一种具有缓冲腔的霍尔推力器转让专利
申请号 : CN201910218011.X
文献号 : CN111219305B
文献日 : 2021-06-15
发明人 : 丁永杰 , 李鸿 , 魏立秋 , 于达仁
申请人 : 哈尔滨工业大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种具有缓冲腔的霍尔推力器,其特征在于:包括底板(1)、螺母(2)、气体分配器(3)、永磁铁支架(4)、固定螺母(5)、外陶瓷屏(7)、内陶瓷屏(9)、阳极(10)、外永磁铁(11)和内永磁铁(12);外陶瓷屏(7)和内陶瓷屏(9)为内外嵌套的圆筒结构,外陶瓷屏(7)和内陶瓷屏(9)之间具有径向空隙和轴向空隙,所述的外陶瓷屏(7)和内陶瓷屏(9)的底部中心均开有圆形通孔,并且外陶瓷屏(7)的底部下表面圆形通孔的边沿设有圆筒状的外陶瓷屏安装部,内陶瓷屏(9)的底部上表面圆形通孔的边沿设有圆筒状的内陶瓷屏安装部,内陶瓷屏安装部与外陶瓷屏安装部插接安装构成分体陶瓷连接部(8),分体陶瓷连接部(8)使外陶瓷屏(7)和内陶瓷屏(9)之间形成轴向空隙,使外陶瓷屏(7)和内陶瓷屏(9)之间形成缓冲腔结构;所述的阳极(10)和外陶瓷屏(7)通过气体分配器(3)和螺母(2)固定安装在底板(1)上;
内永磁铁(12)通过永磁铁支架(4)固定安装在内陶瓷屏(9)内,并使用固定螺母(5)与底板(1)固定安装;外永磁铁(11)套装在外陶瓷屏(7)的外侧;
所述的阳极(10)包括套体和安装座,圆筒状的套体固定安装在环状的安装座的内圆边沿上;所述的套体套装在分体陶瓷连接部(8)的外侧,安装座与外陶瓷屏(7)的底部通过气体分配器(3)建立连接安装;
所述的气体分配器(3)紧贴阳极(10)的套体外壁并穿过安装座,将阳极(10)和外陶瓷屏(7)的底部通过螺母(2)螺接在底板(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种具有缓冲腔的霍尔推力器,其特征在于:所述的永磁铁支架(4)包括内永磁铁安装部和支撑杆,所述的内永磁铁安装部为圆筒状,支撑杆的一端固定安装在内永磁铁安装部的底部中心处,支撑杆的另一端穿过成分体陶瓷连接部(8)通过固定螺母(5)螺接在底板(1)上。
3.根据权利要求1所述的一种具有缓冲腔的霍尔推力器,其特征在于:所述的固定螺母(5)与底板(1)之间还安装有防松垫圈(6)。
4.根据权利要求1所述的一种具有缓冲腔的霍尔推力器,其特征在于:所述的内永磁铁(12)安装在内永磁铁安装部内。
说明书 :
一种具有缓冲腔的霍尔推力器
技术领域
背景技术
内存在正交的电磁场,从阴极发射到通道内的电子受到正交电磁场的作用而向阳极漂移,
与此同时与从气体分配器喷出的工质气体发生碰撞电离,电离出的电子由于质量小,被径
向磁场约束在通道内,而离子质量大,磁场无法对其进行约束,从而在轴向电场力的作用下
向通道出口加速喷出,从而产生推力。
性气体的均化程度能够有效的增加推力器的电离度和性能以及放电稳定性。中等及以上的
霍尔推力器通常采用缓冲腔的方式来均化气体,并增加气体密度,从而达到提高性能和稳
定性的目的。
无法像正常尺寸霍尔推力器一样能够包裹住气体,因此通道内气体密度无法维持在高水
平,无法保证充分电离。同时霍尔推力器的基本物理过程也限制了小功率霍尔推力器的通
道无法做到更窄从而增加通流密度,因为这会导致严重的等离子体对壁面的轰击,而且均
化效果更加难以保证。因此,综合以上矛盾,需要一种新型的缓冲结构来解决小功率霍尔推
力器的中性气体流动问题是十分必要的。
发明内容
力器的中性气体的均化程度和密度,进而提高了霍尔推力器得放电性能和稳定性。
9为内外嵌套的圆筒结构,外陶瓷屏7和内陶瓷屏9之间具有径向空隙和轴向空隙,构成外陶
瓷屏7和内陶瓷屏9之间的缓冲腔结构;所述的阳极10和内陶瓷屏9通过气体分配器3和螺母
2固定安装在底板1上;内永磁铁12通过永磁铁支架4固定安装在外陶瓷屏7内,并使用固定
螺母5与底板1固定安装;外永磁铁11套装在内陶瓷屏9的外侧。
圆形通孔的边沿设有圆筒状的内陶瓷屏安装部,内陶瓷屏安装部与外陶瓷屏安装部插接安
装构成分体陶瓷连接部8,形成外陶瓷屏7和内陶瓷屏9之间的轴向空隙,使外陶瓷屏7和内
陶瓷屏9之间形成缓冲腔结构。
通过气体分配器3建立连接安装。
过成分体陶瓷连接部8通过固定螺母5螺接在底板1上。
部励磁空间,因此新型缓冲腔得以应用。新型缓冲腔的缓冲作用提高了气体密度,解决了小
功率霍尔的低流量导致的电离不充分问题;同时新型缓冲腔也增加了气体运动路径,使得
气体均化的更充分,解决了推力器由于均化导致的放电不稳定问题。此外,这种缓冲腔的设
计使得气体分配器直径更小,进一步缓解了由于单管供气导致的气体不均化问题。
附图说明
具体实施方式
瓷屏9、阳极10、外永磁铁11和内永磁铁12;外陶瓷屏7和内陶瓷屏9为内外嵌套的圆筒结构,
外陶瓷屏7和内陶瓷屏9之间具有径向空隙和轴向空隙,构成外陶瓷屏7和内陶瓷屏9之间的
缓冲腔结构;所述的阳极10和内陶瓷屏9通过气体分配器3和螺母2固定安装在底板1上;内
永磁铁12通过永磁铁支架4固定安装在外陶瓷屏7内,并使用固定螺母5与底板1固定安装;
外永磁铁11套装在内陶瓷屏9的外侧。如此设置,利用外永磁铁11和内永磁铁12替代传统霍
尔推力器的线圈励磁,在不增加额外的空间和重量的同时,将气体分配器3供给气体进行初
次均化。内陶瓷屏9通过三个通孔实现在底板1上定位,并利用气体分配器3与螺母2固定于
底板1上。
孔的边沿设有圆筒状的内陶瓷屏安装部,内陶瓷屏安装部与外陶瓷屏安装部插接安装构成
分体陶瓷连接部8,形成外陶瓷屏7和内陶瓷屏9之间的轴向空隙,使外陶瓷屏7和内陶瓷屏9
之间形成缓冲腔结构。如此设置,如图2所示,由于本发明的新型缓冲腔使得陶瓷通道的结
构更复杂,陶瓷无法一体化制作,因此该霍尔推力器的放电通道采用外陶瓷屏7和内陶瓷屏
9插接构成,两块分体陶瓷的插接部位构成分体陶瓷连接部8,外陶瓷屏7和内陶瓷屏9之间
的区域形成缓冲腔。
分配器3建立连接安装。如此设置,由于本发明的霍尔推力器较传统的空间更大,因此阳极
10可以放置在更加远离出口的位置,有利于增加电子的运动路径,阻碍电离之后的低能电
子直接到达阳极,使得电子电流更小,有利于增加电流利用率。
要求气体分配器3紧贴缓冲腔内侧安装,这样的方式会最大化利用缓冲腔尺寸,使得气体得
到充分缓冲和均化;也可以最小化气体分配器2的直径,使得单管供气得到更好的均化效
果。
体陶瓷连接部8通过固定螺母5螺接在底板1上,此时内永磁铁安装部套装在外陶瓷屏7内。
如此设置,永磁铁支架4的作用除了压紧两块分体陶瓷外,还有固定内永磁铁的作用,将内
永磁铁通过螺钉固定在永磁铁支架4上;另外永磁铁支架4还有隔热作用,推力器在放电过
程中由于粒子与壁面的相互作用,陶瓷会产生热量,如果传递给永磁铁会造成其磁性能的
下降。
能导致两块分体陶瓷连接处8的松动而引发漏气,因此放松垫圈6的作用是时刻保证连接处
8始终处于紧密状态。