JP2007177639A - 電源装置 - Google Patents
電源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007177639A JP2007177639A JP2005374204A JP2005374204A JP2007177639A JP 2007177639 A JP2007177639 A JP 2007177639A JP 2005374204 A JP2005374204 A JP 2005374204A JP 2005374204 A JP2005374204 A JP 2005374204A JP 2007177639 A JP2007177639 A JP 2007177639A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- anode voltage
- gas flow
- coil current
- flow rate
- anode
- 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.)
- Granted
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 39
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 57
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 83
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 78
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 10
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 4
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/54—Plasma accelerators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
- F03H1/0006—Details applicable to different types of plasma thrusters
- F03H1/0018—Arrangements or adaptations of power supply systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
- F03H1/0037—Electrostatic ion thrusters
- F03H1/0062—Electrostatic ion thrusters grid-less with an applied magnetic field
- F03H1/0075—Electrostatic 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)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
【解決手段】電源装置1は、アノード電極12へアノード電圧Vaを印加するアノード電源2、磁場生成用コイルへコイル電流Icを流すコイル電源3,4、ガス流量調節器15を介してガス流量Qを調整するガス流量制御装置5および制御装置9を備え、制御装置9は、アノード電圧Vaとコイル電流Icとに関係付けられた関数にしたがってアノード電圧Vaとガス流量Qとコイル電流Icとを制御し、イオン加速装置であるホールスラスタ11のイオン加速量を調整する。
【選択図】図1
Description
図1は、この発明を実施するための実施の形態1における電源装置の構成図である。図1において、電源装置1は、イオン加速装置であるホールスラスタ11およびホールスラスタ11へ電子を供給するホローカソード21を制御するものである。図1では、環状の装置であるホールスラスタ11の中心軸を通り、中心軸に平行な面でのホールスラスタ11の断面図を示している。ホールスラスタ11は、アノード電極12、磁場生成用コイルである内部コイル13と外部コイル14、ガス流量調節器15および円環状のイオン加速領域18を形成する内側リング16と外側リング17によって構成されている。図2は、図1に示した直線A−Aでの断面図(ホールスラスタ11の軸方向に垂直な面での断面図)である。アノード電極12、外部コイル14、内側リング16および外側リング17は円環状の形状である。
実施の形態1においては、コイル電流Icがアノード電圧Vaの平方根に略比例するように制御する場合について説明した。本実施の形態では、コイル電流Icがアノード電圧Vaに略比例するように制御する場合について説明する。一般的に、ホールスラスタ11内部の電子の速度は、磁束密度の弱い領域では古典拡散に従うが、強い領域では異常拡散に従う。異常拡散(Bohm拡散)を仮定した場合には、電子の移動度μおよび電子の速度Vは式(8)および式(9)のように表わすことができる。
実施の形態1において説明したようなホールスラスタ11の制御を行うことで、放電振動現象が発生しにくい安定な動作を行うことができる。つまり、任意のアノード電圧Vaおよびガス流量Qの条件に対して、適切なコイル電流値Icを選ぶことで、ホールスラスタ11はあらゆる動作領域で、安定な動作を行うことができる。このような条件下で制御を行うことは、定常的にホールスラスタ11が動作している場合に重要であるだけではなく、ホールスラスタ11の動作開始時に、アノード電圧Vaを立ち上がる場合や、ホールスラスタ11の推力を変更するために、イオン加速量の変更時に、アノード電圧Vaおよびガス流量Qを変化させる場合などの過渡状態においても、放電振動現象が発生しにくくなり、ホールスラスタ11の動作の安定性を向上させるために非常に効果的である。
図6は、この発明を実施するための実施の形態4におけるイオン加速量の変更時のアノード電圧Vaとガス流量Qとコイル電流Icとの設定値の変更を行うための手順を示すフローチャートである。ホールスラスタ11の推力を変化させるためにイオン加速量を変更する場合にも、実施の形態1で説明したアノード電圧Vaとガス流量Qとコイル電流Icとの制御を行って放電振動現象を抑える必要がある。しかしながら、設定値の変更時に過渡的に各パラメータが変化するので、特にガス流量Qを変更する場合の手順について説明する。ガス流量Qは、アノード電圧Vaおよびコイル電流Icなどの電気的な諸量と比較すると、その値を変更するためにはるかに長い時間が必要である。
図7は、この発明を実施するための実施の形態5における電源装置の構成図である。図7において、電源装置1は、データベース記憶部10を備えたことが実施の形態1と異なる。図7において、図1と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の形容は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
Claims (8)
- アノード電極とガス流量調節器と磁場生成用コイルとを設けたイオン加速装置を制御する電源装置であって、
前記アノード電極へ印加されるアノード電圧と前記ガス流量調節器を介して流されるガス流量と前記磁場生成用コイルへ流されるコイル電流とを制御して前記イオン加速装置のイオン加速量を調整する制御装置を備え、
前記制御装置は、少なくとも前記アノード電圧と前記コイル電流とに関係付けられた関数に従って前記アノード電圧と前記ガス流量と前記コイル電流とを制御することを特徴とする電源装置。 - 制御装置は、コイル電流がアノード電圧の平方根とガス流量の平方根とを乗算した値に略比例するように制御することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- イオン加速装置の動作開始時には、制御装置は、アノード電圧の印加開始以前にコイル電流が流れ、前記アノード電圧の印加後から前記アノード電圧が安定するまでの間、前記コイル電流が前記アノード電圧の平方根とガス流量の平方根とを乗算した値に略比例するように制御することを特徴とする請求項1または2に記載の電源装置。
- イオン加速装置の動作開始時には、制御装置は、アノード電圧の印加開始以前にコイル電流が流れ、前記アノード電圧の印加後から前記アノード電圧が安定するまでの間、前記コイル電流が前記アノード電圧に略比例するように制御することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- イオン加速量の変更時には、制御装置は、コイル電流がアノード電圧の平方根とガス流量の平方根とを乗算した値に略比例するように制御することを特徴とする請求項1または2に記載の電源装置。
- イオン加速量の変更時には、制御装置は、コイル電流がアノード電圧に略比例するように制御することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 少なくともアノード電圧とコイル電流とに関係付けられた関数に従う前記アノード電圧とガス流量と前記コイル電流との関係をテーブル化したデータベースを蓄積するデータベース記憶部を備え、
制御装置は、前記データベースに基づいて前記アノード電圧と前記ガス流量と前記コイル電流とを制御することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の電源装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005374204A JP4650258B2 (ja) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | 電源装置 |
US11/613,479 US7560870B2 (en) | 2005-12-27 | 2006-12-20 | Power supply apparatus for ion accelerator |
FR0611464A FR2895640A1 (fr) | 2005-12-27 | 2006-12-27 | Dispositif d'alimentation en energie pour un accelerateur d'ions. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005374204A JP4650258B2 (ja) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | 電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007177639A true JP2007177639A (ja) | 2007-07-12 |
JP4650258B2 JP4650258B2 (ja) | 2011-03-16 |
Family
ID=38137707
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005374204A Active JP4650258B2 (ja) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | 電源装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7560870B2 (ja) |
JP (1) | JP4650258B2 (ja) |
FR (1) | FR2895640A1 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011144699A (ja) * | 2010-01-12 | 2011-07-28 | Mitsubishi Electric Corp | 電源装置 |
WO2011108060A1 (ja) | 2010-03-01 | 2011-09-09 | 三菱電機株式会社 | ホールスラスタ及び宇宙航行体及び推進方法 |
JP2013531755A (ja) * | 2010-04-29 | 2013-08-08 | スネクマ | カソード加熱装置の温度を制御するホール効果モータ |
JP2014005762A (ja) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | 電源装置 |
CN113217316A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-06 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种基于Kaufman型离子推力器的推力调节方法及卫星应用 |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070007844A1 (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-11 | Levitronics, Inc. | Self-sustaining electric-power generator utilizing electrons of low inertial mass to magnify inductive energy |
JP4650258B2 (ja) | 2005-12-27 | 2011-03-16 | 三菱電機株式会社 | 電源装置 |
JP4697460B2 (ja) * | 2006-10-04 | 2011-06-08 | 三菱電機株式会社 | 電源装置 |
US8468794B1 (en) * | 2010-01-15 | 2013-06-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration | Electric propulsion apparatus |
CN101969737B (zh) * | 2010-08-27 | 2012-06-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种实现霍尔推力器等离子体束聚焦的外回路控制装置及方法 |
FR2976029B1 (fr) * | 2011-05-30 | 2016-03-11 | Snecma | Propulseur a effet hall |
CN103983927A (zh) * | 2014-06-11 | 2014-08-13 | 哈尔滨工业大学 | 根据霍尔推力器中耦合振荡伴生的动态磁场确定线圈安匝变化百分率范围的方法 |
CN105072792A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-18 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种柱形磁铁四级环尖离子推力器磁场 |
CN106837722B (zh) * | 2016-11-29 | 2019-01-08 | 上海空间推进研究所 | 一种采用轻质一体化阳极的霍尔推力器 |
CN108320879B (zh) * | 2018-02-06 | 2020-02-07 | 哈尔滨工业大学 | 霍尔推力器柔性磁路调控方法 |
CN108999906B (zh) * | 2018-10-11 | 2024-03-26 | 北矿科技股份有限公司 | 一种用于电磁阻尼器的励磁装置 |
CN109751213B (zh) * | 2019-02-15 | 2020-05-29 | 上海空间推进研究所 | 降低霍尔推力器启动冲击的放电回路及软启动方法 |
US11815074B1 (en) * | 2019-06-28 | 2023-11-14 | United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration | Scalable power processing units for hall-effect thruster propulsion systems and terrestrial systems |
CN110647034B (zh) * | 2019-09-04 | 2020-08-14 | 北京航空航天大学 | 一种脉冲等离子体推力器的神经网络控制方法 |
CN111852802B (zh) * | 2020-07-27 | 2021-10-15 | 大连理工大学 | 一种霍尔效应环型离子推力器 |
WO2023244857A1 (en) * | 2022-06-17 | 2023-12-21 | The Regents Of The University Of Michigan | Hall thruster |
CN115681063B (zh) * | 2023-01-03 | 2023-05-09 | 国科大杭州高等研究院 | 多工作模式霍尔推进系统的运行方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09209915A (ja) * | 1996-02-09 | 1997-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | イオンエンジン装置 |
JPH09287550A (ja) * | 1996-04-24 | 1997-11-04 | Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> | イオンエンジン装置 |
JP2005282403A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Mitsubishi Electric Corp | 電源装置 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4294867B2 (ja) | 1998-06-05 | 2009-07-15 | エアロジェット−ジェネラル・コーポレーション | 閉じた電子ドリフトを使用するイオン加速器での磁束形成 |
US6448721B2 (en) * | 2000-04-14 | 2002-09-10 | General Plasma Technologies Llc | Cylindrical geometry hall thruster |
JP4650258B2 (ja) | 2005-12-27 | 2011-03-16 | 三菱電機株式会社 | 電源装置 |
US7312579B2 (en) * | 2006-04-18 | 2007-12-25 | Colorado Advanced Technology Llc | Hall-current ion source for ion beams of low and high energy for technological applications |
-
2005
- 2005-12-27 JP JP2005374204A patent/JP4650258B2/ja active Active
-
2006
- 2006-12-20 US US11/613,479 patent/US7560870B2/en active Active
- 2006-12-27 FR FR0611464A patent/FR2895640A1/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09209915A (ja) * | 1996-02-09 | 1997-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | イオンエンジン装置 |
JPH09287550A (ja) * | 1996-04-24 | 1997-11-04 | Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> | イオンエンジン装置 |
JP2005282403A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Mitsubishi Electric Corp | 電源装置 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011144699A (ja) * | 2010-01-12 | 2011-07-28 | Mitsubishi Electric Corp | 電源装置 |
WO2011108060A1 (ja) | 2010-03-01 | 2011-09-09 | 三菱電機株式会社 | ホールスラスタ及び宇宙航行体及び推進方法 |
CN102782320A (zh) * | 2010-03-01 | 2012-11-14 | 三菱电机株式会社 | 霍尔推进器及宇宙航行体及推进方法 |
JP5295423B2 (ja) * | 2010-03-01 | 2013-09-18 | 三菱電機株式会社 | ホールスラスタ及び宇宙航行体及び推進方法 |
US9089040B2 (en) | 2010-03-01 | 2015-07-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Hall thruster, cosmonautic vehicle, and propulsion method |
JP2013531755A (ja) * | 2010-04-29 | 2013-08-08 | スネクマ | カソード加熱装置の温度を制御するホール効果モータ |
JP2014005762A (ja) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | 電源装置 |
CN113217316A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-06 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种基于Kaufman型离子推力器的推力调节方法及卫星应用 |
CN113217316B (zh) * | 2021-05-14 | 2022-09-30 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种基于Kaufman型离子推力器的推力调节方法及卫星应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20070145901A1 (en) | 2007-06-28 |
US7560870B2 (en) | 2009-07-14 |
JP4650258B2 (ja) | 2011-03-16 |
FR2895640A1 (fr) | 2007-06-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4650258B2 (ja) | 電源装置 | |
JP4697460B2 (ja) | 電源装置 | |
JP2011144699A (ja) | 電源装置 | |
US11530690B2 (en) | Ignition process for narrow channel hall thruster | |
US7345429B2 (en) | Methods and apparatus for generating strongly-ionized plasmas with ionizational instabilities | |
JP6237127B2 (ja) | イオン源、その運転方法および電子銃 | |
US8288950B2 (en) | Apparatus and method for regulating the output of a plasma electron beam source | |
JP5439393B2 (ja) | 電源装置 | |
JP6237133B2 (ja) | イオン源および磁界発生方法 | |
JP2003533848A (ja) | 間接的に加熱されるカソードイオンソース用の制御装置 | |
KR20180061379A (ko) | 다중 대전 종에 대한 이온 소스 | |
Cothran et al. | Continuous and pulsed electron beam production from an uninterrupted plasma cathode | |
Lazzaroni et al. | A global model of micro-hollow cathode discharges in the stationary regime | |
US6964396B2 (en) | Automatic accel voltage tracking system for an ion thruster | |
US3278796A (en) | Magnetically controllable plasma flame generator | |
US4692928A (en) | Method for improving the power of an axial gas laser | |
JP2005282403A (ja) | 電源装置 | |
Fearn et al. | Characterisation of the high current hollow cathode for the T6 ion thruster | |
Payman et al. | Development of a 50-A heaterless hollow cathode for electric thrusters | |
Han et al. | Unstable discharge phenomenon and stabilization of Hall thruster operating in self-excited mode | |
KR102475954B1 (ko) | 무히터 중공 캐소드를 작동시키기 위한 장치 및 방법, 및 그러한 캐소드를 사용하는 전기 공간 추진 시스템 | |
Nakano et al. | Feasibility study of a low-power applied-field MPD arcjet | |
KR102599029B1 (ko) | 교체형 음극을 포함하는 전기추력기, 이를 포함하는 위성, 그리고 전기추력기의 음극을 교체하는 방법 | |
Oks et al. | Electron beam extraction from a broad-beam vacuum-arc metal plasma source | |
JP2833076B2 (ja) | イオン源安定運転制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071112 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101116 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101129 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4650258 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131224 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |