Учеба АСБ 2 курс / Статья ems - рабочий
.docxФедотов Г.К. (ПГУПС)
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ПОДВЕСКА: ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ
В современном мире в автомобиле высоко ценится комфорт и ездовые качества. Одну из главных ролей в данной ситуации играет подвеска транспортного средства. Именно так она прошла свой более чем столетний путь эволюции от рессорной, доставшейся еще от повозок и до современных экземпляров, пестрящих огромным выбором кардинально различных технических решений и применяемых материалов. Прогресс не стоит на месте, а значит в обозримом будущем стоит ожидать новое техническое решение, которое изменит понятие абсолютного комфорта при движении. Новый тип подвески уже не использует сугубо физические свойства материалов, из которых состоят детали, он использует современные достижения человечества в области электроники, позволяя уменьшить износ деталей и увеличив точность отдачи подвески. Этим новым типом перед нами предстает электромагнитная подвеска.
Электромагнитная подвеска (EMS) - Это подвеска, которая основана на электромагнитной левитации объекта, работа которой достигается путем постоянного изменения силы магнитного поля в электромагнитах и использования контура обратной связи.
Чаще всего левитация в основном происходит благодаря постоянному магниту, поскольку он не рассеивает мощность, электромагниты применяются только для стабилизации левитации. Статические поле не обеспечивают стабильности, электромагнитная подвеска работает, постоянно изменяя токи, которые подаются на электромагниты, чтобы изменять силу магнитного поля и обеспечивать стабильное состояние автомобиля. Чтобы устранить нестабильность в EMS используется петля обратной связи, постоянно регулирующая один или несколько электромагнитов для плавного и исправного движения автомобиля. Некоторые устройства имеют систему, которая тянет вверх против силы тяжести для таких систем как магнитное притяжение, но другие могут использовать комбинацию магнитного притяжения и магнитно-гравитационного отталкивания, чтобы толкать вверх.
В 1980-м году начинается разработка первой в мире электромагнитной подвески для автомобилей, ее создателем стал Амар Гопал Боуз. Данная технология ранее находила применение лишь в прототипах поездов на электромагнитной подушке (Маглев).
Спустя 24 года исследования технологии, к 2004 году был готов первый прототип Электромагнитной подвески типа, названный в честь компании производителя Bose.
Рис. 2 – внешний вид электромагнитной подвески Bose
Прототип для эксперимента и сравнения со стандартной подвеской поставили в автомобиль Lexus LS 400. Публичное сравнение показало впечатлительные показатели — автомобиль на EMS не кренился в поворотах по сравнению со стандартной моделью, что сильно увеличило комфортность во время движения и заметно подняло комфорт пассажиров автомобиля. Движение штока подвески составляло десятки сантиметров, что позволяло полностью нивелировать почти все дорожные дефекты, а установленный процессор intel pentium III обрабатывал все изменения за доли секунды.
Рис. 1 – сравнение традиционной подвески и EMS от Bose в повороте
После презентации прототипа появились аналогичные технологии от компаний Delphi и SKF. В отличии от подвески Bose они использовали элементы традиционной подвески для упрощения и удешевления технологии.
Положительный эффект от установки электромагнитной подвески на автомобиль заключается в том, что она полностью гасит колебания при езде по неровной дороге. Не происходит поперечных и продольных отклонений кузова транспортного средства во время резких поворотов и торможения.
Длинна хода линейного электродвигателя составляет десятки см. В салоне автомобиля, оснащенного электромагнитной подвеской, пассажиры совершенно не ощущают толчков во время движения по пересеченной дороге. В качестве амортизирующего элемента используется электрический мотор. Он обладает способностью к рециркуляции энергии. То есть энергия, затраченная на работу подвески возвращается в виде дополнительной энергии. Чтобы использовать электромагнитную подвеску, необходимо мощность, аналогичная мощности трех автомобильных кондиционеров. Специальные программы предоставляют широкий выбор возможностей для профессиональных водителей. Автовладельцы могут задать алгоритмы работы шасси автотранспорта для безопасного выполнения сложных маневров. Можно создать алгоритм и сохранять его в памяти бортового компьютера.
В то же время у данного типа подвески есть свои минусы, ограничивающие ее использование в серийной автомобильной промышленности. При выборе подвески Bose, масса автомобиля увеличивается почти на 100 кг. Такое техническое решение приводит к увеличению расхода топлива и значительному росту стоимости производства. Для управления электродвигателями нужно использовать специализированное ПО, что еще сильнее повышает изначальную стоимость, так как учитывается изначальная разработка и последующее обновление программ.
Совместно с этим при неисправности подвески она полностью теряет свои качества, что может негативно отразиться на способности автомобиля продолжать движение.
В наше время преимущественно используются подвески, произведенные компанией Delphi, они оказались наиболее популярным видом электромагнитной подвески. Из-за дорогой стоимости производства такая подвеска нашла свое применение на автомобилях бизнес класса, а также на многих моделях спортивных автомобилях от Ferrari.
Технология изготовления магнитной подвески была продана В конце 2017 года компании ClearMotion. Новый владелец технических патентов смог значительно изменить конструкцию подвески, добавив к ней привычные упругие пружины. В основе конструкции лежит электрогидравлический элемент Activalve, уменьшающий отклик амортизатора на неровности дороги.
На данный момент основным ограничением массового применения данного вида подвески является очень высокая цена на данные изделия. С момента первой презентации технологии в начале 2000-х в области EMS заметно большое продвижение технологии. Стоит ожидать что с последующим удешевлением схемы подвески она имеет все шансы занять большую часть рынка, из-за ее износостойких качеств и комфортабельности.
Библиографический список
[Электронный ресурс]. URL: https://techautoport.ru/ (дата обращения 16.02.2022).
[Электронный ресурс]. URL: https://www.mechanicalbooster.com/ (дата обращения 22.04.2022).
[Электронный ресурс]. URL: https://www.techcult.ru/ (дата обращения 16.02.2022).
[Электронный ресурс]. URL: https://cgt24.ru/ (дата обращения 16.02.2022).
Jayawant B. V., Электромагнитная подвеска и левитация, University of Sussex, 1981, 477 стр