Учеба АСБ 2 курс / statya_podveska-рабочий

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.

Что такое электромагнитная подвеска?

Электромагнитная подвеска (EMS) – это подвеска основанная на электромагнитной левитации объекта, достигающаяся за счет постоянного изменения силы магнитного поля, создаваемого электромагнитами и использованием контура обратной связи. Чаще всего эффект левитации в основном связан с постоянным магнитом, поскольку он не рассеивает мощность, а электромагниты применяются только для стабилизации эффекта.

Согласно теореме Ирншоу парамагнитное тело не может быть в устойчивом равновесии, если его поместить в любую комбинацию гравитационных и магнитостатических полей. При этом в таких полях наблюдается неустойчивое равновесие.

Статические поле не обеспечивают стабильности, EMS работает, постоянно изменяя токи, которые подаются на электромагниты, чтобы изменять силу магнитного поля и обеспечивать стабильное состояние автомобиля. Для устранения нестабильности в EMS используется петля обратной связи, которая постоянно регулирует один или несколько электромагнитов для корректировки движения транспорта.

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 настоящее время технология магнитной левитации является очень важной, поскольку она снижает потребление энергии, а также уменьшает трение. Также он не подвержен износу и требует минимального обслуживания. Наиболее распространенное применение магнитно-левитационной техники – это использование ее в поездах на магнитной подушке.

История использования электромагнитной подвески в автомобилях

В 1980-м году Амар Гопал Боуз начинает разработку первой в мире электромагнитной подвески для автомобилей. Данная технология ранее находила применение лишь в прототипах поездов на электромагнитной подушке (Маглев).

Только в 2004 году, спустя 24 года исследования технологии был готов первый прототип Электромагнитной подвески типа, названный в честь компании производителя 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 невелировать почти все дорожные деффекты, а установленый процессор intel pentium III обрабатывал все изменения за доли секунды.

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.

Технические особенности Электромагнитной подвески Bose.

В качестве базового компонента электромагнитной подвески выступает электрический мотор, который управляется с использованием компьютерного процессора и специализированного программного обеспечения. В итоге, электродвигатель является частью амортизационной стойки, которая выполняет роль демпфирующего элемента.

В конструкции подвесной системы предусмотрен специальный шток, на котором крепятся мощные магнитики. Эти элементы могут совершать возвратно–поступательные колебания по обмоткам статора. Торсионы магнитной подвески являются 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.

На каждом колесе устанавливается линейный электрический двигатель. Электромагнитные амортизаторы снабжаются силовыми и управляющими кабелями. Передние колеса могут работать в автономном режиме. Нижняя тяга подвески и рулевое управление устанавливаются непосредственно на корпусе транспортного средства.

Технические особенности Электромагнитной подвески Delphi

В отличие от традиционных систем подвески, MagneRide не имеет механических клапанов или даже мелких движущихся частей, которые могут изнашиваться. Эта система состоит из четырех однотрубных амортизаторов, по одному на каждом углу автомобиля, набора датчиков и ЭБУ (электронного блока управления) для обслуживания системы.

это автомобильная адаптивная подвеска с магнитореологической системой демпфирования, разработанная корпорацией Delphi Automotive в период, когда компания была дочерней компанией General Motors (GM), в которой используются магнитно-управляемые амортизаторы или амортизаторы для высоко адаптивной езды.

Магнитореологический амортизатор представляет собой демпфер, заполненный Ферримагнитной жидкостью, который управляется магнитным полем, обычно с помощью электромагнита. Это позволяет непрерывно контролировать демпфирующие характеристики амортизатора, изменяя мощность электромагнита. Вязкость жидкости внутри демпфера увеличивается по мере увеличения напряженности электромагнита.

Технические особенности Электромагнитной подвески SKF

Электромагнитная подвеска, созданная шведской компанией SKF, 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.

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.

Преимущества технологии

Эффект от установки электромагнитной подвески на авто заключается в том, что она полностью гасит колебания, возникающие во время езды по неровной дороге. Также во время резких поворотов и торможений не происходит поперечных и продольных отклонений кузова транспортного средства.

Диапазон передвижения линейных электромоторов составляет десятки см. Пассажиры, сидящие в салоне машины с электромагнитной подвеской, абсолютно не ощущают толчков во время движения 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.

Недостатки технологии

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.

Совместно с этим при неисправности подвески она полностью теряет свои качества, что может негативно отразиться на способности автомобиля продолжать движение.

Потенциальные пути решения и альтернативные варианты использования

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 болидов от Ferrari.

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.