Что такое электроколесо и его разновидности

Мотор-колесо (полный обзор) • electropowerbikes

Обычное моторколесо или редукторное?

Неважно, подсоединен электромотор через цепную передачу (приводы в каретке) или нет (переднее, заднее моторколесо, фрикционные передачи), велосипедная система скоростей всё равно будет задействована. Редукторное моторколесо позволяет двигаться с использованием пониженного передаточного отношения. Оно может помочь велогонщику взобраться на очень крутой холм, если использовать мотор с сильно понижающим планетарным редуктором

При этом двигатель будет работать близко к высшей точке КПД, так как он сохранит высокие обороты. Но всё-таки потеря эффективности у мотора с редуктором будет, поскольку такие системы являются сложными и в них неизбежны некоторые траты на трение

Оно может помочь велогонщику взобраться на очень крутой холм, если использовать мотор с сильно понижающим планетарным редуктором. При этом двигатель будет работать близко к высшей точке КПД, так как он сохранит высокие обороты. Но всё-таки потеря эффективности у мотора с редуктором будет, поскольку такие системы являются сложными и в них неизбежны некоторые траты на трение

Редукторное моторколесо позволяет двигаться с использованием пониженного передаточного отношения. Оно может помочь велогонщику взобраться на очень крутой холм, если использовать мотор с сильно понижающим планетарным редуктором. При этом двигатель будет работать близко к высшей точке КПД, так как он сохранит высокие обороты. Но всё-таки потеря эффективности у мотора с редуктором будет, поскольку такие системы являются сложными и в них неизбежны некоторые траты на трение.

Редукторное электроколесо для велосипеда

Системы без редуктора не понижают обороты двигателя. Следовательно, КПД двигателя в них не является постоянным, а очень часто зависит от скорости велосипеда. Но такие системы просты, поэтому их суммарный КПД выше по сравнению с редукторными моторами.

Как видите, существует проблема выбора между электромоторами с редуктором и без него. С одной стороны, первые могут поддерживать один и тот же КПД двигателя в широком диапазоне скоростей, тогда как вторые имеют неизбежные потери при снижении скорости. С другой стороны, электромоторы без редуктора обладают большим суммарным КПД.

Однако можно с уверенностью сказать, что в других условиях катания мотор без занижающей передачи будет справляться со своей работой лучше (особенно в частых дальних поездках), чем чрезмерно сложные системы с редуктором.

Цепной электропривод для электровелосипеда

Набор для электровелосипеда с цепным приводом

Самостоятельная переделка обычного велосипеда в электровелосипед в этом случае будет более трудоемка. Хотя этот вариант электропривода является более эффективным чем мотор-колесо. При меньшем весе и мощности, электровелосипеды с цепной передачей разгоняются до больших скоростей.

Желающие сделать электровелосипед своими руками по этой схеме могут немного сэкономить на комплектующих, если удастся найти подходящий электромотор, так как можно приспособить двигатель из какой-либо бытовой или автотехники. Некоторые умельцы используют электродвигатели из стиральных машин, стеклоочистителей автомобиля и даже из электродрели.

Так же существуют наборы из серии «Сделай сам» для переделки велосипеда в электровелосипед. Большую популярность в мире завоевали наборы от тайваньской компании Cyclone. В их линейке продуктов представлены комплекты с электродвигателями от 200 до 1500 Вт, а набор из двух моторов по 1,5кВт разгоняет электровелосипед до 120 км/ч !!!

Преимущества цепного электропривода

  • меньший вес двигателя и аккумуляторов, рассчитанных на меньшее напряжение;
  • более высокая максимальная скорость;
  • возможность использовать систему переключения передач велосипеда, что повышает КПД.

Недостатки цепного электропривода

  • более сложная установка комплекта и необходимость использования специального инструмента;
  • шумы, издаваемые электродвигателем и цепью;

Цены на такие наборы начинаются от 400$.

Разновидности мотор-колес

Принцип действия мотор-колеса оказался настолько удачным, что теперь используется во всех форматах электротранспорта и, по большому счету, стал основным, вытеснив цепную передачу. Мотор-колеса конструкционно делятся на следующие типы:

  1. Редукторные. Оснащены специальным механизмом (редуктором) и муфтой, позволяющими свободно регулировать обороты. Главный плюс конструкции – они позволяют колесу вращаться при даже отсутствии тягового усилия. Данный тип привода используется с маломощных гаджетах, которые эксплуатируются в относительно «мягких» городских условиях. Малая масса таких МК делает их идеальными для детских электровелосипедов и самокатов.
  2. Безредукторные. Такие МК не имеют передаточных механизмов, в них ротор и статор имеют прямое соединение. Благодаря такой упрощенной конструкции эти колеса более надежны, обладают лучшей тяговитостью и скоростью, способны работать с тяжелыми нагрузками без проблем 5 и более лет.

Также при выборе электротранспорта стоит обратить внимание на расположение мотор-колеса. Оно может быть передним или задним. Особенно этот аспект актуален для велосипедов, где из-за высокого центра тяжести важна правильная развесовка

При расположении МК в переднем колесе райдер будет постоянно чувствовать неудобство из-за дополнительной нагрузки на руки (управлять тяжело физически) и снижения маневренности «железного коня». Если велосипед с расположением колесного электродвигателя в задней части, то от поездок остается получать только удовольствие

Лучшие статьи :  Тренировки на велотренажере: актуально или нет

Особенно этот аспект актуален для велосипедов, где из-за высокого центра тяжести важна правильная развесовка. При расположении МК в переднем колесе райдер будет постоянно чувствовать неудобство из-за дополнительной нагрузки на руки (управлять тяжело физически) и снижения маневренности «железного коня». Если велосипед с расположением колесного электродвигателя в задней части, то от поездок остается получать только удовольствие.

Решая, какое выбрать мотор-колесо, обязательно учитывайте перечисленные выше рекомендации, основанные на плюсах конструкционного исполнения.

Донор

Прежде всего, конечно, нужен сам велосипед-донор, то есть тот, на базе которого будет построен электровелосипед. У кого-то он уже есть, у кого-то нет, а кому-то просто жалко или не хочется превращать любимый велосипед в электрическую версию, и для этих целей приобретается отдельный велосипед.

Есть несколько важных обстоятельств, определяющих возможность электрификации велосипеда:

Тип крепления колеса

Если планируется установка мотор-колеса, то крайне важно чтобы было крепление QR (Quick release — быстрозажимное). В крепление другого типа — осевое крепление — мотор-колесо не установить (хотя такую задачу неоднократно решали ребята из Electronbikes , но это довольно дорогое удовольствие).
Наличие места в треугольнике рамы

Часто бывает, что в треугольнике рамы расположен амортизатор, либо верхняя труба сильно занижена — в этом случае установить туда батарею будет довольно проблематично, а иногда вообще невозможно. Вариант установки батареи на багажник, или тем более на подседельный штырь, на мой взгляд крайне нежелателен из-за смещения центра масс и раскачиваний при езде.

Редукторный электродвигатель (мотор-колесо) Bafang 500 Вт

Данный вид двигателей отличается весом в 4.5кг и номинальной мощностью 500Вт

Рабочая мощность данных двигателей оказалась 500-1000Вт.
Время разгона до 35км/ч примерно 6-7 сек, скорость зависит от модели, и на 26 дюймовых колесах может быть от 28 до 45км/ч.
Важно отметить, что редукторные двигатели могут быть скоростными или тяговыми.
Скоростной двигатель медленнее разгоняется, но имеет большую максимальную скорость. Тяговый двигатель быстрее разгоняется, но имеет меньшую максимальную скорость.
Самые популярное модели Bafang на 500Вт – это Bаfang CST и SWX08

Одна модель под трещотку, а вторая под кассету. Обе модели, по желанию заказчика, можно сделать скоростными или тяговыми.
Например, ниже данные для модели Bаfang CST/SWX08 , при аккумуляторной батареи 36В
Тяговый версия двигателя Bаfang CST разгоняется за 5 сек до 25км/ч, максимальная скорость 25км/ч. Лучше тянет в гору.
Скоростная версия двигателя Bаfang CST разгоняется медленнее(9 сек до 25км/ч), но имеет большую максимальную скорость(35 км/ч). Хуже тянет в гору, чем тяговая версия того же редукторного мотора Bаfang.
При аккумуляторной батареи 48В прибавка к максимальной скорости составила 8-10км/ч,и стала 40-45км/ч.
На практике мы поняли, что тяговый и скоростной двигатели Bаfang 500вт тянут более 200кг и выходят на свою максимальную скорость. Разница только в разгоне и предельной скорости.
Поэтому можно смело покупать средний, компромиссный вариант.

Основное отличие редукторного двигателя Bаfang на 500Вт от 250вт — это вес в 2 раза больше и скорость разгона примерно в 2 быстрее, а крейсерская скорость у них одинаковая.

Еlectra велосипеды — особенности

Уровень заряда аккумуляторной батареи влияет на скорость движения. В холодную погоду заряд батареи снижается и пробег уменьшается, а в теплую наоборот. Холодная температура воздуха сокращает пробег, а теплая – увеличивает.

Чем сильнее накачены шины, тем больше будет пройденное расстояние.  Чем ниже скорость, тем дальше пройденный путь, также скорость снижается в зависимости от угла подъема.

Главным преимуществом электровелосипеда, как уже говорилось выше, является то, что на нем можно ездить, не прилагая особых физических усилий. Это особенно заметно при подъеме в горку или в случае сильного встречного ветра.

Также стоит отметить, что электродвигатель на велосипеде можно использовать как без помощи ног, не вращая педали, так и совместно с мускульной силой. Такое совмещение очень удобно, так как позволяет ощущать полезную нагрузку, и при этом не прилагать чрезмерных усилий для преодоления затяжных подъемов.

Благодаря оснащению велосипеда электроколесом вы сможете наслаждаться поездками в любое время года, в том числе по снегу и бездорожью.Если аккумулятор полностью разрядился, вы можете продолжать движение, как на обычном велосипеде.

Зарядка аккумулятора производится очень просто — от домашней розетки 220 вольт, от 2-3 часов до 8-9 часов. На одной зарядке можно проехать 40 — 60 км.

Одними из преимуществ также являются сравнительно низкая стоимость электро набора на велосипед (электроколесо для велосипеда стоит от 150$ до 250$) и простота установки и последующей эксплуатации всех деталей моторколеса. Кроме того, электробайки — экологичный и практически бесшумный вид транспорта.

Несмотря на то, что электровелосипеды развивают хорошую скорость от 25 км/ч и выше, даже до 60 км/ч, не требуется получать документы на транспортное средство и на право управления им в органах ГИБДД.

Недостаток. Единственный существенный недостаток электробайка — это его немалый вес. Электроколесо и аккумуляторные батареи могут весить до 20 кг, а в целом весь велосипед может достигать 50 кг. Из-за такого значительного веса снижается скорость движения, иногда приходится дополнительно применять мускульно-педальный режим.

Лучшие статьи :  Как настроить ободные тормоза на велосипеде

А забраться на слишком крутую горку легче пешком, катя велосипед рядом. Среди недостатков можно отметить и то, что аккумуляторов, в среднем, хватает на 1000 зарядок и чтобы устранить поломку электроколеса для велосипеда нужен специалист.

Таким образом, установив на свой велосипед электроколесо, вы сможете наслаждаться поездкой без особых усилий!

Крепление двигателя к самокату

Еще одним важным достоинством мотор-колеса является легкость в установке. Его крепление не вызывает каких-либо трудностей. Ведущее колесо можно установить как спереди, так и сзади. Последний вариант окажется удобным при частых подъемах в горки. В таком случае привод осуществляется за счет установки цепной передачи, которая требует и наличия редуктора.

Часто в интернете можно встретить запрос “крепления установки двигателя”. Опытные умельцы предлагают собрать самокат из велосипеда и двигателя от бензокосы. Тогда понадобится знать некоторые особенности правильного крепления.

Заднее колесо подключается к мотору через втулку велосипеда. Это позволит ехать по инерции, разогнавшись до нужной скорости и сбросив газ. Также это поможет избежать лишнего расхода топлива и опасного перегрева. Существует и иной способ. Крутящий момент передается непосредственно на шину. Хотя такой вариант считается непрофессиональным.

Нужно разобрать заднее колесо. Стоит убрать всю каретку и обрезать спицы. Надо снять лишние звездочки, т.к. потребуется всего одна. На колесе должна располагаться звездочка большего размера, на моторе понадобится меньшего. Ключевым моментом является определение скорости вращения двигателя, иначе самокат будет слишком быстрым.

Для крепления каретки придется набраться терпения. Необходимо изготовить прокладки, втулки и некоторые другие детали. Затем нужно все это соединить.

Желательно, чтобы у бензокосилки присутствовала центробежная муфта. В противном случае эксплуатация самоката будет неудобной. После активации двигателя он просто сразу уедет. Без проблем мотор будет функционировать на холостых. И движение начнется только после роста оборотов коленчатого вала.

От двигателя следует отрезать кусок вала, идущий за сцеплением. К оставшемуся валу приварить звездочку. Ее нужно тщательно отцентрировать. Это можно сделать при помощи подходящей готовой или самодельной втулки.

Важно, чтобы крепления были совместимы с металлической рамой. Поэтому сначала стоит изготовить шаблон из дерева

Понадобится сделать новую заднюю вилку. Ее задачей является удерживание не только колеса, но и мотора. Подходящим вариантом станут стальные трубы. Они режутся строго по схеме и тщательно свариваются. Под двигатель необходимо смастерить крепление. Для этого понадобится кусок прочной пластины из стали.

В конце остается лишь просверлить отверстие для сцепления и еще четыре для установки двигателя. Лист нужно приварить к задней вилке. Теперь все следует собрать воедино.

Виды электроколес для велосипеда

Производители предлагают новичкам и опытным пользователям байки, на которых вместо обычных колес установлены электродвигатели. Они напоминают большую велосипедную вилку, заспицованную в обод колеса. Тип электродвигателя подбирают по требованиям к тяге и скорости, условиям эксплуатации. Моторы, которые устанавливаются в колесо, подразделяются на три вида:

  • редукторные;
  • прямо-приводные;
  • каретные.

Выбранные модели колес должны соответствовать техническим параметрам (напряжение, мощность, вес, защита от влаги и пр.). Например, электроколесо, встроенное в каретку, допускает одновременное вращение педалей.

Простая прямо-приводная конструкция состоит без вспомогательных передаточных деталей; вырабатывает энергию, поступающую к аккумулятору электровелосипеда; при торможении работает в режиме генератора.

Редукторное

Главные фирмы, выпускающие велосипедные моторы, находятся в Китае. В рейтинге лучших производителей присутствуют бренды Bafang, MXUS, Golden Motor, Pasion eBike. Особенности редукторных электроколес:

  1. Легкий моторчик не мешает крутить педали.
  2. Велосипедист свободно преодолевает резкие подъемы.
  3. Электродвигатель вместе с планетарной передачей установлен в ступице колеса.
  4. Шестеренки выполнены из пластмассы.
  5. Установлена обгонная муфта, передающая момент только в одном направлении (от двигателя).
  6. При обратном ходе передачи электромотор отключается и не мешает вращению колеса.

Редукторные электроколеса бывают двух видов. Скоростные достигают максимальных показателей при медленном разгоне. Тяговые колеса − наоборот.

Например, самые легкие велосипеды Bafang (вес мотора 2 кг) работают в режиме 350-500Вт. Байк за 10 секунд разгоняется до 35км/ч. Колесо для велосипеда фирмы MAC, разработанное по заказу американцев, весит 4,4 кг. При мощности 1000Вт байк развивает скорость до 55 км/ч.

Преимущества и недостатки

К положительным характеристикам редукторных мотор колес относят:

  • лучший КПД при большом скоростном диапазоне;
  • небольшой вес и размеры;
  • свободный накат;
  • низкий расход энергии;
  • легкое преодоление подъемов;
  • нет сопротивления движению при педалировании.

Минусы:

  • стандартная комплектация не дает развить большую скорость, получить мощность более 1000Вт;
  • недостаточная надежность мотор колеса;
  • пластиковые шестеренки, у которых легко срезаются зубья;
  • при порче обгонной муфты придется работать только педалями.

Прямоприводное

Мотор этого типа легко установить на колесо, превратив рядовой байк в электрический. Дорогие модели выпускают со встроенными двигателями с полной комплектацией. Моторколесо прямого хода не имеет редукторной передачи, характеризуется повышенным сроком эксплуатации в сравнении с другими видами. Простое устройство, состоящее из ротора и статора, устанавливают на переднее, заднее или на оба колеса одновременно. Мощность используют для достижения высоких скоростей. Показатель связан с видом МК и аккумулятора, имеет разбег от 150 до 2000Вт. Например, динамику электродвигателя на 1500Вт сравнивают со скутером. Мотор колесо быстро разгоняется до скорости 50км/ч, что на 50% выше мотора на 1000Вт. На всех моделях установлены датчики холла.

Лучшие статьи :  Устройство и типы передних вилок горных велосипедов

Преимущества и недостатки

Плюсы мотор колеса:

  • упрощенная конструкция;
  • легкий монтаж;
  • незаметное положение на велосипеде;
  • бесшумная работа;
  • повышенный КПД;
  • возможность разогнаться до 60 км/ч на ровной дороге;
  • надежная конструкция не требует проведения ТО.

Минусы МК:

  • большой вес (до 6 кг и выше) и размеры мотор колеса;
  • при поломке хотя бы одного из трех датчиков мотор колесо перестает работать;
  • плохой КПД на низких скоростях и при подъемах;
  • использование слабого контроллера и зарядного устройства снижает силу двигателя;
  • присутствует сопротивление движению.

Какое напряжение выбрать для мотор-колеса электровелосипеда?

При сборке электровелосипеда или других видов персонального электротранспорта нужно определиться с подходящими вам характеристиками. Мотор выбирается в зависимости от того, какая мощность нужна электровелосипеду, с учетом необходимой скорости и тяговых качеств. При выборе аккумуляторной батареи первостепенную роль играют ее емкость, вольтаж и масса. С увеличением емкости АКБ возрастает и ее вес, и дальность хода на одном заряде. Вольтаж электровелосипеда бывает разный – 36, 48, 60, 72, 96 В. На что он влияет, и как не ошибиться с выбором – расскажем далее.

Напряжение АКБ электровелосипеда

Запасенная энергия равна произведению мощности и времени: Е=W·t. Единица ее измерения – джоуль или ватт-час. Поскольку мощность электрического тока – это произведение силы тока и напряжения (W=I·U), то Е= I·U·t. Произведение I·t – это емкость (С). Значит, запасаемая энергия аккумуляторной батареи равна произведению напряжения и емкости: Е=U·C.

Вывод: Чтобы повысить значение запасаемой энергии, нужно или увеличить емкость аккумулятора электровелосипеда, или выбрать АКБ с более высоким напряжением. Главное, чтобы напряжение всех компонентов, включая электромотор, аккумуляторную батарею, контроллер и зарядное устройство, было одинаковым.

В продаже чаще всего встречаются компоненты на 36 и 48 В. Остальные комплектующие менее распространены, что может стать проблемой при их последующей замене. Также при использовании компонентов большего напряжения нужны провода увеличенного сечения и мощные BMS платы. С увеличением токов возрастает нагрузка на электронику. Поэтому нужно выбирать элементы с запасом мощности, чтобы избежать их частого перегорания.

Мощность и емкость батареи электровелосипеда

У двигателей внутреннего сгорания основной характеристикой, определяющей движущую силу, выступает мощность в лошадиных силах. Этот параметр отвечает за ускорение и обеспечивает езду на заданной скорости. У транспортных средств на электротяге мощность измеряется в ваттах (Вт). Для перевода в лошадиные силы нужно разделить кВт на 0,736, т.е. 10 кВт≈13,6 л.с.

Электрическая мощность (обозначение – W, единица измерения – Вт) определяется как произведение силы тока (I, измеряется в A) и напряжения (U, измеряется в В). Получаем формулу: W= I·U.

Для примера, если на электромотор номинальной мощностью 1000 Вт от аккумуляторной батареи через контроллер поступает напряжение 48 В, а BMS плата и контроллер поддерживают силу тока 35 A, получаем значение выдаваемой мощности: 48 В х 35 A=1680 Вт. В результате, электродвигатель номинальной мощностью 1000 Вт выдает 1600 Вт

Важно учесть, что в контроллере происходят дополнительные потери, а проводка и фазовые провода должны иметь достаточное сечение для поддержания больших значений силы тока

Емкость аккумулятора электровелосипеда – это накопленная энергия, от которой зависит величина пробега. Единица ее измерения – ватт-час (ампер-час). Формула: С=U·I·t, где С – емкость, U – напряжение, I – сила тока, t – время. Химическая энергия батареи Е=U·C. К примеру, АКБ с рабочим напряжением 48 В и емкостью 12 А·ч имеет запас химической энергии 48·12=576 Вт·ч. Ее достаточно для 1 часа работы электромотора мощностью 500 Вт.  

Рекомендации по выбору вольтажа АКБ

Компоненты на 36 или 48 В обеспечивают высокий уровень электробезопасности. Они незаменимы при создании детского и подросткового электротранспорта. Подходят такие комплектующие и для большинства электровелосипедов для взрослых райдеров. Если мощность используемого электромотора не превышает 5 кВт, оптимальным напряжением считается 48 В. Комплектующие другого напряжения использовать можно, если есть BMS, контроллер и зарядное устройство с большим током на нужное напряжение.

Использовать электрокомпоненты большего напряжение имеет смысл, когда нужен мощный e-bike, развивающий скорость свыше 50 км/ч. В таких случаях используется мощное мотор-колесо, АКБ на 60 В или выше и контроллер с таким же рабочим напряжением. С увеличением вольтажа электрокомпонентов возрастает и предельная скорость. Насколько она вырастет – зависит от мощности электромотора и нагрузки, испытываемой транспортным средством.

Есть простое правило – выбирать напряжение того же значения, что и желаемая скорость. Например, чтобы получить e-bike с максимальной скоростью 50–60 км/ч, нужно использовать мотор-колесо (мощностью 1500–2000 Вт), энергоемкую батарею и контроллер с рабочим напряжением 60 В. Также нужно сопоставить емкость электровелосипеда и расстояние пробега на одном заряде (с запасом). Мощность контроллера не должна превышать допустимую нагрузку для электромотора

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: