Принцип работы мотор-колеса
Современные электровелосипеды могут приводиться в движение с помощью двух видов электрических двигателей: традиционного коллекторного двигателя постоянного тока и бесколлекторного (бесщеточного) синхронного электродвигателя постоянного тока (мотор-колесо). Прочитав эту статью, вы приобретете необходимые знания о принципах работы мотор-колеса.
Что же представляет собой мотор-колесо?
По сути, мотор – колесо – это электродвигатель, встроенный в колесо. В мотор-колесе не используется дополнительный механизм передачи мощности (трансмиссия) от двигателя к колесу. Оно не имеет трущихся деталей, за исключением подшипников в безредукторном двигателе. Таким образом, двигатель, трансмиссия и колесо представляет собой единое целое, что делает мотор-колесо очень надежным в эксплуатации.
Мотор-колеса могут устанавливаться в переднюю или заднюю вилку велосипеда (имеет разный диаметр оси), заспицованными в обод или незаспицованными, могут быть различной мощности, как правило, чем мощнее, тем более высокое напряжение требуется. Конструктивно они могут быть разделены на 2 типа:
— со встроенным редуктором планетарного типа;
Мотор-колесо с редуктором и без редуктора имеет один и тот же принцип действия. В неподвижном статоре создается вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с постоянными магнитами ротора, заставляет его крутиться. Статор изготавливается из пластин электротехнической стали, и похож на многолучевую звезду, на лучах которой намотаны обмотки. В момент прохождения по обмоткам электрического тока, лучи становятся магнитами (электромагнитами), и притягивают к себе постоянные магниты, расположенные на роторе.
Обмоток на статоре может быть много — несколько десятков, это обеспечивает плавность вращения колеса, и достаточную мощность; но все эти обмотки соединяются, в итоге, в три, чередуясь, по окружности, последовательно: 1-2-3-1-2-3-1-2-3. Напротив этих обмоток, на роторе на небольшом расстоянии (с увеличением расстояния сила магнитного поля ослабевает) находятся магниты, изготовленные из редкоземельных элементов. Для непрерывного вращения двигателя последовательно и в строго определенный момент на обмотки подаются импульсы напряжения, что активизирует их магнитные свойства при приближении к нужному магниту.
Для определения этого момента в статоре установлены датчики Холла(всего 3 штуки). Это специальные датчики, которые определяют положение ротора относительно статора. Реагируя на магнитное поле постоянных магнитов, они подают электрический сигнал, который поступает на контроллер. Получив информацию от датчиков Холла о положении ротора, контроллер в нужный момент подает импульсы напряжения на обмотки статора, превращая их в электромагниты. Они притягивают постоянные магниты ротора, тем самым, обеспечивая его вращение. В результате за полный цикл происходит вращение ротора на один оборот, что показано на анимации работы бесколлекторного двигателя.
Источник:http://www.ryerson.ca/
Управление скоростью вращения мотор-колеса, т.е. скоростью движения электровелосипеда, осуществляется при помощи ручки газа за счет изменения количества импульсов напряжения в секунду, которые подаются на обмотки мотор-колеса. Еще один элемент управления мотор-колесом – это датчики, встроенные в тормозные ручки, отключающие подачу питания на двигатель, когда мы хотим затормозить электровелосипед.
Готовое мотор колесо представляет собой ротор, скрепленный спицами с ободом. Все, что остается сделать покупателю, это одеть камеру и покрышку на обод и установить мотор-колесо на велосипед.Даже неопытный велосипедист легко и быстро переоборудует своей велосипед в электрический, используя мотор-колесо и грамотно следуя нашей инструкции.
Электрическая схема мотор колеса
Электросхема подключения мотор-колеса [ 2011-05-26 ]
В комплектацию мотор колеса входит: ручки тормоза с микровыключателями, ручка «газа», датчик системы ассистирования
контроллер и универсальное зарядное устройство, предназначенное для зарядки как литий-ионных. так и свинцово кислотных аккумуляторов:
Схема выводов контроллера:
Вариантов подключения мотор-колеса несколько. Один из вариантов на приведенной ниже схеме.
Ручка управления скоростью- обычно разводка проводов — красный провод это питание датчика +5В, голубой — земля, зеленый — выходной сигнал. Напряжение должно меняться на зелёном (относительно голубого) от 1 до 3В (примерно) при повороте ручки. Там стоит не чистый датчик Холла, а микросхема с датчиком холла. 4мА — это ток потребления, а напряжение можно подавать от 4 до 10В. и выход 2.5.В. В зависимости от направления магнитного поля, это напряжение либо уменьшается, либо повышается, с ростом напряжённости.
Подключение электродвигателя к контроллеру: Три толстых провода, желтый, зеленный, голубой — три фазы(«А», «B», «С»). Жгут из пяти тонких проводов: красный — +5В, черный «-» и три датчика — желтый, зеленный, голубой(«А», «B», «С»).
Теги: мотор колесо Волынь, мотор-колеса Волынь, купить мотор колесо в Украине Волынь, мотор колесо велосипеда Волынь
Мотор-Колесо Шкондина.
О Мотор-Колесе Шкондина говорят и пишут многие. И часто это происходит на уровне мифов и предположений. Мол, есть такое изобретение, и по многим параметрам оно просто замечательно, а вот как оно работает, практически никто не объяснил. Сам Василий Васильевич Шкондин отсылает всех к своим многочисленным отечественным и зарубежным патентам, где, якобы, всё написано, а если хотите производить такие колеса, то берите лицензии.
О Мотор-Колесе Шкондина в Интернете можно найти ряд интересных статей. Например, «Василий Шкондин – конструктор лучших в мире электровелосипедов». Или познакомиться с информацией о моторе Шкондина по ряду фильмов.
Чтобы понять особенности мотор-колеса Шкондина, а проще, говоря, двигателя Шкондина, нужно сравнить его двигатель с конструкцией стандартного двигателя постоянного тока и так называемого бесколлекторного двигателя. Но для начала приведем некоторые данные из патентов Шкондина, а также ряд рисунков, которые позволят понять основные принципы, которые положил Шкондин в основу своего мотора.
Познакомиться с патентами Шкондина можно по указанным адресам, но можно почитать и на моем сайте по адресам здесь и здесь. Сам Шкондин старается позиционировать свой двигатель как мотор-колесо, но при желании этому двигателю можно придать любую форму, сохраняя при этом саму идеологию изобретения. Рассмотрим поближе мотор-колесо Шкондина (рис.1)
Рис.1. Мотор-Колесо Шкондина в полуразобранном состоянии.
Итак, имеем статор внутри, и ротор снаружи. На статоре через равные промежутки установлено 11 пар магнитов, полюса магнитов чередуются. Всего полюсов 22. На роторе установлены 6 U-образных электромагнитов, у которых, получается, имеется 12 полюсов. На роторе установлены щетки, с помощью которых подается питание на электромагниты, а на статоре установлен коллектор, с которого электрический ток поступает на щетки. Обращаю внимание на то, что расстояние между полюсами любого электромагнита ротора равно расстоянию между соседними магнитами на статоре. А это означает, что в момент точного «соприкосновения» полюсов одного из электромагнитов с соседними полюсами магнитов на статоре, полюса остальных электромагнитов с полюсами магнитов на статоре не «соприкасаются».
Сдвиг полюсов электромагнитов на роторе и полюсов магнитов на статоре относительно друг друга создает между ними градиент напряженности магнитного поля, а последний как раз и является источником крутящего момента. Для варианта двигателя Шкондина, изображенного на рис.1 получается. что в каждый момент времени крутящий момент создают 5 электромагнитов из 6. Тот электромагнит, полюса которого точно «соприкасаются» с полюсами магнитов на статоре, крутящего момента не создаёт. Получаем своеобразный силовой КПД в 83%. И это при отсутствии притиво ЭДС. А если считать КПД по доле участвующих в создании тяги магнитов на статоре, то получаем, что из 22 магнитов тягу создают 20 магнитов, т.е. 91%.
Пока прошу поверить на слово, что коллектор мотора Шкондина устроен так, что он в нужное время переключает направление тока в обмотках электромагнитов, что обеспечивает тягу только в одну сторону. Можно даже утверждать, что в данном моторе Шкондина работают сразу 6 классических электромоторов. Мотор действительно работает мотором, а не маховиком. В данном моторе на «полную катушку» используется не только мощность электромагнитного поля, но и коллекторно-щеточный механизм. И при этом двигатель устроен удивительно просто. Он состоит всего из 5-6 основных деталей. Создав для этих деталей точные матрицы, можно штамповать двигатели Шкондина миллионами.
Познакомимся поближе с одним из патентов Шкондина. Это ИМПУЛЬСНО-ИНЕРЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ. Выделим из этого патента достаточно большую цитату, которая содержит основные отличительные признаки двигателя Шкондина:
«Импульсно-инерционный электродвигатель, в соответствии с настоящим изобретением, содержит: статор с круговым магнитопроводом, на котором закреплено четное количество постоянных магнитов с одинаковым шагом;
ротор, отделенный от статора воздушным промежутком и несущий четное число электромагнитов, которые расположены попарно напротив друг друга;
распределительный коллектор, закрепленный на корпусе статора и имеющий расположенные по окружности токопроводящие пластины, соединенные с чередованием полярности с постоянным источником тока и разделенные диэлектрическими промежутками;
токосъемники, установленные с возможностью контакта с пластинами коллектора, причем каждый из токосъемников подключен к одноименному выводу обмоток соответствующих электромагнитов.
Каждый из электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки, причем обмотки катушек смежных электромагнитов соединены последовательно, а выводы обмоток противоположных электромагнитов, не подключенные к токосъемникам, соединены между собой. Количество постоянных магнитов статора, равное n и количество электромагнитов ротора равное m, подбирают таким образом, чтобы они удовлетворяли соотношениям:
n=10+4k, где k — целое число, принимающее значения 0, 1, 2, 3 и т.д.
m=4+2L, где L — любое целое число, удовлетворяющее условию 0
Уже на первой выставке – Всемирном салоне изобретений «Брюссель – Эврика – 1990» В.В. Шкондин стал человеком года в Бельгии, а его пилотная модель электрической инвалидной коляски на «Мотор-колесах Шкондина» была отмечена золотой медалью и специальным призом министра финансов Бельгии.
Впервые в мировой практике оплату пошлин за международную заявку на патенты в 26 странах за автора произвел Госкомизобретений (заявка № 4731991/07 от 01.09.89г.).
По истечении 18 месяцев (общепринятый регламент) эксперт Европейского патентного ведомства уведомил Госкомизобретений и автора, что «в результате экспертизы, вышеуказанному изобретению не было противопоставлено ни одной публикации» (из письма «Союзпатента» № 2412Р от 23.07.92 г.).
Импульсно-инерционный электродвигатель, в соответствии с настоящим изобретением, содержит:
статор с круговым магнитопроводом, на котором закреплено четное количество постоянных магнитов с одинаковым шагом; количество постоянных магнитов, как минимум, на 2 больше количества башмаков электромагнитов ротора;
ротор, отделенный от статора воздушным зазором и несущий четное число электромагнитов, которые расположены попарно напротив друг друга; распределитель, закрепленный на корпусе статора и имеющий расположенные по окружности токопроводящие пластины, соединенные с чередованием полярности с постоянным источником тока и разделенные диэлектрическими промежутками;
Каждый из электромагнитов имеет по две катушки с последовательно встречным направлением обмотки, причем обмотки катушек смежных электромагнитов соединены последовательно, а выводы обмоток противоположных электромагнитов, не подключенные к токосъемникам, соединены между собой.
Количество постоянных магнитов статора, равное n и количество электромагнитов ротора равное m, подбирают таким образом, чтобы они удовлетворяли соотношениям:
n=10+4k, где к — целое число, принимающее значения 0,1, 2, 3 и т.д. m=4+2L, где L — любое целое число, удовлетворяющее условию 0^L 80 км). Как видно, прогресс не стоит на месте. Так что с такими технологиями в скором времени запас хода в 200-400 км для электровелосипеда будет не в диковинку!
Для удобства выбора Вы можете посмотреть сравнительные параметры электронаборов и батарей разных брендов, представленых на нашем сайте и выбрать вариант с подходящими и наиболее важными для Вас характеристиками. Одни привлекают своей быстроходностью, вторые — динамикой разгона, третьи — оптимальностью комплектации, четвертые — компактностью, пятые — легкостью наката и миниатюрностью электропривода.
Что представляет собой мотор-колесо?
Мотор-колесо, называемое также мотором Шкондина представляет собой бесщеточный мотор-втулку, вентильный двигатель устанавливаемый на переднюю или заднюю вилку, заспицованную под необходимый размер колеса. Установив привод на обычный велосипед получаем гибридное транспортное средство: электровелосипед (человек+электромотор), в котором физическая сила велосипедиста может комбинироваться с силой тяги высокомоментного электромотора.
Электробайк/ электровелосипед — это велосипед с электрическим мотором, мощностью от 180 Вт, помогающий велосипедисту с легкостью преодолевать подъемы и большие расстояния, рационально распределяя нагрузку на ноги и не теряя при этом функций обычного велосипеда.
Электробайк, как и велосипед, экологически чист, маневренен и практически бесшумен. Зарядившись от обычной розетки 220В, он вновь готов к дальнему пробегу. Средние показатели скорости от 25 до 40 км/ч. Дальность поездки велосипеда на электротяге может варьироватся в зависимости от характеристик мотора, аккумулятора, погодных условий, ландшафта местности и составляет в среднем на ровном участке дороги 40 км при теплой безветренной погоде.
КПД 500W мотор-колеса, составляющий более 85%, примерно постоянен во всем диапазоне скоростей, крутящий момент максимален при старте, поэтому здесь нет коробки передач, редуктора, вариатора, ременной либо цепной передач или трущихся деталей, подверженных быстрому износу. Плавный набор скорости обеспечивается ручкой »газа» — своеобразным реостатом, управление и защита от перегрузки — контроллером, движущая сила — тяговыми аккумуляторами.
