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.

Устройство мотор колеса электровелосипеда

Как работает мотор-колесо?

Отсутствуют в нем и трущиеся элементы – кроме подшипников в безредукторных моделях. Конструкция мотор-колеса сочетает в себе электродвигатель, колесо и трансмиссию, что обеспечивает устройству повышенную надежность в применении.

Такие электромоторы бывают:

• для монтажа в заднюю либо переднюю вилку электровелосипеда (отличаются длиной и шириной дропаута оси);
• незаспицованные и заспицованные в металлический обод;
• разной мощности – от 250 до 1000 Вт и выше;
• редукторные и с прямым приводом.

Как работает мотор-колесо?

Принцип работы мотор-колеса идентичен независимо от наличия в его конструкции планетарного редуктора. В статоре формируется магнитное поле. Оно воздействует на магниты ротора и вызывает его вращение. Статор производится из электротехнической стали и по внешнему виду напоминает звезду. На ее многочисленных лучах находятся обмотки. Когда по ним проходит ток, лучи обретают магнитные качества и притягивают находящиеся на роторе магниты.

Число обмоток на статоре способно достигать нескольких десятков. Благодаря этому, обеспечивается необходимая мощность и плавное вращение ротора. В конечном итоге все обмотки соединяются в 3 и чередуются по окружности одна за другой: 1-2-3-1-2-3 и т.д. Напротив них на роторе находятся магниты. Чтобы обеспечить ротору непрерывное вращение, на обмотки последовательно в необходимые мгновения подаются импульсы напряжения.

В результате, при близости к необходимому магниту активизируются магнитные характеристики обмоток. Определяют этот момент расположенные в статоре 3 датчика Холла. Они фиксируют положение ротора по отношению к статору, ощущают магнитное поле и направляют сигнал на контроллер. Он в необходимое время направляет импульсы на обмотки, и они становятся электромагнитами. За счет притяжения магнитов ротора производится его вращение.

На изображении наглядно видно, как устроено мотор-колесо. Скорость его вращения регулируется посредством ручки газа и зависит от интенсивности подачи импульсов напряжения на обмотки. При торможении датчики в рычагах тормоза отключают подачу питания на мотор.

Мотор-колесо для велосипеда, устройство, принцип работы, эффективность использования

Оборудованный электроприводом велосипед – очень удобный транспорт для пожилых людей и молодежи. Он позволяет, не прилагая излишних усилий? перемещаться на большие расстояния и легко подниматься на горку.

Электровелосипед – прекрасный вариант для любителей отдыха на природе, охотников, рыбаков или грибников.

На велосипеде с электроприводом будет с удовольствием кататься и молодежь.

Мотор-колесо для велосипеда позволяет экономить значительные средства на покупке топлива и силы при переезде на большие расстояния.

Как превратить обычный велосипед в электротранспорт?

Педальный велосипед можно легко превратить в электротранспорт при помощи установки минимального комплекта деталей.

После модернизации велосипед сможет со скоростью скутера проезжать до 30 км или в режиме дополнения к прокручиванию педалей – 50 км.

Мотор-колесо для велосипеда является обычным велосипедным колесом, в широкой втулке которого размешен электродвигатель.

Оборудование работает от аккумуляторов. Те могут размещаться в специальных держателях на раме, багажнике или под седлом.

Комплект мотор-колесо для велосипеда позволяет сравнительно легко переоборудовать педальный транспорт в электрический. Из статьи вы узнаете, какие возможности это дает.

В комплект поставки входят:

• мотор-колесо для велосипеда;
• аккумулятор;
• контроллер;
• ручка газа с индикаторами;
• провода для подключения оборудования.

Экономическая выгода

Хотите значительно усилить функционал обычного велосипеда с минимальными затратами? Купите мотор-колесо для велосипеда, цена покупки оправдана простотой и удобством использования. Стоимость переоборудования намного дешевле приобретения нового велосипеда с электроприводом. Увлекаться слишком дешевыми комплектациями не стоит. Внимательно ознакомитесь с характеристиками различных моделей и выбирайте оптимальные сочетания качества и цены.

Как правильно выбрать оборудование?

Мотор-колесо выбирают в зависимости от желаемой скорости перемещения и мощности.

• возможной скоростью езды (обычно она не превышает 45км/час);
• максимальной дальностью поездки на одной зарядке аккумулятора (показатель зависит от типа аккумулятора и чаще всего не превышает 40 км);
• мощностью аккумулятора (чаще всего 180-1000 Вт);

Большинство моторов-колесо укомплектованы ручкой газа, которая позволяет легко регулировать скорость езды.

Редукторное мотор-колесо для велосипеда рекомендуется установить в тех случаях, если планируется использование в качестве помощи при вращении педалей, а скорость перемещения на электродвигателе не должна превышать 25 км/ч.

Для перемещения со скоростью 30-32 км/ч устанавливают мотор колеса средней (250-350 Вт) мощности.

Для передвижения по пересеченной или горной местности на грузовых велосипедах или велорикшах со скоростью 32-35 км/ч лучше использовать мотор колеса редукторные большей (500 Вт) мощности.

Перечислим несколько важных особенностей такой конструкции.

Мотор-колеса редукторные не затрудняют прокручивание педалей.

Электродвигатель при отключении аккумулятора встроенной муфтой обратного хода может отсоединяться от оси колеса и вместе с ней не вращается.

Мощные ( 500-1500 Вт) прямо приводные мотор колеса позволяют перемещаться в режиме электроскутера со скоростью 30-50 км/ч и могут работать в режиме рекуперации.

На грузовой электровеломобиль лучше установить мощный электродвигатель (250 Вт до 2,2 кВт) постоянного тока. Это недорогое оборудование более надежно для перевозки грузов, чем мотор колесо.

Выгодная покупка

Одним из преимуществ мотор-колеса является возможность его установки на заднее и переднее колесо.

Переднее мотор-колесо для велосипеда после установки позволяет значительно повысить управляемость при перемещении по бездорожью или снегу. Какие еще преимущества есть у этой конструкции?

Мотор-колесо для велосипеда стоит купить по нескольким причинам:

• экономятся значительные средства на покупке топлива;
• появится возможность путешествовать на значительные расстояния, наслаждаясь тишиной (электродвигатель работает бесшумно) и окружающим ландшафтом;
• для вождения электровелосипеда не нужно оформлять права.

Преимущества и недостатки редукторных двигателей

Редукторные двигатели мотор-колес с обгонной муфтой имеют и преимущества, и недостатки.

• весят до 3-х кг;
• компактны;
• стоят недорого в сравнении с прямоприводными электродвигателями двигателями и экономичнее их на 30 %;
• обеспечивают движение велосипеда накатом;
• имеют большой передаточный момент, это важно для перемещения по пересеченной местности.

• могут развивать скорость больше 30 км/ч;
• наличие редуктора немного снижает их ресурс.

Преимущества прямоприводных двигателей для мотор колес

Прямямоприводные двигатели также имеют определенные достоинства и недостатки.

• работая от аккумулятора 48 В, они могут перемещаться развивать скорость до 45 км/ч;
• ресурс работы большой.

• большой вес (6 кг);
• внушительные габариты;
• большая стоимость;
• расходуют на 30% больше аккумуляторной энергии в сравнении с редукторными.

Стоит ли опасаться разрядки аккумулятора в пути?

Опасаться внезапной разрядки аккумуляторов не стоит. В любой момент вы можете подзарядить его, перейдя в режим поездки с прокручиванием педалей. А что вы сможете сделать, если топливо закончится в скутере или мопеде? Вам придется его катить. С электровелосипедом же не страшна подобная неприятность. После непродолжительной поездки с прокручиванием педалей вы сможете зарядить аккумулятор на ходу и снова перейдете в электрорежим.

Если велосипед является незаменимым транспортом в вашей повседневной жизни, стоит его усовершенствовать. Установите мотор-колесо для велосипеда. Цена (от 14 тыс. рублей) оправдана значительным расширением возможностей удобного в использовании транспорта.

Разновидности мотор-колёс, параметры, самые популярные производители

В этой теме мы поговорим о том, какие бывают мотор-колёса для велосипеда. Устройство это безусловно заслуживает повышенного внимания, потому как обладает целым рядом преимуществ. Так, ему не требуются дополнительные детали передающие крутящий момент: шестерёнки, цепи и т. п. Как итог, в этой системе трение и механические потери сведены до минимума, что доводит КПД подобных девайсов до 95%. В зависимости от специфики конструкции и иных критериев, можно отдать предпочтение различным разновидностям мотор-колёс.

Содержание:

Классификация мотор-колёс по конструкции

Классификация мотор-колёс по месту установки

Скоростные и тяговые мотор-колёса

Самые популярные производители мотор-колёс

Классификация мотор-колёс по конструкции

Редукторные

Такие приспособления имеют в своём распоряжении шестерни, расположенные непосредственно в корпусе устройства. Характерной особенностью подобной разновидности является малый вес (2-2,5 кг), а также скромные размеры. Планетарный редуктор даёт легковесному электродвигателю высокое значение тяги, что влечёт за собой возможность достойно соперничать с более мощными безредукторными движками. Редукторные мотор-колёса по КПД переигрывают прямоприводные изделия, а вот по износоустойчивости уступают им. Из-за наличия обгонной муфты, редукторные вариации предлагают весьма низкий коэффициент трения и кроме того, наблюдается экономный расход электроэнергии.

Электробайки оснащённые редукторными мотор-колёсами могут предложить ограниченную до 30-40 км/ч максималку, это что касается стандартных комплектов. Тут всё дело в том, что при езде на высоких скоростных режимах, будет срываться смазывающий материал с шестерен планетарного редуктора. Как следствие, повышенный износ и сокращение ресурса агрегата. Так что, если вам не требуются сверхскорости электрического байка и не нужна избыточная масса велосипеда, данная разновидность мотор-колеса является оптимальным вариантом.

Каким разновидностям электровелосипедов больше всего подходит редукторное мотор-колесо? Чаще всего его устанавливают на серийные городские, прогулочные, а также спортивные электровелосипеды. Мотор-колесо на 500 W, может разогнать электровело до 40 км/ч.

Безредукторные (бесщёточные)

Это прямоприводные движки, отличающиеся великолепной надёжностью и долговечностью, простотой конструкции, нулевым люфтом, тихоходностью и повышенной жёсткостью при нагрузках. Вдобавок, данные модификации могут функционировать как генератор, при замедлении. Они вырабатывают рекуперативную энергию, которая рассеивается в приводе и снова поступает к аккумуляторной батарее. Однако в этом случае имеет место и немаловажный нюанс: для задействования функции рекуперативного торможения, требуется чтобы контроллер предоставлял возможность выполнения такой функции электромотором. Редукторные модификации, в роли генератора к сожалению выступать не могут.

Но в то же время, девайсы имеют не малую массу и габариты. Так, масса прямоприводных мотор-колёс в сравнении с редукторными, может быть в два раза большей при одной и той же мощности. Куда ставят безредукторные вариации? Чаще всего они находят своё место на электровеликах повышенной грузоподъёмности, скоростных модификациях, а также скутерах.

Классификация мотор-колёс по месту установки

Задние

Устанавливаются на заднюю ось и имеют в своём распоряжении резьбу или шлицы под кассету либо трещотку цепи.

Передние

На переднюю ось мотор-колесо устанавливается чаще всего. Здесь всё дело в том, что в этом случае монтаж и демонтаж моторизированного колеса будет выполняться без особых затруднений, да и нагрузка на электрический велосипед распределится более равномерно.

Скоростные и тяговые мотор-колёса

Собственно, тяговый движок или скоростной, зависит от того, какое число витков в обмотке статора. Данный параметр подбирается при изготовлении девайса и при этом учитывается диаметр обода, а также нужный скоростной режим и тяговитость электродвижка.

Параметры мотор-колеса

Самым важным параметром электрического двигателя является его мощность. Когда колесо соприкасается с дорожной поверхностью, крутящий момент на оси преобразовывается в тяговую силу.

Соответствующие характеристики моторизированного колеса подбираются в зависимости от специфики эксплуатации, переносимой нагрузки, требуемого значения предельной скорости, а также специфики ландшафта. В любом случае, помимо мощности нужно обращать внимание и на такие параметры как номинальное напряжение, эффективность, масса, класс защиты от влаги, рекомендуемая нагрузка, материалы из которых изготовлен гаджет.

Что касается особенностей поставки мотор-колёс, то они могут предлагаться как заспицованными в обод, так и отдельно. Первый вариант обойдётся вам подороже.

Какая мощность и для чего подходит?

1. Редукторная разновидность мотор-колеса с мощностным потенциалом 250-350 W, оптимальным образом подходит для оборудования ею электробайка, который будет эксплуатироваться 90-килограммовым райдером на местности с незначительными перепадами высоты, это порядка 12%. Скоростной режим при этом — 25-30 км/ч.

2. Электродвижок с прямым приводом и цифрой мощности в 500 W предлагает такую же тягу, как и редукторный оппонент на 350 W, однако устройство обеспечивает максималку до 45 км/ч.

3. Силовой агрегат на 600 W позволит велорайдеру без проблем справляться с весьма крутыми подъёмами и превосходно подходит для скоростного передвижения по шоссе.

4. Двигатели на 800 и 1000 W предлагают наезднику ещё больше возможностей по максимальной скорости и тяге. Они просто созданы для холмистого рельефа с затяжными либо крутыми подъёмами и внедорожья. Однако аппараты оборудованные такими устройствами должны оснащаться более мощными аккумуляторными батареями. Но в то же время нужно помнить, что если в значительной мере превысить допустимую нагрузку на вело, то могут возникнуть проблемы с рамой.

5. Одновременно два моторизированных колеса, мощность каждого из которых 600-1000 W, монтируются на велики предназначенные для эксплуатации в горной местности усыпанной крутыми подъёмами.

Самые популярные производители мотор-колёс

На современном рынке представлено большое количество производителей мотор-колёс, однако основная часть фирм дислоцируется в Китае.

Bafang

Данные бренд предлагает широкий ассортимент электрических силовых агрегатов и естественно, среди них нашли своё место велосипедные вариации. Эти изделия производятся в виде мотор-колёс, которые можно установить на любой велосипед. Особой популярностью у юзеров пользуется набор Bafang BBS02. Девайсы представлены с разными показателями мощности — 250-750 W. В состав данного комплекта входит устройства привода, рукоять запуска, тормоза и другие компоненты. Масса движка около четырёх килограмм, а самая большая скорость которую с ним можно набрать — 50 км/ч.

Это суббренд Huayu Xinfeng, занимающийся выпуском мотор-колёс и комплектующих для великов на электрической тяге уже более двух десятков лет. В планах компании освоение производства моторизированных колёс для самокатов, скутеров, а также интеллектуальных электронных вело. Таким образом китайцы хотят привлечь к себе ещё больше клиентов.

В распоряжении Huayu Xinfeng имеется мастерская, где самоотверженно трудятся 230 сотрудников, 30 из которых — профессиональные разработчики. В 2015-ом году производственная мощность выпустила 1 млн. моторов и 100 тыс. комплектов для преобразования e-байков.

Golden Motor

Голден Мотор предлагает потребителю электрические наборы для преобразования стандартного вело, в комплекте которых присутствует всё необходимое. «Золотые Моторы» предлагают весьма широкий диапазон возможностей — их мощность варьируется в диапазоне 250-1500 W. При массе почти три килограмма, движок может раскочегарить электробайк до максимальных 40-45 км/ч.

Pasion ebike

Данный производитель занимается разработкой оригинальных фэтбайков высокого качества, стандартных электрических велосипедов, запчастей к велотехнике, а также аксессуаров по доступной себестоимости с доставкой по всему миру.

Перспективный бренд представляющий на рынке огромнейший ассортимент аксессуаров и товаров для вело, начиная сумками, заканчивая наборами мотор-колёс.

Заключение

Безусловно, мотор-колесо довольно выгодное приобретение для вашего велосипеда который посредством него, может стать для вас действительно незаменимым другом и помощником. Разновидностей мотор-колёс вполне достаточно для того, чтобы удовлетворить потребности практически любого юзера, поэтому собственно, данное устройство и пользуется на сегодняшний день большой популярностью. Главное отдавать предпочтение проверенным брендам, иначе существует вероятность нарваться на некачественный товар, коего сейчас на прилавках полным полно.

Принцип работы электровелосипеда – схема

Устройство электровелосипеда

Велогибрид – это велосипед, оснащенный электромотором, способным полностью заменить физические усилия райдера для передвижения. При этом гаджет позволяет, при желании, переходить с электротяги на механику, если в педалировании есть желание или необходимость. Среди основных плюсов электробайка перед автомобилем и простым велосипедом, делающих его очень популярным, можно выделить:

• экологичность и полное отсутствие вредных выхлопов,
• высокая мобильность (это касается практически любых погодных условий и особенностей местности),
• не нужно регистрировать право управления,
• возможность комфортной езды на значительные расстояния.

Основные элементы конструкции, которые входят в состав электробайка :

• электродвигатель – собственно, сам источник тяги, позволяющий перемещаться, не нажимая на педали,
• аккумулятор – источник энергии, обычно закрепленный на раме велосипеда или находящийся на месте багажника,
• контроллер – блок управления электровелосипедом, отвечающий за функционирование всего оборудования,
• регулятор скорости – ручка газа на руле. Чтобы понять, как устроена ручка газа на велогибриде, достаточно провести аналогию ее использования с мотоциклами или мопедами,
• бортовой компьютер – аккумулирует все данные об электробайке и визуализирует их в удобной форме для райдера,
• дополнительное оборудование – помимо проводов и предохранителей сюда могут входить фонари и прочее «фишки».

Как работает электровелосипед

Все достаточно просто – электродвигатель приводит в движение колеса, правильную работу которого и связь с ездоком обеспечивает контролер. Это устройство передает все команды управления райдера мотору на его «техническом» языке. Энергию двигатель берет от аккумуляторной батареи, которую можно назвать самой ответственной частью оборудования. Вся электронная начинка байка должно быть корректно подобрана по своим характеристикам: рабочему напряжению, силе тока, ресурсу, мощности. Даже незначительные отклонения в показателях оборудования могут привести к дорогому ремонту. Чтобы понять, насколько сложной может быть схема устройства электрического велосипеда, достаточно взглянуть на фото ниже.

Здесь можно видеть, как соединяются отдельные детали элекрооборудования и можно оценить всю сложность сборки даже обычного велогибрида.

Принцип работы мотор колеса электровелосипеда

Мотор-колесо – наиболее распространенный тип электродвигателя для байков, ставший популярным, благодаря своим конструкционных характеристикам (отсутствию трущихся частей) и компактности (отсутствию трансмиссии). Именно объединение в единое целое двигателя, трансмиссии и колеса сделало конструкцию крайне надежной.

Приводится в действие колесо благодаря создаваемому магнитному полю, которое с неподвижного статора передается на магниты ротора и заставляет его крутиться. Если не вдаваться глубоко в подробности электромеханики, то достаточно знать, что непрерывное вращение ротора достигается на счет строго определенной последовательности и времени подачи импульсов напряжения. Все перечисленное обеспечивает электронный контроллер.

Устройство контроллера электровелосипеда

Кроме обеспечения работы мотор-колеса контроллер следит за правильной регулировкой скорости байка, крутящим моментом двигателя, обеспечивает защиту от перегрузок. В сфере его задач также находится управление всем дополнительным оборудованием, которым оснащен велогибрид.

Включается контроллер, получая сигнал от акселератора, на который рукой воздействует райдер. По этой информации контроллер понимает, какую скорость вращения хочет задать ездок мотор-колесу. Аналогичным образом контроллер передает информацию о необходимости торможения.

Современные контроллеры и мотор-колеса создаются с возможностью смены полярности – это значит, что велосипеды научились ездить задним ходом. Контроллер – критически важная часть оборудования байка, он должен быть надежно защищен от неблагоприятного воздействия погодных условий, влаги, механических повреждений.

Актуальным бывает вопрос прошивки контроллера – как правило, это связано с желанием изменить характеристики работы мотор-колеса, установить дополнительное непредусмотренное изготовителем оборудование, сделать апгрейд гаджета. Нужно взвешенно подходить к поиску самой прошивки и правильно выбирать сервис, где сделают обновление.

Заключение

Понимание устройства электровелосипеда дает возможность его владельцу использовать заложенные инженерами характеристики и потенциал, обеспечить долгую и беспроблемную работу гаджета. Благодаря соблюдению перечисленных условий райдер сможет получать удовольствие от каждой новой поездки.