阅读说明：本技术 一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构 (Wire switching insulation processing structure for Hall thruster ) 是由 扈延林 毛威 胡大为 周怡秋 沈岩 吴楠 秦宇 吴朋安 山世华 李胜军 臧娟伟 于 2019-09-16 设计创作，主要内容包括：一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构,涉及航天器用电推进技术领域；包括2段小直径耐高温热缩管、大直径耐高温热缩管、单股线、多股线和导线焊接头；单股线的轴向一端伸入导线焊接头中；多股线的轴向一端从相对位置伸入导线焊接头中；单股线与多股线在导线焊接头内部焊接；其中1段小直径耐高温热缩管设置在单股线与导线焊接头连接处；另一段小直径耐高温热缩管设置在多股线与导线焊接头连接处；大直径耐高温热缩管依次套装在单股线、小直径耐高温热缩管、导线焊接头、小直径耐高温热缩管和多股线的外壁；本发明采用两种直径不同的耐高温热缩管实现了对导线转接处的绝缘处理,适用于高温条件下的绝缘处理。(A conducting wire switching insulation processing structure for a Hall thruster relates to the technical field of electric propulsion for spacecrafts; comprises 2 sections of small-diameter high-temperature-resistant heat-shrinkable tubes, large-diameter high-temperature-resistant heat-shrinkable tubes, single wires, stranded wires and wire welding heads; one axial end of the single-stranded wire extends into the wire welding head; one axial end of the stranded wire extends into the wire bonding head from the opposite position; the single-stranded wire and the multi-stranded wire are welded inside the wire welding head; wherein, 1 section of small-diameter high-temperature-resistant heat-shrinkable tube is arranged at the joint of the single-stranded wire and the lead welding head; the other section of small-diameter high-temperature-resistant heat-shrinkable tube is arranged at the joint of the stranded wire and the wire welding head; the large-diameter high-temperature-resistant heat-shrinkable tube is sequentially sleeved on the outer walls of the single-stranded wire, the small-diameter high-temperature-resistant heat-shrinkable tube, the wire welding head, the small-diameter high-temperature-resistant heat-shrinkable tube and the multi-stranded wire; the invention adopts two high temperature resistant heat shrink tubes with different diameters to realize the insulation treatment of the wire switching part, and is suitable for the insulation treatment under the high temperature condition.)

一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构

技术领域

本发明涉及一种航天器用电推进技术领域，特别是一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构。

背景技术

霍尔推进技术是目前航天器用电推进的主流技术方向，霍尔推力器主要包括空心阴极、放电室、磁极、磁线圈、阳极/气体分配器、推进剂输送管路和支撑结构；采用霍尔推进技术可以增加航天器有效载荷，降低发射成本，延长使用寿命，是未来提高商业卫星效率，增加竞争力的有效手段。

霍尔推力器由空心阴极、放电室、磁极(由前后磁极板，内外磁芯，内外磁屏等组成)、内磁线圈、外磁线圈、阳极/气体分配器、推进剂输送管路及支撑结构等组成。其工作原理为：阴极发射的部分电子进入放电室，在正交的径向磁场与轴向电场的共同作用下向阳极漂移，在漂移过程中与从阳极/气体分配器出来的中性推进剂原子碰撞，使得工质原子电离。由于存在强的径向磁场，在轴向电场的作用下沿轴向高速喷出，从而产生推力。与此同时，阴极发射出的另一部分电子与轴向喷出的离子中和，保持了推力器羽流的宏观电中性。

霍尔推力器中励磁导线为单股线，单股线不能直接与电连接器相连，只能转为多股线才能实现与电连接器的连接。因此在产品实现过程中会涉及单股线与多股线的转接问题。在目前的实现方法中，该转接主要通过感应钎焊方式实现，即将单股线和多股线分别伸入到导线焊接头中，然后采用感应钎焊的方式实现转接。在这种方案中，需要将单股线和多股线首先进行剥线处理，然后将其伸入到金属材质的导线焊接头中。可以看出，这种实现方式完成导线转接后，导线会裸露在外。根据航天产品的设计要求，需要将导线进行固定，在霍尔推力器中，常将导线固定在加速器底板位置处，而加速器底板也是金属材质，因此未保证电路不短路，需要将转接位置处的裸露部分进行绝缘处理。试验测得加速器底板上导线固定位置处的温度大概在200℃～250℃之间。因此在绝缘材料的选择方面需要兼顾温度要求。目前并没有相关设计满足在高温度下实现绝缘的设计，

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构，采用两种直径不同的耐高温热缩管实现了对导线转接处的绝缘处理，适用于高温条件下的绝缘处理。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构，包括2段小直径耐高温热缩管、大直径耐高温热缩管、单股线、多股线和导线焊接头；其中，导线焊接头为立方体结构；单股线的轴向一端伸入导线焊接头中；多股线的轴向一端从相对位置伸入导线焊接头中；单股线与多股线在导线焊接头内部焊接；其中1段小直径耐高温热缩管设置在单股线与导线焊接头连接处；且该段小直径耐高温热缩管套装在单股线的外壁；另一段小直径耐高温热缩管设置在多股线与导线焊接头连接处；且该段小直径耐高温热缩管套装在多股线的外壁；大直径耐高温热缩管依次套装在单股线、小直径耐高温热缩管、导线焊接头、小直径耐高温热缩管和多股线的外壁。

在上述的一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构，所述小直径耐高温热缩管轴向长度为20-30mm；室温状态下内壁直径为3-3.4mm。

在上述的一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构，所述大直径耐高温热缩管轴向长度为70-80mm；室温状态下内壁直径为6.2-6.6mm。

在上述的一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构，所述的绝缘处理结构的安装方法为：

步骤一、对单股线轴向一端进行剥线处理；对多股线轴向一端进行剥线处理；

步骤二、将其中1段小直径耐高温热缩管套在剥线处理后的单股线上；将另1段小直径耐高温热缩管套在剥线处理后的多股线上；

步骤三、分别将剥线处理后的单股线和剥线处理后的多股线伸入导线焊接头内部，并将单股线和多股线的端头焊接；

步骤四、将套在单股线上的小直径耐高温热缩管移动到单股线裸露的线芯处；加热实现小直径耐高温热缩管收缩；

将套在多股线上的小直径耐高温热缩管移动到多股线裸露的线芯处；加热实现小直径耐高温热缩管收缩；

步骤五、将大直径耐高温热缩管由多股线轴向外端套入，移动至覆盖到2个小直径耐高温热缩管位置；

步骤六、对大直径耐高温热缩管加热，实现大直径耐高温热缩管加热收缩。

在上述的一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构，所述步骤一中，单股线的剥线长度小于5mm；多股线的剥线长度小于5mm。

在上述的一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构，所述步骤三中，单股线和多股线的焊接方式为感应钎焊。

在上述的一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构，单股线和多股线焊接时，2段小直径耐高温热缩管距离焊接头位置不小于50mm。

在上述的一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构，所述步骤四中，对单股线对应的小直径耐高温热缩管的加热温度为300-350℃；加热后小直径耐高温热缩管覆盖单股线裸露的线芯的长度大于10mm；对多股线对应的小直径耐高温热缩管的加热温度为300-350℃；加热后小直径耐高温热缩管覆盖多股线裸露的线芯的长度大于10mm。

在上述的一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构，所述步骤五中，所述大直径耐高温热缩管轴端覆盖小直径耐高温热缩管轴端的长度大于10mm。

在上述的一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构，所述步骤六中，对大直径耐高温热缩管的加热温度为300～350℃；加热后大直径耐高温热缩管包覆在单股线、小直径耐高温热缩管、导线焊接头、小直径耐高温热缩管和多股线的外壁。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明采用两种直径不同的耐高温热缩管实现了对导线转接处的绝缘处理；相比于传统技术，提高了绝缘的可靠性；

(2)本发明选用耐高温的热缩管，便于将其固定在温度较高的加速器的底板上；实现了在较高工作温度下，实现绝缘，在满足绝缘要求的情况下，兼顾了温度的要求。

附图说明

图1为本发明导线转接绝缘处理结构示意图；

图2为本发明小直径耐高温热缩管位置示意图；

图3为本发明大直径耐高温热缩管位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

本发明提供一种霍尔推力器用导线转接绝缘处理结构，采用两种直径不同的耐高温热缩管实现了对导线转接处的绝缘处理，适用于高温条件下的绝缘处理；适用于霍尔推力器或者其他需要单股芯导线转多股芯导线转接且工作温度较高的场合。

霍尔推力器导线转接处绝缘处理结构主要包括2段小直径耐高温热缩管1、大直径耐高温热缩管2、单股线3、多股线4和导线焊接头5；其中，导线焊接头5为立方体结构；单股线3的轴向一端伸入导线焊接头5中；多股线4的轴向一端从相对位置伸入导线焊接头5中；单股线3与多股线4在导线焊接头5内部焊接；其中1段小直径耐高温热缩管1设置在单股线3与导线焊接头5连接处；且该段小直径耐高温热缩管1套装在单股线3的外壁；另一段小直径耐高温热缩管1设置在多股线4与导线焊接头5连接处；且该段小直径耐高温热缩管1套装在多股线4的外壁；大直径耐高温热缩管2依次套装在单股线3、小直径耐高温热缩管1、导线焊接头5、小直径耐高温热缩管1和多股线4的外壁。其中，小直径耐高温热缩管1轴向长度为20-30mm；室温状态下内壁直径为3-3.4mm。大直径耐高温热缩管2轴向长度为70-80mm；室温状态下内壁直径为6.2-6.6mm，如图1所示。

绝缘处理结构的安装方法为：

步骤一、对单股线3轴向一端进行剥线处理；对多股线4轴向一端进行剥线处理；单股线3的剥线长度小于5mm；多股线4的剥线长度小于5mm；既实现单股线3与多股线4的内线连接；同时裸露的线芯很小不会有漏电导电的隐患；后续采用小直径耐高温热缩管1进行包覆时也操作简单，包覆完整。

步骤二、将其中1段小直径耐高温热缩管1套在剥线处理后的单股线3上；将另1段小直径耐高温热缩管1套在剥线处理后的多股线4上；小直径耐高温热缩管1套在裸露在外的单股线3和多股线4上，用以对导线进行绝缘保护。

步骤三、分别将剥线处理后的单股线3和剥线处理后的多股线4伸入导线焊接头5内部，并将单股线3和多股线4的端头焊接；单股线3和多股线4的焊接方式为感应钎焊。单股线3和多股线4焊接时，2段小直径耐高温热缩管1距离焊接头位置不小于50mm。在焊接时，2段小直径耐高温热缩管1需远离焊点，保证单股线3和多股线4的焊接牢固，焊接时不受小直径耐高温热缩管1的影响。

步骤四、将套在单股线3上的小直径耐高温热缩管1移动到单股线3裸露的线芯处；加热实现小直径耐高温热缩管1收缩；对单股线3对应的小直径耐高温热缩管1的加热温度为300-350℃；在这个加热温度范围内，小直径耐高温热缩管1的热收缩变化最快，效率最高；同时不影响小直径耐高温热缩管1本身的材质变化。加热后小直径耐高温热缩管1的长度要覆盖所套接导线的全部裸露部位；覆盖单股线3裸露的线芯的长度大于10mm；严格保证小直径耐高温热缩管1对单股线3的绝缘保护。

将套在多股线4上的小直径耐高温热缩管1移动到多股线4裸露的线芯处；加热实现小直径耐高温热缩管1收缩；对多股线4对应的小直径耐高温热缩管1的加热温度为300-350℃；在这个加热温度范围内，小直径耐高温热缩管1的热收缩变化最快，效率最高；同时不影响小直径耐高温热缩管1本身的材质变化；加热后小直径耐高温热缩管1覆盖多股线4裸露的线芯的长度大于10mm。严格保证小直径耐高温热缩管1对多股线4的绝缘保护，如图2。

步骤五、将大直径耐高温热缩管2由多股线4轴向外端套入，移动至覆盖到2个小直径耐高温热缩管1位置；移动后，大直径耐高温热缩管2的长度要延伸至能够覆盖小直径耐高温热缩管1；大直径耐高温热缩管2轴端覆盖小直径耐高温热缩管1轴端的长度大于10mm。严格保证大直径耐高温热缩管2对小直径耐高温热缩管1的覆盖；实现可靠二次绝缘保护，如图3。

步骤六、对大直径耐高温热缩管2加热，实现大直径耐高温热缩管2加热收缩。对大直径耐高温热缩管2的加热温度为300～350℃；在这个加热温度范围内，大直径耐高温热缩管2的热收缩变化最快，效率最高；同时不影响大直径耐高温热缩管2本身的材质变化。加热后大直径耐高温热缩管2包覆在单股线3、小直径耐高温热缩管1、导线焊接头5、小直径耐高温热缩管1和多股线4的外壁。

所有加热过程均采用热风枪在热缩管规定的热缩温度范围内将各热缩管进行热缩；最终实现小直径耐高温热缩管1热缩后需要能与单股线3或多股线4紧密接触，不得松动和脱落；大直径耐高温热缩管2热缩后需要能与导线焊接头、套有小直径耐高温热缩管1热缩后包裹的单股导线3、经过小直径耐高温热缩管1热缩后包裹的多股导线4紧密接触，不得松动和脱落。

小直径耐高温热缩管1和大直径耐高温热缩管2的层数大于等于1。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。