Как работает мотор колесо на велосипед

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

1. 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.
2. 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.

Принцип работы электровелосипеда. Характеристики электровелосипеда

Подъем популярности электровелосипеда – экологически чистого транспорта с ходовыми качествами скутера – растет с каждым годом. Все больше людей предпочитают доступный и практичный электробайк автомобилю. На электровелосипед не нужны права, он не производит вредных выхлопов, значительно экономит время, а благодаря дозированной нагрузке, кататься могут люди любого возраста и физической подготовки.

Сегодня на пике «электрической волны» многие бренды выпускают велогибриды. Некоторые кардинально отличаются в цене и имеют дорогое оборудование. Однако общий принцип работы ebike одинаков. Каков он? Попробуем разобраться.

Устройство электровелосипеда и принцип его работы

Электропривод полностью или частично обеспечивает движение велогибрида, увеличивая скорость и позволяя с легкостью преодолевать препятствия и крутые подъемы. Принцип работы электровелосипеда – езда на значительные расстояния только на электротяге без усилий со стороны пассажира. Передвигаться можно и за счет педалирования, как на классическом велосипеде.

Велогибрид – байк, укомплектованный:

• электромотором,
• контроллером,
• аккумулятором,
• ручкой акселератора,
• велокомпьютером,
• дополнительным оборудованием.

Как работает электровелосипед? Колеса приводятся в движение с помощью электромотора. Распространенным вариантом считается мотор-колесо – бесколлекторная электромашина постоянного тока.

Контроллер запускает мотор-колесо и регулирует его работу. Это посредник между мотором и рулевым управлением, обеспечивающий подачу электротоков от аккумулятора двигателю и электрокомплектующим. Контроллеры имеют напряжение 36В или 48В, прочную и надежную конструкцию. Корпуса изготавливаются из алюминиевого сплава, а места выхода проводов герметично обработаны.

Аккумуляторные батареи питают мотор, являясь одной из наиболее важных частей электровелосипеда. В основном, на e-bike устанавливают лучшие по характеристикам литиевые аккумуляторы. Велогибриды комплектуют также SLA, NiMH и LiPo батареями. Напряжение АКБ соответствует параметрам контроллера и мотор-колеса. Аккумуляторы чаще всего устанавливают на багажник или на раму. Вариант с установкой на багажник подойдет не всем, так как за счет своего значительного веса, батарея смещает центр тяжести, что будет особенно заметно при поворотах на большой скорости. Некоторые рамы имеют специально спроектированные полости для АКБ.

Качественные электровелосипеды комплектуются современными велокомпьютерами, без которых не обойтись профессиональному велотуристу или спортсмену. На дисплее электронного устройства с автономным питанием отображаются параметры движения велосипеда и состояния организма байкера.

Характеристики электровелосипеда

На среднем велогибриде можно проехать 30-50 км только на электротяге. Это идеальное средство передвижения для людей в возрасте и с ослабленным здоровьем. Если же Вы привыкли крутить педали – не отказывайте себе в удовольствии: электробайк не лишен этого преимущества.

Максимальная скорость, развиваемая электровелосипедом – 25-55 км/ч. Скорость и пройденное на одном заряде аккумулятора расстояние напрямую зависят от напряжения и емкости батареи, условий окружающей среды, давления в шинах, типа дорожного покрытия и веса пассажира.

В зависимости от модели, электробайки различаются диаметром колес:

• Компактные (колеса 16″) – самые маленькие и легкие модели, отлично транспортируются и занимают мало места при хранении. Не подходят для бездорожья.
• Двадцатки (колеса 20″) – среднеразмерные модели, в основном, складные. Помещаются в багажник автомобиля и прилично катают по городу. Но от длительных заездов по «пересеченке» лучше отказаться.
• Полноразмерные (колеса 24-26″) – классическая категория, имеющая богатый модельный ряд (складные и традиционные велосипеды). Подходят и для города, и для бездорожья.
• Увеличенные (колеса от 27″) – подойдут для высокоскоростных заездов на большие расстояния.

Вес электровелосипеда больше обычного и составляет в среднем от 20 до 40 кг.

Велогибриды могут быть складными и нескладными. Складные электровелосипеды более компактны, что позволяет перевозить их в багажнике автомобиля или общественном транспрте, а дома занимать меньше места при хранении.

Ассистирование педалированию PAS (Pedal Assist System)

Как работает PAS электровелосипеда? Совместный режим помогает байкеру при педалировании, создавая эффект езды под горку. Система, установленная исключительно в велогибридах, существенно облегчает управление велобайком. Такой режим особенно удобен для пожилых людей, или если Вы приобретаете горный электровелосипед для частой езды по внедорожью.

Pedal Assist System является датчиком, реагирующим на педалирование, и диском с постоянными магнитами. Датчик PAS реагирует на скорость вращения педалей и передает информацию контроллеру, что приводит в движение мотор-колесо. Если вы на протяжении небольшого промежутка времени не крутите педали, то мотор-колесо прекращает работу, поэтому велогибрид целесообразно укомплектовывать не только PAS, но и ручкой газа.

Система PAS существенно снижает нагрузку на двигатель. Заряд аккумулятора при этом расходуется меньше, а срок его службы увеличивается. При этом на продвинутых моделях электровелосипедов возможно отрегулировать количество оборотов педалями до «подхватывания» движения двигателем.

Если Вы хотите купить электровелосипед, подумайте, какую часть времени будете готовы вращать педали и какое расстояние преодолевать, какой скорости Вам будет достаточно, по какому типу местности Вы будете ездить и как часто использовать велогибрид. Это поможет определиться с выбором модели электровелосипеда.

Как работают бесщеточные мотор-колеса?

Мотор-колеса, широко используемые для оснащения электроприводом велосипедов, мопедов, скутеров и других видов персонального электротранспорта – это бесколлекторные электродвигатели постоянного тока. Они доступны и надежны, имеют высокий КПД и развивают большой крутящий момент. При их изготовлении используют мощные постоянные магниты из редкоземельных металлов. Благодаря этому изобретателям удалось уйти от использования щеток, улучшить характеристики магнитной индукции, уменьшить ротор и увеличить КПД электрического мотора до 95%.

Особенности щеточных двигателей

В конструкции моторов коллекторного типа есть щеточно-коллекторный узел. Именно он контролирует позиции ротора и переключает ток в обмотках. Щетками называют металлические контакты, которые передают поступающую от АКБ электроэнергию на обмотки электромотора. Вращение магнитного поля осуществляется механически – с применением якоря и щеток, которые скользят по коллектору. Ток протекает в зоне электромагнитных колец и циклически меняется с обратного на прямой. При смене его направления меняется и направленность магнитного поля. Для коллекторно-щеточных узлов характерен износ, который усиливается с возрастанием мощности двигателя. Кроме того, ускоренному износу щеточного электродвигателя способствует высокая температура, электрическая эрозия и загрязнение механизма частицами от изношенных щеток. Более того, коллекторно-щеточный узел потребляет немало энергии, из-за чего уменьшается КПД мотора.

Плюсы бесщеточных электромоторов

Бесщеточные мотор-колеса не имеют щеток и коллекторов. Для них характерна усовершенствованная конструкция – без трансмиссии, но с магнитами и датчиками холла. Такие электродвигатели превосходят щеточные модели по мощности, надежности и эффективности. У бесщеточных электродвигателей нет трущихся и искрящих узлов, которые быстро изнашиваются и часто нуждаются в техобслуживании. Ремонт им может потребоваться в редких случаях, при неисправности датчиков холла. Магнитное поле в них меняется импульсно. Плюсами бесколлекторных электродвигателей являются:

• КПД 90–95%;
• более выгодное сочетание мощности и массы электродвигателя;
• высокие значения крутящего момента со старта;
• отличная динамика;
• надежность;
• способность менять частоту вращения в широком диапазоне;
• устойчивость к перегрузкам;
• незначительный нагрев при критических нагрузках;
• тихая работа;
• долговечность.

Как работают мотор-колеса без щеток?

В бесщеточном моторе обмотки и магниты поменяны местами, а в статор встроено 3 датчика холла, которые отслеживают расположение ротора. Мотор движется под действием тока, подаваемого от АКБ. В процессе вращения он генерирует ток и формирует обратное электромагнитное поле, которое притягивает или отталкивает магниты. Зачастую бесщеточные МК имеют 3-фазную обмотку. На две из них поступает напряжение благодаря сигналам от датчиков холла.

Движением магнитного поля управляет электроника – специальный контроллер. Он обеспечивает, чтобы векторы магнитных полей статора и ротора были перпендикулярны друг другу. Для управления током контроллер использует широтно-импульсную модуляцию. Микропроцессор обрабатывает поступающие от датчиков сведения о позиции ротора и генерирует сигналы для управления.

Предельная скорость вращения МК зависит от напряжения и силы создаваемого электромагнитного поля. Чем сильнее поле, тем быстрее движутся магниты. Для усиления магнитного поля достаточно увеличить длительность поступающих импульсов. От частоты переключения обмоток зависит интенсивность вращения МК. Контроллеры для бесщеточных электромоторов имеют более сложный механизм управления, чем управляющие устройства коллекторных моделей, которые просто регулируют напряжение.

Где купить бесщеточные мотор-колеса?

В интернет-магазине VoltBikes представлен огромный выбор бесколлекторных мотор-колес разной мощности – от 250 до 5000 Вт. Это продукция надежных производителей, и вы можете купить ее по отличным ценам с доставкой по всей России. В зависимости от типа велосипеда, рельефа местности и желаемого увеличения скорости, вы можете выбрать мотор-колесо редукторного типа или прямого привода, для установки на переднее или заднее колесо, заспицованное в обод нужного размера (от 12 до 29 дюймов) или поставляемое отдельно. На все товары предоставляется гарантия.

• 21 мая 2023 г.
• 1739 просмотров

Мотор-колесо

Мотор-колесо — это велосипедное колесо в центре которого на оси установлен электрический мотор.

Чтобы сделать электровелосипед из обычного велосипеда вам понадобятся:

• Мотор колесо. Бывает двух типов — редукторное и безредукторное.
• Аккумулятор.
• Контроллер, это мозг который управляет всей системой.
• Ручка газа, бывает трех видов — мотоциклетного, рычажного или кольцевого типа.

В данном разделе размещены только мотор-колеса по отдельности. Полные комплекты для электрификации велосипеда вы можете выбрать в разделе Мотор-колеса, комплекты .

Типы мотор-колес

Мотор-колеса бывают двух типов: прямого типа (безредукторные) и редукторные.

Редукторные мотор-колеса

Редукторные мотор-колеса — внутри установлен редуктор понижающий скорость и повышающий крутящий момент. Мотор получается медленнее, но тяговитее. Даже с минимальной мощностью прекрасно справляется с крутыми горками и уклонами. Редукторные мотор-колеса гораздо компактнее безредукторных.

Плюсы редукторных моторов:

• Компактность мотора.
• Малый размер и легкий вес.
• Высокий крутящий момент. Даже мотор небольшой мощности обеспечивает высокую тягу в горку.
• Легкий накат. Колесо крутится легко, без сопротивления, как колесо обычного велосипеда.

Минусы:

• Ограниченная скорость, в среднем до 25-30 км/ч.

Безредукторные мотор-колеса (прямой тип)

Безредукторные мотор-колеса не имеют редуктора, бывают очень высокой мощности, до 5 кВт и более и предназначены для высокой скорости.

Плюсы безредукторных моторов:

• Высокая скорость.
• Наличие моторов с высокой мощностью.
• Надежность. Отсутствие трущихся деталей и простейшая конструкция.

Минусы:

• Большой вес и размеры.

Соберем для вас индивидуальный набор!

Соберем для вас лучший набор для электрификации велосипеда 8(800) 500-777-4

Каталог — Мотор-колеса
Сортировка: Популярности цена по возрастанию цена по убыванию

16 270 руб
27 650 руб
Мощность — 350 Вт
Тип мотора — Редукторный
Номинальная скорость — до 35 км/ч
в избранное

16 270 руб
27 650 руб
Мощность — 350 Вт
Тип мотора — Редукторный
Номинальная скорость — до 35 км/ч
в избранное

19 910 руб
33 850 руб
Мощность — 500 Вт
Тип мотора — Редукторный
Номинальная скорость — до 45 км/ч
в избранное

19 910 руб
33 850 руб
Мощность — 500 Вт
Тип мотора — Редукторный
Номинальная скорость — до 45 км/ч
в избранное

21 640 руб
36 800 руб
Мощность — 1000 Вт
Тип мотора — Прямой
Номинальная скорость — до 55 км/ч
в избранное

21 640 руб
36 800 руб
Мощность — 1000 Вт
Тип мотора — Прямой
Номинальная скорость — до 55 км/ч
в избранное

24 580 руб
41 750 руб
Мощность — 2000 Вт
Тип мотора — Прямой
Номинальная скорость — до 65 км/ч
в избранное

22 810 руб
38 750 руб
Мощность — 1000 Вт
Тип мотора — Прямой
Номинальная скорость — до 55 км/ч
в избранное

23 570 руб
40 100 руб
Мощность — 500 Вт
Тип мотора — Редукторный
Номинальная скорость — до 45 км/ч
в избранное

22 460 руб
38 150 руб
Мощность — 1000 Вт
Тип мотора — Прямой
Номинальная скорость — до 55 км/ч
в избранное
22 460 руб
38 150 руб
Мощность — 1000 Вт
Тип мотора — Прямой
Номинальная скорость — до 55 км/ч
в избранное
35 170 руб
59 800 руб
Мощность — 5000 Вт
Тип мотора — Прямой
Номинальная скорость — до 85 км/ч
в избранное
24 680 руб
41 950 руб
Мощность — 1500 Вт
Тип мотора — Прямой
Номинальная скорость — до 55 км/ч
в избранное
24 680 руб
41 950 руб
Мощность — 2000 Вт
Тип мотора — Прямой
Номинальная скорость — до 65 км/ч
в избранное

28 440 руб
48 350 руб
Мощность — 1000 Вт
Тип мотора — Прямой
Номинальная скорость — до 55 км/ч
в избранное

21 080 руб
35 800 руб
Мощность — 500 Вт
Тип мотора — Редукторный
Номинальная скорость — до 45 км/ч
в избранное

16 550 руб
28 150 руб
Мощность — 350 Вт
Тип мотора — Редукторный
Номинальная скорость — до 35 км/ч
в избранное

33 350 руб
37 800 руб
Нет в наличии
Мощность — 1000 Вт
Тип мотора — Редукторный
Номинальная скорость — до 45 км/ч
в избранное

19 300 руб
32 800 руб
Мощность — 500 Вт
Тип мотора — Редукторный
Номинальная скорость — до 45 км/ч
в избранное

16 550 руб
28 150 руб
Мощность — 350 Вт
Тип мотора — Редукторный
Номинальная скорость — до 45 км/ч
в избранное

Диаметр колес и цвет спиц

В магазине 5КИЛОВАТТ вы сможете купить мотор-колесо заспицованное в обод нужного именно вам размера:

• 20 дюймов
• 24 дюйма
• 26 дюймов
• 27,5 дюйма
• 700С (28-29 дюймов)

И мотор-колеса с ободом для фэтбайков:

• 20х4 дюйма
• 24х4 дюйма
• 26х4 дюйма

Сложно ли установить мотор-колесо на свой велосипед?

Для превращения велосипеда в электровелосипед нужно установить комплект, который состоит из: мотор-колеса, аккумулятора, контроллера и ручки газа.

Наши комплекты полностью готовы к установке, имеют подробную инструкцию на русском языке, и буквально за час, вы сможете превратить свой велосипед в электрический.

Если вы можете заменить камеру на велосипеде, то установка комплекта не составит вам труда!

Так же любой мастер по велосипедам, с легкостью установит вам комплект для электрификации.

Остались вопросы?

Положитесь на наш опыт и экспертность, позвоните нам по телефону 8(800) 500-777-4 , мы поможем вам с выбором!