[发明专利]一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池的控制方法

权利要求书

1.一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池的控制方法，其特征在于，

在球形飞轮电池的工作过程中，采用磁场叠加型差动控制方式，即每对上下定子极分别装有偏置线圈和控制线圈，上定子极偏置绕组与轴承中心轴对称的上定子极偏置绕组串联，下定子极偏置绕组与轴承中心轴对称的下定子极偏置绕组串联，并通过恒定的电流，提供磁悬浮球面轴承工作的偏置磁场；每对定子极上定子极控制线圈与轴承中心轴对称的上定子极控制绕组串联，下定子极控制绕组与轴承中心轴对称的下定子极控制绕组串联，使得偏置绕组和控制电流在控制绕组中产生的磁通在一对定子极中相加、在另外一对定子极中相减，从而使得一对定子极与球形飞轮间气隙磁通增加、另一对定子极与球形飞轮间气隙磁通减小，根据B为磁感应强度，S为球面轴承的定子球面面积，μ₀为空气磁导率，飞轮所受的电磁力一侧增加、另一侧减小，从而调整球面飞轮的位置，使之始终处于平衡位置；

所述控制方法的具体实现包括：

步骤1：将磁悬浮球面轴承左上球面定子极偏置绕组(102)与左下球面定子极偏置绕组(108)串联分别置于左上球面定子极(103)和左下球面定子极(107)上；右上球面定子极偏置绕组(105)与右下球面定子极偏置绕组(110)串联分别置于右上球面定子极(106)和右下球面定子极(111)上；磁悬浮球面轴承左上球面定子极控制绕组(101)与左下球面定子极控制绕组(109)串联分别置于左上球面定子极(103)和左下球面定子极(107)上；右上球面定子极控制绕组(104)与右下球面定子极控制绕组(112)串联分别置于右上球面定子极(106)和右下球面定子极(110)上；

步骤2：在串联后的偏置绕组内通过恒定的偏置电流I₀，提供磁轴承工作的偏置磁场B；当球形飞轮偏移平衡位置时，利用传感器检测到球形转子偏移位置，通过控制器及功率放大器，产生控制电流i_c；串联后的控制绕组使得偏置线圈和控制电流i_c所产生的磁通在一对定子极中相加，在另一对定子极中相减；

所述步骤2的具体实现过程包括：在球形飞轮转子受到扰动偏移平衡位置向下运动的时候，控制电流i_c产生的控制磁通ΔB使得左上球面定子极偏置绕组与右上球面定子极中的磁通增加为B+ΔB，而使左下球面定子极与磁悬浮球面轴承右下球面定子极中的磁通减小为B-ΔB，使得球形飞轮的上面受到的电磁力增加、下面受到的电磁力减小，使得球形飞轮转子回到平衡位置；在球形飞轮偏离平衡位置向上时，控制电流i_c的流向和球形飞轮转子受到扰动偏移平衡位置向下运动时的相反，即上面的电磁力减小，下面的电磁力增大，使得球形飞轮转子回到平衡位置。

2.根据权利要求1任意一项所述的一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池的控制方法，其特征在于，所述控制器采用DSP实现。

3.根据权利要求1任意一项所述的一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池的控制方法，其特征在于，所述传感器采用电涡流位移传感器(15)。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种球形电动汽车用磁悬浮飞轮电池的控制方法，其特征在于，所述球形飞轮电池包括2个磁悬浮球面轴承，共八个定子极，每个定子极表面呈球面状，球面中心与飞轮电池球形外壳中心重合。