[发明专利]一种磁感应强度可调的永磁霍尔推力器磁路结构

说明书

本发明公开了一种磁感应强度可调的永磁霍尔推力器磁路结构，包括柱形永磁体、环形永磁体、磁屏以及导磁底座，柱形永磁体固定在导磁底座的内环凹槽中，环形永磁体固定在导磁底座的外环凹槽中，柱形永磁体与环形永磁体采取磁极极性相反的形式安装，柱形永磁体、环形永磁体与导磁底座同轴且顶面相互平齐；磁屏罩在导磁底座外围并与导磁底座固连。本发明能够在不改变传统霍尔推力器整体磁路构型的情况下，实现放电陶瓷腔内磁感应强度变化梯度及其分布的可调，具有功耗低，结构紧凑等优点。

技术领域

本发明涉及航天技术和等离子体推进技术领域，具体涉及磁感应强度可调的永磁霍尔推力器磁路结构。

背景技术

磁场是霍尔推力器产生和约束等离子的主要因素，磁路结构的设计是霍尔推力器结构设计的核心与关键。其设计原则是提高推进剂电离率，并有效控制约束等离子体的形位。实现上述目标的基础就是磁源与磁极的布局、磁场强度及其变化梯度的分布。

长寿命、高性能的霍尔推力器磁路构型一般具有以下特征：1)出口区适当的磁场强度，该区域的磁场强度在实现电子被磁化的基础上确保离子不会被磁化；2)放电通道内磁场的正梯度变化，为有效抑制放电等离子体震荡并提高离子电流比例比重，轴向分布的磁场在轴向方向需以正梯度规律变化；3)凸向阳极的弯曲磁力线，在增加磁力线延长磁化电子运动轨迹的同时使离子更多的向放电通道中央会聚；4)阳极附近的“磁空区”，在提高磁场轴向梯度的同时降低壁面的溅射腐蚀及热损。

自霍尔推力器应用之日起，磁场作为提高推力器性能的最有效手段而被广泛研究。纵观霍尔推力器的发展历史，每一次霍尔推力器磁场构型的改进都会带来推力器性能的大幅度提升，磁场构型特点业已成为霍尔推力器的主要标志性特征之一。目前，传统霍尔推力器普遍采用内外均布的励磁线圈产生大致沿轴向分布的磁场，图1所示是传统霍尔推力器磁路结构组成及磁极布局示意图。该磁路结构组成的霍尔推力器主要不足在于整机负载功耗大，重量较重，给电源处理单元设计造成一定难度。且随着霍尔推力器整机功率和体积的增大，上述不足会更加显著。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种磁感应强度可调的永磁霍尔推力器磁路结构，在不改变传统霍尔推力器整体磁路构型的情况下，能够实现放电陶瓷腔内磁感应强度变化梯度及其分布的可调，具有功耗低，结构紧凑等优点。

本发明的具体实施方案如下：

一种磁感应强度可调的永磁霍尔推力器磁路结构，该磁路结构包括柱形永磁体、环形永磁体、磁屏以及导磁底座；

所述导磁底座为回转体结构，导磁底座端面加工有与柱形永磁体及环形永磁体相配合的凹槽；磁屏为端面开通孔的圆形盖结构；

柱形永磁体固定在导磁底座的内环凹槽中，环形永磁体固定在导磁底座的外环凹槽中，柱形永磁体与环形永磁体采取磁极极性相反的形式安装，柱形永磁体、环形永磁体与导磁底座同轴且顶面相互平齐；磁屏罩在导磁底座外围并与导磁底座固连，同时磁屏的通孔内径与环形永磁体内径的比值为1.1～1.3；导磁底座内环凹槽的深度与柱形永磁体直径的比值为0.1～0.2，导磁底座外环凹槽内径与环形永磁体内径相同。

进一步地，所述柱形永磁体通过定位罩与导磁底座固定连接；

所述柱形永磁体一端安放在导磁底座内环凹槽中，另一端嵌入定位罩的凹槽中，定位罩与导磁底座螺纹连接。

进一步地，所述磁屏采用螺钉与导磁底座固定连接。

进一步地，所述导磁底座内部加工有多个槽。

进一步地，所述柱形永磁体、环形永磁体均采用稀土钴永磁材料。

有益效果：