Дорогие читатели! Сейчас я поведаю вам о чудесах! Bose электромагнитная подвеска. Да Bose, SKF и Delphi — это те фирмы, которые воплотили в жизнь такое, чем только следует восхищаться и просто снимать шляпу перед конструкторами, которые до этого додумались.
Парящий предмет в магнитном поле многие видели, это есть воплощение в жизнь теории электромагнитного поля. Человеческая мысль внедрила этот эффект в реально-работающие тяжелые магнитопланы, парящие в воздухе и развивающие скорость до 600 км/час.
Но весь тот опыт по созданию магнитопланов ну никак не применим в автомобилестроении. А все потому, что автомобиль, средство независимое – еду куда хочу, стою там, где могу. Монорельсу никак не могу подчиниться.
Так где же и как применить эти электромагнитные поля? Да в подвеске автомобиля конечно.
Уникальность электромагнитной подвески
В чем её уникальность? Автомобиль на вираже не дает крен, на ухабистой дороге не раскачивается и не трясет, при остановке не наклоняется вперед и даже перепрыгивает «лежачих полицейских». Каждое колесо реагирует на свое препятствие и отрабатывает его индивидуально, при этом не отдавая на кузов отдачу от подвески.
Виды электромагнитных подвесок
С тех пор, как стало возможным использование электроники в использовании управления подвеской, конструкторы многих фирм стали заниматься разработкой уникальных систем в этом направлении и на сегодняшний день наиболее преуспели три:
Bose электромагнитная подвеска
Изобретатель системы Bose известный математик и разработчик акустических систем, доктор Amar Bose. Еще 30 лет назад он начал разработку системы электронной подвески, а в настоящее время такие подвески уже реальность.
На серийных автомобилях они не используются ввиду их дороговизны, но на спортивных и VIP автомобилях довольно популярны.
Bose электромагнитная подвеска профессора Боуза работает как линейный электродвигатель, шток которого выполняет роль якоря. Якорь совершает возвратно-поступательные движения возле статора, расположенного в корпусе амортизатора.
Управление подвеской полностью осуществляет Электронный блок управления.
Амортизационный узел bose электромагнитной подвески позволил исключить упругий элемент, жидкостный амортизатор и поперечный стабилизатор. Все эти функции стал выполнять один элемент.
Блок управления подает напряжение на линейный электродвигатель, на штоке появляется сила, которая выталкивает шток с усилием до 380 кг. На четыре колеса в сумме приходится более 1,5 т., а это вес средней малолитражки.
С такой подвеской автомобиль выдерживает постоянный клиренс (высота автомобиля над дорогой), не зависимо от нагрузки.
Bose электромагнитная подвеска выполняет и роль пружины и роль амортизатора, то есть берет на себя нагрузку и демпфирующую отдачу. А также исключает по определению стабилизатор, потому что механически выравнивать левое с правым колесом нет необходимости, делает это электроника.
ЦПУ (центральный пульт управления) посылает на каждое колесо то напряжение, которое нужно в той или иной дорожной обстановке.
Автомобиль не делает продольных «клевков» при торможении и при разгоне. Не дает боковой крен. Благодаря идеальному распределению опорных сил, автомобиль становится максимально послушным и удивительно комфортным.
Проходя по неровностям дороги, этот линейный электродвигатель выполняет обратную функцию, то есть работает не как электродвигатель, а как генератор. Он преобразует возвратно-поступательные движения в электрическую и подает её обратно в электрическую сеть автомобиля.
Система SKF
Конструкция шведской компании SKF несколько иная. Они создали капсулу в которой расположены два электромагнита один против другого.По сути дела, это такая же стойка МакФерсон, только вместо гидравлического амортизатора установлена капсула с электромагнитами, управляющими из ЦПУ электронными мозгами.
Ток подается на магниты подается от ЦПУ исходя из дорожных условий и мгновенно изменяет его силу в зависимости от изменяющихся условий. Колесные датчики анализируют каждый бугорок и подают сигнал на центральный блок управления.
Конечно подвеска имеет классический вид, имеет пружину в подвеске, что явилось подстраховкой, когда вдруг электронная система выйдет из строя или по каким-то другим причинам будет отключена. Так же, автомобиль не будет проседать при длительной стоянке с отключенным аккумулятором.
Система Delphi
Компания Delphi придумала систему, которая напоминает обычный однотрубный амортизатор, только наполненный необычной жидкостью. Эта жидкость магнито-реологическая, то есть жидкость с магнитными частицами, размер которых составляет десять микрон и меньше.
Жидкость эта составляет одну треть от основного объема. Электромагнит расположен в головке поршня амортизатора и управляется ЦПУ.
- Когда подается соответствующее напряжение на электромагнит, магнитные частицы активизируются и собираются, под воздействием магнитных полей, в структуры, которые меняют вязкость жидкости, соответственно меняя режим работы амортизаторов.
- Также, как и в системе SKF, и в отличии от системы Bose, вид подвески напоминает классический вид и имеет упругий элемент.
Вот как продвинулась наука, мои дорогие читатели, и как фантастично работают новые изобретения. Вопрос другой, когда мы сможем ездить на автомобилях с такой подвеской.
Главное это скоро будет! Я верю в это и не перестаю удивляться гениальности человеческой мысли.
До встречи на блоге! Делитесь знаниями с близкими и удачи на дорогах!
Кстате, очень интересные статьи: Адаптивная подвеска, Пневматическая подвеска, Торсионная подвеска.
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.
Общий 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:
- 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.
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
Передний и задний магнитные амортизаторы 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.
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.
(14
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
Особенности и устройство электромагнитной подвески
Электромагнитные, иногда называемые просто магнитными, подвески занимают своё, совершенно отдельное место в ряду разнообразных технических решений элементов автомобильного шасси. Такое возможно благодаря использованию самого быстродействующего способа управления силовыми характеристиками подвески – непосредственно с помощью магнитного поля.
Это не гидравлика, где давление жидкости ещё надо повысить насосом и инертными клапанами, или пневматика, где всё определяется движением воздушных масс. Это мгновенная реакция со скоростью света, где всё определяется исключительно темпом управляющего компьютера и его датчиков. А упругие и демпфирующие элементы отреагируют моментально.
Подобный принцип придаёт подвескам принципиально новые качества.
Что такое магнитная подвеска
Это не совсем парящие в пространстве, ни с чем не связанные предметы, но нечто подобное здесь происходит.
Активный узел, работающий на взаимодействии магнитов, напоминает обычную стойку с пружиной и амортизатором, но принципиально во всём от неё отличается.
Отталкивание одноимённых полюсов электромагнитов работает как упругий элемент, а быстрое управление путём изменения протекающего по обмоткам электрического тока позволяет с большой скоростью изменять силу этого отталкивания.
Подвески, разработанные разными компаниями, построены различными способами. Некоторые из них представляет собой полноценные, но работающие на иных принципах сочетания упругого элемента и демпфера, другие способны изменять лишь характеристики амортизатора, чего в большинстве случаев оказывается достаточно. Всё решает быстродействие.
Варианты исполнения
Существует три известные и проработанные реальные системы на взаимодействии электромагнитов в стойках подвески. Предложены они компаниями Delphi, SKF и Bose.
Система Delphi
Наиболее простая реализация, здесь стойка содержит обычную цилиндрическую пружину и электроуправляемый амортизатор. Компания совершенно справедливо выделила именно его, как самую важную часть управляемой подвески. Статическая жёсткость не так важна, гораздо полезнее управлять свойствами в динамике.
Для этого амортизатор классического типа заполняется специальной ферромагнитной жидкостью, способной поляризоваться в магнитном поле. Таким образом стало возможно с большой скоростью менять характеристику вязкости амортизаторного масла. При прохождении через калиброванные жиклёры и клапаны она будет оказывать различное сопротивление поршню и штоку амортизатора.
Компьютер, управляющий подвеской, собирает сигналы от многочисленных датчиков автомобиля и регулирует ток в обмотке электромагнита.
Амортизатор реагирует на любое изменение режима работы, например, может быстро и плавно отработать неровность, удержать автомобиль от крена в повороте или предотвратить клевок на торможении.
Жёсткость подвески можно выбирать по своему усмотрению из имеющихся фиксированных настроек различной степени спортивности или комфорта.
Магнитный упругий элемент SKF
Здесь подход полностью иной, управление основано на принципе изменения упругости.
Основная классическая пружина отсутствует, вместо него капсула SKF содержит два электромагнита, отталкивающихся друг от друга в зависимости от силы поданного в их обмотки тока.
Поскольку процесс происходит очень быстро, то такая система может работать как упругий элемент или как амортизатор, подавая нужное усилие в верном направлении для гашения колебаний.
Дополнительная пружина в стойке имеется, но используется она лишь в качестве страховки при отказах электроники. Недостатком выступает очень высокая потребляемая электромагнитами мощность, нужная для создания усилия того порядка, что обычно проявляется в автомобильных подвесках. Но с этим справились, а рост нагрузки на бортовую электросеть давно стал общей тенденцией в автомобилестроении.
Магнитная подвеска от Bose
Профессор Bose всю жизнь занимался динамиками для акустических систем, поэтому в активном элементе подвески использовал тот же принцип, что и там – перемещение проводника с током в магнитном поле.
Подобное устройство, где внутри набора кольцевых электромагнитов движется многополюсный магнит штока стойки обычно называют линейным электродвигателем, поскольку это примерно то же самое, только система ротора и статора развёрнута в линию.
Многополюсный двигатель работает эффективней, чем двухполюсная система SKF, поэтому потребляемая мощность заметно меньше. Много и других достоинств.
Быстродействие таково, что система может снять сигнал с датчика, перевернуть его фазу, усилить и таким образом полностью скомпенсировать подвеской неровности дороги.
Нечто подобное происходит в активных системах шумоподавления при помощи автомобильных акустических установок.
Работает система настолько эффективно, что её первые тесты показали качественное превосходство даже над штатными подвесками автомобилей премиум-класса.
При этом длина линейных электромагнитов обеспечивала значительный ход подвесок и хорошую энергоёмкость.
А дополнительным бонусом оказалась возможность не рассеивать поглощённую в процессе демпфирования энергию, а преобразовывать её с помощью реверса электромагнитов и отправлять в накопитель для последующего использования.
Управление подвеской и реализация предоставленных преимуществ
Возможности магнитных механизмов в подвеске полностью раскрываются при организации системы датчиков, быстродействующем компьютере и хорошо проработанных программных принципах. Результаты просто поражают:
- плавность хода выше всяческих ожиданий;
- сложные реакции подвесок в поворотах, выделение загруженных и начавших приподниматься колёс;
- парирование клевков и подхватов кузова;
- полное гашение кренов;
- раскрепощение подвесок на сложном рельефе;
- решение проблемы неподрессоренных масс;
- совместная работа со сканирующими дорогу перед автомобилем камерами и радарами для упреждающих действий;
- возможность отработки навигационных карт, куда предварительно записан рельеф поверхности.
Ничего лучше магнитных подвесок пока не придумано. Процессы дальнейшей проработки и создание алгоритмов продолжаются, развитие идёт даже на автомобилях высших классов, где цена подобных устройств оправдывается. До применения на массовых шасси дело пока не дошло, но уже совершенно ясно, что будущее именно за такими системами.
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.
Виды электромагнитных подвесок
Исследования и разработки по улучшению ходовых качеств, сосредоточенные на системе подвески автомобиля, продвигаются по трем, отличным друг от друга, направлениям.
- Подвеска Delphi;
- Решение от компании SKF;
- 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.
Вам также может понравиться
Bose электромагнитная подвеска: магнит проник в амортизатор
Ни для кого не является секретом тот факт, что подвеска – это одна из самых важных деталей любого автомобиля. Эта конструкция подразумевает выполнение широкого ряда задач, связанных с контролем движения, а также обеспечения комфортабельного перемещения, как транспорта, так и водителя.
Существует большое количество различных видов автомобильных подвесок, среди которых различаются механические, пневматические, гидравлические и пр. конструкции. На данный момент все более широкое распространение получает так называемая электромагнитная подвеска. Это современное устройство, созданное по последним технологиям, все чаще встречается в автомобильном обиходе.
В статье мы расскажем обо всех плюсах и минусах ЭМ-подвески, а также о перспективах развития подобных технологий.
Основные элементы магнитной подвески
Каждая электромагнитная подвеска состоит из определенного набора компонентов, обеспечивающих выполнение главной ее задачи:
- Упругие конструкции, обладающие возможностью приема и передачи приложенных по вертикали сил.
- Направляющие конструкции, формирующие схему движения колес транспорта, а также обеспечивающие связь колесного ряда между собой. Направляющие также отвечают за прием и передачу сил, приложенных по горизонтали.
- Амортизирующие элементы, основная задача которых заключается в понижении силы колебаний кузова при перемещении на плоскости дороги.
Обычные представители современных подвесок состоят из множества элементов, каждый из которых может выполнять широкий ряд задач.
Но в то же время это поразительно сложные механизмы, каждая составляющая которого обладает уникальными свойствами.
Такой подход к технологиям производства подвесок обеспечивает хороший прирост в показателях управляемости, комфортабельности и устойчивости транспортного средства.
ЭМ-подвески также обладают всеми вышеперечисленными компонентами, только в более совершенном, технологически улучшенном их варианте. Магнитная подвеска – это особый механизм, основой которого является электрический двигатель.
Двигатель обладает двумя режимами хода, обеспечивающихся наличием упругого и демпфирующего элемента. За переключение между ними отвечает особый микроконтроллер.
За счет подобной конструкции ЭМ-подвеска способна исполнять роль обычного автомобильного амортизатора.
Как работает магнитная подвеска
Современные механизмы, называемые магнитными подвесками, эксплуатируют принцип работы, в основе которого лежит явление электромагнетизма. Этот эффект описывает зависимость между двумя видами поля: электрического и магнитного.
https://www.youtube.com/watch?v=83SmFTIZZv0
Стандартные продукты, устанавливаемые на автомобилях, исполняют свою основную задачу благодаря таким элементам конструкции как пружины и упругие детали. Электромагнитные подвески, в качестве основных элементов, используют электромагниты. Именно из-за такого механического состава современные подвески и получили свое название.
Схема работы устройства заключается в создании особой системы управления (control system) путем установки на транспортное средство бортового компьютера.
Данный компьютер, также именуемый электронным узлом, в real-time режиме снимает характеристики колесного ряда, и, в зависимости от них, посылает соответствующие команды.
Управление осуществляется достаточно простым образом: схема намного проще по своей сути, чем те же пружины или гидравлические конструкции или маховик.
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: Тормозные диски для тойота ленд крузер 200
В роли электромагнита выступает поршневая головка, управляемая компьютеризированной системой бортового типа.
Электромагнитнаяподвеска 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.
Производители
Как и любые другие изделия автомобильной промышленности, электромагнитные амортизаторы производятся несколькими разными концернами.
Помимо маркетингового названия, в основе устройств от различных производителей лежит разная технология.
Существуют три лидирующие компании, производящие электро подвески, каждая из которых выпускает изделия, работающие по отличному от других принципу. Мы подробно остановимся на всех трех компаниях и рассмотрим каждый продукт.
Электромагнитная подвеска Bose
История данной технологии начинается в далеком 1980 году. Именно в начале 80-ых годов прошлого века, выдающийся профессор Амар Боуз, преподающий в университете на кафедре электромагнитных явлений, создал свое первое изделие.
Им было проведено бесчисленное количество расчетов, и, после систематического анализа данных, получена оптимальная форма и характеристики автомобильной подвески. Так как профессор Амар Боуз по совместительству являлся главой компании Bose, его исследования позволили создать новый тип подвесок, эксплуатирующих принципы электромагнетизма.
Опыты выдающегося ученого привлекли широкое внимание общественности и прямым образом повлияли на весь рынок автомобильной промышленности.
Подвеска Bose, доукомплектованная и усовершенствованная компанией, считается эталоном magnetic-подвески. Они, согласно проведенным испытаниям, практически на сто процентов справляются с возложенными задачами – нивелируют уровень любых возникающих колебаний. Основным компонентом продукта от организации Bose стал линейный электродвигатель, осуществляющий работу в двух режимах:
- В качестве упругой составляющей.
- В качестве демпфирующей составляющей.
Постоянные магниты, входящие в конструкцию, обеспечивают произведение возвратно-поступательных движений по всей длине обмотки статора. Такая технология не только надежно защищает автомобиль от колебаний в плоскости, но и позволяет повысить его управляемость до невообразимого уровня.
«SKF» на электромагнитных амортизаторах
Данное изделие, обладающее высокими показателями простоты и надежности, впервые увидело свет в Швеции. В качестве основного элемента конструкции SKF используется особая капсула, составляющие которой – это особые электромагниты, магнитные амортизаторы.
При движении транспортного средства, главный компьютер получает данные с датчиков, установленных на колесах, считывая их характеристики в режиме реального времени.
Тот же компьютер отвечает за передачу сигналов, изменяющих текучесть демпфирующей конструкции.
Также изделие SKF подразумевает наличие пружин, внесенных в конструкцию для того, чтобы нивелировать колебания в случае отключения главного компьютера.
Неисправности подвески, их причины и способы их устранения
«Delphi» с однотрубным магнитным амортизатором
Основным компонентом продукта компании Delphi стал однотрубный электромагнитный амортизатор. Его внутренняя часть состоит из специального магнитного вещества (suspension), размеры которого колеблются в периоде от 3 до 12 микрон.
Таких деталей в изделии примерно 30%, остальную часть занимает электромагнит в виде головки поршня и специальное покрытие, препятствующее выливанию вещества наружу. Управление электромагнитом также осуществляется с электронного узла, автоматическим образом.
В момент задействования магнитного поля на вещество, находящееся внутри амортизатора, происходит следующее: частицы субстанции принимают особую, упорядоченную структуру. Благодаря этому повышается показатель вязкости субстанции, с помощью чего и переключается режим работы.
Электромагнитная подвеска. Преимущества и недостатки
Илья [mrjoe]
07.06.2017,
Автомобильная индустрия развивается постоянно. Появляются новые типы двигателей, коробок, тормозных систем и многое другое. Каждая система имеет множество модификаций, видов и типов. Прогресс не обошел стороной такой узел как подвеска.
Все знают, что со времен возникновения автомобильной промышленности, появилось большое количество различных типов подвески, это и пневматические и гидравлические, зависимые, независимые, полузависимые, торсионные и прочие. Однако, мало кто знает от электромагнитных подвесках.
Почему? А вот с этим мы попытаемся разобраться в сегодняшнем обзоре, заодно выясним что они из себя представляют, какие у них преимущества и недостатки.
Что это такое
Электромагнитная подвеска — это по сути электродвигатель, который напрямую взаимодействует с контроллером, связанным с электроникой автомобиля (мозгами) и работает одновременно как демпфирующий и упругий узел. Простым языком выражаясь вместо стандартного амортизатора с пружиной, установлен электромагнитный двигатель или магнитный элемент, на который подается напряжение.
Основные принципы работы
В основе работы электромагнитной подвески лежит процесс считывания бортовым компьютером показаний датчиков с колес и кузова, оцифровывание информации и отправка сигнала на контроллер подвески, который в свою очередь мгновенно реагирует и по средствам магнитов делает подвеску упругой и гасящей колебания (демпфирующей). Однако, существуют три вида электромагнитных подвесок от разных производителей, алгоритм действия и конструкция которых несколько отличается.
Виды
На сегодняшний день существует три производителя электромагнитных подвесок, принцип работы которых аналогичный, однако, технология немножко разная.
Подвески Делфипредставляет собой однотрубный амортизатор, заполненный веществом с наличием магнитных вкраплений и непосредственно самим электромагнитом, который в конструкции играет роль головки поршня.
Когда поступает сигнал от бортового компьютера, магнитное вещество приобретает необходимую степень вязкости и переводит амортизатор в нужный режим работы.
Особенность конструкции в том, что при отсутствии подачи электричества на контролер подвески, система работает в режиме обыкновенного гидравлического амортизатора, то есть в случае поломки, вы прекрасно сможете добраться до места назначения.
Кроме того, скорость реакции на сигнал, поступающий от бортового контролера составляет одну мс, что гораздо ниже, чем у систем с электромагнитными клапанами. Да и потребляемая мощность составляет всего 20Вт.
Шведская система SKF устроена несколько по другому. Она представляет собой капсулу с электромагнитами и пружину, которая страхует подвеску в случае возникновения сбоев.
В данном случае система представляет собой симбиоз электромагнитной установки и традиционной механической подвески с добавлением намагниченного вещества, которое выступает в роли демпфера при воздействии на него электрического тока.
Особенность системы в том, что в ней отсутствует эффект «проседания» при длительном простое, за счет того, что аккумулятор питает подвеску, находящуюся в неактивном режиме. Это преимущество и недостаток одновременно, так как у автомобиля при хранении и без того, много систем, разряжающих аккумулятор.
Электромагнитные подвески от американской компании Bose (Боуз) полностью ушли от традиционных механических и гидравлических систем в пользу электромагнитов.
Амортизационный шток с встроенной в него статорной обмоткой и линейный электродвигатель вместе создают уникальную систему, которая одновременно работает в двух режимах — как упругий, так и демпфирующий элемент. В конструкции нет ни жидкостей, не других веществ, ни уж тем более пружин.
Напряжение поступает на контроллер линейного двигателя, который ходит по всей длине обмотки амортизирующего штока. Подобная конструкция дает неограниченный потенциал для различных настроек и управления поведением автомобиля. К примеру, можно запрограммировать систему на выполнение виража с задействованием определенного колеса или отдельной оси.
Кроме того, подвеска может выступать как дополнительный электрогенератор, так как при прохождении неровностей, колебания передающиеся от колес к подвеске, могут преобразовываться в энергию, которая накапливается в аккумуляторной батареи, таким образом компенсируя собственные энергозатраты.
Преимущества электромагнитной подвески
Хоть и основное назначение электромагнитной подвески схоже с классической, сравнивать их было бы по меньшей мере не корректно, так как это разные устройства.
Однако, преимущество электромагнитной ощущается после нескольких метров езды, особенно если речь идет о российских дорогах, где, как нигде в мире, удобно проверять комфортность подвески и автомобиля в целом.
Сразу что бросается в глаза, а вернее чувствуется пятой точкой — плавность хода и колебаний автомобиля и что самое интересное, это не влияет на устойчивость и управляемость машиной.
Если взять к примеру два противоречащих друг другу показателя любой подвески — контроль за поведением авто и комфорт пассажира и водителя, то в электромагнитной подвески такой проблемы не существует. В данной системе гармонирует отличная управляемость и устойчивость к кренам и комфорт для всех пассажиров автомобиля. Плюс высокая скорость реакции на изменившиеся дорожное полотно или режим езды.
Балансировка маховика на шиномонтажном станке
Недостатки электромагнитной подвески
Основных недостатков электромагнитной подвески два, причем один вытекает из другого и цепляет за собой еще один фактор. Самый главный минус такой подвески — это цена (примерно 200-250 тысяч рублей) и отсутствие серийного производства.
Серийно не производится, потому что низкий уровень спроса из-за высокой цены, а цена высокая из-за штучного производства (можно сказать эксклюзив). Такой вот замкнутый круг.
Эксперты утверждают, что снижению стоимости может способствовать появление новых технологий производства или внедрение более дешевых, но не менее эффективных материалов для изготовления подвески. Так или иначе, жаждущим поменять свою подвеску на электромагнитную, придется ждать или копить.
Плюсы и минусы магнитных подвесок
Как и любое другое изделие, ЭМ подвеска обладает своими характеристиками и качествами. При установке подобной конструкции на свою машину вы получаете достаточно внушительный прирост, в плане ее управляемости. Также стоит отметить такие преимущества:
- Более мягкий, плавный ход.
- Высокая скорость отклика бортового компьютера, что также повышает уровень управляемости.
- Экономия потребляемой энергии.
- Многофункциональность – есть возможность выбрать между автоматическим и механическим режимом работы.
Основной негативный фактор, о котором стоит упомянуть, заключается в наличии и установке на автомобиль программного обеспечения. Ставить дополнительное ПО придется отдельно.
На данный момент малое количество машин, вышедших из-под конвейера, обладают подобной конструкцией, включающей магнитную подвеску автомобиля.
Также в качестве минуса стоит упомянуть высокую стоимость подобного «апгрейда» ходовой части.
Загрузка...
