Мотор колесо что это такое
Как работает мотор-колесо?
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:
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.
Что такое мотор-колесо для велосипеда и как его выбрать
Установка электроколеса своими руками
Стандартный набор для перевоплощения велобайка в электровелосипед:
В основном все комплекты имеют стандартный набор, но различаются по некоторым критериям.
Первым делом снимают стандартное колесо и устанавливаем мотор-колесо, если предполагается заднеприводный, то в дальнейшем одеваем задние звезды.
Если мотор-колесо размещают на переднем колесе, то нужно позаботиться о надёжности всего велосипеда, особенно вилки. Осмотреть её целостность, возможность установки мотор-колеса, а именно ширину между штанами вилки, прочность крепления дропаутов. Закончив крепление электроколеса, удостовериться в его нормальной работе.
Провести монтаж батареи, контроллера, ручек скорости, панели управления и PAS системы, и провести соединение при помощи проводов между частями электровелосипеда. Свериться с инструкцией.
Преимущества и недостатки наборов для электровелосипеда
У электрокомплекта на заднее либо переднее колесо есть ряд преимуществ и недостатков.
Среди плюсов отмечают:
Из недостатков можно выделить:
Какое мотор-колесо лучше
Электрические велосипеды комплектуются двигателя двух типов: редукторными или прямоприводными. При выборе модели определенного типа следует учитывать ее достоинства и ограничения. Рассмотрим более подробно каждый из указанных типов электродвигателей. В каких случаях следует выбирать редукторный мотор, а в каких необходим двигатель с прямым приводом?
Двигатели с прямым приводом
Велосипедные электромоторы с прямым приводом имеют упрощенную конструкцию, которая включает стальной статор с трехфазными медными обмотками и ротор, содержащий постоянные магниты. Столь рациональное устройство, отсутствие дополнительных передаточных элементов значительно повышают крутящий момент, коэффициент полезного действия, а также надежность и долговечность двигателя (нет изнашиваемых частей).
Данный тип двигателя характеризует отсутствие эффектов люфта, большой крутящий момент, высокая эффективность управления и точность работы. Моторы работают с низким уровнем вибрации и шума, просты в установке на электрический велосипед, легки в эксплуатации (не требуют смазки).
Еще одно преимущество мотор-колес с прямым приводом – способность работать в режиме генератора в ходе торможения. Рекуперативная энергия рассеивается либо, если контроллер обладает функцией рекуперации, возвращается батареям.
Главное достоинство прямоприводных двигателей электровелосипедов – они позволяют развивать высокую скорость. Электрический велосипед, оснащенный мотор-колесом мощностью 500 Вт, передвигается со скоростью до 45 км/ч. такие модели быстро ускоряются, легко преодолевают подъемы.
Седи недостатков электродвигателей данного типа можно назвать больший в сравнении с редукторными моторами вес, а также сопротивление вращению педалей при помощи мускульной силы.
Редукторные электродвигатели
Редукторные мотор-колеса отличают столь малые габариты, что они практически незаметны на электровелосипеде. Компактность дополняет малый вес. Редукторные электродвигатели обладают хорошим крутящим моментом и накатистостью.
Они обеспечивают меньшее сопротивление движению в сравнении с прямоприводными. Поэтому, если вы планируете использовать электрический велосипед как обычный, без помощи электродвигателя, рекомендуем выбирать мотор редукторного типа.
Мотор-колеса данной категории демонстрируют устойчивость к перегрузкам по току. Малая мощность двигателей (250-350 Вт) не позволяет развивать скорость свыше 25-30 км/ч, но экономит заряд аккумулятора, увеличивает пробег без подзарядки батареи. Редукторные мотор-колеса не способны работать в режиме генератора энергии, требуют периодического техобслуживания.
Особенности установки мотор-колес
Выбрав подходящий мотор можно приступить к непосредственной процедуре установки. Она может проводится своими руками.
Инструкция выглядит следующим образом:
Особое внимание уделяется тому, чтобы кабеля обладали высокой степенью защиты от воздействия окружающей среды. Если есть источник питания, то следует предусмотреть его защиту от воздействия прямых лучей солнца и воды.
Электродвигатели на велосипед своими руками
Собрать мотор на велосипед самостоятельно несколько затруднительно, но выйти из этой ситуации поможет уже готовый аппарат, с которого можно снять двигатель. Здесь необходимо сделать одно уточнение – большая часть электромоторов, которые возможно использовать для сборки велодвигателя, требуют питания 220 вольт. Для обеспечения стабильного переменного тока понадобится либо один большой аккумулятор, либо целая система из нескольких штук. А это намного повысит массу и габариты велосипеда.
Гораздо лучше для этой цели подойдут двигатели неавтоматической стиральной машинки, электрической газонокосилки или триммера для скоса травы. Особой популярностью пользуются моторы от триммера. Эти агрегаты могут иметь различный размер, мощность, вес, поэтому стоит озаботиться правильным выбором этих показателей.
К примеру, если велосипедист ставит перед собой цель отдыхать при движении в гору, то подойдёт электрический двигатель наибольшей мощности. Но в таком случае и вес велосипеда увеличится, ведь мощный электрический мотор его заметно утяжелит.
Рекомендации по использованию
Активный отдых на велосипеде с применением электродвигателя это прекрасный выбор
Но чтобы не навредить здоровью, важно правильно установить электрооборудование и сделать все настройки опций в соответствии с инструкциями и параметрами роста:
При длительных поездках рекомендуется останавливаться на короткий отдых.
Как выбрать мотор-колесо для велосипеда – советы
Основные характеристики мотор-колеса определяют рекомендации по выбору.
Они выглядят следующим образом:
При выборе мотор-колеса уделяется внимание популярности бренда, а также тому, какие материалы применяются при изготовлении. Наружная часть мотора должна быть представлена металлом с высокой коррозионной стойкостью.
Разновидности велосипедных электромоторов
Мотор-колесо – наиболее часто встречающийся тип электродвигателя. В его комплектацию входят:
Электроколесо, по умолчанию, ставится сзади, так как байк по своей природе заднеприводный. Однако можно встретить вариант с передним мотор-колесом или же полноприводный электровелосипед.
Скорость движения на велосипеде с электромотором такого типа достигает 60 км/ч на ровной дороге и 30 км/ч при езде в гору. Диапазон мощностей достаточно широкий – от 150 до 2000 Вт, он напрямую зависит от мощности установленного аккумулятора. В готовый набор входят аккумулятор и двигатель, соответствующие друг другу по мощности. При самостоятельном подборе АКБ к колесу нужно учитывать его требуемую мощность.
Другая разновидность электромотора на велосипед – подвесной двигатель. Он работает по классическому принципу передачи крутящего момента посредством цепной передачи. Иными словами, движущая сила помогает раскручивать колесо сильнее, чем это делается при обычном педалировании.
Навесной мотор закрепляется на раму велосипеда в качестве самостоятельного узла. Батарея закрепляется внизу несущей платформы велосипеда, после чего она соединяется непосредственно с двигательным агрегатом.
Крутящий момент подвесного электромотора будет выше, чем у мотор-колес, что позволяет развивать максимальные скорости порядка 90 км/час. Благодаря этому, можно свободно перемещаться на велосипеде по трассе, пройденные расстояния будут зависеть от максимальной емкости аккумулятора. Управлять скоростью можно при помощи тех же контрольных ручек на руле.
Общая масса велосипеда с электродвигателем, закрепленным на раму, будет больше, чем у велика с мотор-колесами. Дополнительный вес, как известно, ухудшает динамику движения, поэтому подвесные моторы лучше не ставить на легкие велосипеды.
Фрикционные или «скользящие» моторы – самый простой вариант двигателей на великах. Принцип их работы заключается в передаче крутящего момента на покрышку самого колеса при помощи специального ролика. Подобный тип электрических моторов может служить в качестве помощи ногам при движении в гору, а также позволит развить более высокую скорость на автодорогах.
Главное преимущество такого аппарата – это возможность поставить его без разборки байка. К минусам же относится чрезмерный износ колеса, невысокие скоростные показатели (не более 40 км/ч), плохое зацепление ролика с покрышкой при повышенной влажности.
В нише велосипедов с электроприводом найдется место и для складного электровелосипеда. Эта модель интересна тем, что сам двигатель находится внутри корпуса. Передняя и задняя части рамы складываются по моторному блоку, который находится в области каретки – прямо в центре тяжести велосипеда.
Какие детали, кроме двигателя, входят в комплект установки мотопривода?
Рассмотрим систему двигателя с бензиновой тягой на примере мотовелосипеда «Комета». В комплект входят:
2. Комплект сцепления (на фото – центробежное). Он состоит из чашки, ведущего вала, колодок, натяжных роликов, втулок, болтов.
3. Багажник (иногда годится и штатный, но лучше приобретать из комплекта).
4. На багажник устанавливается двигатель с помощью подвески.
5. Система рукоятки газа (дроссельная заслонка).
6. Ведомый шкив. Крепится на колесо, переднее или заднее, в зависимости от компоновки.
7. Ведущий шкив, который передает крутящий момент с главного вала.
8. Система армстартера (ручного запуска двигателя).
Кроме названных основных элементов, в состав комплектности входят различные крепежные элементы, инструкция по сборке.
Как сделать мотор колесо своими руками? Правила изготовления
Обратите внимание на правильный и грамотный расчет узлов. При таких условиях колесо-мотор можно обезопасить от различных затиров и заклинивания
Если же этого не сделать, вы рискуете столкнуться с разрушением деталей, что может стать причиной поломки всего электровелосипеда.
Если детали по размерам и характеристикам подходят от уже бывших в употреблении, не бойтесь их использовать в работе. Главное, чтобы они находились в исправном состоянии. Некоторые элементы, конечно, нельзя изготовить самостоятельно по ряду причин. Однако это может значительно повлиять на ваш бюджет расходов. К примеру, установка спиц на диск будет стоить порядка полутора-двух тысяч рублей.
Поскольку мотор-колесо – это совокупность сложнейших электрических механизмов, необходимо позаботится о качественной изоляции проводов, соединяющих все эти детали. Также необходимо помнить, что велосипед (даже если он будет эксплуатироваться чисто для езды за покупками в магазин) должен быть хорошо защищен от воздействия таких факторов, как песок, дорожная пыль, соль, грязь и прочих вредоносных для электродвигателя элементов.
Если мощность вашего байка будет составлять более 250 Вт, следует подумать о минимизации зазоров трущихся механизмов. Возможно в этом вам нужно будет использовать специальные инструменты.
Для изготовления таких деталей, как втулка и вал, необходимо научится работать на токарном станке. Однозначно для одного электрического колеса приобретать его будет нецелесообразно. Поэтому в данном случае либо заказываем его аренду, либо нанимаем знакомого токаря. Последний вариант, как показывает практика, является более быстрым и безопасным.
Мотор-колесо на велосипед – описание
Ключевой особенностью мотор-колеса можно назвать то, что ось колеса выполняет роль оси статора электрического двигателя. Появление современных литьевых аккумуляторов стало своим образом толчком для развития этой сферы, так как они могут выдерживать большое количество циклов перезарядки.
Основные эксплуатационные характеристики определяют применение мотор-колеса при создании велосипедов и мопедов, а также другого легкого транспорта. При этом устройство имеет свои достоинства и недостатки.
Принцип работы
Распространенный мотор-колесо практически ничем не отличается от безколекторного синхронного двигателя.
Его особенности следующий:
Именно принцип работы во многом определяет распространение мотор-колеса. Высокий КПД позволяет эффективно использовать энергию батарей.
Преимущества и недостатки
Мотор-колесо характеризуется определенными достоинствами и недостатками, которые должны учитываться. При этом стоит учитывать разновидность этого элемента.
Основными плюсами назовем следующее:
Есть и несколько существенных недостатков. Они следующие:
Выделяют два типа мотор-колеса, оба обладают своими определенными качествами, которые учитываются при выборе.
Как содержать электровелосипед?
Благодаря интернету можно собрать любую конструкцию, все нужные схемы уже есть в наличии, но необходимо придерживаться нескольких практичных рекомендаций по уходу за самодельными транспортными средствами.
Желательно держать аккумулятор в нормальной температуре, не оставлять транспорт на солнце или придумать специальный затеняющий козырек. Не заставляйте двигатель вести вас под горку, лучше помочь ему немного педалями, чтобы не упал общей уровень тяги.
Надеемся, что наши рекомендации были полезны – конструируйте и наслаждайтесь от передвижения на самодельному электровелосипеде.
Что такое мотор-колесо
Электроснабжение узла обеспечивает аккумулятор. Многие велосипедисты уже испытали на практике, что такое мотор-колесо, и насколько оно расширяет возможности использования велосипеда.
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.
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?
Электроколеса классифицируются по разным критериям, таким как:
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.