电磁悬挂

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电磁悬架(MRC),又称磁流变液减震器悬架、磁流变半主动悬架等,是一种基于电磁原理的独立悬架系统,利用电磁响应技术在1毫秒内响应路况,抑制振动,保持车辆稳定性。 电磁悬架系统由车载控制系统、车轮位移传感器、电磁液压杆和直管减震器组成。该系统具有结构简单、功耗极低、控制应力范围宽、对杂质不敏感、工作温度范围宽、供电采用普通低压电源(通常为电池)、噪声低等优点。这项技术可以根据不同的路况进行调整,以提...

电磁悬架简介

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电磁悬架(MRC),又称磁流变液减震器悬架、磁流变半主动悬架等,是一种基于电磁原理的独立悬架系统,利用电磁响应技术在1毫秒内响应路况,抑制振动,保持车辆稳定性。
电磁悬架系统由车载控制系统、车轮位移传感器、电磁液压杆和直管减震器组成。该系统具有结构简单、功耗极低、控制应力范围宽、对杂质不敏感、工作温度范围宽、供电采用普通低压电源(通常为电池)、噪声低等优点。这项技术可以根据不同的路况进行调整,以提高车辆的操控性和乘坐舒适性。这项技术在20世纪80年代开始研究,现在已经应用于不同类型的车辆。
电磁悬架技术还面临着电机电磁执行器能量回收率低、利用率低等问题。但随着电磁材料、电机技术、电控技术的发展,电磁悬浮技术得到了进一步的研究和发展。电磁悬浮技术也是研究高速磁悬浮运输系统的关键技术之一。

电磁悬挂

电磁悬架构造原理

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电磁悬架系统由车载控制系统、车轮位移传感器、电磁液压杆和直管减震器组成。在每个车轮与车身的连接处都有一个车轮位移传感器,该传感器与车载控制系统相连。控制系统与电磁液压杆和直管减震器相连。
减震器不使用传统的空气或普通的油,而是使用一种叫做电磁流体的特殊液体,这种液体由合成碳氢化合物和大小在3到10微米之间的磁性颗粒组成。磁流变液是一种新型的智能材料。它可用于智能减震器(即磁流变流体减震器),创造新一代高性能智能减震装置,可在正反方向连续调节阻尼力。一旦控制单元发出脉冲信号,线圈内部就会产生电压,形成磁场,改变粒子排列的方向。这些颗粒会立即垂直于压力方向排列,阻碍油在活塞通道中的流动,从而增加阻尼系数,调节悬架的减震效果。
电磁线圈位于直管减振器的活塞内,其产生的可变磁流将通过磁流变液,使其发生形态变化。电磁线圈分为通电和不通电两种情况:

通电

在磁场的作用下,磁流变液中的“液态铁颗粒”会沿磁流方向相互结合,进行纤维结构排列,Bingham塑性规则发生作用。由于电磁线圈产生的磁场强度与“液态铁颗粒”相互之间的结合紧密度成正比,因此,通过电流的改变,既可以改变磁场,又可以改变磁流变液中“液态铁”的结合密度,最终达到改变减震器阻尼的作用。

不通电

磁流变液不发生变化,类似“液态铁颗粒”会随机分布在液体之中,此时该液体在牛顿的流变学定律作用下,类似于一般减震器中的油液。

电磁悬架常见分类

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电磁悬架是汽车可调悬架控制类型之一。采用电磁铁作为悬架的致动器,通过控制电磁线圈电流的变化来改变电磁铁的受力来实现对振动的主动控制,称为“电磁主动悬架”;电磁感应感应电动势的被动阻尼效应称为“电磁阻尼悬架”;强调电磁阻尼的能量回收效果,称为“电磁能量反馈悬架”;强调通过电流改变磁场来改变减振器阻尼特性的方法被称为“磁流变半主动悬架”。但所有基于电磁原理的悬架系统都是电磁悬架。

电磁悬架优点

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电磁悬挂装置结构简单,功耗极低,控制应力范围大,可实现阻尼力的精确瞬时控制。且对杂质不敏感,工作温度范围宽,可在-50℃~140℃范围内工作。电磁悬架可直接由常规低压电源(通常为电池)供电,避免了高压带来的危险和不便。与传统汽车减震器相比,其运动部件大大减少,几乎无碰撞,噪音低。

电磁悬架作用

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配备电磁悬架的汽车可以增加轮胎与地面的接触,减少轮胎回弹,控制车辆重心的偏移和前后倾斜的程度,即使在最崎岖的路面上也能保持车辆的稳定性。它还可以有效地控制车辆在急转弯或规避机动时的身体摇摆。

电磁悬架发展趋势

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电磁悬架技术还面临着电机电磁执行器能量回收率低、利用率低等问题。但随着电磁材料、电机技术、电控技术的发展,电磁悬浮技术得到了进一步的研究和发展。首先,采用集电、发电于一体的电磁执行器,实现振动能量的回收,主动控制车辆振动的衰减,是电磁悬架的发展趋势。其次,基于道路激励和车辆状态的多工况自动切换控制策略可以实现对车辆的主动和半主动控制,调节车辆的平顺性和操纵稳定性,从而提高车辆的机动性能。同样,电磁减振器结合了具有故障安全特性的磁流变阻尼器和电机执行器,不仅可以在大范围内调节悬架阻尼,还可以通过能量回收自供电。在振动控制过程中主动输出功率,在停电情况下保持最佳被动悬架特性。这也是电磁悬架发展的一个趋势,特别适合对可靠性要求高的军用车辆。最后,采用先进紧凑的嵌入式智能传感器、高速高带宽总线、具有高指令处理能力的核心处理器、快速响应的执行机制进行全面集成设计,构建车载电磁悬架控制系统也将是未来电磁悬架的发展趋势。
随着新型电磁执行器的研究和设计,以及传感器、电控单元、动力装置、车载总线、新型电源等先进技术的出现,将为电磁悬架在车辆上的广泛应用提供技术支持和保障。
电磁悬浮技术也是研究高速磁悬浮运输系统的关键技术之一。研究电磁阻尼、结构和控制设计技术,设计与悬架系统相匹配的电磁阻尼系统;构建主动式和被动式电磁悬架系统,研究车辆动态响应与电磁阻尼系统的关系,优化电磁阻尼机械、电磁结构和控制参数,实现车辆动态性能与电磁悬架系统的良好匹配,进一步提高车辆舒适性;研究动态感应电源耦合与能量反馈技术,开展电磁阻尼线圈与感应电源线圈的一体化设计,探索车辆振动特性与输出感应电压特性的关系,研究感应电压升压、整流和存储技术,设计容量匹配的供电系统,实现车辆振动容量的反馈复用。

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词条目录
  1. 电磁悬架简介
  2. 电磁悬架构造原理
  3. 电磁悬架常见分类
  4. 电磁悬架优点
  5. 电磁悬架作用
  6. 电磁悬架发展趋势

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