JP2007071055A - Hall thruster having magnetic circuit having magnetic field concentrating structure - Google Patents

Hall thruster having magnetic circuit having magnetic field concentrating structure Download PDF

Info

Publication number
JP2007071055A
JP2007071055A JP2005256646A JP2005256646A JP2007071055A JP 2007071055 A JP2007071055 A JP 2007071055A JP 2005256646 A JP2005256646 A JP 2005256646A JP 2005256646 A JP2005256646 A JP 2005256646A JP 2007071055 A JP2007071055 A JP 2007071055A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic core
channel
magnetic
outer peripheral
acceleration channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2005256646A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Tawara
弘一 田原
Masao Yuge
政郎 弓削
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka University NUC
Original Assignee
Osaka University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka University NUC filed Critical Osaka University NUC
Priority to JP2005256646A priority Critical patent/JP2007071055A/en
Publication of JP2007071055A publication Critical patent/JP2007071055A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03HPRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • F03H1/0037Electrostatic ion thrusters
    • F03H1/0062Electrostatic ion thrusters grid-less with an applied magnetic field
    • F03H1/0075Electrostatic ion thrusters grid-less with an applied magnetic field with an annular channel; Hall-effect thrusters with closed electron drift

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain intensity of a magnetic field in the vicinity of a positive electrode by concentrating the magnetic field in a downstream end area of an acceleration channel with a simple constitution. <P>SOLUTION: This Hall thruster has the acceleration channel 1 composed of an annular ring-shaped space formed of a channel outer peripheral wall 2a and an inner peripheral wall 2b and opening on its downstream end, a negative electrode arranged in the vicinity of the downstream end of the acceleration channel, the positive electrode 4 arranged in an upstream area of the acceleration channel, a propellant supply port 4a supplying propellant gas to the acceleration channel, a magnetic circuit formed of an outer peripheral magnetic core 5 arranged outside the channel outer peripheral wall, a central magnetic core 8 arranged inside the channel inner peripheral wall and a yoke 9 forming a magnetic path between the outer peripheral magnetic core and the central magnetic core on the upstream end side of the acceleration channel, and outside-inside magnetic coils 10 and 11 respectively attached to the outer peripheral magnetic core and the central magnetic core. An interval between the outer peripheral magnetic core and the central magnetic core is formed narrower than the upstream end in the downstream end. An inside magnetic coil is dislocated and arranged to one side on the downstream end to the central magnetic core. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、宇宙推進に用いられるホールスラスタ、すなわち、円環状の加速チャネルに径方向の磁場と軸方向の電場を作用させて、加速チャネル内で生成されたプラズマからイオンのみを静電的に加速・噴出させることにより推進力を得るホールスラスタに関する。特に、改良された磁場集中構造を有する磁気回路を備えたホールスラスタに関する。   In the present invention, a hole thruster used for space propulsion, that is, an annular acceleration channel is made to act on a radial magnetic field and an axial electric field to electrostatically extract only ions from plasma generated in the acceleration channel. The present invention relates to a hall thruster that obtains a driving force by accelerating and ejecting. In particular, the present invention relates to a Hall thruster provided with a magnetic circuit having an improved magnetic field concentration structure.

図10に、ホールスラスタの基本構造を示す。ホールスラスタは、円環状の加速チャネル31を有する。加速チャネル31は、チャネル外周壁32aとチャネル内周壁32bにより形成され、その下流端が開口している。加速チャネル31の下流端の近傍には、陰極33が配置されている。加速チャネル31の上流部には、陽極34が配置されている。陽極34には、加速チャネル31に推進剤を供給するための推進剤供給口34aが設けられている。推進剤としては、例えばキセノンが用いられる。チャネル外周壁32aの外側には、外周磁気コア35が配置され、チャネル内周壁32bの内側には、中央磁気コア36が配置されている。   FIG. 10 shows the basic structure of the Hall thruster. The Hall thruster has an annular acceleration channel 31. The acceleration channel 31 is formed by a channel outer peripheral wall 32a and a channel inner peripheral wall 32b, and the downstream end thereof is open. A cathode 33 is disposed in the vicinity of the downstream end of the acceleration channel 31. An anode 34 is disposed upstream of the acceleration channel 31. The anode 34 is provided with a propellant supply port 34 a for supplying a propellant to the acceleration channel 31. For example, xenon is used as the propellant. An outer peripheral magnetic core 35 is arranged outside the channel outer peripheral wall 32a, and a central magnetic core 36 is arranged inside the channel inner peripheral wall 32b.

加速チャネル31には、径方向の磁場と軸方向の電場が印加される。すなわち、図示しないが、外周磁気コア35と中央磁気コア35により形成される磁気回路に磁気コイルが付設され、発生する磁束が漏洩することにより加速チャネル31に径方向の磁場が印加される。また、陽極34と陰極33の間には電圧が印加されて、軸方向の電場を形成する。   A radial magnetic field and an axial electric field are applied to the acceleration channel 31. That is, although not shown, a magnetic coil is attached to a magnetic circuit formed by the outer peripheral magnetic core 35 and the central magnetic core 35, and a magnetic field in the radial direction is applied to the acceleration channel 31 by leakage of generated magnetic flux. A voltage is applied between the anode 34 and the cathode 33 to form an electric field in the axial direction.

陰極33から放出され加速チャネル31内に流入した電子は、電場と磁場の相互作用によって、加速チャネル31内を円周方向に周回し、ホール電流と呼ばれる円周方向の電流を形成して電子が閉じ込められる。推進剤供給口34aから供給される推進剤は、ホール電流として閉じこめられた電子と電離衝突して、プラズマが発生する。このプラズマからイオンのみが軸方向の電場によって加速・噴出され、その反作用で推力が得られる。噴出されたイオンは陰極33から放出された電子と結合して中性粒子となる。   The electrons emitted from the cathode 33 and flowing into the acceleration channel 31 circulate in the acceleration channel 31 in the circumferential direction by the interaction between the electric field and the magnetic field, and form a current in the circumferential direction called a hole current. Be trapped. The propellant supplied from the propellant supply port 34a ionizes and collides with electrons confined as a hole current, and plasma is generated. Only ions from this plasma are accelerated and ejected by an axial electric field, and thrust is obtained by the reaction. The ejected ions are combined with electrons emitted from the cathode 33 to become neutral particles.

以上のとおりホールスラスタは、電気推進機の一種であり、エネルギー変換効率(推進効率)が50%以上と高く、また高比推力、すなわち、推進剤単位量当たりの加速に使えるエネルギが大きい、という特徴がある。このため、所要推進剤量が少なく、小型で軽量であり、宇宙機の姿勢制御、軌道制御用に適した宇宙用推進機として期待されている。従って、その性能を向上させるための改良が急速に進められている。   As described above, the Hall thruster is a kind of electric propulsion machine, has a high energy conversion efficiency (propulsion efficiency) of 50% or more, and high specific thrust, that is, a large amount of energy that can be used for acceleration per unit amount of propellant. There are features. For this reason, the amount of required propellant is small, it is small and lightweight, and it is expected as a space propulsion device suitable for spacecraft attitude control and orbit control. Therefore, improvements for improving the performance are being rapidly advanced.

ホールスラスタの性能を向上させるための課題の1つは、電離とイオン加速の効率を高めることであり、そのためには、加速チャネルの下流端域に磁場を集中させて、その狭い領域でのみ電離と加速を実現し、陽極近傍における漏洩磁場はできる限り小さくすることが望ましい。   One of the challenges to improve the performance of the Hall thruster is to increase the efficiency of ionization and ion acceleration. For this purpose, the magnetic field is concentrated in the downstream end region of the acceleration channel, and ionization is performed only in the narrow region. It is desirable that the leakage magnetic field near the anode be as small as possible.

加速チャネルの下流端域に磁場を集中させるための一例として、特許文献1には、3つのコイルを用いてそれぞれが形成する磁場の組み合わせを適切に調整した構成が記載されている。   As an example for concentrating a magnetic field in the downstream end region of the acceleration channel, Patent Document 1 describes a configuration in which combinations of magnetic fields formed by three coils are appropriately adjusted.

また、加速チャネルの下流端域に磁場を集中させるための他の例として、図11に記載の構成が知られている。加速チャネル41は、チャネル外周壁42aとチャネル内周壁42bにより形成された円環状空間からなる。加速チャネル41の下流端近傍に、陰極43が配置されている。加速チャネル41の上流域に、陽極44が配置されている。加速チャネル41の上流端部には、推進剤供給口45が設けられている。   Further, as another example for concentrating the magnetic field in the downstream end region of the acceleration channel, the configuration shown in FIG. 11 is known. The acceleration channel 41 includes an annular space formed by the channel outer peripheral wall 42a and the channel inner peripheral wall 42b. A cathode 43 is disposed near the downstream end of the acceleration channel 41. An anode 44 is disposed in the upstream region of the acceleration channel 41. A propellant supply port 45 is provided at the upstream end of the acceleration channel 41.

チャネル外周壁42aの外側に外周磁気コア46が配置され、チャネル内周壁42bの内側には、中央磁気コア47が配置されている。加速チャネル41の上流端側に配置された後端板48は、外周磁気コア46と中央磁気コア47の間の磁路を形成するヨークとして機能する。外周磁気コア46及び中央磁気コア47にはそれぞれ、外側磁気コイル49、および内側磁気コイル50が付設されている。外側磁気コイル49と加速チャネル41の間、および内側磁気コイル50と加速チャネル41の間にはマグネティックシールド51、52が配置されている。   An outer peripheral magnetic core 46 is arranged outside the channel outer peripheral wall 42a, and a central magnetic core 47 is arranged inside the channel inner peripheral wall 42b. The rear end plate 48 disposed on the upstream end side of the acceleration channel 41 functions as a yoke that forms a magnetic path between the outer peripheral magnetic core 46 and the central magnetic core 47. An outer magnetic coil 49 and an inner magnetic coil 50 are attached to the outer magnetic core 46 and the central magnetic core 47, respectively. Magnetic shields 51 and 52 are disposed between the outer magnetic coil 49 and the acceleration channel 41 and between the inner magnetic coil 50 and the acceleration channel 41.

このホールスラスタにおいては、マグネティックシールド51、52を設けて漏洩磁束を遮断し、加速チャネル41の下流端域のみにおいて漏洩磁束を通過させることにより、所望の位置に集中した磁場分布が形成される。
特表平8−500699号公報
In this Hall thruster, magnetic shields 51 and 52 are provided to block the leakage magnetic flux, and the leakage magnetic flux is allowed to pass only in the downstream end region of the acceleration channel 41, whereby a magnetic field distribution concentrated at a desired position is formed.
Japanese National Patent Publication No. 8-500699

上記従来例の構成においては、磁束を発生させるコイルの数を増加させ、あるいはマグネティックシールドを設けることにより、所望の磁場集中を行っている。従って、磁場集中のための追加部材が必要であり、構造の複雑化を伴い、装置の小型化を阻害する要因となる。   In the configuration of the conventional example, a desired magnetic field concentration is performed by increasing the number of coils that generate magnetic flux or by providing a magnetic shield. Accordingly, an additional member for concentrating the magnetic field is necessary, which is complicated in structure and hinders downsizing of the apparatus.

本発明は、簡素な構成により、加速チャネルの下流端域に磁場が効果的に集中され、陽極近傍における磁場の強さが十分に抑制されたホールスラスタを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a Hall thruster in which the magnetic field is effectively concentrated in the downstream end region of the acceleration channel with a simple configuration, and the strength of the magnetic field in the vicinity of the anode is sufficiently suppressed.

本発明のホールスラスタは、基本的な構成として、チャネル外周壁とチャネル内周壁により形成された円環状空間からなりその下流端が開口した加速チャネルと、前記加速チャネルの前記下流端に隣接した外部に配置された陰極と、前記加速チャネルの上流域に配置された陽極と、前記加速チャネルに推進剤ガスを供給するための推進剤供給口と、前記チャネル外周壁の外側に配置された外周磁気コア、前記チャネル内周壁の内側に配置された中央磁気コア、および前記加速チャネルの上流端側において前記外周磁気コアと前記中央磁気コアとの間の磁路を形成するヨークにより形成された磁気回路と、前記外周磁気コア及び前記中央磁気コアにそれぞれ付設された磁気コイルとを備える。前記磁気コイルにより発生する磁束が前記磁気回路から漏洩することにより前記加速チャネルの径方向に印加される磁場と、前記陰極と前記陽極により前記加速チャネルの軸方向に印加される電場の作用により、前記推進剤供給口から供給される推進剤が電離し、生成されたイオンが加速されて推力を発生する。   The basic structure of the Hall thruster of the present invention is as follows: an acceleration channel comprising an annular space formed by a channel outer peripheral wall and a channel inner peripheral wall, the downstream end of which is open, and an external portion adjacent to the downstream end of the acceleration channel. , An anode disposed upstream of the acceleration channel, a propellant supply port for supplying a propellant gas to the acceleration channel, and an outer peripheral magnet disposed outside the outer peripheral wall of the channel A magnetic circuit formed by a core, a central magnetic core disposed inside the inner peripheral wall of the channel, and a yoke that forms a magnetic path between the outer magnetic core and the central magnetic core on the upstream end side of the acceleration channel And magnetic coils respectively attached to the outer peripheral magnetic core and the central magnetic core. By the action of the magnetic field applied in the radial direction of the acceleration channel by the magnetic flux generated by the magnetic coil leaking from the magnetic circuit, and the electric field applied in the axial direction of the acceleration channel by the cathode and the anode, The propellant supplied from the propellant supply port is ionized, and the generated ions are accelerated to generate thrust.

上記課題を解決するために、本発明の第1の構成のホールスラスタは、前記外周磁気コアと前記中央磁気コアとの間隔が、前記下流端において前記上流端よりも狭く、前記中央磁気コアに付設された内側磁気コイルは、前記中央磁気コアに対して前記下流端側に偏在して配置されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the Hall thruster according to the first configuration of the present invention is such that the distance between the outer peripheral magnetic core and the central magnetic core is narrower at the downstream end than the upstream end, The attached inner magnetic coil is arranged to be unevenly distributed on the downstream end side with respect to the central magnetic core.

本発明の第2の構成のホールスラスタは、前記中央磁気コアの直径が、前記下流端において前記上流端よりも大きいことを特徴とする。   The hall thruster of the second configuration of the present invention is characterized in that the diameter of the central magnetic core is larger at the downstream end than at the upstream end.

本発明の第3の構成のホールスラスタは、前記中央磁気コアに付設された内側磁気コイルが、前記中央磁気コアに対して前記下流端側に偏在して配置されていることを特徴とする。   The Hall thruster of the third configuration of the present invention is characterized in that an inner magnetic coil attached to the central magnetic core is arranged to be unevenly distributed on the downstream end side with respect to the central magnetic core.

上記構成によれば、外周磁気コアと中央磁気コアとの間隔、中央磁気コアの横断面積、あるいは内側磁気コイルの配置の調整、という追加部材を必要としない極めて簡素な構成により、加速チャネルの下流端域に磁場が効果的に集中され、陽極近傍における磁場の強さが十分に抑制されたホールスラスタを得ることができる。   According to the above configuration, the downstream of the acceleration channel can be achieved by a very simple configuration that does not require an additional member such as the distance between the outer magnetic core and the central magnetic core, the cross-sectional area of the central magnetic core, or the adjustment of the arrangement of the inner magnetic coil A Hall thruster in which the magnetic field is effectively concentrated in the end region and the strength of the magnetic field in the vicinity of the anode is sufficiently suppressed can be obtained.

本発明の第1の構成のホールスラスタにおいて、前記外周磁気コアは、前記加速チャネルの軸方向において、前記中央磁気コアに対して傾斜した形状を有する構成とすることができる。   In the hall thruster of the first configuration of the present invention, the outer peripheral magnetic core may have a shape inclined with respect to the central magnetic core in the axial direction of the acceleration channel.

また、前記外周磁気コアの上流端の直径D0、前記外周磁気コアの下流端の直径D1が、下記の式(1)の関係を満たすことが好ましい。それにより、加速チャネルの下流端域と陽極近傍における磁束密度の比を適切に設定することが容易になる。 Moreover, it is preferable that the diameter D 0 of the upstream end of the outer peripheral magnetic core and the diameter D 1 of the downstream end of the outer peripheral magnetic core satisfy the relationship of the following formula (1). Thereby, it becomes easy to appropriately set the ratio of the magnetic flux density in the downstream end region of the acceleration channel and the vicinity of the anode.

1.2×D1<D0<1.5×D1 (1)
本発明の第2の構成のホールスラスタにおいて、前記中央磁気コアは、前記下流端側の大径部と前記上流端側の小径部により形成された2段構造を有する構成とすることができる。
1.2 × D 1 <D 0 <1.5 × D 1 (1)
In the Hall thruster according to the second configuration of the present invention, the central magnetic core may have a two-stage structure formed by the large diameter portion on the downstream end side and the small diameter portion on the upstream end side.

この構成において、前記小径部の長さLcは、中央磁気コアの長さLに対してLc≧0.5Lの関係を満たす範囲であることが好ましい。   In this configuration, the length Lc of the small-diameter portion is preferably in a range satisfying the relationship of Lc ≧ 0.5L with respect to the length L of the central magnetic core.

また、前記中央磁気コアの前記小径部の直径W1、前記大径部の直径W2が、下記の式(2)の関係を満たすことが好ましい。それにより、加速チャネルの下流端域と陽極近傍における磁束密度の比を適切に設定することが容易になる。 The diameter W 1 of the small diameter portion of the central magnetic core, the diameter W 2 of the large-diameter portion, it is preferable to satisfy the relation of the following equation (2). Thereby, it becomes easy to appropriately set the ratio of the magnetic flux density in the downstream end region of the acceleration channel and the vicinity of the anode.

2/2<W1<3W2/4 (2)
以上の構成において、前記中央磁気コアに付設された内側磁気コイルは、前記中央磁気コアに対して前記下流端側に偏在して配置されている構成とすることができる。
W 2/2 <W 1 < 3W 2/4 (2)
In the above configuration, the inner magnetic coil attached to the central magnetic core may be arranged to be unevenly distributed on the downstream end side with respect to the central magnetic core.

内側磁気コイルが前記中央磁気コアに対して前記下流端側に偏在して配置されている構成とする場合、前記中央磁気コアの上流端から前記内側磁気コイルの上流端までの距離Lbは、前記中央磁気コアの長さLに対して、Lb≧0.5Lの関係を満たす範囲であることが好ましい。   When the inner magnetic coil is configured to be unevenly distributed on the downstream end side with respect to the central magnetic core, the distance Lb from the upstream end of the central magnetic core to the upstream end of the inner magnetic coil is A range satisfying the relationship of Lb ≧ 0.5L with respect to the length L of the central magnetic core is preferable.

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。    Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態1)
実施の形態1におけるホールスラスタの構造について、図1の断面図を参照して説明する。加速チャネル1は、チャネル外周壁2aとチャネル内周壁2bにより形成された円環状空間からなり、その下流端は開口している。チャネル外周壁2a、およびチャネル内周壁2bは、例えば窒化ホウ素(BN)等のセラミックを用いて形成される。加速チャネル1の下流端に隣接した外部には、従来例と同様に中空陰極が配置されるが、図示を省略する。加速チャネル1の上流端は、封口部材3により封口されている。封口部材3には陽極4が固定され、加速チャネル1の上流域に位置している。陽極4には、加速チャネル1に推進剤を供給するための推進剤供給口4aが設けられている。
(Embodiment 1)
The structure of the hole thruster in the first embodiment will be described with reference to the cross-sectional view of FIG. The acceleration channel 1 is formed of an annular space formed by a channel outer peripheral wall 2a and a channel inner peripheral wall 2b, and the downstream end thereof is open. The channel outer peripheral wall 2a and the channel inner peripheral wall 2b are formed using a ceramic such as boron nitride (BN), for example. A hollow cathode is arranged on the outside adjacent to the downstream end of the acceleration channel 1 as in the conventional example, but the illustration is omitted. The upstream end of the acceleration channel 1 is sealed by a sealing member 3. An anode 4 is fixed to the sealing member 3 and is located in the upstream region of the acceleration channel 1. The anode 4 is provided with a propellant supply port 4 a for supplying a propellant to the acceleration channel 1.

チャネル外周壁2aの外側に外周磁気コア5が配置され、前端板6を介して連結部材7と連結されている。連結部材7は封口部材3と結合され、従って、外周磁気コア5は、前端板6、連結部材7および封口部材3を介して、加速チャネル1に対する位置が固定されている。チャネル内周壁2bの内側には、中央磁気コア8が配置されている。加速チャネル1の上流端側に配置された後端板9は、外周磁気コア5と中央磁気コア8とを結合して中央磁気コア8を支持するとともに、外周磁気コア5と中央磁気コア8との間の磁路を形成するヨークとして機能する。従って、外周磁気コア5、中央磁気コア8および後端板9により磁気回路が形成される。外周磁気コア5及び中央磁気コア8にはそれぞれ、外側磁気コイル10、および内側磁気コイル11が付設されている。   The outer peripheral magnetic core 5 is disposed outside the channel outer peripheral wall 2 a and is connected to the connecting member 7 via the front end plate 6. The connecting member 7 is coupled to the sealing member 3. Therefore, the position of the outer peripheral magnetic core 5 with respect to the acceleration channel 1 is fixed via the front end plate 6, the connecting member 7 and the sealing member 3. A central magnetic core 8 is disposed inside the channel inner peripheral wall 2b. The rear end plate 9 disposed on the upstream end side of the acceleration channel 1 couples the outer peripheral magnetic core 5 and the central magnetic core 8 to support the central magnetic core 8, and the outer peripheral magnetic core 5 and the central magnetic core 8. It functions as a yoke that forms a magnetic path therebetween. Accordingly, a magnetic circuit is formed by the outer peripheral magnetic core 5, the central magnetic core 8 and the rear end plate 9. An outer magnetic coil 10 and an inner magnetic coil 11 are attached to the outer magnetic core 5 and the central magnetic core 8, respectively.

外側磁気コイル10、および内側磁気コイル11により発生される磁束が磁気回路から漏洩することにより、加速チャネル1の径方向に磁場が印加される。また、陰極と陽極4により加速チャネル1の軸方向に電場が印加される。この磁場と電場の作用により、推進剤供給口4aから供給される推進剤が電離し、生成されたイオンが加速されて推力を発生する。   A magnetic field is applied in the radial direction of the acceleration channel 1 by the magnetic flux generated by the outer magnetic coil 10 and the inner magnetic coil 11 leaking from the magnetic circuit. An electric field is applied in the axial direction of the acceleration channel 1 by the cathode and the anode 4. Due to the action of the magnetic field and the electric field, the propellant supplied from the propellant supply port 4a is ionized, and the generated ions are accelerated to generate thrust.

本実施の形態においては、外周磁気コア5と中央磁気コア8との間隔が、下流端において上流端よりも狭くなるように設定される。図の構成では、外周磁気コア5は、加速チャネル1の軸方向において、中央磁気コア8に対して傾斜した形状を有する。すなわち、外周磁気コア5の上流端の直径D0は、下流端の直径D1よりも大きい。それにより、加速チャネル1に印加される磁場は下流端部に集中される。 In the present embodiment, the distance between the outer magnetic core 5 and the central magnetic core 8 is set to be narrower at the downstream end than at the upstream end. In the illustrated configuration, the outer peripheral magnetic core 5 has a shape inclined with respect to the central magnetic core 8 in the axial direction of the acceleration channel 1. That is, the diameter D 0 at the upstream end of the outer peripheral magnetic core 5 is larger than the diameter D 1 at the downstream end. Thereby, the magnetic field applied to the acceleration channel 1 is concentrated at the downstream end.

更に、中央磁気コア8に付設された内側磁気コイル4は、下流端側に偏在して配置されている。すなわち、図1に示した中央磁気コア8の上流端から内側磁気コイル4の上流端までの距離Lbは、0.5Lに設定されている。それにより、磁束の発生する位置が下流端側に偏るため、加速チャネル1の下流端域に対する磁場の集中度が向上する。   Furthermore, the inner magnetic coil 4 attached to the central magnetic core 8 is unevenly distributed on the downstream end side. That is, the distance Lb from the upstream end of the central magnetic core 8 shown in FIG. 1 to the upstream end of the inner magnetic coil 4 is set to 0.5L. Thereby, the position where the magnetic flux is generated is biased toward the downstream end side, and the concentration of the magnetic field on the downstream end region of the acceleration channel 1 is improved.

以上の構成により、加速チャネル1に印加される磁場は下流端部に集中され、陽極4の近傍では磁場の強さが十分に抑制される。その結果、磁場が集中された狭い領域に集中して電離と加速が行われ。電離とイオン加速の効率を高めることができる。   With the above configuration, the magnetic field applied to the acceleration channel 1 is concentrated at the downstream end, and the strength of the magnetic field is sufficiently suppressed in the vicinity of the anode 4. As a result, ionization and acceleration are concentrated in a narrow area where the magnetic field is concentrated. The efficiency of ionization and ion acceleration can be increased.

本実施の形態による磁気回路の構成に基づく効果を、図2および図3に示す。図2は、図1のホールスラスタにおいて形成される磁場を示す。但し、図1におけるホールスラスタの上半分の断面のみを示す。12は磁力線である。図3は、図2の加速チャネル1の軸方向における位置と印加される磁場の強さ(磁束密度)の関係を示す。P1は加速チャネル1の下流端に対応する位置である。Laは、中央磁気コア8の長さLの1/2であり、従って、P0は陽極4の近傍の位置に対応する。磁束密度は、最大値Bmaxに対する比率で表わされる。 The effects based on the configuration of the magnetic circuit according to the present embodiment are shown in FIGS. FIG. 2 shows the magnetic field formed in the Hall thruster of FIG. However, only the upper half section of the Hall thruster in FIG. 1 is shown. Reference numeral 12 denotes magnetic lines of force. FIG. 3 shows the relationship between the position of the acceleration channel 1 in FIG. 2 in the axial direction and the strength of the applied magnetic field (magnetic flux density). P 1 is a position corresponding to the downstream end of the acceleration channel 1. La is ½ of the length L of the central magnetic core 8, and thus P 0 corresponds to a position in the vicinity of the anode 4. The magnetic flux density is expressed in percentage of the maximum value B max.

図3から判るように、加速チャネル1の下流端域に磁場が十分に集中し、陽極近傍での磁束密度B0が十分に抑制されている。このような磁場の集中は、B0<0.2Bmaxの条件を満足する程度であれば、実用的に十分である。そのためには、外周磁気コア5の上流端の直径D0、外周磁気コア5の下流端の直径D1が、下記の式(1)の関係を満たすように構成することが望ましい。 As can be seen from FIG. 3, the magnetic field is sufficiently concentrated in the downstream end region of the acceleration channel 1, and the magnetic flux density B 0 in the vicinity of the anode is sufficiently suppressed. The concentration of such a magnetic field is practically sufficient as long as the condition of B 0 <0.2B max is satisfied. For this purpose, it is desirable that the diameter D 0 at the upstream end of the outer magnetic core 5 and the diameter D 1 at the downstream end of the outer magnetic core 5 satisfy the relationship of the following formula (1).

1.2×D1<D0<1.5×D1 (1)
印加される磁場の状態は、中央磁気コア8の長さLによっても影響を受けるが、長さLと直径D1の実用的な範囲において、式(1)の関係を満たすことにより、上述の磁束密度の関係を得ることが可能である。寸法の一例として、L=80cm、D1=180cmであれば、上記磁束密度の条件を容易に充足することができる。
1.2 × D 1 <D 0 <1.5 × D 1 (1)
State of the applied magnetic field is also affected by the length L of the central magnetic core 8, in the length L and a practical range of diameter D 1, by satisfying the relationship of formula (1), the above-mentioned It is possible to obtain the relationship of magnetic flux density. As an example of dimensions, if L = 80 cm and D 1 = 180 cm, the above magnetic flux density condition can be easily satisfied.

また、中央磁気コア8の上流端から内側磁気コイル4の上流端までの距離Lbは、Lb≧0.5Lの範囲であれば、上記効果を十分に得ることが可能である。   In addition, if the distance Lb from the upstream end of the central magnetic core 8 to the upstream end of the inner magnetic coil 4 is in the range of Lb ≧ 0.5L, the above effect can be sufficiently obtained.

(実施の形態2)
実施の形態2におけるホールスラスタの構造について、図4の断面図を参照して説明する。基本的な構造は図1に示した実施の形態1と同様であり、同一の要素については同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
(Embodiment 2)
The structure of the hole thruster in the second embodiment will be described with reference to the cross-sectional view of FIG. The basic structure is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and the same reference numerals are assigned to the same elements, and the description is not repeated.

本実施の形態においては、中央磁気コア20、及び外周磁気コア22の形状が実施の形態1とは相違する。外周磁気コア22は、中央磁気コア20に対して傾斜せず、平行である。中央磁気コア20は、上流端側の小径部20aと下流端側の大径部20bとにより形成された2段構造を有する。すなわち、小径部20aの直径W1に対して、大径部20bの直径W2の方が大きい。直径W1の小径部20aの長さLcは、中央磁気コア20の長さLの1/2である。内側磁気コイル21、外側磁気コイル23はいずれも、軸方向全域に亘って配置されている。 In the present embodiment, the shapes of the central magnetic core 20 and the outer peripheral magnetic core 22 are different from those of the first embodiment. The outer peripheral magnetic core 22 is not inclined with respect to the central magnetic core 20 and is parallel. The central magnetic core 20 has a two-stage structure formed by a small diameter portion 20a on the upstream end side and a large diameter portion 20b on the downstream end side. That is, the diameter W 2 of the large diameter portion 20b is larger than the diameter W 1 of the small diameter portion 20a. The length Lc of the small diameter portion 20 a having the diameter W 1 is ½ of the length L of the central magnetic core 20. Both the inner magnetic coil 21 and the outer magnetic coil 23 are arranged over the entire axial direction.

この構成によれば、実施の形態1と同様に、外周磁気コア22と中央磁気コア20との間隔が、下流端において上流端よりも狭くなっている。従って、加速チャネル1に印加される磁場は下流端域に集中され、陽極4の近傍では磁場の強さが十分に抑制される。その結果、磁場が集中された狭い領域に集中して電離と加速が行われ。電離とイオン加速の効率を高めることができる。なお、小径部20aの長さLcは、Lc≧0.5Lであれば、上記効果を十分に得ることが可能である。   According to this configuration, as in the first embodiment, the distance between the outer magnetic core 22 and the central magnetic core 20 is narrower at the downstream end than at the upstream end. Therefore, the magnetic field applied to the acceleration channel 1 is concentrated in the downstream end region, and the strength of the magnetic field is sufficiently suppressed in the vicinity of the anode 4. As a result, ionization and acceleration are concentrated in a narrow area where the magnetic field is concentrated. The efficiency of ionization and ion acceleration can be increased. In addition, if the length Lc of the small diameter part 20a is Lc> = 0.5L, the said effect can fully be acquired.

本実施の形態による磁気回路の構成に基づく効果を、図5および図6に示す。図5は、図4のホールスラスタにおいて形成される磁場を示す。但し、図4におけるホールスラスタの上半分の断面のみを示す。図6は、図5の加速チャネル1の軸方向における位置と印加される磁場の強さの関係を示す。図3と同様、P1は加速チャネル1の下流端に対応する位置である。Laは、中央磁気コア20の長さLの1/2であり、従ってP0は陽極4の近傍の位置に対応する。磁束密度は、最大値Bmaxに対する比率で表わされる。 The effects based on the configuration of the magnetic circuit according to the present embodiment are shown in FIGS. FIG. 5 shows the magnetic field formed in the Hall thruster of FIG. However, only the upper half section of the Hall thruster in FIG. 4 is shown. FIG. 6 shows the relationship between the position of the acceleration channel 1 in FIG. 5 in the axial direction and the strength of the applied magnetic field. As in FIG. 3, P 1 is a position corresponding to the downstream end of the acceleration channel 1. La is ½ of the length L of the central magnetic core 20, and thus P 0 corresponds to a position in the vicinity of the anode 4. The magnetic flux density is expressed in percentage of the maximum value B max.

図6から判るように、加速チャネル1の下流端域に磁場が十分に集中し、陽極近傍での磁束密度B0は十分に抑制されている。実施の形態1と同様にB0<0.2Bmaxの条件を満足するためには、下記の式(2)の関係を満たすように構成することが望ましい。 As can be seen from FIG. 6, the magnetic field is sufficiently concentrated in the downstream end region of the acceleration channel 1, and the magnetic flux density B 0 in the vicinity of the anode is sufficiently suppressed. In order to satisfy the condition of B 0 <0.2B max as in the first embodiment, it is desirable to configure so as to satisfy the relationship of the following formula (2).

2/2<W1<3W2/4 (2)
印加される磁場の状態は、中央磁気コア20の長さL、外周磁気コア22の外径D、チャネル外周壁2aの内径D2、チャネル内周壁2bの外径D3によっても影響を受けるが、それらの寸法の実用的な範囲においては、式(2)の関係を満たすことにより、上述の磁束密度の関係を得ることが可能である。寸法の一例として、L=80cm、D=180cm、D2=100cm、D3=56cmであれば、上記磁束密度の条件を容易に充足することができる。
W 2/2 <W 1 < 3W 2/4 (2)
The state of the applied magnetic field is also affected by the length L of the central magnetic core 20, the outer diameter D of the outer magnetic core 22, the inner diameter D 2 of the channel outer peripheral wall 2a, and the outer diameter D 3 of the channel inner peripheral wall 2b. In the practical range of these dimensions, the above-described magnetic flux density relationship can be obtained by satisfying the relationship of the expression (2). As an example of dimensions, if L = 80 cm, D = 180 cm, D 2 = 100 cm, and D 3 = 56 cm, the above magnetic flux density condition can be easily satisfied.

(実施の形態3)
実施の形態3におけるホールスラスタの構造について、図7の断面図を参照して説明する。基本的な構造は図4に示した実施の形態2と同様であり、同一の要素については同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
(Embodiment 3)
The structure of the hole thruster in the third embodiment will be described with reference to the cross-sectional view of FIG. The basic structure is the same as that of the second embodiment shown in FIG. 4. The same reference numerals are assigned to the same elements, and the repeated description is omitted.

本実施の形態においては、下流端域での磁場の集中効果を更に高めるために、中央磁気コア20に付設された内側磁気コイル24は、下流端側に偏在して配置されている。すなわち、図7に示した中央磁気コア20の上流端から内側磁気コイル24の上流端までの距離Lbが、0.5Lに設定されている。それにより、磁束の発生する位置が下流端側に偏るため、加速チャネル1の下流端域に対する磁場の集中度が向上する。距離Lbは、Lb≧0.5Lであれば、上記効果を十分に得ることが可能である。   In the present embodiment, in order to further enhance the magnetic field concentration effect in the downstream end region, the inner magnetic coil 24 attached to the central magnetic core 20 is arranged unevenly on the downstream end side. That is, the distance Lb from the upstream end of the central magnetic core 20 shown in FIG. 7 to the upstream end of the inner magnetic coil 24 is set to 0.5L. Thereby, the position where the magnetic flux is generated is biased toward the downstream end side, and the concentration of the magnetic field on the downstream end region of the acceleration channel 1 is improved. If the distance Lb is Lb ≧ 0.5L, the above effect can be sufficiently obtained.

本実施の形態による磁気回路の構成に基づく効果を、図8および図9に示す。図8は、図7のホールスラスタにおいて形成される磁場を示す。但し、図7におけるホールスラスタの上半分の断面のみを示す。図9は、図8の加速チャネル1の軸方向における位置と印加される磁場の強さの関係を示す。図3と同様、P1は加速チャネル1の下流端に対応する位置である。Laは、中央磁気コア20の長さLの1/2であり、従ってP0は陽極4の近傍の位置に対応する。 The effects based on the configuration of the magnetic circuit according to the present embodiment are shown in FIGS. FIG. 8 shows the magnetic field formed in the Hall thruster of FIG. However, only the upper half section of the Hall thruster in FIG. 7 is shown. FIG. 9 shows the relationship between the position of the acceleration channel 1 in FIG. 8 in the axial direction and the strength of the applied magnetic field. As in FIG. 3, P 1 is a position corresponding to the downstream end of the acceleration channel 1. La is ½ of the length L of the central magnetic core 20, and thus P 0 corresponds to a position in the vicinity of the anode 4.

図9から判るように、加速チャネル1の下流端域に磁場が十分に集中し、陽極近傍での磁束密度をB0は十分に抑制されている。実施の形態1と同様にB0<0.2Bmaxの条件を満足するためには、上述の式(2)の関係を満たすように構成することが望ましい。 As can be seen from FIG. 9, the magnetic field is sufficiently concentrated in the downstream end region of the acceleration channel 1, and B 0 is sufficiently suppressed in the magnetic flux density in the vicinity of the anode. In order to satisfy the condition of B 0 <0.2B max as in the first embodiment, it is desirable to configure so as to satisfy the relationship of the above formula (2).

なお、図示しないが、中央磁気コアに付設された内側磁気コイルを、中央磁気コアに対して下流端側に偏在して配置することのみにより、加速チャネル1の下流端域に磁場を十分に集中させることも可能である。   Although not shown, the magnetic field is sufficiently concentrated in the downstream end region of the acceleration channel 1 only by arranging the inner magnetic coil attached to the central magnetic core so as to be unevenly distributed on the downstream end side with respect to the central magnetic core. It is also possible to make it.

本発明のホールスラスタは、加速チャネルの下流端域に磁場が集中して、電離とイオン加速の効率が向上するので、人工衛星や惑星探査機等、宇宙機の姿勢制御あるいは軌道制御等に用いられる宇宙航行機用推進装置として有用である。   The Hall thruster of the present invention concentrates the magnetic field in the downstream end region of the acceleration channel and improves the efficiency of ionization and ion acceleration. Therefore, it is used for attitude control or orbit control of spacecraft such as artificial satellites and planetary probes. It is useful as a propulsion device for spacecraft.

本発明の実施の形態1におけるホールスラスタの断面図Sectional drawing of the Hall thruster in Embodiment 1 of this invention 同ホールスラスタにおいて形成される磁場を示す断面図Sectional drawing which shows the magnetic field formed in the hall thruster 同磁場の強さと加速チャネル軸方向における位置との関係を示す図Diagram showing the relationship between the strength of the magnetic field and the position in the acceleration channel axis direction 本発明の実施の形態2におけるホールスラスタの断面図Sectional drawing of the Hall thruster in Embodiment 2 of this invention 同ホールスラスタにおいて形成される磁場を示す断面図Sectional drawing which shows the magnetic field formed in the hall thruster 同磁場の強さと加速チャネル軸方向における位置との関係を示す図Diagram showing the relationship between the strength of the magnetic field and the position in the acceleration channel axis direction 本発明の実施の形態3におけるホールスラスタの断面図Sectional drawing of the Hall thruster in Embodiment 3 of this invention 同ホールスラスタにおいて形成される磁場を示す断面図Sectional drawing which shows the magnetic field formed in the hall thruster 同磁場の強さと加速チャネル軸方向における位置との関係を示す図Diagram showing the relationship between the strength of the magnetic field and the position in the acceleration channel axis direction ホールスラスタの基本構造を示す斜視図Perspective view showing the basic structure of the Hall thruster 従来例のホールスラスタを示す断面図Sectional view showing a conventional hall thruster

符号の説明Explanation of symbols

1、31、41 加速チャネル
2a、32a、42a チャネル外周壁
2b、32b、42b チャネル内周壁
3 封口部材
4、34、44 陽極
4a、34a、45 推進剤供給口
5、22、35、46 外周磁気コア
6 前端板
7 連結部材
8、20、36、47 中央磁気コア
9、48 後端板
10、、23、49 外側磁気コイル
11、21、50 内側磁気コイル
12 磁力線
20a 小径部
20b 大径部
33、43 陰極
51、52 マグネティックシールド

1, 31, 41 Acceleration channel 2a, 32a, 42a Channel outer peripheral wall 2b, 32b, 42b Channel inner peripheral wall 3 Sealing member 4, 34, 44 Anode 4a, 34a, 45 Propellant supply port 5, 22, 35, 46 Core 6 Front end plate 7 Connecting members 8, 20, 36, 47 Central magnetic core 9, 48 Rear end plates 10, 23, 49 Outer magnetic coils 11, 21, 50 Inner magnetic coil 12 Magnetic field lines 20a Small diameter portion 20b Large diameter portion 33 , 43 Cathode 51, 52 Magnetic shield

Claims (10)

チャネル外周壁とチャネル内周壁により形成された円環状空間からなりその下流端が開口した加速チャネルと、
前記加速チャネルの前記下流端に隣接した外部に配置された陰極と、
前記加速チャネルの上流域に配置された陽極と、
前記加速チャネルに推進剤ガスを供給するための推進剤供給口と、
前記チャネル外周壁の外側に配置された外周磁気コア、前記チャネル内周壁の内側に配置された中央磁気コア、および前記加速チャネルの上流端側において前記外周磁気コアと前記中央磁気コアとの間の磁路を形成するヨークにより形成された磁気回路と、
前記外周磁気コア及び前記中央磁気コアにそれぞれ付設された磁気コイルとを備え、
前記磁気コイルにより発生する磁束が前記磁気回路から漏洩することにより前記加速チャネルの径方向に印加される磁場と、前記陰極と前記陽極により前記加速チャネルの軸方向に印加される電場の作用により、前記推進剤供給口から供給される推進剤が電離し、生成されたイオンが加速されて推力を発生するホールスラスタにおいて、
前記外周磁気コアと前記中央磁気コアとの間隔が、前記下流端において前記上流端よりも狭く、
前記中央磁気コアに付設された内側磁気コイルは、前記中央磁気コアに対して前記下流端側に偏在して配置されていることを特徴とするホールスラスタ。
An acceleration channel comprising an annular space formed by a channel outer peripheral wall and a channel inner peripheral wall, the downstream end of which is open;
An externally disposed cathode adjacent to the downstream end of the acceleration channel;
An anode disposed upstream of the acceleration channel;
A propellant supply port for supplying propellant gas to the acceleration channel;
An outer peripheral magnetic core disposed outside the outer peripheral wall of the channel, a central magnetic core disposed inside the inner peripheral wall of the channel, and between the outer peripheral magnetic core and the central magnetic core on the upstream end side of the acceleration channel A magnetic circuit formed by a yoke forming a magnetic path;
Magnetic coils respectively attached to the outer peripheral magnetic core and the central magnetic core,
By the action of the magnetic field applied in the radial direction of the acceleration channel by the magnetic flux generated by the magnetic coil leaking from the magnetic circuit, and the electric field applied in the axial direction of the acceleration channel by the cathode and the anode, In the Hall thruster in which the propellant supplied from the propellant supply port is ionized and the generated ions are accelerated to generate thrust,
An interval between the outer peripheral magnetic core and the central magnetic core is narrower at the downstream end than at the upstream end,
The hall thruster, wherein an inner magnetic coil attached to the central magnetic core is arranged to be unevenly distributed on the downstream end side with respect to the central magnetic core.
前記外周磁気コアは、前記加速チャネルの軸方向において、前記中央磁気コアに対して傾斜した形状を有する請求項1に記載のホールスラスタ。   The Hall thruster according to claim 1, wherein the outer peripheral magnetic core has a shape inclined with respect to the central magnetic core in an axial direction of the acceleration channel. 前記外周磁気コアの上流端の直径D0、前記外周磁気コアの下流端の直径D1が、下記の式(1)の関係を満たす請求項1または2に記載のホールスラスタ。
1.2×D1<D0<1.5×D1 (1)
3. The Hall thruster according to claim 1, wherein a diameter D 0 of an upstream end of the outer magnetic core and a diameter D 1 of a downstream end of the outer magnetic core satisfy a relationship of the following formula (1).
1.2 × D 1 <D 0 <1.5 × D 1 (1)
チャネル外周壁とチャネル内周壁により形成された円環状空間からなりその下流端が開口した加速チャネルと、
前記加速チャネルの前記下流端に隣接した外部に配置された陰極と、
前記加速チャネルの上流域に配置された陽極と、
前記加速チャネルに推進剤ガスを供給するための推進剤供給口と、
前記チャネル外周壁の外側に配置された外周磁気コア、前記チャネル内周壁の内側に配置された中央磁気コア、および前記加速チャネルの上流端側において前記外周磁気コアと前記中央磁気コアとの間の磁路を形成するヨークにより形成された磁気回路と、
前記外周磁気コア及び前記中央磁気コアにそれぞれ付設された磁気コイルとを備え、
前記磁気コイルにより発生する磁束が前記磁気回路から漏洩することにより前記加速チャネルの径方向に印加される磁場と、前記陰極と前記陽極により前記加速チャネルの軸方向に印加される電場の作用により、前記推進剤供給口から供給される推進剤が電離し、生成されたイオンが加速されて推力を発生するホールスラスタにおいて、
前記中央磁気コアの直径は、前記下流端において前記上流端よりも大きいことを特徴とするホールスラスタ。
An acceleration channel comprising an annular space formed by a channel outer peripheral wall and a channel inner peripheral wall, the downstream end of which is open;
An externally disposed cathode adjacent to the downstream end of the acceleration channel;
An anode disposed upstream of the acceleration channel;
A propellant supply port for supplying propellant gas to the acceleration channel;
An outer peripheral magnetic core disposed outside the outer peripheral wall of the channel, a central magnetic core disposed inside the inner peripheral wall of the channel, and between the outer peripheral magnetic core and the central magnetic core on the upstream end side of the acceleration channel A magnetic circuit formed by a yoke forming a magnetic path;
Magnetic coils respectively attached to the outer peripheral magnetic core and the central magnetic core,
By the action of the magnetic field applied in the radial direction of the acceleration channel by the magnetic flux generated by the magnetic coil leaking from the magnetic circuit, and the electric field applied in the axial direction of the acceleration channel by the cathode and the anode, In the Hall thruster in which the propellant supplied from the propellant supply port is ionized and the generated ions are accelerated to generate thrust,
The hall thruster characterized in that the diameter of the central magnetic core is larger at the downstream end than at the upstream end.
前記中央磁気コアは、前記下流端側の大径部と前記上流端側の小径部により形成された2段構造を有する請求項4に記載のホールスラスタ。   5. The hall thruster according to claim 4, wherein the central magnetic core has a two-stage structure formed by a large-diameter portion on the downstream end side and a small-diameter portion on the upstream end side. 前記小径部の長さLcは、中央磁気コアの長さLに対してLc≧0.5Lの関係を満たす範囲である請求項5に記載のホールスラスタ。   6. The hole thruster according to claim 5, wherein the length Lc of the small diameter portion is in a range satisfying a relationship of Lc ≧ 0.5L with respect to the length L of the central magnetic core. 前記中央磁気コアの前記小径部の直径W1、前記大径部の直径W2が、下記の式(2)の関係を満たす請求項5または6に記載のホールスラスタ。
2/2<W1<3W2/4 (2)
The hall thruster according to claim 5 or 6, wherein a diameter W 1 of the small diameter portion and a diameter W 2 of the large diameter portion of the central magnetic core satisfy a relationship of the following formula (2).
W 2/2 <W 1 < 3W 2/4 (2)
前記中央磁気コアに付設された内側磁気コイルは、前記中央磁気コアに対して前記下流端側に偏在して配置されている請求項4〜7のいずれか1項に記載のホールスラスタ。   The hall thruster according to any one of claims 4 to 7, wherein an inner magnetic coil attached to the central magnetic core is arranged to be unevenly distributed on the downstream end side with respect to the central magnetic core. チャネル外周壁とチャネル内周壁により形成された円環状空間からなりその下流端が開口した加速チャネルと、
前記加速チャネルの前記下流端に隣接した外部に配置された陰極と、
前記加速チャネルの上流域に配置された陽極と、
前記加速チャネルに推進剤ガスを供給するための推進剤供給口と、
前記チャネル外周壁の外側に配置された外周磁気コア、前記チャネル内周壁の内側に配置された中央磁気コア、および前記加速チャネルの上流端側において前記外周磁気コアと前記中央磁気コアとの間の磁路を形成するヨークにより形成された磁気回路と、
前記外周磁気コア及び前記中央磁気コアにそれぞれ付設された磁気コイルとを備え、
前記磁気コイルにより発生する磁束が前記磁気回路から漏洩することにより前記加速チャネルの径方向に印加される磁場と、前記陰極と前記陽極により前記加速チャネルの軸方向に印加される電場の作用により、前記推進剤供給口から供給される推進剤が電離し、生成されたイオンが加速されて推力を発生するホールスラスタにおいて、
前記中央磁気コアに付設された内側磁気コイルは、前記中央磁気コアに対して前記下流端側に偏在して配置されていることを特徴とするホールスラスタ。
An acceleration channel comprising an annular space formed by a channel outer peripheral wall and a channel inner peripheral wall, the downstream end of which is open;
An externally disposed cathode adjacent to the downstream end of the acceleration channel;
An anode disposed upstream of the acceleration channel;
A propellant supply port for supplying propellant gas to the acceleration channel;
An outer peripheral magnetic core disposed outside the outer peripheral wall of the channel, a central magnetic core disposed inside the inner peripheral wall of the channel, and between the outer peripheral magnetic core and the central magnetic core on the upstream end side of the acceleration channel A magnetic circuit formed by a yoke forming a magnetic path;
Magnetic coils respectively attached to the outer peripheral magnetic core and the central magnetic core,
By the action of the magnetic field applied in the radial direction of the acceleration channel by the magnetic flux generated by the magnetic coil leaking from the magnetic circuit, and the electric field applied in the axial direction of the acceleration channel by the cathode and the anode, In the Hall thruster in which the propellant supplied from the propellant supply port is ionized and the generated ions are accelerated to generate thrust,
The hall thruster, wherein an inner magnetic coil attached to the central magnetic core is arranged to be unevenly distributed on the downstream end side with respect to the central magnetic core.
前記中央磁気コアの上流端から前記内側磁気コイルの上流端までの距離Lbは、前記中央磁気コアの長さLに対して、Lb≧0.5Lの関係を満たす範囲である請求項1〜3、8、および9のいずれか1項に記載のホールスラスタ。

The distance Lb from the upstream end of the central magnetic core to the upstream end of the inner magnetic coil is a range satisfying a relationship of Lb ≧ 0.5L with respect to the length L of the central magnetic core. , 8, and 9. The hall thruster according to claim 1.

JP2005256646A 2005-09-05 2005-09-05 Hall thruster having magnetic circuit having magnetic field concentrating structure Withdrawn JP2007071055A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005256646A JP2007071055A (en) 2005-09-05 2005-09-05 Hall thruster having magnetic circuit having magnetic field concentrating structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005256646A JP2007071055A (en) 2005-09-05 2005-09-05 Hall thruster having magnetic circuit having magnetic field concentrating structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007071055A true JP2007071055A (en) 2007-03-22

Family

ID=37932743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005256646A Withdrawn JP2007071055A (en) 2005-09-05 2005-09-05 Hall thruster having magnetic circuit having magnetic field concentrating structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007071055A (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010174894A (en) * 2009-01-27 2010-08-12 Snecma Sealed electronic drift thruster
WO2011108060A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-09 三菱電機株式会社 Hall thruster, cosmonautic vehicle, and propulsion method
JP2013531755A (en) * 2010-04-29 2013-08-08 スネクマ Hall effect motor for controlling the temperature of the cathode heating device
WO2013146754A1 (en) 2012-03-27 2013-10-03 塩野義製薬株式会社 Aromatic heterocyclic five-membered ring derivative having trpv4 inhibitory activity
JP2015502480A (en) * 2011-11-22 2015-01-22 スネクマ Hall effect thruster
CN105003409A (en) * 2015-07-16 2015-10-28 兰州空间技术物理研究所 Cathode center layout of Hall thruster
CN105390357A (en) * 2015-10-29 2016-03-09 兰州空间技术物理研究所 Ring-shaped ion thruster discharge chamber
CN109779865A (en) * 2019-03-14 2019-05-21 南华大学 Permanent magnetism hall thruster igniter
CN111852802A (en) * 2020-07-27 2020-10-30 大连理工大学 Hall effect ring type ion thruster
CN112012897A (en) * 2020-08-12 2020-12-01 北京控制工程研究所 Hall thruster high temperature end axial clearance adjustment structure
CN114412739A (en) * 2022-02-24 2022-04-29 兰州空间技术物理研究所 High-power Hall thruster magnetic circuit assembly
CN115673760A (en) * 2023-01-03 2023-02-03 国科大杭州高等研究院 High-precision assembling tool and method for Hall thruster

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010174894A (en) * 2009-01-27 2010-08-12 Snecma Sealed electronic drift thruster
WO2011108060A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-09 三菱電機株式会社 Hall thruster, cosmonautic vehicle, and propulsion method
JP5295423B2 (en) * 2010-03-01 2013-09-18 三菱電機株式会社 Hall thruster, spacecraft and propulsion method
US9089040B2 (en) 2010-03-01 2015-07-21 Mitsubishi Electric Corporation Hall thruster, cosmonautic vehicle, and propulsion method
JP2013531755A (en) * 2010-04-29 2013-08-08 スネクマ Hall effect motor for controlling the temperature of the cathode heating device
JP2015502480A (en) * 2011-11-22 2015-01-22 スネクマ Hall effect thruster
WO2013146754A1 (en) 2012-03-27 2013-10-03 塩野義製薬株式会社 Aromatic heterocyclic five-membered ring derivative having trpv4 inhibitory activity
CN105003409A (en) * 2015-07-16 2015-10-28 兰州空间技术物理研究所 Cathode center layout of Hall thruster
CN105390357A (en) * 2015-10-29 2016-03-09 兰州空间技术物理研究所 Ring-shaped ion thruster discharge chamber
CN109779865A (en) * 2019-03-14 2019-05-21 南华大学 Permanent magnetism hall thruster igniter
CN109779865B (en) * 2019-03-14 2024-04-19 南华大学 Ignition device of permanent magnet Hall thruster
CN111852802A (en) * 2020-07-27 2020-10-30 大连理工大学 Hall effect ring type ion thruster
CN111852802B (en) * 2020-07-27 2021-10-15 大连理工大学 Hall effect ring type ion thruster
CN112012897A (en) * 2020-08-12 2020-12-01 北京控制工程研究所 Hall thruster high temperature end axial clearance adjustment structure
CN114412739A (en) * 2022-02-24 2022-04-29 兰州空间技术物理研究所 High-power Hall thruster magnetic circuit assembly
CN115673760A (en) * 2023-01-03 2023-02-03 国科大杭州高等研究院 High-precision assembling tool and method for Hall thruster

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007071055A (en) Hall thruster having magnetic circuit having magnetic field concentrating structure
JP3609407B2 (en) Short plasma accelerator with closed electron drift
US9897079B2 (en) External discharge hall thruster
US9297368B1 (en) Multi-thruster propulsion apparatus
RU2344577C2 (en) Plasma accelerator with closed electron drift
US7624566B1 (en) Magnetic circuit for hall effect plasma accelerator
US9854660B2 (en) Ion accelerators
US10539122B2 (en) Plasma accelerating apparatus and plasma accelerating method
EP3379080B1 (en) Cusped-field thruster
US11781536B2 (en) Ignition process for narrow channel hall thruster
US20170198683A1 (en) Mpd thruster that accelerates electrodeless plasma and electrodeless plasma accelerating method using mpd thruster
US3315125A (en) High-power ion and electron sources in cascade arrangement
US7030576B2 (en) Multichannel hall effect thruster
RU2319040C2 (en) Plasma-jet engine with galvanomagnetic hall effect
JP2018156846A (en) Ion source and ion beam generating method
US9181935B2 (en) Plasma thrusters
CN115681052A (en) Hall thruster, equipment with Hall thruster and using method of Hall thruster
JP2002517661A (en) Magnetic flux formation in ion accelerators using closed electron drift
WO2016149082A1 (en) Hall thruster with exclusive outer magnetic core
RU2139647C1 (en) Closed-electron-drift plasma accelerator
CN113365402B (en) Apparatus for confining a plasma beam
JP2909696B2 (en) Beam generating method and apparatus
Raitses et al. Operation and plume measurements of miniaturized cylindrical Hall thrusters with permanent magnets
JP2876280B2 (en) Beam generating method and apparatus
CN113056083A (en) Plasma beam generating device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20081202