一种带有整体外线圈励磁结构的霍尔推力器的制作方法

1.本发明涉及霍尔推力器技术领域，尤其涉及一种带有整体外线圈励磁结构的霍尔推力器。


背景技术：

2.随着航天技术的发展和人类航天任务的不断增加，航天器要求推进系统质量更轻、体积更小和效率更高，所以比冲高、寿命长、结构紧凑、体积小和污染轻的电推进系统受到更高的青睐，特别针对霍尔推力器来说。
3.霍尔推力器是利用电场和磁场共同作用将电能转换为工质功能的一种功能转换装置，它一般具有具有中空共轴结构，通道内存在沿径向方向的磁场和沿轴向方向的电场，阴极发射电子，电子群在向阳极运动的过程中被磁场束缚并在通道内作拉莫尔回旋运动，在正交电磁场作用下形成沿圆周方向的定向闭环漂移运动，同时被磁场束缚的电子群与注入通道的中性推进剂原子之间发生碰撞，使中性原子电离产生离子和电子。这些电子方面用来提供电流，维持放电，另一方面继续电离中性原子。由于离子质量远大于电子质量，具有较大的拉莫尔半径(通常是米的数量级)，而推力器通道长度一般只有几厘米，因此离子几乎不受通道内磁场的影响，在轴向电场作用下高速喷出，产生反作用力为航天飞行器提供动力。
4.而作为一种典型的磁约束等离子体放电装置，磁场在其工作过程中占有极其重要的基础物理地位，推力器放电通道内的磁场可以由永久磁铁或者绕组线圈，分为他励磁或者自励磁模式，对励磁绕组线圈来说，在磁场叠加的过程中，产生更高的温度，一方面会破坏绕组线圈中的绝缘层，另一方面，也会影响到整体的运行效率，因此，为解决此类问题，我们提出一种带有整体外线圈励磁结构的霍尔推力器。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种带有整体外线圈励磁结构的霍尔推力器。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种带有整体外线圈励磁结构的霍尔推力器，安装板上表面和下表面的中心点位置分别固定安装有外磁极保护罩和阳极发射端，且安装板一侧固定安装有阴极发射端，安装板位于外磁极保护罩的内部位置上固定安装有内磁极，外磁极保护罩与内磁极之间设置有放电室；
8.外磁极保护罩的内部固定安装有内导磁结构安装套，内导磁结构安装套的内部呈中空状，且内导磁结构安装套的下端呈开口状，内导磁结构安装套的外圈位置和内圈位置上均安装有励磁绕组线圈；
9.内导磁结构安装套的内部位置上设置有呈竖直方向的连接杆，且内导磁结构安装套的圆周外壁和圆周内壁上均开设有透气口，连接杆的上端和下端位置上均固定安装有滑
动板。
10.优选的，连接杆沿外磁极保护罩的圆心点以九十度呈均匀分布。
11.优选的，内导磁结构安装套内部空间的上下两侧内壁上均开设有滑槽，其中位于下侧的滑动板的两端位置上均转到安装有滚珠；
12.其中位于上侧的滑动板上表面固定安装有四爪支撑杆，四爪支撑杆的末端位置均转动安装有滚珠。
13.优选的，连接杆上呈均匀分布固定安装有球状永磁体，每个球状永磁体上均设置有半球套，半球套上固定安装有呈水平分布的扇片。
14.优选的，每个扇片呈圆形，且扇片的外轮廓边与内导磁结构安装套的内部曲面之间匹配。
15.优选的，每个相邻的球状永磁体的间距小于扇片的半径。
16.优选的每个位于上侧位置的滑动板上分别设置有外环形滑套和内环形滑杆，外环形滑套的末端和内环形滑杆的顶端均安装在滑动板上；
17.内环形滑杆在外环形滑套的内部滑动，外环形滑套的内部开设有与内环形滑杆匹配的空腔，空腔的内部设置有缓冲弹簧，缓冲弹簧的一端安装在空腔的内壁上，且缓冲弹簧的另一端安装在内环形滑杆的末端位置上。
18.本发明提出的一种带有整体外线圈励磁结构的霍尔推力器，有益效果在于：本方案在使用过程中，将励磁绕组线圈缠绕在内导磁结构安装套的内圈和外圈位置上，而内磁线绕组安装套内部呈现中空状，励磁绕组线圈在通电过程产生的热空气集中在内磁线绕组安装套的内部位置上，并可以在磁场的作用下，内部的球状永磁体在磁场作用下，每个连接杆可以沿着磁场方向进行有序旋转，在旋转过程中，对应的扇片沿着旋转方向发生倾斜，从而在每个扇片旋转过程中，产生向下的风力，将热空气从内导磁结构安装套内部抽出。
附图说明
19.图1为本发明提出的一种带有整体外线圈励磁结构的霍尔推力器的结构示意图；
20.图2为本发明提出的一种带有整体外线圈励磁结构的霍尔推力器的外磁极保护罩部件的剖切图；
21.图3为本发明提出的一种带有整体外线圈励磁结构的霍尔推力器的内导磁结构安装套部件的拆分图；
22.图4为本发明提出的一种带有整体外线圈励磁结构的霍尔推力器的内导磁结构安装套部件的正视图；
23.图5为本发明提出的一种带有整体外线圈励磁结构的霍尔推力器的滑动板部件的结构示意图；
24.图6为本发明提出的一种带有整体外线圈励磁结构的霍尔推力器的图5的局部剖切图。
25.图中：1、安装板；2、阴极发射端；3、阳极发射端；4、外磁极保护罩；5、内磁极；6、内导磁结构安装套；7、励磁绕组线圈；8、透气口；9、滑槽；10、内环形滑杆；11、外环形滑套；12、四爪支撑杆；13、滚珠；14、滑动板；15、缓冲弹簧；16、连接杆；17、半球套；18、扇片；19、球状永磁体。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.参照图1-6，一种带有整体外线圈励磁结构的霍尔推力器，包括安装板1，安装板1上表面和下表面的中心点位置分别固定安装有外磁极保护罩4和阳极发射端3，且安装板1一侧固定安装有阴极发射端2，安装板1位于外磁极保护罩4的内部位置上固定安装有内磁极5，外磁极保护罩4与内磁极5之间设置有放电室；
29.外磁极保护罩4的内部固定安装有内导磁结构安装套6，内导磁结构安装套6的内部呈中空状，且内导磁结构安装套6的下端呈开口状，内导磁结构安装套6的外圈位置和内圈位置上均安装有励磁绕组线圈7；
30.内导磁结构安装套6的内部位置上设置有呈竖直方向的连接杆16，且内导磁结构安装套6的圆周外壁和圆周内壁上均开设有透气口8，连接杆16的上端和下端位置上均固定安装有滑动板14，连接杆16沿外磁极保护罩4的圆心点以九十度呈均匀分布，内导磁结构安装套6内部空间的上下两侧内壁上均开设有滑槽9，其中位于下侧的滑动板14的两端位置上均转到安装有滚珠13；
31.其中位于上侧的滑动板14上表面固定安装有四爪支撑杆12，四爪支撑杆12的末端位置均转动安装有滚珠13，连接杆16上呈均匀分布固定安装有球状永磁体19，每个球状永磁体19上均设置有半球套17，半球套17上固定安装有呈水平分布的扇片18，每个扇片18呈圆形，且扇片18的外轮廓边与内导磁结构安装套6的内部曲面之间匹配，每个相邻的球状永磁体19的间距小于扇片18的半径，每个位于上侧位置的滑动板14上分别设置有外环形滑套11和内环形滑杆10，外环形滑套11的末端和内环形滑杆10的顶端均安装在滑动板14上；
32.内环形滑杆10在外环形滑套11的内部滑动，外环形滑套11的内部开设有与内环形滑杆10匹配的空腔，空腔的内部设置有缓冲弹簧15，缓冲弹簧15的一端安装在空腔的内壁上，且缓冲弹簧15的另一端安装在内环形滑杆10的末端位置上。
33.使用原理及优点：本发明在使用过程中，两个励磁绕组安全7在通电过程中，产生磁场，外磁极保护罩4与内磁极5之间的放电室形成闭环磁场，促使其内部的运动电荷移动，此过程的运行原理不多作赘述；
34.而其中的励磁绕组线圈7为励磁模式的主要结构，工作时放电电流即线圈励磁电流，与他励模式相比，自励模式可以节省三个电源，而且初步的实验发现，自励模式的低频振荡的影响非常小，自励模式霍尔推力器将放电电流作为励磁电流引入励磁系统形成磁场，减少电能变换器的个数，简化供电系统设计，提高了卫星的有效载荷、电能转换效率和可靠性，此处为励磁模式下的运行原理；
35.而在本装置投入使用的前提下，由励磁绕组线圈7在通过外接电源或者线圈励磁电流时，放电室中产生磁场，在磁场力下，连接杆16上的球状永磁体19在磁场力作用下，也可以沿着磁场方向进行旋转，连接杆16通过上下两侧位置的滑动板14在内磁线绕组安装套
6的内部空间中进行旋转，并分为如下结构部分：
36.一部分：励磁绕组线圈7在通电过程中产生的热空气可以沿着透气口8集中在内磁线绕组安装套6的内部；
37.二部分：在连接杆16进行旋转的同时，每个扇片18在旋转过程中，产生一定方向的倾斜，使倾斜方向与环形磁场方向始终保持一致，那么，使内磁线绕组安装套6内部的热空气在扇片18的作用下，之间从内磁线绕组安装套6下端开口位置上抽出；
38.三部分：因为四个连接杆16可以理解为设置在内磁线绕组安装套6的四个象限点位置上，所以每个连接杆16可以理解为同步旋转，而每组相邻位置上的滑动板14上分别安装有内环形滑杆10和外环形滑套11，例如在其中一个滑动板14过于靠近另外一个相邻的滑动板14时，内环形滑杆10收缩在外环形滑套11，但是内环形滑杆10和外环形滑套11之间设置保留有最小的空间，避免两个相邻位置上的滑动板14相撞；
39.四部分：在励磁模式下，工作时放电电流即线圈励磁电流，励磁电流通过励磁绕组线圈7时产生磁场，而在磁场力的作用下，会在励磁绕组线圈7中感应电动势er，在此电动势作用下，在励磁绕组线圈7中会产生一个励磁电流if1，if1所产生的磁通势将使放电室中的磁场加强，励磁绕组线圈7中感应电动势进一步增加到e1，使励磁电流又将增大到if2，如此相互促进，直至放电室内部的磁场强度越来越大，从而可以加快每个连接杆16的旋转速度，以此加快的热空气抽出的速度，可以起到了更好的散热效果。
40.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。