С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Магнитная подвеска автомобиля

Магнитная подвеска автомобиля


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

Общий вид электромагнитной подвески

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.

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:

  • высокая плавность хода автомобиля
  • устойчивость автомобиля при движении на больших скоростях
  • высокий уровень комфорта и безопасности при движении по различным поверхностям
  • рациональное использование энергетических ресурсов машины

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

Читайте также:  Устройство и принцип работы зависимой подвески

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.

Магнитная 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

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.

Передний и задний магнитные амортизаторы Delphi

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.

Стойки 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.

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.

(4 оценок, среднее: 5,00 из 5) Загрузка...

Парящий автомобиль — фантастика или реальность

Со времен Майкла Фарадея и Джеймса Максвелла, заложивших основы теории и практического применения электромагнитного поля, ученые и конструкторы, неустанно расширяют границы применения явления магнитной индукции и сверхпроводимости. Левитация, удерживание предмета в воздухе без какой либо видимой опоры, открывает поистине необозримые практические возможности. Но эффект парения диэлектрика в магнитном поле до начала 80-х годов вызывал интерес скорее академический, нежели практический. В 1982 году началась постройка первого поезда на магнитной подушке. Магнитоплан M-Bahn парил над дорогой, удерживаемый в воздухе мощным магнитным полем и был способен развить скорость в 501 км/ч.

Практическое применение теории электромагнитного поля в автомобилестроении

Но наработки, полученные в ходе конструирования магнитопланов, на данный момент абсолютно не пригодны для автомобиля. Магнитная подушка, сулящая такие преимущества, как отсутствие трения качения, малое потребление энергии и отсутствие амортизирующих узлов, требует:

  • устройства специальных дорог;
  • сводит на нет основное преимущество колесного транспорта – универсальность.

На данный момент основные усилия конструкторов направлены на усовершенствование ходовой части автомобиля путем введения электромагнитных управляющих элементов.

По замыслу исследователей, магнитная подвеска, управляемая сигналами бортового компьютера, обеспечит небывалую мягкость хода, надежное удержание на дороге, тем самым существенно повысит комфорт и уровень безопасности транспортного средства.

Исследования и разработки по улучшению ходовых качеств, сосредоточенные на системе подвески автомобиля, продвигаются по трем, отличным друг от друга, направлениям.

  1. Подвеска Delphi;
  2. Решение от компании SKF;
  3. Электромагнитная подвеска  Боуза.

Магнитная подвеска от Delphi

Электромагнитная подвеска, разработанная компанией Delphi, представляет собой однотрубный амортизатор, заполненный магнито-реологическим составом, жидкостью с включением магнитных частиц, размером от трех до десяти микрон.

Специальное покрытие препятствует их слипанию, а количество равно одной третьей от требуемого объема жидкости. Головка поршня амортизатора представляет собой электромагнит, управляемый сигналами бортового компьютера. Под действием наведенного магнитного поля, частицы выстраиваются в пространстве в упорядоченные структуры, тем самым увеличивая вязкость жидкости и изменяя режим работы амортизатора.

Электромагнитная подвеска Delphi в действии – видео, наглядно иллюстрирующее конструкцию и полученный результат. А так же видео полевых испытаний Corvette C5

Скорость реакции такой системы составляет 1 мс, что в десять раз меньше, чем в системах с электромагнитными клапанами. Потребляемая мощность составляет порядка 20 Вт. При неисправности электромагнита или в отсутствии управляющих сигналов, подвеска компании Delphi работает в режиме обычного гидравлического амортизатора.

Историческая справка. Первые эксперименты с магнито-реологическим составом в 1940 году провел Яков Рабинович. Родившийся на заре двадцатого столетия, в украинском городе Харькове, в 1935 году эмигрировал в США, где работал в Национальном бюро стандартов.

Будучи талантливым инженером, запатентовал более 300 изобретений. Среди них присутствует патент на дисковый магнитный накопитель, прообраз современных винчестеров. Скончался осенью 1999 года.

Шведская магнитная подвеска

Другим путем решили пойти конструкторы шведской компании SKF, решив, что простота – залог успеха и надежности. Подвеска в их исполнении представляет собой капсулу, состоящую из двух электромагнитов. Бортовой компьютер автомобиля анализирует данные колесных датчиков и «на лету» изменяет жесткость магнитного демпферного элемента, выбирая наиболее оптимальный режим работы.

Роль упругого элемента выполняет обычная пружина, что позволяет транспортному средству сохранять подвижность при отсутствии управляющих сигналов. Кроме того, даже при длительной стоянке автомобиля, отсутствует эффект «проседания», причиной которого является истощение аккумуляторных батарей, питающих элементы подвески.

Электромагнитная подвеска профессора Боуза

Но истинный прорыв в данной области совершил Амар Боуз, профессор Массачусетского технологического университета, основатель и владелец компании BOSE. Выложенное в Интернет видео испытаний его изобретения глубоко потрясло автомобильную общественность. Электромагнитная подвеска профессора Боуза представляет собой линейный электродвигатель, работающий в зависимости от выбранного режима в качестве упругого или демпфирующего элемента.

Идея, безусловно, не нова. Но никому еще не удавалось добиться хотя бы схожего быстродействия. Шток амортизатора, с закрепленными на нем постоянными магнитами, совершает возвратно-поступательные движения по длине обмотки статора, расположенного в корпусе узла.

Такая конструкция не только обеспечивает эффективное гашение колебаний, возникающих из-за неровности дороги, но и открывает новые возможности для управления транспортным средствам.

Заводя машину в вираж, можно подобрать такую схему сигналов бортового компьютера автомобиля, что опорным будет заднее внешнее колесо. Заехав в поворот, электромагнитная система перенесет нагрузку на внешнее переднее колесо. Как результат – полный контроль автомобиля на дорожном покрытии любого качества. Электрогенератор – еще один режим работы подвески Боуза. При передвижении машины по прямой, колебания, вызванные неровностью дорожного покрытия, преобразовываются в электрический ток. Энергия не рассеивается в пространстве, а собирается в аккумуляторных батареях для дальнейшего использования (рекуперации).

Но довольно слов! Видео демонстрации ходовых качеств новой подвески говорит само за себя. Основная сложность на данный момент связана с разработкой программного обеспечения, способного реализовать весь потенциал подвески Боуза. Но есть надежда, что в ближайшее время проблема будет решена, и удивительная подвеска пойдет в серийное производство.

Электромагнитная подвеска — DRIVE2

Одним из современных видов автомобильных подвесок является, так называемая, электромагнитная подвеска. Но пока что подобные подвески не очень распространены.

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.

Устройство и принцип работы магнитной подвески

Практическое применение теории электромагнитного поля нашли довольно недавно, в особенности в области автомобилестроения. Очень многие ученые трудятся над развитием способов различного применения явления магнитной индукции. Получаемый эффект, левитация, сможет открыть массу всего того, что ранее было науке недоступно. Сей эффект парения диэлектрика в магнитном поле до определенного времени вызывал в ученых чисто познавательный интерес, но после 80-х годов прошлого столетия до этой теории добрались отличные конструкторы. В 1982 был изобретен поезд на магнитной подушке, а потом М-Bahnсмог парить над автомобильной трассой и смог развить скорость до 500 км/ч.

Магнитная подвеска на автомобиле

Способы практического применения

Однако применить эти технологии в автомобилестроении очень сложно, ведь обычный седан ездит по городу на колесах, и скорость в полтысячи километров ему явно ни к чему. Ведь если начать применять магнитные подушки повсеместно, то это мы увидим два основных минуса:

  • Необходимость возведения специальных дорог.
  • Убивает в корне многозадачность автомобилей.

И действительно, невозможно себе представить уже будет внедорожник или 18-ти колесник, т.к. как минимум нужно будет строить специальные дороги по всему миру, а это триллионы триллионов долларов. Однако сейчас конструкторы решили проводить опыты по внедрению эффекта магнитного поля в автомобилестроение. Тут и появилась магнитная подвеска. По расчетам инженеров подвеска находится под управлением бортового компьютера машины и должна на основе эффекта левитации обеспечивать плавность хода, которую невозможно достичь механическими способами. Также такая подвеска автомобиля должна обеспечивать более стабильную управляемость.

Виды магнитных подвесок

Сейчас магнитная подвеска эволюционирует по нескольким путям, названия которых соответствуют названиям их производителей: подвеска от Delphi, SKFи Боуза.

Начнем по порядку. Подвеска от Delphiпредставляет собой однотрубный амортизатор, в котором содержится магнитно-реологическая жидкость. Размер магнитных частиц достигает всего лишь 10 микрон. Амортизатор изнутри покрыт специальным составом, которой препятствует стягиванию этих частиц. Головка поршня, что перемещается по корпусу это, по сути своей, электромагнит, который полностью контролируется бортовым компьютером.

Под действием направленного влияния электромагнита микрочастицы могут выстраиваться в определенный позиции, тем самым изменяя вязкость жидкости и условия работы амортизатора. Тем самым подвеска автомобиля меняет характеристики своей работы.

Реакция подвески автомобиля составляет всего лишь 1 миллисекунду, что быстрее чем в технологиях основанных на электромагнитных клапанах. Мощность электричества необходимая для полноценной работы достигает всего 20 Вт. Если подвеска нарушена, либо в ней отсутствует питание то магнитные амортизаторы работают как обычные гидравлические. Этот факт показывает насколько такая подвеска автомобиля универсальна.

Подвеска SKF

Шведская компания SKFпошла несколько иным путем, нежели наш предыдущий вариант. Они решили, что главное для автомобиля – это надежность конструкции и простота обслуживания. Амортизирующие элементы этого типа выполнены в несколько иной форме и сильно отличаются от обычного амортизаторы. Демпфирующий элемент выполнен в виде капсулы состоящую из двух электромагнитов. Бортовой компьютер автомобиля реагирует на показания особых колесных датчиков и изменяет мощность магнитов в режиме реального времени. Тем самым моментально изменяется жесткость смягчающего элемента. Также как и в прошлом варианте универсальность автомобиля полностью сохраняется – роль упругого элемента выполняет обычная пружина, так что при отсутствии питания или поломке машина остается полностью работоспособной. Даже при очень долго стоянке кузов машины не проседает, так как аккумуляторная батарея не истощается.

Магнитная подвеска BOSE

Но самый значимый и весомы вклад в развитие магнитных подвесок сделал хозяин одноименной компании Амар Боуз, который является, кроме того, профессором американского технического университета. Мистер Боуз предложил, прямо скажем, не революционную технологию, но до него никто еще не добивался таких результатов. Подвеска автомобиля по его конструкции должна иметь отдельный линейный двигатель, который имеет несколько режимов работы и работает в зависимости от выбранного либо как упругий, либо как демпфирующий элементы. В корпусе расположен шток на котором закреплены электромагниты. Шток совершает возвратно поступательные движения по оси статора, что также имеется в корпусе.

Данная конструкция позволяет эффективно гасить колебания, что возникают из-за характерных неровностей дороги. Также с такой подвеской можно представить себе всю полноту контроля над машиной. К примеру, при резком уходе в вираж правильно настроенный бортовой компьютер перераспределит нагрузку на заднее колесо со стороны поворота. А наоборот, заходя в поворот, компьютер может перенести нагрузку на передние колеса. Как становится понятно -контроль над подвеской полный. Также есть возможность работы такой подвески в режиме генератора энергии, так что можно установить отдельный аккумулятор для питания подвески, и расход бензина не увеличится.

Вам понравилась статья? Она была полезной?

Похожие статьи:

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости