[发明专利]一种改变霍尔推力器磁场后加载程度的磁路结构

说明书

一种改变霍尔推力器磁场后加载程度的磁路结构，涉及磁路设计技术领域，针对现有技术中加速区高能离子对放电通道壁面的溅射侵蚀使得霍尔推力器寿命低的问题，本发明所提出的磁路形成的磁场正梯度强磁场区位于通道外，且可以通过改变磁路结构实现不同后加载程度。可以大幅度改变通道内磁场强度分布，后加载程度可在0‑50％范围内连续可调节，可控制场强峰值位于通道出口内部或外部，进而延长了霍尔推力器的寿命。

技术领域

本发明涉及磁路设计技术领域，具体为一种改变霍尔推力器磁场后加载程度的磁路结构。

背景技术

霍尔推力器是国际上应用最为广泛的一种空间电推进技术，利用电场和磁场共同作用将电能转换为工质动能的一种能量转换装置。具有结构简单、比冲高、效率高、工作寿命长等优势，适用于各类航天器的姿态控制、轨道修正、轨道转移、动力补偿、位置保持、重新定位、离轨处理、深空探测等任务，成为世界各国降低航天器总质量、提高平台有效载荷、延长在轨寿命的最有效手段之一。

随着近年来空间任务需求发生了巨大改变，如深空探测、南北保位等任务对电推进发动机的总冲、寿命等参数的要求急剧增加。而霍尔推力器工程应用的限制因素主要是其寿命问题，限制因素主要包括：加速区高能离子对放电通道壁面的溅射侵蚀、等离子体束流对磁路系统部件的溅射侵蚀、羽流中高能离子对阴极的轰击侵蚀、太空环境中推力器各部件材料因温度及辐射影响而老化。其中，最关键因素是加速区高能离子对放电通道壁面的溅射侵蚀。放电通道除了维持并参与霍尔推力器内等离子正常放电外，其还兼有保护霍尔推力器的磁路系统的功能。放电通道壁面被侵蚀后，加速区的高能离子直接轰击磁路结构，磁路结构被离子轰击而产生侵蚀，使得磁场分布偏离设计值，磁路系统持续遭到侵蚀，直到推力器的放电稳定性及性能进一步恶化甚至无法正常工作，这就标志着霍尔推力器的工作寿命彻底终结。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中加速区高能离子对放电通道壁面的溅射侵蚀使得霍尔推力器寿命低的问题，提出一种改变霍尔推力器磁场后加载程度的磁路结构。

本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种改变霍尔推力器磁场后加载程度的磁路结构，包括：内部磁路、外部磁路和底板7；

所述内部磁路包括内磁极1、内磁芯2、内磁屏3和内线圈8；

所述外部磁路包括外磁屏4、外磁极5、外磁壳6和外线圈9；

所述底板7、内磁极1、内磁芯2、内磁屏3、内线圈8、外磁屏4、外磁极5、外磁壳6和外线圈9为环形结构；

所述内磁芯2、内线圈8、内磁屏3、外磁屏4、外线圈9和外磁壳6依次远离轴线设置在底板7上，所述内线圈8、内磁屏3、外磁屏4和外线圈9之间设有间隔，所述内磁极1设置在内磁芯2和内线圈8上，所述外磁极5设置在外磁壳6和外线圈9上；

所述内磁极1、内磁屏3、外磁屏4和外磁极5远离底板7的一面为上端面，所述内磁极1、内磁屏3、外磁屏4和外磁极5靠近底板7的一面为下端面。

进一步的，所述内磁屏3上端面位于内磁极1上端面和内磁极1下端面之间。

进一步的，所述外磁屏4上端面位于外磁极5上端面和下端面之间。

进一步的，所述内磁极1远离轴线的一端与内磁屏3远离轴线的一端垂直于轴线的距离为内磁极特征尺寸d1；

所述内磁屏3径向厚度为内磁屏厚度b1；

所述内磁极特征尺寸d1大于内磁屏厚度b1。

进一步的，所述外磁屏4靠近轴线的一端与外磁极5靠近轴线的一端垂直于轴线的距离为外磁极特征尺寸d3；

所述外磁屏4径向厚度为外磁屏厚度b2；

所述外磁极特征尺寸d3大于或等于外磁屏厚度b2。