[发明专利]电动磁致热推力器

说明书

电动磁致热推力器主要是利用电机驱动磁力耦合制热系统加热推进剂，使电能以热能的形式传递给推进剂，从而增大了推进剂的焓，然后推进剂从缩放形喷管喷出，产生推力。电动磁致热推力器包括缩放形喷管(拉伐尔喷管)、隔热屏障、磁力耦合制热系统等，磁力耦合制热系统由转子和定子组成，转子上装有磁块固定盘组件或磁块固定筒组件，定子上装有感应盘或感应筒，定子和缩放形喷管做成一体，转子可以利用电枢绕组来取代永磁块，并利用超导技术来形成强磁场，以此来形成大功率的推力器，电动磁致热推力器的热负荷调节可采用电力电子技术调节或通过加装机械机构来电动调节(调节磁场耦合间隙或磁场耦合面积)。

技术领域

推力器、宇航推进、卫星和太空舱姿态调整动力推进、磁能利用。

背景技术

磁力耦合技术的发展，使能量转化变得简单而高效，电动磁致热推力器正是利用磁力耦合技术将电能最终转化为热能。

本人先前曾提出永磁灶、永磁热水杯、风热器和电动磁热器等技术方案，可在中华人民共和国国家知识产权局检索，以供参考。永磁灶和永磁热水杯为人力驱动产品，风热器为风力驱动产品，电动磁热器为电机驱动产品，各有特色，用途不同。

电动磁致热推力器实际上是电动磁热器在推力器中的一种具体应用，它将电动磁热器和缩放形喷管(拉伐尔喷管)组合应用，并利用磁具有穿透性的特性，使电动磁致热推力器的高温部分和低温部分得到有效隔离，电动磁致热推力器的高温部分的外壳包覆有隔热屏障。

现有推力器技术中与电动磁致热推力器比较相近的有电阻加热式推力器和电弧加热式推力器，每种类型的推力器各有特色，但综合来说，电动磁致热推力器的性能要优于电阻加热式推力器。

电动磁致热推力器采用磁屏蔽，其气隙漏磁很少，基本上可忽略不计，制热效率方面，电动磁致热推力器的系统总效率取决于驱动电机的效率，其磁力耦合制热的效率近似等于1，使用高效电机驱动，则其系统总效率可高达95％以上，很有利用价值。

发明内容

本发明针对宇航推进，提出了电动磁致热推力器的解决方案。

电动磁致热推力器包括缩放形喷管(拉伐尔喷管)、隔热屏障、磁力耦合制热系统、驱动电机等，磁力耦合制热系统由转子和定子组成，转子上装有磁块固定盘组件或磁块固定筒组件，定子上装有感应盘或感应筒，定子和缩放形喷管(拉伐尔喷管)做成一体，电动磁致热推力器的热负荷调节可采用电力电子技术调节或通过加装机械机构来电动调节(调节磁场耦合间隙或磁场耦合面积)。

当电动磁致热推力器通过加装机械机构来电动调节其热负荷时，其热负荷调节系统由电 机、回转直线运动可逆转化部件、高速回转导电接头(或电动调速专用高速回转接头)等组成，磁力耦合制热系统依靠转子和定子产生磁力耦合实现能量转化，使电能最终转化为热能，通过调节转子和定子之间的磁场耦合间隙或磁场耦合面积从而调节电动磁致热推力器的热负荷。传动系统中尽量不要使用齿轮传动、带链传动等变速措施，以防降低系统总效率。

根据磁力耦合制热系统的磁力耦合面的位置不同，电动磁致热推力器可分为盘式电动磁致热推力器、筒式电动磁致热推力器和混合式电动磁致热推力器。

根据电动磁致热推力器的热负荷调节机械机构使用的回转直线运动可逆转化部件的类型不同，电动磁致热推力器又可细分为若干种类，常见的回转直线运动可逆转化部件有沟槽凸轮组件、滚珠丝杠组件、滑动丝杠组件、行星滚柱丝杠组件等，可根据具体使用工况来选用。

磁力耦合面为相对旋转磁场和感应磁场相互耦合的理论假设中性面，磁力耦合面位于磁块和感应盘之间或磁块和感应筒之间，磁块固定盘组件或磁块固定筒组件用于产生相对旋转磁场，感应盘或感应筒用于产生感应磁场，相对旋转磁场和感应磁场相互耦合进行能量转化，电动磁致热推力器的磁力耦合制热系统的转子和定子的相互作用可看作是相对旋转磁场和感应磁场的相互作用。

附图说明