Что такое мотор колесо

Что такое мотор колесо для велосипеда

В этой теме мы поговорим о том, какие бывают мотор-колёса для велосипеда. Устройство это безусловно заслуживает повышенного внимания, потому как обладает целым рядом преимуществ. Так, ему не требуются дополнительные детали передающие крутящий момент: шестерёнки, цепи и т. п. Как итог, в этой системе трение и механические потери сведены до минимума, что доводит КПД подобных девайсов до 95%. В зависимости от специфики конструкции и иных критериев, можно отдать предпочтение различным разновидностям мотор-колёс.

Классификация мотор-колёс по конструкции
Классификация мотор-колёс по месту установки
Скоростные и тяговые мотор-колёса
Параметры мотор-колеса
Самые популярные производители мотор-колёс

Классификация мотор-колёс по конструкции

Редукторные

Такие приспособления имеют в своём распоряжении шестерни, расположенные непосредственно в корпусе устройства. Характерной особенностью подобной разновидности является малый вес (2-2,5 кг), а также скромные размеры. Планетарный редуктор даёт легковесному электродвигателю высокое значение тяги, что влечёт за собой возможность достойно соперничать с более мощными безредукторными движками. Редукторные мотор-колёса по КПД переигрывают прямоприводные изделия, а вот по износоустойчивости уступают им. Из-за наличия обгонной муфты, редукторные вариации предлагают весьма низкий коэффициент трения и кроме того, наблюдается экономный расход электроэнергии.

Электробайки оснащённые редукторными мотор-колёсами могут предложить ограниченную до 30-40 км/ч максималку, это что касается стандартных комплектов. Тут всё дело в том, что при езде на высоких скоростных режимах, будет срываться смазывающий материал с шестерен планетарного редуктора. Как следствие, повышенный износ и сокращение ресурса агрегата. Так что, если вам не требуются сверхскорости электрического байка и не нужна избыточная масса велосипеда, данная разновидность мотор-колеса является оптимальным вариантом.

Каким разновидностям электровелосипедов больше всего подходит редукторное мотор-колесо? Чаще всего его устанавливают на серийные городские, прогулочные, а также спортивные электровелосипеды. Мотор-колесо на 500 W, может разогнать электровело до 40 км/ч.

Безредукторные (бесщёточные)

Это прямоприводные движки, отличающиеся великолепной надёжностью и долговечностью, простотой конструкции, нулевым люфтом, тихоходностью и повышенной жёсткостью при нагрузках. Вдобавок, данные модификации могут функционировать как генератор, при замедлении. Они вырабатывают рекуперативную энергию, которая рассеивается в приводе и снова поступает к аккумуляторной батарее. Однако в этом случае имеет место и немаловажный нюанс: для задействования функции рекуперативного торможения, требуется чтобы контроллер предоставлял возможность выполнения такой функции электромотором. Редукторные модификации, в роли генератора к сожалению выступать не могут.

Но в то же время, девайсы имеют не малую массу и габариты. Так, масса прямоприводных мотор-колёс в сравнении с редукторными, может быть в два раза большей при одной и той же мощности. Куда ставят безредукторные вариации? Чаще всего они находят своё место на электровеликах повышенной грузоподъёмности, скоростных модификациях, а также скутерах.

Мотор-колесо – бесщеточный синхронный электромотор постоянного тока, интегрированный в ступицу колеса. Электрические моторы данного типа не используют вспомогательных механизмов для передачи мощности от электродвигателя к колесу и лишены компонентов, подверженных трению, кроме подшипников в редукторных моделях. Электромотор, передаточный механизм и колесо объединены в общий узел, что придает ему высокую эксплуатационную надежность.

Типы мотор-колес

Ступичные электродвигатели предназначаются для монтажа в переднюю или заднюю вилку велосипеда (с различными размерами дропаута оси), бывают разной мощности, с выполненной заспицовкой в обод или без нее. В зависимости от внутреннего устройства они бывают:

Редукторные – с интегрированным планетарным редуктором. Такие модели компактны и легковесны, не создают сопротивление при езде с отключенным мотором, имеют отличные тяговые качества и обеспечивают уверенное преодоление подъемов. Но они производятся небольшой мощности – 250–500 Вт, поэтому высокие скорости развить не позволяют.
Прямого привода – безредукторные. Производятся мощностью от 500 В до нескольких киловатт и позволяют получить скорость вплоть до 100 км/ч и более. Но прямоприводные моторы уступают редукторным моделям по тяговым характеристикам, а в отключенном состоянии оказывают сопротивление при накате. Для комфортных поездок по холмистой местности мощность МК прямого привода должна составлять не менее 1500 Вт.

Различия в устройстве мотор-колес

При наличии планетарного редуктора возрастает крутящий момент мотор-колеса, но ограничиваются его скоростные возможности. При использовании редукторного МК вы сможете легко преодолевать подъемы, но при езде на прямолинейных участках скорость будет умеренной – в среднем до 30–35 км/ч.

У прямоприводных моделей все наоборот – доступны более высокие скорости, но крутящий момент ниже, т.е. тяговые характеристики у редукторного МК на 350 Вт и прямоприводного МК на 1500 Вт примерно одинаковы. По надежности редукторные модели немного уступают прямоприводным, т.к. в конструкции редуктора есть планетарная передача с 3 шестернями из пластика. Их примерный ресурс – 6000–9000 км пробега. Зато редукторные модели обеспечивают лучший накат и позволяют легче крутить педали при отключенном моторе.

Прямоприводные модели имеют предельно простую и надежную конструкцию без шестеренок, более высокий КПД и способность к рекуперации энергии. Внутри такого устройства находятся статор и ротор – жестко зафиксированная ось колеса с обмотками и втулка с мощными постоянными магнитами. Это традиционная схема 3-фазного двигателя переменного тока.

Как работает мотор-колесо?

Независимо от того, как устроено электроколесо – с редуктором или без него, принцип его работы одинаков. В статоре в виде многолучевой звезды из электротехнической стали появляется магнитное поле. При взаимодействии с постоянными магнитами оно инициирует вращение ротора. На лучах статора есть обмотки, и когда по ним идет ток, лучи превращаются в электромагниты. Они притягивают постоянные магниты на роторе и инициируют вращение ротора.

Для получения нужной мощности и равномерного вращения колеса статор имеет несколько десятков обмоток. Но в результате они соединяются в 3 и чередуются по окружности: 1-2-3-1-2-3… На противоположной стороне на роторе есть магниты из редкоземельных материалов. Когда на обмотки поступают импульсы напряжения, происходит активизация их магнитных качеств, взаимодействие с магнитами и вращение ротора.

Импульсы поступают на обмотки поочередно и четко в нужные моменты времени. Определяют эти моменты находящиеся на статоре датчики Холла. Они отслеживают взаимное расположение ротора и статора, откликаются на магнитное поле и отправляют сигналы на контроллер. На основании полученных сведений контроллер своевременно подает на обмотки статора импульсы напряжения. Обмотки превращаются в электромагниты, вступают во взаимодействие с постоянными магнитами ротора и заставляют его вращаться. Наглядно принцип работы бесколлекторного электродвигателя представлен на картинке.

Элементы управления мотор-колесом

Интенсивность вращения ступичного электромотора регулируется рычагом газа. При смене его положения меняется число импульсов напряжения, подаваемых в единицу времени на обмотки. В результате меняется и скорость езды. В ручки тормоза также встроены датчики, которые в свою очередь отключают подачу питания на электрический двигатель при торможении.

В предыдущей статье блога VoltBikes рассказывается о том, какое напряжение лучше выбрать для электровелосипеда.

Электроснабжение узла обеспечивает аккумулятор. Многие велосипедисты уже испытали на практике, что такое мотор-колесо, и насколько оно расширяет возможности использования велосипеда.

Мотор-колесо – сердце электровелосипеда фото

Сейчас в продаже представлено множество готовых наборов с электроколесом и дополнительными комплектующими, позволяющими с легкостью преобразовать обычный велосипед в скоростное транспортное средство на электротяге. Хотя идея внедрения электромотора непосредственно в колесо далеко не нова, она только недавно получила полноценную реализацию и неизменно остается оптимальным решением при моторизации мобильного электротранспорта.

Первые изобретатели мотор-колеса

Впервые колесо, оснащенное электромотором, придумал и запатентовал сент-луисский изобретатель Веллингтон Адамс в 1884 году. Воплотить его задумки на практике смог 6 лет спустя бостонский изобретатель Альберт Парселл, создав ступичное мотор-колесо. В том же 1890 году патент на электроколесо с высоким крутящим моментом получил Эдвард Пархуст.

Современные изобретатели электроколес фото

Еще через 5 лет патент на создание велосипеда с электромотором, интегрированным в заднее колесо, был выдан Огдэну Болтону. Он оснастил свой щеточно-коллекторный двигатель постоянного тока 6-ю магнитами, вращающими мотор вокруг оси, и особым механизмом, не допускающим проворачивания двигателя в обратном направлении. Для питания мотора использовался блок 10 В 100 A аккумуляторов. Защитные функции выполняли особые пластины из металла.

В 1897 году электровелосипед с двойным двигателем в ступице педального колеса и 2-мя АКБ изобрел Хосе В. Либбей. Его разработка смогла развить существенную скорость, а используемый принцип работы мотора (чередование магнитных полюсов) в дальнейшем нашел применение при производстве прямоприводных мотор-колес. Также этот изобретатель впервые реализовал механизм работы контроллера: при езде по прямой работал один аккумулятор, а во время подъемов – оба.

Современные изобретатели электроколес

По-настоящему востребованными мотор-колеса стали с развитием аккумуляторных технологий, когда появилась возможность использования более легких аккумуляторов с высокими показателями емкости. Ступичные электродвигатели начали успешно использоваться в велосипедах и скутерах. В 1990 году были изобретены датчики определения и регистрации крутящего момента, появились АКБ усовершенствованного химического состава. Все это обеспечило стремительный рост популярности электровелосипедов.

Говоря о том, как называется колесо с мотором, можно перечислять разные названия, в т.ч. разработки Шкондина, Дуюнова и других изобретателей. Особого внимания заслуживает разработка Василия Шкондина. Он предложил оригинальную модель электродвигателя для монтажа во внутреннюю часть подвижного колеса. Эта конструкция, созданная еще в начале 90-х, считается одновременно одной из самых известных, и недоступных по сей день.

Чем отличаются мотор-колеса фото

Чем отличаются мотор-колеса?

Электроколеса классифицируются по разным критериям, таким как:

диаметр обода;
мощность мотора;
напряжение – 24, 36, 48 В;
эффективность;
масса;
материалы изготовления;
развиваемая скорость;
допустимая нагрузка;
тип привода – прямой привод или редукторный механизм;
особенности установки – вместо переднего или заднего колеса;
уровень влагопылезащищенности;
шумность;
особенности конструкции.

От того, как называется электро-колесо и какими особенностями оно обладает, зависят возможности его использования. Современные покупатели имеют возможность выбрать мотор-колесо для любых потребностей – передне- и заднеприводные модели, редукторные и безредукторные, мощностью от 150 до 2000 Вт, компактные или более габаритные.

Подробнее о том, какие бывают мотор-колеса, читайте в нашем предыдущем материале.

Если вы планируете оснастить свой велосипед электроприводом или купить электровелосипед, прежде всего вам нужно выбрать оптимальный привод мотор-колеса. В зависимости от конфигурации, электроколесо можно крепить на переднюю или заднюю ступицу. У каждого варианта привода есть свои достоинства и недостатки, а выбор оптимального варианта зависит от особенностей велосипеда и его предстоящего использования, стиля езды, индивидуальных предпочтений и других факторов.

Переднее велосипедное мотор-колесо

Поскольку ступичный электродвигатель утяжеляет колесо, при выборе типа привода необходимо определиться, какой вариант предпочтителен для вас в плане комфорта передвижения. Примите во внимание размеры и мощность подходящего электродвигателя, планируемое расположение аккумуляторной батареи и распределение нагрузки. Чтобы уравновесить переднее электроколесо, аккумулятор обычно устанавливают на багажник, а при использовании заднего мотор-колеса АКБ традиционно размещают в треугольнике рамы.

Переднее мотор-колесо для электровелосипеда

Преимуществами передней установки ступичного электродвигателя являются:

Простота монтажа – колесо спереди снимается, и вместо него устанавливается заспицованный в обод электродвигатель. Регулировщик скоростей и трансмиссия при этом не затрагиваются. Электроколесо крепится шайбами и гайками. Затем фиксируются рычаг газа, тормоза и другие комплектующие, устанавливаются контроллер и АКБ. В завершение, регулируются тормоза, и аккуратно закрепляются проводки.
Универсальность – передние ступичные двигатели подходят к велосипедам всевозможных модификаций.
Получение практически полноприводного средства передвижения – с передним электрическим и задним педальным приводом.
Безупречная балансировка веса – при расположении электромотора впереди и батареи на багажнике. При удачном распределении массы обеспечивается максимальная эффективность торможения. Это особенно ощутимо, когда велосипед с передним мотор-колесом используется для езды по скользкой заснеженной поверхности. Существенный перевес, наоборот, приводит к непредсказуемому поведению транспортного средства.
Достижение увеличенных значений крутящего момента.
Возможность визуального контроля работы мотор-колеса и своевременной остановки при выявлении очевидных отклонений в его работе.

Переднее мотор-колесо у электровелосипеда

Заднее электро-колесо для велосипеда

Преимуществами установки ступичного электромотора сзади выступают:

Максимально надежное крепление – без дополнительных внешних фиксаторов.
Возможность установки мощного двигателя без использования дополнительного фиксирующего крепежа.
Меньшая подверженность электродвигателя воздействию влаги и загрязнений – благодаря частичному прикрытию дисковым тормозом и кассетой звезд.
Прекрасная динамика разгона, комфорт передвижения по холмистой местности, уверенное преодоление подъемов, эффективное сцепление с поверхностью.
Высокая проходимость по снежному покрытию и рыхлому грунту.

Заднее электро-колесо для велосипеда фото

К недостаткам установки электродвигателя на заднюю ступицу относится более сложный монтаж – дополнительно крепятся тормозные диски, кассета или трещотка со звездами и остальные элементы трансмиссии. Еще один недостаток – при заносе на дороге управлять заднеприводным электровелосипедом сложнее, чем переднеприводным. Обычно тяжелое заднее мотор-колесо для электровелосипеда используется в сочетании с аккумулятором, размещенным в велосумке или водонепроницаемом боксе в треугольнике рамного каркаса. Это позволяет равномерно распределить вес и улучшить управляемость.

О том, как переделать велосипед в электровелосипед и сделать поездки более легкими и комфортными, читайте здесь.

Всё о моторах для электровелосипеда

Электродвигатели. Мотор-колёса. Разбираемся в тонкостях характеристик моторов для электровелосипеда!

На сегодняшний день существует большое количество электрических двигателей для велосипедов. Мы решили помочь вам разобраться во всем этом многообразии. Электродвигатели имеют ряд базовых параметров и подразделяются на несколько видов по конструкции и расположению. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Основные параметры электромоторов

Мощность

Один из главных параметров электродвигателя — мощность. Измеряется в ваттах, обозначается Вт или W ( англ). Упрощенно, это объём работы, проделываемый двигателем за еденицу времени. От мощности зависит максимальная скорость электровелосипеда. Мощность также влияет на расход энергии батареи — чем мощнее мотор, тем более ёмкая батарея ему требуется.

Крутящий момент

У любого электромотора существует показатель крутящего момента или момента силы. Это сила, с которой он способен воздействовать на ось вращения. От крутящего момента зависит динамика ( ускорение) и способность забираться в гору. Крутящий момент можно увеличить или уменьшить за счет редуктора, пожертвовав скоростью или наоборот. В частности, крутящий момент зависит от радиуса колеса.

Эффективность

Эффективность электромеханической системы это не постоянная величина. Она зависит от параметров двигателя, подаваемой мощности и необходимого крутящего момента. При подаче определенной мощности достигается максимальное значение эффективности, для современных электродвигателей это чуть более 90%. Это значение называется номинальной мощностью мотора. Такую мощность мотор способен поддерживать продолжительное время без перегрева. Электромотор способен коротковременно выдать значение пиковой мощности значительно выше номинальной, однако эффективность при этом ниже, что приводит к нагреву. Также, эффективность снижается при необходимости приложить высокий крутящий момент на низких оборотах.

Виды моторов для электровелосипеда:

расположение и типы моторов для электровелосипеда

Типы моторов для электровелосипеда

Электродвигатели для велосипедов делятся на две больших категории: мотор-колеса и кареточные ( центральные) моторы. Мотор-колеса, в свою очередь, делятся на электродвигатели с прямым приводом и редукторные. Кареточные моторы все являются редукторными. Таким образом мы получаем 3 основных вида привода для электровелосипеда.

1. Мотор-колеса с прямым приводом, безредукторные

Для начала отметим, что прямой привод может иметь только мотор-колесо. Электродвигатель расположен прямо в оси колеса и крутит его без дополнительных передаточных механизмов. С одной стороны, это упрощает конструкцию и сводит обслуживание мотора к минимуму. Отсутствие каких-либо передач делает данный тип мотора одним из самых эффективных. Однако, при нагрузке на низких оборотах, КПД сильно снижается, что приводит к нагреву мотора. Для создания необходимого крутящего момента используются магниты больших размеров, что делает безредукторное мотор-колесо довольно тяжелым. Наличие провода в оси мотора усложняет шиномонтаж. В случае наличия подвески, неподрессоренная масса мотора ухуджает её работу и даёт дополнительную нагрузку на покрышки. Среди плюсов данной конструкции также отмечу функции динамо и рекуперации, торможения двигателем с выработкой электроэнергии. Однако и тут есть побочный эффект: при кручении педалей мотор-колесо с прямым приводом создаёт сопротивление, причем чем мощнее мотор, тем оно заметнее.

2. Редукторные мотор-колеса

Данный тип моторов характеризует наличие механизма, преобразующего передаточное отношение — редуктора. Причем этот механизм встроен прямо в само мотор-колесо и представляет из себя планетарные шестерёнки ( показано на фото 1). Это позволяет получить больший крутящий момент и эффективность на малых оборотах. Следствием является уменьшение веса такого мотор-колеса за счет использования магнитов меньшего размера. Наличие механических элементов несколько уменьшает КПД, а также накладывает определённые ограничения на его максимальную мощность. Провод в оси мотора может усложнить шиномонтаж, однако современные качественные редукторные мотор-колеса как правило оснащены разёмным портом, решающим эту проблему. В случае наличия подвески, неподрессоренная масса мотора несколько ухуджает её работу и даёт дополнительную нагрузку на покрышки. При движении на педалях или накатом, редукторное мотор-колесо не крутит ротор, поэтому сопротивление качению по сравнению с мотор-колесом прямого привода у него значительно ниже, хотя и не полностью отсутствует. Рекуперативное торможение на данном типе моторов невозможно.

3. Кареточные и центральные моторы

Кареточным мотором называется внешний электродвигатель, закрепляемый на каретке велосипеда. Данный тип мотора всегда является редукторным т.к. имеет систему передач на колесо. Система кареточного мотора является наиболее сложной, т.к. совмещает в себе два источника мощности: сам мотор и педали. Сложность возникает из-за разности скорости кручения мотора и каденса ( скорости кручения педалей). Для решения данной задачи в мотор, как правило, встраивается понижающий редуктор. Это даёт возможность использования для двигателя велосипедной системы передач. Велосипедная цепь при этом накладывает ограничения на мощность, также повышается её износ. В ряде случаев мотор имеет отдельный привод на ось колеса, позволяющий обойти данное ограничение. Такой мотор называется центральным, т.к. он не связан с кареткой. В целом это наиболее требовательная к обслуживанию система. Однако, она лишена минусов мотор-колес: отсутствует неподрессоренная масса и сопротивление накату. Рекуперативное торможение на кареточном моторе невозможно из-за велосипедной трещетки, однако на центральном моторе с отдельным приводом она реализуема. Однако сопротивление накату в этом случае будет даже выше чем у прямого привода.

Расположение мотора

Чем, собственно, отличается заднее, переднее или центральное расположение мотора? На что это влияет, в каких условиях используется? Давайте разбираться.

Электровелосипед с задним приводом

Задний привод считается классическим и используется во всех традиционных велосипедах. Это не удивительно — во-первых на него приходится около 70% веса, а во-вторых легко организовать цепную передачу от педалей. Что касается электрических велосипедов, существует две принципиально разные схемы установки мотора для получения классического заднего привода:

1. Заднее мотор-колесо

Это самое распространённое расположение электродвигателя. Всё просто и логично. Мотор-колесо ставится на место задней втулки. Позволяет установить звёзды для традиционного переключателя скоростей. Установка планетарного переключателя скоростей или вариатора в задней втулке становится невозможной. Стоит отметить, что для мощных электровелосипедов переключение скоростей теряет актуальность — функцию пониженной передачи берёт на себя двигатель. Управление возможно как ручкой газа, так и датчиком кручения педалей. Позволяет получить наиболее мощную конфигурацию электровелосипеда.

2. Центральный электромотор

Достаточно сложное и дорогостоящее решение. Центральный электромотор проявляет свои лучшие стороны при установку на двухподвесы т.к. не добавляет в колесо неподрессоренную массу. Возможность организации системы переключения скоростей не только для педалей, но и для двигателя позволяет расширить диапозон крутящего момента мотора: увеличить скорость или забираться в крутые горки, в зависимости от выбранной передачи. Возможно использование как традиционного переключателя скоростей, так и планетарной втулки или вариатора. На большинстве моделей отсутствует ручка газа — мотор управляется только датчиком кручения педалей. Мощность большинства моделей ограничена допустимой нагрузкой на систему переключения передач.

Электровелосипед с полным приводом

3. Переднее мотор-колесо

Это вторая по популярности схема расположения электродвигателя. Самый простой способ сделать велосипед условно полноприводным, если учитывать педали. Мотор-колесо ставится на место передней втулки. При использовании размыкаемого провода, позволяет сделать двигатель быстросъемным. Мощность ограничена прочностью вилки и малой загрузкой передней оси. Велосипедные вилки не рассчитаны на установку моторов, поэтому для установки зачастую потребудтся дополнительные усилители дропаутов, чтобы ось мотора не провернулась. Сотит иметь ввиду, что из-за дополнительного веса в переднем колесе запрыгивать на бордюры будет сложнее. Управляемость также несколько ухудшится. В целом мы рекомендуем ставить вперед только редукторные мотор-колеса.

4. Полный электропривод

Решение для электровелосипедов большой мощности, а также для электрических вездеходов. Установка двух мотор-колес является единственным вариантом настоящего полного электропривода. На велосипед устанавливается сразу два мотор-колеса, на место передней и задней втулок. Стоит учитывать все особенности установки переднего привода и мотор-колес в целом. Управление возможно общей ручкой газа либо раздельными ручками для каждого колеса. Датчик кручения педалей на такие модели, как правило, ставится на один из моторов. Может быть реализовано как на двух редукторных мотор-колесах, так и в гибридной версии с задним мотор-колесом прямого привода.

Катание

Хватит теории, давайте поговорим о практическом применении. Если вы внимательно прочитали раздел о типах моторов и особенностях их установки, то уже примерно представляете где эти моторы могут использоваться. Тем не менее, давайте резюмируем все вышесказанное и поймем что это означает на практике.

Итак. мотор-колесо с прямым приводом лучше всего подойдет для дорожной езды и высоких скоростей. Данный тип мотора лучше приобретать для равнинной местности. Плохо подходит для экстрима и прыжков из-за высокой неподрессоренной массы и повышенной нагрузки на покрышки. При кручении педалей будет заметно сопротивление мотора. Стоит учитывать этот момент, если вы не планируете пользоваться электроприводом постоянно и любите активно педалировать.

Редукторные мотор-колеса хороши для электрификации велосипедов с относительно небольшой мощностью. Возможно как дорожное, так и внедорожное использование. Наличие провода в оси уменьшает её прочность, поэтому такие моторы не подойдут для прыжков и экстрима. Единственное грамотное решение для реализации переднего привода. При кручении педалей присутствует малозаметное сопротивление механизма редуктора, в целом считается приемлемым решением для езды на педалях.

Кареточные моторы считаются наиболее подходящими для спортивного катания. Они лишены недостатков мотор-колес, связанных с неподрессоренной массой. Подходят для экстримального катания и прыжков. Лучше всего проявляют себя на двухподвесах. При кручении педалей не будет абсолютно никакой разницы по сравнению с обычным велосипедом, за исключением его веса. Наиболее требовательны к обслуживанию.

Стоимость

В заключении поговорим о ценах. Можно было бы сказать, что мотор-колесо с прямым приводом с точки зрения цены за мощность является самым выгодным решением. Точка. Однако, здесь нужно понимать, что, во-первых, на рынке присутствуют моторы каждого типа с различной мощностью. Во-второых стоимость мотора и стоимость системы это не одно и тоже. Нужно также учитывать стоимость контроллера и батареи. Мощность безредукторных мотор-колес для электровелосипедов начинается от 1000 Вт. Это значит что придётся вложиться в достаточно дорогой аккумулятор.

С точки зрения минимальной цены всю систему на первом месте стоит редукторное мотор-колесо, т.к. мощноть таких моторов начинается от 250 Вт. Это сэкономит значительную сумму на контроллере и батарее. Т.е. если вам нужна относительно легкая система без погони за скоростью, то берите редукторное мотор-колесо.

Каретчоный мотор это последнее, о чем вам стоит думать, если хотите сэкономить. Он не только стоит дороже из-за сложности системы, но и наиболее требователен в обслуживании.

( с) Илья Власов. При копировании любой части текста ссылка на оригинал обязательна.

Мотор колесо своими руками

Мотор-колесо (МК) является главным компонентом электрического привода велосипеда. Оно наиболее распространено среди велосипедных электродвигателей, так как позволяет довольно быстро сделать велосипед электрическим — легко устанавливается и подключается. МК подходит для любой рамы велосипеда с эксцентриковым креплением колёс. Поэтому многих интересует вопрос как сделать мотор колесо для велосипеда своими руками.

В статье мы рассмотрим:

Что такое мотор колесо?

Устройство и принцип действия мотор-колеса

Что такое мотор колесо?

Мотор колесо представляет собой колесо, на месте втулки которого расположен мотор. Оно позволяет превратить электрическую энергию аккумулятора в энергию движения транспортного средства. Применяется как в промышленных масштабах при серийном производстве электромобилей, электромотоциклов, так и при изготовлении самодельных электровелосипедов.

Существует несколько видов мотор-колёс, которые различаются по весу, конструкции, а также по электрическим и динамическим характеристикам, таким как мощность, сопротивление обмоток, развиваемая максимальная скорость и т.д. Некоторые из них способны работать как генератор, благодаря чему аккумулятор транспортного средства может подзаряжаться во время торможения.

Разновидности мотор-колёс

Чтобы лучше представлять как сделать мотор колесо своими руками, давайте разберёмся, какие бывают велосипедные мотор-колёса и чем они отличаются:

По месту установки — задние и передние. Задние мотор-колеса используются чаще, так как при старте транспортного средства вес переносится на заднее колесо, оно лучше прижимается к дороге и обеспечивает хорошее сцепление. Передние мотор-колеса применяются как сами по себе, так и в составе полноприводных моделей.

По наличию редуктора — редукторные и безредукторные (прямого привода). Редукторные мотор-колеса имеют низкий вес (двигатель весит от 1,5 кг), обладают неплохими тяговыми характеристиками и хорошей эффективностью, особенно на низких скоростях. Электровелосипеды с редукторным МК имеют хороший накат. Двигатели мотор-колес прямого привода больше по диаметру и проще по конструкции, из-за чего считаются более надёжными. Кроме этого, они поддерживают рекуперативное торможение, за счёт которого можно подзаряжать аккумулятор. Безредукторные МК чаще применяются на скоростных электробайках, способных разгоняться более 50 км/ч, но и потребление энергии у них выше.

По наличию датчиков — с датчиками Холла и без них. Большинство мотор-колес оснащается датчиками скорости и положения ротора (датчики Холла), при этом на двигатель от контроллера идёт кабель с тремя силовыми проводами и 5-6 сигнальными (тонкими). Это можно легко увидеть если посмотреть на разъём двигателя. Кабели бездатчиковых МК содержат только три силовых провода, и для управления такими мотор-колесами необходимы соответствующие контроллеры.

По ширине — для фэтбайков и обычных велосипедов. Мотор-колеса для фэтбайков шире, чем для обычных велосипедов, так как они имеют более широкий обод и соответствующий двигатель.

Кроме этого, мотор-колёса различаются по длине и диаметру оси, размеру обода, толщине спиц, номинальному напряжению, мощности и скорости.

Устройство и принцип действия мотор-колеса

Мотор-колесо представляет собой велосипедный мотор, заспицованый в обод. На корпусе двигателя расположено шесть отверстий для крепления тормозного ротора, а в случае заднего привода также имеется барабан для установки кассеты, из-за чего заднее мотор колесо шире переднего.

Статор электродвигателя содержит обмотки из медной проволоки, на которые поочерёдно подаётся напряжение от контроллера. Обмотки соединены по схеме “звезда” или “треугольник”, в редких случаях эти две схемы совмещаются (как в мотор колесе Дуюнова).

Под действием напряжения создаётся магнитное поле, которое воздействует на магниты ротора, вызывая его вращение. В случае редукторного двигателя вращение передаётся на корпус через редуктор, у безредукторного — напрямую. Редукторы используются как одноступенчатые, так и двухступенчатые, позволяющие добиться более высокого крутящего момента.

На редукторных электродвигателях устанавливается обгонная муфта, поэтому такие мотор колеса могут свободно вращаться, не создавая сопротивление. Этим обеспечивается хороший накат велосипедов с редукторными МК, чем не может похвастаться МК прямого привода.

Как сделать мотор колесо своими руками

Чтобы собрать мотор колесо для велосипеда своими руками, потребуются различные инструменты и навыки, а самое главное — достаточное количество свободного времени и большое желание добиться успешного результата.

Самым простым способом изготовить самодельное мотор-колесо является сборка на базе готового электродвигателя — в этом случае нужно лишь заспицевать мотор в обод.

Более трудоёмким вариантом является приобретение неисправного электродвигателя и его ремонт, который может включать следующие этапы:

замена датчиков Холла;

замена обмоток статора;

замена или ремонт ротора;

замена шестерней редуктора.

Изготовить электродвигатель для велосипеда с нуля достаточно сложно даже в условиях хорошо оборудованной мастерской, так как для этого потребуются обширные знания и опыт сразу в нескольких областях. Процесс будет выглядеть следующим образом:

Проектирование конструкции электродвигателя с моделированием, расчётом магнитных полей и электрических характеристик.

Изготовление статора, включающее нарезку и сборку пластин, установку изоляторов, формирование обмоток из медной проволоки;

Изготовление ротора (вытачивание вала, нарезка и сборка пластин, установка магнитов, нарезание резьбы на валу электродвигателя).

Изготовление редуктора (в случае редукторного двигателя).

Изготовление корпуса мотора.

Протяжка кабеля двигателя.

Распайка силовых и сигнальных проводов, подключение датчиков Холла.

Окончательная сборка двигателя.

Имея готовый двигатель, остаётся заспицевать его в обод. Для этого необходимо подобрать обод и спицы в соответствии с целями использования самодельного мотор-колеса. Размер обода должен соответствовать размеру колёс велосипеда, а его ширина подбирается в соответствии с типом байка. Для горных велосипедов подходят ободья шириной от 23 мм, а для фэтбайков — 101 мм.

Стоит учесть, что для установки бескамерных покрышек обод должен иметь зацепы. Лучше отдать предпочтение алюминиевым ободьям с двойным профилем, так как мотор весит больше втулки, и нагрузка будет выше. Мощный электродвигатель прямого привода потребует пистонированного обода с усиленными спицами.

На электрическом двигателе расположены отверстия для спиц, количество которых должно соответствовать количеству отверстий в ободе и количеству самих спиц, а длину последних можно рассчитать при помощи специализированных программ.

Спицовка колеса включает установку спиц, их натяжку, устранение “яйца”, “восьмёрки” и выведение “зонта”. Это довольно длительный и кропотливый процесс, так что торопиться не следует.

Если процесс изготовления самодельного мотор-колеса вас не привлекает, можно приобрести готовый комплект мотор-колесо и установить его на велосипедную раму, либо обратиться в специализированную мастерскую, где оперативно выполнят всю работу и предоставят на неё гарантию. Например, в наш сервисный центр .