齿轮、喷射管、步进电机；所述推进器内部环形空腔一面为开放式，另一面连接喷嘴，推进器上环绕有铁芯与线圈一，推进器轴心处设有中央铁芯与线圈二，阳极与阴极朝向环形空腔开放面，推进器内设有电路内设有电路，电路连接阳极与阴极；本实用新型通过步进电机利用齿轮对圆环进行传动，从而让圆环对多个弧形板一的翻转进行控制，通过圆环的正反转动以调节喷射管的空间大小，实现在定位或转换轨道时分别所需要的高比冲量与高推力。

Description

霍尔电推进器

技术领域

本实用新型涉及推进器领域，具体涉及为霍尔电推进器。

背景技术

霍尔电推进器起初被应用于航天器的运行方位和轨道控制系统中，尤其是被应用与地球同步卫星的AOCSs中，霍尔电推进器能够获得1500秒(s)数量级的非常高的比冲量，从而能够精准控制航天器的运行方位和位置，并且与使用那些依靠惯性的器件与使用减饱和的化学推进器结合的传统系统相比，其质量和复杂度要低得多。

然而，具有高比冲的霍尔电推进器通常只能获得非常低的推力，因此，结合有霍尔电推进器的AOCSs通常与用于执行某种快速飞行(如定位或转换轨道)的化学推进器，但这样做的缺点是，提高了航天器的成本与复杂度提高，使其可靠性减低，为了替换用于定位或转换轨道的化学推进器，需要设计出既能实现高比冲又能转换为高推力的霍尔电推进器。

实用新型内容

因此，本实用新型正是鉴于上述问题而做出的，本实用新型的目的在于提供一种霍尔电推进器，该推进器能够预先根据卫星所需要的推进动力，提供对应的固体推进剂用量，从而对固体推进剂的用量进行精准控制。

霍尔电推进器，包括：推进器、环形空腔、铁芯、线圈一、外极、中央铁芯、线圈二、内极、喷嘴、阳极、阴极、电路、管、圆环、齿轮、喷射管、步进电机；

所述推进内部设有环形空腔，环形空腔一面为开放式，另一面连接有喷嘴，推进器上环绕有铁芯与线圈一，其中铁芯靠近环形空腔开放面的一端为外极，推进器轴心处设有中央铁芯与线圈二，且中央铁芯靠近环形空腔开放面的一端为内极，阳极与阴极朝向环形空腔开放面，内极与外极的磁极相反，从而产生径向磁场M，推进器内设有电路内设有电路，电路分别连接阳极与阴极，以及阳极与阴极之间的电压源；

所述管固定在环形空腔，并对喷嘴进行包裹；

所述圆环嵌套在推进器壁面上，环绕环形空腔开放面，其中圆环部分外壁上设有齿，且在圆环壁面上沿轴心开设有个多条状的贯通口；

所述齿轮与圆环的齿相啮合，且齿轮连接步进电机，通过步进电机对齿轮提供动力；

所述喷射管包括：弧形板一、连接板、传动轴、弧形板二；

所述弧形板一数量多个，通过轴多个弧形板一沿喷射管轴心排列在环形空腔内，并包裹管，其中每个弧形板一一端设有连接板与传动轴，连接板与传动轴九十度连接，且传动轴插入贯通口内；

所述弧形板二数量与弧形板一相同，多个弧形板二分别贴合相邻两个弧形板一的外壁，其中弧形板二一端通过轴与推进器连接，且轴连处设有扭力弹簧。

在一个实施例中，所述弧形板二略大于弧形板一。

在一个实施例中，所述弧形板二的弧度大于弧形板一。

有益效果

本实用新型通过步进电机利用齿轮对圆环进行传动，从而让圆环对多个弧形板一的翻转进行控制，通过圆环的正反转动以调节喷射管的空间大小，实现在定位或转换轨道时分别所需要的高比冲量与高推力。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型细节结构示意图。

图3为本实用新型喷射管结构示意图。

图4为本实用新型喷射管运动示意图。

图中：1-推进器、2-环形空腔、3-铁芯、4-线圈一、5-外极、6-中央铁芯、7-线圈二、8-内极、9-喷嘴、10-阳极、11-阴极、12-电路、13-管、14-圆环、15-齿轮、16-喷射管、17-步进电机、141-贯通口、161-弧形板一、162-连接板、163-传动轴、164-弧形板二。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作出类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。如图1所示，霍尔电推进器，包括：推进器1、环形空腔2、铁芯3、线圈一4、外极5、中央铁芯6、线圈二7、内极8、喷嘴9、阳极10、阴极11、电路12、管13、圆环14、齿轮15、喷射管16、步进电机17；

所述推进器1内部设有环形空腔2，环形空腔2一面为开放式，且环形空腔2内的壁面为陶瓷材质制成，环形空腔2闭合一面连接有喷嘴9，喷嘴9通过回路管道与推进气源相连接；

所述推进器1外壁环绕有铁芯3，且在铁芯3上缠绕有线圈一4，其中铁芯3靠近环形空腔2开放面的一端为外极5，推进器1轴心处设有中央铁芯6，中央铁芯6上缠绕有线圈二7，且中央铁芯6靠近环形空腔2开放面的一端为内极8，其中内极8与外极5的磁极相反，由此内极8与外极5之间产生径向磁场M；

所述推进器1内设有电路12，电路12分别连接阳极10与阴极11，以及阳极10与阴极11之间的电压源；

操作时，阳极10与阴极11之间会产生约为150伏特至800伏特量级的电压，因此阴极11开始发射电子，这些电子大部分被捕获到磁场形成的磁罩中，当使用氙作为推进气体时，改磁罩适用于期望的性能和所使用的推进气体，并且该磁场通常约为100高斯至300高斯的量级，被捕获的磁罩中的电子形成虚拟阴极栅，因此在环形空腔2内，在阳极10和该虚拟阴极栅之间产生电场；

高能电子从磁罩朝向阳极10逃逸，同时推进气体通过喷嘴9被喷射至环形空腔2内，这些电子与推进气体原子的碰撞导致推进气体开始被电离，随后朝向环形空腔2内的电场加速，由于推进气体的离子质量比电子大若干量级，所述磁场M无法一同样的方式限制这些离子，由此，推进器1产生等离子流，其通过环形空腔2喷出，用以产生基本上与中心轴线共线的推力；

所述管13设置在环形空腔2内，包裹喷嘴9；

所述推进器1位于环形空腔2开放面的一端上嵌套有圆环14；

如图2所示，所述圆环14部分外壁面上设有齿，且圆环14上下壁面以平行于其轴线的方向开设有多个倾斜的条状贯通口141,贯通口141均匀排布在圆环14壁面；

所述齿轮15与圆环14的齿相啮合，且齿轮15通过轴向推进器1内延伸连接步进电机17；

所述喷射管16为陶瓷材质制成，设置在环形空腔2内；

如图3所示，所述喷射管16包括：弧形板一161、连接板162、传动轴163、弧形板二164；

所述弧形板一161数量为多个，多个弧形板一161沿喷射管16轴心均匀排列并包裹管13，其中弧形板一161一端通过轴与推进器1壁面相连接，从而让弧形板一161能够沿轴进行翻转；

所述连接板162数量与弧形板一161相同，分别设置在弧形板一161朝向圆环14顶端的中部；

所述传动轴163数量与连接板162相同，分别垂直固定在连接板162上，其中传动轴163向圆环14，插入贯通口141内；

所述弧形板二164数量为多个，每个弧形板二164设置在两个弧形板一161之间，并与弧形板一161外壁相贴合，从而组成管状，其中弧形板二164一端通过轴与推进器1壁面相连接，且轴连处设有扭力弹簧(图中未示意)，通过扭力弹簧弧形板二164始终抵合弧形板一161。

优选的，作为一种可实施方式，所述弧形板二164略大于弧形板一161，防止在弧形板一161翻转时，弧形板二164无法封闭两个弧形板一161之间的空隙，从而让等离子流沿空隙流走。

优选的，作为一种可实施方式，所述弧形板二164的弧度大于弧形板一161，防止在弧形板一161翻转时，弧形板二164无法与两个弧形板一161贴合，从而产生空隙，让等离子流沿空隙流走。

本实用新型工作原理：

步进电机17启动，通过齿轮15带动圆环14沿轴心转动一定角度，同时多个传动轴163沿贯通口141靠近轴心相反的一端移动，如图4所示，多个弧形板一161一端向外侧进行翻转，多个弧形板一161带动弧形板二164一端进行翻转，让喷射管16内径逐渐增大，增加了喷射管16的内部空间，等离子量增加，从而得到高比冲量，通过上述相反动作，多个传动轴163沿贯通口141靠近轴心一端移动，让多个弧形板一161一端向内侧进行翻转，弧形板二164通过扭力弹簧跟随弧形板一161移动，让喷射管16管径逐渐缩小，减小了喷射管16的内部空间，加快了等离子的流动速度，从而得到高推力。

Claims (3)

1.霍尔电推进器，包括：推进器(1)、环形空腔(2)、铁芯(3)、线圈一(4)、外极(5)、中央铁芯(6)、线圈二(7)、内极(8)、喷嘴(9)、阳极(10)、阴极(11)、电路(12)、管(13)、圆环(14)、齿轮(15)、喷射管(16)、步进电机(17)；

所述推进器(1)内部环形空腔(2)一面为开放式，另一面连接喷嘴(9)，推进器(1)上环绕有铁芯(3)与线圈一(4)，其中铁芯(3)靠近环形空腔(2)开放面的一端为外极(5)，推进器(1)轴心处设有中央铁芯(6)与线圈二(7)，且中央铁芯(6)靠近环形空腔(2)开放面的一端为内极(8)，阳极(10)与阴极(11)朝向环形空腔(2)开放面，推进器(1)内设有电路(12)，电路(12)连接阳极(10)与阴极(11)，以及阳极(10)与阴极(11)之间的电压源；

其特征在于：所述管(13)固定在环形空腔(2)内，包裹喷嘴(9)；

所述圆环(14)部分外壁上设有齿，嵌套在推进器(1)上，其中且圆环(14)上下壁面以平行于其轴线的方向开设有多个倾斜的条状贯通口(141),贯通口(141)均匀排布在圆环(14)壁面；

所述齿轮(15)与圆环(14)的齿相啮合，齿轮(15)一面连接步进电机(17)；

所述喷射管(16)包括：弧形板一(161)、连接板(162)、传动轴(163)、弧形板二(164)；

所述弧形板一(161)数量为多个，多个弧形板一(161)沿喷射管(16)轴心均匀排列并包裹管(13)，其中弧形板一(161)一端通过轴与推进器(1)壁面相连接，其中每个弧形板一(161)一端设有连接板(162)与传动轴(163)，连接板(162)与传动轴(163)垂直连接，且传动轴(163)插入贯通口(141)内；

所述弧形板二(164)数量与弧形板一(161)相同，每个弧形板二(164)设置在两个弧形板一(161)之间，并与弧形板一(161)外壁相贴合。

2.根据权利要求1所述的霍尔电推进器，其特征在于：所述弧形板二(164)略大于弧形板一(161)。

3.根据权利要求1所述的霍尔电推进器，其特征在于：所述弧形板二(164)的弧度大于弧形板一(161)。

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