Колесо двигатель постоянного тока

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:

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.

Источник

На Токе
заряженный портал

Мотор-колесо для электровелосипеда — полный обзор — На токе

Мотор-колесо для электровелосипеда — полный обзор

Что такое мотор-колесо? Ну, поклонники индивидуального электротранспорта, естественно, знают что это такое, но, зачастую, только поверхностно. А вот на вопросы, чем разнятся между собой данные агрегаты, какое МК выбрать, где приобрести, какая цена — мало кто сможет ответить вразумительно. Прояснить ситуацию поможет эта тема, в которой я постараюсь дать вам максимальный объём информации о моторизированном колесе.

Содержание:

Что такое мотор-колесо (МК)?
Классификация мотор-колес.
Копенгагенский велосипедный двигатель.
Передние и задние МК.
Мощность МК.
Незаспицованные и заспицованные МК.
Тяговые мотор-колёса и МК предназначенные для высокой скорости.
Масса мотор-колеса.
Тип крепления тормоза.
Диаметр оси.
Задние МК под трещётку/кассету.
Ширина МК.
Подбор МК.
Датчики.
Усилители дропаутов.
Полноприводный e-bike.
За сколько можно приобрести мотор-колесо?
Где можно приобрести МК?
Обслуживание моторизированного колеса.

Что такое мотор-колесо (МК)?

Всем нам ещё со школы известно, что электромотор трансформирует электрическую энергию в механическую. МК же является весьма популярной разновидностью электромоторов для e-bike и самокатов на электрической тяге. Однако, что касается электровелосипедов, то МК постепенно вытесняется оттуда кареточными двигателями. Совсем по-другому обстоят дела с электросамокатами — для них на данный момент МК является лучшей разновидностью привода.

Итак, что же такое МК (Hub Motor) по сути? Это колесо оснащённое бесщёточным электродвижком, колёсным редуктором (он может и не присутствовать) и тормозным устройством (иногда).

Классификация мотор-колес

Перед тем как отдавать свои кровные, нужно определиться, какое именно оборудование вам требуется.

МК подразделяются на 2 типа:

прямого привода (Direct-Drive Hub Motor, он же директ-драйв, он же бесщеточный, он же безредукторный);
редукторные (Geared Hub Motor).

МК прямого привода

Прямоприводные агрегаты устроены проще не придумаешь. В такой конструкции изнашиваются только подшипники. Вал силового агрегата играет роль оси и поскольку он зафиксирован, электродвигатель крутится вокруг него, вращая колесо и двигая электробайк.

Такие девайсы могут порадовать своего обладателя высокой степенью надёжности, а их мощность составляет 500-3000 Ватт и выше. Весят гаджеты от 5,3 килограмм. Но есть у них и негативный момент: при движении по инерции и на педалях, райдер будет ощущать сопротивление двигателя.

Direct-Drive юзеры приобретают для оснащения ими электровеликов и электромотоциклов, рассчитанных на максималку от 40 км/ч. Прямоприводные девайсы, зачастую, обладают бОльшим диаметром чем редукторные вариации. Это помогает выдавать более солидный показатель тяги, что требуется для создания приемлемого уровня мощности на пониженных оборотах. Но даже такой технический ход не спасает: по причине посредственных тягловых возможностей, для пересечённой местности эта разновидность МК не годится.

Средства передвижения оборудованные прямоприводными МК могут генерировать электроэнергию во момент замедления — это называется рекуперативным торможением. Но в то же время, эффективность подзарядки накопителя энергии с помощью рекуперации настолько мала, что про неё просто забывают. Исключение может составлять лишь тот случай, когда велосипедист будет спускаться с Эвереста.

Редукторное МК

У этого типа имеется редуктор и обгонная муфта. Последняя, при езде по инерции и на педалях, исключает торможение силовым агрегатом. А вот что делает редуктор: понижает высокую частоту вращения электродвигателя и повышает тягу.

Редукторная разновидность МК, которая обслуживает e-bike, электросамокаты и скутеры на электрической тяге, отличается скромными габаритами и массой, также, она может предложить достойные показатели тяги. По мощностным возможностям редукторные МК уступают прямоприводным. Как правило, для Geared Hub Motor 250-500 W являются пределом мечтаний и такие циферки дают возможность раскочегарить электрифицированное средство передвижения до 30-50 км/ч, что для многих юзеров, не слабым достижением является.

При покупке, отдавать предпочтение редукторному МК следует в том случае, если во главе угла стоит безмятежное передвижение по пересечённой местности. А вот скоростью к сожалению придётся пожертвовать — она не является козырем редукторного моторизированного колеса.

Копенгагенский велосипедный двигатель

Весьма продуманное устройство, а суть его заключается в том, что двигатель, блок управления и аккумулятор, расположены в едином корпусе.

Передние и задние МК

Фронтальное и заднее МК различаются между собой размерами оси. С передними МК проблем у юзера будет меньше, а внедрять их в конструкцию легче. Подходят они для электрификации вело различных типов.

По поводу недостатков: имеет место неважное сцепление с дорожной поверхностью. Поскольку передняя часть e-bike нагружена меньше чем задняя, передний привод может пробуксовывать, что трудно не заметить на подъёмах. Задние же МК, в противовес передним, гарантируют улучшенную тягу и сцепление с дорожным покрытием.

В распоряжении задних моторизированных колёс, обычно, на крышке имеется выступ с резьбой, для монтажа стандартной трещётки либо кассеты. На МК для передней оси, подобного технического решения вы не обнаружите.

У трещётки и кассеты крепления отличаются, на это нужно смотреть при выборе силового агрегата. БОльшая часть МК предназначенных для задней оси имеет крепление под трещётку. В то же время, крепление под кассету можно встретить не так часто и оно должно присутствовать в технических данных электродвигателя либо его названии.

При надобности, можно организовать и полноприводную модификацию, а не ограничиваться только передним или только задним двигателем.

Мощность МК

Классификация мотор-колёс по мощности несколько условна и выглядит она так:

низкий показатель — 250-350 Ватт;
средний показатель — 500-750 Ватт;
высокий показатель — от 1000 Ватт.

От показателя мощности напрямую зависит скорость электрифицированного вело.

Хотите понять, какое влияние номинальная мощность оказывает на ходовые качества e-bike? Скажу сразу — это занятие не для слабонервных! Затруднение в том, что этот параметр, приводимый некоторыми изготовителями, не равен ни фактической выходящей мощности, ни предельной. Фактическая выходящая мощность девайса имеет зависимость от нагрузки воздействующей на него в конкретный момент.

Некоторые разработчики электрифицированных колёс приводят пиковую мощность, но, как долго она будет себя проявлять? 5, 30, 60 сек? Никто точно вам этого не скажет!

Мощные движки маскируются ложными стикерами! Но тут нужно разуметь, что если вы отдаёте предпочтение экстремальной езде, не имеете при этом прав и вдобавок вас словят, стикер вряд ли поможет уйти от наказания. К сожалению, а может быть и к счастью, в большинстве стран законодательство предусматривает, что не имея прав можно кататься только на электробайках оснащённых движками мощностью не более 250 W.

Незаспицованные и заспицованные МК

Силовые агрегаты можно приобрести как уже внедрённые в колесо, так и отдельно. Естественно, первый вариант устанавливать на вело проще. Однако, если вы намерены пустить в ход уже имеющийся в вашем распоряжении обод, либо какой-то сверхпрочный, то берите МК отдельно и потом внедряйте в колесо.

Для проведения процедуры спицевания своими силами, можно приобрести специальное приспособление, оно же поможет вам расправляться с «восьмёрками».

Тяговые мотор-колёса и МК предназначенные для высокой скорости

Как узнать — тяговый электродвижок или скоростной? Показатель номинального RPM (об/мин) вам в помощь. Также учитывайте величину крутящего момента (Nm) и тут всё просто получается: чем больше Нм выдаёт двигатель, тем больше он тяговый.

Но в то же время, не стоит возиться с исследованием данного параметра, так как на веб-ресурсах достойных разработчиков, обычно объяснено, для каких целей предназначено МК. В крайнем случае, можно просто спросить. Говорят неправду только об использовании движков на e-MTB.

Нуждаетесь в электровело для горной либо холмистой местности? Тогда МК это не ваш выбор — здесь нужно отдать предпочтение кареточной разновидности электродвигателей.

Масса мотор-колеса

Никто это разделение всерьёз не воспринимает, но всё же не помешает быть в курсе общего положения дел.

Итак, МК по массе бывают такие (указана номинальная мощность):

сверхлёгкие: весят около 1,5 кило (250-350 Ватт);
лёгкие: вес 2-3 килограмма (250-500 Ватт);
средневесные: масса 4-6 килограмм (500-1500 Ватт);
тяжёловесные: затягивают на 6-10 кило и даже больше (1000-3000 Ватт и выше).

Тип крепления тормоза

Возьмём к примеру электродвижки от такого популярного китайского производителя как Bafang. Здесь просто нужно смотреть, какая буква стоит в конце названия изделия:

D — дисковый тормоз;
R — тормоз роллерного типа;
V – V-Brake.

Диаметр оси

У лёгких МК он составляет 12 мм, у массивных редукторных и прямоприводных — 14 миллиметров, у некоторых экземпляров имеет место 16-миллиметровый диаметр. Параметры разнятся, но несмотря на это, почти все МК для монтажа на электробайк обладают двухсторонней проточкой, под стандартные 10-миллиметровые велосипедные дропауты.

Задние МК под трещётку/кассету

Производители выпускают задние мотор-колёса под трещётку и под кассету. В технических характеристиках ответственные изготовители об этом сообщают.

Ширина МК

Для обычных великов цифры такие: 90-93/100-105/135 — самая распространённая/145 мм. Для фэтбайков: 175 и 190 миллиметров.

Подбор МК

Здесь нужно сразу определиться, какая именно разновидность электрифицированного вело вам нужна: для города, пригорода, горных поездок, туристический, грузовой?

Затем ищите в интернете обзоры силовых агрегатов нужного назначения и выбирайте из них наиболее подходящий вам вариант. Если жалеете денег на двигатели от известных брендов, то придётся обратить внимание на так называемые «no name» изделия либо на продукцию не популярного китайского производителя. Если повезёт, то в ваше распоряжение может достаться вполне себе приемлемый экземпляр.

Городские электровелосипеды

МК разработанные для городских электровело, предназначены для размеренного движения по ровному дорожному покрытию. Стоят они не дорого и если их правильно эксплуатировать, то можно рассчитывать на продолжительную безотказную работу.

Электробайки для езды в пригороде

Силовое оборудование для такой техники, как правило, обладает чуть лучшими показателями тяги и при преодолении умеренного подъёма оно вряд ли вас разочарует.

Трекинговые электровелосипеды

Электрические двигатели для таких аппаратов рассчитаны на использование на маршрутах с большой протяжённостью и в холмистой местности.

Горные велики на электрической тяге

Для горных электробайков производители не выпускают МК, по той простой причине, что для таких условий передвижения они просто не пригодны. В движение e-MTB должны приводить двигатели кареточного типа, которые имеют очевидные преимущества над моторизированными колёсами.

Однако имеют место и такие производители, которые хитрят, в рекламных целях так сказать. Обычно, эти МК демонстрируют достойную тягу, что даёт возможность без особых проблем эксплуатировать их на пересечённой местности.

❗Нюансы

Если вы поклонник спокойной езды, скоростной режим которой не превышает 25-30 км/ч, то добрую службу вам может сослужить мотор мощностью 250-350 Вт. А вот если вы лихой райдер, постоянно жаждущий острых ощущений, то приобретайте движок на 500 Вт. Такой, позволит разгоняться до вполне опасных 40-45 км/ч, так что, не стоит забывать и про специальную экипировку, призванную уберечь вас от неприятных травм.

Датчики

Как правило, МК оснащены датчиками скорости либо датчиками частоты вращения педалей, сообщающих блоку управления, насколько задействовать электродвижок в зависимости от частоты вращения педалей.

Датчики тяги отслеживают не частоту вращения, а усилие, прикладываемое наездником к педалям. Это создаёт ощущение больше похожее на обычный велик без электротяги. Такие датчики применяются в основном в движках кареточного типа установленных на e-MTB.

Усилители дропаутов

Думаете, установите моторизированное колесо и всё, дело сделано, можно обмывать? К сожалению, ещё имеют место неприятные моменты, которые придётся учитывать. Точки крепления МК к раме, так называемые «dropout», по причине возросшей нагрузки могут попросту разрушиться! Чем это чревато для здоровья райдера — догадаться не трудно. Во избежание подобного недоразумения, применяют усилители дропаутов.

Dropout отличаются по конструкции: для силовых агрегатов с невысокой мощностью, сгодятся относительно лёгкие детали, а для высокомощных и массивных Direct-Drive, предназначены более серьёзные, увесистые изделия. Естественно, такие приспособления нужно устанавливать — так надёжней будет!

Полноприводный e-bike

Велосипед можно оборудовать двумя мотор-колёсами одновременно, сделав его таким образом полноприводным. У подобного решения есть как свои плюсы, так и свои минусы, но, по утверждениям специалистов, недостатков всё-таки больше.

За сколько можно приобрести мотор-колесо?

Если прошерстить ассортимент популярного интернет-магазина Aliexpress, то можно наткнуться к примеру на ценник 6,2 тыс. руб. Столь символическую сумму с вас просят за 250-ваттный незаспицованный электромотор от «no name» производителя. Самый недорогостоящий комплект для превращения обычного велосипеда в электрический, с заспицованным МК мощностью 350 Вт, также от безымянного разработчика, обойдётся экономному юзеру в 16,5 тыс. руб.

Если есть желание приобрести популярные силовые агрегаты, то нужно готовить от 8 тыс. руб. К примеру, МК Shengy для заднего колеса, затянуло на 9,9 тыс. руб. Заслуживший доверие пользователей редукторный двигатель Bafang для электрифицированного фэтбайка, был оценён в 15,27 тыс. руб., Direct-Drive с показателем мощности 1500 Вт — 11,6 тыс. руб.

Где можно приобрести МК?

Неблагоразумно переплачивать, покупая двигатель или полный набор у продавцов из России. Все МК изготавливаются в Китае и ценники там на них, в основном более скромные. Но, имеют место и исключения: случается такое, что российские и китайские цены совпадают либо же в РФ даже дешевле получается. Это вполне реально, только вот случается такое исключительно с продукцией мало распространённых брендов.

Зачастую, наиболее выгодный вариант можно найти на Aliexpress, Alibaba и других интернет-магазинах китайского происхождения. Однако бОльшую часть МК в розничной продаже отыскать не удастся.

Обслуживание моторизированного колеса

Данное устройство не нуждается в обслуживании, пока не пройдёт 10 тыс. километров. Но, обратить на себя внимание оно может и раньше, например, если вы умудрились его утопить.

Заключение

Вот такое оно, мотор-колесо — простое, доступное, популярное. Как правило, у пользователей не возникает проблем ни с его установкой, ни с его эксплуатацией, тем более, что к оборудованию всегда прилагаются соответствующие инструкции. Остаётся только одно, не пожалеть денег и приобрести действительно стоящее изделие, которое будет доставлять вам исключительно положительные эмоции на протяжении всего срока службы.

Источник

Мотор-колесо (полный обзор)

Что такое мотор-колесо? Чем различаются различные типы моторзколес? Какое купить? Где купить? Сколько стоит? На все эти вопросы попробую ответить в данной статье.

Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Популярным типом электродвигателя для электровелосипедов и электросамокатов является мотор-колесо (Hub Motor). Изобретено оно в конце XIX века.
В электровелосипедостроении оно постепенно вытесняется кареточными моторами, зато для электросамокатов – это пока лучший тип привода.

Мотор-колесо – это колесо с встроенными бесщеточным электродвигателем, колёсным редуктором (или без оного) и тормозным механизмом (иногда). В электровелосипедах и электросамокатах мотор-колесо получает электроэнергию от аккумуляторной батареи.

Директ-драйвы имеют одну неприятную особенность: при движении накатом и на педалях ощущается противодействие мотора. Зато электромоторы с прямым приводом отличаются высокой надежностью, их мощность: 500-3000 W и более. Вес от 5,3 кг.

Директ-драйвы покупают для оснащения электровелосипедов и электромотоциклов, рассчитанных на скорость от 40 км/ч. По словам Лемира-Элмора из Grin Technologies, двигатели с прямым приводом, как правило, имеют больший диаметр, чем редукторные мотор-колеса, потому что это создает более высокий крутящий момент, что необходимо для обеспечения достаточной мощности на низких оборотах. Из-за скромных тягловых характеристик, для пересеченной местности эти мотор-колеса не подходят.

Электротранспорт с прямым приводом может генерировать электрическую энергию во время торможения в процессе, называемом рекуперативным торможением. Но эффективность подзарядки аккумуляторной батареи посредством рекуперации столь мала, что этот эффект может иметь какое-то практическое применение только на спуске с Эвереста (если там когда-нибудь появится дорога).

Редукторное мотор-колесо

Английское название: Geared Hub Motor. У редукторного мотор-колеса присутствуют редуктор и встроенная обгонная муфта, наличие которой при движении накатом и на педалях обеспечивает отсутствие торможения мотором. Редуктор снижает высокую частоту вращения электромотора и увеличивает крутящий момент.

Редукторные мотор-колеса используемые в электровелосипедах, электросамокатах и электроскутерах отличают небольшие размеры и вес, хорошие тяговые характеристики. Мощность редукторных мотор-колес обычно не превышает 250–500 W, скорость транспортных средств с этими моторами: 30–50 км/ч. Покупка редукторного мотор-колеса оправдана, если для вас более важна проходимость электровелосипеда, а не его скорость.

Копенгагенский веломотор

Так называемый копенгагенский веломотор – это силовая установка в которой веломотор, контроллер и батарея находятся в одном корпусе. Такое мотор-колесо установлено в электровелосипеде Gogoro Eeyo и производится компанией Keyde.

Задние и передние мотор-колеса

Мотор-колеса бывают задние и передние (т.е. устанавливаемые на переднее или заднее колесо). Отличаются они размерами оси. С передними мотор-колесами меньше проблем. Они проще в установке, подходят для электрификации велосипедов всевозможных типов и создают иллюзию полного привода. Их недостаток: слабое сцепление с субстратом. Они могут пробуксовывать из-за более слабой нагруженности передней части электровелосипеда, что особенно ощущается на подъемах. Задние мотор-колеса обеспечивают более хорошую тягу и лучшее сцепление с дорогой.

Задние мотор-колеса обычно имеют на крышке выступ с резьбой для установки стандартной трещётки или кассеты, на передних мотор-колесах такого выступа нет. У кассеты и трещетки разные крепления, на это надо обращать внимание при выборе мотора. Большая часть моделей задних мотор-колес имеет крепление под трещётку, крепление под кассету встречается не так часто и должно быть специально указано в техническом описании электромотора или названии (в названиях мотор-колес Bafang: CST или QQ Cassete).

При желании электровелосипед можно делать полноприводным. О полноприводных электровелосипедах читайте отдельную статью.

Различия по мощности мотор-колес

Существует нескольку условная классификация по мощности: маломощные (250–350 W), средней мощности (500–750 W), мощные (от 1000 W). От мощности зависит скорость электровелосипеда. Что бы уяснить зависимость скорости от мощности разных типов моторов воспользуйтесь симулятором.

Попытка понять, как номинальная мощность влияет на ходовые качества электровелосипеда – отличный способ сойти с ума. Дело в том, что такая характеристика, как «номинальная мощность», используемая некоторыми производителями, не равна ни фактической выходной мощности, ни максимальной выходной мощности. Фактическая выходная мощность двигателя зависит от того, насколько сильно он нагружен в какой-то конкретной ситуации.

Некоторые производители мотор-колес указывают пиковую мощность, но насколько она продолжительна? 1, 5, 100 секунд? Хз…

Мощные моторы маскируют обманными стикерами. Но нужно понимать, что если вы гоняете по дорогам на высоких скоростях без прав и вас ловят, стикер может не помочь избежать ответственности. В большинстве стран законы таковы, что без прав можно ездить только на электровелосипедах с моторами не мощнее 250W.

Незаспицованные и заспицованные мотор-колеса

Мотор-колеса продаются уже заспицованные в обод колеса или незаспицованные (просто моторчик). Первый вариант конечно же проще в установке. Но если вы хотите использовать уже имеющийся у вас обод, или какой-то супер-прочный, то покупайте электромотор без обода. Для самостоятельного спицевания колеса желательно купить специальный станок. Он же пригодится и для правки восьмерок.

Тяговые и скоростные мотор-колеса

Номинальный RPM (оборот в минуту) указывает на то, скоростным является электромотор или тяговым. Также можно смотреть крутящий момент (Max. Torque). Измеряется в Nm. Чем больше Nm – тем более тяговый электромотор.

Не стоит заморачиваться изучением этой характеристики. На сайтах нормальных производителей обычно указано для каких транспортных средств мотор предназначен. А если не указано, можно спросить. Врут только о использовании мотор-колес применительно к горным велосипедам. Если вам нужен электровелосипед для горной или холмистой местности, забудьте про мотор-колеса, берите кареточный электромотор.

Различия по весу

Никто конечно этой классификацией всерьез не пользуется, но поскольку все относительно, полезно представлять общую картину.
Мотор-колеса могут быть: сверхлегкие: около 1.5 кг (номинальная мощность 250-350 W), легкие: 2-3 кг (номинальная мощность 250-500 W), средние: 4-6 кг (номинальная мощность 500-1500 W), тяжёлые: 6-10 кг и больше (номинальная мощность 1000-3000 W и больше).

Различия по типу крепления тормоза

Мотор-колеса отличаются по типу крепления тормоза.

У мотор-колес Bafang понять под какой тормоз мотор довольно легко: дисковый (буква “D” в конце названия мотора), роллерный (буква “R” в конце названия мотора) и вибрейк (“V”). У мотор колес MXUS читайте описания конкретных моделей, там все указано.

Разный диаметр оси

Диаметр оси у мотор-колеса может быть разный, у легких редукторных моторов – 12 мм (QQ, Bafang), у тяжёлых редукторных и “директ-драйвов” – 14 мм (MAC), у некоторых диаметр оси 16 мм. Не смотря на разный размер оси практически все мотор-колеса предназначенные для установки на электровелосипед имеют “проточку” с двух сторон под стандартные велосипедные дропауты в 10 мм.

Задние мотор-колеса под трещетку или кассету

Задние мотор-колеса выпускаются под трещетку и под кассету. Чем отличаются трещетка от кассеты можно ознакомиться по ссылке. В техническом описании мотора нормальные компании-производители это указывают.

Различия мотор-колес по ширине

Мотор-колеса производят для электросамокатов, электрификации велосипедов, фэтбайков и электроскутеров. Основные стандарты для обычных велосипедов: 90-93, 100-105, 135, 145 мм. Чаще 135 мм. Для фэтбайков: 175 мм и 190 мм.

Выбор мотор-колеса

Достаточно знать только одно: какой вам нужен электровелосипед? Городской, пригородный, туристический, грузовой или горный?

Далее выбираете мотор соответствующего назначения из обзоров мотор-колес Bafang, MXUS, Keyde, Xiongda, Shengyi или обширного ассортимента директ-драйвов QS Motor. Если у вас нет денег на моторы известных производителей, то покупаете “ноунейм” или мотор малоизвестной китайской фирмы. Они далеко не всегда хуже.

Мотор-колеса для городских электровелосипедов разработаны для спокойных поездок по равнинной местности. Они дешевы и надежны, если их использовать по назначению.

Моторы для пригородных электровелосипедов, как правило имеют чуть лучшие тягловые характеристики и хорошо справляются с умеренными подъемами.

Электромоторы для трекинговых велосипедов разработаны с учетом их будущего использования на длинных маршрутах, в том числе в холмистой местности.

Мотор-колеса для горных велосипедов (e-MTB) не производятся, поскольку в этой области применения они не могут конкурировать с кареточными моторами. Но некоторые производители указывают этот тип применения в рекламных целях. Как правило это моторы с хорошими тягловыми характеристиками разработанные для использования в условиях пересеченной местности.

Если вы здравомыслящий человек и не собираетесь гонять на электовелосипеде со скоростью выше 25–30 км/ч, то вам подойдет редукторный мотор мощностью 250–350 W. Если же хочется летать с велика на скоростях 40–45 км/ч, выбирайте мотор от 500 W и защитную экипировку.

Людям мнительным, сомневающимся, испытывающим трудности в принятии решений, а также электровелодрочерам при выборе мотор-колеса рекомендуется воспользоваться симулятором.

Задавать вопросы на специализированных форумах довольно бессмысленно. Людям разбирающимся в электровелосипедах давно надоело бесплатно отвечать на бесконечно повторяющиеся и дурацкие с их точки зрения вопросы, поэтому вероятнее всего вы получите ответ от какого-то некомпетентного персонажа оттачивающего свои амбиции.

С выбором батареи для вашего мотор-колеса вам может помочь статья про аккумуляторные батареи.

Конечно же лучше покупать комплект: мотор-колесо + контроллер + провода + тормозные ручки с датчиками тормоза + дисплей с пультом управления. В этом случае вам не придется ломать голову над вопросами совместимости отдельных элементов системы.

Датчики

В мотор-колесах, как правило есть датчики скорости, или датчики частоты вращения педалей (speed sensor), которые сообщают контроллеру, как дозировать помощь мотора в зависимости от частоты вращения педалей.

Датчики крутящего момента (torque sensor) реагируют не на частоту, а на усилие, которое велосипедист прикладывает к педалям, что создает ощущения более похожие на использование обычного (не электрического) велосипеда. Датчики крутящего момента используются в основном в кареточных моторах на горных электровелосипедах.

Усилители дропаутов

После установки мотор-колеса вы можете столкнуться с тем, что места крепления колеса к раме (так называемые дропауты) из-за увеличившейся нагрузки попросту разрушатся со всеми вытекающими для вашего здоровья последствиями. Что бы этой проблемы избежать используются усилители дропаутов (по английски: torque arm).

Усилители дропаутов имеют различные конструкции. От относительно легких (для маломощных моторов), до весьма увесистых конструкций для мощных и тяжелых директ-драйвов. Лучше их установить и далее не думать о возможных проблемах.

Полноприводный электровелосипед

Вы можете установить и переднее и заднее мотор-колесо, получив таким образом полноприводный электровелосипед. У него есть, как плюсы, так и минусы. Минусов больше.

Сколько стоят мотор-колеса?

Если смотреть популярные моторы, то цены начинаются от 8 000 руб. Например 350 W мотор Shengyi для заднего колеса стоит 9 550 руб. Хорошо зарекомендовавший себя задний редукторный мотор для электрофэтбайка от Bafang: 14700 руб. Директ-драйв 1500 W – 12 600 руб. И так далее…

Где купить?

Можно купить мотор-колесо или комплект (мотор+контроллер+ручка газа+дисплей+батарея) у российских продавцов.

Но чаще наиболее выгодное предложение можно найти на Aliexpress, или других китайских интернет-площадках.

Некоторые интернет-магазины представленные на Aliexpress:

Обслуживание мотор-колеса

Это самая короткая глава. Мотор-колесо не нужно обслуживать, если вы его не утопили, по крайней мере до достижения пробега более 10 000 км.
Для смазки подвижных частей мотора можно использовать различные масла. Почитайте статью про обслуживание кареточных электромоторов, там описана эта довольно мутная тема.

_{Текст: Дмитрий Константинов
Фотографии: Википедия и компании производителей веломоторов}

Источник

Полный обзор электрических мотор-колес

Что такое мотор-колесо? Кто изобрел? Чем различаются? Какое купить? Где купить? Сколько стоит? На все эти вопросы попробую ответить в данной статье.

Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Популярным типом электродвигателя для электровелосипедов и электросамокатов является мотор-колесо.
В электровелосипедостроении оно постепенно вытесняется кареточными моторами, зато для электросамокатов – это пока лучший тип привода.

Мотор-колесо (Hub Motor) – это колесо с встроенными бесщеточным электродвигателем, колёсным редуктором (или без оного) и тормозным механизмом (иногда). В электровелосипедах и электросамокатах мотор-колесо получает электроэнергию от аккумуляторной батареи.

История

Изобретение мотор-колеса

Автор концепции первого колесного двигателя – Веллингтон Адамс из Сент-Луиса. Патент США 300 827, 1884 год.

В 1890 году Эдвардом Паркхерстом из Воберна, штат Массачусетс, изобретен двигатель с высоким крутящим моментом и низким числом оборотов в минуту. Двигатель был встроен в колесо.

Преимущества мотор-колеса раскрыты в 1896 году в патенте француза Чарльза Терикома.

Фердинанд Порше с 1897 года в участвовал в разработке электрического мото-колеса (были мотор-колеса и на двигателях внутреннего сгорания, но это не наша тема). Опытный образец электромобиля получился удачным. Машина была компактной, быстрой — она могла передвигаться с неплохой для конца XIX века скоростью 40 километров в час, — но при этом тяжёлой. Значительную часть веса машины составляли ёмкие свинцовые аккумуляторные батареи. Их запас хода был невелик — от одной зарядки автомобиль мог проехать около часа. Самодвижущийся экипаж, получивший название Lohner-Porsche, имел два электромотора мощностью две с половиной лошадиных сил каждый. Механическая трансмиссия отсутствовала, а электромоторы располагались в ступицах передних колёс.

Lohner-Porsche

Машина не была чисто электромобилем, в ней стоял небольшой бензиновый двигатель, вращающий генератор. Генератор вырабатывал ток, который подзаряжал аккумулятор, а тот в свою очередь питал силовые электродвигатели. Таким образом это была первая демонстрация гибридной силовой установки, состоящей из двигателя внутреннего сгорания, аккумуляторов и электродвигателей. Это изобретение получило Гран-при Парижской всемирной выставки 1900 года. Фердинанд Порше считал этот проект до конца нереализованным. В последующие годы 300 Lohner Porsches были сделаны и проданы состоятельным покупателям.

Первые электровелосипеды с мотор-колесами

С 1890 сразу несколькими патентами была защищена конструкция электрического привода, устанавливаемого на велосипеде. Так, патент США 1895 года Огдена Болтона описывает электровелосипед с питанием от батареи с мотор-втулкой, установленной на заднем колесе. Не было никаких передач, и двигатель мог потреблять до 100 ампер (A) от 10-вольтовой батареи.

Два года спустя, в 1897 году, Осия У. Либби из Бостона изобрел электрический велосипед (патент США № 596272) приводимый в движение «двойным электродвигателем». В конце 1990-х годов эта модель была заново изобретена или имитирована и использована в электровелосипедах Giant Lafree.

В начале XX века история с использованием мотор-колес подзаглохла. Рост мощности бензинового двигателя превысил мощность мотор-колес, что компенсировало любые потери в трансмиссии. В результате автомобили перешли на бензиновые двигатели с трансмиссией.

В конце XX века с появлением относительно дешевых, емких и легких литий-ионных аккумуляторов мотор-колеса стали активно использоваться для электрификации велосипедов и мотоциклов.

Современный бесщеточный двигатель

В электровелосипедах и электросамокатах используются бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC). Они не используют щетки для изменения направления тока, протекающего к двигателю, как это делали старые электромоторы. Щетки делали двигатели менее эффективными и имели тенденцию со временем изнашиваться.

Как работает современный бесщеточный двигатель отлично проиллюстрировано в видеоролике:

Классификация мотор-колес

Мотор-колеса бывают двух типов: редукторные (Geared Hub Motor) и прямого привода (Direct-Drive Hub Motor, директ-драйв, бесщеточный, безредукторный, ДД, DD).

Директ-драйв

Английское название: Direct-Drive Hub Motor (DD). Русские названия различаются: директ-драйв, с прямым приводом, безредукторный, ДД. Моторы с прямым приводом – самые простые двигатели. В них не подвержено износу ничего, кроме подшипников. Вал двигателя является осью. Поскольку вал зафиксирован на месте, электромотор вращается вокруг вала вращая колесо и продвигая вас вперед.

Мотор-колесо с прямым приводом от компании Golden Motor в разборе.
Это оно в 3D такое симпатичное, в реале попроще, как на фотографии ниже.

Электровелосипеды с задними мотор-колесами директ-драйв

Директ-драйвы используются для оснащения электровелосипедов и электромотоциклов, рассчитанных на скорость от 40 км/ч. По словам Лемира-Элмора из Grin Technologies, двигатели с прямым приводом, как правило, имеют больший диаметр, чем редукторные мотор-колеса, потому что это создает более высокий крутящий момент, что необходимо для обеспечения достаточной мощности на низких оборотах. Из-за скромных тягловых характеристик, для пересеченной местности эти мотор-колеса не подходят.

Директ-драйв в разборе