Самодельное асинхронное мотор-колесо для велосипеда как задел для стартапа
Асинхронный мотор хорош тем, что имеет простую конструкцию, низкую стоимость, но более сложную систему управления. Отсюда возникает соблазн спроектировать и собрать собственную модель, да еще поиграть с ее конструкцией и характеристиками. Еще интереснее, когда для мотора сразу находится применение — скажем, в качестве двигателя для электровелосипеда.
Далее рассказ о том, как парни из Оренбургского университета создали собственную модель мотор-колеса. Если дело дойдет до серийного производства, себестоимость будет в разы ниже, чем у нынешних китайских аналогов.
Изначально проект развивали в формате совместного хобби в рамках одной из кафедр института энергетики, электроники и связи Оренбургского ГУ. По сути, это попытка адаптации к индивидуальному электротранспорту конструкции асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. После сборки первого прототипа стало понятно, что его можно доработать и попробовать запустить в серию. Так он оказался в числе участников акселератора Архипелаг 2022, где я его обнаружила и, вытянув контакты, немного пообщалась с разработчиками.
Почему именно асинхронный двигатель?
Привычный городскому обывателю индивидуальный электротранспорт, как правило, перемещается за счет двигателей постоянного тока с внешним ротором. Это логичный вариант, позволяющий не задумываться о преобразовании постоянного тока в переменный. Однако в его конструкции задействованы дорогостоящие магниты, которые влияют на стоимость электрической машины.
Отталкиваясь от идеи минимизации цены, в том числе за счет отказа от дорогостоящих комплектующих, за основу решили взять конструкцию асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Такую конструкцию разработали около 130 лет назад и до сих пор активно используют в промышленности. В серийном производстве асинхронные двигатели стоят намного дешевле, чем двигатели на постоянных магнитах.
Однако особенности эксплуатации электротранспорта не позволили взять готовый промышленный двигатель и установить его на велосипед. Был ряд несостыковок.
В первую очередь пришлось поработать над системой управления. Асинхронные двигатели в общепромышленном исполнении рассчитаны на напряжение питания 220 или 380 В и частоту сети 50 Гц.
С электротранспортом ситуация другая: частота тока должна изменяться от нуля до той, что обеспечит максимальную скорость велосипеда — 25 или 50 Гц в зависимости от конструкции.
Кроме того, важен формфактор. Двигатель необходимо встроить в колесо, т. е. длина электродвигателя по оси не может превышать ширину вилки.
Основное требование — мотор-колесо должен уместиться в стандартной велосипедной вилке
Подробнее о конструкции
На схеме ниже — первая версия мотора, которая получилась довольно тяжелой и не оптимальной по характеристикам. Зато на ней опробовали подходы и методы производства.
Схема асинхронного мотор-колеса с короткозамкнутым внешним ротором для электровелосипеда
Итоговый вес прототипа — 14 кг. Треть приходится на корпусные детали. Поскольку своей производственной базы у университета нет, детали пришлось заказывать по чертежам в индивидуальном порядке.
Мощность асинхронного электродвигателя пропорциональна длине его магнитной системы и квадрату диаметра магнитопровода. Однако между вилками рамы велосипеда не так много места.
Если бы использовали стандартную конструкцию, в которой лобовые части обмоток двух фаз накладываются друг на друга, с учетом ширины подшипникового щита и необходимого воздушного зазора, длина магнитной системы получалась бы не более двух сантиметров. Поэтому пришлось использовать оригинальную конструкцию статора и его обмоток.
Схема с основными габаритами мотора
Чтобы максимально увеличить длину активной части (магнитопровода), обмотки разместили в пазах статора на разном расстоянии от оси. Внутренний ряд катушек — одна фаза, внешний — другая.
Мотор без защитной крышки
Изменив внешний вид статора, удалось увеличить общую длину магнитной системы до четырех сантиметров — тем самым мощность двигателя повысили почти в два раза. Лобовые части обмоток в текущей конструкции забирают всего два сантиметра, вдобавок такое расположение помогает уменьшить потоки рассеяния в этих частях.
Статор с обмотками
Сам статор шихтуют из 80 листов электротехнической стали 0,5 мм толщиной каждый, собранных в пакет.
Самым сложным при производстве двигателя было как раз изготовление листов статора. В серийном производстве для этого используют штамповку, которая может вырезать чуть ли не тысячу листов в минуту. Стоимость каждого листа при этом ничтожна — фактически на уровне стоимости материала. При штучном производстве штамп изготавливать слишком дорого — это затраты порядка миллиона рублей. Остаются разные варианты резки — электроэрозионная, лазерная, струйно-абразивная, фрезерная.
Несколько лет назад в коммерческих компаниях, оказывающих подобные услуги, вырезать необходимые 80 листов стоило около 100 тыс. рублей. В итоге сделали «по знакомству». Использовали лазерную резку и потом последовательно подгоняли качество итоговых деталей: было слишком много наплывов и заусенцев.
Короткозамкнутый ротор также создавали вручную. А чтобы сделать конструкцию технологичнее, предусмотрели в нем пазы прямоугольной формы, купили полосовую медь, нарезали ее и впаяли каждый стержень при помощи паяльника и горелки.
Ротор мотор-колеса
Подшипниковый щит вырезали на токарном станке из листа стали 20 мм толщиной. В серийном производстве такие детали чаще изготавливают литьем, но для этого нужна дорогостоящая литьевая форма (около 100 тыс. рублей). При большой серии ее цена «размывается» по тиражу, а в случае штучного производства она не окупится. Токарный станок не позволяет экономить материал, но зато при таком способе производства подшипниковый щит обошелся всего в пару тысяч рублей.
Несмотря на кустарный подход, точность изготовления электродвигателя получилась довольно высокой. Зазор между статором и ротором по проекту составляет менее 0,5 мм, его практически не видно на просвет. При этом статор и ротор свободно вращаются друг относительно друга, ни за что не задевая и не создавая лишнего сопротивления. А вот характеристики двигателя — в первую очередь крутящий момент — получились несколько хуже, чем предсказывал расчет. Это может быть связано с плохим контактом медных стержней, припаянных к короткозамкнутому ротору — их 50 штук с одной стороны и 50 с другой. Учитывая ручное производство, проконтролировать качество контакта было сложно. В следующей версии это планируют исправить.
Управление движением
В плане управления асинхронный мотор имеет некоторые особенности в сравнении с моторами постоянного тока. Крутящий момент, который он развивает, зависит от магнитного потока, создаваемого обмотками статора, а также от частоты питающего напряжения. В данном случае частота меняется от 0 до 25 Гц в зависимости от требуемой скорости (0 Гц — электродвигатель стоит, 25 Гц — максимальная скорость).
Момент регулируют за счет подстройки амплитуды напряжения — по сути, за счет регулировки возбуждения двигателя. При движении в гору амплитуду необходимо увеличивать — момент вырастет, но при этом слегка просядет КПД из-за роста потерь в сердечнике. На горизонтальных участках дороги амплитуду напряжения можно снизить, соответственно, сократится момент и потери.
Задача платы управления двигателем — подбирать режим работы с максимально возможным КПД при данных условиях.
Плата управления — существующая версия
Плату управления режимами работы асинхронного электродвигателя разрабатывали с нуля. Она преобразует постоянное напряжение от аккумулятора в переменное с нужной частотой, а также выполняет регулировку режимов работы мотор-колеса, в том числе переключением на режим генератора (рекуперации энергии) во время торможения.
Блок управления мотор-колесом в первичном варианте собран, по сути, из подручных деталей. В нем предусмотрена возможность регулировки характеристик в большом диапазоне. Необходимо было реализовать фактически подвижную лабораторию, которая позволит не только ездить на собранном электровелосипеде, но и протестировать разработанный мотор-колесо в самых разных, в том числе нештатных, режимах работы. Соответственно, задачи минимизации размеров платы не стояло.
Трехмерная модель велосипеда с установленным мотор-колесом и платой управления в корпусе вместе с аккумулятором внутри рамы
Сейчас плата управления выглядит довольно громоздкой и занимает почти все место внутри рамы велосипеда. Но если убрать возможность настройки рабочих токов и частот в широком диапазоне, использовать транзисторы меньшей мощности, а также оптимизировать размещение компонент, плату можно будет сократить по габаритам в пять раз. В таком варианте она будет соизмерима с существующими китайскими платами управления для привычных мотор-колес постоянного тока.
Первая проверка
Готовый мотор встроили в переднее колесо среднестатистического велосипеда весом около 15 кг. К этому необходимо добавить вес мотора с платой управления — еще около 17 кг, а также аккумулятора — около 3 кг.
Суммарно это не намного больше, чем вес готовых электровелосипедов, доступных в магазинах. Конечно, у текущей конструкции вес распределен неравномерно — 14 кг мотора сосредоточены в районе переднего колеса. Это несколько ухудшает эксплуатационные характеристики. Однако первый опытный образец вполне работоспособен. В лабораторных условиях максимальный КПД двигателя — 75%, а развиваемый момент варьируется в диапазоне 10–15 Нм.
Одно из первых испытаний
Запас хода с этим мотор-колесом зависит от установленного аккумулятора. Батареи 36 В емкостью 10–15 ампер-часов должно хватить на 50 км пробега по городу без сильных перепадов высоты (с учетом заложенной в проект рекуперации энергии при торможении) — это, условно, день езды на персональном электротранспорте.
А что дальше?
Уже есть планы, как сделать следующую версию легче и эффективнее.
Во-первых, переработают корпус
От части деталей планируют отказаться, другую доработать, в том числе через изменение технологии производства.
Полностью можно отказаться от тяжелого трехкилограммового внешнего обода. Он не участвует в работе двигателя и в первой версии используется только для скрепления спиц и активной части мотор-колеса. В следующей версии электродвигателя планируют крепить спицы непосредственно к магнитопроводу внешнего короткозамкнутого ротора. При такой компоновке магнитопровод будет эффективнее охлаждаться, что, вероятно, позволит еще немного увеличить мощность мотор-колеса.
Дальше в планах — оптимизировать подшипниковые щиты, перейдя на технологию литья сплава алюминия в песчаные формы, что также сильно уменьшит вес. В теории форму для литья можно изготовить собственными силами. Впоследствии отлитую деталь можно доработать на токарном станке — снять лишние наплывы.
Работа с песчаными формами пока не обкатана, но ее планируют опробовать уже к весне. Если группа освоит технологию литья алюминия, тем же способом можно будет произвести и короткозамкнутую обмотку. Для экономии веса предполагают крепить подшипниковые щиты непосредственно к короткозамыкающему кольцу ротора. Таким образом, короткозамыкающее кольцо (часть обмотки ротора) станет еще и частью корпуса — а значит, будет охлаждаться внешним потоком воздуха.
Во-вторых, проработают альтернативную версию мотора
В новом моторе планируют использовать статор с большим числом полюсов, соответственно, с более высокой максимальной частотой — 100–200 Гц вместо существующих 25 Гц. Это отразится на массогабаритных и рабочих характеристиках электродвигателя. Например, увеличится скорость вращения.
Статор, спроектированный для двигателя следующей версии с большим количеством полюсов
Возможно, проект доберется до стадии серийного производства. Предложенная конструкция, благодаря отсутствию дорогостоящих магнитов и в целом простой компоновке, обещает очень низкую стоимость при массовом производстве. В варианте наиболее востребованной выходной мощности в 500 Вт — на уровне 2–3 тыс. рублей. Это будет намного дешевле китайских комплектов мотор-колесо плюс контроллер, цена на которые начинается от 15 тыс. руб. и доходит до 50 тыс.
Кроме того, китайские мотор-колеса в некотором смысле непредсказуемы. Они продаются с этикеткой 1000 Вт, но никто не знает, что это за ватты — это пиковая (кратковременная), полезная или потребляемая мощность? Энтузиасты покупают эти комплекты и тестируют их самостоятельно, получая разные результаты, не соответствующие заявленным характеристикам. А кроме того, в двигателях постоянного тока используются магниты, качество которых может быть разным. В попытках сэкономить производитель может поставить дешевые магниты, которые размагнитятся уже через пару лет. В этом плане переход на асинхронные двигатели хоть и усложняет управление, зато избавляет от неопределенности.
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 .
Самое простое мотор колесо для любого велосипеда своими руками
В настоящее время велосипед является одним из самых востребованных и популярных способов передвижения. Занимаясь велоспортом, можно практически бесплатно доехать до места назначения, одновременно тренируя определенную группу мышц, тем самым поддерживая свое тело в отличном здоровом состоянии. Главным преимуществом такого перемещения является отсутствие влияния на загрязнение окружающей природной среды.
Велосипедные прогулки на большие расстояния могут в некоторой степени утомлять велосипедиста. Для облегчения его работы был изобретен велосипедный электродвигатель. Первые модели такого оборудования начали выпускаться в 1998 году.
Первоиспытателями данной продукции стали жители горных местностей по причине частых тяжелых подъемов, которые напрочь отбивали у них желание пользоваться велосипедами. Велосипедный электродвигатель также моментально оценили люди преклонного возраста, находящиеся не в лучшей физической форме.
Применение велосипеда с установленным на него полезным оборудованием позволяет велосипедисту не прикладывать усилия для осуществления процесса езды. В некоторых случаях это чудо устройство позволяет обеспечить самостоятельное перемещение велосипеда, абсолютно без прикладывания усилий извне, за счет заряда батарей и электродвигателя.
Велосипедный электродвигатель и его конструкция
Доработка до совершенного вида моделей электродвигателей происходила на протяжении длительного периода времени не одним специалистом, которые разработали несколько их видов:
- Подвесной электродвигатель.
- Электродвигатель встроенной конфигурации:
- с прямым приводом;
- редукторый.
Каждый из описанных видов двигателей имеет свои технологические особенности, преимущества и недостатки в процессе их эксплуатации. Обычно выбор их производится в соответствии с желаниями владельца велосипеда с учетом его конструктивных особенностей.
Что представляет собой элекровелосипед?
Электрические велосипеды оснащены специальным аккумуляторным двигателем, который способен частично или же полностью приводить в движение двухколесное средство передвижения. Основной движущей силой здесь выступает электроколесо для велосипеда.
Мощность двигателей для электровелосипедов в зависимости от комплектации и модели колеблется в пределах от 100 до 1000 Вт. В то же время велосипеды с электрическим приводом способны развивать скорость до 50 км/ч.
Электромотор для велосипеда: основные виды
Различают несколько типов моторов, предназначенных для установки на велосипед:
1. Мотор – колесо.
Относится к категории самых распространенных. Применяется при переоборудовании обыкновенного велосипеда дорожного типа. Монтирование двигателя происходит на оси переднего или заднего колеса, а в некоторых случаях на обоих колесах. Внешний вид переоборудованного велосипеда практически не меняется.
Мотор колеса бывают разно мощности, в основном от 150 до 2000 Вт. Они могут быть исполнены в трех вариантах, для каждого из которых требуется свой аккумулятор:
- 24В;
- 36В;
- 48В.
После осуществления монтирования системы мотор — колеса на велосипед, он становится способным разгонять свою скорость движения до семидесяти километров в час. При этом, без зарядки аккумулятора он может пройти пятьдесят километров. При движении в направлении возвышенности, показатели данных критериев снижаются.
2. Подвесной двигатель.
Такой тип двигателя может быть установлен на любой тип велосипеда.
Оборудование прикрепляется к каретке или нижней трубе велосипеда, при этом становится самостоятельным его узлом. На мотор вместе с цепной передачей обязательна установка специального кожуха. Питание двигателя происходит от аккумуляторной батареи, которая крепится к несущей платформе.
Расход мощности и скорость велосипеда регулируется контролером электронного типа, управляемый ручкой, расположенной на руле. После окончания процесса монтажа, вес велосипеда значительно увеличивается. Скорость его теперь может достигать величины сто двадцать километров в час.
3. Двигатель на фрикционной передаче.
В основе такого двигателя лежит специальный механизм фрикционного типа, который работает по принципу передачи крутящего момента электродвигателя к покрышке колеса велосипеда. Основным преимуществом установки такого двигателя является возможность его монтирования без предварительной разборки велосипеда. Недостатками являются:
- уменьшение срока службы колеса;
- небольшая величина КПД;
- необходимость постоянного контроля давление в колесах;
- сложности использования на мокрой дороге.
Что нужно для переделки велосипеда в электровелосипед?
Переоборудование обычного велосипеда в электро выполняется с использованием специального комплекта деталей. В его состав входят:
- мотор-колесо, предназначенное для установки спереди или сзади, заспицованное или предусматривающее дальнейший монтаж в обод;
- панель управления;
- контроллер;
- ручка газа – поворотная или рычажная;
- тормозной рычаг;
- система PAS, датчики, проводка;
- аккумулятор – традиционно в набор для электрификации не входит и покупается отдельно;
- влагозащитная сумка, чехол или контейнер для размещения АКБ и контроллера.
Готовый электронабор позволяет без больших затрат преобразовать обычный велосипед в быстрый и тяговитый электротранспорт, запросто преодолевающий и сложные подъемы, и другие препятствия на пути. Переделка велосипеда в электровелосипед в Москве может быть выполнена в нашей мастерской. При желании, оснастить двухколесный транспорт электроприводом можно и самому.
Консультация в WhatsApp
Как сделать велосипедный мотор из подручных средств
Популярность использования электродвигателей растет с каждым днем. В настоящее время их можно приобрести в готовом виде или по отдельным деталям с целью самостоятельного произведения процесса сборки.
Для того, чтобы своими силами собрать электродвигатель, необходимо заранее подготовить составляющие элементы:
- контроллер;
- батареи;
- зарядное устройство к батареям;
- двигатель.
Функцию устройства с функциями электроники выполняет контролер, с помощью которого и происходит управление электродвигателем. Контролер отвечает за подачу тока от аккумулятора к двигателю.
В усовершенствованном двигателе предусмотрен индикатор, который выполняет функции:
- предоставляет информацию о степени заряда батареи;
- извещает о величине скорости велосипеда;
- информирует об уровне силы нажатия на педаль транспортного средства.
На рассматриваемый индикатор подает сигналы элемент контролера.
Также электродвигатель обладает удобным свойством, связанным с возможностью зарядки батареи при следующих условиях:
- в случае полной остановки велосипеда;
- при движении его с постоянной скоростью;
- при совершении плавного торможения.
Для электродвигателей применяются различные батареи:
- никель-металлогидридные;
- литий-ионные.
При самостоятельном изготовлении электромотора аккумулятор может брать прикреплен несколькими способами:
- в специально отведенном контейнере;
- непосредственно на раме;
- в отсеках рамы.
Думаем о будущем
Важно также представить себе, можно ли будет установить выбранную вами модель на ваш велосипед. Будет обидно, если переделать ваш байк не получится и потребуется покупка нового.
Сможете ли вы своими силами сделать эту работу, или нужно искать квалифицированного веломеханика со знанием электротехники, что весьма большой дефицит?
Точно определите, где будет размещаться аккумуляторная батарея, оцените ее габариты, чтобы самодельный электровелосипед был комфортным.
Мотокомплекты и специальные двигатели
Приобретаемые мотокомплекты уже содержат все необходимые крепления, для большинства моделей велосипедов являющиеся универсальными.
Многие известные производители начали выпускать велосипедные моторы мощностью до четырех лошадиных сил. Установка такого оборудования позволит эксплуатировать велосипед без необходимости кручения педалей, позволяя ехать только за счет электродвигателя.
Классическая цепная или ременная передачи
Смысл ременной или цепной передачи заключается в возможности передачи движения между двумя валами, расположенными друг от друга на достаточном удалении.
На каждый из валов одеваются шкивы, на которые и происходит крепление ремней или цепи. Нормальное обеспечение движения осуществляется только при натянутых элементах соединения шкивов.
Обслуживание
Сделанное мотор-колесо своими руками (а точнее его электродвигатель), в отличие от двигателя внутреннего сгорания, практически никогда не нуждается в дополнительном обслуживании. А это значит, что затраты на его содержание будут минимальными.
Работает колесо-мотор Шкондина от энергии аккумулятора, который без подзарядки способен преодолеть до 30 километров пути. Но даже если АКБ разрядится, все равно вам не придется буксировать его – в любой момент этот транспорт может превратиться в обычный велосипед, движение которым осуществляется мускульным усилием.
Самое простое решение – мотор-колесо
Систему «колесо-мотор» можно изготовить самостоятельно. Установка производится с использованием колеса диаметра от двадцати до двадцати восьми дюймов.
Принцип работы данного устройства заключается в создании крутящего момента в элементе ротора за счет образования магнитного поля крутящегося типа на статоре, являющемся неподвижным и взаимодействии с магнитами ротора.
Электрическая часть
Как только полностью установлена механическая часть конструкции, можно приступить к созданию электрической стороны. Сборка электрической схемы представляет собой не сложный процесс.
Самое главное при этом проследить за особенностями контактов. Они не должны искрить и нагреваться, иначе электровелосипед быстро выйдет из строя.
Если вы не понимаете, как сделать электровелосипед самостоятельно, то лучше всего обратиться к видео мастер-классам.
Очень удобно связать с аккумулятором электросигнал. Он позволит сделать процесс движения на новом велосипеде безопасным. А подключение к аккумулятору поможет питать сигнал именно от него.
Есть еще один вариант наиболее повышенной безопасности движения. Для ночного движения многие стремятся устанавливать на колеса светодиодную подсветку.
Установка электрического привода производится только на стальную раму. Любой другой вариант не позволит вам создать нормального движения.
Углепластик и алюминий — не самое лучшее решение, которое не позволит устанавливать электропривод. Новейшие идеи, как собрать электровелосипед из подручных средств часто включают нестандартные детали.
Знайте, что дрель или шуруповерт не обеспечат безопасного движения и никто не гарантирует, что они позволят долгое время работы. Таким образом вы можете облегчить свой путь на работу и в любые другие места, отгородившись от пробок.
Электродвигатель — отзывы велосипедистов
Установил мотор-колесо на свой велосипед дорожного типа. Внешний вид моего боевого коня практически не изменился, а возможности у меня теперь огромные в плане путешествий. Плюс еще и зарядка аккумулятора происходит при небольшом торможении или при движении с постоянной скоростью. Очень доволен. Передо мной открылись прекрасные возможности. Оценка:
Кирилов Евгений, город Пермь
Муж установил на мой велосипед электромотор с фрикционной передачей. В целом довольна, но есть небольшой минус, когда дождь или мокро — проскальзывает механизма передачи. Оценка:
Мамот Ольга, город Москва
До установки электромотора мне было сложно осуществлять путешествия на дальние расстояния. Я человек пожилой, и интенсивные физические нагрузки сложно мною переносятся. Внук установил на мой велик эту чудесную технику. Мотор с цепной передачей позволяет разгонять достаточную скорость, при этом совершенно не пользуясь педалями. Оценка:
Никифоров Александр Петрович, город Омск
Я проживаю в сельской местности, и единственным средством передвижения у меня является велосипед. Очень часто приходится ездить на длительные расстояния, в магазин за продуктами или в гости к родственникам. После длительной дороги часто наблюдалось сильное чувство усталости. Решил изменить свою жизнь и установить электродвигатель на велосипед. Очень доволен. Я теперь не только не устаю от дороги, я еще стал очень мобильным по причине развития моим конем большой скорости.
Безбородов Антон Сергеевич, Московская область
Особенности установки электроколес
Когда в наличии имеется электромотор, необходимо определиться, на какую именно ось велосипеда он будет устанавливаться. Специалисты настоятельно рекомендуют ставить электроколесо заднее для велосипеда, так как при установке переднего привода приходится регулярно переходить к движению при помощи прокрутки педалей.
Велосипед с задним электроприводом позволяет запросто преодолевать наиболее трудные участки трассы. Что касается установки электроколеса на переднюю ось, то такое решение способствует наделению транспортного средства более привлекательным внешним видом. К тому же переднее электроколесо для велосипеда не настолько сильно загрязняется по сравнению с задним.
В целом же при необходимости регулярного преодоления существенных расстояний по бездорожью лучше установить одновременно два электроколеса: на передний и задний привод.
Как сделать мотор-колесо прямого привода своими руками
Для превращения велосипеда в электровелосипед чаще всего используется кареточный электродвигатель или мотор-колесо. С помощью мотор-колес можно реализовать передний, задний или полный электрический привод. В зависимости от особенностей конструкции мотор-колеса бывают редукторными и прямоприводными.
Электромотор прямого привода не имеет редуктора и обеспечивает частоту вращения колеса, совпадающую с частотой вращения ротора. По сравнению с редукторными моделями, электродвигатели прямого привода:
- более надежны, очень долговечны – из-за отсутствия трущихся деталей и шестеренок;
- позволяют использовать рекуперацию – обратное превращение кинетической энергии движения в электроэнергию и восполнение заряда батареи при торможении без применения тормозных колодок;
- производятся более мощными и тяжелыми – весом до 10 кг и более, мощностью до нескольких кВт;
- более требовательны к толщине спиц, прочности обода, вилки и рамы, мощности батареи, надежности тормозов и остальных узлов;
- при той же мощности обеспечивают на старте пониженный момент и меньшее ускорение;
- при использовании мощного и тяжелого мотора – влияют на инерционность и маневренность велосипеда.
Как сделать электромотор для велосипеда?
Конечно, проще и надежнее купить готовый электромотор и установить его на велосипед. Но если вы увлекаетесь электросамоделками, можете соорудить мотор-колесо прямого привода своими руками. Для этого подойдет инверторный двигатель от стиральной машины-автомат LG с прямым приводом. Найти его на вторичном рынке – простая задача, но гораздо сложнее адаптировать приобретенный движок под мотор-колесо.
Мощность такого двигателя зависит от вместимости стиральной машины. Компания LG производит модели с вместимостью бака от 3 до 12 кг, с мощностью электромотора от 300 до 1000 Вт. Но выбрать электрический мотор подходящей мощности – это только первый и самый простой шаг. Далее предстоит его превращение в мотор-колесо с использованием ступенчатого подшипника и крепежного диска.
Основные проблемы при изготовлении самодельного МК
При изготовлении мотор-колеса придется столкнуться с несколькими недостатками:
- Движок от стиральной машины по виду отличается от велосипедного электродвигателя. Он имеет только статор и ротор. У него нет подшипника и ступицы. Без барабанного вала, за пределами стирального узла, его проблематично установить и отцентрировать. Для использования такого двигателя на электровелосипеде понадобится ступичный подшипник и токарный станок, чтобы выточить посадочное гнездо.
- Для статора необходимо сделать крепежное кольцо. Для этого понадобится лист металла и лазерный станок, в крайнем случае – фрезерно-сверлильный станок и болгарка.
- На движке от стиралки неподходящая обмотка – алюминиевая, рассчитанная на напряжение 220 В. Нужно перемотать ее на медную и отрегулировать напряжение с учетом бортового напряжения будущего электровелосипеда.
- В моторах от стиральных машин стоят ферритовые магниты. Их желательно заменить неодимовыми магнитами, что сопряжено с дополнительными расходами. К тому же,следует усилить чашу ротора кольцом из стали и создать систему замыкания для магнитных полей.
У чаши ротора со стиральной машины не предусмотрены выступы с отверстиями для установки спиц. Об их выполнении придется позаботиться самостоятельно. Поэтому спицовка самодельного мотор-колеса потребует немного больших усилий, чем установка его заводского аналога.
Купить или сделать самому?
Купить мотор-колесо проще и надежнее. Вам не придется проявлять сверхспособности для его изготовления и гадать, будет ли оно работать после стольких потраченных часов и приложенных усилий. Сделать самому – можно, если есть необходимое оборудование и опыт работы с электроникой.
Какой вариант выгоднее – зависит от того, что вы больше цените. Если вам дорого свое время, выбирайте и заказывайте МК с нужными вам характеристиками у нас. Но если хочется поэкспериментировать и сделать мотор-колесо собственного производства, можно рискнуть.
В предыдущей статье мы поделились историей из жизни наших заказчиков – об аренде электровелосипеда для жены.