آلية عمل السيارات على أساس المغناطيس

كيف يتم استخدام المغناطيس في صناعة السيارات؟

في هذا العالم الحديث، يبحث الناس عن مركبات أكثر تقدمًا وراحةً واقتصادًا وأمانًا. تعمل شركات تصنيع السيارات على تصنيع وتطوير المركبات باستخدام التكنولوجيا الحديثة مثل إدخال المغناطيس بسبب الخصائص الاستثنائية للمغناطيس. المغناطيس عبارة عن مواد لها القدرة على جذب أو صد الجسيمات أو الأشياء الكهرومغناطيسية. النوعان الرئيسيان من المغناطيس هما المؤقت والدائم. تتمتع المغناطيسات الدائمة بقوة مغناطيسية قوية وثابتة بينما تتمتع المغناطيسات المؤقتة بقوة مغناطيسية حتى تدفق التيار.

 تستخدم المغناطيسات في أنواع مختلفة من التطبيقات في مختلف مكونات وأنظمة السيارات. في هذه المقالة، يتم شرح التطبيقات المختلفة للمغناطيسات في صناعة السيارات بالتفصيل وكيف تجعل هذه المغناطيسات السيارات أكثر أمانًا وراحة.

في المولدات والمولدات الكهربائية:

المولدات والمولدات هي الأجهزة الميكانيكية المستخدمة لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. هذه الأجهزة هي مكونات أساسية لمركبات محرك الاحتراق الداخلي. في مجموعة الدوار للمولدات والمولدات، يتم استخدام المغناطيس. يتم إنتاج المجال المغناطيسي عندما يعمل المحرك ويتم تحريض التيار في لف الجزء الثابت. يتم تصحيح التيار الناتج واستخدامه لتشغيل المستشعر وأنظمة الترفيه والأضواء وشحن بطاريات المركبات. تعمل المغناطيسات المستخدمة في المولدات والمولدات في مركبات محرك الاحتراق الداخلي على تحسين كفاءة الوقود والكفاءة العامة لأن الحمل يتم تقليله. إن توليد وتوزيع الطاقة موثوقان للغاية وفعالان بسبب المجال المغناطيسي القوي في المولد.

المحركات ومجموعات نقل الحركة:

أهم تطبيقات المغناطيسات هي في محركات وناقلات الحركة للمركبات الهجينة والكهربائية. مغناطيسات النيوديميوم الأرضية النادرة NdFeB هي المغناطيسات الدائمة المستخدمة على نطاق واسع في المحركات. تنتج محركات المغناطيس الدائم هذه طاقة ميكانيكية بكمية صغيرة من الطاقة الكهربائية. تحدد خصائص مثل الاستقرار الحراري والقوة المغناطيسية للمغناطيسات كفاءة وناتج الطاقة للمحركات. تزداد الكفاءة الإجمالية للمركبات الهجينة والكهربائية من خلال استخدام المغناطيس الدائم في المركبات بسبب تحسين كفاءة تحويل الطاقة وكثافة عزم الدوران العالية.

في الملف اللولبي والمحركات:

المحركات والملفات اللولبية هي أجزاء المركبات وتعمل بمساعدة المجال المغناطيسي. يتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية في الملف اللولبي بمساعدة المجال المغناطيسي. يتم التحكم في نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) وأنظمة النقل وإدارة وظائف المحرك بواسطة الملف اللولبي والمحركات. يعتمد عمل الملفات اللولبية والمحركات على المجال المغناطيسي. يتم التحكم في وظائف المركبة بدقة بواسطة المحركات والملفات اللولبية.

التوافق الكهرومغناطيسي:

توجد مجموعة متنوعة من الأنظمة الإلكترونية المثبتة في أحدث المركبات التكنولوجية، وفي بعض الأحيان يتسبب التداخل الكهرومغناطيسي في اضطراب وظائف الأنظمة الإلكترونية. تُستخدم مرشحات التداخل الكهرومغناطيسي ومواد الحماية لحماية الأنظمة الإلكترونية من التداخل الخارجي. تتم الملاحة والترفيه وإدارة المحرك والسلامة بشكل فعال من خلال منع التداخل الكهرومغناطيسي.

مضخة مغناطيسية:

تُستخدم المضخات لإمداد الوقود من الخزان إلى المحرك. يتم تحسين كفاءة المضخات المستخدمة في المركبات باستخدام الاقتران المغناطيسي في المضخة.

القوابض:

تُستخدم القوابض المغناطيسية في المركبات للتحكم في حركة المركبات وتشغيلها. وفي هذه الأنواع من القوابض، لا يوجد اتصال مادي بين الألواح، ويتم نقل عزم الدوران مع المجال المغناطيسي. وبالتالي يكون التآكل والتلف أقل ويتطلب صيانة أقل. كما تزداد كفاءة القوابض في نقل الطاقة.

لأنظمة الاستشعار في المركبة:

يتم مراقبة وظائف السيارة والتحكم فيها باستخدام أجهزة استشعار مغناطيسية، ويتم شرح تطبيقات أجهزة الاستشعار المغناطيسية في السيارة على النحو التالي:

أجهزة استشعار الموضع:

تعمل أجهزة استشعار الموضع المستخدمة في المركبات مع المجال المغناطيسي الناتج عن المغناطيسات. هناك أجهزة استشعار مختلفة للموضع مثل أجهزة استشعار الدواسة وأجهزة استشعار موضع التروس وأجهزة استشعار موضع الخانق. تُستخدم هذه الأجهزة الاستشعارية للكشف عن الموضع. يتم إرسال المعلومات في الوقت الفعلي إلى نظام التحكم من خلال هذه الأجهزة الاستشعارية التي تتحكم بشكل أكبر في أداء المركبة.

أجهزة استشعار لقياس السرعة:

يتم اكتشاف سرعة كل عجلة من عجلات السيارة بواسطة مستشعر السرعة. تحتوي مستشعرات السرعة هذه على مغناطيسات لاستشعار تغير سرعة العجلة. يتم توفير بيانات تغير السرعة بواسطة المستشعرات لنظام منع الكبح (ABS) لمنع انزلاق العجلات وقفلها أثناء تسارع السيارة وفرملةها.

المستشعرات ( تأثير هول ) :

 يتم الكشف عن مستوى السائل وموضع الدواسة وموضع الأبواب في المركبات بواسطة أجهزة استشعار تأثير هول. يتم استخدام المغناطيسات في هذه المستشعرات للكشف عن تغيرات المعلمات في المركبة. يتم ضمان التشغيل الآمن والفعال للمركبة باستخدام أجهزة استشعار تأثير هول.

MRC (التحكم المغناطيسي في الركوب):

تستخدم أنظمة التحكم المغناطيسي في الركوب في المركبات لتوفير رحلة مريحة للراكب من خلال نظام التعليق السائل المغناطيسي الذي يغير صلابة ممتص الصدمات في حالة الطرق غير المستوية أو المهترئة. تتغير لزوجة السائل المغناطيسي عند التفاعل مع خطوط المجال المغناطيسي. تكتشف المستشعرات تغير سرعة العجلات وتشارك البيانات مع نظام التحكم ويقوم نظام التحكم بتنشيط نظام التعليق لمزيد من العمل للتحكم في صلابة ممتص الصدمات حتى يشعر الركاب بالراحة أثناء القيادة على الطرق ذات الحالة السيئة.

نظام الشحن والبطارية للسيارات الكهربائية:

تُستخدم أنظمة الشحن اللاسلكي في أحدث طرازات المركبات الكهربائية والهجينة. ويمكن شحن هذه المركبات لاسلكيًا باستخدام الحث المغناطيسي. وتزداد كفاءة الطاقة وقدرات التخزين للبطاريات المستخدمة في المركبات الكهربائية باستخدام المغناطيس في البطاريات.

أنظمة التوجيه والملاحة للمركبات:

تُستخدم مستشعرات موضع العجلة في آلية توجيه المركبات لمشاركة بيانات حركة العجلة مع وحدة التحكم في المركبات. تعمل مستشعرات موضع العجلة هذه مع المجال المغناطيسي. يتم تحديد المواقع والتحكم الدقيق للكاميرات ومستشعر LIDAR لنظام القيادة الذاتية للمركبات بشكل وظيفي مع المجال المغناطيسي الناتج عن المغناطيس. نظام القيادة الذاتية هو النظام الذي يتم من خلاله تشغيل المركبات بدون سائقين وهذا ممكن إذا كانت الملاحة والكشف مثاليين. أدى استخدام المغناطيس في المستشعرات ووحدة التحكم في هذا النظام إلى جعل الكشف والملاحة فعالين للغاية.

مُحوّلات ومُعاكسات السيارات الكهربائية والهجينة:

تُستخدم المحولات والمحولات في المركبات الكهربائية والهجينة لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية حتى تتمكن المركبات من العمل. تحتوي هذه المحولات والمحولات على مغناطيسات تساعد في نقل الطاقة بكفاءة بين البطاريات والمحرك والنظام الميكانيكي للمركبة.

أهمية المغناطيس في ضمان كفاءة وسلامة المركبات

تم تحسين سلامة وكفاءة المركبات باستخدام المغناطيسات. هناك سيناريوهات مختلفة يتم فيها تحسين كفاءة وسلامة المركبة.

نظام منع انغلاق المكابح (ABS) هو جهاز يستخدم مستشعرات سرعة العجلات المغناطيسية لقياس سرعة العجلات ويتم مشاركة بيانات السرعة مع نظام التحكم في نظام منع انغلاق المكابح (ABS) للعمل. وبهذه الطريقة، يتم ضمان سلامة السيارة. نظام التحكم في الجر هو نظام يتحكم في استقرار المركبات ويحافظ عليه. يتم منع جر عجلة الحمل المدفوعة بواسطة نظام منع انغلاق المكابح ويعمل على أساس المجال المغناطيسي. يتم تعزيز السلامة على الطرق بشكل عام من خلال نظام مساعد السائق المتقدم (ADAS)، في هذا النظام، يتم اكتشاف عوامل السيارة والبيئة وقياسها باستخدام المستشعرات المغناطيسية. من خلال مراقبة ومراقبة كمية الوقود للمحرك وفقًا للمتطلبات والظروف، يتم تقليل استهلاك الوقود وزيادة كفاءة الوقود للمركبات. يمكن الاستخدام الفعال وإدارة الطاقة باستخدام المغناطيس في المولدات والمستشعرات. يتم تقليل خسائر الطاقة لأن استخدام المجال المغناطيسي يتطلب عددًا أقل من الوسائط المنقولة.

خاتمة:

تستخدم المغناطيسات في المركبات في مجموعة متنوعة من التطبيقات، وقد أصبحت هذه المغناطيسات من الأجزاء الأساسية والأكثر طلبًا في المركبات. فكل مكون من مكونات المركبة يحتوي على مغناطيس أو يعتمد على مبدأ المجال المغناطيسي. وتعمل المحركات/الملفات اللولبية، ووظائف أجهزة الاستشعار، وتشغيل المحركات، وتوليد الطاقة الكهربائية، والتحكم في المكابح والقابض، والتحكم في الملاحة والتوجيه، وأنظمة الموسيقى بمساعدة المغناطيسات. وهذه العمليات ضرورية للمركبة. وقد زاد أداء وكفاءة وسلامة السيارات باستخدام المغناطيسات في المركبات. ويمكن جعل السيارات أكثر تقدمًا وراحة من خلال العمل على تصميم وتطوير المواد المغناطيسية وتبني الأفكار المبتكرة.