CN105070425B - 一种防溅射迷宫结构的电推力器绝缘组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防溅射迷宫结构的电推力器绝缘组件，包括排气罩、第一屏蔽罩、第二屏蔽罩、第三屏蔽罩、第一绝缘陶瓷、第二绝缘陶瓷及螺钉、螺母。第一屏蔽罩通过钎焊与第一绝缘陶瓷连接形成一个部件，第二屏蔽罩、第三屏蔽罩通过钎焊与第二绝缘陶瓷连接形成另一个部件，然后将排气罩与上述两个部件通过螺钉将其串连螺接在一起，实现不同电极间的电绝缘。本发明能够实现不同电极间的电绝缘，一方面，能够显著减少电推力器工作时对绝缘陶瓷表面的溅射沉积污染，避免了由于陶瓷污染而造成的绝缘能力下降的现象，另一方面，通过对屏蔽罩进行排气设计，有效的防止了两电极间低气压放电的风险，有利于电推力器的稳定工作。

Description

一种防溅射迷宫结构的电推力器绝缘组件

技术领域

本发明涉及一种电推力器的绝缘组件，特别是一种防溅射迷宫结构的绝缘组件，属于航天技术与电真空绝缘技术领域。

背景技术

电推力器中的绝缘组件主要用来对电推力器中不同电位的零件进行电隔离，若其不能可靠工作，则会造成电推力器各电位短路，从而造成电推力器功能丧失，严重情况下会影响整星稳定工作，甚至卫星重要元器件烧毁。

现有推力器中的绝缘组件时常会发生绝缘陶瓷污染导致绝缘能力下降、气体放电击穿现象，力学试验中会出现绝缘材料掉渣、断裂现象，从而影响绝缘组件的可靠工作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电推力器绝缘组件，采用了防溅射屏蔽罩迷宫结构，通过结构的设计改进，能够有效解决其绝缘陶瓷污染、气体放电击穿及力学试验中的绝缘材料掉渣、断裂现象，大幅提高了绝缘组件的工作稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种防溅射迷宫结构的电推力器绝缘组件，用于对电推力器中不同电位的电极X和电极Y进行绝缘安装；该绝缘组件包括：具有相同直径中心通孔的排气罩、第一绝缘陶瓷、第一屏蔽罩、第二屏蔽罩、第二绝缘陶瓷和第三屏蔽罩，还包括螺钉和螺母；

第一绝缘陶瓷和第二绝缘陶瓷均为圆柱形结构，第一绝缘陶瓷一端面上的中心凹孔与第二绝缘陶瓷一端面上的中心凸台相配合；

第一屏蔽罩为具有环形底面的圆筒，其内底面与内侧面的转角处具有一台阶面a，该第一屏蔽罩的内底面与台阶面a共同构成环形直角定位面A；第一绝缘陶瓷上具有中心凹孔的一端面的外缘置于环形直角定位面A处，并在环形直角定位面A处进行钎焊，从而将第一绝缘陶瓷与第一屏蔽罩固定，形成第一组件；

第二屏蔽罩为阶梯型两段式圆筒；小段与大段的内连接面的阳角处形成环形直角定位面B，阴角处具有一台阶面b，小段与大段的内连接面与台阶面b共同构成环形直角定位面C；第二屏蔽罩套接在第二绝缘陶瓷的台阶面处，该第二绝缘陶瓷的台阶面的阴角和阳角分别与环形直角定位面B和环形直角定位面C接触，并在环形直角定位面B和环形直角定位面C处进行钎焊，从而将第二绝缘陶瓷与第二屏蔽罩固定；

第三屏蔽罩为具有环形底面的圆筒，安装在第二绝缘陶瓷未设有中心凸台的一端面，且在第三屏蔽罩内底面与内侧面形成环形直角定位面D处进行钎焊，从而将第二绝缘陶瓷与第三屏蔽罩固定；第二屏蔽罩、第二绝缘陶瓷和第三屏蔽罩形成第二组件；

排气罩为具有环形底面的圆筒，环形底面上开有连通中心通孔的出气槽；

排气罩、第一组件、电极X、第二组件和电极Y依次排列在一起，采用螺栓穿过所述中心通孔与螺母螺接；螺接后，排气罩安装在第一绝缘陶瓷未设中心凹孔的一端面外，第二绝缘陶瓷的中心凸台穿过电极X和第一屏蔽罩伸入第一绝缘陶瓷的中心凹孔内，第二屏蔽罩的小段伸入电极X，伸入距离不超过电极X的厚度；第一屏蔽罩和第二屏蔽罩位于电极X的两侧；第三屏蔽罩接触电极Y；

以螺栓轴向为参照，排气罩与第一屏蔽罩之间具有轴向间隔，第二屏蔽罩与第三屏蔽罩之间也具有轴向间隔。

优选地，所述第二屏蔽罩两段的外连接面与第三屏蔽罩底面外表面的平行度为0.02mm，第三屏蔽罩底面外表面具有0.02mm的平面度。

优选地，钎焊处具有0.15mm～0.25mm的装配间隙。

有益效果：

通过屏蔽罩迷宫结构设计，最大化覆盖了绝缘陶瓷外漏表面，减少了绝缘陶瓷表面溅射污染的现象，增加了两电极间绝缘的可靠性。

同时，对屏蔽罩进行了排气设计，有效降低了局部低气压放电的风险。

并且，将屏蔽罩与绝缘陶瓷采用钎焊工艺连接，提高了其抗力学性能，避免了在力学试验中绝缘陶瓷出现掉渣、断裂的现象。

附图说明

图1是本发明防溅射迷宫结构的电推力器绝缘组件结构示意图；

图2是第一屏蔽罩与第一绝缘陶瓷组成的第一组件结构示意图；

图3是第二屏蔽罩、第三屏蔽罩与第二绝缘陶瓷组成的第二组件结构示意图；

图4是排气罩防低气压放电开槽结构示意图。

图5为第二屏蔽罩的示意图。

其中，1-排气罩，11-出气槽，2-第一绝缘陶瓷，21-中心凹孔，3-第一屏蔽罩，31台阶面a，4-第二屏蔽罩，41-第二屏蔽罩两段的内连接面，42-环形直角定位面B，43-台阶面b，44-环形直角定位面C，45-第二屏蔽罩两段的外连接面，5-第二绝缘陶瓷，51-中心凸台，6-第三屏蔽罩，61-环形直角定位面D，62-第三屏蔽罩底面外表面，7-螺钉，8-螺母。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种防溅射迷宫结构的电推力器绝缘组件，用于对电推力器中不同电位的电极X和电极Y进行绝缘安装。如图1所示，该绝缘组件包括：排气罩1、第一绝缘陶瓷2、第一屏蔽罩3、第二屏蔽罩4、第二绝缘陶瓷5和第三屏蔽罩6、螺钉7和螺母8。屏蔽罩可以采用金属材质。

排气罩1、第一绝缘陶瓷2、第一屏蔽罩3、第二屏蔽罩4、第二绝缘陶瓷5和第三屏蔽罩6具有相同直径的中心通孔，该中心通孔的孔径与螺钉7外径相配合。

排气罩1和第一屏蔽罩3安装在第一绝缘陶瓷2两端，第二屏蔽罩4和第三屏蔽罩6分别安装在两段式第二绝缘陶瓷5的台阶处和大段端面处，然后第二绝缘陶瓷5的凸台穿过电极X与第一绝缘陶瓷2的凹孔定位组装在一起。最后采用螺钉7依次穿过排气罩1、第一绝缘陶瓷2、第一屏蔽罩3、电极X、第二屏蔽罩4、第二绝缘陶瓷5、第三屏蔽罩6、电极Y和螺母8后螺接在一起，实现不同电极间的电绝缘。

为了形成迷宫结构，本发明针对各个屏蔽罩尤其是第一屏蔽罩3和第二屏蔽罩4进行了特殊设计，使得通过各屏蔽罩的互相嵌套形成迷宫结构。在保证足够绝缘间隙(L1)的情况下最大化的覆盖了两个绝缘陶瓷的外漏表面，使金属溅射产物对绝缘陶瓷表面的溅射沉积污染大大减少，避免了由于陶瓷污染而造成的绝缘能力下降的现象。为此各组成部件的具体结构为：

第一绝缘陶瓷2和第二绝缘陶瓷5均为圆柱形结构，第一绝缘陶瓷2一端面上的中心凹孔21与第二绝缘陶瓷5一端面上的中心凸台51相配合。

如图2所示，第一屏蔽罩3为具有环形底面的圆筒，其内底面与内侧面的转角处具有一台阶面a 31，该第一屏蔽罩3的内底面与台阶面a 31共同构成环形直角定位面A。第一绝缘陶瓷2上具有中心凹孔21的一端面的外缘置于环形直角定位面A处，并在环形直角定位面A处进行钎焊，从而将第一绝缘陶瓷2与第一屏蔽罩3固定，形成第一组件。这里，台阶面a31的设计目的有两个，一是构成直角面用于形成结构定位，二是提升第一屏蔽罩3的筒壁与第一绝缘陶瓷2上的距离，从而在尽量增大屏蔽面积的基础上，可以增大绝缘间隙L1的距离，从而增加可靠性。

如图3所示，第二屏蔽罩4为阶梯型两段式圆筒。小段与大段的内连接面41的阳角处形成环形直角定位面B 42，阴角处具有一台阶面b 43，小段与大段的内连接面41与台阶面b 43共同构成环形直角定位面C 44。第二绝缘陶瓷5由于凸台的存在，使其具有一个台阶面，第二屏蔽罩4套接在第二绝缘陶瓷5的台阶面处，该台阶面的阴角和阳角分别与环形直角定位面B和环形直角定位面C接触，并在环形直角定位面B和环形直角定位面C处进行钎焊，从而将第二绝缘陶瓷5与第二屏蔽罩4固定。这里，台阶面b 43的设计目的有两个，一是构成直角面用于形成结构定位，二是提升第二屏蔽罩4的筒壁与第二绝缘陶瓷5上的距离，从而在尽量增大屏蔽面积的基础上，可以增大绝缘间隙L1的距离，从而增加可靠性。

第三屏蔽罩6为具有环形底面的圆筒，安装在第二绝缘陶瓷5未设有中心凸台51的一端面，且在第三屏蔽罩6内底面与内侧面形成环形直角定位面D 61处进行钎焊，从而将第二绝缘陶瓷5与第三屏蔽罩(6)固定。第二屏蔽罩4、第二绝缘陶瓷5和第三屏蔽罩6形成第二组件。

上述第一屏蔽罩3、第二屏蔽罩4、第三屏蔽罩6与第一绝缘陶瓷2、第二绝缘陶瓷5采用钎焊工艺进行固连，目的是为了增加绝缘组件的抗力能力，避免其在力学试验中出现掉渣、断裂现象。其组装需保证0.15mm～0.25mm的装配间隙，以保证钎焊焊料能够填充饱满，焊料采用纯Ag焊料，焊接温度≥900℃。

如图4所示，排气罩1为具有环形底面的圆筒，环形底面上开有连通中心通孔的出气槽11。安装后，两个绝缘陶瓷装配间隙L2中的气体能够有效排出，防止了L2处出现局部低气压的环境，有效减少两电极间低气压放电的风险，有利于电推力器的稳定工作。本实施例中，排气罩顶部开一长4.5mm宽1mm的槽。

安装时，排气罩1、第一组件、电极X、第二组件和电极Y依次排列在一起，采用螺栓7穿过各组件的中心通孔与螺母8螺接。螺接后，排气罩1安装在第一绝缘陶瓷2未设中心凹孔的端面外，第二绝缘陶瓷5的中心凸台51穿过电极X和第一屏蔽罩3伸入第一绝缘陶瓷2的中心凹孔21内，第二屏蔽罩4小段仅伸入电极X，伸入距离不超过电极X的厚度；第一屏蔽罩3和第二屏蔽罩4位于电极X的两侧；第三屏蔽罩6接触电极Y。

以螺栓轴向为参照，排气罩1与第一屏蔽罩3之间具有轴向间隔，第二屏蔽罩4与第三屏蔽罩6之间也具有轴向间隔。轴向间隔通过各屏蔽罩的尺寸设计保证。

通过上述安装组合，第二屏蔽罩4和第三屏蔽罩6通过互相嵌套的方式形成迷宫结构，在保证足够绝缘间隙L1的情况下最大化的覆盖了第二绝缘陶瓷5的外漏表面，使金属溅射产物对绝缘陶瓷表面的溅射沉积污染大大减少，避免了由于陶瓷污染而造成的绝缘能力下降的现象。

为了保证绝缘组件在电推力器中两电极间能垂直安装，防止由于倾斜安装造成绝缘组件受力破损，还需要设计第二屏蔽罩4两段的外连接面45(与电极X的径向贴合面，参见图5)与第三屏蔽罩6底面外表面的平行度为0.02mm，第三屏蔽罩6底面外表面具有0.02mm的平面度。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种防溅射迷宫结构的电推力器绝缘组件，用于对电推力器中不同电位的电极X和电极Y进行绝缘安装；其特征在于，该绝缘组件包括：具有相同直径中心通孔的排气罩(1)、第一绝缘陶瓷(2)、第一屏蔽罩(3)、第二屏蔽罩(4)、第二绝缘陶瓷(5)和第三屏蔽罩(6)，还包括螺钉(7)和螺母(8)；

第一绝缘陶瓷(2)和第二绝缘陶瓷(5)均为圆柱形结构，第一绝缘陶瓷(2)一端面上的中心凹孔(21)与第二绝缘陶瓷(5)一端面上的中心凸台(51)相配合；

第一屏蔽罩(3)为具有环形底面的圆筒，其内底面与内侧面的转角处具有一台阶面a(31)，该第一屏蔽罩(3)的内底面与台阶面a(31)共同构成环形直角定位面A；第一绝缘陶瓷(2)上具有中心凹孔(21)的一端面的外缘置于环形直角定位面A处，并在环形直角定位面A处进行钎焊，从而将第一绝缘陶瓷(2)与第一屏蔽罩(3)固定，形成第一组件；

第二屏蔽罩(4)为阶梯型两段式圆筒；小段与大段的内连接面(41)的阳角处形成环形直角定位面B(42)，阴角处具有一台阶面b(43)，小段与大段的内连接面(41)与台阶面b(43)共同构成环形直角定位面C(44)；第二屏蔽罩(4)套接在第二绝缘陶瓷(5)的台阶面处，该第二绝缘陶瓷(5)的台阶面的阴角和阳角分别与环形直角定位面B和环形直角定位面C接触，并在环形直角定位面B和环形直角定位面C处进行钎焊，从而将第二绝缘陶瓷(5)与第二屏蔽罩(4)固定；

第三屏蔽罩(6)为具有环形底面的圆筒，安装在第二绝缘陶瓷(5)未设有中心凸台(51)的一端面，且在第三屏蔽罩(6)内底面与内侧面形成环形直角定位面D(61)处进行钎焊，从而将第二绝缘陶瓷(5)与第三屏蔽罩(6)固定；第二屏蔽罩(4)、第二绝缘陶瓷(5)和第三屏蔽罩(6)形成第二组件；

排气罩(1)为具有环形底面的圆筒，环形底面上开有连通中心通孔的出气槽(11)；

排气罩(1)、第一组件、电极X、第二组件和电极Y依次排列在一起，采用螺栓(7)穿过所述中心通孔与螺母(8)螺接；螺接后，排气罩(1)安装在第一绝缘陶瓷(2)未设中心凹孔的一端面外，第二绝缘陶瓷(5)的中心凸台(51)穿过电极X和第一屏蔽罩(3)伸入第一绝缘陶瓷(2)的中心凹孔(21)内，第二屏蔽罩(4)的小段伸入电极X，伸入距离不超过电极X的厚度；第一屏蔽罩(3)和第二屏蔽罩(4)位于电极X的两侧；第三屏蔽罩(6)接触电极Y；

以螺栓轴向为参照，排气罩(1)与第一屏蔽罩(3)之间具有轴向间隔，第二屏蔽罩(4)与第三屏蔽罩(6)之间也具有轴向间隔。

2.如权利要求1所述的防溅射迷宫结构的电推力器绝缘组件，其特征在于，所述第二屏蔽罩(4)两段的外连接面(45)与第三屏蔽罩(6)底面外表面的平行度为0.02mm，第三屏蔽罩(6)底面外表面具有0.02mm的平面度。

3.如权利要求1所述的防溅射迷宫结构的电推力器绝缘组件，其特征在于，钎焊处具有0.15mm～0.25mm的装配间隙。