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根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法
【專利摘要】根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法，屬于航天航空領域，本發(fā)明為解決由靜態(tài)磁場來確定霍爾推力器的線圈安匝變化百分率范圍是不準確的問題。本發(fā)明方法：步驟一、將霍爾推力器的二維對稱模型導入FEMM中，建立磁路模型，步驟二、三個線圈模擬通入初始電流產(chǎn)生靜態(tài)磁場，獲取靜態(tài)磁場零坐標位置；步驟三、以20％為步長，逐漸改變其中一個線圈通入的電流值，獲取線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖；步驟四、根據(jù)動態(tài)磁場零坐標位置偏離靜態(tài)磁場零坐標位置的距離應小于通道特征尺寸的2％～2.5％的規(guī)定，及步驟三實現(xiàn)確定外線圈安匝變化百分率的范圍。
【專利說明】根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及確定霍爾推力器運行參數(shù)的方法，屬于航天航空領域。
【背景技術】
[0002]電推進裝置以其高效率高比沖的優(yōu)點取代化學推力器已經(jīng)成為航天推進領域發(fā)展的一種趨勢?；魻柾屏ζ魇请娡七M裝置的一種，以其效率高、工作壽命長、功率密度高、t匕沖適中等優(yōu)點成為衛(wèi)星、探測器等航天飛行器的重要動力裝置。霍爾推力器通過霍爾效應產(chǎn)生推力，磁場是產(chǎn)生霍爾效應的關鍵。因此，霍爾推力器必須設計出適當?shù)拇艌鰜硖岣唠婋x率，增加等離子體密度，并有效地約束等離子體的行為?；魻柾屏ζ鞯拇艌鐾ǔＪ窃陟o態(tài)磁路情況下設計的，利用適當?shù)拇怕方Y構和內(nèi)線圈，外線圈以及附加線圈產(chǎn)生適當?shù)某隹趨^(qū)磁場強度、正梯度分布、凸向陽極的彎曲磁力線等優(yōu)化的磁場位形。
[0003]由霍爾推力器工作原理可知，霍爾漂移電流作為霍爾推力器中一個重要的基礎物理過程是必然存在的，同時閉環(huán)霍爾漂移電流存在寬譜的振蕩現(xiàn)象，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，周向的霍爾漂移電流振蕩感應出沿軸向隨時間變化磁場，時變的磁場引起沿周向繞制勵磁線圈中感生出波動的感應電動勢，從而引起勵磁線圈電流的波動，勵磁電流波動耦合到放電回路中，引起放電電流在勵磁線圈固有頻率處的振蕩現(xiàn)象，勵磁電流振蕩和放電電流振蕩相互耦合，達到動態(tài)平衡，這就是電磁耦合振蕩。電磁耦合振蕩使推力器磁場在放電過程中處于波動狀態(tài)，導致推力器實際放電過程中，通道內(nèi)的磁場形貌和強度并不是靜態(tài)原則設計出的優(yōu)化磁場位形。因此，由靜態(tài)磁場確定的線圈安匝變化百分率范圍是不準確的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決由靜態(tài)磁場來確定霍爾推力器的線圈安匝變化百分率范圍是不準確的問題，提供了一種根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法。
[0005]本發(fā)明包括三個方案。
[0006]第一個方案:根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法，所述霍爾推力器的二維對稱模型包括外線圈、內(nèi)線圈、附加線圈、內(nèi)磁極、陽極、底板，其具有對稱軸線，
[0007]線圈安匝變化百分率范圍為外線圈的安匝變化百分率范圍、內(nèi)線圈的安匝變化百分率范圍或附加線圈的安匝變化百分率范圍；
[0008]確定外線圈的安匝變化百分率范圍方法包括以下步驟:
[0009]步驟一、將霍爾推力器的二維對稱模型導入電磁場有限元分析軟件FEMM中，建立霍爾推力器的磁路模型，建立rz坐標系:以內(nèi)磁極和底板的交點為原點坐標；以對稱軸線為徑向坐標z軸，以底板所在直線為軸向坐標r軸；[0010]步驟二、在電磁場有限元分析軟件FEMM中，外線圈、內(nèi)線圈和附加線圈模擬通入初始電流產(chǎn)生靜態(tài)磁場，獲取靜態(tài)磁場零坐標位置OtlCrtl, z0)；
[0011]步驟三、以20%為步長，逐漸改變外線圈通入的電流值，改變外線圈通入的電流值時會產(chǎn)生一個新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動態(tài)磁場與靜態(tài)磁場的合成磁場，記錄每次外線圈通入的電流值與對應的合成磁場的零磁場坐標O (r, Z)；
[0012]進而獲取外線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖；
[0013]其中:外線圈安匝為外線圈通入的電流乘以外線圈的匝數(shù)；外線圈安匝變化百分率指每次外線圈通入電流后的外線圈安匝相對于外線圈通入初始電流的變化百分率；零磁場位置變化百分率指每次外線圈通入電流后的磁場零磁場坐標0(r，z)相對于靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ Z0)的變化百分率，包括軸向位置變化百分率和徑向位置變化百分率；
[0014]步驟四、根據(jù)動態(tài)磁場零坐標位置0(r, z)偏尚靜態(tài)磁場零坐標位置OtlCrtl, Ztl)的距離應小于通道特征尺寸的2%~2.5%的規(guī)定，及步驟三獲取的外線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖，實現(xiàn)確定外線圈安匝變化百分率的范圍。
[0015]第二個方案:根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法，所述霍爾推力器的二維對稱模型包括外線圈、內(nèi)線圈、附加線圈、內(nèi)磁極、陽極、底板，其具有對稱軸線，
[0016]線圈安匝變化百分率范圍為外線圈的安匝變化百分率范圍、內(nèi)線圈的安匝變化百分率范圍或附加線圈的安 匝變化百分率范圍；
[0017]確定內(nèi)線圈的安匝變化百分率范圍方法包括以下步驟:
[0018]步驟一、將霍爾推力器的二維對稱模型導入電磁場有限元分析軟件FEMM中，建立霍爾推力器的磁路模型，建立rz坐標系:以內(nèi)磁極和底板的交點為原點坐標；以對稱軸線為徑向坐標z軸，以底板所在直線為軸向坐標r軸；
[0019]步驟二、在電磁場有限元分析軟件FEMM中，外線圈、內(nèi)線圈和附加線圈模擬通入初始電流產(chǎn)生靜態(tài)磁場，獲取靜態(tài)磁場零坐標位置OtlCrtl, z0)；
[0020]步驟三、以20%為步長，逐漸改變內(nèi)線圈通入的電流值，改變內(nèi)線圈通入的電流值時會產(chǎn)生一個新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動態(tài)磁場與靜態(tài)磁場的合成磁場，記錄每次內(nèi)線圈通入的電流值與對應的合成磁場的零磁場坐標0(r, z)；
[0021]進而獲取內(nèi)線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖；
[0022]其中:內(nèi)線圈安匝為內(nèi)線圈通入的電流乘以內(nèi)線圈的匝數(shù)；內(nèi)線圈安匝變化百分率指每次內(nèi)線圈通入電流后的內(nèi)線圈安匝相對于內(nèi)線圈通入初始電流的變化百分率；零磁場位置變化百分率指每次內(nèi)線圈通入電流后的磁場零磁場坐標0(r，z)相對于靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ Z0)的變化百分率，包括軸向位置變化百分率和徑向位置變化百分率；
[0023]步驟四、根據(jù)動態(tài)磁場零坐標位置0(r, z)偏尚靜態(tài)磁場零坐標位置OtlCrtl, Ztl)的距離應小于通道特征尺寸的2%~2.5%的規(guī)定，及步驟三獲取的內(nèi)線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖，實現(xiàn)確定內(nèi)線圈安匝變化百分率的范圍。
[0024]第三個方案:根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法，所述霍爾推力器的二維對稱模型包括外線圈、內(nèi)線圈、附加線圈、內(nèi)磁極、陽極、底板，其具有對稱軸線，
[0025]線圈安匝變化百分率范圍為外線圈的安匝變化百分率范圍、內(nèi)線圈的安匝變化百分率范圍或附加線圈的安匝變化百分率范圍；
[0026]確定附加線圈的安匝變化百分率范圍方法包括以下步驟:
[0027]步驟一、將霍爾推力器的二維對稱模型導入電磁場有限元分析軟件FEMM中，建立霍爾推力器的磁路模型，建立rz坐標系:以內(nèi)磁極和底板的交點為原點坐標；以對稱軸線為徑向坐標z軸，以底板所在直線為軸向坐標r軸；
[0028]步驟二、在電磁場有限元分析軟件FEMM中，外線圈、內(nèi)線圈和附加線圈模擬通入初始電流產(chǎn)生靜態(tài)磁場，獲取靜態(tài)磁場零坐標位置OtlCrtl, z0)；
[0029]步驟三、以20%為步長，逐漸改變附加線圈通入的電流值，改變附加線圈通入的電流值時會產(chǎn)生一個新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動態(tài)磁場與靜態(tài)磁場的合成磁場，記錄每次附加線圈通入的電流值與對應的合成磁場的零磁場坐標0(r, z)；
[0030]進而獲取附加線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖；
[0031]其中:附加線圈安匝為附加線圈通入的電流乘以附加線圈的匝數(shù)；附加線圈安匝變化百分率指每次附加線圈通入電流后的外線圈安匝相對于附加線圈通入初始電流的變化百分率；零磁場位置變化百分率指每次附加線圈通入電流后的磁場零磁場坐標0(r，z)相對于靜態(tài)磁場零坐標位置Otl0-(ι，ζ0)的變化百分率，包括軸向位置變化百分率和徑向位置變化百分率；
[0032]步驟四、根據(jù)動態(tài)磁場零坐標位置0(r, ζ)偏尚靜態(tài)磁場零坐標位置OtlCrtl, Ztl)的距離應小于通道特征尺寸的2%~2.5%的規(guī)定，及步驟三獲取的附加線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖，實現(xiàn)確定附加線圈安匝變化百分率的范圍。
[0033]本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明方法有效地分析振蕩的勵磁電流對通道內(nèi)磁場設計的影響，克服靜態(tài)磁場設計應用的局限性，合理的給出了考慮勵磁/放電耦合振蕩引起的動態(tài)磁場應對靜態(tài)磁場的附加設計原則，給出準確的霍爾推力器的線圈安匝變化百分率范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明方法涉及霍爾推力器的結構示意圖；
[0035]圖2是實施方式一所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法的流程圖，此圖為確定外線圈安匝變化百分率范圍的方法；
[0036]圖3是實施方式二所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法的流程圖，此圖為確定內(nèi)線圈安匝變化百分率范圍的方法；；
[0037]圖4是實施方式三所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法的流程圖，此圖為確定附加線圈安匝變化百分率范圍的方法；；
[0038]圖5是霍爾推力器線圈通入初始電流，由FEMM仿真得到的靜態(tài)磁場位形圖；
[0039]圖6是外線圈安阻變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖；
[0040]圖7是內(nèi)線圈安阻變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖；
[0041]圖8是附加線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖。
【具體實施方式】
[0042]【具體實施方式】一:下面結合圖1、圖2、圖5和圖6說明本實施方式，本實施方式所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法，所述霍爾推力器的二維對稱模型包括外線圈1、內(nèi)線圈2、附加線圈3、內(nèi)磁極4、陽極5、底板7，其具有對稱軸線6，
[0043]線圈安匝變化百分率范圍為外線圈I的安匝變化百分率范圍、內(nèi)線圈2的安匝變化百分率范圍或附加線圈3的安匝變化百分率范圍；
[0044]確定外線圈I的安匝變化百分率范圍方法包括以下步驟:
[0045]步驟一、將霍爾推力器的二維對稱模型導入電磁場有限元分析軟件FEMM中，建立霍爾推力器的磁路模型，建立rz坐標系:以內(nèi)磁極4和底板7的交點為原點坐標；以對稱軸線6為徑向坐標ζ軸，以底板7所在直線為軸向坐標r軸；
[0046]步驟二、在電磁場有限元分析軟件FEMM中，外線圈1、內(nèi)線圈2和附加線圈3模擬通入初始電流產(chǎn)生靜態(tài)磁場，獲取靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ Z0)；
[0047]步驟三、以20%為步長，逐漸改變外線圈I通入的電流值，改變外線圈I通入的電流值時會產(chǎn)生一個新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動態(tài)磁場與靜態(tài)磁場的合成磁場，記錄每次外線圈I通入的電流值與對應的合成磁場的零磁場坐標O(r, Z)；
[0048]進而獲取外線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖；
[0049]其中:外線圈安匝為外線圈I通入的電流乘以外線圈I的匝數(shù)；外線圈安匝變化百分率指每次外線圈I通入電流后的外線圈安匝相對于外線圈I通入初始電流的變化百分率；零磁場位置變化百分率指每次外線圈I通入電流后的磁場零磁場坐標0(r，ζ)相對于靜態(tài)磁場零坐標位置Otl O^ ζ0)的變化百分率，包括軸向位置變化百分率和徑向位置變化百分率；
[0050]步驟四、根據(jù)動態(tài)磁場零坐標位置0(r, ζ)偏尚靜態(tài)磁場零坐標位置OtlCrtl, Ztl)的距離應小于通道特征尺寸的2%~2.5%的規(guī)定，及步驟三獲取的外線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖，實現(xiàn)確定外線圈安匝變化百分率的范圍。
[0051]改變外線圈I通入電流的范圍為外線圈I通入初始電流的-60%~80%。
[0052]用安匝等效原則，在線圈匝數(shù)的前提下，改變線圈勵磁電流。
[0053]外線圈1、內(nèi)線圈2和附加線圈3模擬通入初始電流的值可以選擇在霍爾推力器最優(yōu)工作狀態(tài)下的三個線圈通入的電流值。
[0054]步驟四中的通道特征尺寸是指霍爾推力器的固有參數(shù)，表示霍爾推力器外徑，t匕如型號為HEP70的霍爾推力器，它的通道特征尺寸即為70mm。
[0055]在最優(yōu)放電狀態(tài)下的靜態(tài)磁場如圖5所示，其靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ Z0)，當改變外線圈I通入電流后，磁場位形會發(fā)生變化，磁場零坐標的位置也會隨之改變，但它變化的范圍是有規(guī)定的:動態(tài)磁場零坐標位置O(r, Z)偏離靜態(tài)磁場零坐標位置OtlCrtl, Zci)的距離應小于通道特征尺寸的2%~2.5%。記錄下每次外線圈I通入的電流值與對應的動態(tài)磁場的零磁場坐標0(r，ζ);進而獲取外線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖；如圖6所示，則根據(jù)這個對應關系，就能確定外線圈安匝變化百分率的范圍。
[0056]【具體實施方式】二:下面結合圖1、圖3、圖5和圖7說明本實施方式，本實施方式所述霍爾推力器的二維對稱模型包括外線圈1、內(nèi)線圈2、附加線圈3、內(nèi)磁極4、陽極5、底板7，其具有對稱軸線6，
[0057]線圈安匝變化百分率范圍為外線圈I的安匝變化百分率范圍、內(nèi)線圈2的安匝變化百分率范圍或附加線圈3的安匝變化百分率范圍；[0058]確定內(nèi)線圈2的安匝變化百分率范圍方法包括以下步驟:
[0059]步驟一、將霍爾推力器的二維對稱模型導入電磁場有限元分析軟件FEMM中，建立霍爾推力器的磁路模型，建立rz坐標系:以內(nèi)磁極4和底板7的交點為原點坐標；以對稱軸線6為徑向坐標ζ軸，以底板7所在直線為軸向坐標r軸；
[0060]步驟二、在電磁場有限元分析軟件FEMM中，外線圈1、內(nèi)線圈2和附加線圈3模擬通入初始電流產(chǎn)生靜態(tài)磁場，獲取靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ Z0)；
[0061]步驟三、以20%為步長，逐漸改變內(nèi)線圈2通入的電流值，改變內(nèi)線圈2通入的電流值時會產(chǎn)生一個新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動態(tài)磁場與靜態(tài)磁場的合成磁場，記錄每次內(nèi)線圈2通入的電流值與對應的合成磁場的零磁場坐標0(r, ζ)；
[0062]進而獲取內(nèi)線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖；
[0063]其中:內(nèi)線圈安匝為內(nèi)線圈2通入的電流乘以內(nèi)線圈2的匝數(shù)；內(nèi)線圈安匝變化百分率指每次內(nèi)線圈2通入電流后的內(nèi)線圈安匝相對于內(nèi)線圈2通入初始電流的變化百分率；零磁場位置變化百分率指每次內(nèi)線圈2通入電流后的磁場零磁場坐標0(r，ζ)相對于靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ ζ0)的變化百分率，包括軸向位置變化百分率和徑向位置變化百分率；
[0064]步驟四、根據(jù)動態(tài)磁場零坐標位置0(r, ζ)偏尚靜態(tài)磁場零坐標位置OtlCrtl, Ztl)的距離應小于通道特征尺寸的2%~2.5%的規(guī)定，及步驟三獲取的內(nèi)線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分 率對應曲線圖，實現(xiàn)確定內(nèi)線圈安匝變化百分率的范圍。
[0065]改變內(nèi)線圈2通入電流的范圍為內(nèi)線圈2通入初始電流的-60%~80%。
[0066]工作原理與實施方式一相同，不再贅述。
[0067]【具體實施方式】三:下面結合圖1、圖3、圖5和圖8說明本實施方式，本實施方式所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法，所述霍爾推力器的二維對稱模型包括外線圈1、內(nèi)線圈2、附加線圈3、內(nèi)磁極4、陽極5、底板7，其具有對稱軸線6，
[0068]線圈安匝變化百分率范圍為外線圈I的安匝變化百分率范圍、內(nèi)線圈2的安匝變化百分率范圍或附加線圈3的安匝變化百分率范圍；
[0069]確定附加線圈3的安匝變化百分率范圍方法包括以下步驟:
[0070]步驟一、將霍爾推力器的二維對稱模型導入電磁場有限元分析軟件FEMM中，建立霍爾推力器的磁路模型，建立rz坐標系:以內(nèi)磁極4和底板7的交點為原點坐標；以對稱軸線6為徑向坐標ζ軸，以底板7所在直線為軸向坐標r軸；
[0071]步驟二、在電磁場有限元分析軟件FEMM中，外線圈1、內(nèi)線圈2和附加線圈3模擬通入初始電流產(chǎn)生靜態(tài)磁場，獲取靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ Z0)；
[0072]步驟三、以20%為步長，逐漸改變附加線圈3通入的電流值，改變附加線圈3通入的電流值時會產(chǎn)生一個新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動態(tài)磁場與靜態(tài)磁場的合成磁場，記錄每次附加線圈3通入的電流值與對應的合成磁場的零磁場坐標0(r, ζ)；
[0073]進而獲取附加線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖；
[0074]其中:附加線圈安匝為附加線圈3通入的電流乘以附加線圈3的匝數(shù)；附加線圈安匝變化百分率指每次附加線圈3通入電流后的外線圈安匝相對于附加線圈3通入初始電流的變化百分率；零磁場位置變化百分率指每次附加線圈3通入電流后的磁場零磁場坐標0(r, z)相對于靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ ζ0)的變化百分率，包括軸向位置變化百分率和徑向位置變化百分率；
[0075] 步驟四、根據(jù)動態(tài)磁場零坐標位置0(r，ζ)偏離靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ Z0)的距離應小于通道特征尺寸的2%~2.5%的規(guī)定，及步驟三獲取的附加線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖，實現(xiàn)確定附加線圈安匝變化百分率的范圍。
[0076]改變附加線圈3通入電流的范圍為附加線圈3初始電流的-60%~80%。
[0077]工作原理與實施方式一相同，不再贅述。
【權利要求】
1.根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法，所述霍爾推力器的二維對稱模型包括外線圈(I)、內(nèi)線圈⑵、附加線圈(3)、內(nèi)磁極(4)、陽極(5)、底板(7)，其具有對稱軸線(6)， 其特征在于，線圈安匝變化百分率范圍為外線圈(I)的安匝變化百分率范圍、內(nèi)線圈(2)的安匝變化百分率范圍或附加線圈(3)的安匝變化百分率范圍； 確定外線圈(I)的安匝變化百分率范圍方法包括以下步驟: 步驟一、將霍爾推力器的二維對稱模型導入電磁場有限元分析軟件FEMM中，建立霍爾推力器的磁路模型，建立rz坐標系:以內(nèi)磁極(4)和底板(7)的交點為原點坐標；以對稱軸線(6)為徑向坐標z軸，以底板(7)所在直線為軸向坐標r軸； 步驟二、在電磁場有限元分析軟件FEMM中，外線圈(I)、內(nèi)線圈(2)和附加線圈(3)模擬通入初始電流產(chǎn)生靜態(tài)磁場，獲取靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ z0)； 步驟三、以20%為步長，逐漸改變外線圈(I)通入的電流值，改變外線圈(I)通入的電流值時會產(chǎn)生一個新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動態(tài)磁場與靜態(tài)磁場的合成磁場，記錄每次外線圈(I)通入的電流值與對應的合成磁場的零磁場坐標0(r，z)； 進而獲取外線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖； 其中:外線圈安匝為外線圈(I)通入的電流乘以外線圈(I)的匝數(shù)；外線圈安匝變化百分率指每次外線圈(I)通入電流后的外線圈安匝相對于外線圈(I)通入初始電流的變化百分率；零磁場位置變化百分率指每次外線圈(I)通入電流后的磁場零磁場坐標0(r，z)相對于靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ z0)的變化百分率，包括軸向位置變化百分率和徑向位置變化百分率； 步驟四、根據(jù)動態(tài)磁場零坐標位置0(r，z)偏離靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ Ztl)的距離應小于通道特征尺寸的2%~2.5%的規(guī)定，及步驟三獲取的外線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖，實現(xiàn)確定外線圈安匝變化百分率的范圍。
2.根據(jù)權利要求1所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法，其特征在于，改變外線圈(I)通入電流的范圍為外線圈(I)通入初始電流的-60%~80%。
3.根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法，所述霍爾推力器的二維對稱模型包括外線圈(I)、內(nèi)線圈⑵、附加線圈(3)、內(nèi)磁極(4)、陽極(5)、底板(7)，其具有對稱軸線(6)， 其特征在于，線圈安匝變化百分率范圍為外線圈(I)的安匝變化百分率范圍、內(nèi)線圈(2)的安匝變化百分率范圍或附加線圈(3)的安匝變化百分率范圍； 確定內(nèi)線圈(2)的安匝變化百分率范圍方法包括以下步驟: 步驟一、將霍爾推力器的二維對稱模型導入電磁場有限元分析軟件FEMM中，建立霍爾推力器的磁路模 型，建立rz坐標系:以內(nèi)磁極(4)和底板(7)的交點為原點坐標；以對稱軸線(6)為徑向坐標z軸，以底板(7)所在直線為軸向坐標r軸； 步驟二、在電磁場有限元分析軟件FEMM中，外線圈(I)、內(nèi)線圈(2)和附加線圈(3)模擬通入初始電流產(chǎn)生靜態(tài)磁場，獲取靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ z0)； 步驟三、以20%為步長，逐漸改變內(nèi)線圈⑵通入的電流值，改變內(nèi)線圈(2)通入的電流值時會產(chǎn)生一個新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動態(tài)磁場與靜態(tài)磁場的合成磁場，記錄每次內(nèi)線圈(2)通入的電流值與對應的合成磁場的零磁場坐標O(r, z)； 進而獲取內(nèi)線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖； 其中:內(nèi)線圈安匝為內(nèi)線圈(2)通入的電流乘以內(nèi)線圈(2)的匝數(shù)；內(nèi)線圈安匝變化百分率指每次內(nèi)線圈(2)通入電流后的內(nèi)線圈安匝相對于內(nèi)線圈(2)通入初始電流的變化百分率；零磁場位置變化百分率指每次內(nèi)線圈(2)通入電流后的磁場零磁場坐標0(r，z)相對于靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ z0)的變化百分率，包括軸向位置變化百分率和徑向位置變化百分率； 步驟四、根據(jù)動態(tài)磁場零坐標位置0(r，z)偏離靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ Ztl)的距離應小于通道特征尺寸的2%~2.5%的規(guī)定，及步驟三獲取的內(nèi)線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖，實現(xiàn)確定內(nèi)線圈安匝變化百分率的范圍。
4.根據(jù)權利要求3所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法，其特征在于，改變內(nèi)線圈(2)通入電流的范圍為內(nèi)線圈(2)通入初始電流的-60%~80%。
5.根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法，所述霍爾推力器的二維對稱模型包括外線圈(I)、內(nèi)線圈⑵、附加線圈(3)、內(nèi)磁極(4)、陽極(5)、底板(7)，其具有對稱軸線(6)， 其特征在于，線圈安匝變化百分率范圍為外線圈(I)的安匝變化百分率范圍、內(nèi)線圈(2)的安匝變化百分率范圍或附加線圈(3)的安匝變化百分率范圍； 確定附加線圈(3)的安匝變化百分率范圍方法包括以下步驟: 步驟一、將霍爾推力器的二維對稱模型導入電磁場有限元分析軟件FEMM中，建立霍爾推力器的磁路模型，建立rz坐標系:以內(nèi)磁極(4)和底板(7)的交點為原點坐標；以對稱軸線(6)為徑向坐標z軸，以底板(7)所在直線為軸向坐標r軸； 步驟二、在電磁場有限元分析軟件FEMM中，外線圈(I)、內(nèi)線圈(2)和附加線圈(3)模擬通入初始電流產(chǎn)生靜態(tài)磁場，獲取靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ z0)； 步驟三、以20%為步長，逐漸改變附加線圈(3)通入的電流值，改變附加線圈(3)通入的電流值時會產(chǎn)生一個新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動態(tài)磁場與靜態(tài)磁場的合成磁場，記錄每次附加線圈(3)通入的電流值與對應的合成磁場的零磁場坐標O(r, Z)； 進而獲取附加線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖； 其中:附加線圈安匝為附加線圈(3)通入的電流乘以附加線圈(3)的匝數(shù)；附加線圈安匝變化百分率指每次附加線圈(3)通入電流后的外線圈安匝相對于附加線圈(3)通入初始電流的變化百分率；零磁場位置變化百分率指每次附加線圈(3)通入電流后的磁場零磁場坐標O (r, z)相對于靜態(tài)磁場零坐標位置Otl (r0, z0)的變化百分率，包括軸向位置變化百分率和徑向位置變化百分率； 步驟四、根據(jù) 動態(tài)磁場零坐標位置0(r，z)偏離靜態(tài)磁場零坐標位置OtlO^ Ztl)的距離應小于通道特征尺寸的2%~2.5%的規(guī)定，及步驟三獲取的附加線圈安匝變化百分率與零磁場位置變化百分率對應曲線圖，實現(xiàn)確定附加線圈安匝變化百分率的范圍。
6.根據(jù)權利要求5所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法，其特征在于，改變附加線圈(3)通入電流的范圍為附加線圈(3)初始電流的-60%~80%。
【文檔編號】G01R33/12GK103983927SQ201410257769
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權日:2014年6月11日
【發(fā)明者】楊子怡, 魏立秋, 韓亮, 于達仁 申請人:哈爾濱工業(yè)大學