密閉型電子ドリフトスラスタ
【課題】一様な半径方向磁界を主チャネル内に形成し、巻線の質量を最小にする高出力の密閉型電子ドリフトスラスタを提供する。
【解決手段】本発明による密閉型の電子ドリフトスラスタは、環状の主チャネル（124）の中に磁界を生じさせる磁気回路を有し、磁気回路は、第１コイル（133）によって包囲された磁気コア（138）と、外側コイル（137）によって包囲された複数の外側磁気コア（137）と、凹形内周面（134）を有する外側磁極部分（134）と、凸形外周面（135a）を有する内側磁極部分（135）を有する。凹形内周面（134）及び凸形外周面（135a）はそれぞれ、一様な半径方向磁界を生じさせるように調整された輪郭を有し、それらの間に、幅が変化する隙間が形成され、外側コイルと隣接した最大値領域（232）と、外側コイル（137）同士の間に位置する最小値領域（231）を有する。
【解決手段】本発明による密閉型の電子ドリフトスラスタは、環状の主チャネル（124）の中に磁界を生じさせる磁気回路を有し、磁気回路は、第１コイル（133）によって包囲された磁気コア（138）と、外側コイル（137）によって包囲された複数の外側磁気コア（137）と、凹形内周面（134）を有する外側磁極部分（134）と、凸形外周面（135a）を有する内側磁極部分（135）を有する。凹形内周面（134）及び凸形外周面（135a）はそれぞれ、一様な半径方向磁界を生じさせるように調整された輪郭を有し、それらの間に、幅が変化する隙間が形成され、外側コイルと隣接した最大値領域（232）と、外側コイル（137）同士の間に位置する最小値領域（231）を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型の電子ドリフトスラスタであって、電子ドリフトスラスタの軸線周りに設けられたイオン化加速用の環状の主チャネルと、少なくとも１つの中空のカソードと、環状の主チャネルと同心の環状のアノードと、アノードにイオン化可能なガスを供給する管及びマニホルドと、環状の主チャネルの中に磁界を形成するための磁気回路とを有し、磁気回路は、第１のコイルによって包囲された少なくとも１つの軸線方向磁気コアと、外側コイルによって包囲された複数の外側磁気コアとを有し、前記軸線方向磁気コアは、回転体を形成する内側の上流側磁極部分によって包囲される、密閉型電子ドリフトスラスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の種類の密閉型電子ドリフトスラスタが既に知られている。
【０００３】
第１の種類の密閉型電子ドリフトスラスタは、環状のコイルによって磁化される外側の磁極部分を有している。
【０００４】
遮蔽された外側コイルを有する種類のスラスタは、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００５】
特許文献２はまた、環状の外側コイルを含む３つのコイルを有する密閉型電子ドリフトスラスタを記載している。
【０００６】
図８は、特許文献２記載されているような外側の環状コイル３１を有する密閉型電子ドリフトスラスタの一例の、半分を断面した正面図である。
【０００７】
この先行技術のスラスタ２０は、断熱材料で作られた部品２２によって構成され且つ開口した下流端部を有するイオン化及び加速のための環状の主チャネル２４と、イオン化可能なガスを供給する手段４１と結合した少なくとも１つの中空のカソード４０と、環状の主チャネル２４と同心であり且つ開口した下流端部２２５からある距離のところに配置された環状のアノード２５を有している。アノード２５は、断熱部品２２に設けられ、且つ、電気ライン４３を介して直流（ＤＣ）電源４４の正極に接続され、ＤＣ電源４４は、例えば、２００ボルト（Ｖ）〜３００ボルトＶであり、且つ、ライン４２を介して中空のカソード４０に接続された負極を有し、中空のカソード４０は、キセノン等のイオン化可能なガスを供給するための管路４１に結合されている。中空のカソード４０は、実質的に基準ポテンシャルのプラズマ２９を送出し、電子がプラズマ２９から抽出され、アノード２５とカソード４０の間の電位差による静電界Ｅの効果の下で、アノード２５に向かって進む。イオン化可能なガスを供給するための管路２６が、アノード２５よりも上流側で環状マニホルド２７に開口している。
【０００８】
環状の主チャネル２４内の半径方向の磁界の勾配の制御は、内側の磁極部分３５及び外側の磁極部分３４と一緒に、内側環状コイル３２，３３及び外側環状コイル３１を位置決めすることにより得られ、内側の磁極部分３５が中央コア３８により、外側の磁極部分は連結バー３７により、ヨーク３６に連結されており、このヨーク３６は、超断熱保温材の１つ又は２つ以上の層３０によって保護されるのが良い。
【０００９】
外側環状コイルを備えた密閉型電子ドリフトスラスタ、例えば図８に示されている先行技術のスラスタは、外側の磁極部分３４と内側の磁極部分３５との間に形成された隙間内における一定の半径方向磁界を保証する。
【００１０】
しかしながら、高い出力及び高い比推力を必要とする宇宙ミッションの場合、密閉型電子ドリフトプラズマスラスタは、熱的な面において欠点があり、その理由は、外側環状コイルは、長い長さの電線を含み、高い熱放散レベルが生じると共に巻線の質量が同様に大きくなる。加えて、外側環状コイル３１は、特に、熱負荷が最も高い下流側部分において、セラミックチャネル２４の冷却を妨げる。
【００１１】
また、第２の種類の密閉型電子ドリフトスラスタが知られており、第２の種類の密閉型電子ドリフトスラスタでは、スラスタの軸線に一致した中心を有する大径の外側環状コイルが用いられず、その代わりに、スラスタの周囲に分散して配置され且つ外側の磁極部分を磁化するのに使用される複数の小径コイルが用いられている。
【００１２】
かくして、特許文献３は、複数の外側コイルを有し、高い熱負荷に適合したスラスタを記載している。
【００１３】
特許文献４及び５の各々もまた、４つの外側コイルを有するスラスタを記載している。
【００１４】
ＡＬＴ−Ｄ５５という名称で知られている密閉型電子ドリフトスラスタは、３つの外側コイルを備えている。かかるＡＬＴ−Ｄ５５密閉型電子ドリフトスラスタは、非特許文献１及び２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】欧州特許第０９００１９６号明細書
【特許文献２】仏国特許第２６９３７７０号明細書
【特許文献３】欧州特許第０９８２９７６号明細書
【特許文献４】米国特許第６２０８０８０号明細書
【特許文献５】米国特許第５３５９２５８号明細書
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】ジョン・エム・サンコビック（John M. Sankovic），トーマス・エクス・ハッグ（Thomas X. Haag），オハイオ州クリーブランド所在のナサ・ルイス・リサーチ・センター（NASA Lewis Research Center），デービッド・エイチ・マンツェッラ（Davis H. Manzella），オハイオ州ブルック・パーク所在のニマ社（Nyma Inc. ）による「オペレーティング・キャラクタリステッィクス・オブ・ザ・ロシアン・Ｄ−５５・スラスタ・ウィズ・アノード・レイヤー（Operating characteristics of the Russian D-55 thruster with anode layer）」と題する、推進力に関する第３０回ＡＩＡＡ会議における論文ＡＩＡＡ−９４−３０１１
【非特許文献２】シー・ガーナー（C. Garner），ジェー・アール・ブロピー（J.R. Bropy），ジェー・イー・ポーク（J.E. Polk），エス・セメンキン（S. Semenkin），ブイ・ガークスカ（V. Garkuska），エス・トバードクヘルボブ（S. Tverdokhelbov）及びシー・マレッセ（C. Marrrese）による「エクペリメンタル・エバキュエーション・オブ・ロシアン・アノード・レイヤー・スラスタ（Experimental evacuation of Russian anode layer thruster）」と題する、推進力に関する第３０回ＡＩＡＡ会議における論文ＡＩＡＡ−９４−３０１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、多数の外側コイルスラスタによって生じる半径方向磁界は、厳密に言えば一様ではなく、ばらつきがあり、このばらつきが大きい（数パーセント）場合があることが判明した。
【００１８】
残念ながら、半径方向の磁界のこの非一様性により、スラスタが高い出力又は高い電圧で動作する場合、深刻な問題が生じる。プラズマの閉じ込めは、磁界の強度と直接関連するので、磁界に僅かなばらつきがあると、プラズマと壁の相互作用が角度方向に変化し、スラスタの効率及び潜在的寿命を損なうことが判明した。さらに、環状のチャネルの任意の箇所で所望の磁界を必ず達成するようにするためには、磁界がその最も小さい値を有する領域に基づいて、磁気ポテンシャル、即ち、コイルのアンペアターンを増大させることが必要であり、その結果、巻線の質量が増大する。
【００１９】
本発明は、上述の欠点を解決し、環状の主チャネルの良好な冷却の恩恵を受け、一様な半径方向磁界を主チャネル内に形成し、且つ巻線に必要な電線の長さを最小にして、巻線の質量を最小にする高出力密閉型電子ドリフトスラスタを作ることを可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的は、本発明による密閉型電子ドリフトスラスタによって達成され、かかる密閉型電子ドリフトスラスタは、スラスタの軸線周りに設けられたイオン化及び加速用の環状の主チャネルと、少なくとも１つの中空のカソードと、環状の主チャネルと同心に設けられた環状のアノードと、アノードにイオン化可能なガスを供給する管及びマニホルドと、環状の主チャネル中に磁界を生じさせる磁気回路とを有し、磁気回路は、第１のコイルによって包囲された少なくとも１つの軸線方向磁気コアと、外側コイルによって包囲された複数の外側の磁気コアとを有し、軸線方向磁気コアは、回転体を形成する内側の上流側磁極部分によって包囲され、磁気回路は、更に、本質的に半径方向に凹形の内周面を有する外側の第１の磁極部分と、本質的に半径方向に凸形の外周面を有する内側の第２の磁極部分とを有し、凹形の内周面及び凸形の外周面はそれぞれ、一様な半径方向磁界を生じさせるために、円筒面と異なるように調整された輪郭を有し、かかる輪郭は、凹形の内周面と凸形の外周面との間に、幅が変化する隙間を形成し、かかる隙間は、外側コイルと隣接した最大値領域と、外側コイルと外側コイルの間に位置する最小値領域を有する。
【００２１】
第１の好ましい実施形態では、回転体を形成する内側の上流側磁極部分は、本質的に円錐形であり、カソードに近い方の自由端部に、異形周縁部を有する。
【００２２】
本発明によるこの実施形態において、磁気回路は、更に、本質的に円錐形である外側の上流側磁極部分を有し、カソードに近い方の自由端部に、異形周縁部を有する。本質的に円錐形である回転体を形成する内側の上流側磁極部分の異形周縁部、及び、本質的に円錐形である外側の上流側磁極部分の異形周縁部はそれぞれ、磁界のプロファイルを全方位にわたって（全周にわたって）一定に保つように調整された輪郭を有し、外側コイルと隣接したところに、電子ドリフトスラスタの軸線方向に凹んだ部分を有する。
【００２３】
別の好ましい実施形態では、回転体を形成する内側の上流側磁極部分は、本質的に円筒形である内側の磁気シールドを有し、内側の磁気シールドの、カソードに近い方の自由端部に、異形周縁部を有する。
【００２４】
本発明によるこの実施形態において、磁気回路は、更に、本質的に円筒形である外側の磁気シールドを有し、外側の磁気シールドの、カソードの近い方の自由端部に、異形周縁部を有する。内側の磁気シールドの異形周縁部、及び、外側の磁気シールドの異形周縁部はそれぞれ、磁界のプロファイルを全方位にわたって（全周にわたって）一定に保つように調整された輪郭を有し、外側コイルと隣接したところに、電子ドリフトスラスタの軸線方向に凹んだ部分を有する。
【００２５】
本発明の電子ドリフトスラスタは、好ましくは、４つの外側の磁気コアを包囲する４つの外側コイルを有する。
【００２６】
しかしながら、本発明が推奨する手段により、３つの外側の磁気コアを包囲する３つの外側コイルであっても、２つの外側の磁気コアを包囲する２つの外側コイルであっても、優れた結果を得ることが可能であり、そのように構成されてもよい。
【００２７】
本発明の他の特徴及び利点は、例示として与えられると共に添付の図面を参照して行われる特定の実施形態についての以下の説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態を構成する密閉型の電子ドリフトスラスタの半分の軸線方向断面図である。
【図２】図１のスラスタの特定の要素の一部分の概略的な斜視図である。
【図３】図１のスラスタの調整された磁極部分の平面図である。
【図４】図１のスラスタの調整された上流側磁極部分の側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を構成する密閉型の電子ドリフトスラスタの平面図である。
【図６】図５のスラスタの半分の軸線方向断面図である。
【図７】図５及び図６のスラスタの調整された磁気シールドの側面図である。
【図８】先行技術の環状外側コイルを備えた密閉型の電子ドリフトプラズマスラスタの半分を断面にした図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１〜図４は、本発明が適用された密閉型の電子ドリフトスラスタの第１の実施形態を示す。
【００３０】
この種類のスラスタは、特許文献３に記載された説明に大部分一致した基本構造を有している。
【００３１】
かくして、プラズマスラスタは、本質的には、断熱壁１２２によって定められるイオン化及び加速用の環状の主チャネル１２４を有している。主チャネル１２４は、その下流端部１２５ａで開口しており、その軸線方向平面において、円錐台形の断面を上流側部分に有し、円筒形の断面を下流側部分に有している。中空のカソード１４０が主チャネル１２４の外側に配置され、環状のアノード１２５が主チャネル１２４の中に配置されている。管１２６を介して供給されるイオン化可能なガスのマニホルド１２７が、イオン化可能なガスをアノード１２５の壁に形成された孔１２０を通して注入するのに使用される。アノード１２５を付勢するための電線１４５も図１に見られる。
【００３２】
アノード１２５とカソード１４０との間の放電は、外側の磁極部分１３４を含む磁気回路によって定められる磁界分布によって制御され、外側の磁極部分１３４は、本質的に半径方向に凹形の内周面１３４ａを有している。
【００３３】
外側の磁極部分１３４は、外側コイル１３１によって包囲された複数の磁気コア１３７によって、本質的に円錐形の第２の外側の磁極部分３１１に連結され、第２の外側の磁極部分３１１は、カソード１４０の近い方の自由端部のところに、異形周縁部３１１ａを有している。
【００３４】
磁気回路は、更に、内側の磁極部分１３５を含み、内側の磁極部分１３５は、本質的に半径方向に凸形の外周面１３５ａを有している。
【００３５】
内側の磁極部分１３５は、内側コイル１３３によって包囲された中央軸線方向磁気コア１３８によって延長されている。軸線方向磁気コア１３８自体は、スラスタの上流側部分のところにおいて、連結部分を介して第２の内側の磁極部分３５１まで延長され、第２の内側の磁極部分３５１は、上流側に配置され、円錐形状であり、この円錐の頂点は、好ましくは、上流側に向けられている（図１及び図２参照）。本明細書全体を通じ、用語「下流側」は、主チャネル１２４の出口平面Ｓ及び開口端部１２５ａの近くの領域を意味し、用語「上流側」は、出口側平面Ｓから遠くにあり且つアノード１２５を備えた環状の主チャネル１２４の閉鎖部分の近くの領域を意味することに注目すべきである。
【００３６】
追加の内側の磁気コイル１３２が、第２の内側の磁極部分３５１の上流側部分において、その外面の上に配置されるのがよい。追加の内側の磁気コイル１３２の磁界は、第２の外側の磁極部分３１１、第２の内側の磁極部分３５１、及び半径方向アーム１３６によって導かれ、半径方向アーム１３６は、軸線方向磁気コア１３８を外側の磁気コア１３７に連結されている。
【００３７】
コイル１３３，１３１，１３２は、熱伝導性材料で作られた構造ベース１７５を介して熱伝導によって直接冷却されるのがよく、構造ベース１７５は、スラスタの機械的支持部として使用される。
【００３８】
外側コイル１３１の数は、２〜８個であるのがよく、好ましくは、３つ又は４つであり、外側コイル１３１には、外側の磁極部分１３４と第２の外側の磁極部分３１１の間に配置された磁気コア１３７が設けられている。外側コイル１３１の使用により、環状の主チャネル１２４の外壁から来る放射線の大部分が通過することを可能にする。第２の外側の磁極部分３１１の円錐形状は、外側コイル１３１が利用可能な容積を増大させること、及び、放射線の立体角を増大させることに役立つ。更に、円錐形である第２の外側の磁極部分３１１は、有利には、セラミック部品（断熱壁）１２２の形態係数(view factor)を増大させるよう孔あけされ、それにより、大きいスペースではない非常にコンパクトな磁気回路が得られ、主チャネル１２４の側面の全てが放射を行うことを可能にする。
【００３９】
本発明の密閉型の電子ドリフトプラズマスラスタは、高出力に適合しており、本発明の密閉型電子ドリフトプラズマスラスタが環状の主チャネルの良好な冷却を可能にするならば、単一の環状の大径コイルの代りに、複数の外側コイル１３１を設けられ、それによって、巻線に必要な電線の長さを最小にし、更に、一様な半径方向磁界が主チャネル１２４内に得られることを確保する措置がとられる。
【００４０】
用語「加速チャネル１２４内の一様な磁界輪郭」は、本明細書において、チャネル１２４内の磁界が、スラスタの軸線を含む任意の平面において同一であるということを意味するのに用いられる。
【００４１】
本発明によれば、一様な半径方向磁界が主チャネル１２４内に得られ、その理由は、外側の磁極部分１３４の凹形の内周面１３４ａと内側の磁極部分１３５の凸形の外周面１３５ａの両方がそれぞれ、円筒面と異なるように調整された輪郭を有し、それらの間に、幅が変化する隙間を形成するからであり、かかる隙間は、外側コイル１３１に隣接した最大値領域（最大幅領域）２３２と、外側コイル１３１と外側コイル１３１の間に位置する最小値領域（最小幅領域）２３１を有している（図２及び図３参照）。
【００４２】
図３において、破線のトレース４３４ａ，４３５ａは、補正せずに厳密な円筒形であった場合の凹形の内周面１３４ａ及び凸形の外周面１３５ａの位置を示す。
【００４３】
更に、回転体を形成する本質的に円錐形である上流側の（第２の）内側の磁極部分３５１の異形周縁部３５１ａ、及び、本質的に円錐形である上流側の（第２の）外側の磁極部分３１１の異形周縁部３１１ａもそれぞれ、主チャネル１２４内における磁界のプロファイルを全方位角にわたって（全周にわたって）一定に維持するように調整された輪郭を有し、かかる輪郭は、外側コイル１３１に隣接したところに、スラスタの軸線の方向に凹んだ部分を有している（図１及び図４参照）。図４では、破線のトレース４１１ａは、補正されていない場合の異形周縁部３１１ａ、即ち、先行技術のように形成されることにより凹み部分を有していない場合の異形周縁部３１１ａの形状を示す。
【００４４】
考えられる第１の方法では、内側の磁極部分１３５及び外側の磁極部分１３４ａの補正輪郭１３５ａ，１３４ａを得るための補正を、３次元磁界計算ソフトウェアを用いて計算するのがよいことに注目すべきであり、３次元磁界計算ソフトウェアを使用して、最初、外側コイル１３１と隣接したところの磁界の増加分を計算し、次に、磁界を一様にするのに必要な隙間の増加分を決定する。図３は、正方形の頂点のところに実質的に配置された磁気コア１３７に取付けられた４つの外側コイル１３１を有する実施形態に関し、図３では、外側コイル１３１と隣接した領域２３２の隙間の幅が、磁気コア１３７から４５°のところに位置する領域２３１の隙間の幅よりも大きく、コア１３７から４５°のところに位置する領域２３１の隙間の幅が最小である。図３では、補正前の外側の磁極部分１３４の内周面の輪郭４３４ａ、及び、補正前の内側の磁極部分１３５の外周面の輪郭４３５ａが破線で引かれ、補正後の内周面及び外周面の輪郭が連続線で引かれている。いったん補正を計算したら、数値制御工作機械等の使用を含む機械加工を使用して、所望の表面１３４ａ，１３５ａ，３１１ａ，３５１ａを得る。
【００４５】
考えられる第２の方法では、補正を、繰返し法により実験的に決定するのがよいことに注目すべきであり、軸対称である形態上の磁界の１回目の３次元測定をした後、１回目の数値制御機械加工による補正を実施し、３次元磁界の分布を再び測定する。１回目の補正が満足でない等の場合、２回目の機械加工作業を実施する。
【００４６】
本発明はまた、特許文献５に記載されているような、磁気シールドを備えた密閉型の電子ドリフトプラズマスラスタに適用可能である。
【００４７】
図５〜図７は、かかるプラズマスラスタを示し、このプラズマスラスタは、環状のアノードを形成するガスマニホルド１と、カソード２と、環状の放電チャンバ３と、放電チャンバ３を包囲し且つ自由端表面５ａで終端する外側の磁気シールド５と、凹形の周面６ａで終端する外側の磁極部分６と、凸形の周面７ａで終端する内側の磁極部分７と、磁気回路８と、内側磁界を生じさせる中央コイル９と、外側磁界を生じさせる複数の外側コイル１０と、中央コア１２と、熱シールド１３と、支持体１７とを有している。
【００４８】
図５では、４つの外側コイル１０I，１０II、１０III，１０IVが、外側の磁極部分６と一緒に見られる。
【００４９】
図１〜図４の実施形態の場合と同様、磁極部分６の凹形の内周面６ａと磁極部分７の凸形の外周面７ａはそれぞれ、円筒面と異なるように調整された輪郭を有し、かかる輪郭は、凹形の内周面６ａと凸形の外周面７ａとの間に、幅が変化する隙間を形成し、かかる隙間は、外側コイル１０と隣接した最大値領域（最大幅領域）と、外側コイル１０と外側コイル（図５のコイル１０I，１０II、１０III，１０IV）の間の最小値領域（最小幅領域）を有する。図５において、補正前の面６ａ，７ａ、即ち、厳密に円形である補正前の表面の輪郭が、破線で引かれている。
【００５０】
図５〜図７のスラスタは、本質的に円筒形である内側の磁気シールド４を有し、内側の磁気シールド４は、カソード２に近い方の自由端部のところに、異形周縁部４ａを有している。内側の磁気シールド４の異形周縁部４ａ及び外側の磁気シールド５の異形周縁部５ａはそれぞれ、磁界のプロファイルを全方位角にわたって（全周にわたって）一定に維持するように調整された輪郭を有し、調整された輪郭は、外側コイル１０と隣接したところに、スラスタの軸線の方向に凹んだ部分を有している。図７では、調整後の異形周縁部５ａの輪郭を連続線で示し、調整前の異形周縁部５ａ輪郭４０５ａを破線で示す。
【符号の説明】
【００５１】
１ ガスマニホルド（アノード）
２ カソード
３ 放電チャンバ（主チャネル）
４ 内側の磁気シールド（内側の上流側磁極部分）
４ａ 異形周縁部
５ 外側の磁気シールド
５ａ 異形周縁部
６ 外側の磁極部分（外側の第１の磁極部分）
６ａ 凹形の内周面
７ 内側の磁極部分（内側の第２の磁極部分）
７ａ 凸形の外周面
８ 磁気回路
９ 中央コイル（第１のコイル）
１０ 外側コイル
１２ 中央コア（軸線方向磁気コア）
１２４ 主チャネル
１２５ アノード
１２６ 管
１２７ ガスマニホルド
１３１ 外側コイル
１３３ 内側コイル（第１のコイル）
１３４ 外側の磁極部分（外側の第１の磁極部分）
１３４ａ 凹形の内周面
１３５ 内側の磁極部分（内側の第２の磁極部分）
１３５ａ 凸形の外周面
１３７ 外側の磁気コア
１３８ 軸線方向磁気コア
１４０ カソード
２３１ 最小値領域
２３２ 最大値領域
３１１ 第２の外側の磁極部分（外側の上流側磁極部分）
３１１ａ 異形周縁部
３５１ 第２の内側の磁極部分（内側の上流側磁極部分）
３５１ａ 異形周縁部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型の電子ドリフトスラスタであって、電子ドリフトスラスタの軸線周りに設けられたイオン化加速用の環状の主チャネルと、少なくとも１つの中空のカソードと、環状の主チャネルと同心の環状のアノードと、アノードにイオン化可能なガスを供給する管及びマニホルドと、環状の主チャネルの中に磁界を形成するための磁気回路とを有し、磁気回路は、第１のコイルによって包囲された少なくとも１つの軸線方向磁気コアと、外側コイルによって包囲された複数の外側磁気コアとを有し、前記軸線方向磁気コアは、回転体を形成する内側の上流側磁極部分によって包囲される、密閉型電子ドリフトスラスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の種類の密閉型電子ドリフトスラスタが既に知られている。
【０００３】
第１の種類の密閉型電子ドリフトスラスタは、環状のコイルによって磁化される外側の磁極部分を有している。
【０００４】
遮蔽された外側コイルを有する種類のスラスタは、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００５】
特許文献２はまた、環状の外側コイルを含む３つのコイルを有する密閉型電子ドリフトスラスタを記載している。
【０００６】
図８は、特許文献２記載されているような外側の環状コイル３１を有する密閉型電子ドリフトスラスタの一例の、半分を断面した正面図である。
【０００７】
この先行技術のスラスタ２０は、断熱材料で作られた部品２２によって構成され且つ開口した下流端部を有するイオン化及び加速のための環状の主チャネル２４と、イオン化可能なガスを供給する手段４１と結合した少なくとも１つの中空のカソード４０と、環状の主チャネル２４と同心であり且つ開口した下流端部２２５からある距離のところに配置された環状のアノード２５を有している。アノード２５は、断熱部品２２に設けられ、且つ、電気ライン４３を介して直流（ＤＣ）電源４４の正極に接続され、ＤＣ電源４４は、例えば、２００ボルト（Ｖ）〜３００ボルトＶであり、且つ、ライン４２を介して中空のカソード４０に接続された負極を有し、中空のカソード４０は、キセノン等のイオン化可能なガスを供給するための管路４１に結合されている。中空のカソード４０は、実質的に基準ポテンシャルのプラズマ２９を送出し、電子がプラズマ２９から抽出され、アノード２５とカソード４０の間の電位差による静電界Ｅの効果の下で、アノード２５に向かって進む。イオン化可能なガスを供給するための管路２６が、アノード２５よりも上流側で環状マニホルド２７に開口している。
【０００８】
環状の主チャネル２４内の半径方向の磁界の勾配の制御は、内側の磁極部分３５及び外側の磁極部分３４と一緒に、内側環状コイル３２，３３及び外側環状コイル３１を位置決めすることにより得られ、内側の磁極部分３５が中央コア３８により、外側の磁極部分は連結バー３７により、ヨーク３６に連結されており、このヨーク３６は、超断熱保温材の１つ又は２つ以上の層３０によって保護されるのが良い。
【０００９】
外側環状コイルを備えた密閉型電子ドリフトスラスタ、例えば図８に示されている先行技術のスラスタは、外側の磁極部分３４と内側の磁極部分３５との間に形成された隙間内における一定の半径方向磁界を保証する。
【００１０】
しかしながら、高い出力及び高い比推力を必要とする宇宙ミッションの場合、密閉型電子ドリフトプラズマスラスタは、熱的な面において欠点があり、その理由は、外側環状コイルは、長い長さの電線を含み、高い熱放散レベルが生じると共に巻線の質量が同様に大きくなる。加えて、外側環状コイル３１は、特に、熱負荷が最も高い下流側部分において、セラミックチャネル２４の冷却を妨げる。
【００１１】
また、第２の種類の密閉型電子ドリフトスラスタが知られており、第２の種類の密閉型電子ドリフトスラスタでは、スラスタの軸線に一致した中心を有する大径の外側環状コイルが用いられず、その代わりに、スラスタの周囲に分散して配置され且つ外側の磁極部分を磁化するのに使用される複数の小径コイルが用いられている。
【００１２】
かくして、特許文献３は、複数の外側コイルを有し、高い熱負荷に適合したスラスタを記載している。
【００１３】
特許文献４及び５の各々もまた、４つの外側コイルを有するスラスタを記載している。
【００１４】
ＡＬＴ−Ｄ５５という名称で知られている密閉型電子ドリフトスラスタは、３つの外側コイルを備えている。かかるＡＬＴ−Ｄ５５密閉型電子ドリフトスラスタは、非特許文献１及び２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】欧州特許第０９００１９６号明細書
【特許文献２】仏国特許第２６９３７７０号明細書
【特許文献３】欧州特許第０９８２９７６号明細書
【特許文献４】米国特許第６２０８０８０号明細書
【特許文献５】米国特許第５３５９２５８号明細書
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】ジョン・エム・サンコビック（John M. Sankovic），トーマス・エクス・ハッグ（Thomas X. Haag），オハイオ州クリーブランド所在のナサ・ルイス・リサーチ・センター（NASA Lewis Research Center），デービッド・エイチ・マンツェッラ（Davis H. Manzella），オハイオ州ブルック・パーク所在のニマ社（Nyma Inc. ）による「オペレーティング・キャラクタリステッィクス・オブ・ザ・ロシアン・Ｄ−５５・スラスタ・ウィズ・アノード・レイヤー（Operating characteristics of the Russian D-55 thruster with anode layer）」と題する、推進力に関する第３０回ＡＩＡＡ会議における論文ＡＩＡＡ−９４−３０１１
【非特許文献２】シー・ガーナー（C. Garner），ジェー・アール・ブロピー（J.R. Bropy），ジェー・イー・ポーク（J.E. Polk），エス・セメンキン（S. Semenkin），ブイ・ガークスカ（V. Garkuska），エス・トバードクヘルボブ（S. Tverdokhelbov）及びシー・マレッセ（C. Marrrese）による「エクペリメンタル・エバキュエーション・オブ・ロシアン・アノード・レイヤー・スラスタ（Experimental evacuation of Russian anode layer thruster）」と題する、推進力に関する第３０回ＡＩＡＡ会議における論文ＡＩＡＡ−９４−３０１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、多数の外側コイルスラスタによって生じる半径方向磁界は、厳密に言えば一様ではなく、ばらつきがあり、このばらつきが大きい（数パーセント）場合があることが判明した。
【００１８】
残念ながら、半径方向の磁界のこの非一様性により、スラスタが高い出力又は高い電圧で動作する場合、深刻な問題が生じる。プラズマの閉じ込めは、磁界の強度と直接関連するので、磁界に僅かなばらつきがあると、プラズマと壁の相互作用が角度方向に変化し、スラスタの効率及び潜在的寿命を損なうことが判明した。さらに、環状のチャネルの任意の箇所で所望の磁界を必ず達成するようにするためには、磁界がその最も小さい値を有する領域に基づいて、磁気ポテンシャル、即ち、コイルのアンペアターンを増大させることが必要であり、その結果、巻線の質量が増大する。
【００１９】
本発明は、上述の欠点を解決し、環状の主チャネルの良好な冷却の恩恵を受け、一様な半径方向磁界を主チャネル内に形成し、且つ巻線に必要な電線の長さを最小にして、巻線の質量を最小にする高出力密閉型電子ドリフトスラスタを作ることを可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的は、本発明による密閉型電子ドリフトスラスタによって達成され、かかる密閉型電子ドリフトスラスタは、スラスタの軸線周りに設けられたイオン化及び加速用の環状の主チャネルと、少なくとも１つの中空のカソードと、環状の主チャネルと同心に設けられた環状のアノードと、アノードにイオン化可能なガスを供給する管及びマニホルドと、環状の主チャネル中に磁界を生じさせる磁気回路とを有し、磁気回路は、第１のコイルによって包囲された少なくとも１つの軸線方向磁気コアと、外側コイルによって包囲された複数の外側の磁気コアとを有し、軸線方向磁気コアは、回転体を形成する内側の上流側磁極部分によって包囲され、磁気回路は、更に、本質的に半径方向に凹形の内周面を有する外側の第１の磁極部分と、本質的に半径方向に凸形の外周面を有する内側の第２の磁極部分とを有し、凹形の内周面及び凸形の外周面はそれぞれ、一様な半径方向磁界を生じさせるために、円筒面と異なるように調整された輪郭を有し、かかる輪郭は、凹形の内周面と凸形の外周面との間に、幅が変化する隙間を形成し、かかる隙間は、外側コイルと隣接した最大値領域と、外側コイルと外側コイルの間に位置する最小値領域を有する。
【００２１】
第１の好ましい実施形態では、回転体を形成する内側の上流側磁極部分は、本質的に円錐形であり、カソードに近い方の自由端部に、異形周縁部を有する。
【００２２】
本発明によるこの実施形態において、磁気回路は、更に、本質的に円錐形である外側の上流側磁極部分を有し、カソードに近い方の自由端部に、異形周縁部を有する。本質的に円錐形である回転体を形成する内側の上流側磁極部分の異形周縁部、及び、本質的に円錐形である外側の上流側磁極部分の異形周縁部はそれぞれ、磁界のプロファイルを全方位にわたって（全周にわたって）一定に保つように調整された輪郭を有し、外側コイルと隣接したところに、電子ドリフトスラスタの軸線方向に凹んだ部分を有する。
【００２３】
別の好ましい実施形態では、回転体を形成する内側の上流側磁極部分は、本質的に円筒形である内側の磁気シールドを有し、内側の磁気シールドの、カソードに近い方の自由端部に、異形周縁部を有する。
【００２４】
本発明によるこの実施形態において、磁気回路は、更に、本質的に円筒形である外側の磁気シールドを有し、外側の磁気シールドの、カソードの近い方の自由端部に、異形周縁部を有する。内側の磁気シールドの異形周縁部、及び、外側の磁気シールドの異形周縁部はそれぞれ、磁界のプロファイルを全方位にわたって（全周にわたって）一定に保つように調整された輪郭を有し、外側コイルと隣接したところに、電子ドリフトスラスタの軸線方向に凹んだ部分を有する。
【００２５】
本発明の電子ドリフトスラスタは、好ましくは、４つの外側の磁気コアを包囲する４つの外側コイルを有する。
【００２６】
しかしながら、本発明が推奨する手段により、３つの外側の磁気コアを包囲する３つの外側コイルであっても、２つの外側の磁気コアを包囲する２つの外側コイルであっても、優れた結果を得ることが可能であり、そのように構成されてもよい。
【００２７】
本発明の他の特徴及び利点は、例示として与えられると共に添付の図面を参照して行われる特定の実施形態についての以下の説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態を構成する密閉型の電子ドリフトスラスタの半分の軸線方向断面図である。
【図２】図１のスラスタの特定の要素の一部分の概略的な斜視図である。
【図３】図１のスラスタの調整された磁極部分の平面図である。
【図４】図１のスラスタの調整された上流側磁極部分の側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を構成する密閉型の電子ドリフトスラスタの平面図である。
【図６】図５のスラスタの半分の軸線方向断面図である。
【図７】図５及び図６のスラスタの調整された磁気シールドの側面図である。
【図８】先行技術の環状外側コイルを備えた密閉型の電子ドリフトプラズマスラスタの半分を断面にした図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１〜図４は、本発明が適用された密閉型の電子ドリフトスラスタの第１の実施形態を示す。
【００３０】
この種類のスラスタは、特許文献３に記載された説明に大部分一致した基本構造を有している。
【００３１】
かくして、プラズマスラスタは、本質的には、断熱壁１２２によって定められるイオン化及び加速用の環状の主チャネル１２４を有している。主チャネル１２４は、その下流端部１２５ａで開口しており、その軸線方向平面において、円錐台形の断面を上流側部分に有し、円筒形の断面を下流側部分に有している。中空のカソード１４０が主チャネル１２４の外側に配置され、環状のアノード１２５が主チャネル１２４の中に配置されている。管１２６を介して供給されるイオン化可能なガスのマニホルド１２７が、イオン化可能なガスをアノード１２５の壁に形成された孔１２０を通して注入するのに使用される。アノード１２５を付勢するための電線１４５も図１に見られる。
【００３２】
アノード１２５とカソード１４０との間の放電は、外側の磁極部分１３４を含む磁気回路によって定められる磁界分布によって制御され、外側の磁極部分１３４は、本質的に半径方向に凹形の内周面１３４ａを有している。
【００３３】
外側の磁極部分１３４は、外側コイル１３１によって包囲された複数の磁気コア１３７によって、本質的に円錐形の第２の外側の磁極部分３１１に連結され、第２の外側の磁極部分３１１は、カソード１４０の近い方の自由端部のところに、異形周縁部３１１ａを有している。
【００３４】
磁気回路は、更に、内側の磁極部分１３５を含み、内側の磁極部分１３５は、本質的に半径方向に凸形の外周面１３５ａを有している。
【００３５】
内側の磁極部分１３５は、内側コイル１３３によって包囲された中央軸線方向磁気コア１３８によって延長されている。軸線方向磁気コア１３８自体は、スラスタの上流側部分のところにおいて、連結部分を介して第２の内側の磁極部分３５１まで延長され、第２の内側の磁極部分３５１は、上流側に配置され、円錐形状であり、この円錐の頂点は、好ましくは、上流側に向けられている（図１及び図２参照）。本明細書全体を通じ、用語「下流側」は、主チャネル１２４の出口平面Ｓ及び開口端部１２５ａの近くの領域を意味し、用語「上流側」は、出口側平面Ｓから遠くにあり且つアノード１２５を備えた環状の主チャネル１２４の閉鎖部分の近くの領域を意味することに注目すべきである。
【００３６】
追加の内側の磁気コイル１３２が、第２の内側の磁極部分３５１の上流側部分において、その外面の上に配置されるのがよい。追加の内側の磁気コイル１３２の磁界は、第２の外側の磁極部分３１１、第２の内側の磁極部分３５１、及び半径方向アーム１３６によって導かれ、半径方向アーム１３６は、軸線方向磁気コア１３８を外側の磁気コア１３７に連結されている。
【００３７】
コイル１３３，１３１，１３２は、熱伝導性材料で作られた構造ベース１７５を介して熱伝導によって直接冷却されるのがよく、構造ベース１７５は、スラスタの機械的支持部として使用される。
【００３８】
外側コイル１３１の数は、２〜８個であるのがよく、好ましくは、３つ又は４つであり、外側コイル１３１には、外側の磁極部分１３４と第２の外側の磁極部分３１１の間に配置された磁気コア１３７が設けられている。外側コイル１３１の使用により、環状の主チャネル１２４の外壁から来る放射線の大部分が通過することを可能にする。第２の外側の磁極部分３１１の円錐形状は、外側コイル１３１が利用可能な容積を増大させること、及び、放射線の立体角を増大させることに役立つ。更に、円錐形である第２の外側の磁極部分３１１は、有利には、セラミック部品（断熱壁）１２２の形態係数(view factor)を増大させるよう孔あけされ、それにより、大きいスペースではない非常にコンパクトな磁気回路が得られ、主チャネル１２４の側面の全てが放射を行うことを可能にする。
【００３９】
本発明の密閉型の電子ドリフトプラズマスラスタは、高出力に適合しており、本発明の密閉型電子ドリフトプラズマスラスタが環状の主チャネルの良好な冷却を可能にするならば、単一の環状の大径コイルの代りに、複数の外側コイル１３１を設けられ、それによって、巻線に必要な電線の長さを最小にし、更に、一様な半径方向磁界が主チャネル１２４内に得られることを確保する措置がとられる。
【００４０】
用語「加速チャネル１２４内の一様な磁界輪郭」は、本明細書において、チャネル１２４内の磁界が、スラスタの軸線を含む任意の平面において同一であるということを意味するのに用いられる。
【００４１】
本発明によれば、一様な半径方向磁界が主チャネル１２４内に得られ、その理由は、外側の磁極部分１３４の凹形の内周面１３４ａと内側の磁極部分１３５の凸形の外周面１３５ａの両方がそれぞれ、円筒面と異なるように調整された輪郭を有し、それらの間に、幅が変化する隙間を形成するからであり、かかる隙間は、外側コイル１３１に隣接した最大値領域（最大幅領域）２３２と、外側コイル１３１と外側コイル１３１の間に位置する最小値領域（最小幅領域）２３１を有している（図２及び図３参照）。
【００４２】
図３において、破線のトレース４３４ａ，４３５ａは、補正せずに厳密な円筒形であった場合の凹形の内周面１３４ａ及び凸形の外周面１３５ａの位置を示す。
【００４３】
更に、回転体を形成する本質的に円錐形である上流側の（第２の）内側の磁極部分３５１の異形周縁部３５１ａ、及び、本質的に円錐形である上流側の（第２の）外側の磁極部分３１１の異形周縁部３１１ａもそれぞれ、主チャネル１２４内における磁界のプロファイルを全方位角にわたって（全周にわたって）一定に維持するように調整された輪郭を有し、かかる輪郭は、外側コイル１３１に隣接したところに、スラスタの軸線の方向に凹んだ部分を有している（図１及び図４参照）。図４では、破線のトレース４１１ａは、補正されていない場合の異形周縁部３１１ａ、即ち、先行技術のように形成されることにより凹み部分を有していない場合の異形周縁部３１１ａの形状を示す。
【００４４】
考えられる第１の方法では、内側の磁極部分１３５及び外側の磁極部分１３４ａの補正輪郭１３５ａ，１３４ａを得るための補正を、３次元磁界計算ソフトウェアを用いて計算するのがよいことに注目すべきであり、３次元磁界計算ソフトウェアを使用して、最初、外側コイル１３１と隣接したところの磁界の増加分を計算し、次に、磁界を一様にするのに必要な隙間の増加分を決定する。図３は、正方形の頂点のところに実質的に配置された磁気コア１３７に取付けられた４つの外側コイル１３１を有する実施形態に関し、図３では、外側コイル１３１と隣接した領域２３２の隙間の幅が、磁気コア１３７から４５°のところに位置する領域２３１の隙間の幅よりも大きく、コア１３７から４５°のところに位置する領域２３１の隙間の幅が最小である。図３では、補正前の外側の磁極部分１３４の内周面の輪郭４３４ａ、及び、補正前の内側の磁極部分１３５の外周面の輪郭４３５ａが破線で引かれ、補正後の内周面及び外周面の輪郭が連続線で引かれている。いったん補正を計算したら、数値制御工作機械等の使用を含む機械加工を使用して、所望の表面１３４ａ，１３５ａ，３１１ａ，３５１ａを得る。
【００４５】
考えられる第２の方法では、補正を、繰返し法により実験的に決定するのがよいことに注目すべきであり、軸対称である形態上の磁界の１回目の３次元測定をした後、１回目の数値制御機械加工による補正を実施し、３次元磁界の分布を再び測定する。１回目の補正が満足でない等の場合、２回目の機械加工作業を実施する。
【００４６】
本発明はまた、特許文献５に記載されているような、磁気シールドを備えた密閉型の電子ドリフトプラズマスラスタに適用可能である。
【００４７】
図５〜図７は、かかるプラズマスラスタを示し、このプラズマスラスタは、環状のアノードを形成するガスマニホルド１と、カソード２と、環状の放電チャンバ３と、放電チャンバ３を包囲し且つ自由端表面５ａで終端する外側の磁気シールド５と、凹形の周面６ａで終端する外側の磁極部分６と、凸形の周面７ａで終端する内側の磁極部分７と、磁気回路８と、内側磁界を生じさせる中央コイル９と、外側磁界を生じさせる複数の外側コイル１０と、中央コア１２と、熱シールド１３と、支持体１７とを有している。
【００４８】
図５では、４つの外側コイル１０I，１０II、１０III，１０IVが、外側の磁極部分６と一緒に見られる。
【００４９】
図１〜図４の実施形態の場合と同様、磁極部分６の凹形の内周面６ａと磁極部分７の凸形の外周面７ａはそれぞれ、円筒面と異なるように調整された輪郭を有し、かかる輪郭は、凹形の内周面６ａと凸形の外周面７ａとの間に、幅が変化する隙間を形成し、かかる隙間は、外側コイル１０と隣接した最大値領域（最大幅領域）と、外側コイル１０と外側コイル（図５のコイル１０I，１０II、１０III，１０IV）の間の最小値領域（最小幅領域）を有する。図５において、補正前の面６ａ，７ａ、即ち、厳密に円形である補正前の表面の輪郭が、破線で引かれている。
【００５０】
図５〜図７のスラスタは、本質的に円筒形である内側の磁気シールド４を有し、内側の磁気シールド４は、カソード２に近い方の自由端部のところに、異形周縁部４ａを有している。内側の磁気シールド４の異形周縁部４ａ及び外側の磁気シールド５の異形周縁部５ａはそれぞれ、磁界のプロファイルを全方位角にわたって（全周にわたって）一定に維持するように調整された輪郭を有し、調整された輪郭は、外側コイル１０と隣接したところに、スラスタの軸線の方向に凹んだ部分を有している。図７では、調整後の異形周縁部５ａの輪郭を連続線で示し、調整前の異形周縁部５ａ輪郭４０５ａを破線で示す。
【符号の説明】
【００５１】
１ ガスマニホルド（アノード）
２ カソード
３ 放電チャンバ（主チャネル）
４ 内側の磁気シールド（内側の上流側磁極部分）
４ａ 異形周縁部
５ 外側の磁気シールド
５ａ 異形周縁部
６ 外側の磁極部分（外側の第１の磁極部分）
６ａ 凹形の内周面
７ 内側の磁極部分（内側の第２の磁極部分）
７ａ 凸形の外周面
８ 磁気回路
９ 中央コイル（第１のコイル）
１０ 外側コイル
１２ 中央コア（軸線方向磁気コア）
１２４ 主チャネル
１２５ アノード
１２６ 管
１２７ ガスマニホルド
１３１ 外側コイル
１３３ 内側コイル（第１のコイル）
１３４ 外側の磁極部分（外側の第１の磁極部分）
１３４ａ 凹形の内周面
１３５ 内側の磁極部分（内側の第２の磁極部分）
１３５ａ 凸形の外周面
１３７ 外側の磁気コア
１３８ 軸線方向磁気コア
１４０ カソード
２３１ 最小値領域
２３２ 最大値領域
３１１ 第２の外側の磁極部分（外側の上流側磁極部分）
３１１ａ 異形周縁部
３５１ 第２の内側の磁極部分（内側の上流側磁極部分）
３５１ａ 異形周縁部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉型の電子ドリフトスラスタであって、
前記電子ドリフトスラスタの軸線周りに設けられた、イオン化及び加速のための環状の主チャネル（１２４；３）と、
少なくとも１つの中空のカソード（１４０；２）と、
前記環状の主チャネル（１２４；３）と同心に設けられた環状のアノード（１２５；１）と、
前記アノード（１２５；１）にイオン化可能なガスを供給する管（１２６）及びマニホルド（１２７）と、
前記環状の主チャネル（１２４；３）中に磁界を生じさせる磁気回路と、を有し、
前記磁気回路は、第１のコイル（１３３；９）によって包囲された少なくとも１つの軸線方向磁気コア（１３８；１２）と、外側コイル（１３１；１０）によって包囲された複数の外側の磁気コア（１３７）とを有し、前記軸線方向磁気コアは、回転体を形成する内側の上流側磁極部分（３５１）によって包囲され、
前記磁気回路は、更に、本質的に半径方向に凹形の内周面（１３４ａ；６ａ）を有する外側の第１の磁極部分（１３４；６）と、本質的に半径方向に凸形の外周面（１３５ａ；７ａ）を有する内側の第２の磁極部分（１３５；７）と、を有し、
前記凹形の内周面（１３４ａ；６ａ）及び前記凸形の外周面（１３５ａ；７ａ）はそれぞれ、円筒面と異なるように調整された輪郭を有し、それにより、前記内周面と前記外周面の間に、幅が変化する隙間を形成し、前記隙間は、一様な半径方向磁界を生じさせるために、前記外側コイル（１３１；１０）と隣接した最大値領域（２３２）と、前記複数の外側コイル（１３１；１０）の間に位置する最小値領域（２３１）とを有する、電子ドリフトスラスタ。
【請求項２】
回転体を形成する前記内側の上流側磁極部分（３５１）は、本質的に円錐形であり、前記カソード（１４０）に近い方の自由端部のところに、異形周縁部（３５１ａ）を有する、請求項１に記載の電子ドリフトスラスタ。
【請求項３】
前記磁気回路は、更に、本質的に円錐形である外側の上流側磁極部分（３１１）を有し、前記外側の上流側磁極部分（３１１）は、前記カソード（１４０）に近い方の自由端部のところに、異形周縁部（３１１ａ）を有し、
回転体を形成し且つ本質的に円錐形である前記内側の上流側磁極部分（３５１）の異形周縁部（３５１ａ）、及び、本質的に円錐形である前記外側の上流側磁極部分（３１１）の異形周縁部（３１１ａ）はそれぞれ、前記磁界のプロファイルを全方位にわたって一定に保つように調整された輪郭を有し、その結果、前記外側コイル（１３１）に隣接したところに、前記電子ドリフトスラスタの軸線方向に凹んだ部分を有する、請求項２に記載の電子ドリフトスラスタ。
【請求項４】
回転体を形成する前記内側の上流側磁極部分（４）は、本質的に円筒形である内側の磁気シールドを有し、前記内側の磁気シールドは、前記カソード（２）に近い方の自由端部のところに、異形周縁部（４ａ）を有する、請求項１に記載の電子ドリフトスラスタ。
【請求項５】
前記磁気回路は、更に、本質的に円筒形である外側の磁気シールド（５）を有し、前記外側の磁気シールド（５）は、前記カソード（２）に近い方の自由端部のところに、異形周縁部（５ａ）を有し、
前記内側の磁気シールド（４）の異形周縁部（４ａ）、及び、前記外側の磁気シールド（５）の異形周縁部（５ａ）はそれぞれ、前記磁界のプロファイルを全方位にわたって一定に保つように調整された輪郭を有し、その結果、前記外側コイル（１３１）に隣接したところに、前記電子ドリフトスラスタの軸線方向に凹んだ部分を有する、請求項４に記載の電子ドリフトスラスタ。
【請求項６】
前記電子ドリフトスラスタは、４つの外側の磁気コア（１３７）を包囲する４つの外側コイル（１３１；１０）を有する、請求項１〜５の何れか１項に記載の電子ドリフトスラスタ。
【請求項７】
前記電子ドリフトスラスタは、３つの外側の磁気コア（１３７）を包囲する３つの外側コイル（１３１；１０）を有する、請求項１〜５の何れか１項に記載の電子ドリフトスラスタ。
【請求項８】
前記電子ドリフトスラスタは、２つの外側の磁気コア（１３７）を包囲する２つの外側コイル（１３１；１０）を有する、請求項１〜５の何れか１項に記載の電子ドリフトスラスタ。
【請求項１】
密閉型の電子ドリフトスラスタであって、
前記電子ドリフトスラスタの軸線周りに設けられた、イオン化及び加速のための環状の主チャネル（１２４；３）と、
少なくとも１つの中空のカソード（１４０；２）と、
前記環状の主チャネル（１２４；３）と同心に設けられた環状のアノード（１２５；１）と、
前記アノード（１２５；１）にイオン化可能なガスを供給する管（１２６）及びマニホルド（１２７）と、
前記環状の主チャネル（１２４；３）中に磁界を生じさせる磁気回路と、を有し、
前記磁気回路は、第１のコイル（１３３；９）によって包囲された少なくとも１つの軸線方向磁気コア（１３８；１２）と、外側コイル（１３１；１０）によって包囲された複数の外側の磁気コア（１３７）とを有し、前記軸線方向磁気コアは、回転体を形成する内側の上流側磁極部分（３５１）によって包囲され、
前記磁気回路は、更に、本質的に半径方向に凹形の内周面（１３４ａ；６ａ）を有する外側の第１の磁極部分（１３４；６）と、本質的に半径方向に凸形の外周面（１３５ａ；７ａ）を有する内側の第２の磁極部分（１３５；７）と、を有し、
前記凹形の内周面（１３４ａ；６ａ）及び前記凸形の外周面（１３５ａ；７ａ）はそれぞれ、円筒面と異なるように調整された輪郭を有し、それにより、前記内周面と前記外周面の間に、幅が変化する隙間を形成し、前記隙間は、一様な半径方向磁界を生じさせるために、前記外側コイル（１３１；１０）と隣接した最大値領域（２３２）と、前記複数の外側コイル（１３１；１０）の間に位置する最小値領域（２３１）とを有する、電子ドリフトスラスタ。
【請求項２】
回転体を形成する前記内側の上流側磁極部分（３５１）は、本質的に円錐形であり、前記カソード（１４０）に近い方の自由端部のところに、異形周縁部（３５１ａ）を有する、請求項１に記載の電子ドリフトスラスタ。
【請求項３】
前記磁気回路は、更に、本質的に円錐形である外側の上流側磁極部分（３１１）を有し、前記外側の上流側磁極部分（３１１）は、前記カソード（１４０）に近い方の自由端部のところに、異形周縁部（３１１ａ）を有し、
回転体を形成し且つ本質的に円錐形である前記内側の上流側磁極部分（３５１）の異形周縁部（３５１ａ）、及び、本質的に円錐形である前記外側の上流側磁極部分（３１１）の異形周縁部（３１１ａ）はそれぞれ、前記磁界のプロファイルを全方位にわたって一定に保つように調整された輪郭を有し、その結果、前記外側コイル（１３１）に隣接したところに、前記電子ドリフトスラスタの軸線方向に凹んだ部分を有する、請求項２に記載の電子ドリフトスラスタ。
【請求項４】
回転体を形成する前記内側の上流側磁極部分（４）は、本質的に円筒形である内側の磁気シールドを有し、前記内側の磁気シールドは、前記カソード（２）に近い方の自由端部のところに、異形周縁部（４ａ）を有する、請求項１に記載の電子ドリフトスラスタ。
【請求項５】
前記磁気回路は、更に、本質的に円筒形である外側の磁気シールド（５）を有し、前記外側の磁気シールド（５）は、前記カソード（２）に近い方の自由端部のところに、異形周縁部（５ａ）を有し、
前記内側の磁気シールド（４）の異形周縁部（４ａ）、及び、前記外側の磁気シールド（５）の異形周縁部（５ａ）はそれぞれ、前記磁界のプロファイルを全方位にわたって一定に保つように調整された輪郭を有し、その結果、前記外側コイル（１３１）に隣接したところに、前記電子ドリフトスラスタの軸線方向に凹んだ部分を有する、請求項４に記載の電子ドリフトスラスタ。
【請求項６】
前記電子ドリフトスラスタは、４つの外側の磁気コア（１３７）を包囲する４つの外側コイル（１３１；１０）を有する、請求項１〜５の何れか１項に記載の電子ドリフトスラスタ。
【請求項７】
前記電子ドリフトスラスタは、３つの外側の磁気コア（１３７）を包囲する３つの外側コイル（１３１；１０）を有する、請求項１〜５の何れか１項に記載の電子ドリフトスラスタ。
【請求項８】
前記電子ドリフトスラスタは、２つの外側の磁気コア（１３７）を包囲する２つの外側コイル（１３１；１０）を有する、請求項１〜５の何れか１項に記載の電子ドリフトスラスタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１７４８９４（Ｐ２０１０−１７４８９４Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−３１７６６（Ｐ２０１０−３１７６６）
【出願日】平成２２年１月２７日（２０１０．１．２７）
【出願人】（５０５２７７６９１）スネクマ (567)
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３１７６６（Ｐ２０１０−３１７６６）
【出願日】平成２２年１月２７日（２０１０．１．２７）
【出願人】（５０５２７７６９１）スネクマ (567)
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