用于導出損耗熱量的設備以及具有這種設備的離子加速器裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種包括電離室的離子加速器裝置，所述電離室由室壁和布置在所述室壁外部的磁鐵裝置環繞。采取步驟導出所述室壁上產生的損耗熱量，且提供有利的解決方案以用于保護所述磁鐵裝置的永磁元件。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于導出損耗熱量的設備以及具有這種設備的離子加速器裝置。
技術介紹
離子加速器裝置以用于衛星或者其它航天器的電力驅動裝置而為人們所熟知。例 如W02003/000550A1中描述了此類有利的離子加速器驅動器。已知的離子加速器包括具有 永磁環和極靴環的多級磁鐵裝置，這些永磁環和極靴環圍繞電離室的室壁。在此類離子加速器裝置的運行過程中，損耗熱量在橫向界定電離室的室壁處產 生，該熱量必須被驅散到外界。由于在被用于航天器時的體積和重量限制，以及由于在這種 離子加速器裝置內使用的高壓，對用來除去可釋放的損耗熱量的設備有特定要求，尤其是 在航天器中使用該設備的情況下，損耗熱量僅通過發散到作為吸熱器(heat sink)的自由 空間內，而且經由磁鐵裝置便能被至少部分地帶離室壁。在這一點上，尤其是在使用永久磁 鐵時，磁鐵裝置承受溫度應力的能力受到限制。在行波管內，主要由于電子射束沖擊到作為集電極的陽極上而產生損耗熱量。陽 極例如由銅組成。除去損耗熱量一般通過散熱器裝置來實現，該散熱器裝置直接地或者通 過中間結構與陽極導熱聯接。在用于除去損耗熱量的設備中，尤其是在諸如離子加速器裝置或者行波管裝置之 類的電動設備中，遠離損耗熱源面向的散熱裝置假定與承載結構連接，例如，一方面，以機 械固定方式分別與離子加速器裝置的磁鐵裝置或者行波管裝置的集電極連接，另一方面， 具有良好的導熱率，其中，在每種情況下，磁鐵裝置或者集電極的材料、幾何形狀和結構通 常分別在很大程度上由電動設備的功能預先確定。已知的是提供散熱裝置中由銅制成的本體，這些本體將熱量導向外界，并通過面 向外界的表面使熱量到達散發熱量的散熱器裝置，且這些本體用專用的過渡結構聯接至承 載結構以抵消隨著溫度變化而產生的機械應力或者被焊接到承載結構的金屬表面上。
技術實現思路
本專利技術的任務基于用于導出損耗熱量的改進設備以及具有這種設備的離子加速 器裝置。根據本專利技術的解決方案在獨立權利要求中予以描述。從屬權利要求包括本專利技術的 優選實施例和進一步發展。在通過導熱裝置將來自損耗熱源、特別地上述電動期間中的一個的損耗熱量導向 至吸熱器的情形中，設備在導熱裝置中使用鋁硅合金經被證明是出乎意料地有利，上述導 熱裝置與面向損耗熱源的承載結構導熱連接。該導熱裝置有利地主要由鋁硅合金組成，優 選地完全由鋁硅合金組成。具體而言，使用具有過共晶比例硅的鋁硅合金是尤其有利的。鋁硅合金的熱膨脹系數與承載結構的熱膨脹系數的不同率有利地小于30%，特別地小于20%，優選為小于 10%。在這一點上，認識到在改變合金中鋁和硅的比例時，過共晶鋁硅合金的熱膨脹系數可 在大范圍內得以調節并因此能很好地適應由承載結構的材料預定的熱膨脹系數而作出使 用決定是非常有利的。以環繞承載結構的形式來構造導熱裝置是有利的。承載裝置相對于縱向軸線環繞 地在側向上圍繞包括損耗熱源的空間是有利的。導熱裝置有利地抵靠處于彈性張緊下的承 載結構，由此在承載結構與導熱裝置之間的邊界面上形成永久的大面積熱傳遞。導熱裝置 抵靠處于彈性張緊下的承載結構的情況尤其能通過將導熱裝置熱壓配合到承載結構上來 實現。導熱裝置尤其還能有利地形成承載結構的多個部件的機械連接。在承載結構之間的邊界面上設置通常小于1毫米且尤其小于0. 1毫米的更薄層對 承載結構與導熱裝置之間的良好熱傳遞也是有利的，該更薄層由延展性比承載結構和導熱 裝置材料的延展性更好的材料組成。在上述中間層中使用金是尤其有利的。也可將承載結 構和導熱裝置焊接在一起。承載裝置有利地包括磁鐵裝置，尤其是具有永磁體的磁鐵裝置。此類永磁裝置的 材料優選為稀土合金，尤其是釤鈷SmCo合金。永磁裝置有利地包括至少一個、優選為多個 環形磁體，這些磁體具有相對于環形軸成軸向的磁性。在另一有利實施例中，導熱裝置還可至少主要由鈹組成而代替鋁硅合金，鈹同樣 具有良好的熱膨脹系數和小的比重，但很昂貴，而且很難處理。甚至與導熱裝置的材料無關，通過將永磁裝置熱壓配合到導熱裝置上來制造具有 相互軸向緊挨的多個環形磁體的永磁裝置也特別有利，其原因是這樣做能以簡單而有利的 方式來獲得多個環形磁體和/或通過四周都均衡的壓應力來穩定和保護處于一定破裂風 險的例如由SmCo制成的磁體。如果沒有必須要驅散的損耗熱量，則此時主要作為機械護套 的導熱裝置的導熱率就變得次要了。用于除去損耗熱量的此類設備對在航天器中產生損耗熱量的電動設備尤其有利， 其中，永久而良好的熱傳遞因不存在維修可能性而顯得尤其重要，而材料接合處因為電動 設備的停機狀態和運行狀態之間的較大溫差而處于特定的應力。就航天器中由鋁硅合金制 成的導熱裝置的有利用途而言，導熱裝置有利地使得承載結構所吸收的熱量經過到達散熱 器裝置上，該散熱器裝置將熱量作為熱輻射釋放到作為吸熱器的環繞空間。在具有磁鐵裝置的離子加速器裝置的情形中，令人驚訝的是，作為導熱裝置的至 少主要部分的材料且具有過共晶比例硅的鋁硅合金尤其可與磁鐵裝置的由離子加速器裝 置的功能預定的典型可磁化材料一致。過共晶鋁硅合金中硅的比例優選為總共小于40%。 合金中硅的比例有利地總共最多達60%。就共析鋁硅合金而言，硅比例大約為12%。過共晶鋁硅合金比磁鐵裝置的材料有利地具有更高導熱率和更小比重，且可與因 其材料性質而具有特別有利的熱傳遞的離子加速器裝置的磁鐵裝置的典型材料的表面聯 接。具體而言，過共晶鋁硅合金所具有的熱膨脹系數非常接近典型磁鐵裝置中優選使用的 可磁化材料的熱膨脹系數，這些可磁化材料優選為作為軟磁材料的鐵或者稀土材料，優選 為作為永磁材料的SmCo。由于在所述類型的離子加速器裝置中會出現大的溫度變化，因此 熱膨脹系數的微小差距是極其有利的。典型承載結構的可磁化材料，尤其是Fe和SmCo在優選實施例中具有8 X 10_6/K到16Χ10_7Κ之間，尤其是11X10_6/K到13Χ10_6/Κ之間的熱膨脹系數。根據本專利技術設置在 導熱裝置中的過共晶鋁硅合金的熱膨脹系數有利地可通過鋁和硅的百分比而進一步變化， 并適用于磁鐵裝置的材料。過共晶鋁硅合金的熱膨脹系數在每種情況下與磁鐵裝置材料的 不同率小于30%，特別地小于20%，優選為小于10%。在有利的實施例中，導熱裝置相對于離子加速器裝置的中心軸線成徑向地環繞磁 鐵裝置，并優選地在材料的彈性張緊下熱壓配合到磁鐵裝置上或者磁鐵裝置的部件上，以 便導熱裝置和磁鐵裝置在彈性張緊下以良好的表面接觸彼此抵靠。在有利實施例中，可將 很好地傳導熱量而且較之磁鐵裝置和導熱裝置的材料更軟的材料(例如金)的中間層設置 于邊界面，由此通過由于中間層的變形而變得特別大的接觸表面來實現特別好的熱傳遞。導熱裝置有利地通過散熱器裝置的遠離磁鐵裝置面向的表面區域將熱量作為熱 輻射釋放到周圍環境中，在航天器中優選使用離子加速器裝置的情況下，尤其將熱量釋放 到周圍的真空中，上述散熱器裝置與導熱裝置聯接。將熱輻射發散到周圍環境中的表面可 由與過共晶鋁硅合金不同的材料制成，而且特別可由涂層獲得。例如除表面涂層以外，導熱裝置有利地至少主要(> 50% )，優選為基本上完全由 過共晶鋁硅合金組成。優選地，散熱器裝置還主要或者基本上完全由過共晶鋁硅合金組成。離子加速器裝置包括電離室，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于通過導熱裝置將損耗熱源的損耗熱量導向吸熱器的設備，其中，所述導熱裝置與布置在所述損耗熱源和所述導熱裝置之間的承載結構導熱連接，并且其中，所述承載結構和所述導熱裝置由不同的材料制成，其特征在于，所述導熱裝置至少主要由鋁硅合金制成。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】DE 2007-9-14 102007043954.9;DE 2007-12-21 10200706用于通過導熱裝置將損耗熱源的損耗熱量導向吸熱器的設備，其中，所述導熱裝置與布置在所述損耗熱源和所述導熱裝置之間的承載結構導熱連接，并且其中，所述承載結構和所述導熱裝置由不同的材料制成，其特征在于，所述導熱裝置至少主要由鋁硅合金制成。2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述鋁硅合金包含過共晶比例的硅。3.根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述鋁硅合金的熱膨脹系數與所述承 載結構的材料的熱膨脹系數的偏差小于30%，特別地小于20%，優選為小于10%。4.根據權利要求1至3中任一項所述的設備，其特征在于，另一材料的層被插入所述承 載結構與所述導熱裝置之間的邊界面處，所述材料比承載結構和導熱裝置的材料具有更高 的延展性。5.根據權利要求1至4中任一項所述的設備，其特征在于，所述導熱裝置環繞所述承載 結構，并在彈性張緊下抵靠所述承載結構。6.根據權利要求5所述的設備，其特征在于，所述導熱裝置熱壓配合到所述承載結構上。7.根據權利要求1至6中任一項所述的設備，其特征在于，所述承載結構相對于縱向軸 線環繞地在側向上包圍一個包括所述損耗熱源的空間。8.根據權利要求1至7中任一項所述的設備，其特征在于，所述導熱裝置被焊接至所述 承載結構。9.根據權利要求1至8中任一項所述的設備，其特征在于所述設備應用于航天器中，使 得所述吸熱器為周圍自由空間，并且與所述導熱裝置相連的散熱器裝置將熱輻射釋放到所 述空間中。10.根據權利要求1至9中任一項所述的設備，其特征在于，所述承載裝置包括在損耗 熱源與導熱裝置之間的磁鐵裝置。11.根據權利要求1至9中任一項所述的設備，其特征在于，所述承載結構為行波管的 集電極。12.根據權利要求11所述的設備，其特征在于，所述集電極至少主要由銅組成。13.離子加速器裝置，所述離子加速器裝置具有用于導出損耗熱量的設備，具有包括損 耗熱源的電離室以及環繞所述電離室...

【專利技術屬性】
技術研發人員：漢斯彼得哈爾曼，諾貝特科赫，馬蒂亞斯克拉格斯，
申請(專利權)人：塔萊斯電子設備有限公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]