磁悬浮的特点和优点
任何现代的，甚至是最廉价的汽车，都将配备悬架。 该系统能够在表面类型不同的道路上提供舒适的乘坐体验。 但是，除了舒适之外，机器这部分的目的还在于促进安全驾驶。 有关什么是暂停的详细信息，请阅读 在单独的评论中.
与其他任何自动系统一样，悬架系统正在升级。 由于工程师在各种汽车方面的努力，除了经典的机械修改之外，气动设计已经存在（详细阅读 这里），液压和电磁悬架及其品种。
让我们考虑一下磁性吊坠的工作原理，它们的修改方式以及与传统机械结构相比的优势。
什么是磁悬浮
尽管汽车的阻尼系统在不断改进，并且在其设计中出现了新的元素，或者不同零件的几何形状发生了变化，但其操作基本保持不变。 减震器软化了从路面通过车轮传递到车身的震动（有关该装置的详细信息，减震器的修改和故障已在其中进行了描述 另）。 弹簧使车轮返回其原始位置。 由于这种工作方式，汽车的运动伴随着车轮与路面的不断粘着。
您可以通过在机器平台上安装自适应设备从根本上改变悬架模式，该设备可以适应道路状况并改善车辆的操纵性能，无论道路状况如何。 这种结构的一个示例是自适应悬架，其已在串行模型上安装了不同版本（有关此类型设备的更多详细信息，请阅读 这里).
作为适应性机制的一种变体，开发了一种电磁类型的悬架。 如果我们将这种发展与液压模拟进行比较，则在第二种改进中，执行器中会存在特殊的流体。 电子元件改变储液罐中的压力，从而使每个阻尼元件都改变其刚度。 气动类型的原理相似。 这种系统的缺点是工作回路不能快速适应路况，因为它需要填充额外数量的工作介质，这最多要花几秒钟的时间。
处理这项工作的最快方法是在执行元件的电磁相互作用的基础上发挥作用的机制。 它们对命令更敏感，因为更改阻尼模式无需从油箱中抽出或排出工作介质。 磁性悬架中的电子设备发出命令，设备立即响应这些信号。
开发人员试图在量产车中实施磁悬浮的主要原因是，增加的乘坐舒适性，高速行驶和不稳定的路面上的安全性以及易于操作是主要原因，因为经典设计无法在此方面实现理想的参数。
创建``悬停''的车辆这一想法并不新鲜。 经常在引人入胜的引力飞行奇幻作品的页面上找到她。 直到上个世纪80年代的最初几年，这个想法一直停留在小说阶段，只有一些研究者认为这是可能的，但在遥远的将来。
然而，在1982年，出现了世界上第一个开发的磁悬浮列车。 这种车辆被称为磁飞机。 与传统的模拟飞机相比，这架火车当时的速度达到了空前的速度-超过500 km / h，就其“飞行”的柔软性和工作的无噪音性而言，只有鸟类才能真正参加比赛。 导致该开发的实施缓慢的唯一缺点不仅是火车本身的高成本。 为了使他能够移动，他需要一条提供适当磁场的特殊轨道。
尽管这种发展尚未应用于汽车行业，但科学家们并没有把这个项目“聚积在架子上”。 原因是电磁操作原理完全消除了驱动轮在路面上的摩擦，仅留下了空气阻力。 由于不可能将所有轮式车辆完全转移到相似类型的底盘上（在世界各地建造相应的道路是必要的），因此工程师致力于将这种发展引入汽车悬架中。
由于在测试样品上安装了电磁元件，因此科学家能够为概念车提供更好的动力和可控性。 磁悬浮的设计非常复杂。 该机架根据与MacPherson机架相同的原理安装在所有车轮上（详细了解此机架 在另一篇文章中）。 这些元件不需要减震器（减震器）或弹簧。
该系统操作的校正是通过电子控制单元进行的（由于微处理器需要处理大量数据并激活大量算法，因此是分开进行的）。 该悬架的另一个特点是，与经典版本不同，它不需要扭杆，稳定器和其他部件即可确保车辆在转弯和高速行驶时的稳定性。 相反，可以使用一种特殊的磁性流体，该流体结合了流体和磁化材料或电磁阀的特性。
一些现代汽车使用具有类似物质的减震器代替机油。 由于系统发生故障的可能性很高（毕竟，这仍然是一个新的发展，尚未得到充分的考虑），因此弹簧可能会出现在其设备中。
的操作原理
电磁体的相互作用原理被用作磁悬浮功能的基础（在液压系统中是液体，在气动空气中是空气，在机械学中是弹性部件或弹簧）。 该系统的操作具有以下原理。
从学校课程中，每个人都知道相同的磁极相互排斥。 要连接磁化元件，您需要付出足够的努力（此参数取决于要连接的元件的大小和磁场强度）。 具有如此强的磁场以承受汽车重量的永磁体很难找到，并且此类元件的尺寸将使其无法用于汽车中，更不用说适应路况了。
您也可以用电来制造磁铁。 在这种情况下，只有在执行器通电后才能工作。 在这种情况下，可以通过增加相互作用部件上的电流来调节磁场强度。 通过该过程，可以增加或减小排斥力，并由此增加或减小悬架的刚度。
电磁体的这种特性使得可以将它们用作弹簧和阻尼器。 为此，该结构必须必须具有至少两个电磁体。 无法压缩零件具有与传统减震器相同的效果，并且磁铁的排斥力与弹簧或弹簧相当。 由于这些特性的组合，电磁弹簧的响应速度要比机械弹簧的响应速度快得多，并且与液压或气动一样，对控制信号的响应时间也更短。
在开发人员的武器库中，已经有足够数量的各种修改的工作电磁体。 剩下的就是创建一个高效的悬架ECU，该ECU将接收来自底盘和位置传感器的信号并微调悬架。 从理论上讲，这种想法的实施是很现实的，但实践表明，这种发展有几个“陷阱”。
首先，对于具有平均材料收入的驾驶者而言，这种安装的成本将太高。 并不是每个有钱人都买得起具有完善的磁悬浮系统的汽车。 其次，这种系统的维护会带来额外的困难，例如，维修的复杂性以及了解该系统复杂性的专家数量很少。
可以开发出功能完善的磁悬浮系统，但它不能创造出有价值的竞争，因为很少有人会为了适应性悬浮系统的响应速度而花大价钱。 便宜得多并且取得了成功，可以将电控磁性元件引入经典减震器的设计中。
这项技术已经有两个应用程序：
- 在减震器中安装一个机电阀，以改变油从一个腔体流到另一个腔体的通道截面。 在这种情况下，您可以快速更改悬架的刚度：旁路开口越宽，减震器的作用就越软，反之亦然。
- 将磁性流变流体注入减震器腔体中，由于其上的磁场作用，它会改变其特性。 这种修改的实质与先前的修改相同-工作物质从一个腔室流到另一个腔室的速度更快或更慢。
这两个选项已在某些量产车中使用。 第一个发展不是那么快，但是与充满磁性流体的减震器相比便宜。
磁悬浮的类型
由于仍在开发成熟的磁悬浮系统，因此汽车制造商将按照上述两条途径之一在其汽车模型中部分实施此方案。
在世界范围内，在磁性悬架的所有发展中，有三个品种值得关注。 尽管不同致动器的工作原理，设计和使用有所不同，但所有这些修改都有一些相似之处。 该列表包括：
- 操纵杆和汽车行走的其他元件，它们决定悬架操作期间车轮的运动方向；
- 车轮相对于车身的位置，旋转速度以及汽车前方道路状态的传感器。 此列表还包括通用传感器-踩下油门/制动踏板的力，发动机负载，发动机转速等；
- 一个单独的控制单元，其中收集和处理来自系统中所有传感器的信号。 微处理器根据生产过程中已缝合的算法生成控制脉冲。
- 电磁体，在电的作用下形成具有相应极性的磁场；
- 一种发电厂，其产生的电流能够激活强大的磁铁。
让我们考虑一下它们各自的独特性，然后我们将讨论汽车减震系统的磁性版本的优缺点。 在我们开始之前，有必要澄清一下，这些系统都不是企业间谍活动的产物。 每个开发都是一个独立开发的概念，有权在汽车工业中存在。
SKF磁悬浮
SKF是瑞典一家专业汽车维修用汽车零件制造商。 该品牌的磁性减震器的设计尽可能简单。 这些弹性和阻尼部件的装置包括以下元件：
- 胶囊;
- 两个电磁体；
- 阻尼器杆；
- 春天
这种系统的工作原理如下。 当汽车的电气系统启动时，位于舱室中的电磁体被激活。 由于磁场的极性相同，因此这些元件相互排斥。 在这种模式下，设备就像弹簧一样工作-它不允许车身躺在车轮上。
当汽车在道路上行驶时，每个车轮上的传感器都会向ECU发送信号。 根据这些数据，控制单元会改变磁场强度，从而增加支撑杆的行程，并且悬架从运动型装置变成经典的柔软装置。 控制单元还控制支撑杆的垂直运动，这不会给人留下机器仅在弹簧上运行的印象。
弹簧作用不仅由磁体的排斥特性提供，而且由在断电情况下安装在机架上的弹簧提供。 此外，当车辆停放有未激活的车载系统时，此元素使您可以关闭磁铁。
这种类型的悬架的缺点是，由于ECU不断改变电磁线圈中的电压，因此该系统会消耗大量能量，因此系统会迅速适应路况。 但是，如果我们将此悬架的“暴食性”与某些附件（例如，空调和内部暖气设备）进行比较，则它不会消耗大量的电能。 最主要的是在机器中安装了具有合适功率的发电机（该机制的功能在 这里).
德尔福悬架
美国Delphi公司开发的悬架提供了新的阻尼特性。 从外观上看，它类似于经典的麦克弗森（McPherson）立场。 电磁体的影响仅对减震器腔体中的磁性流变流体的性能产生影响。 尽管设计简单，但这种类型的悬架仍根据来自控制单元的信号表现出出色的阻尼刚度适应性。
与具有可变刚度的液压对应件相比，此修改的响应速度更快。 磁体的功仅改变工作物质的粘度。 就弹簧元件而言，其刚度不需要改变。 其任务是在崎uneven不平的路面上快速行驶时，使车轮尽可能快地返回道路。 根据电子设备的工作方式，该系统能够立即使减震器中的流体更多地流动，从而使阻尼杆运动得更快。
这些悬挂特性对于民用运输几乎没有实用性。 几分之一秒在赛车运动中起着重要作用。 该系统本身不需要的能量比以前类型的阻尼器要多。 还基于来自位于车轮和悬架结构元件上的各种传感器的数据来控制这种系统。
这一发展已经在奥迪和通用汽车（一些凯迪拉克和雪佛兰车型）等品牌的自适应悬架中得到积极应用。
玻色电磁悬架
Bose品牌以其高级扬声器系统而为许多驾驶人士所熟知。 但是，除了高质量的音频准备工作之外，该公司还致力于开发最引人注目的磁悬浮类型之一。 到XNUMX世纪末，一位教授创造了惊人的声学效果，同时也被创建完整的磁性悬架的想法所``感染''。
它的开发设计类似于相同的杆式减震器，并且如在SKF修改中一样，该装置中的电磁体是根据原理安装的。 与第一个版本一样，只有它们不会互相排斥。 电磁体本身沿着杆和杆体的整个长度分布，并在杆体和杆体的内部移动，并且磁场最大化并且正数增加。
这种装置的独特之处在于它不需要更多的能量。 它还同时执行阻尼器和弹簧的功能，并且在静态（汽车处于站立状态）和动态（汽车正在颠簸的道路上）模式下工作。
该系统本身提供了对汽车行驶过程中发生的大量过程的控制。 由于磁场极的急剧变化，会产生振荡阻尼。 Bose系统被认为是所有此类悬架设计的基准。 它能够提供最大XNUMX厘米的杆有效行程，使车身完美稳定，即使在高速转弯过程中也不会出现最小的滚动，也不会在制动过程中产生“啄”。
该磁性悬架已经在日本汽车制造商雷克萨斯LS的旗舰车型上进行了测试，顺便说一下，最近对其进行了重新设计（展示了该款豪华轿车以前版本中的一种试驾）。 在另一篇文章中）。 尽管该模型已经获得了高质量的悬架，其特点是运行平稳，但在展示磁性系统的过程中，不可能不引起汽车记者的钦佩。
制造商已为该系统配备了几种操作模式和大量不同的设置。 例如，当汽车高速转弯时，悬架ECU记录车辆的速度，即车身侧倾的开始。 取决于来自传感器的信号，电力会更大程度地提供给负载更重的车轮之一的齿条（更常见的是前轮，位于半旋转的外部轨迹上）。 因此，外部后轮也成为支撑轮，汽车保持在路面上的抓地力。
Bose磁悬浮装置的另一个特点是它还可以充当辅助发电机。 当减震器杆移动时，相应的回收系统会将释放的能量收集到蓄能器中。 这种发展可能会继续实现现代化。 尽管从理论上讲这种类型的悬架是最有效的，但迄今为止最困难的是对控制单元进行编程，以使该机构可以实现附图中所述系统的全部潜能。
磁悬浮外观的前景
尽管具有明显的效果，但成熟的磁性悬架尚未进入批量生产。 目前，这方面的主要障碍是成本方面和编程的复杂性。 革命性的磁悬浮系统过于昂贵，并且尚未得到充分开发（很难创建适当的软件，因为必须在微处理器中激活大量算法才能发挥其全部潜能）。 但是，现在已经有一种将这种想法应用于现代车辆的积极趋势。
任何新技术都需要资金。 如果没有初步测试，就不可能开发出新颖性并将其立即投入生产，除了工程师和程序员的工作外，此过程还需要大量投资。 但是，一旦将开发成果放在传送带上，它的设计就会逐渐简化，这使得不仅在高档车中，而且在中等价格段的车型中都可以看到这种设备。
随着时间的流逝，系统可能会有所改进，这将使轮式车辆更加舒适和安全。 基于电磁体相互作用的机制也可以用于其他车辆设计中。 例如，为了增加驾驶卡车时的舒适性，驾驶员座椅可以不基于气动，而可以基于磁性垫子。
关于电磁悬架的开发，当今以下相关系统需要改进：
- 导航系统。 电子设备必须提前确定路面状况。 最好根据GPS导航器的数据执行此操作（了解设备操作的功能 这里）。 自适应悬架是为困难的路面（某些导航系统提供有关路面状况的信息）或大量转弯而预先准备的。
- 车辆前方的视觉系统。 基于红外传感器和对来自前置摄像机的图形图像的分析，系统必须提前确定路面变化的性质并适应所接收的信息。
一些公司已经在其模型中实现了类似的系统，因此人们对即将开发的汽车磁悬浮系统充满信心。
优点和缺点
与计划引入汽车设计（或已经在汽车中使用）的任何其他新机制一样，所有类型的电磁悬架都有其优点和缺点。
让我们先谈谈专业人士。 此列表包括以下因素：
- 该系统的阻尼性能在平稳运行方面无与伦比；
- 通过微调阻尼模式，在没有简单设计的侧倾特性的情况下，汽车的操纵性能几乎达到了完美。 不论其质量如何，相同的效果均可确保在道路上的最大抓地力；
- 在加速和硬制动期间，汽车不会“咬住”鼻子，也不会坐在后轴上，这在普通汽车中会严重影响抓地力。
- 轮胎磨损更均匀。 当然，如果操纵杆以及悬架和底盘的其他元素的几何形状得到适当调整（有关外倾角的更多详细信息，请阅读 另);
- 由于汽车的车身始终与道路平行，因此提高了汽车的空气动力学性能。
- 通过在加载/未加载的车轮之间分配力，消除了结构元件的不均匀磨损。
原则上，所有积极点均与任何中止的主要目的有关。 每个汽车制造商都在努力改进现有的减震系统类型，以使其产品尽可能接近上述理想。
至于缺点，磁悬浮具有一个。 这就是它的价值。 如果您安装了Bose的完整开发版，那么即使内饰质量低下并且电子系统的配置最少，汽车的成本仍然很高。 尚未有一家汽车制造商准备将此类模型分成系列（甚至是限量版），希望有钱人会立即购买新产品，并且没有必要在将要入库的汽车上投资大笔资金。 唯一的选择是按单个订单制造此类汽车，但是在这种情况下，很少有公司准备提供此类服务。
总之，我们建议您观看一段简短的视频，以了解Bose磁悬浮与经典磁悬浮相比的工作原理：
