[发明专利]一种离子推力器四极环形永磁体环切场磁路结构

说明书

本发明公开了一种离子推力器四极环形永磁体环切场磁路结构，底端磁极与离子推力器共轴固定在离子推力器的阴极附近；锥段磁极与离子推力器共轴固定在离子推力器的阳极锥段中部附近；直段磁极与离子推力器共轴固定在离子推力器的阳极直段中部附近；出口端磁极与离子推力器共轴固定在离子推力器的栅极附近；在离子推力器放电室内部阳极表面上相邻的两个磁极的极性相反；通过对各磁极的磁场强度和位置的优化设计，本发明的磁路结构形成的四极环切场，将磁场限制在很小的范围，整个放电室大部分区域为近无场区，特别是屏栅极附近的大部分区域接近为无场区，具有放电效率高、束流平直度好、所需永磁体磁感应强度弱的优点。

技术领域

本发明涉及航天技术和推进技术领域，尤其涉及一种离子推力器四极环形永磁体环切场磁路结构。

背景技术

电推进技术作为一种先进空间推进技术，已经在空间各个应用领域得到了广泛应用，包括姿态控制、南北位置保持、轨道转移、大气阻尼补偿、深空探测主推进等。尤其在深空探测任务中，电推进技术以其高比冲、长寿命等特点，可以大大节省推进剂携带量，增加航天器有效载荷比例，具有很强的优势。

离子推力器放电室磁场设计是推力器设计的一项关键技术，磁场极数、磁极位置、磁极方向、磁场强度等都是影响放电室性能的重要因素。放电室磁场设计优劣决定了离子推力器放电损耗和束流平直度等性能指标。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种离子推力器四极环形永磁体环切场磁路结构，具有放电效率高、束流平直度好、所需永磁体磁感应强度弱的优点。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

本发明的一种离子推力器四极环形永磁体环切场磁路结构，离子推力器的磁路结构由以下四个环形磁极构成：底端磁极、锥段磁极、直段磁极以及出口端磁极；

所述底端磁极与离子推力器共轴固定在离子推力器的阴极附近；

所述锥段磁极与离子推力器共轴固定在离子推力器的阳极锥段中部附近；

所述直段磁极与离子推力器共轴固定在离子推力器的阳极直段中部附近；

所述出口端磁极与离子推力器共轴固定在离子推力器的栅极附近；

在离子推力器放电室内部阳极表面上相邻的两个磁极的极性相反；

所述底端磁极充磁方向为放电室轴向；所述锥段磁极充磁方向为所在阳极锥段曲面面元的法线方向；所述直段磁极充磁方向为垂直离子推力器的中心轴方向；所述出口端磁极充磁方向为离子推力器的轴向。

进一步的，所述底端磁极、锥段磁极、直段磁极以及出口端磁极均由永磁环和极靴组成；

底端磁极由底端永磁环和底端极靴组成，所述锥段磁极由锥段永磁环和锥段极靴组成，直段磁极由直段永磁环和直段极靴组成，出口端磁极由出口端永磁环和出口端极靴组成；底端极靴、锥段永磁环、直段永磁环和出口端永磁环均位于靠近阳极表面的一侧。

较佳的，四个所述磁极的永磁环通过充磁的矩形小块按各自要求的磁极方向拼接而成。

较佳的，所述底端永磁环与底端极靴中径均为3cm～5cm。

较佳的，所述四个所述磁极的极靴厚度为0.02cm～0.2cm，材质为精密合金或电工纯铁材料。

较佳的，四个所述永磁环材料为高温钐钴。

较佳的，出口端磁极中径比直段磁极中径小2cm～4cm。

较佳的，所述四个磁极与离子推力器的阳极外表面均不接触，在满足绝缘要求下，取最小间隙。

较佳的，相邻磁极间的距离为8cm～16cm。

本发明具有如下有益效果：