高藝鵬

摘 要：在當(dāng)今汽車技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域，電磁主動(dòng)懸架技術(shù)占據(jù)著重要位置。因此我國(guó)的汽車生產(chǎn)企業(yè)與研究部門在吸取國(guó)外技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了這一技術(shù)專項(xiàng)研究。此次研究的主要內(nèi)容包括了電磁主動(dòng)懸架技術(shù)的主要類型、技術(shù)研究中遇到的主要問(wèn)題以及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而為我國(guó)汽車生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展提供理論支持。

關(guān)鍵詞：電磁主動(dòng)懸架;類型;發(fā)展趨勢(shì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.028

隨著我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，大量的新型汽車制造技術(shù)在我國(guó)汽車生產(chǎn)企業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。其中汽車電磁主動(dòng)懸架技術(shù)就是當(dāng)前一項(xiàng)較為先進(jìn)的汽車制造技術(shù)。這一技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于提高汽車應(yīng)對(duì)路面情況反應(yīng)速度，進(jìn)而提高汽車穩(wěn)定性，特別是車體高速駕駛情況下的穩(wěn)定性起到了重要作用。因此研究者根據(jù)電磁主動(dòng)懸架技術(shù)特征開(kāi)展了相關(guān)技術(shù)與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)研究。

1 汽車電磁主動(dòng)懸架技術(shù)的主要類型

在當(dāng)前的汽車電磁主動(dòng)懸架技術(shù)應(yīng)用中，其主要技術(shù)類型包括了滾珠絲桿、感應(yīng)直線電機(jī)以及永磁直線電機(jī)三種主要類型。

1.1 滾珠絲桿式電磁主動(dòng)懸架技術(shù)

滾珠絲桿式技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用是由旋轉(zhuǎn)式電機(jī)和旋轉(zhuǎn)直線轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)組合技術(shù)發(fā)展而成。其原理是利用傳動(dòng)裝將電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)汽車運(yùn)行中主動(dòng)懸架控制要求。在實(shí)際的應(yīng)用中，這一技術(shù)的主要特點(diǎn)包括了以下幾點(diǎn)：一是運(yùn)行中的推力體積大;二是系統(tǒng)的傳動(dòng)效率較高，同時(shí)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力強(qiáng);三是系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。但是在實(shí)際的應(yīng)用中，這一技術(shù)也存在一定缺陷。如因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)問(wèn)題造成系統(tǒng)摩擦阻尼影較大，進(jìn)而影響了懸架作動(dòng)器運(yùn)行效率。為此研究者將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進(jìn)而提高設(shè)備運(yùn)行效率作為滾珠絲桿式主動(dòng)懸架重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。

1.2 感應(yīng)直線電機(jī)式電磁主動(dòng)懸架技術(shù)

感應(yīng)直線電機(jī)是直線電機(jī)在汽車控制技術(shù)中的主要應(yīng)用，也是當(dāng)前較為常見(jiàn)的電磁主動(dòng)懸架技術(shù)類型。在實(shí)際應(yīng)用中，這一技術(shù)的特點(diǎn)主要包括了以下幾點(diǎn)：一是能量消耗較低。由于采用了車彈簧并聯(lián)的高效連接方式，因此這類懸架結(jié)構(gòu)可以有效的減小車輛運(yùn)行中的能量消耗。二是推力體積比較大，同時(shí)結(jié)構(gòu)間不存在接觸摩擦。三是懸架內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)、安裝、維修等工作的開(kāi)展。四是這類結(jié)構(gòu)響應(yīng)快速，進(jìn)一步提高了汽車行駛中的穩(wěn)定性。但是這一技術(shù)在運(yùn)行中也存在運(yùn)行中易產(chǎn)生高溫現(xiàn)象的問(wèn)題。因此如何在保障作動(dòng)器推力的情況下，確保電機(jī)系統(tǒng)溫度也就成了當(dāng)前技術(shù)研究的重要內(nèi)容。

1.3 永磁直線電機(jī)式電磁主動(dòng)懸架技術(shù)

永磁直線電機(jī)主要結(jié)構(gòu)直線電機(jī)基本相同，也是直線電機(jī)的一種發(fā)展趨勢(shì)。這一技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中具有以下的幾個(gè)特點(diǎn)：一是系統(tǒng)運(yùn)行中具有較高的可控性。二是系統(tǒng)運(yùn)行中兼具了感應(yīng)直線電機(jī)優(yōu)勢(shì)特征，且在高推力體積比與消除了滑移率方面有著更好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但是需要我們注意的是永磁體材料自身就存在內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、磁后效等等技術(shù)問(wèn)題，因此這一技術(shù)應(yīng)用的穩(wěn)定性也是我們必須面對(duì)的技術(shù)性問(wèn)題。

2 當(dāng)前電磁主動(dòng)懸架應(yīng)用遇到的主要問(wèn)題研究

在電磁主動(dòng)懸架技術(shù)應(yīng)用中，如何保證懸架系統(tǒng)工作必須的持續(xù)供電，進(jìn)而確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定是當(dāng)前技術(shù)研究中遇到的主要問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，研究者根據(jù)電磁主動(dòng)懸架技術(shù)的主要原理開(kāi)展了針對(duì)性的技術(shù)研究。其研究的核心內(nèi)容在于系統(tǒng)作動(dòng)器技術(shù)發(fā)展，是其在通電情況下可以為系統(tǒng)提供可控推力，而在斷電情況轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)，為系統(tǒng)蓄電池充電能儲(chǔ)存，進(jìn)而減少懸架系統(tǒng)中的能量消耗。為實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)，技術(shù)研究者根據(jù)不同的懸架技術(shù)類型開(kāi)展了針對(duì)性的技術(shù)研究。其中感應(yīng)直線電機(jī)技術(shù)由于其磁場(chǎng)技術(shù)特殊性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)作動(dòng)器能量回收技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。因此降低懸架能耗研究的重點(diǎn)集中在其他兩種懸架技術(shù)形式上。

2.1 滾珠絲桿式懸架能耗降低研究

為了滾珠絲桿式電磁主動(dòng)懸架運(yùn)行中的能源消耗，技術(shù)研究者對(duì)懸架系統(tǒng)能量控制設(shè)備開(kāi)展了技術(shù)研究，研究的內(nèi)容主要包括了電磁作動(dòng)器能量消耗及相關(guān)回收公式的重新推導(dǎo)，并根據(jù)推導(dǎo)出的數(shù)據(jù)分析結(jié)果對(duì)能耗系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。之后技術(shù)人員利用1/4懸架臺(tái)架試驗(yàn)臺(tái)對(duì)新設(shè)計(jì)的作動(dòng)器以及能耗系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示新的懸架能源系統(tǒng)總耗能為-15.3W，且新設(shè)計(jì)的作動(dòng)器能量回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了能源自供應(yīng)要求，確保了系統(tǒng)運(yùn)行中的節(jié)約能源要求。

2.2 永磁直線電機(jī)式懸架能耗降低研究

在這類系統(tǒng)能源回收研究中，技術(shù)人員采用了直流直線電機(jī)作為懸架系統(tǒng)能量回收裝置。回收技術(shù)使用的是雙壓充電電路對(duì)技術(shù)。通過(guò) 1/4 懸架試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)顯示，采用這一技術(shù)后，系統(tǒng)運(yùn)行中能源回收效果極為明顯，進(jìn)而體現(xiàn)了電磁作動(dòng)器有著很強(qiáng)的能量回收能力，但是整體減少能源消耗效果低于滾珠絲桿式懸架系統(tǒng)。

2.3 研究結(jié)果

在研究中技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)由于滾珠絲桿式結(jié)構(gòu)的能源回收量回收方式更加合理，因此其在運(yùn)行中可以滿足系統(tǒng)的能源自供應(yīng)要求。與之相比較永磁直線電機(jī)式系統(tǒng)能源回收系統(tǒng)只是降低了系統(tǒng)能耗，無(wú)法滿足系統(tǒng)能源的自供應(yīng)要求，需要研究者做好進(jìn)一步的技術(shù)研究。

3 電磁主動(dòng)懸架技術(shù)發(fā)展研究

在當(dāng)前的汽車電磁主動(dòng)懸架應(yīng)用技術(shù)研究中，滾珠絲桿和直線電機(jī)式技術(shù)是當(dāng)前主要研究?jī)?nèi)容。這主要是因?yàn)檫@兩項(xiàng)技術(shù)具有較為成熟的技術(shù)特性。在滾珠絲杠式技術(shù)的應(yīng)用中，其核心內(nèi)容旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及系統(tǒng)控制算法是較為成熟的技術(shù)，因此這一技術(shù)在生產(chǎn)與使用中具有極強(qiáng)的可靠性與可行性。而隨著直線電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論是感應(yīng)還是永磁電機(jī)都具備推力面積大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)接觸摩擦、響應(yīng)快等技術(shù)特征，因此也保證了電磁主動(dòng)懸架應(yīng)用效果的實(shí)現(xiàn)。而在未來(lái)的電磁主動(dòng)懸架技術(shù)應(yīng)用中，提高系統(tǒng)能源回收質(zhì)量與效率，進(jìn)而確保系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行將會(huì)成為研究者的主要研究?jī)?nèi)容。

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