[发明专利]一种基于磁矩角控制的磁耦合水下推进器及控制方法

权利要求书

1.一种基于磁矩角控制的磁耦合水下推进器，其特征在于：包括舱体、供电单元、控制单元、信号调理采样单元、驱动单元、推进电机、磁耦合传动单元以及叶轮；

所述推进电机的输出与磁耦合传动单元的主动转子连接；

所述磁耦合传动单元的被动转子与叶轮的输入连接；

所述主动转子和被动转子的端面之间设置有用于测量磁密值的线性霍尔传感器；

所述线性霍尔传感器测量的磁密值经信号调理采样单元处理后发送给控制单元，控制单元根据磁耦合传动单元磁密值与磁矩角的对应关系解算出当下磁矩角，并将当下磁矩角与最佳磁矩角进行比较，根据比较结果通过驱动单元调节推进电机的PWM占空比变化率，确保磁耦合传动单元保持最大力矩输出状态；

所述供电单元为推进器工作提供电源。

2.根据权利要求1所述基于磁矩角控制的磁耦合水下推进器，其特征在于：所述磁耦合传动单元磁密值与磁矩角的对应关系预先通过测量拟合获得；

所述最佳磁矩角为30°～50°。

3.根据权利要求1或2所述基于磁矩角控制的磁耦合水下推进器，其特征在于：

所述控制单元采用MCU；

所述驱动单元包括数字隔离模块、MOS驱动模块和MOSFET；

所述信号调理采样单元包括信号调理模块和AD采样模块；所述信号调理模块将线性霍尔传感器测得的磁密值转换成电压信号，所述AD采样模块将该电压信号处理为数字信号。

4.根据权利要求3所述基于磁矩角控制的磁耦合水下推进器，其特征在于：

所述线性霍尔传感器的型号为SS39ET。

5.根据权利要求4所述基于磁矩角控制的磁耦合水下推进器，其特征在于：所述推进电机采用无刷电机。

6.一种利用权利要求1-5任一所述基于磁矩角控制的磁耦合水下推进器控制推进器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)测量当下控制周期磁耦合传动单元的磁密值，根据所述磁耦合传动单元磁密值与磁矩角的对应关系，获得磁耦合传动单元的当下磁矩角；

2)将步骤1)获得的当下磁矩角与最佳磁矩角进行比较，调节推进电机的PWM占空比变化率，使得推进电机的转速达到目标转速，确保磁耦合传动单元保持最大力矩输出状态。

7.根据权利要求6所述基于磁矩角控制的磁耦合水下推进器控制推进器的方法，其特征在于：

步骤1)中，所述磁耦合传动单元磁密值与磁矩角的对应关系，通过线性霍尔传感器与分度器测量拟合获得，具体方式为：

将磁耦合传动单元主动转子安装在分度头上，固定被动转子，并在主动转子与被动端面之间设置线性霍尔传感器；线性霍尔传感器测量磁密值，分度头测量磁矩角；逐渐拉动分度头，得到磁密值与磁矩角的对应关系。

8.根据权利要求7所述基于磁矩角控制的磁耦合水下推进器控制推进器的方法，其特征在于：

步骤1)中，在测量获得磁密值与磁矩角对应关系的同时，通过力矩传感器测得峰值拖动力矩时对应的峰值磁矩角，之后标定最佳磁矩角，所述最佳磁矩角小于峰值磁矩角。

9.根据权利要求8所述基于磁矩角控制的磁耦合水下推进器控制推进器的方法，其特征在于：

步骤2)中，若当下磁矩角尚未达到最佳磁矩角时，通过控制单元增大推进电机的PWM占空比，提升推进电机转速，确保磁耦合传动单元保持最大力矩输出状态；反之，减小推进电机的PWM占空比，降低推进电机转速，确保磁耦合传动单元保持最大力矩输出状态。