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根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動(dòng)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(dòng)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(lǐng)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(zhǔn)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(dǎo)入FEMM中，建立磁路模型，步驟二、三個(gè)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(biāo)位置；步驟三、以20％為步長，逐漸改變其中一個(gè)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(yīng)曲線圖；步驟四、根據(jù)動(dòng)態(tài)磁場零坐標(biāo)位置偏離靜態(tài)磁場零坐標(biāo)位置的距離應(yīng)小于通道特征尺寸的2％～2.5％的規(guī)定，及步驟三實(shí)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(dòng)態(tài)磁場確定線圈安匝變化百分率范圍的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及確定霍爾推力器運(yùn)行參數(shù)的方法，屬于航天航空領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電推進(jìn)裝置以其高效率高比沖的優(yōu)點(diǎn)取代化學(xué)推力器已經(jīng)成為航天推進(jìn)領(lǐng)域發(fā)展的一種趨勢。霍爾推力器是電推進(jìn)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(diǎn)成為衛(wèi)星、探測器等航天飛行器的重要?jiǎng)恿ρb置。霍爾推力器通過霍爾效應(yīng)產(chǎn)生推力，磁場是產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的關(guān)鍵。因此，霍爾推力器必須設(shè)計(jì)出適當(dāng)?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。霍爾推力器的磁場通常是在靜態(tài)磁路情況下設(shè)計(jì)的，利用適當(dāng)?shù)拇怕方Y(jié)構(gòu)和內(nèi)線圈，外線圈以及附加線圈產(chǎn)生適當(dāng)?shù)某隹趨^(qū)磁場強(qiáng)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(gè)重要的基礎(chǔ)物理過程是必然存在的，同時(shí)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(yīng)定律可知，周向的霍爾漂移電流振蕩感應(yīng)出沿軸向隨時(shí)間變化磁場，時(shí)變的磁場引起沿周向繞制勵(lì)磁線圈中感生出波動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)勢，從而引起勵(lì)磁線圈電流的波動(dòng)，勵(lì)磁電流波動(dòng)耦合到放電回路中，引起放電電流在勵(lì)磁線圈固有頻率處的振蕩現(xiàn)象，勵(lì)磁電流振蕩和放電電流振蕩相互耦合，達(dá)到動(dòng)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(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致推力器實(shí)際放電過程中，通道內(nèi)的磁場形貌和強(qiáng)度并不是靜態(tài)原則設(shè)計(jì)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(zhǔn)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(zhǔn)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(dòng)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(gè)方案。
[0006]第一個(gè)方案:根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動(dòng)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(dǎo)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(biāo)系:以內(nèi)磁極和底板的交點(diǎn)為原點(diǎn)坐標(biāo)；以對稱軸線為徑向坐標(biāo)z軸，以底板所在直線為軸向坐標(biāo)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(biāo)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動(dòng)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(yīng)的合成磁場的零磁場坐標(biāo)O (r, Z)；
[0012]進(jìn)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(yīng)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(biāo)0(r，z)相對于靜態(tài)磁場零坐標(biāo)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(dòng)態(tài)磁場零坐標(biāo)位置0(r, z)偏尚靜態(tài)磁場零坐標(biāo)位置OtlCrtl, Ztl)的距離應(yīng)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(yīng)曲線圖，實(shí)現(xiàn)確定外線圈安匝變化百分率的范圍。
[0015]第二個(gè)方案:根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動(dòng)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(dǎo)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(biāo)系:以內(nèi)磁極和底板的交點(diǎn)為原點(diǎn)坐標(biāo)；以對稱軸線為徑向坐標(biāo)z軸，以底板所在直線為軸向坐標(biāo)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(biāo)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動(dòng)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(yīng)的合成磁場的零磁場坐標(biāo)0(r, z)；
[0021]進(jìn)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(yīng)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(biāo)0(r，z)相對于靜態(tài)磁場零坐標(biāo)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(dòng)態(tài)磁場零坐標(biāo)位置0(r, z)偏尚靜態(tài)磁場零坐標(biāo)位置OtlCrtl, Ztl)的距離應(yīng)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(yīng)曲線圖，實(shí)現(xiàn)確定內(nèi)線圈安匝變化百分率的范圍。
[0024]第三個(gè)方案:根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動(dòng)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(dǎo)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(biāo)系:以內(nèi)磁極和底板的交點(diǎn)為原點(diǎn)坐標(biāo)；以對稱軸線為徑向坐標(biāo)z軸，以底板所在直線為軸向坐標(biāo)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(biāo)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動(dòng)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(yīng)的合成磁場的零磁場坐標(biāo)0(r, z)；
[0030]進(jìn)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(yīng)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(biāo)0(r，z)相對于靜態(tài)磁場零坐標(biāo)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(dòng)態(tài)磁場零坐標(biāo)位置0(r, ζ)偏尚靜態(tài)磁場零坐標(biāo)位置OtlCrtl, Ztl)的距離應(yīng)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(yīng)曲線圖，實(shí)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(diǎn):本發(fā)明方法有效地分析振蕩的勵(lì)磁電流對通道內(nèi)磁場設(shè)計(jì)的影響，克服靜態(tài)磁場設(shè)計(jì)應(yīng)用的局限性，合理的給出了考慮勵(lì)磁/放電耦合振蕩引起的動(dòng)態(tài)磁場應(yīng)對靜態(tài)磁場的附加設(shè)計(jì)原則，給出準(zhǔn)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(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2是實(shí)施方式一所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動(dòng)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(shí)施方式二所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動(dòng)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(shí)施方式三所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動(dòng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1、圖2、圖5和圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動(dòng)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(dǎo)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(biāo)系:以內(nèi)磁極4和底板7的交點(diǎn)為原點(diǎn)坐標(biāo)；以對稱軸線6為徑向坐標(biāo)ζ軸，以底板7所在直線為軸向坐標(biāo)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(biāo)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動(dòng)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(yīng)的合成磁場的零磁場坐標(biāo)O(r, Z)；
[0048]進(jìn)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(yīng)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(biāo)0(r，ζ)相對于靜態(tài)磁場零坐標(biāo)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(dòng)態(tài)磁場零坐標(biāo)位置0(r, ζ)偏尚靜態(tài)磁場零坐標(biāo)位置OtlCrtl, Ztl)的距離應(yīng)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(yīng)曲線圖，實(shí)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(lì)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(gè)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(hào)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(biāo)位置OtlO^ Z0)，當(dāng)改變外線圈I通入電流后，磁場位形會(huì)發(fā)生變化，磁場零坐標(biāo)的位置也會(huì)隨之改變，但它變化的范圍是有規(guī)定的:動(dòng)態(tài)磁場零坐標(biāo)位置O(r, Z)偏離靜態(tài)磁場零坐標(biāo)位置OtlCrtl, Zci)的距離應(yīng)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(yīng)的動(dòng)態(tài)磁場的零磁場坐標(biāo)0(r，ζ);進(jìn)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(yīng)曲線圖；如圖6所示，則根據(jù)這個(gè)對應(yīng)關(guān)系，就能確定外線圈安匝變化百分率的范圍。
[0056]【具體實(shí)施方式】二:下面結(jié)合圖1、圖3、圖5和圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)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(dǎo)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(biāo)系:以內(nèi)磁極4和底板7的交點(diǎn)為原點(diǎn)坐標(biāo)；以對稱軸線6為徑向坐標(biāo)ζ軸，以底板7所在直線為軸向坐標(biāo)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(biāo)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動(dòng)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(yīng)的合成磁場的零磁場坐標(biāo)0(r, ζ)；
[0062]進(jìn)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(yīng)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(biāo)0(r，ζ)相對于靜態(tài)磁場零坐標(biāo)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(dòng)態(tài)磁場零坐標(biāo)位置0(r, ζ)偏尚靜態(tài)磁場零坐標(biāo)位置OtlCrtl, Ztl)的距離應(yīng)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(yīng)曲線圖，實(shí)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(shí)施方式一相同，不再贅述。
[0067]【具體實(shí)施方式】三:下面結(jié)合圖1、圖3、圖5和圖8說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動(dòng)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(dǎo)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(biāo)系:以內(nèi)磁極4和底板7的交點(diǎn)為原點(diǎn)坐標(biāo)；以對稱軸線6為徑向坐標(biāo)ζ軸，以底板7所在直線為軸向坐標(biāo)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(biāo)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動(dòng)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(yīng)的合成磁場的零磁場坐標(biāo)0(r, ζ)；
[0073]進(jìn)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(yīng)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(biāo)0(r, z)相對于靜態(tài)磁場零坐標(biāo)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(dòng)態(tài)磁場零坐標(biāo)位置0(r，ζ)偏離靜態(tài)磁場零坐標(biāo)位置OtlO^ Z0)的距離應(yīng)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(yīng)曲線圖，實(shí)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(shí)施方式一相同，不再贅述。
【權(quán)利要求】
1.根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動(dòng)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(dǎo)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(biāo)系:以內(nèi)磁極(4)和底板(7)的交點(diǎn)為原點(diǎn)坐標(biāo)；以對稱軸線(6)為徑向坐標(biāo)z軸，以底板(7)所在直線為軸向坐標(biāo)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(biāo)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動(dòng)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(yīng)的合成磁場的零磁場坐標(biāo)0(r，z)； 進(jìn)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(yīng)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(biāo)0(r，z)相對于靜態(tài)磁場零坐標(biāo)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(dòng)態(tài)磁場零坐標(biāo)位置0(r，z)偏離靜態(tài)磁場零坐標(biāo)位置OtlO^ Ztl)的距離應(yīng)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(yīng)曲線圖，實(shí)現(xiàn)確定外線圈安匝變化百分率的范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動(dòng)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(dòng)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(dǎo)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(biāo)系:以內(nèi)磁極(4)和底板(7)的交點(diǎn)為原點(diǎn)坐標(biāo)；以對稱軸線(6)為徑向坐標(biāo)z軸，以底板(7)所在直線為軸向坐標(biāo)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(biāo)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動(dòng)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(yīng)的合成磁場的零磁場坐標(biāo)O(r, z)； 進(jìn)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(yīng)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(biāo)0(r，z)相對于靜態(tài)磁場零坐標(biāo)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(dòng)態(tài)磁場零坐標(biāo)位置0(r，z)偏離靜態(tài)磁場零坐標(biāo)位置OtlO^ Ztl)的距離應(yīng)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(yīng)曲線圖，實(shí)現(xiàn)確定內(nèi)線圈安匝變化百分率的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動(dòng)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(dòng)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(dǎo)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(biāo)系:以內(nèi)磁極(4)和底板(7)的交點(diǎn)為原點(diǎn)坐標(biāo)；以對稱軸線(6)為徑向坐標(biāo)z軸，以底板(7)所在直線為軸向坐標(biāo)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(biāo)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的磁場，該磁場為線圈稱合振蕩引起的動(dòng)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(yīng)的合成磁場的零磁場坐標(biāo)O(r, Z)； 進(jìn)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(yīng)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(biāo)O (r, z)相對于靜態(tài)磁場零坐標(biāo)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(dòng)態(tài)磁場零坐標(biāo)位置0(r，z)偏離靜態(tài)磁場零坐標(biāo)位置OtlO^ Ztl)的距離應(yīng)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(yīng)曲線圖，實(shí)現(xiàn)確定附加線圈安匝變化百分率的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述根據(jù)霍爾推力器中耦合振蕩伴生的動(dòng)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(hào)】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(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】楊子怡, 魏立秋, 韓亮, 于達(dá)仁 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)