Как сделать мотор для велосипеда

Самодельный велосипед с мотором

Использование велосипеда в качестве транспорта имеет ряд очевидных преимуществ. Он недорог, экологически чист, позволяет поддерживать хорошую физическую форму. С ним любая поездка превращается в приятную прогулку. Ежедневный маршрут из дома на работу и обратно приносит лишь удовольствие, ведь байк позволяет избежать пробок в часы пик и избавляет от необходимости штурмовать переполненные вагоны метро или салоны автобусов.

Но если ваш офис находится в другом конце города, рельеф которого представляет собой сплошные подъёмы и спуски, то лёгкая прогулка превращается в тяжёлый труд, а каждый пройденный метр напоминает вам о муках первых христиан. Когда же, наконец, вы попадаете на работу, то чувствуете себя усталым и измождённым. Ваше тело требует отдыха, а ведь впереди ещё целый трудовой день. Перспектива того, что вечером придётся проделать весь путь в обратном направлении, тоже не способствует поднятию настроения. Если к тому же отсутствует возможность принять душ, то весь день вас будет сопровождать стойкий запах пота.

Что же делать, если расставаться с байком не хочется, но искать работу поближе к дому тоже как-то не с руки? В этом случае можно приобрести велосипед с моторчиком или установить двигатель на уже имеющийся. Промышленно изготовленный вариант не требует доработок, но стоит довольно дорого и часто имеет не слишком привлекательный дизайн. Чтобы снизить себестоимость, производители используют в этих велосипедах дешёвые комплектующие и рамы из хайтена. В результате такой байк весит более 20 кг, и если двигатель по какой-либо причине откажет, передвигаться на нём с помощью педалей будет очень нелегко.

Электровелосипеды Apollo

Самодельный велосипед с мотором лишён этих недостатков. В прошлом подобные аппараты были довольно неуклюжими и использовались в основном подростками, но сейчас рынок предлагает широкий спектр решений, с помощью которых можно своими руками превратить обычный байк в высокотехнологичное транспортное средство. Такая переделка не потребует каких-либо серьёзных технических знаний, поэтому стоит остановить свой выбор именно на этом варианте.

Двигатели для велосипедов

Перед началом работ следует определиться с типом силового агрегата, который вы собираетесь использовать. При выборе следует руководствоваться такими критериями, как вес и предпочтительный вид используемого топлива. Основных видов всего два, так что сильно ломать голову не придётся:

• Двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Долгое время бензиновый моторчик оставался единственно возможным решением, доступным для установки на велосипед. Чаще всего это были переделанные бензопилы и газонокосилки. Сейчас найти подходящий малогабаритный двигатель не составит труда.
• Электродвигатель. Ещё совсем недавно он был явным аутсайдером, но появление компактных аккумуляторных батарей высокой ёмкости позволило ему отодвинуть бензиновый мотор на задний план.

Бензиновый двигатель

Использование ДВС позволяет легко развивать значительную скорость, и это обстоятельство часто становится решающим фактором при выборе силовой установки. Однако не стоит забывать, что велосипед остаётся всё тем же велосипедом, и его узлы не рассчитаны на такие высокие нагрузки. Необходимо постоянно следить за его техническим состоянием, иначе он может попросту развалиться в самый неподходящий момент.

Велосипед с бензиновым двигателем объёмом 80 куб. см

Обычно бензиновый мотор устанавливается на багажник или крепится к раме. В обоих случаях для сообщения крутящего момента от двигателя к колесу потребуется передача того или иного вида, что увеличивает сложность и массу конструкции. Не стоит забывать и о весе самого двигателя, а также запаса топлива, который придётся возить с собой. При выходе мотора из строя езда на таком велосипеде с помощью одних педалей будет весьма непростым занятием.

Велосипед с мотором от бензопилы

Использование бензина в качестве топлива убивает саму идею о недорогом и экологически чистом виде транспорта. Во время прогулки вместо пения птиц вы будете слышать только треск мотора, а если надумаете хранить велосипед дома, то в вашей квартире всегда будет пахнуть, как на бензоколонке.

Ещё один аспект, который требует пристального внимания, относится не к технической, а правовой стороне вопроса. Во многих странах использование велосипедов, оснащённых ДВС, требует регистрации и наличия прав соответствующей категории.

Совокупность всех этих обстоятельств позволяет смело исключить бензиновый мотор из рассмотрения. В самом деле, зачем в очередной раз «изобретать велосипед» (или мотоцикл), если на рынке и без того полно доступных скутеров и мопедов. Поэтому стоит оставить ДВС в стороне и перейти к рассмотрению второго варианта, который сейчас является приоритетным.

Электрический велосипед

Хотя идея сделать велосипед с электрическим приводом появилась ещё в конце XIX века, уровень развития электротехники не позволял в полной мере использовать её на практике. В начале 90 годов прошлого века произошёл всплеск интереса к подобным устройствам. С тех пор электрический байк занял прочные позиции среди городских видов транспорта, а его популярность с каждым годом только растёт.

Электровелосипед в Эстонии

Для переоборудования велосипеда понадобятся электродвигатель, аккумуляторная батарея, контроллер, а также приспособления для управления. Всё это можно легко приобрести в магазине или через интернет. Однако перед установкой следует решить, какой вид привода лучше поставить на байк.

Первым делом следует исключить из рассмотрения двигатель с фрикционной передачей, так как его низкая надёжность и недостаточная эффективность не позволяют достичь при его использовании сколько-нибудь приемлемых результатов. Остаётся два варианта: подвесной двигатель и мотор-колесо, и оба имеют свои плюсы и минусы.

Подвесной мотор

У подвесных велосипедных двигателей есть ряд преимуществ. Они поставляются в виде готового комплекта, установка которого своими руками не вызывает никаких затруднений; двигатели легко крепятся на раму или прямо на каретку, имеют небольшие габариты и вес. Существуют также варианты электромотора, интегрированного в кареточный узел. Многие из них позволяют переключать передачи, используя уже имеющуюся велосипедную трансмиссию. В конструкции некоторых двигателей заложена опция рекуперации энергии, существенно экономящая заряд аккумулятора. Мощность таких электродвигателей колеблется в диапазоне от 250 до 2 тыс. Вт, что даёт возможность развивать довольно приличную скорость.

Серийный подвесной электродвигатель

Но у этого решения помимо многочисленных достоинств есть один огромный недостаток – высокая цена, сравнимая по величине со стоимостью заводского электровелосипеда. Если добавить сюда затраты на приобретение аккумуляторной батареи, контроллера и прочих запчастей, то выгода данного варианта становится совсем неочевидной.

Дешёвый транспорт превращается в весьма дорогой, и далеко не каждый согласится пойти на подобные издержки.

Велосипедный двигатель фирмы BOFEILI

Альтернативой заводскому комплекту может стать сборка силового агрегата из доступных запчастей. Часто для этих целей используются двигатели от различной бытовой техники или электроинструментов. Установка такого мотора своими руками может стать нетривиальной задачей, особенно для людей, не обладающих навыками механика. Некоторые из проблем уже упоминались при рассмотрении бензинового двигателя. Во-первых, это увеличенные нагрузки на узлы велосипеда, вызванные повышенной скоростью. Во-вторых, необходимость использования ременной или цепной передачи, что усложняет конструкцию и увеличивает вес.

Самодельная передача

Трудно посоветовать что-то конкретное тем, кто решился самостоятельно взяться за подобный проект, так как каждый случай индивидуален и зависит от множества факторов. Можно привести лишь несколько общих соображений.

• Для начала следует выбрать подходящий по мощности и габаритам двигатель. Если он должен лишь помогать крутить педали и снижать физическую нагрузку, то подойдёт небольшой моторчик мощностью 200–250 Вт. Если же вы стремитесь к высоким скоростям, то придётся подыскать модель на 350 Вт и выше.
• Затем нужно тщательно продумать крепление двигателя, выбрать для него подходящее место, правильно рассчитать параметры передачи, длину цепи или ремня. Используйте уже известные, хорошо зарекомендовавшие себя решения. Это убережёт вас от серьёзных ошибок, сэкономит время и деньги.
• Не стоит чрезмерно увлекаться и пытаться сделать революцию в технике. Для некоторых людей важен сам процесс технического творчества. Они проводят массу времени, постоянно что-то переделывая и улучшая. Можно с почти стопроцентной уверенностью сказать, что их агрегат, собранный из самых невероятных компонентов, никогда не будет завершён. Такие «франкенштейны» обречены провести всю свою жизнь в гараже, а если и покидают его для испытаний, то едут недалеко и недолго, сразу ломаются и возвращаются в мастерскую для доработки и усовершенствования.
• Уделите особое внимание прочности конструкции. Именно от неё зависит ваше здоровье, особенно если вы собираетесь поставить мощный двигатель.

Самодельный электровелосипед

Мотор-колесо для велосипеда

Самая популярная и доступная разновидность электродвигателя для велосипеда – мотор-колесо. Это устройство лишено многих недостатков, присущих подвесным моторам. Оно представляет собой электродвигатель постоянного тока, вмонтированный прямо в ступицу. Его мощность колеблется в самых широких пределах, что позволяет легко подобрать версию, соответствующую вашим запросам. Оно гораздо дешевле и практически не меняет внешний вид байка. Установка моторколеса не занимает много времени, и с ней легко справится любой, кто умеет читать инструкцию, а для остальных существует большое количество рисунков и видеороликов, детально иллюстрирующих процесс.

Комплект с неоспицованным мотор-колесом

Как правило, производитель предлагает два вида поставки: неоспицованный мотор и готовое колесо со спицами и двойным ободом. Первый вариант позволяет вставить двигатель в уже имеющееся колесо, а второй полностью готов к использованию, недостаёт только покрышки с камерой. Обычно в набор также входят контроллер, ручки газа и тормоза, соединительные провода, крепёж и зарядное устройство. Аккумуляторную батарею чаще всего приходится покупать отдельно.

Велосипед с установленным впереди мотор-колесом

При выборе моторколеса следует обратить внимание на соответствие размеров его втулки расстоянию между ногами вилки или перьями рамы. Если её длина будет больше, то их придётся раздвигать, что крайне нежелательно.

Трансформация простого велосипеда в электрический обычно занимает всего полчаса. Мотор-колесо легко устанавливается как спереди, так и сзади. Можно использовать сразу два двигателя и получить в итоге полноприводный байк. Далее подключается контроллер, батарея закрепляется на раме или подседельной трубе, на руле размещаются ручки газа и тормоза. Затем все эти компоненты соединяются при помощи проводов. Каждый из них имеет индивидуальный разъём, так что ошибиться невозможно. Вот и всё, можно садиться на велосипед и отправляться в путь.

В рамках одной статьи трудно ответить на все вопросы, которые могут возникнуть в процессе установки двигателя на ваш любимый байк. Каждый из перечисленных вариантов переделки имеет свои преимущества и недостатки. Можно лишь отметить, что по таким параметрам, как цена и простота установки, бесспорным лидером является мотор-колесо. Приложите немного усердия и смекалки, и у вас непременно всё получится. В конце концов, вы собираете не машину времени, а всего лишь велосипед с мотором.

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:

1. 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.
2. Для статора необходимо сделать крепежное кольцо. Для этого понадобится лист металла и лазерный станок, в крайнем случае – фрезерно-сверлильный станок и болгарка.
3. 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.
4. 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.
5. 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.

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.

Пять способов самостоятельно превратить обычный велосипед в электробайк

Электровелосипеды с каждым годом становятся все популярнее. Появляются не только много серийных моделей от разных производителей, но и наборы для самостоятельной переделки велосипеда в электробайк. Передать вращение от мотора на велосипед можно разными способами, сегодня рассмотрим самые популярные.

Содержание

Мотор-колесо сзади

Самый быстрый по скорости переделки, и один из наиболее экономически эффективных способов построить электровелосипед — это установка мотор-колеса. Установка на место заднего колеса наиболее популярна, так лучше сохраняется исходная развесовка велосипеда, да и привод у велосипеда изначально задний.

Мотор-колеса бывают редукторные или безредукторные (прямого привода, как чаще всего в самокатах). Редукторные выдают больший крутящий момент (но скорость меньше), для езды по грунтам или холмам они предпочтительнее.

Чаще всего продаются готовые наборы (киты) для переделки в электровелосипед, в них включаются следующее:

• Мотор-колесо
• Контроллер
• Дисплей управления и ручка газа
• Датчики остановки мотора на тормоза
• Датчик ассистента педалирования
• Аккумулятор (опционально)

Весь груз работы по переделке велосипеда в электро лежит на пользователе, все компоненты нужно разместить и закрепить на раме велосипеда. Обычно это занимает пару вечеров. Для серийной рамы горного велосипеда рекомендую мотор мощностью не более 1500 Вт. Не забываем о возросших нагрузках на компоненты велосипеда от мотора, нужны усилители дропаутов и более обдуманная эксплуатация. Как ее продлить читаем тут.

Мотор-колесо спереди

Менее популярный способ, когда мотор — колесо ставится на место переднего колеса. Меняется баланс веса, увеличивается подрессорная масса, велосипед начинает «неуклюже» ехать. Для такого способа рекомендуются маломощные и легкие колеса до 500 Вт. И так же нужны усилители дропаутов и желательно выносливая вилка.

Варианты с полным приводом (мотор в переднем и заднем колесе) менее распространены из-за высокой стоимости, массы и сложности синхронизации контроллером двух колес. Хотя промышленные варианты вполне имеются.

Кареточный мотор

Это электромотор, который устанавливается непосредственно в каретку рамы велосипеда (где находятся педали). Такие моторы еще называют центральными и они вращают непосредственно трансмиссию велосипеда (цепь или ремень). Сравнению таких моторов с предыдущими вариантами посвящена отдельная статья. В двух словах: кареточные моторы имеют больший крутящий момент (тягу), оставляют велосипеду нормальную развесовку и упрощают жизнь колесами. Сборка с ними проще (контроллер обычно внутри мотора). Но они дороже и нещадно нагружают трансмиссию. Для агрессивных поездок по бездорожью — лучший вариант.

В настоящее время все большее распространение получили моторы, для установки которых нужна специализированная рама (со специальной крепежной площадкой под мотор). Такие рамы обеспечивают лучшее крепление мотора и нормальную геометрию велосипеда. Обычный велосипед тоже можно переделать под такой мотор — купить специальную раму и перебросить всю навеску на нее, а старую раму продать.

Фрикционный мотор

Тут все понятно, но не всегда просто реализуемо. Фрикционный мотор непосредственно вращает колесо (за резину или за обод). Недостатки очевидны: износ резины, проскальзывания и малая мощность. Тут обычно разгул самодельных вариантов, но есть и интересные промышленные решения (например, Skarper).

Другие варианты

Изобретать велосипед с мотором гораздо проще в гараже с инструментами и сваркой, особенно когда руки растут из нужного места. Как только энтузиасты не добавляют электропривод в конструкцию. В дело часто идет и электрический инструмент, в частности мощные шуруповерты.

Есть варианты установки электродвигателя с дополнительной цепной трансмиссией (так делали раньше и делают сейчас на мотовелосипедах с бензиновым двигателем). Фантазия мастеров DIY-велосипедов ничем не ограничена, кроме, пожалуй, физики.

Выбирая путь переделки велосипеда в электрический вариант, нужно проанализировать несколько факторов: