Электромагнитная подвеска — это реальность, или выдумка?

Автомобильная подвеска – один из главных компонентов любого транспортного средства. Для чего же нужна подвеска? Она выполняет очень много задач, среди которых контроль за авто при передвижениях, обеспечения комфортных условий для водителя и его пассажиров. Подвески бывают разными: механическими, гидравлическими, пневматическими и т. д. Одним из современных видов автомобильных подвесок является, так называемая, электромагнитная подвеска. Но пока что подобные подвески не очень распространены.

• 1. В чем уникальность электромагнитной подвески.
• 2. Как работает электромагнитная подвеска.
• 3. Виды электромагнитных подвесок.

Ещё со времён Максвелла и Фарадея, основоположников теории применения электромагнитного поля в практических целях, конструкторы и инженеры постоянно пытаются расширить границы использования таких явлений как сверхпроводимость и магнитная индукция. Ведь это открывает широчайшие возможности перед человечеством.

Но только в 80-х годах 20 века явление электромагнетизма начали применять с практическими целями. В 1982 году был построен первый поезд, который передвигался на магнитной подушке и достигал скорости 501 км/час. Это и положило начало новых разработок, в том числе и в автомобилестроении.

1. В чем уникальность электромагнитной подвески.

Автомобильная подвеска – это совокупность компонентов и механизмов, которые выполняют роль связующего звена между дорогой и кузовом. Автомобильная подвеска входит в состав шасси.

Электромагнитная подвеска, как и любая другая, выполняет такие функции:

1. Соединение колёс или мостов автомобиля с его кузовом или рамой.

2. Передача на несущую систему (кузов, рама) моментов и сил, которые возникают при взаимодействии колёс с дорогой.

3. Обеспечение нужного характера перемещений колёс относительно автомобильного кузова или рамы.

4. Обеспечение плавности хода автомобильного средства.

Автомобильные подвески состоят из таких основных компонентов:

1. Упругие составляющие, которые способны принимать и передавать силы в вертикальной плоскости.

2. Направляющие составляющие, которые формируют особенности перемещения автомобильных колёс, их связи между собой, а также воспринимают и передают боковые и продольные силы.

3. Амортизаторы, которые предназначаются для гашения колебаний несущей системы во время передвижения по дороге.

В обычных подвесках один элемент может выполнять сразу несколько функций. Но большинство современных подвесок – это крайне сложные конструкции, состоящие из множества элементов, каждый из которых имеет свой назначение. Такой подход помогает обеспечить очень хорошие параметры управляемости, комфортабельности, устойчивости автомобиля, его безопасности В электромагнитных подвесках подобные составляющие также присутствуют, но они усовершенствованы и модифицированы.

В чём же особенности конструкции таких подвесок? Электромагнитная подвеска автомобиля представляет собой конструкцию, в основе которой лежит электродвигатель. Этот двигатель имеет два режима работы: как демпфирующий элемент и как упругий элемент. Режим работы определяет микроконтроллер. Таким образом, этот электродвигатель заменяет стандартный автомобильный амортизатор.

Уникальность электромагнитной подвески состоит в том, что она работает безотказно и имеет очень высокий уровень безопасности. В случае прекращения подачи электроэнергии в систему подвески, она способна переключиться в механический режим работы посредством системы электромагнитов. То есть, становиться обычной механической подвеской. При всём этом электромагнитные подвески очень экономичны с точки зрения потребления электроэнергии. Такая экономичность становиться возможной из-за того, что на обратном ходе электромагнита происходит выработка электроэнергии.

2. Как работает электромагнитная подвеска.

Многим, наверное, уже стало интересно, как работает электромагнитная подвеска. В основе работы электромагнитной подвески лежит принцип электромагнетизма, то есть зависимости электрического и магнитного полей.

Обычные механические подвески работают благодаря наличию пружин или упругих элементов. Гидравлические подвески используют в качестве рабочего элемента жидкость. Что касается электромагнитных подвесок, то в их конструкции используются электромагниты, от которых и произошло название подвески. Вся система управляется при помощи бортового компьютера (электронного узла), который в режиме реального времени снимает показатели с колёс и по всему периметру автомобильного кузова и посылает соответствующие команды на подвеску. Управлять электромагнитами намного проще, чем управлять жидкостью, пружинами и другими механическими элементами.

3. Виды электромагнитных подвесок.

Различают такие виды электромагнитных подвесок в зависимости от производителя:

1. SKF.

2. Delphi.

3. Bose.

Электромагнитные подвески SKF были разработаны в Швеции. В их основе лежит принцип простоты и надёжности. По конструкции подвеска SKF – это капсула, состоящая из двух электромагнитов. Когда транспортное средство находиться в движении, встроенный автомобильный бортовой компьютер анализирует датчики на колёсах и подаёт сигналы, изменяющие текучесть демпфирующего компонента подвески и создавая оптимальные условия для работы. В конструкции также присутствуют упругие элементы – пружины, которые обеспечиваю подвижность даже, если бортовой компьютер перестанет подавать сигналы.

Преимущества электромагнитных подвесок SKF:

1. При использовании подвесок этого вида, на автомобиле полностью отсутствует эффект, так называемого, «проседания» даже при длительной стоянке транспортного средства. Это достигается благодаря тому, что даже в неактивном состоянии аккумулятор продолжает питать элементы подвески.

2. Даже при отсутствии команд от бортового компьютера (к примеру, произошёл сбой в работе) подвеска сохраняет подвижность благодаря встроенным пружинам.

Электромагнитная подвеска от компании Delphi по своему внешнему виду – это однотрубный амортизатор. Этот амортизатор заполняется специальным веществом с магнитными частями размером от 5 до 10 микрон и электромагнитом. Вещество заполняет треть всего объёма амортизатора. Кстати, в амортизаторе присутствует спецпокрытие, препятствующее сливу магнитного вещества. В качестве электромагнита выступает головка поршня. А управляет этим поршнем бортовой компьютер.

Принцип работы такой подвески состоит в следующем. Когда магнитное поле воздействует на амортизатор, магнитные частицы вещества выстраивают упорядоченную структуру, что способствует увеличению степени вязкости жидкости и переходу амортизатора на другой режим работы.

Преимущества электромагнитных подвесок Delphi:

1. Такие подвески в десять раз быстрее реагируют на запрос от компьютера, чем системы с электромагнитными клапанами (скорость реакции – одна миллисекунда).

2. Невысокая потребляемая мощность (всего 20 Вт).

3. Подвески очень универсальны. Если электромагнит выйдет из строя и управляющий сигнал будет отсутствовать, то подвеска автоматически перейдёт на режим обычного амортизатора, который использует гидравлику.

В 1980 году профессор одного из американских университетов Амар Боуз, являющийся ещё и совладельцем корпорации Bose провёл расчёты и определил оптимальные параметры для автомобильной подвески. После длительных исследований получилось разработать новый тип подвесок – электромагнитные подвески Bose. Это изобретение считается настоящим прорывом в отрасли автомобилестроения.

Электромагнитная подвеска компании Bose считается лучшим решением, что касается всех электромагнитных подвесок. Как показали пробные испытания такие подвески почти идеально устраняют все возникающие колебания. Подвеска Bose – это линейный электродвигатель, который способен работать в двух режимах:

1. Как упругий элемент.

2. Как демпфирующий элемент.

Подобная идея не нова. Но именно в компании Bose её смогли реализовать лучшим образом и добиться подобного быстродействия и подобных характеристик. В конструкции подвески Bose предусмотрен шток, на котором закрепляются постоянные магниты. Эти магниты способны выполнять возвратно-поступательные движения по всей длине обмотки статора. Подобное решение не только гасит все колебания при движениях на неровной дороге, а также открывает новые горизонты для управления автомобилем. Например, можно запрограммировать бортовой компьютер так, чтобы на момент выполнения какого-то виража было задействовано соответствующее колесо.

Электромагнитная подвеска Bose ещё и способна выступать в роли электрогенератора. Когда транспортное средство движется по некоторому участку пути, все колебания из-за неровностей дороги конвертируются в электрическую энергию.

Эта энергия собирается в аккумуляторных батареях и может использоваться в будущем. Что касается недостатков, то подвеска Bose – крайне сложный механизм. И для его управления необходимо специальное программное обеспечение, которое всё ещё разрабатывается. Из-за этого обстоятельства в серийном производстве подвески Bose пока что не реализованы.

Электромагнитная подвеска автомобиля: Bose suspension system и Magnetic Ride Control

Автомобильная подвеска обеспечивает комфортное вождение и постоянное сцепление колес с дорогой. В современных транспортных средствах используются различные варианты зависимых, независимых, пневматических и активных подвесных систем. В 1980 году профессор А. Боуз, числящийся соучредителем компании Bose, начал разрабатывать электромагнитную подвеску автомобиля.

Все исследования велись в рамках засекреченного проекта. Многие детали изобретатель сделал своими руками. В дальнейшем к работе профессора присоединилась команда сотрудников фирмы Bose.

Исследования проводились на протяжении 24 лет. В 2004 году Амар Боуз представил общественности оригинальную подвесную систему (Bose suspension system). Инновационная подвеска стала настоящим прорывом в автомобилестроении.

Технические особенности

Базовым компонентом электромагнитной подвески Bose является электрический мотор, который управляется с помощью компьютерного процессора и специализированного программного обеспечения. Электродвигатель фактически заменяет собой амортизационную стойку и исполняет роль демпфирующего элемента.

Конструкцией подвесной системы предусмотрено наличие штока, на котором крепятся мощные магниты. Эти элементы могут совершать возвратно-поступательные колебания по обмотке статора. Торсионы магнитной подвески служат опорой для кузова транспортного средства. Передний угловой модуль сделан в виде соединительной распорки. Вес автомобиля поддерживается благодаря особому расположению торсионного вала, который присоединяется к одному из нижних рычагов.

Линейные электрические моторы устанавливаются на каждом колесе. Электромагнитные амортизаторы снабжаются силовыми и управляющими кабелями. Передние колеса могут работать в автономном режиме. Нижняя тяга подвески и шестерня рулевого управления монтируются непосредственно на корпусе транспортного средства.

Преимущества подвесной системы нового типа

Установка электромагнитной подвески на авто позволяет полностью погасить колебания, возникающие во время езды по неровной дороге. Кроме того, во время резких поворотов и торможения не происходит поперечных и продольных отклонений кузова транспортного средства (соответствующие кадры можно увидеть в рекламном видео компании Bose).

Диапазон перемещения линейных электромоторов составляет десятки сантиметров. Пассажиры, сидящие в салоне автомобиля с электромагнитной подвеской, совершенно не ощущают толчков во время езды по пересеченной местности. Электрический мотор, используемый в качестве амортизирующего элемента, обладает способностью к рекуперации. Это значит, что часть потраченной энергии возвращается на усилители. Для эксплуатации электромагнитной подвески требуется мощность, которой хватит для питания трех автомобильных кондиционеров.

Наличие специального программного обеспечения открывает широкие возможности для профессиональных водителей. Автовладелец может запрограммировать работу колес машины с целью безопасного исполнения сложных маневров. Созданные алгоритмы можно сохранить в памяти бортового компьютера.

Специальный алгоритм мог заставить автомобиль даже перепрыгнуть через препятствие

Недостатки системы и сложности серийного производства

Электромагнитная подвеска имеет ряд серьезных недостатков, которые ограничивают ее применение в массовом автомобилестроении. Установка подвесной системы Bose увеличивает массу машины примерно на 100 кг. Усложнение конструкции приводит к повышенному расходу бензина и росту стоимости автомобиля с электромагнитной подвеской. Для управления электродвигателями необходимо нестандартное ПО, разработка и поддержка которого требует значительных капиталовложений.

В конце 2017 года корпорация Bose продала технологии производства электромагнитной подвески фирме ClearMotion. Новый владелец технических патентов значительно модифицировал конструкцию подвески и снабдил ее привычными упругими пружинами и амортизаторами. Единственным отличием от классической подвесной системы стал электрогидравлический элемент Activalve, который ускоряет отклик амортизатора на неровности дороги.

Подвеска ClearMotion

В настоящий момент технические разработки компании Амара Боуза применяются при серийном производстве кресел для грузовых автомобилей. Сиденья, оснащенные амортизационной системой Bose Ride, пользуются большой популярностью у профессиональных водителей. Некоторые идеи корпорации Боуза применяются американской компанией Cadillac, разработавшей подвесную систему Magnetic Ride Control. Устройства адаптивной подвески снабжаются двойными электромагнитными катушками, которые способны быстро изменять вязкость магнитореологического состава.

Немного о создателе магнитной подвески

Амар Гопал Боуз

Амар Гопал Боуз — американский ученый и предприниматель, основавший корпорацию Bose. Компания производит и реализует профессиональную аудиотехнику (наушники, громкоговорители, колонки и пр.). Продукция американской корпорации используется во всем мире для проведения концертов, театральных представлений, богослужений и иных мероприятий. В 1956 году ученый получил звание профессора Массачусетского технологического института. В этом учебном заведении Боуз проработал более 45 лет. В 2007 году талантливый предприниматель попал в список Forbes с состоянием в 2 млрд долларов. Амар Боуз умер в 2013 году.

Содержание

• Технические особенности
• Преимущества
• Недостатки системы
• О создателе подвески Bose

Что такое система электромагнитной подвески и как она работает?

Оглавление

Введение

Помните дни, когда при разработке автомобиля просто требовалась сборка множества механических компонентов с небольшим количеством электроники, а механическое движение этих компонентов позволяло управлять транспортным средством. Увы! Это были золотые дни для инженера-механика. С развитием технологий в настоящее время автомобиль представляет собой функцию 50% механических и 50% электрических компонентов, которые работают вместе, чтобы сделать возможным управление транспортным средством, а также сделать его эффективным и быстро реагирующим. Другими словами, мы можем сказать, что «Теперь у современных автомобилей есть мозги». Итак, сегодня в этой статье мы рассмотрим одно из значительных достижений в области интеллектуальных автомобильных систем, а именно Система электромагнитной подвески.

Электромагнитная система подвески в современных хэтчбеках и седанах высокого класса представляет собой ту же самую стойку McPherson (см. статью о системе подвески), которая используется в обычных автомобилях, но с продуманным изменением конструкции, т. е. с использованием электромагнитов внутри амортизаторов системы подвески, которые контролируются электронным блоком управления автомобиля, что делает подвеску на 100 % более быстрой и эффективной, что, в свою очередь, делает поездку более плавной и удивительно стабильной.

Зачем тратить дополнительные деньги?

Бескомпромиссный комфорт, потрясающие интеллектуальные функции и повышенная производительность – вот три современных требования современного покупателя. Когда речь идет о динамической стабильности и комфорте, нет лучшего варианта, чем электромагнитная подвеска, как –

• Крутой поворот на высокая скорость всегда опасна из-за крена шасси, создаваемого центробежной силой, но в автомобилях, оснащенных электромагнитной подвеской, крен шасси практически незначителен из-за высокой жесткости амортизаторов с электронным управлением.
• Выбоины на городских дорогах являются помехой, когда речь идет о роскоши и комфорте, но когда мы говорим об автомобилях с электромагнитной подвеской, то эти дорожные неровности не влияют на комфорт пассажира из-за их высокого электромагнитно-управляемого демпфирования, которое противостоит дороге. удары, воздействующие на шасси автомобиля.
• Когда мы говорим о небольших поездках по бездорожью, таких как поездка через несколько индийских деревень с обычными стойками Macpherson, поездка ощущается не меньше, чем поездка на американских горках с таким количеством поворотов живота, которые недопустимы, но если мы заменим подвеску на электромагнитные подвески Bose. благодаря их независимо управляемой подвеске с интеллектуальными датчиками устойчивости всех колес мы можем с комфортом наслаждаться нашим напитком даже на извилистой пересеченной местности.
• Применение электромагнитов, управляемых ЭБУ, в подвеске делает ее в 100 раз более быстрой, чем простая стойка Макферсона, эти подвески могут реагировать впечатляющее количество раз в секунду благодаря своим интеллектуальным датчикам устойчивости, управляемым электронным блоком управления автомобиля.
• Износ является самой большой болезнью, когда мы говорим о механических компонентах, что вовсе не является тревожной проблемой в системе электромагнитной подвески, поскольку они представляют собой интеллектуальные системы с минимальным механическим вмешательством, что, в свою очередь, снижает общее техническое обслуживание и увеличивает срок службы системы.

Читайте также:

• Различные типы двигателей в автомобилях
• Типы тормозных систем в автомобилях
• Как работает система подвески в автомобилях?

Маленькие минусы

Единственными небольшими минусами применения этих умных электромагнитных подвесок является их дороговизна и сложность конструкции.

Давайте пересмотрим систему. (Детали конструкции)

Как мы уже обсуждали, система электромагнитной подвески является результатом незначительной модификации демпфера простой подвески со стойками Макферсона, поэтому конструкция этих двух почти не отличается. тем же.

То же, что у Macpherson, электромагнитная подвеска состоит из –

1. Нижний рычаг – То же, что и у стойки Macpherson. место крепления поворотного кулака.
2. Поворотный кулак или стойка – Деталь, которая используется в качестве крепления для ряда компонентов подвески, рулевого управления и тормозной системы автомобиля, в системе стоек Макферсона и электромагнитной подвески поворотный кулак используется в качестве нижнего рычага и верхнего демпфера монтажный компонент, который соединяет шасси и колесо в соответствии с расчетными углами.
3. Пружина и демпфер в сборе (подробную информацию о конструкции читайте в нашей статье о амортизаторах). В электромагнитной подвеске это компонент, в конструкции которого вносятся изменения, отличающие его от стойки Макферсона.

Внутри демпфера электромагнитной подвески, внутри круглого поршня, имеющего жидкостные каналы по корпусу, установлены ряды электромагнитов (с медной обмоткой), эти электромагниты подключены к электронному блоку управления автомобиля для входов.

Жидкость внутри демпфера электромагнитной подвески смешивается с рядом металлических частиц, которые отвечают за управление демпфированием и жесткость демпферов.

1. Датчики — количество датчиков, используемых с различными компонентами электромагнитной подвески, что делает эту систему умной и быстро реагирующей, эти датчики воспринимают требования езды и отправляют сигналы в ЭБУ автомобиля для управления подвеской. соответственно и отвечают за устойчивость этой электромагнитной подвесной системы.
2. Электронный блок управления — Его также называют мозгом современного автомобиля, так как он управляет почти всеми системами современных автомобилей, как умный робот, ЭБУ представляет собой запрограммированный чипсет, который работает по разным алгоритмам для разных систем транспортное средство, чтобы разумно управлять различными системами транспортного средства.

Конечно, аккумулятор автомобиля используется в качестве источника питания для ЭБУ, а также для всех электронных частей умной автомобильной системы, например, электромагнитов в системах электромагнитной подвески.

Работа системы электромагнитной подвески

Как мы все знаем, целью любой системы подвески, будь то механической или электромагнитной, является обеспечение динамической устойчивости и комфорта автомобиля. Итак, чтобы понять работу электромагнитной подвески, нам нужно заглянуть внутрь демпфера этой системы подвески. Итак, давайте в-

• Когда водитель включает автомобиль, ЭБУ автомобиля активируется и начинает принимать и отправлять входные и выходные данные соответственно.
• В случае электромагнитной подвески, когда любой удар или поворот фиксируется рядом датчиков этой системы, входной сигнал отправляется в ЭБУ, который, в свою очередь, обрабатывает информацию и управляет подачей тока на электромагниты внутри поршня электромагнитного демпфера. приостановка.
• При входном токе, отправленном ЭБУ, электромагниты внутри поршня демпфера активируются и начинают соответственно генерировать магнитное поле.
• Благодаря этому магнитному полю, частицы металла, смешанные с демпфирующей жидкостью, при прохождении через каналы для жидкости над поверхностью поршня притягиваются и образуют ряд слоев внутри каналов для жидкости.
• При таком образовании металлического слоя внутри каналов для жидкости над поршнем амортизаторы становятся жесткими. (Жесткость этих амортизаторов прямо пропорциональна силе магнитного поля, которая зависит от сигналов ЭБУ)
• Жесткость, обусловленная этими металлическими частицами, предотвращает передачу кренов и дорожных толчков на шасси и делает поездку стабильной и комфортной. .
• Поскольку эта система управляется ЭБУ, мы можем получить независимую стабильность подвески с различной жесткостью всех колес автомобиля, что, в свою очередь, делает эту систему умной, удобной и очень стабильной системой подвески.

Посмотрите видео для получения дополнительной информации

Применение

• Система электромагнитной подвески используется в автомобилях Audi, BMW, Mercedes, Tesla и т. д. из-за их высокой стоимости.
• Используется в поездах Маглев (магнитная левитация), на этом принципе электромагнитной подвески работает активный магнитный подшипник.

электромагнитная подвеска | физика | Britannica

«,»url»:»Введение»,»wordCount»:0,»последовательность»:1},»imarsData»:{«INFINITE_SCROLL»:»»,»HAS_REVERTED_TIMELINE»:»false»},»npsAdditionalContents» :{},»templateHandler»:{«name»:»INDEX»},»paginationInfo»:{«previousPage»:null,»nextPage»:null,»totalPages»:1},»uaTemplate»:»INDEX», «бесконечный список прокрутки»: [{«p»:1,»t»:2198313}],»familyPanel»:{«topicInfo»:{«id»:2198313,»title»:»электромагнитная подвеска»,»url»:»https://www. britannica.com/topic/electromagnetic-suspension» ,»description»:»Маглев: Электромагнитная подвеска (EMS) и электродинамическая подвеска (EDS): Электромагнитная подвеска (EMS) использует силу притяжения между магнитами, присутствующими по бокам и днищу поезда, а также на направляющих, чтобы поднять поезд. EMS, получившая название Transrapid, использует электромагнит для отрыва поезда от направляющих. Притяжение от магнитов присутствует…»,»type»:»TOPIC»,»titleText»:»электромагнитная подвеска»,»metaDescription»:»Другие изделия, в которых электромагнитные обсуждается подвеска: maglev: Электромагнитная подвеска (EMS) и электродинамическая подвеска (EDS): Электромагнитная подвеска (EMS) использует силу притяжения между магнитами, присутствующими на боках и днище поезда, а также на направляющих, чтобы левитировать поезд. под названием Transrapid, использует электромагнит для подъема тра в стороне от направляющей. Притяжение от магнитов присутствует…»,»identifierHtml»:»физика»,»identifierText»:»физика»,»alternateTitles»:»EMS»,»topicClass»:»topic»,»topicKey»:»электромагнитная подвеска», «articleContentType»:»ИНДЕКС»,»ppTecType»:»КОНЦЕПЦИЯ»,»gaTemplate»:»ИНДЕКС»,»topicType»:»ИНДЕКС»,»relativeUrl»:»/topic/электромагнитная подвеска»,»assemblyLinkPrefix»:» /медиа/1/2198313/»},»topicLink»:{«title»:»электромагнитная подвеска»,»url»:»https://www. britannica.com/topic/electromagnetic-suspension»},»tocPanel»:{«title» :»Directory»,»itemTitle»:»Ссылки»,»toc»:null},»groups»:[]},»byline»:{«contributors»:null,»allContributorsUrl»:null,»lastModificationDate»:null ,»contentHistoryUrl»:null,»warningMessage»:null,»warningDescription»:null,»contributorNames»:»NULL»},»citationInfo»:{«contributors»:null,»title»:»электромагнитная подвеска»,»lastModification «:null,»url»:»https://www.britannica.com/topic/electromagnetic-suspension»},»websites»:null,»freeTopicReason»:»TOPIC_IS_INDEX_PAGE»,»topicCollectionLinks»:[],»articleSchemaMarkup «:{«browserTitle»:null,»imageUrl»:null,»authors»:null,»keywords»:»электромагнитная подвеска»,»wordcount»:0,»url»:»https://www.britannica.com /topic/electromagnetic-suspension»,»creationDate»:null,»modificationDate»:null,»description»:»Другие статьи, в которых обсуждается электромагнитная подвеска: маглев: Электромагнитная подвеска (EMS) a Электродинамическая подвеска (EDS): Электромагнитная подвеска (EMS) использует силу притяжения между магнитами, присутствующими по бокам и днищу поезда, а также на направляющих, чтобы поднять поезд.