Установка мотор колеса на велосипед

Что такое мотор-колесо для велосипеда и как его выбрать

9 mins Автор: Михаил Скворцов 77

Много людей выбирают для использования электровелосипеды, ведь они помогают ездить против встречного ветра и взбираться на высокую горку. Собрать своими руками электрический велосипед сейчас может каждый, благодаря множеству наборов, привезённых из Китая.

Но электрический велосипед лишь увеличивает силу человека, а не заменяет её полностью. Таким образом, нажимать на педали при поездке на электробайке всё равно потребуется, и особенно это необходимо при движении вверх по склону.

В отличие от другого моторизированного транспорта, на котором предусмотрен лишь двигатель для толкания машины вперед, электрический велосипед объединяет работу мотора с силой всадника. Машины, которые соединяют мощности от разных источников (например, мотора и человека) называются гибридными.

Когда человек неуверен в том, что конкретный набор с электромотором поможет взобраться на вершину какого-то холма, он теряется в раздумьях: вдруг горка будет еще более крутой или длинной. И естественно, что каждый хочет приобрести самый мощный комплект для электрического велосипеда. Тем не менее, во многих случаях самый мощный электромотор будет излишним, и вы, в конечном счёте, потратите слишком много денег, к тому же будете возить с собой гораздо больший вес, чем это действительно необходимо.

Взобраться на невысокий холм можно практически с любым мотор-колесом для велосипеда. А если при этом слабо нажимать на педали, то можно легко взойти на крутой холм, даже при тяжелых условиях – сильном встречном ветре и большом весе ездока. В сравнении с обычными велосипедами, электровелики вас приятно удивят.

Специализация электромоторов

Электрическое мотор-колесо для велосипеда может быть специально разработано для лучшего подъема в горку или оптимизировано для повышенной дальности или увеличенной скорости поездки. Двигатели с большой номинальной мощностью имеют высокую способность к преодолению холмов (крутящий момент), но они снижают дальность путешествия (быстро садят батарею).

Коэффициент полезного действия (КПД) двигателя по мощности не является постоянным, он имеет максимальное значение при определенной скорости. Также его величина зависит от того, растёт скорость или снижается.

Крутящий момент

При переключении передачи всегда теряется крутящий момент. Поэтому желательно всегда начинать восхождение в гору на соответствующей передаче или делать при подъеме как можно меньше переключений.

Даже мотор с редуктором подвержен влиянию переключения передач. После смены передачи велогонщиком любой двигатель должен будет поменять обороты. В этом случае будет лучше, если велосипедист даст дополнительный толчок через педали после переключения передачи.
Переднее моторколесо также теряет крутящий момент вместе с гонщиком при смене скорости, поскольку они объединены в одну и ту же систему передач.

Спуск с горки

После каждого подъёма следует спуск с горки – это просто как круговорот веществ в природе. На спуске, при регенеративном торможении, электродвигателем можно зарядить аккумулятор и расширить дальность поездки на электровелосипеде. Электрический двигатель конструкции В.В. Шкондина может при генерации вернуть максимальную часть той энергии, которая была потрачена на подъём в гору.

Генерация энергии замедляет велосипед, так что установка двигателя Шкондина будет хорошей идеей, если вы хотите ограничить максимальную скорость велосипеда на спуске, естественно, без использования тормозов.

Кроме регенеративного сопротивления, каждый электродвигатель имеет внутреннее трение, так что любой привод на электрическом байке в какой-то степени снижает максимальную скорость при накате в сравнении с обычным велосипедом.

Анализ разных электронаборов

Есть два возможных варианта электрических наборов для велосипедов:

• Мотор, установленный в колесо. Эта система не использует преимущества велосипедной системы передач.
• Двигатель, вставленный в каретку (такой как у системы Optibike MBB), который параллельно можно вращать ногами. Эта система задействована через цепную передачу велосипеда.

В первом случае цепная система передач остается незадействованной, и вы можете не надеяться на максимальную эффективность двигателя при подъеме в горку. Во втором случае вы, конечно, немного потеряете на трении в цепной передаче, но сможете оптимизировать КПД двигателя при изменении скорости движения.

Обычное моторколесо или редукторное?

Неважно, подсоединен электромотор через цепную передачу (приводы в каретке) или нет (переднее, заднее моторколесо, фрикционные передачи), велосипедная система скоростей всё равно будет задействована.

Редукторное моторколесо позволяет двигаться с использованием пониженного передаточного отношения. Оно может помочь велогонщику взобраться на очень крутой холм, если использовать мотор с сильно понижающим планетарным редуктором. При этом двигатель будет работать близко к высшей точке КПД, так как он сохранит высокие обороты. Но всё-таки потеря эффективности у мотора с редуктором будет, поскольку такие системы являются сложными и в них неизбежны некоторые траты на трение.

Системы без редуктора не понижают обороты двигателя. Следовательно, КПД двигателя в них не является постоянным, а очень часто зависит от скорости велосипеда. Но такие системы просты, поэтому их суммарный КПД выше по сравнению с редукторными моторами.

Как видите, существует проблема выбора между электромоторами с редуктором и без него. С одной стороны, первые могут поддерживать один и тот же КПД двигателя в широком диапазоне скоростей, тогда как вторые имеют неизбежные потери при снижении скорости. С другой стороны, электромоторы без редуктора обладают большим суммарным КПД.

При попытке подняться на очень крутой склон или при перевозке тяжелых грузов ваша средняя скорость достаточно сильно падает. В таком случае мотор без редуктора будет функционировать на уровне со значительно заниженным КПД. Для подъема в гору редукторное колесо будет лучшим выбором.

Однако можно с уверенностью сказать, что в других условиях катания мотор без занижающей передачи будет справляться со своей работой лучше (особенно в частых дальних поездках), чем чрезмерно сложные системы с редуктором.

Примеры из реальных жизненных ситуаций

Возьмем для первого примера стандартный мотор с предельной мощностью в 250 Вт при 10 км/ч и велогонщика, который может тоже внести 250 Вт (не сильно стараясь) для поддержания заданной скорости. Вместе они выдадут одну впечатляющую мощность в 500 Вт.

• Со скоростью в 10 км/ч гонщику под силу взобраться на холм с уклоном 17,5% при 500 Вт совместной мощности.
• Со скоростью в 8 км/ч велосипедист может взобраться на холм с уклоном 17,5% при своих 250Вт и работающем на 80% моторе в 200 Вт.
• Со скоростью в 6 км/ч велосипедист может вскарабкаться на горку с таким же уклоном 17,5% при своих 250Вт и работающем на 60% моторе в 125 Вт.

На первый взгляд, эти результаты могут показаться целиком неточными, потому что идёт на спад вместе со скоростью лишь эффективность электромотора, и кажется, будто велогонщику всё равно под силу взобраться на один и тот же крутой склон.

Эта неточность будет решена, когда мы поймём, насколько человек важен для работы электровелосипеда. Понаблюдаем, что бы произошло, если бы велосипедист вообще не нажимал на педали и все 500 Вт (как в примере выше) приходили от мотора.

• Со скоростью в 10 км/ч велосипедист смог бы взобраться на горку с уклоном 17,5% только при работающем на 100% двигателе в 500 Вт.
• Со скоростью в 8 км/ч ездок может взобраться на горку уже с меньшим уклоном 17% при работающем на 80% моторе в 400 Вт.
• Со скоростью в 6 км/ч ездок может выехать на холм с уклоном 14,5% при работающем лишь на 50% моторе в 250 Вт.

Эти результаты взяты с e-bike calculator при следующих вводных: суммарный вес — 100 кг; площадь лобового сопротивления — 0,4 метра кв; коэффициент трения — 0,7; длина подъема — 100 м; скорость встречного ветра — 10 км/ч и коэффициент сопротивления качению — 0,007.

Гонка по городу на собранном своими руками электровелосипеде с моторколесом:

Сила велогонщика наиболее значима, когда нужно поддержать скорость на электровелосипеде, потому что с её падением сильно снижается КПД двигателя. Анализируя это, вы сможете понять, насколько электровелосипед отличается от любого другого моторизированного транспорта и почему установка редукторных моторов не всегда является лучшим выбором. В переднее колесо лучше вовсе не ставить мотор с редуктором, ведь оно должно иметь свободный накат.

Большинство людей, обратив внимание на зависимость мощности и скорости, сделают вывод, что лучше всегда использовать мотор с большой мощностью (хороший, свыше предельных 250 Вт). Но анализируя реальные отзывы людей, которые проверили разные моторы на практике, приходишь к мысли о том, что имеет смысл лишь запасённая скорость. И на деле, чаще всего, моторколесо мощностью в 250 Вт будет лучшим выбором.

Мотор-колесо для велосипеда: принцип работы, типы, советы при выборе, отзывы

Для того чтобы можно было ехать против ветра при выборе следует отдавать предпочтение электрическим велосипедам. Кроме этого устанавливаемый электрический двигатель позволяет с меньшими затратами преодолевать большое расстояние на значительной скорости.

Мотор-колесо изобрели практически одновременно с электрическим двигателем. Оно характеризуется своими особенностями, о которых далее поговорим подробнее.

Мотор-колесо на велосипед – описание

Ключевой особенностью мотор-колеса можно назвать то, что ось колеса выполняет роль оси статора электрического двигателя. Появление современных литьевых аккумуляторов стало своим образом толчком для развития этой сферы, так как они могут выдерживать большое количество циклов перезарядки.

Основные эксплуатационные характеристики определяют применение мотор-колеса при создании велосипедов и мопедов, а также другого легкого транспорта. При этом устройство имеет свои достоинства и недостатки.

Принцип работы

Распространенный мотор-колесо практически ничем не отличается от безколекторного синхронного двигателя.

Его особенности следующий:

1. Вращающееся магнитное поле, которое является движущейся силой, создается двигателем путем переключения обмотки специальным ключом контроллером.
2. От скорости вращения колеса зависит и показатель частоты переключения.
3. При создании конструкции применяется довольно большое количество постоянных магнитов.
4. Конструкция не имеет щеток и других трущихся элементов, кроме подшипника на оси. За счет этого повышается показатель КПД до 90% и снижается степень износа конструкции.

Преимущества и недостатки

Мотор-колесо характеризуется определенными достоинствами и недостатками, которые должны учитываться. При этом стоит учитывать разновидность этого элемента.

Основными плюсами назовем следующее:

• Высокий показатель КПД. Приведенная выше информация указывает на то, что КПД составляет не менее 90%. Это значение свойственно не многим электродвигателям.
• Конструкция характеризуется простотой и надежностью. Отсутствие изнашиваемых узлов определяет длительный эксплуатационный срок.
• Устройство способно обеспечить высокую скорость перемещения транспорта. Распространенные варианты исполнения при мощности 500 ватт способны развивать скорость около 45 км/час.

Есть и несколько существенных недостатков. Они следующие:

• Незначительный крутящий момент. Электрический двигатель других типов характеризуется более высоким показателем крутящего момента.
• Довольно большой размер. Это не позволяет использовать мотор-колесо при создании компактных и эффективных конструкций.
• Большой вес. Если сравнивать с другими моторами, рассматриваемый обладает существенным весом.

Типы мотор-колес

Выделяют два различных мотор-колеса, которые могут применяться при создании велосипедов и другого транспорта.

Редуктор

Его мощность колеблется в пределе от 250 до 350 Вт.

Ключевые особенности этого устройства следующие:

1. Редуктор предназначен для увеличения крутящего момента, что становится причиной снижения скорости передвижения примерно до 30 км/час. Однако, за счет этого существенно упрощается подъем в гору, требуется прикладывать меньше усилий. Достигнуть схожего крутящего момента при прямом приводе можно только при увеличении мощности до 1500 Вт.
2. Конструкция редуктора представлена сочетанием нескольких шестерен. Срок службы подвижных элементов во многом зависит от режима эксплуатации и правильности обслуживания.
3. Во время работы шестерни становятся причиной возникновения шума или гула. Кроме этого, из0за возникающего трения конструкция может сильно нагреваться.
4. Основными отличительными признаками можно назвать относительно небольшой вес и компактность. Современные технологии позволяют сделать устройство, диаметр которого суть больше диаметра втулки.
5. Отрицательная сторона заключается в том, что максимальная мощность около 500 ватт.

Мотор-колесо с прямым приводом

Мотор-колесо с прямым приводом характеризуется наличием двух основных элементов: статора и ротора.

Их особенностями назовем следующее:

1. Ротор представлен осью колеса с обмоткой. Он закрепляется к раме велосипеда.
2. Статор напоминает втулки с мощным магнитом постоянного действия. К ней проводится крепление спиц и обода, во время движения она вращается вокруг оси.
3. Рассматриваемая конструкция довольно проста и надежна, так как трущиеся элементы отсутствуют.
4. Достоинством можно назвать то, что мощность может достигать показателя 5000 ватт. Кроме этого, максимальная скорость передвижения составляет 100 км/час.
5. Показатель КПД намного выше, если сравнивать с редуктором.

Однако у механизма с прямым приводом есть несколько существенных недостатков, к примеру, на момент движения возникает трение. Поэтому крутить педали станет намного тяжелее. Кроме этого, для достижения требуемого уровня мощности нужно устройство с большими габаритными размерами.

Как выбрать мотор-колесо для велосипеда – советы

Основные характеристики мотор-колеса определяют рекомендации по выбору.

Они выглядят следующим образом:

1. Для достижения скорости больше 30 км/час требуется механизм с прямым приводом, мощность которого 500 Вт и более. Однако при его установке следует учитывать, что при выключенном моторе крутить педали будет намного сложнее.
2. Если достаточно скорости около 30 км/час, то можно отдать предпочтение мотор-колесу с редуктором, мощность которого составляет 350 Вт. За счет этого механизма обеспечиваются условия для уверенного подъема в гору, а при езде с выключенным двигателем не будет создаваться дополнительное сопротивление. Также механизм обладает небольшими размерами и весом.

Особенности установки мотор-колес

Выбрав подходящий мотор можно приступить к непосредственной процедуре установки. Она может проводится своими руками.

Инструкция выглядит следующим образом:

1. Для начала откручиваются гайки, которыми крепится колесо, после чего оно снимается.
2. На освободившееся место проводится установка мотор-колеса.
3. После проводится сборка всей схемы, но крепежные элементы лишь наживаются. Это делается для того, чтобы проверить работоспособность устройства и наметить траекторию прокладки проводов.

Установка мотор-колеса на велосипед своими руками

Если вы любите кататься на велосипеде, вам хорошо известно, что нередко становится лень вращать педали, появляется чувство усталости. Особенно часто это происходит, если вам приходится передвигаться по холмистой местности с частыми подъёмами. Чтобы облегчить своё передвижение, можно установить на велосипед специальный электродвигатель.

Существует несколько типов таких электродвигателей, но самый простой из них — это мотор-колесо. Давайте выясним, как можно сконструировать мотор-колесо для велосипеда своими руками.

Принцип действия

Мотор-колесо представляет собой электродвигатель постоянного тока. Он устанавливается на обод велосипеда, причём можно выбрать как переднее, так и заднее колесо (а можно сконструировать транспортное средство особой мощности и установить мотор на два колеса сразу). Мощность таких моторов может составлять 250, 500 или 1000 Ватт. Самый мощный позволяет развить скорость велосипеда до 60 километров в час. Установка мотор-колеса на велосипед не требует дополнительной регулировки или обслуживания, она выполняется за один раз.

Преимущества такой системы

• Велосипед не подвергается необратимым изменениям. Даже его внешний вид практически не страдает. Основная часть устройства устанавливается на колесо.
• Моторколесо работает практически бесшумно.
• Благодаря равномерной работе двигателя достигается плавное и при этом скоростное передвижение вашего двухколёсного средства.
• Подъём в горку выполняется при минимальных усилиях.
• Устройство не имеет трущихся частей, поэтому срок его службы очень велик.
• Вы легко можете снять устройство и вернуть первоначальный функционал своего велосипеда.

Что вам понадобится?

Все необходимые комплектующие часто продаются в готовых наборах, но вы можете подобрать их и самостоятельно. Конечно, установка готового комплекта произойдёт гораздо проще и быстрее. Учитывайте, что после установки всех элементов ваш велик станет тяжелее на 8–10 кг, поэтому отдавайте предпочтение деталям с меньшим весом.

Готовый набор комплектующих

Его диаметр должен составлять от 20 до 28 дюймов. Вы можете использовать старое колесо, но оно должно быть в хорошем состоянии, без функциональных недостатков или поломок. И также оно должно быть хорошо отрегулировано для нормальной работы.

Сам мотор, который будет вращать колёса вместо вас.

Батарея, которая обеспечит необходимую мощность для перемещения вашего велосипеда.

Требуется для того, чтобы вы не улетели с трассы и могли контролировать свой скоростной режим.

Плата, регулирующая работу вашего мотор-колеса.

В них вы поместите аккумуляторную батарею и контроллер для их защиты от воздействий окружающей среды.

Устанавливаем мотор-колесо

Теперь выясним, как установить мотор-колесо на велосипед. Необходимо разработать схему подключения всех элементов. Если вы приобрели готовый набор, то схема тоже есть в наличии. Если вы создаёте схему сами, рекомендуем выбрать для установки мотора заднее колесо велосипеда, а батарею, которая является самой тяжёлой частью конструкции, установить на багажник. Регулятор скорости желательно вывести на руль, чтобы он был у вас под рукой.

Чтобы выполнить установку мотор-колеса на велосипед, можно использовать акустические провода, которыми подключают аудиоколонки. Это дешёвый вариант, который пропускает достаточное количество тока. В качестве разъёмов можно использовать RCA.

Не забудьте поместить аккумуляторную батарею в рюкзак и экранировать её от попадания дождя, песка и других видов влаги и загрязнений. А также нужно надёжно её закрепить, поскольку тяжёлая конструкция может легко вылететь из багажника на поворотах, особенно если вы разовьёте приличную скорость.

Во время сборки рассматривайте способ, который позволит вам снять установленный мотор для лёгкого возврата велосипеда к первоначальному состоянию. Обычно для этого достаточно сменить мотор-колесо на обычное колесо, снять чехол с батареей и провода — и велосипед приобретёт свой привычный вид.

Электроколесо для велосипеда

Заключение

Теперь вы имеете представление, как установить мотор-колесо на велосипед собственноручно. Особенно удобно использовать такой вид транспорта для смешанной езды: по ровной трассе ехать с помощью педалей, а при въезде на горку включать электропривод и наслаждаться тем, как велосипед сам выносит вас наверх. Но также можно включать его в тех случаях, когда вам нужно развить большую скорость — такую, достичь которой на велосипеде способны только профессиональные спортсмены. Таким образом, вы можете получить универсальный транспорт, в котором лёгкость, мобильность и простота конструкции велосипеда будут сочетаться с мощностью и скоростью устройства с электродвигателем.

Конструируем собственный велосипед с мотором, устанавливаем над задним крылом двигатель от бензопилы или бензокосы. Способы установки, а также готовые решения.

Установка планетарной втулки на велосипед своими руками не представляет особой сложности, по крайней мере, для тех, кто умеет держать в руках инструмент и представляет себе устройство байка.

Велосипед — непростой механизм, где ключевыми составляющими являются колёса. Корректное вращение переднего колеса в том числе зависит от втулки, соединяющей вращательный компонент с рамой. Вот почему важно разобраться, какие этапы подразумевает разборка и ремонт передней втулки велосипеда своими руками.

Установка мотор колеса

Электроколесо может устанавливаться:

1. Вместо заднего колеса оптимальный выбор для поклонников экстремальных покатушек по пересеченной местности, благодаря повышенной прочности и надежности конструкции. В таком случае обеспечивается хорошее сцепление электроколеса с поверхностью даже в сложных условиях. Велосипеды с двигателем на задней вилке отлично преодолевают ухабы и скользкие поверхности, но необходимо учитывать развеловку, чтобы не ухудшить управляемость. Больше всего трудности с управляемостью проявляются при монтаже сзади тяжелого прямоприводного мотор-колеса и установке аккумуляторной батареи на багажник.
2. Взамен переднего колеса такая установка электро колеса обеспечивает велосипеду полный привод (электрический спереди и педальный сзади), аналогичные скоростные характеристики и отличную проходимость. Монтаж мотора спереди более прост в технологическом плане. Часто для организации переднего привода используется компактное мотор-колесо с редуктором (200 –350 Вт), а АКБ фиксируется на багажнике. При необходимости, можно взять безредукторный электродвигатель с увеличенными характеристиками мощности и веса, но тогда важно обеспечить высокую прочность вилки (можно воспользоваться усилителем пера вилки).

Установка электроколеса на велосипед сзади

Чтобы установить электромотор в задней части велосипеда, вначале убедитесь в соответствии выбранного вами электроколеса размерам штатного колеса и вилки. Если электродвигатель со звездочкой или трещоткой не проходит между перьями рамы, попробуйте взять трещотку с уменьшенным числом звезд или даже немного разогнуть дропауты.

Порядок подключения мотор-колеса сзади достаточно прост. Нужно:

1. Отвинтить гайки или эксцентрик, фиксирующие штатное колесо. Извлечь его.
2. Снять крышки корпуса двигателя и обработать их водонепроницаемым герметиком, устойчивым к высоким температурам и забортовать его в покрышку, установив камеру и ободную ленту.
3. Поставить мотор-колесо так, чтобы провода шли из оси электродвигателя слева по направлению движения – поскольку справа расположена цепь и переключатель скоростей.
4. Полностью собрать схему подключения мотор-колеса без фиксации составляющих (просто «наживить » детали), чтобы проверить исправность набора, определить маршрут прокладки проводов и удостовериться в достаточности их длины.
5. Расположить контроллер в зоне, недоступной для попадания воды на корпус устройства.
6. Подключить провода согласно прилагаемой к набору схеме. Строго соблюдать совместимость разъемов и совпадение цветов изоляционной обмотки.
7. Установить цепь.
8. Выполнить отцентровку мотор-колеса – в ходе вращения оно должно находиться на равном удалении от деталей вилки и не затрагивать колодки тормоза.
9. При сильном биении обода (свыше 1,5 мм вверх, вниз или в какую-либо сторону) – настроить его положение натяжением спиц.
10. При отсутствии ощутимых биений – закрепить двигатель фигурными шайбами с внутренним отверстием в форме круга с 2-мя выступами и внешним выгнутым шипом (он должен оказаться в отверстии в раме). Шайбы такой конструкции не допустят проворачивания двигателя.
11. Удостовериться в корректной работе электродвигателя. При вращении ручки газа он должен плавно начинать движение и быстро набирать около 400 об./мин. на холостом ходу. При наличии велокомпьютера можно отслеживать скорость по нему.
12. Надежно закрепить все составляющие набора для электрификации велосипеда. Провода основательно изолировать и аккуратно закрепить на раме.
13. Наладить функционирование переключателей цепи.
14. Проверить работу тормозной системы.

Как подключить мотор-колесо спереди?

Мотор-колеса для монтажа спереди зачастую рассчитаны на ширину вилки порядка 100 мм. Проводка в таких моделях выходит из полой оси справа. Для оснащения велосипеда электроприводом необходимо иметь мотор-колесо с подходящим размером обода. Перед монтажом внешние крышки электродвигателя рекомендуется отвинтить и загерметизировать с применением жароустойчивого водонепроницаемого герметика.

Процесс монтажа электродвигателя спереди предельно прост. Нужно:

1. Открутить и демонтировать переднее колесо.
2. Установить взамен ему мотор-колесо. Закрепить его с использованием фигурных шайб и гаек.
3. Согласно схеме, соединить все составляющие комплекта для оснащения велосипеда электроприводом.
4. Удостовериться в нормальной работе электродвигателя.
5. Зажать двигатель. Он должен быть надежно закрепленным, беспрепятственно вращающимся и расположенным на равном удалении от колодок тормоза и элементов вилки. В случае дисбаланса свыше 1,5 мм необходимо устранить его регулировкой спиц.
6. Выполнить монтаж остальных составляющих – контролера, аккумуляторной батареи, ручек газа и тормозов, PAS системы и панели управления.
7. Настроить передний тормоз.

При отсутствии опыта выполнения таких работ вы можете воспользоваться профессиональными услугами по оснащению велосипедов электротягой в нашей мастерской.

Предлагаем вам также ознакомиться с нашим предыдущим материалом о форматах и типоразмерах литий-ионных аккумуляторов.