磁懸浮的特點和優點
任何現代的，甚至是最廉價的汽車，都將配備懸架。 該系統能夠在表麵類型不同的道路上提供舒適的乘坐體驗。 但是，除了舒適之外，機器這部分的目的還在於促進安全駕駛。 有關什麼是暫停的詳細信息，請閱讀 在單獨的評論中.
與其他任何自動系統一樣，懸架系統正在升級。 由於工程師在各種汽車方面的努力，除了經典的機械修改之外，氣動設計已經存在（詳細閱讀 這裡），液壓和電磁懸架及其品種。
讓我們考慮一下磁性吊墜的工作原理，它們的修改方式以及與傳統機械結構相比的優勢。
什麼是磁懸浮
儘管汽車的阻尼系統在不斷改進，並且在其設計中出現了新的元素，或者不同零件的幾何形狀發生了變化，但其操作基本上保持不變。 減震器軟化了從路面通過車輪傳遞到車身的震動（關於該裝置的詳細信息，減震器的修改和故障已在其中進行了描述 另）。 彈簧使車輪返回其原始位置。 由於這種工作方式，汽車的運動伴隨著車輪與路面的不斷粘著。
您可以通過在機器平台上安裝自適應設備從根本上改變懸架模式，該設備可以適應道路狀況並改善車輛的操縱性能，無論道路狀況如何。 這種結構的一個示例是自適應懸架，其已在串行模型上安裝了不同版本（有關此類型設備的更多詳細信息，請閱讀 這裡).
作為適應性機制的一種變體，開發了一種電磁類型的懸架。 如果將這種發展與液壓模擬進行比較，則在第二種修改形式中，執行器中會存在特殊的流體。 電子設備改變儲罐中的壓力，從而使每個阻尼元件都改變其剛度。 氣動類型的原理相似。 這種系統的缺點是，工作迴路不能快速適應道路狀況，因為它需要填充額外數量的工作介質，這最多需要幾秒鐘的時間。
處理這項工作的最快方法是在執行元件的電磁相互作用的基礎上發揮作用的機制。 它們對命令更敏感，因為更改阻尼模式無需從油箱中抽出或排出工作介質。 磁懸浮裝置中的電子設備發出命令，設備立即響應這些信號。
開發人員嘗試在量產車中實施磁懸浮的主要原因是，增加的乘坐舒適性，高速行駛和不穩定的路面上的安全性以及易於操作是主要原因，因為經典設計無法在此方面實現理想的參數。
創建``懸停''的車輛這一想法並不新鮮。 經常在引人入勝的引力飛舞的奇幻作品的頁面上找到她。 直到上個世紀80年代的最初幾年，這個想法一直停留在幻想階段，只有一些研究人員認為這是可能的，但在遙遠的將來。
然而，在1982年，出現了世界上第一個開發的磁懸浮列車。 這輛車被稱為磁飛機。 與傳統的模擬飛機相比，這架火車當時的速度達到了空前的速度-超過500公里/小時，就其“飛行”的柔和性和工作的無噪音性而言，只有鳥類才能真正參加比賽。 由於該開發的實施緩慢而導致的唯一缺點不僅是火車本身的高成本。 為了使他能夠移動，他需要一條提供適當磁場的特殊軌道。
儘管這種發展尚未應用於汽車行業，但科學家們並沒有把這個項目“聚積在架子上”。 原因是電磁操作原理完全消除了驅動輪在路面上的摩擦，僅留下了空氣阻力。 由於不可能將所有輪式車輛完全轉移到相似類型的底盤上（在世界各地建造相應的道路是必要的），因此工程師致力於將這種發展引入汽車懸架中。
由於在測試樣品上安裝了電磁元件，因此科學家能夠為概念車提供更好的動力和可控性。 磁懸浮的設計非常複雜。 該機架根據與MacPherson機架相同的原理安裝在所有車輪上（詳細了解此機架 在另一篇文章中）。 這些元件不需要減震器（減震器）或彈簧。
該系統操作的校正是通過電子控制單元進行的（由於微處理器需要處理大量數據並激活大量算法，因此是分開進行的）。 該懸架的另一個特點是，與經典版本不同，它不需要扭杆，穩定器和其他部件即可確保車輛在轉彎和高速行駛時的穩定性。 相反，可以使用一種特殊的磁性流體，該流體結合了流體和磁化材料或電磁閥的特性。
一些現代汽車使用具有類似物質的減震器代替機油。 由於系統發生故障的可能性很高（畢竟，這仍然是一個新的發展，尚未得到充分的考慮），因此彈簧可能會出現在其設備中。
的操作原理
電磁體的相互作用原理被用作磁懸浮功能的基礎（在液壓系統中是液體，在氣動空氣中是空氣，在機械學中是彈性部件或彈簧）。 該系統的操作基於以下原理。
從學校課程中，每個人都知道相同的磁極相互排斥。 要連接磁化元件，您需要付出足夠的努力（此參數取決於要連接的元件的大小和磁場強度）。 具有如此強的磁場以承受汽車重量的永磁體很難找到，並且此類元件的尺寸將使其無法用於汽車中，更不用說適應路況了。
您還可以用電創建磁鐵。 在這種情況下，只有在執行器通電後才能工作。 在這種情況下，可以通過增加相互作用部件上的電流來調節磁場強度。 通過該過程，可以增加或減小排斥力，並由此增加或減小懸架的剛度。
電磁體的這種特性使得可以將它們用作彈簧和阻尼器。 為此，該結構必須必須具有至少兩個電磁體。 無法壓縮零件具有與傳統減震器相同的效果，並且磁鐵的排斥力與彈簧或彈簧相當。 由於這些特性的組合，電磁彈簧的響應速度要比機械彈簧的響應速度快得多，並且與液壓或氣動一樣，控制信號的響應時間也更短。
在開發人員的武器庫中，已經有足夠數量的各種修改的工作電磁體。 剩下的就是創建一個高效的懸架ECU，該ECU將接收來自底盤和位置傳感器的信號並微調懸架。 從理論上講，該想法的實現是很現實的，但實踐表明，這種發展有幾個“陷阱”。
首先，對於具有平均材料收入的駕駛者而言，這種安裝的成本將太高。 並不是每個有錢人都買得起帶有完善的磁懸浮系統的汽車。 其次，這種系統的維護會帶來額外的困難，例如，維修的複雜性以及了解該系統複雜性的專家數量很少。
可以開發出成熟的磁性懸架，但它無法創造有價值的競爭，因為很少有人會為了適應性懸架的響應速度而花大價錢。 便宜得多且取得了巨大成功的是，可以將電控磁性元件引入經典減震器的設計中。
這項技術已經有兩個應用程序：
- 在減震器中安裝一個機電閥，以改變油從一個腔體流到另一個腔體的通道截面。 在這種情況下，您可以快速更改懸架的剛度：旁通開口越寬，減震器的作用就越軟，反之亦然。
- 將磁性流變流體注入減震器腔體中，由於其上的磁場作用，它會改變其特性。 這種修改的實質與先前的修改相同-工作物質從一個腔室流到另一個腔室的速度更快或更慢。
這兩種選擇已在某些量產車中使用。 第一個發展不是那麼快，但是與充滿磁性流體的減震器相比便宜。
磁懸浮的類型
由於仍在開發成熟的磁性懸架，汽車製造商將按照上述兩條途徑之一在其汽車模型中部分實施此方案。
在世界範圍內，在磁性懸架的所有發展中，有三個品種值得關注。 儘管不同致動器的工作原理，設計和使用有所不同，但所有這些修改都具有若干相似之處。 該列表包括：
- 操縱桿和汽車行走的其他元件，它們決定懸架操作期間車輪的運動方向；
- 車輪相對於車身的位置，旋轉速度以及汽車前方道路狀態的傳感器。 此列表還包括通用傳感器-踩下油門/制動踏板的力，發動機負載，發動機轉速等；
- 一個單獨的控制單元，其中收集和處理來自系統中所有傳感器的信號。 微處理器根據生產過程中已縫合的算法生成控制脈衝。
- 電磁體，在電的作用下形成具有相應極性的磁場；
- 一種發電廠，產生的電流能夠激活強大的磁鐵。
讓我們考慮一下它們各自的獨特性，然後我們將討論汽車減震系統的磁性版本的優缺點。 在我們開始之前，有必要澄清一下，沒有哪個系統是公司間諜活動的產物。 每個開發都是一個獨立開發的概念，有權在汽車行業中存在。
SKF磁懸浮
SKF是瑞典一家專業汽車維修用汽車零件製造商。 該品牌的磁性減震器的設計盡可能簡單。 這些彈性和阻尼部件的裝置包括以下元件：
- 膠囊;
- 兩個電磁體；
- 阻尼器桿；
- 彈簧。
這種系統的工作原理如下。 當汽車的電氣系統啟動時，位於艙室中的電磁體被激活。 由於磁場的極性相同，因此這些元素相互排斥。 在這種模式下，設備就像彈簧一樣工作-它不允許車身躺在車輪上。
當汽車在道路上行駛時，每個車輪上的傳感器都會向ECU發送信號。 根據這些數據，控制單元會改變磁場強度，從而增加支撐桿的行程，並且懸架從運動型裝置變成經典的柔軟裝置。 控制單元還控制支撐桿的垂直運動，這不會給人留下機器僅在彈簧上運行的印象。
彈簧作用不僅由磁體的排斥特性提供，而且由在斷電情況下安裝在機架上的彈簧提供。 另外，當車輛停放有未激活的車載系統時，此元素使您可以關閉磁鐵。
這種類型的懸架的缺點是，由於ECU不斷改變電磁線圈中的電壓，因此該系統會消耗大量能量，因此系統會迅速適應路況。 但是，如果我們將此懸架的“暴食性”與某些附件（例如，空調和內部暖氣設備）進行比較，則它不會消耗大量的電能。 最主要的是在機器中安裝了具有合適功率的發電機（描述了該機制執行的功能 這裡).
德爾福懸架
美國Delphi公司開發的懸架提供了新的阻尼特性。 從外觀上看，它類似於經典的麥克弗森（McPherson）立場。 電磁體的影響僅對減震器腔體中的磁性流變流體的性能產生影響。 儘管設計簡單，但這種類型的懸架仍根據來自控制單元的信號對阻尼器的剛度進行了出色的調整。
與具有可變剛度的液壓對應件相比，此修改的響應速度更快。 磁體的功僅改變工作物質的粘度。 就彈簧元件而言，其剛度不需要改變。 其任務是在崎uneven不平的路面上快速行駛時，使車輪盡快返回道路。 根據電子設備的工作方式，系統能夠立即使減震器中的流體更多地流動，從而使阻尼桿運動得更快。
這些懸掛性能對於民用運輸幾乎沒有實用性。 幾分之一秒在賽車運動中起著重要作用。 該系統本身不需要的能量比以前類型的阻尼器要多。 還基於來自位於車輪和懸架結構元件上的各種傳感器的數據來控制這種系統。
這一發展已經在奧迪和通用汽車（一些凱迪拉克和雪佛蘭車型）等品牌的自適應懸架中得到積極應用。
玻色電磁懸架
Bose品牌以其高級揚聲器系統而為許多駕駛人士所熟知。 但是，除了高質量的音頻準備工作之外，該公司還致力於開發最引人注目的磁懸浮類型之一。 到了二十世紀末，一位創造出驚人聲學效果的教授也被創建完整的磁懸浮體的想法所``感染''。
它的開發設計類似於相同的桿式減震器，並且在裝置中的電磁體是按照原理安裝的，就像在SKF修改中一樣。 與第一個版本一樣，只有它們不會互相排斥。 電磁體本身沿著桿和桿體的整個長度分佈，並在桿體和桿體的內部移動，並且磁場最大化並且正數增加。
這種裝置的獨特之處在於它不需要更多的能量。 它還同時執行阻尼器和彈簧的功能，並且在靜態（汽車處於站立狀態）和動態（汽車正在顛簸的道路上）模式下工作。
該系統本身提供了對汽車行駛過程中發生的大量過程的控制。 由於磁場極的急劇變化，會產生振盪阻尼。 Bose系統被認為是所有此類懸架設計的基準。 它能夠提供最大XNUMX厘米的桿有效行程，使車身完美穩定，即使在高速轉彎過程中也不會出現最小的滾動，也不會在製動過程中產生“啄”。
該磁性懸架已經在日本汽車製造商雷克薩斯LS的旗艦車型上進行了測試，順便說一下，最近對其進行了重新設計（展示了該款高級轎車的先前版本之一的測試驅動器） 在另一篇文章中）。 儘管該模型已經獲得了高質量的懸架，其特點是運行平穩，但在展示磁性系統的過程中，不可能不引起汽車記者的欽佩。
製造商已為該系統配備了幾種操作模式和大量不同的設置。 例如，當汽車高速轉彎時，懸架ECU記錄車輛的速度，即車身側傾的開始。 取決於來自傳感器的信號，電力會更大程度地提供給負載更重的車輪之一的齒條（通常是前輪，位於半旋轉的外部軌跡上）。 因此，外部後輪也成為支撐輪，汽車保持在路面上的抓地力。
Bose磁懸浮裝置的另一個特點是它還可以充當輔助發電機。 當減震器桿移動時，相關的回收系統會將釋放的能量收集到蓄能器中。 這種發展可能會繼續實現現代化。 儘管從理論上講這種類型的懸架是最有效的，但迄今為止最困難的是對控制單元進行編程，以使該機構可以實現附圖中所述系統的全部潛能。
磁懸浮外觀的前景
儘管具有明顯的效果，但成熟的磁性懸架尚未進入批量生產。 目前，這方面的主要障礙是成本方面和編程的複雜性。 革命性的磁懸浮系統太昂貴了，還沒有被完全開發出來（很難創建適當的軟件，因為必須在微處理器中激活大量算法才能發揮其全部潛能）。 但是，現在已經有一種將這種想法應用於現代車輛的積極趨勢。
任何新技術都需要資金。 如果沒有初步測試，就不可能開發出新穎性並將其立即投入生產，除了工程師和程序員的工作外，此過程還需要大量投資。 但是，一旦將開發成果放在傳送帶上，它的設計就會逐漸簡化，這使得不僅在高檔車中，而且在中等價格段的車型中都可以看到這樣的設備。
隨著時間的流逝，系統可能會有所改進，這將使輪式車輛更加舒適和安全。 基於電磁體相互作用的機制也可以用於其他車輛設計中。 例如，為了增加駕駛卡車時的舒適性，駕駛員座椅可以不基於氣動，而可以基於磁性墊子。
關於電磁懸架的開發，當今以下相關係統需要改進：
- 導航系統。 電子設備必須提前確定路面狀況。 最好根據GPS導航器的數據執行此操作（了解設備操作的功能 這裡）。 自適應懸架是為困難的路面（某些導航系統提供有關路面狀況的信息）或大量轉彎而預先準備的。
- 車輛前方的視覺系統。 基於紅外傳感器和對來自前置攝像機的圖形圖像的分析，系統必須預先確定路面變化的性質並適應所接收的信息。
一些公司已經在其模型中實現了類似的系統，因此人們對即將開發的汽車磁懸浮系統充滿信心。
優點和缺點
像計劃將其引入汽車設計（或已經在汽車中使用）的任何其他新機制一樣，所有類型的電磁懸架都有其優點和缺點。
讓我們先談談專業人士。 此列表包括以下因素：
- 該系統的阻尼特性在平穩運行方面無與倫比；
- 通過微調阻尼模式，在沒有簡單設計的側傾特性的情況下，汽車的操控幾乎完美。 不論其質量如何，相同的效果可確保最大程度的抓地力。
- 在加速和硬制動期間，汽車不會“咬住”鼻子，也不會坐在後軸上，這在普通汽車中會嚴重影響抓地力。
- 輪胎磨損更均勻。 當然，如果操縱桿以及懸架和底盤的其他元件的幾何形狀得到適當調整（有關外傾角的更多詳細信息，請閱讀 另);
- 由於汽車的車身始終與道路平行，因此提高了汽車的空氣動力學性能。
- 通過在加載/未加載的車輪之間分配力，消除了結構元件的不均勻磨損。
原則上，所有積極點均與任何中止的主要目的有關。 每個汽車製造商都在努力改進現有的減震系統類型，以使其產品盡可能接近上述理想。
至於缺點，磁懸浮具有一個。 這就是它的價值。 如果您安裝了Bose的完整開發版，那麼即使內飾質量低下並且電子系統的配置最少，汽車的價格仍然太高。 尚未有一家汽車製造商準備將此類模型分成系列（甚至是限量版），希望有錢人會立即購買新產品，並且沒有必要在將要入庫的汽車上投資大筆資金。 唯一的選擇是按單個訂單製造此類汽車，但是即使在這種情況下，也很少有公司願意提供此類服務。
總之，我們建議您觀看一段簡短的視頻，以了解Bose磁懸浮與經典磁懸浮相比的工作原理：
