一种空心阴极加热器结构的制作方法

本发明主要涉及空心阴极，具体涉及一种空心阴极加热器结构。

背景技术：

1、以霍尔推力器、离子推力器为代表的电推进，较化学推进，具有比冲高的优点，已经广泛应用在航天领域中，执行位置保持、轨道提升、深度探测主推任务。空心阴极作为霍尔推力器、离子推力器等的核心关键组件，为推力器提供足够多的电子，其点火启动的性能、可靠性，直接影响电推力器点火启动的性能和可靠性。

2、空心阴极点火启动前，首先需要先启动加热器，利用加热器将位于阴极管的发射体加热到工作温度，发射体产生足够的热能致电子发射，然后与进入空心阴极腔体内的推进器气体原子碰撞，使其电离，形成放电等离子体，从而使空心阴极成功点火，启动放电。

3、现有空心阴极的加热器结构一般为陶瓷骨架直接套在阴极管外壁，只能依靠上下压制限位，但在高温热应力的作用下，陶瓷与限位环会松动，无法完全轴向限制，在推力器点火启动的瞬间，由于高频的震动与较大的冲击力，易使陶瓷骨架轴向转动并拉扯加热丝，导致加热丝损伤甚至断裂，加热丝局部会瞬间电阻变大或断路；另现有加热丝负端引出端的焊接工艺是直接将加热丝焊接在阴极管上，焊点不牢靠；同时现有工艺无隔热屏设置，加热效应低等，以上几点都会影响空心阴极的可靠点火与使用寿命。

技术实现思路

1、发明要解决的技术问题

2、本发明的提供了一种空心阴极加热器结构，用以解决上述背景技术中存在的技术问题。

3、技术方案

4、为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种空心阴极加热器结构，包括加热器陶瓷，所述加热器陶瓷前端卡接限位环，所述加热器陶瓷后端设有热屏顶，所述热屏顶与所述限位环外部设有热屏筒，所述热屏筒将整个装置包裹，本装置组装时，将加热陶瓷片两端分别连接限位环与热屏顶，加热丝通过热屏顶缠绕在加热器陶瓷上在从限位环导出，将限位环与阴极管焊接，最外部通过热屏筒将所有结构包裹，达到将加热器陶瓷及整个加热器部件限位固定的目的。

5、进一步的，所述加热器陶瓷呈柱状结构，外侧设有外螺旋用于加热丝的缠绕，所述加热器陶瓷顶端设有卡位盘，所述卡位盘上对称开有卡位槽，所述卡位槽侧面开有出丝管。

6、进一步的，所述出丝管位于所述卡位槽的90°位置。

7、进一步的，所述限位环内设有马蹄形突起，所述马蹄形突起缺口处设有卡位块，所述卡位块匹配连接所述卡位槽，所述限位环在出丝管的对应位置开有贯穿孔。

8、进一步的，所述热屏顶内侧设有环状突起，所述环状突起上开有走丝斜槽。

9、进一步的，所述热屏筒上下两端向内凹形设有多瓣焊爪。

10、进一步的，所述热屏筒与所述加热器陶瓷间隙部分设有隔热层，所述隔热层材料采用钽箔，平面采用压花工艺，套在所述加热器陶瓷外部。

11、进一步的，所述走丝斜槽内设置钽箔，所述钽箔内焊接加热丝。

12、进一步的，所述加热器陶瓷的外螺旋的深度大于加热丝直径的1.5倍。

13、有益效果

14、采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

15、本发明设计合理，提供了一种空心阴极加热器结构，通过在阴极管外安装带有螺纹加热丝的加热器陶瓷，陶瓷外部设置有多层隔热层和热屏筒，减少对外界的散热，有助于维持发射体的温度稳定性和提高阴极的放电效率；

16、同时在加热器陶瓷的底部做了卡槽设置，与限位环固定后，可有效防止加热器陶瓷与整个组件转动，其引出的陶瓷管同时保证了加热丝与其他零件之间的绝缘距离，大大提高了整个加热器部件的稳定工作。

技术特征：

1.一种空心阴极加热器结构，其特征在于：包括加热器陶瓷（1），所述加热器陶瓷（1）前端卡接限位环（2），所述加热器陶瓷（1）后端设有热屏顶（3），所述热屏顶（3）与所述限位环（2）外部设有热屏筒（4），所述热屏筒（4）将整个装置包裹。

2.根据权利要求1所述的一种空心阴极加热器结构，其特征在于：所述加热器陶瓷（1）呈柱状结构，外侧设有外螺旋（11）用于加热丝（5）的缠绕，所述加热器陶瓷（1）顶端设有卡位盘（12），所述卡位盘（12）上对称开有卡位槽（13），所述卡位槽（13）侧面开有出丝管（14）。

3.根据权利要求2所述的一种空心阴极加热器结构，其特征在于：所述出丝管（14）位于所述卡位槽（13）的90°位置。

4.根据权利要求2所述的一种空心阴极加热器结构，其特征在于：所述限位环（2）内设有马蹄形突起（21），所述马蹄形突起（21）缺口处设有卡位块（22），所述卡位块（22）匹配连接所述卡位槽（13），所述限位环（2）在出丝管（14）的对应位置开有贯穿孔（23）。

5.根据权利要求1所述的一种空心阴极加热器结构，其特征在于：所述热屏顶（3）内侧设有环状突起（31），所述环状突起（31）上开有走丝斜槽（32）。

6.根据权利要求1所述的一种空心阴极加热器结构，其特征在于：所述热屏筒（4）上下两端向内凹形设有多瓣焊爪（41）。

7.根据权利要求1所述的一种空心阴极加热器结构，其特征在于：所述热屏筒（4）与所述加热器陶瓷（1）间隙部分设有隔热层（7），所述隔热层（7）材料采用钽箔，平面采用压花工艺，套在所述加热器陶瓷（1）外部。

8.根据权利要求5所述的一种空心阴极加热器结构，其特征在于：所述走丝斜槽（32）内设置钽箔，所述钽箔内焊接加热丝（5）。

9.根据权利要求1所述的一种空心阴极加热器结构，其特征在于：所述加热器陶瓷（1）的外螺旋（11）的深度大于加热丝（5）直径的1.5倍。

技术总结
本发明提供一种空心阴极加热器结构，包括加热器陶瓷，所述加热器陶瓷前端卡接限位环，所述加热器陶瓷后端设有热屏顶，所述热屏顶与所述限位环外部设有热屏筒，所述热屏筒将整个装置包裹，本装置组装时，将加热陶瓷片两端分别连接限位环与热屏顶，加热丝通过热屏顶缠绕在加热器陶瓷上在从限位环导出，将限位环与阴极管焊接，最外部通过热屏筒将所有结构包裹，达到将加热器陶瓷及整个加热器部件限位固定的目的，用以解决目前的空心阴极的加热器无法完全轴向限制，在推力器点火启动的瞬间，易使陶瓷骨架轴向转动并拉扯加热丝，导致加热丝损伤甚至断裂、另现有加热丝焊点不牢靠；现有制作工艺无隔热屏设置，加热效应低等技术问题。

技术研发人员：郑何华,伍璐璐,吴磊,卞磊,张迎红,王莹,周秋俊,朱刚,俞畅
受保护的技术使用者：安徽华东光电技术研究所有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11