一种微阴极电弧推进器的制作方法

本发明涉及卫星电推进技术领域，特别是涉及一种微阴极电弧推进器。

背景技术：

微阴极电弧推力器是一种新兴的电磁推进方式，一种有望用于各种微小卫星的轨道维持的推进方式。它具有比冲高，结构简单，功率低，并且不需要供气系统的优点。

微阴极电弧推进器包括同轴型、圆环型和混合型三种结构类型，但不论采用哪种结构，都有着相同的原理：

1).它们都是依靠在阴阳极之间通过短时高压脉冲放电使导电碳漆电离产生等离子体形成通路，从而达到点火的目的；

2).它们都是依靠磁场的偏转使粒子产生向外的射流产生推力。在点火成功后，此时，在外圈的阳极电离产生等离子体，为腐蚀极；电离产生的不论是带正电的金属离子还是带负电的电子都将喷出，不需额外加入平衡电荷的电子枪等，省去了复杂结构；

3).它们都有可以观察到的阴极放电点的旋转。此时是外侧的环状阴极产生腐蚀。同时，在磁场的作用下，阴极的放电点，也被称为阴极斑点的旋转，则可以带来极大的好处：使腐蚀更加均匀，使其可以有更长的使用寿命，也能更大程度的保持其形状以保证其放电特性的稳定。

但是目前在实际应用上，均存在着各种问题，特别是：

1).由于尺寸较小，各部分容易发生相对运动，从而造成安装困难和结构不稳定；

2).由于阴阳极间会产生电压极大的脉冲，在一些结构之间，可能会产生放电，因而会导致推进器结构的熔融。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新型的微阴极电弧推进器，能够有效解决现有结构中存在的绝缘问题，以及部分由漏电和材料本身产生的机构熔融问题，同时还可大幅降低组装难度和组装时间，增加结构的稳固程度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种微阴极电弧推进器，包括绝缘底座、阳极、套设在所述阳极外部的套层阴极以及底部与所述绝缘底座一端对接的外壳，所述阳极与所述套层阴极之间设置有绝缘体层；所述绝缘底座另一端设置有向外延伸且间隔分布的阳极接线柱和阴极接线柱，所述阳极、所述套层阴极以及所述绝缘体层均位于所述外壳内。

可选的，所述绝缘底座的中心开设有二阶安装孔，所述阳极接线柱位于所述二阶安装孔的小孔端，并与所述二阶安装孔同轴连通设置。

可选的，所述阳极为细长柱状阳极，且所述细长柱状阳极的顶部径向膨胀为圆饼状，尾部贯穿所述二阶安装孔的小孔并延伸至所述阳极接线柱内。

可选的，所述绝缘体层为圆柱状陶瓷绝缘层，所述圆柱状陶瓷绝缘层的底部嵌置于由所述二阶安装孔的大孔端与所述阳极侧壁形成的凹槽内，所述圆柱状陶瓷绝缘层的顶部径向膨胀形成圆环，且所述圆环的顶部抵在所述阳极的顶部轴肩处。

可选的，所述套层阴极为圆柱状阴极，所述圆柱状阴极的顶部径向向内收缩形成阴极限位环，所述阴极限位环套在所述圆环的顶部并与所述阳极接触，所述圆柱状阴极的尾部单侧延伸形成阴极柱，所述阴极柱贯穿所述绝缘底座并延伸至所述阴极接线柱内。

可选的，所述圆柱状阴极的底部径向向内收缩形成阴极支撑环，所述阴极支撑环的内侧与所述圆柱状陶瓷绝缘层的外壁接触。

可选的，所述阳极接线柱和所述阴极接线柱分别设置有一个。

可选的，所述绝缘底座为氮化硼陶瓷底座，所述绝缘底座的边缘以及所述外壳的底部边缘均开设有螺纹安装孔，所述绝缘底座与所述外壳通过螺栓连接。

可选的，所述外壳的顶部径向向内收缩形成外壳固定环，所述外壳固定环抵设在所述阴极限位环的顶部。

可选的，所述阳极、所述绝缘体层的内外壁以及所述套层阴极上均设置有与相邻部件相铆接的铆合结构。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的微阴极电弧推进器，通过在绝缘底座上设计分别包围阳极、阴极的阳极接线柱和阴极接线柱，同时增设了绝缘体层，使得阴阳两极之间具有更好的绝缘性，有效防止了放电问题；同时，选用较难熔融的氮化硼陶瓷制作绝缘底座，防止了发热导致的变形问题和熔融问题；此外，本发明阳极、绝缘体层以及套层阴极之间层层叠套，且可相互铆合，使得推进器整体结构更易于安装，减小了安装难度并且能有效防止阴阳极的移位，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明微阴极电弧推进器的结构示意图；

图2为现有推进的结构示意图；

其中，附图标记为：1、绝缘底座；2、阳极；3、套层阴极；4、外壳；5、绝缘体层；6、阳极接线柱；7、阴极接线柱；8、二阶安装孔；9、螺纹安装孔；10、阴极柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种新型的微阴极电弧推进器，能够有效解决现有结构中存在的绝缘问题，以及部分由漏电和材料本身产生的机构熔融问题，同时还可大幅降低组装难度和组装时间，增加结构的稳固程度。

基于此，本发明提供一种微阴极电弧推进器，包括绝缘底座、阳极、套设在阳极外部的套层阴极以及底部与绝缘底座一端对接的外壳，阳极与套层阴极之间设置有绝缘体层；绝缘底座另一端设置有向外延伸且间隔分布的阳极接线柱和阴极接线柱，阳极、套层阴极以及绝缘体层均位于外壳内。

本发明提供的微阴极电弧推进器，通过在绝缘底座上设计分别包围阳极、阴极的阳极接线柱和阴极接线柱，同时增设了绝缘体层，使得阴阳两极之间具有更好的绝缘性，有效防止了放电问题；同时，选用较难熔融的氮化硼陶瓷制作绝缘底座，防止了发热导致的变形问题和熔融问题；此外，本发明阳极、绝缘体层以及套层阴极之间层层叠套，且可相互铆合，使得推进器整体结构更易于安装，减小了安装难度并且能有效防止阴阳极的移位，实用性强。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供一种微阴极电弧推进器，包括绝缘底座1、阳极2、套设在阳极2外部的套层阴极3以及底部与绝缘底座1一端对接的外壳4，阳极2与套层阴极3之间设置有绝缘体层5；绝缘底座1另一端设置有向外延伸且间隔分布的阳极接线柱6和阴极接线柱7，阳极2、套层阴极3以及绝缘体层5均被外壳4倒扣在内。

本实施例中，如图1所示，绝缘底座1的中心开设有二阶安装孔8，阳极接线柱6位于二阶安装孔8的小孔端，并与二阶安装孔6同轴连通设置。

本实施例中，如图1所示，阳极2优选为细长柱状阳极，且细长柱状阳极的顶部径向膨胀为圆饼状，尾部贯穿二阶安装孔8的小孔并延伸至阳极接线柱6内。

本实施例中，如图1所示，绝缘体层5为圆柱状陶瓷绝缘层，圆柱状陶瓷绝缘层的底部嵌置于由二阶安装孔8的大孔端与阳极2侧壁形成的凹槽内，该凹槽可将绝缘体层5卡接牢固，也可避免由于阴阳两极间由于缝隙而产生的放电问题。圆柱状陶瓷绝缘层的顶部径向膨胀形成圆环，且圆环的顶部抵在阳极2的顶部轴肩处，上述二阶安装孔8中轴肩能够对绝缘体层5的底部起到良好的限位作用，在此结构基础上，类似于“丁”字状的阳极2插在绝缘体层5内，绝缘体层5的圆环顶部能够对阳极2进行良好的限位作用，防止阳极2经绝缘体层5内部滑脱，有利于提高结构的稳固性。

本实施例中，如图1所示，套层阴极3为圆柱状阴极，圆柱状阴极的顶部径向向内收缩形成阴极限位环，阴极限位环套在上述绝缘体层5的圆环顶部，同时阴极限位环的内圈与阳极2的顶部边缘接触，圆柱状阴极的尾部单侧延伸形成阴极柱10，阴极柱10贯穿绝缘底座1并延伸至阴极接线柱7内。

本实施例中，如图1所示，圆柱状阴极的底部径向向内收缩形成阴极支撑环，阴极支撑环的内侧与圆柱状陶瓷绝缘层的外壁接触。

本实施例中，如图1所示，阳极接线柱6和阴极接线柱7分别设置有一个。本实施例不同于现有技术，如图2所示，现有的推进器底座尾端平齐，而本实施例通过设置阴极接线柱7和阳极接线柱6，不仅能够将外部的阴阳两极隔开，同时可形成限位结构。

本实施例中，如图1所示，绝缘底座1优选为氮化硼陶瓷底座，氮化硼陶瓷为一种较难熔融的绝缘材料，可有效防止发热导致的变形问题和熔融问题。绝缘底座1与外壳4通过法兰结构连接，如图1所示，绝缘底座1的边缘以及外壳4的底部边缘均开设有螺纹安装孔9，绝缘底座1与外壳4可通过螺栓进行可拆卸连接。

本实施例中，如图1所示，外壳4的顶部径向向内收缩形成外壳固定环，绝缘底座1与外壳4连接后，外壳固定环抵设在阴极限位环的顶部，不仅能够保护内部的阴阳极，而且起到固定套层阴极3的作用。

本实施例中，如图1所示，本实施例的总体拼装结构并不是简单的套筒结构，而是在阳极2、绝缘体层5的内外壁以及套层阴极3上均设置有与相邻部件相铆接的铆合结构，比如在外壁设置刻槽结构，各部件便可通过自身的铆合结构限制各个部件之间产生相对位移，相互制约，使得推进器的结构更为稳定，并且便于安装。

本实施例的提供的微阴极电弧推进器，阳极2与套层阴极3在同一端接于导线上。通过在绝缘底座上设计分别包围阳极、阴极的阳极接线柱和阴极接线柱，同时增设了绝缘体层，使得阴阳两极之间具有更好的绝缘性，有效防止了放电问题；同时，选用较难熔融的氮化硼陶瓷制作绝缘底座，防止了发热导致的变形问题和熔融问题；此外，本发明阳极、绝缘体层以及套层阴极之间层层叠套，且可相互铆合，使得推进器整体结构更易于安装，减小了安装难度并且能有效防止阴阳极的移位，实用性强。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。