Устройство и принцип работы магнитной подвески

Подвеска – важнейший элемент любого автомобиля. Именно этот узел обеспечивает связь между кузовом машины и дорогой. Подвеска обеспечивает много задач. Это не только обеспечение комфортных условий для передвижения водителя и пассажиров. От ее типа и состояния зависит манёвренность автомобиля, управляемость и безопасность в целом.

Сейчас существует множество разновидностей ходовых частей. Обычно на легковых автомобилях используют независимую подвеску с гидравлическими амортизаторами и винтовыми пружинами. Количество и форма рычагов могут меняться (а иногда сзади стоит цельная балка).

Но сегодня мы поговорим о совершенно другой, инновационной электромагнитной подвеске автомобиля.

Устройство и принцип работы магнитной подвескиСтоит отметить, что явление электромагнитного поля было изучено еще со времен Фарадея и Максвелла. Однако в автомобилестроении его начали осваивать лишь в 80-х годах прошлого века.

Функции

Какие функции выполняет электромагнитная подвеска? В первую очередь это соединение несущего элемента автомобиля (кузова) с колесами и дорогой.

Следующая функция – это восприятие и передача на несущую систему сил, возникающих при взаимодействии колёс с дорожным покрытием. Таким образом, она обеспечивает плавность хода автомобилю.

Специалисты отмечают, что в отличие от классической подвески, электромагнитная более качественно поглощает неровности.

Устройство электромагнитной подвески

Она состоит из двух компонентов:

  • Упругие составляющие. Их задача – воспринимать ударные нагрузки в вертикальной плоскости и передавать их далее на гасящие элементы.
  • Направляющие. Они служат для восприятия продольных и боковых ударов.
  • Амортизаторы. Являются неким демпфером, который сглаживает все удары от подвески. На обычных подвесках может идти в сборе с упругой пружиной (так называемая стойка МакФерсона).

В чем отличие электромагнитной подвески от обычной? Главный фактор – это электродвигатель.

Устройство и принцип работы магнитной подвескиОн может выступать в роли демпфирующего и упругого элемента одновременно. В случае же с классической подвеской каждый элемент отвечает за свою функцию – рычаги перемещают колесо в вертикальном направлении, амортизатор гасит колебания, а пружина поддерживает необходимый клиренс и упругость ходовой части. На электромагнитной подвеске вместо амортизатора предусмотрен тот самый электродвигатель, управляющийся микроконтроллером. Такая схема устройства позволяет обеспечить автомобилю высокий уровень управляемости, устойчивости и комфортабельности.

Как работает?

Принцип работы электромагнитной подвески заключается в зависимости магнитного и электрического поля (то есть используется принцип электромагнетизма).

Вся система управляется при помощи бортового компьютера, который ежесекундно считывает показания с колес и на каждое посылает соответствующий сигнал.

Демпфирующие свойства обеспечиваются благодаря маленькому двигателю, который размещен на каждом из колес автомобиля.

Устройство и принцип работы магнитной подвескиСпециалисты говорят, что устройство электромагнитной подвески значительно проще классической. Ведь здесь нет рабочих жидкостей, лишних сайлентблоков и пружин. Однако установка электромагнитной подвески – дорогое удовольствие. Ведь идея реализована не до конца и практиковалась только на испытательных полигонах.

Преимущества

Специалисты отмечают целый ряд преимуществ данной подвески:

  • Надежность. В конструкции нет лишних элементов – гашение колебаний производится за счет электромагнитной индукции, без каких-либо пружин и гидравлических амортизаторов.
  • Безопасность. «Лексус ЛС», который был взят в качестве опытного образца, практически не кренился в поворотах. Более того, при резком торможении передние подушки автоматически выравнивали кузов в горизонтальном положении. Это исключает возможность заноса и аварийной ситуации.Устройство и принцип работы магнитной подвески
  • Комфорт. За счет применения умного компьютера машина могла заранее предугадывать неровности. Таким образом, ход подвески был максимальным, а кузов оставался в горизонтальном положении. Машина не раскачивалась на ямах и сохраняла свою траекторию движения.
  • Экономичность. В любой момент водитель может перевести подвеску в механический режим работы. Таким образом, при обратном ходе электромагнита будет вырабатываться электроэнергия.

Производители

Существует всего три компании, которые занимаются производством электромагнитных подвесок:

Об особенностях каждой из них – далее в нашей статье.

SKF

Эта подвеска разработана в Швеции. Отличается простой конструкцией и надежностью. Система состоит из двух электромагнитов. Когда машина двигается на скорости, блок управления анализирует показания с датчиков колес и изменяет текучесть демпфирующего компонента.

Таким образом обеспечивается высокая плавность хода подвески. Кстати, в ходовой части SKF имеются и пружины – на случай если блок управления перестанет подавать сигналы на электродвигатель.

Также винтовые пружины способствуют защите от проседания кузова при длительной стоянке автомобиля.

«Дэлфи»

Эта ходовая часть состоит из однотрубных амортизаторов. Каждый из них установлен на своем колесе. Амортизатор заполнен рабочим веществом с магнитными составляющими и самим электромагнитом. Вещество заполняет около 30 процентов всего объема амортизатора.

Магнитные части имеют размер до 10 микрон. Для исключения риска слива магнитного вещества в конструкции имеется специальное покрытие. Головка поршня – это электромагнит. Он соединен с бортовым компьютером, который подает сигналы после сбора данных с датчиков.

Устройство и принцип работы магнитной подвескиКак работает подвеска «Дэлфи»? Принцип работы основан на упорядочении магнитных частиц вещества. Они выстраиваются в определённом порядке, благодаря чему меняется вязкость всей жидкости. Так обеспечивается ход амортизатора при наезде на неровность.

Основной плюс подвески «Дэлфи» — отзывчивость. Система реагирует на запрос от компьютера в 10 раз быстрее, чем аналоги с электромагнитными клапанами.

Также «Дэлфи» отличается низким энергопотреблением благодаря 20-ваттной мощности. Подвеска универсальна и может ставиться на разную платформу автомобиля.

В случае если прекратится подача сигнала на компьютер, система перейдет в режим гидравлики и будет работать как классический амортизатор.

«Боуз»

Разработана в 80 году американским профессором Амаром Боузом. Именно он производил расчеты и определял наилучшие параметры для инновационной автомобильной подвески. Корпорация «Боуз» стала лидером в разработке электромагнитных подвесок. Система в ходе испытаний показала наилучшие результаты, которые не сравнить с конкурентами.

Так, линейный электродвигатель мог работать не только как упругий, но и как демпфирующий элемент. Постоянные магниты закреплены на штоке. Они производят возвратно-поступательные движения по всей длине статора. Это позволяет не только мягко поглощать неровности, но и улучшить управление автомобилем.

Именно подвеска «Боуз» могла программироваться так, чтобы на момент выполнения маневра задействовалось соответствующее колесо.

Устройство и принцип работы магнитной подвескиТакже эта ходовая часть могла работать в качестве электрогенератора. Так, во время движения автомобиля по неровностям все колебания конвертировались в электроэнергию. Она собиралась в аккумуляторных батареях и могла использоваться для дальнейшей работы подвески.

Среди недостатков стоит отметить высокую сложность системы. Для ее качественной работы нужно специальное программное обеспечение. Оно до сих пор находится в стадии разработки.

Почему широко не распространена электромагнитная подвеска?

Установить себе на автомобиль такую систему хотят многие автомобилисты. Но проблема в том, что разработка изучена не до конца.

За годы работ так и не удалось воплотить эту подвеску в жизнь и запустить масштабное серийное производство. Многие говорят о высокой себестоимости, которая бы значительно отразилась на общей ценовой политике.

Возможно, в будущем такая система все-таки будет практиковаться на автомобилях.

Устройство и принцип работы магнитной подвескиВедь электромагнитная подвеска Bose и ее аналоги обеспечивает наилучшую плавность хода при использовании силы индукции. Здесь нет сложных рычагов и сайлентблоков, которые нужно постоянно менять и следить за их состоянием.

Заключение

Электромагнитная подвеска – настоящий прорыв в области автомобилестроения. В системе используется совершенно иной, несвойственный обычным подвескам принцип работы. Конструкция отличается высокой надежностью и устойчивостью к нагрузкам. До сих пор не удалось сделать подвеску, которая бы гасила колебания лучше, чем электромагнитная.

Источник: https://www.syl.ru/article/331843/elektromagnitnaya-podveska-avtomobilya-ustroystvo-printsip-rabotyi-ustanovka

Особенности и преимущества магнитной подвески

В процессе постоянного усовершенствования ходовой части автомобиля ученые и инженеры разработали уникальную магнитную подвеску.

Некоторые ее варианты уже устанавливаются на автомобилях премиум-класса, остальные пока нашли применение лишь на опытных образцах.

Из статьи узнаем, что такое магнитная подвеска: ее виды, характеристики, преимущества и недостатки, отличия от других типов подвесок.

Все, что нужно знать о магнитной подвеске

Электромагнитная подвеска — это довольно сложное устройство в виде стойки на каждое колесо, заменяющее пружину и амортизатор. Управляется она электронным блоком и предназначена для обеспечения более высокой плавности хода автомобиля.

Устройство и принцип работы магнитной подвескиОбщий вид электромагнитной подвески

Отличие магнитной подвески от классических ее предшественниц заключается в возможности работы при полном отсутствии пружин, торсионов, стабилизаторов, амортизаторов и других вспомогательных элементов.

Здесь функции этих компонентов выполняют электромагнитные клапаны или магнитно-реологическая жидкость.

Хотя некоторые подвески оснащены пружинами и амортизаторами на случай, если выйдет из строя автоматическая система управления.

Если в гидравлических подвесках функциональным элементом служит специальная жидкость, в механических – упругие элементы (пружины), в пневматических – воздух, то в случае магнитного аналога эта роль отводится электромагнитам. Фактически это позволяет автолюбителю отслеживать все показатели положения кузова и колес в режиме реального времени.

Преимущества и недостатки магнитной подвески

Достоинства магнитной подвески исходят из самого ее предназначения. К ним относятся:

  1. высокая плавность хода автомобиля;
  2. устойчивость автомобиля при движении на больших скоростях;
  3. высокий уровень комфорта и безопасности при движении по различным поверхностям;
  4. рациональное использование энергетических ресурсов машины.

На сегодняшний день главным недостатком такого вида подвески является лишь ее высокая стоимость.

Виды магнитных подвесок

В настоящее время известны три крупных мировых бренда, выпускающие магнитные подвески:

Остановимся на каждом из них более подробно.

Магнитная подвеска SKF

Электромагнитная подвеска, созданная шведской компанией, представлена в виде капсулы. Капсула состоит из двух электромагнитов. На основе данных со всех датчиков, собранных бортовым компьютером, корректируется жесткость демпфирующего элемента. Это позволяет выбрать оптимальный режим движения автомобиля.

  Независимая подвеска McPhersonУстройство и принцип работы магнитной подвескиМагнитная стойка SKF

Ключевой задачей, которая была поставлена перед шведскими специалистами при разработке своего варианта магнитной подвески, являлось достижение простоты и надежности конструкции.

В случае неисправности системы управления подвеска продолжает функционирование за счет пружины. Возможность перехода из автоматического режима в механический является главным преимуществом подвески SKF. Кроме того, устройство подвески позволяет избежать эффекта проседания при длительной стоянке машины.

Подвеска Delphi

Устройство и принцип работы магнитной подвескиПередний и задний магнитные амортизаторы Delphi

Читайте также:  Тормозная система на камаз 5320 и 4310: вспомогательный тип

В варианте от Delphi подвеска представлена в виде однотрубного амортизатора, заполненного магнитно-реологической жидкостью. Размер магнитных частиц в составе не превышает десяти микрон. Особое покрытие, добавленное в раствор в пропорции «один к трем», препятствует слипанию частиц между собой.

Поршень амортизатора, управляемый электронным блоком, содержит в себе электромагнит. При подаче управляющего сигнала образуется магнитное поле и частицы принимают упорядоченную структуру. Вязкость жидкости увеличивается. Режим работы амортизатора меняется — он становится более жестким.

Главным преимуществом подвески является скорость реакции, не превышающая 1 м/с. Помимо этого при неисправности системы управления подвеска будет функционировать за счет гидравлического амортизатора. Это обеспечивает безопасность при управлении транспортным средством.

Электромагнитная подвеска Bose

Магнитная подвеска, разработанная ученым Арамом Боузом (да-да, именно тем, кто также производит премиальное музыкальное оборудование), является одной из самых популярных и обсуждаемых. В его трактовке устройство представлено линейным электродвигателем, который, в зависимости от режима движения, работает как упругий или демпфирующий элемент.

Отличительная особенность этой подвески – быстрота действия за счет работы магнитного штока.

Амортизационный шток с установленными на нем постоянными  магнитами совершает возвратно-поступательные движения по длине обмотки статора, расположенного в корпусе.

Устройство сглаживает колебания при движении на неровных участках дороги. Это обеспечивает повышение эффективности управления транспортным средством.

Устройство и принцип работы магнитной подвескиСтойки от Bose

Подвеска Bose предусматривает большой диапазон различных настроек:

  • в процессе прохождения виража водитель может подобрать схему сигналов бортового компьютера таким образом, что опорным выступит заднее внешнее колесо;
  • в повороте подвеска перенесет нагрузку на переднее внешнее колесо.

Это обеспечивает повышенный контроль над управлением транспортным средством независимо от типа покрытия дороги.

Еще одной особенностью подвески Bose является режим «электрогенератор». При движении автомобиля по прямой колебания, вызванные неровностью дороги, превращаются в электрическую энергию. При этом электроэнергия не рассеивается в пространстве, а концентрируется в аккумуляторных батареях для дальнейшего применения.

  Устройство и принцип работы амортизаторов

К сожалению, не весь потенциал подвески Bose реализован до конца. Процесс тормозит разработка программного обеспечения.

Заключение

Магнитная подвеска, безусловно, позволяет добиться нового качества управления автомобилем. Она обеспечивает комфорт, хорошую управляемость и безопасность на дороге.

 В промышленных масштабах только очень крупные компании устанавливают на свои автомобили адаптивную электромагнитную подвеску.

Например,  магнитно-реологическая жидкость (как в подвеске Delphi) применяется в следующих адаптивных подвесках:

  • MagneRide от General Motors (Cadillac, Chevrolet).
  • Magnetic Ride от Audi.

Но прогресс движется очень стремительно. Технологии развиваются так быстро, что совсем скоро можно будет увидеть данное ноу-хау и на доступных бюджетных моделях, распространенных по всему миру.

(13

Источник: https://TechAutoPort.ru/hodovaya-chast/podveska/magnitnaya-podveska.html

Электромагнитная подвеска Bose — устройство и принцип работы

Видео, недавно опубликованное на страничке Carakoom в ВК вызвало у многих неподдельный интерес и к моему счастью, никто так и не смог привести достаточно информации, чтобы утолить голод знаний у страждующих умов. Так что лавры и звёздочки рассказичка заберу я.

Итак, для тех, кто не знаком с электромагнитной подвеской вообще, рекомендую ознакомиться с ней в этом видео:

Доктор Amar Bose – крупный специалист и новатор, и работает не только над совершенствованием аудио-систем. Его профессиональный интерес уже давно (с четверть века назад) привлекла автомобильная техника – в первую очередь ходовая.

Со свойственным ему нестандартным подходом он бросил на устройство подвески, как говорится, свежий взгляд – и увидел, как надо делать.

Упаковка

Слишком много в подвеске современной легковушки разнообразных деталей. Не говоря уже о направляющем аппарате (рычаги и шарниры), – упругие элементы, амортизаторы, поперечные стабилизаторы… На взгляд д-ра Bose, пришло время собрать все в единый узел, – что он и сделал. В основе принципиально новой подвески – линейный электродвигатель. Ведь э-моторы делают не только на вращательное движение, но и на поступательное – для обрабатывающих станков с ЧПУ, для перспективных ж/д поездов на э-магнитной «подушке». В общем, ничего особенного; прикол в приложении линейного э-двигателя (ЛЭ) к автомобильному шасси. И получилось неслабо. Мощный ЛЭ удачно вписывается на место телескопического амортизатора и заменяет собой и его, и пружину, и поперечный стабилизатор. Под контролем ЦПУ на э-двигатель подается напряжение, и на его штоке возникает выталкивающее усилие. Скажем, 375 кг; на 4-х штоках – 1500 кг; то есть, вес легковушки «гольф»-класса с нормальной нагрузкой [Без так называемых неподрессоренных частей подвески, которые для «гольф»-класса всяко тянут на 150 кг.]. Понятно, что ЛЭ поддерживают заданную высоту шасси – независимо от нагрузки. Как с нормальной (гидро)пневматической подвеской; так называемая статическая компенсация. Кроме того, быстродействующие ЛЭ берут на себя и динамическую компенсацию: ограничивают боковой крен автомобиля [Поперечные стабилизаторы отпадают – за ненадобностью.], а также устраняют продольные «клевки» при разгоне и торможении. Они способны срабатывать хоть 100 раз в секунду – только подавай напряжение на обмотки статора. А ЦПУ контролирует каждый из 4-х ЛЭ индивидуально, и тут открываются удивительные возможности. Например, игра угловой жесткостью передней и задней подвески – по раздельности. Скажем, при входе в вираж ЛЭ запитываются так, что машина опирается по преимуществу на внешнее заднее колесо – и приобретает легкую избыточную поворачиваемость. Охотно заруливаем в поворот, и упор мягко переносится на внешнее переднее колесо. Выходим из виража с чуть-чуть недостаточной поворачиваемостью. Или еще как-то; вопрос настройки «софта». Устройство и принцип работы магнитной подвески

Демпфер

Особенно ценно, что ЛЭ не только берут на себя функции упругих элементов подвески, но и гасят, демпфируют колебания [Забавно: здесь как бы возврат в прошлое, когда многолистовые рессоры выполняли роль упругих элементов подвески – и демпфировали ее колебания (как фрикционные амортизаторы). Как бы возврат, – но на насколько ином уровне техники!]. То есть, работают (под контролем того же ЦПУ) как амортизаторы – только электрические. При ходе колеса на неровностях ЛЭ действует уже не как э-двигатель, а в роли линейного альтернатора: поглощает кинетическую энергию, преобразует ее в электрическую – и закачивает бортовую э-сеть. Совсем иной принцип гашения колебаний: вместо рассеивания их энергии в атмосфере через сильно греющиеся гидроамортизаторы – рекуперирование ее и запасание (в аккумуляторах). Причем ЦПУ может молниеносно изменять характеристики э-амортизаторов – каждого по отдельности и всех 4-х вместе. Достигается фантастическая плавность хода на покрытиях самого разного качества – при великолепном держании дороги и управляемости автомобиля. Тут на передний план выступает программное обеспечение ЦПУ: степеней свободы множество, возможности необозримы, но чтобы взять хоть часть их, нужно тонко настраивать управляющую электронику. Схема системы Bose «квадро»Устройство и принцип работы магнитной подвески Что-то вроде пружинно-гидравлической системы ABC (Active Body Control – активное регулирование подвески) у седанов Mercedes S-класса – только быстродействие несравненно выше и возможности управления еще богаче. И практически полная интеграция в 4 ЛЭ – с проводами высокого напряжения (и больших амперов), ведущими к ним. Но в отличие от ABC, подвеска Bose по-своему решает болезненный вопрос об отборе мощности. Дело в том, что мерседесовская система работает под высоким гидравлическим давлением (около 150 бар), которое поддерживается гидронасосом, отбирающим от двигателя немалую мощность. Заметный перерасход горючего – в конечном счете на обогрев атмосферы. ЛЭ требуют примерно такой же (электрической) мощности [Баланс примерно такой: в высокоактивном режиме 4 ЛЭ расходуют в общей сложности 20-25 кВт мощности. Немало; но они и возвращают в сеть (рекуперация) 16-20 кВт. В любом случае нужен мощный альтернатор с приводом от вала двигателя – и емкая батарея.], однако электроупругие элементы/амортизаторы не рассеивают энергию впустую, а всякий раз рекуперируют ее – возвращают обратно в бортовую сеть. Вообразите ситуацию: ветер раскачивает машину на стоянке, а ЛЭ тем самым вырабатывают э-энергию и подзаряжают батареи… Ветроэлектростанция. Правда, ЛЭ расходуют э-энергию даже и тогда, когда машина неподвижна. Просто потому, что нужно держать ее вес [Напротив, пружинно-гидравлическая ABC не расходует энергию, пока машина неподвижна. Гидроопоры пружин блокируются клапанами, и высота упругих элементов фиксируется – как стопором. С другой стороны, ABC практически не способна рекуперировать потраченную энергию и при динамической компенсации интенсивно обогревает атмосферу.]; иначе говоря, э-магнитные упругие элементы оправданы, только если подвеска в самом деле «активная» и все время работает в режиме динамической компенсации. Тогда э-энергия расходуется на стабилизацию шасси – и тут же возвращается обратно, рекуперируется при гашении колебаний подвески. А вот пружинно-гидравлическая ABC лучше подходит для «пассивной», статической компенсации (поскольку рекуперирование в гидросистеме организовать трудно) – при изменениях нагрузки. В каждом особом случае свое решение.

В металле

Д-р Bose – профессиональный математик, и четверть века назад он начал работу с создания компьютерных моделей автомобильной подвески. А теперь испытания проходит вполне реальный Lexus LS400, оснащенный э-магнитной «квадро»-подвеской. Вместо телескопических амортизаторов – ЛЭ; в паре с ними в качестве вспомогательных упругих элементов работают торсионы. Они принимают на себя вес пустого автомобиля, – чтобы не расходовать зря э-энергию на поддержание шасси в статике. А также чтобы «лекс» не ложился (как «ситроены» с гидропневматикой) после длительной стоянки на дорогу. Здесь немало разного рода технических (и электротехнических) тонкостей, однако соль – в 4-х ЛЭ и быстродействующем ЦПУ с соответствующим программным обеспечением. Работы впереди еще много, но уже сейчас д-р Bose показывает впечатляющие результаты. Два LS400 – в «штатном» исполнении и модифицированный с подвеской Bose – бок о бок на скорости выполняли стандартный маневр двойной «переставки» по неровной дороге. Зрителей поразило практически полное отсутствие у Bose-«лекса» кренов [Для «квадро»-подвески нетрудно задать и обратный крен в виражах – как у мотоциклов; вопрос настройки «софта». Тогда планка держания дороги и управляемости поднимается на новую высоту.] и «клевков» – по контрасту с машиной на заводской подвеске. Тут же LS400 с ЛЭ подлетел к трамплину посреди демонстрационной площадки и изящно исполнил прыжок с мягким приземлением. Водитель вышел и поклонился собравшимся, «лекс» рядом с ним тоже сделал реверанс. Публика рукоплескала. По словам профессиональных «драйверов», э-магнитная подвеска дает уверенность в полном контроле над автомобилем. А когда тест-машина катится по неровной дороге, активное подавление резких толчков и вибраций заметно повышает плавность хода. В общем, LS400 с э-магнитной подвеской Bose гармонично сочетает разнородные качества: плавность хода, которая превосходит стандарты легковушек люкс-класса. И стабильность шасси на скоростях, характерная для спортивно-гоночных «табуреток».

Читайте также:  Устройство и работа топливного насоса форд фокус 2

Поражает, насколько органично подвеска Bose вписывается в образ перспективного автомобиля с его мощной бортовой электросетью – на тяговых э-аккумуляторах или водородных топливных элементах. Ему принадлежит обозримое будущее, – и д-р Bose безошибочно попадает в ведущие тенденции.

Правда, обойдется стерео-подвеска недешево и поначалу ее получат только самые дорогие и претенциозные модели. И электростартер впервые появился когда-то на недешевом «кадиллаке» и казался вопиющей роскошью.

А теперь покупатель «хэтчбека» Golf-класса воспринимает отсутствие климат-контроля и электростеклоподъемников («по кругу»!) как оскорбление. Все относительно, как учил нас великий Эйнштейн.

Источник: http://carakoom.com/blog/10595

Магнитная подвеска автомобиля: Принцип работы Плюсы и Минусы

Чуть более четверти века назад мир был потрясен созданием поезда, парящим в воздухе и способным развить скорость до 500 км/ч. Применение эффекта парения стало возможным благодаря теории электромагнитных полей.

Создание подобных транспортных средств несет большие расходы не только в их непосредственном производстве, но и в оформлении дорог в виде магнитного полотна.

Это сделало изобретение экономически невыгодным и непригодным для класса универсального транспорта.

Однако, ключевые моменты в принципе работы электромагнитных полей нашли свое применение в автомобилестроении. «Парящий» транспорт получил научно обоснованное и подтвержденное право на реализацию. Магнитная подвеска автомобиля стала настоящим прорывом и переходом на новый уровень комфортного и безопасного вождения.

Электромагнитная подвеска — что за зверь, и с чем его едят

Главное отличие данной подвески от ее сестер — отсутствие вспомогательных элементов: торсионов, пружин, амортизаторов, стабилизаторов.

Она представляет собой индивидуальную стойку на каждое колесо, управляемую электронным блоком и позволяющую контролировать состояние колес и кузова в режиме онлайн.

Некоторые модели имеют стандартный комплект пружин и амортизаторов на случай неисправности автоматической системы. При отсутствии подачи электроэнергии, система автоматически переключается на механический режим через электромагниты.

Вместо привычных деталей магнитная подвеска оснащена электромагнитными клапанами или магнитно-реологической жидкостью. Основными ее компонентами являются:

  • упругие детали, способные проводить силы, возникающие в вертикальной плоскости;
  • элементы, отвечающие за перемещение колесной базы, взаимодействия колес и проводимость боковых и продольных сил;
  • составляющие, направленные на гашение колебаний (амортизаторы).

В своей работе она отвечает за те же опции, что и ее вариации:

  • обеспечивает гармоничную связь колес с кузовом;
  • передает моменты и силы во время движения;
  • гарантирует комфортное вращение колес относительно кузова;
  • способствует плавности хода.

Чем проще подвеска, тем больше функций берет на себя каждый элемент. В современных конструкциях система распределения достаточно сложная и индивидуальная. Это обеспечивает более эффективное обеспечение безопасности, устойчивости, плавности хода и управляемости автомобилем.

Принцип работы электромагнитной подвески заключается во взаимодействии магнитного и электрического полей. Если механические конструкции осуществляют предназначение за счет пружин и других элементов, гидравлика — за счет рабочей жидкости, то здесь главную роль играют электромагниты.

Управление ими происходит посредством электронного узла (через бортовой компьютер). Он снимает все данные со всего кузова, а затем направляет необходимые команды системе. Программа позволит анализировать не только состояние колес относительно кузова и дороги, но и характер дорожного полотна, а также уровень воздействия на автомобиль.

Этот тип работы намного легче его механических и гидравлических вариаций.

Процесс протекает в дуэте с электродвижком, заменяющим обыкновенный амортизатор. Вопреки ожиданиям уровень электропотребления низкий из-за выработки электроэнергии во время обратного движения электромагнитов. Это делает подвеску экономичной.

Преимущества и недостатки

  • Скорость реакции превышает ответность даже самой прокачанной гидравлики.
  • Достигается максимально возможная плавность хода, позволяющая «не замечать» даже внушительные неровности дороги и в прямом смысле пролетать над ними.
  • За счет вышеописанного повышается уровень безопасности вождения на любой скорости, в любую погоду и на любой трассе.

Единственным, пожалуй, недостатком является стоимость данной разработки.

Цена удовольствия будет колебаться в пределах 200 тыс. рублей.

Виды магнитных подвесок

В настоящее время идет производство и разработка в трех ведущих направлениях:

Bose

Корпорация Bose под непосредственным руководством ее совладельца Амара Боуза, являющегося профессором американского университета, запатентовала производство электромагнитных подвесок в 1980 году. Благодаря расчетам и многочисленным испытаниям Амар смог вывести оптимальные параметры для данного устройства.

Продукция данной компании считается лучшей в своей области: они практически полностью устраняют любые колебания, возникающие при взаимодействии с дорогой. Принцип работы лежит в использовании упругого и демпфирующего элементов. Эта идея уже существовала, однако, успешное применение на практике ей смогли найти лишь в Bose.

Сама конструкция является штоком с закрепленными на нем магнитами.

Поступательно-возвратные движения по всему статору, которые способны совершать данные элементы, не только нейтрализуют воздействие неровностей дорожного полотна на кузов, но и позволяют по-новому взглянуть на управление авто в принципе. Через бортовой компьютер можно задать настройку на определенную схему выполнения того или иного маневра и привязать к нему нужное колесо.

Еще одним ноу-хау данной продукции является выработка электроэнергии. По сути, подвеска является заодно и электрогенератором, преобразующим колебания в полезную силу. Сбор энергии производится в аккумуляторные батареи для последующего использования.

Отсутствие грамотного программного обеспечения — главный фактор, тормозящий широкое производство Bose.

Delphi

Решение от производителя Delphi заключается в однотрубном амортизаторе. На 1/3 его заправляют смесью с магнитными частицами и электромагнитом в виде головки поршня. Чтобы избежать слив магнитной смеси весь амортизатор покрыт слоем специального покрытия. Управление все также возлагается на электронный узел.

Работает эта подвеска через воздействие магнитного поля на амортизатор. В процессе происходит создание упорядоченной цепочки из магнитных частиц. Это увеличивает вязкость самой жидкости, и за счет этого амортизатор переключается на следующий режим работы.

Главные достоинства этого типа — реакция на запрос бортового узла в одну миллисекунду и малое потребление в 20 Вт, а также переход на гидравлику в случае поломки.

SKF

Швейцарская разработка SKF является капсулой, состоящей из 2-х электромагнитов. При движении авто компьютер собирает информацию со всех колес с помощью установленных датчиков и направляет сигналы для изменения текучести демпфирующего элемента. Помимо него в подвеске имеются упругие части — пружинки, гарантирующие упругость и подвижность даже при поломке управляющего центра.

Благодаря подпитке подвески через аккумулятор даже в режиме офлайн, автомобиль не будет проседать во время длительной стоянки. Наличие упругих элементов позволяет минимизировать ущерб в случае неисправностей системы.

Перспективы производства

К сожалению, помимо несомненных преимуществ магнитная подвеска имеет основательные подводные камни. Самое проблематичное в постановке на широкое производство — его стоимость и цена установки на автомобиль. Даже ведущие автомобильные концерны не могут оснащать свои модели, резко не изменив при этом их ценник.

К тому же внедрение данной системы потребует наличия специального программного обеспечения, отдельного оборудования и специалистов по обслуживанию. Сервисы, которые могут решить ремонт такого характера, имеются, но не больше двух десятков в мире.

Еще один важный момент — вес конструкции. Подвеска Bose весит больше аналогичной McPherson в полтора раза. В наше время производители стараются сделать массу автомобиля ниже, потому этот аспект требует компромиссного решения.

В данный момент разработки и поиски решения ключевых моментов продолжаются. Инженеры тестируют экспериментальные образцы, используя различные материалы для изготовления элементов. Так, был переоборудован седан Lexus ls 99-го года для испытания новой версии электромагнитной подвески Bose. Активно ведется работа по совершенствованию программного кода и его обеспечению.

Несомненная выгода от внедрения данной системы очевидна, так что в обозримом будущем автолюбителей ждут радужные перспективы. Помимо безопасности и комфорта существенно снизится риск аварийных повреждений машины, а значит ремонт авто будет менее существенным для кармана. Это будет достаточно приемлемо по затратам и полностью оправдает их в дальнейшем.

  • Также читайте:
  • Подвеска автомобиля: Применение, виды подвесок, принцип работы, неисправности
  • Виды задних подвесок автомобилей: Что делать если подвеска скрипит?
  • Из чего состоит Ходовая Часть автомобиля?
  • Компрессор Мерседес: Виды компрессоров Плюсы и Минусы
  • Диагностика кондиционера: Ремонт и профилактика

Источник: https://promercedes.ru/remont/podveska/magnitnaya-podveska

Поезд на магнитной подушке

Zoom-презентация:
http://zoom.pspu.ru/presentations/145

1. Назначение

Поезд
на магнитной подушке

или маглев
(от англ. magnetic levitation, т.е. «maglev»
— магнитоплан) – это поезд на магнитном
подвесе, движимый и управляемый магнитными
силами, предназначенный для перевозки
людей (рис. 1). Относиться к технике
пассажирского транспорта. В отличие от
традиционных поездов, в процессе движения
он не касается поверхности рельса [2.1].

Рис. 1. Шанхайский поезд на магнитной подушке «Трансрапид» (технология EMS) [2.1]

2. Основные части (устройство) и их назначение

Существуют
разные технологические решения в
разработке данной конструкции (см. п.6).
Рассмотрим принцип действия магнитной
подушки поезда «Трансрапид» на
электромагнитах (электромагнитная
подвеска, EMS
)
(рис. 2).

Электронно-управляемые
электромагниты (1) прикреплены к
металлической «юбке» каждого вагона.
Они взаимодействуют с магнитами на
нижней стороне специального рельса
(2), в результате чего поезд зависает над
рельсом. Другие магниты обеспечивают
боковое выравнивание. Вдоль пути уложена
обмотка (3), которая создает магнитное
поле, приводящее поезд в движение
(линейный двигатель).

Рис. 2. Устройство магнитной подушки поезда «Трансрапид» (технология EMS) [1.1]

3. Принцип действия

В
основе принципа действия поезда на
магнитном подвесе лежат следующие
физические явления и законы:

  • явление и закон электромагнитной индукции М. Фарадея
  • правило Ленца
  • закон Био-Савара-Лапласа

В
1831 году английский физик Майкл Фарадей
открыл закон
электромагнитной индукции,
согласно которому изменение
магнитного потока внутри проводящего
контура возбуждает в этом контуре
электрический ток даже при отсутствии
в контуре источника питания
.
Оставленный Фарадеем открытым вопрос
о направлении индукционного тока вскоре
решил российский физик Эмилий Христианович
Ленц.

Рассмотрим
замкнутый круговой токопроводящий
контур без подключенной батареи или
иного источника питания, в который
северным полюсом начинают вводить
магнит. Это приведет к увеличению
магнитного потока, проходящего через
контур, и, согласно закону Фарадея, в
контуре возникнет индуцированный ток.

Этот ток, в свою очередь, согласно закону
Био-Савара будет генерировать магнитное
поле, свойства которого ничем не
отличаются от свойств поля обычного
магнита с северным и южным полюсами.

Читайте также:  Как сделать шумоизоляцию на шкода октавия?

Ленцу как раз и удалось выяснить, что
индуцированный ток будет направлен
таким образом, что северный полюс
генерируемого током магнитного поля
будет ориентирован в сторону северного
полюса вдвигаемого магнита.

Поскольку
между двумя северными полюсами магнитов
действуют силы взаимного отталкивания,
наведенный в контуре индукционный ток
потечет именно в таком направлении, что
будет противодействовать введению
магнита в контур. И это лишь частный
случай, а в обобщенной формулировке
правило Ленца гласит, что индукционный
ток всегда направлен так, чтобы
противодействовать вызвавшей его
первопричине.

Правило
Ленца сегодня как раз и используется в
поезде на магнитной подушке. Под днищем
вагона такого поезда смонтированы
мощные магниты, расположенные в считанных
сантиметрах от стального полотна (рис.
3).

При движении поезда магнитный поток,
проходящий через контур полотна,
постоянно меняется, и в нем возникают
сильные индукционные токи, создающие
мощное магнитное поле, отталкивающее
магнитную подвеску поезда (аналогично
тому, как возникают силы отталкивания
между контуром и магнитом в вышеописанном
опыте).

Сила эта настолько велика, что,
набрав некоторую скорость, поезд
буквально отрывается от полотна на
несколько сантиметров и, фактически,
летит по воздуху [2.4].

Состав
левитирует за счёт отталкивания
одинаковых полюсов магнитов и, наоборот,
притягивания разных полюсов. Создатели
поезда «Трансрапид» (рис.1) приме­нили
неожиданную схему магнитной подвески.
Они использовали не от­талкивание
одноимённых полюсов, а притягивание
разноимённых.

Подвесить груз над магнитом
несложно (эта система устойчива), а под
магни­том — практически невозможно.
Но если взять управляемый электромаг­нит,
ситуация меняется. Система кон­троля
сохраняет величину зазора между магнитами
постоянной в несколько миллиметров
(рис. 3).

При увели­чении зазора система
повышает си­лу тока в несущих магнитах
и таким образом «подтягивает» вагон;
при уменьшении — понижает силу тока, и
зазор увеличивается. Схема облада­ет
двумя серьёзными преимущества­ми.

Путевые магнитные элементы защищены
от погодных воздейст­вий, а их поле
существенно слабее за счёт малого зазора
между путём и составом; оно требу­ет
токов гораздо меньшей силы. Сле­довательно,
поезд такой конструкции оказывается
гораздо более эконо­мичным [1.1].

Рис. 3. Принцип левитации поезда на магнитном подвесе (технологияEMS)

Движение
поезда вперед осуществляется линейным
двигателем
.
Такой двигатель имеет ротор и статор,
растянутые в полосы (в обычном электромоторе
они свёр­нуты в кольца). Обмотки статора
включаются поочерёдно, создавая бе­гущее
магнитное поле.

Статор, укреп­лённый
на локомотиве, втягивается в это поле
и движет весь состав (рис. 4, 5). [1.1,
1.3]. Ключевым
элементом технологии является смена
полюсов на электромагнитах путем
попеременной подачи и снятия тока с
частотой 4000 раз в секунду.

Зазор между
статором и ротором для получения надежной
работы не должен превышать пяти
миллиметров. Это труднодостижимо из-за
свойственной всем типам монорельсовых
дорог, кроме дорог с боковой подвеской,
раскачки вагонов во время движения,
особенно при прохождении поворотов.

Поэтому необходима идеальная путевая
инфраструктура.

Устойчивость
системы обеспечивается автоматическим
регулированием тока в обмотках
намагничивания: датчики постоянно
замеряют расстояние от поезда до пути
и соответственно ему меняется напряжение
на электромагнитах (рис. 3) [2.6].
Сверхбыстродействующие системы
управления контролировать зазор между
дорогой и поездом.

а
б в
Рис. 4. Принцип движения поезда на магнитном подвесе (технология EMS)

Единственной
тормозящей силой является сила
аэродинамического сопротивления.

Рис. 5. Схема движения поезда на магнитной подвеске (технология EMS) [1.1]

Итак,
схема движения поезда на магнитной
подвеске: под вагоном установлены
несущие электромагниты, а на рельсе —
катушки линейного электродвигателя.
При их взаимодействии возникает сила,
которая приподнимает вагон над дорогой
и тянет его вперёд. Направление тока в
обмотках непрерывно меняется, переключая
магнитные поля по мере движения поезда
[1.1].

Несущие
магниты питаются от бортовых аккумуляторов
(рис.4), которые подзаряжаются на каждой
станции. Ток на линейный электродвигатель,
разгоняющий поезд до самолётных
скоростей, подаётся только на том
участке, по которому идёт поезд (рис. 6 а).
Достаточно
сильное магнитное поле состава будет
наводить ток в путевых обмотках, а те,
в свою очередь, — создавать магнит­ное
поле.

Рис. 6. а Принцип движения поезда на магнитной подушке

Туда,
где поезд увеличивает скорость или идет
в гору, энергия подается с большей
мощностью. Если нужно затормозить или
ехать в обратном направлении, магнитное
поле меняет вектор [2.2].

Ознакомьтесь
с видеофрагментами «Закон
электромагнитной индукции»,
«Электромагнитная
индукция»
«Опыты
Фарадея».

Рис.
6. б Кадры из видеофрагментов «Закон
электромагнитной индукции»,
«Электромагнитная индукция» «Опыты
Фарадея».

Источник: https://studfile.net/preview/3563000/

Электромагнитная подвеска: принцип работы плюсы и минусы

Когда автомобиль продается через интернет или автосалон, среди прочих характеристик особое место занимает информация о подвеске. Она не играет особой роли в динамике машины, но в вопросе управления автомобилем очень важна. Характеристики этой посадки, т. е. будет ли она жесткой или мягкой, зависят от сцепки кузова и ходовой части.

Относительно недавно появилось инновационное решение этой проблемы — электромагнитная подвеска, которая представляет определенные преимущества в эксплуатации автомобиля.

Общие сведения

Что из себя представляет подвеска в устройстве автомобиля?

Это некое промежуточное звено между кузовом и его колесной базой. Ходовая обеспечивает соединение моста с рамой, а также с прочими узлами автомобиля.

В устройстве машины подвеска играет важнейшую роль, ведь именно она передает крутящий момент от колесной базы. В результате элементы автомобиля передают необходимый вектор движения колесам.

Что же касается электромагнитной подвески, то одной из характерных особенностей ее устройства, отличающей ее от стандартных подвесок, является тот факт, что в ней могут полностью или частично отсутствовать торсионы, пружины и прочие атрибуты обычного шасси.

Принцип работы

Мы уже сказали о том, что в устройстве детали отсутствуют упругие пружины, поэтому их заменяет система, состоящая из электромагнитов. Управление осуществляется с помощью компьютеризированной системы бортового типа.

Если говорить проще, то водитель может в процессе вождения автомобиля оценивать показатели агрегатов и колес. Система является усовершенствованной и автоматизированной в сравнении с обычными подвесками, ведь она может самостоятельно подавать сигналы о выполнении определенных корректировок в показателях.

Из каких элементов состоит?

На сегодняшний день, на рынке главенствуют три компании:

Естественно, устройство каждой упомянутой подвески будет отличаться.

Электромагнитная подвеска от Delphi представляет собой амортизатор, состоящий из одной трубки, заполненной веществом с включением магнитных составляющих. Они составляют 30% от всего объема необходимой жидкости, а чтобы она не выливалась, в шасси присутствует специальное покрытие.

Это интересно:  Запчасти для Вольво

В роли электромагнита выступает поршневая головка, управляемая компьютеризированной системой бортового типа.
Электромагнитная подвеска от SKF – это капсула с двумя электромагнитами.

Когда машина находится в движении, система начинает анализировать информацию и, при необходимости, может менять жидкость демпферного элемента, в зависимости от информации, поступающей от колесных датчиков.

Подвеска от Bose считается лучшей конструкцией данного типа. Она представляет собой электродвигатель линейного типа с несколькими режимами:

  • демпфирующий элемент;
  • упругий элемент.

Это шток, на котором расположены магниты. Когда автомобиль движется, шток выполняет двигательные манипуляции по всей длине статора. Данное обстоятельство позволяет очень уверенно чувствовать себя даже на достаточно неровной дороге.

Помимо уверенной езды по неровной дороге, такая подвеска позволяет выбирать определенный режим работы компьютера. В частности, если выполняется вираж, то можно сделать так, чтобы рабочим было именно заднее внешнее колесо.

Плюсы и минусы

Электромагнитная подвеска является абсолютно новым словом в автомобилестроении. Именно поэтому, сравнение со стандартными подвесками является, по меньшей мере, некорректным.

Если говорить о ее преимуществах, то для водителя они более чем очевидны:

  1. Мягкость ходовой части автомобиля.
  2. Управление осуществляется с помощью компьютера бортового типа, что само по себе не ново. Однако, многие водители отмечают более высокую скорость отклика автоматизированной системы, что улучшает управление.
  3. Определенный плюс есть и в экономии потребления энергии.
  4. Многофункциональность – она может работать на автомате, а затем переходить на механический режим. Подобная многозадачность позволяет существенно повысить надежность ходовой части машины, а также безопасность вождения в целом.

На нашем сайте Вы можете почитать про пневмоподвеску, которая также имеет много достоинств, одним из которых является возможность регулировать дорожный просвет.

Если говорить о минусах данного типа подвески, то можно назвать один — это наличие программного обеспечения, для управления этой системой. Но прогресс не стоит на месте, а работа в данном направлении идет полным ходом. Следовательно, можно ожидать уже в скором времени массовый выпуск данной детали подвески.

Это интересно:  Тяговые аккумуляторы

Также хотелось бы отметить и достаточно высокую стоимость такой ходовой части. Она не запущена еще в серийное производство, но уже можно назвать примерный ценник – порядка 250 000 рублей. В принципе, за эти деньги можно купить довольно неплохую подержанную иномарку, но никто и не говорил, что современная подвеска предназначена для автомобилей эконом-класса.

Это достаточно новая технология в автомобильной сфере, которая будет использоваться в дорогостоящих автомобилях, поэтому такая высокая стоимость вполне оправдана.

Уже сейчас можно сказать, что появление электромагнитной подвески стало новой вехой в улучшении ходовых характеристик автомобиля.

Данная система пока что предназначена для передней подвески, но технические возможности позволяют существенно расширить возможную реализацию данной системы в устройстве авто.

Также развиваются и другие направления электромагнитной системы. В частности, некоторые модели выполняют роль электрогенератора, что позволяет преобразить все неровности дороги в полноценную энергию. Иными словами, машина проезжает по дороге, а каждая кочка или выбоина на этом покрытии является источником электрической энергии.

Это кажется фантастикой, но сейчас можно смело сказать, что будущее наступило уже сегодня.

Источник: http://podveska-avtomobilya.ru/elektromagnitnaya-podveska-all.html

Ссылка на основную публикацию