【正文】 中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。但因電磁懸浮系統(tǒng)需要較強(qiáng)的動(dòng)力供給，控制系統(tǒng)較復(fù)雜，技術(shù)水平要求較高且價(jià)格昂貴，從而限制了其在工程中的應(yīng)用。永磁懸浮系統(tǒng)是利用永磁體的磁感現(xiàn)象以及永磁體之間的斥力和引力來達(dá)到懸浮的目的。20 世紀(jì)70 年代以來，永磁材料的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。目前，永磁材料已進(jìn)入第三代，并在磁性材料的研究上取得了重要突破。NdFeB系永磁材料被稱為現(xiàn)代磁王，能推起相當(dāng)于自身重量640 倍的重物，而一般鐵氧體也能推起相當(dāng)于自重120 倍的重物。由于永磁懸浮系統(tǒng)具有技術(shù)實(shí)施及維修保養(yǎng)水平要求不高、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，其在工程中的應(yīng)用愈來愈廣泛。圖1 磁懸浮機(jī)構(gòu)懸浮方式原理示意圖目前，成熟的磁懸浮系統(tǒng)在汽車工程中的應(yīng)用較少，但磁懸浮技術(shù)在磁懸浮列車中的應(yīng)用給我們帶來了啟示：既然采用磁場(chǎng)作為彈性介質(zhì)的磁懸浮列車比采用鋼板彈簧和螺旋彈簧的舊式列車有更好的減振性能，那么將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用于汽車也應(yīng)當(dāng)有類似的結(jié)果。因而，一些有識(shí)之士已開始探討將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用于汽車工程中。本文綜述和分析、探討了磁懸浮技術(shù)在汽車工程中的應(yīng)用，并展望了應(yīng)用前景。磁懸浮技術(shù)在汽車主動(dòng)懸架中的應(yīng)用通過改變電磁鐵線圈中電流，不但可以改變電磁力的大小，而且可以改變電磁力的方向。因此，可基于電磁鐵設(shè)計(jì)汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)[1,2]。汽車磁懸浮主動(dòng)懸架系統(tǒng)的工作原理框圖如圖2 所示[1]，主動(dòng)懸架系統(tǒng)的機(jī)械部分由工作缸筒、永磁體和鑄鋼體等組成?？刂葡到y(tǒng)由電子元件、超聲波傳感器、控制器、功率放大器和線圈組成。由超聲波傳感器檢測(cè)位移激振信號(hào)，該信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后經(jīng)過控制器處理，來調(diào)整線圈電壓的大小，使作用在鑄鋼體上的力發(fā)生變化，達(dá)到調(diào)整系統(tǒng)剛度和阻尼系數(shù)的目的。為了克服主動(dòng)懸架系統(tǒng)中電磁力控制穩(wěn)定性差和電磁懸浮剛度小等缺點(diǎn)，可采用彈簧和電磁力共同構(gòu)成懸掛系統(tǒng)的剛度，如圖3 所示。圖2 汽車磁懸浮主動(dòng)懸架系統(tǒng)的工作原理框圖圖3 電磁力、彈簧復(fù)合剛度控制器仿真結(jié)果表明，由于電磁懸浮主動(dòng)懸架系統(tǒng)的控制器參數(shù)可調(diào)，使得該系統(tǒng)具有很好的動(dòng)力可調(diào)特性，其剛度和阻尼在線可調(diào)。但電磁懸浮技術(shù)在汽車主動(dòng)懸架中的應(yīng)用還有許多問題需要進(jìn)一步研究，如系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化，控制策略和算法，電磁懸浮系統(tǒng)的工程實(shí)現(xiàn)等。磁懸浮技術(shù)在汽車減振器中的應(yīng)用如采用由兩塊同極相對(duì)的高強(qiáng)度永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)作為汽車減振器的彈性介質(zhì)，兩磁鐵同極間的斥力隨著兩磁級(jí)間距離的減小而變大，因此具有良好的非線性剛度特性，而且可根據(jù)負(fù)載自動(dòng)調(diào)整剛度及車身高度，可以很好地滿足汽車行駛平順性的要求。一種磁懸浮汽車減振器的結(jié)構(gòu)如圖4 所示[3]。此磁懸浮減振器的彈性力主要由上、下主磁鐵218的N 極間的排斥力產(chǎn)生。行程開關(guān)觸點(diǎn)11 通過連桿2 與活塞柱1 相連接，塑料套筒126 和橡膠隔塊333 起限定聚磁磁鐵1334 位置的作用，密封圈4 起防塵、密封的作用。當(dāng)活塞柱1 相對(duì)壓蓋5向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧7 起緩沖的作用，當(dāng)活塞柱1 相對(duì)基筒6 向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，橡膠墊片130 起緩沖的作用。固定片27 與橡膠墊片17 間的空腔內(nèi)充有油液，導(dǎo)管15 分別與套筒8 及一儲(chǔ)液罐（上部空腔內(nèi)充有氣體）相連。當(dāng)該減振器被壓縮時(shí)，套筒8 內(nèi)的油液通過導(dǎo)管15 進(jìn)入一儲(chǔ)液罐，由于此時(shí)儲(chǔ)液罐內(nèi)的阻尼片可隨油液上升，所以油液阻力很小。當(dāng)該減振器被壓縮后復(fù)原時(shí)，活塞柱1 向上運(yùn)動(dòng)，儲(chǔ)液罐內(nèi)的氣體壓力較大，把油液下壓，經(jīng)阻尼片上的阻尼孔壓回套筒8 內(nèi)，油液經(jīng)阻尼片上的阻尼孔時(shí)發(fā)熱，振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能。另外，通過控制電路液力左右移動(dòng)活塞柱24，可運(yùn)用聚磁原理調(diào)整減振器的剛度特性，并可改變減振器的長度，從而調(diào)整車高。24–活塞柱 2–連桿 22–壓環(huán) 228–密封圈 5–壓蓋 6–基筒 7–螺旋彈簧8–套筒 1114–行程開關(guān) 11–行程開關(guān)觸點(diǎn) 15–導(dǎo)管 12334–聚磁磁鐵130–橡膠墊片 18–下主磁鐵 126–塑料套筒 25–基座 27–固定片 29–上主磁鐵 333–橡膠隔塊圖4 磁懸浮汽車減振器結(jié)構(gòu)示意圖由以上可以看出，此磁懸浮減振器原理正確，具有很好的可行性，但其減振性能仍需做深入細(xì)致的仿真分析和實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證。值得一提的是，通過上、下主磁鐵間充有油液的方式緩沖振動(dòng)一方面會(huì)增加減振器的加工技術(shù)要求（如密封技術(shù)），另一方面會(huì)使減振器發(fā)熱，而溫度對(duì)磁性材料的性能有一定的影響，如采用加裝散熱片散熱，將使結(jié)構(gòu)更趨復(fù)雜。如采用將此減振器與一阻尼器并聯(lián)的工作方式，可能會(huì)具有更好的可行性。磁懸浮技術(shù)在汽車座椅中的應(yīng)用為提高汽車乘坐舒適性和操縱性能，可將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用于汽車座椅上[4,5]。圖5 所示為按照吸引懸浮的原理設(shè)計(jì)的汽車磁懸浮座椅[4]。該座椅所采用的磁鐵為斷面尺寸為30mm(H)24mm(W)(W/H )的釹鐵硼磁鐵，磁鐵間距在1～5mm 內(nèi)可調(diào)。上導(dǎo)槽的上下升程為10mm，為了使懸浮磁鐵不接觸下導(dǎo)軌，上下導(dǎo)軌間安裝了樹脂襯墊，當(dāng)產(chǎn)生沖擊時(shí)，為了不使座椅脫開，采用了上導(dǎo)槽夾住下導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)。為了使左右方向磁鐵間隔一定，外側(cè)安裝軸承來定位。左右上導(dǎo)槽間以剛性結(jié)合來限制向外的偏移。試驗(yàn)結(jié)果表明，試制的座椅前后滑動(dòng)時(shí)，與常規(guī)座椅相比，滑動(dòng)阻力減小到1/5～1/10。圖5 汽車磁懸浮座椅的可調(diào)軌道機(jī)構(gòu)為克服排斥型磁懸浮系統(tǒng)剛度大、難于控制的缺陷，可采用線性彈簧和非線性磁浮裝置組合的方法設(shè)計(jì)汽車座椅[5]，使該座椅具有小變形時(shí)較“軟”的線性特性，大變形時(shí)較“硬”的非線性特性。試驗(yàn)結(jié)果表明，該種座椅隔振性能良好，基本相當(dāng)于半主動(dòng)隔振系統(tǒng)，抗沖擊性能良好，可克服常規(guī)座椅在大載荷下“撞底（bottoming）”的現(xiàn)象，同時(shí)該種座椅還具有行程小的優(yōu)點(diǎn)。磁懸浮技術(shù)在救護(hù)車擔(dān)架隔振中的應(yīng)用一種救護(hù)車磁懸浮擔(dān)架的結(jié)構(gòu)如圖6 所示[6]，該磁懸浮擔(dān)架由支架、安裝在支架下方及地板上方磁極相對(duì)的上磁體和下磁體、支架與地板之間的四邊形連桿機(jī)構(gòu)組成。在上述兩塊磁體的作用下，擔(dān)架支架通過四邊形連桿機(jī)構(gòu)懸浮在地板上，從而可有效吸收擔(dān)架支架的振動(dòng)。圖6 救護(hù)車磁懸浮擔(dān)架結(jié)構(gòu)示意圖 幾點(diǎn)探討 磁屏蔽問題磁場(chǎng)是否損壞人體健康、能否有效屏蔽是磁懸浮技術(shù)在汽車工程中應(yīng)用最值得注意的主要問題之一。在現(xiàn)有磁懸浮技術(shù)在汽車工程中應(yīng)用方面的文獻(xiàn)中，對(duì)磁屏蔽問題都沒有述及，但該問題已在磁懸浮列車中得到有效解決。根據(jù)日本的報(bào)告，磁懸浮系統(tǒng)形成的電磁回路所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，僅相當(dāng)于地磁，對(duì)人體絲毫不會(huì)產(chǎn)生危害。而德國的測(cè)量結(jié)果更明確：坐在他們的磁懸浮列車上所感受到的磁場(chǎng)影響，小于坐在4米遠(yuǎn)的地方看一臺(tái)21 英寸的黑白電視機(jī)。因此，根據(jù)磁懸浮列車的研究成果，磁屏蔽問題能夠在汽車工程中應(yīng)用的磁懸浮機(jī)構(gòu)中得到有效解決。 磁懸浮系統(tǒng)阻尼問題在現(xiàn)有的磁懸浮機(jī)構(gòu)中，有些系統(tǒng)采用磁懸浮與阻尼器并聯(lián)使用的方式[2,3,5]，有些系統(tǒng)僅采用了磁懸浮方式，未加阻尼[1,6,7]。有的研究者認(rèn)為，磁懸浮自身可產(chǎn)生阻尼，且阻尼因子d=[7]，有的研究者認(rèn)為，磁懸浮自身產(chǎn)生阻尼是因相位變化而引起的[5]。磁懸浮系統(tǒng)的阻尼是自身產(chǎn)生還是因?qū)驒C(jī)構(gòu)的摩檫力造成，其產(chǎn)生阻尼的機(jī)理如何，尚需進(jìn)一步研究。 正負(fù)剛度不對(duì)稱問題磁懸浮系統(tǒng)正負(fù)剛度不對(duì)稱，即向下壓縮時(shí)的剛度大于向上運(yùn)動(dòng)時(shí)的剛度，從而造成了磁懸浮系統(tǒng)時(shí)域振動(dòng)曲線的非對(duì)稱性，這一問題在磁懸浮系統(tǒng)設(shè)計(jì)中值得注意。結(jié)語電磁懸浮系統(tǒng)具有較好的可控性，可將其應(yīng)用于汽車主動(dòng)懸架設(shè)計(jì)中。永磁懸浮系統(tǒng)具有良好的非線性剛度特性，且具有使用壽命長、技術(shù)實(shí)施要求不高、非接觸、無噪聲、無污染等優(yōu)點(diǎn)，可將其應(yīng)用于汽車減振器、座椅、救護(hù)車擔(dān)架中。隨著磁懸浮技術(shù)的完善，還可進(jìn)一步開發(fā)出磁懸浮式發(fā)動(dòng)機(jī)支架、磁懸浮式防撞保險(xiǎn)杠等產(chǎn)品。因此，磁懸浮技術(shù)在汽車工程中具有良好的應(yīng)用前景，但有些問題諸如磁屏蔽、工程實(shí)施、磁懸浮阻尼等尚需做進(jìn)一步做深入細(xì)致的研究。參考文獻(xiàn) 劉小英，王凌，2000（3）：14~17 陳渝光，李太福，2001（2）：62~64 李輝，1999(5)：34~37 4 ，國外汽車，1992(1)：25~28 Etsunori Fujita, Noritoshi Nakagawa Characteristics of Vertical Suspension Using Society of Automotive 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崔瑞意，申仲翰，1999(4)：54~56(end)第五篇：淺談電機(jī)在汽車中的應(yīng)用淺談電機(jī)在汽車中的應(yīng)用一．概述汽車是由眾多零部件構(gòu)成的，其中十分重要的一個(gè)零部件就是電機(jī)，電機(jī)在汽車中有著廣泛的應(yīng)用，主要有直流電機(jī)和交流電機(jī)兩種:直流電機(jī)又可以分為無刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)；交流電機(jī)有可以分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)等。汽車零部件用電機(jī)主要位于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和車身三大部位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般的普通汽車通常有15到28部電機(jī)。下面會(huì)介紹一些相關(guān)的應(yīng)用。二．電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)需要起動(dòng)電機(jī)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)從靜止到進(jìn)入運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，曲軸需要外力的幫助才能轉(zhuǎn)動(dòng)起來并到達(dá)需要的最低轉(zhuǎn)速，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)。汽車馬達(dá)起動(dòng)機(jī)的作用是啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),啟動(dòng)機(jī)上的齒輪工作時(shí)和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連的飛輪咬合,驅(qū)動(dòng)飛輪,帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。傳統(tǒng)的汽車起動(dòng)電機(jī)采用的是電磁式直流串勵(lì)電機(jī)，隨著釹鐵硼稀土永磁材料的應(yīng)用，便產(chǎn)生了高性能的稀土磁式直流電動(dòng)機(jī)。它有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。早期的發(fā)動(dòng)機(jī)采用化油器和分電器的形式，有污染嚴(yán)重和燃油經(jīng)濟(jì)性差的兩大缺點(diǎn)?，F(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)EFI（Electronic Fuel Injection）簡(jiǎn)稱電控燃油噴射系統(tǒng)，它的主要功能是控制汽油噴射、電子點(diǎn)火、怠速、排放、進(jìn)氣增壓、發(fā)電機(jī)負(fù)荷、巡航、警告指示、自我診斷與報(bào)警、安全保險(xiǎn)、備用功能。在供油系統(tǒng)中，電機(jī)和泵設(shè)計(jì)成為一體，即燃油泵為供油系統(tǒng)提供動(dòng)力。在怠速控制器中，旋轉(zhuǎn)式四相永磁步進(jìn)電機(jī)用于調(diào)整節(jié)氣閥的位置。發(fā)電機(jī)是汽車的主要電源，其功用是在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，向所有用電設(shè)備供電，同時(shí)給蓄電池充電。以前的汽車發(fā)電機(jī)是直流發(fā)電機(jī)，用換向器整流，從20世紀(jì)70年代起已經(jīng)逐步淘汰，現(xiàn)在的汽車發(fā)電機(jī)大都是交流發(fā)電機(jī)，用半導(dǎo)體整流。它具有體積小，功率大，壽命長，故障少和低速充電性能好的優(yōu)點(diǎn)。由于發(fā)電機(jī)輸出電壓會(huì)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增高而升高，故要用電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之符合使用需要?，F(xiàn)代轎車的發(fā)電機(jī)都是比較緊湊的，將集成電路調(diào)節(jié)器放進(jìn)發(fā)電機(jī)內(nèi)裝成一體，并且采用多管形式。例如夏利轎車的發(fā)電機(jī)就有8只半導(dǎo)體管，其中6只整流用，另2只用于三相中性點(diǎn)的電壓整流輸出，藉以提高發(fā)電機(jī)的功率。三．電機(jī)在底盤中的應(yīng)用汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一個(gè)一直依靠電力提供輔力矩的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，他用電動(dòng)機(jī)提供轉(zhuǎn)向助力，助力大小由電控電控單元（ECU）控制。該系統(tǒng)不使用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，而是依靠汽車上蓄電池作為其電源。也不需要復(fù)雜的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，只需要控制電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的大小和方向，就能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的自動(dòng)控制。 汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）是在制動(dòng)過程中防止車輪被制動(dòng)抱死，提高汽車制動(dòng)的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操控能力，縮短制動(dòng)距離的一種主動(dòng)安全裝置。在常見的ABS系統(tǒng)中，每個(gè)車輪上各安裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，將有關(guān)各車輪轉(zhuǎn)速的信號(hào)輸入電子控制裝置。電子控制裝置根據(jù)各車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號(hào)對(duì)各個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和判定，并形成相應(yīng)的控制指令。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置主要由調(diào)壓電磁閥組成，電動(dòng)泵（永磁式直流電動(dòng)機(jī)）組成和儲(chǔ)液器等組成一個(gè)獨(dú)立的整體，通過制動(dòng)管路與制動(dòng)主缸和各制動(dòng)輪缸相連。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置受電子控制裝置的控制，對(duì)各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。四．電機(jī)在汽車車身上零部件的應(yīng)用中央門鎖控制系統(tǒng)具有鑰匙聯(lián)動(dòng)鎖門和開門功能，當(dāng)駕駛員用鑰匙操作左右前門鎖時(shí)，全車車門（包括行李箱門）可以同時(shí)鎖止或打開。其中的電動(dòng)機(jī)式門鎖由可逆式電機(jī)、傳動(dòng)裝置及鎖體總成構(gòu)成。其工作原理為：由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條副或螺桿螺母副進(jìn)而驅(qū)動(dòng)鎖體總成，驅(qū)動(dòng)車門的鎖閉或開啟。 電動(dòng)后視鏡主要是讓駕駛員觀察汽車左右兩側(cè)的行人、車輛以及其他障礙物的情況，確保行車或倒車安全。其結(jié)構(gòu)主要以樞軸為中心，由使后視鏡能夠進(jìn)行上下和左右方向靈活變換位置的連個(gè)獨(dú)立的微電機(jī)（永磁式直流電機(jī)）、永久磁鐵及霍爾IC等組成。后視鏡由一個(gè)開關(guān)控制，能多方向運(yùn)動(dòng)，可使一個(gè)微電機(jī)或兩個(gè)同時(shí)工作。電動(dòng)雨刮器主要由刮水器主機(jī)（電機(jī)）、連動(dòng)桿和雨刷組成。原動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)部分首先是蝸桿蝸輪傳動(dòng)。接下來是蝸輪帶動(dòng)連桿擺動(dòng)，連桿帶著雨刷左右擺動(dòng)，完成刷雨過程。5—刮片架；6—擺桿；8—連桿； 9—蝸輪；10—蝸桿；11—電動(dòng)機(jī)；12—支架現(xiàn)在許多轎車門窗玻璃的升降(關(guān)閉和開啟)已經(jīng)拋棄了搖把式的手動(dòng)升降方式，一般都改用按鈕式的電動(dòng)升降方式，即使用電動(dòng)玻璃升降器來控制，也就是常說的“電動(dòng)門窗”。電動(dòng)玻璃升降器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是電動(dòng)機(jī)和減速器，這兩者是組裝成一體的，其中電動(dòng)機(jī)采用可逆性永磁直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)有兩組繞向不同的磁場(chǎng)線圈，通過開關(guān)的控制可做正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，也就是說可以控制門窗玻璃的上升或下降。五．總結(jié)除了上面說到是電機(jī)的應(yīng)用，汽車中還有許多零部件是使用到電機(jī)或者電機(jī)是主要的組成部分。例如：在汽車的懸架減震控制系統(tǒng)中；在汽車巡航控制系統(tǒng)中；電動(dòng)天窗，自動(dòng)前燈，電動(dòng)汽車座椅調(diào)整器等。隨著汽車電子控制技術(shù)和電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)將更加廣泛應(yīng)用于汽車的自動(dòng)化中。參考文獻(xiàn)[1] 周涌 電機(jī)應(yīng)用第一講電機(jī)在汽車零部件上的應(yīng)用 [2] 王慶合 淺談步進(jìn)電機(jī)在汽車上的應(yīng)用 [3] 高尚勇三相交流異步電機(jī)在汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用研究 重慶 重慶大學(xué) [4] 莫麗紅 雙轉(zhuǎn)子電機(jī)及其在混合電動(dòng)汽車中的應(yīng)用 武漢大學(xué)學(xué)報(bào) 201245（4）511515