Мотор колесо устройство: Как работает мотор-колесо? Об электровелосипедах

Как работает мотор-колесо? Об электровелосипедах

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

Ступичные электродвигатели предназначаются для монтажа в переднюю или заднюю вилку велосипеда (с различными размерами дропаута оси), бывают разной мощности, с выполненной заспицовкой в обод или без нее. В зависимости от внутреннего устройства они бывают:

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.

Как сделать мотор колесо своими руками своими руками и какие особенности нужно учитывать

Мотор-колесо (МК) является главным компонентом электрического привода велосипеда. Оно наиболее распространено среди велосипедных электродвигателей, так как позволяет довольно быстро сделать велосипед электрическим — легко устанавливается и подключается. МК подходит для любой рамы велосипеда с эксцентриковым креплением колёс. Поэтому многих интересует вопрос как сделать мотор колесо для велосипеда своими руками.

В статье мы рассмотрим:

• Что такое мотор колесо?

• Разновидности мотор-колёс

• Устройство и принцип действия мотор-колеса

• Как сделать мотор колесо своими руками  
  

Что такое мотор колесо?




Мотор колесо представляет собой колесо, на месте втулки которого расположен мотор. Оно позволяет превратить электрическую энергию аккумулятора в энергию движения транспортного средства. Применяется как в промышленных масштабах при серийном производстве электромобилей, электромотоциклов, так и при изготовлении самодельных электровелосипедов.

Существует несколько видов мотор-колёс, которые различаются по весу, конструкции, а также по электрическим и динамическим характеристикам, таким как мощность, сопротивление обмоток, развиваемая максимальная скорость и т. д. Некоторые из них способны работать как генератор, благодаря чему аккумулятор транспортного средства может подзаряжаться во время торможения.

Разновидности мотор-колёс

Чтобы лучше представлять как сделать мотор колесо своими руками, давайте разберёмся, какие бывают велосипедные мотор-колёса и чем они отличаются:

• По месту установки — задние и передние. Задние мотор-колеса используются чаще, так как при старте транспортного средства вес переносится на заднее колесо, оно лучше прижимается к дороге и обеспечивает хорошее сцепление. Передние мотор-колеса применяются как сами по себе, так и в составе полноприводных моделей.

• По наличию редуктора — редукторные и безредукторные (прямого привода). Редукторные мотор-колеса имеют низкий вес (двигатель весит от 1,5 кг), обладают неплохими тяговыми характеристиками и хорошей эффективностью, особенно на низких скоростях. Электровелосипеды с редукторным МК имеют хороший накат. Двигатели мотор-колес прямого привода больше по диаметру и проще по конструкции, из-за чего считаются более надёжными. Кроме этого, они поддерживают рекуперативное торможение, за счёт которого можно подзаряжать аккумулятор. Безредукторные МК чаще применяются на скоростных электробайках, способных разгоняться более 50 км/ч, но и потребление энергии у них выше.

• По наличию датчиков — с датчиками Холла и без них. Большинство мотор-колес оснащается датчиками скорости и положения ротора (датчики Холла), при этом на двигатель от контроллера идёт кабель с тремя силовыми проводами и 5-6 сигнальными (тонкими). Это можно легко увидеть если посмотреть на разъём двигателя. Кабели бездатчиковых МК содержат только три силовых провода, и для управления такими мотор-колесами необходимы соответствующие контроллеры.

• По ширине — для фэтбайков и обычных велосипедов. Мотор-колеса для фэтбайков шире, чем для обычных велосипедов, так как они имеют более широкий обод и соответствующий двигатель.

Кроме этого, мотор-колёса различаются по длине и диаметру оси, размеру обода, толщине спиц, номинальному напряжению, мощности и скорости.


Устройство и принцип действия мотор-колеса

Мотор-колесо представляет собой велосипедный мотор, заспицованый в обод. На корпусе двигателя расположено шесть отверстий для крепления тормозного ротора, а в случае заднего привода также имеется барабан для установки кассеты, из-за чего заднее мотор колесо шире переднего.

Статор электродвигателя содержит обмотки из медной проволоки, на которые поочерёдно подаётся напряжение от контроллера. Обмотки соединены по схеме “звезда” или “треугольник”, в редких случаях эти две схемы совмещаются (как в мотор колесе Дуюнова).

Под действием напряжения создаётся магнитное поле, которое воздействует на магниты ротора, вызывая его вращение. В случае редукторного двигателя вращение передаётся на корпус через редуктор, у безредукторного — напрямую. Редукторы используются как одноступенчатые, так и двухступенчатые, позволяющие добиться более высокого крутящего момента.

На редукторных электродвигателях устанавливается обгонная муфта, поэтому такие мотор колеса могут свободно вращаться, не создавая сопротивление.

Этим обеспечивается хороший накат велосипедов с редукторными МК, чем не может похвастаться МК прямого привода.



Как сделать мотор колесо своими руками

Чтобы собрать мотор колесо для велосипеда своими руками, потребуются различные инструменты и навыки, а самое главное — достаточное количество свободного времени и большое желание добиться успешного результата.

Самым простым способом изготовить самодельное мотор-колесо является сборка на базе готового электродвигателя — в этом случае нужно лишь заспицевать мотор в обод.

Более трудоёмким вариантом является приобретение неисправного электродвигателя и его ремонт, который может включать следующие этапы:

• перетяжка кабеля;

• замена датчиков Холла;

• замена обмоток статора;

• замена или ремонт ротора;

• замена подшипников;

• замена шестерней редуктора.

Изготовить электродвигатель для велосипеда с нуля достаточно сложно даже в условиях хорошо оборудованной мастерской, так как для этого потребуются обширные знания и опыт сразу в нескольких областях. Процесс будет выглядеть следующим образом:

1. Проектирование конструкции электродвигателя с моделированием, расчётом магнитных полей и электрических характеристик.

2. Изготовление статора, включающее нарезку и сборку пластин, установку изоляторов, формирование обмоток из медной проволоки;

3. Изготовление ротора (вытачивание вала, нарезка и сборка пластин, установка магнитов, нарезание резьбы на валу электродвигателя).

4. Изготовление редуктора (в случае редукторного двигателя).

5. Изготовление корпуса мотора.

6. Установка подшипников.

7. Протяжка кабеля двигателя.

8. Распайка силовых и сигнальных проводов, подключение датчиков Холла.

9. Окончательная сборка двигателя.

Имея готовый двигатель, остаётся заспицевать его в обод. Для этого необходимо подобрать обод и спицы в соответствии с целями использования самодельного мотор-колеса. Размер обода должен соответствовать размеру колёс велосипеда, а его ширина подбирается в соответствии с типом байка. Для горных велосипедов подходят ободья шириной от 23 мм, а для фэтбайков — 101 мм.

Стоит учесть, что для установки бескамерных покрышек обод должен иметь зацепы. Лучше отдать предпочтение алюминиевым ободьям с двойным профилем, так как мотор весит больше втулки, и нагрузка будет выше. Мощный электродвигатель прямого привода потребует пистонированного обода с усиленными спицами.

На электрическом двигателе расположены отверстия для спиц, количество которых должно соответствовать количеству отверстий в ободе и количеству самих спиц, а длину последних можно рассчитать при помощи специализированных программ.

Спицовка колеса включает установку спиц, их натяжку, устранение “яйца”, “восьмёрки” и выведение “зонта”. Это довольно длительный и кропотливый процесс, так что торопиться не следует.

Если процесс изготовления самодельного мотор-колеса вас не привлекает, можно приобрести готовый комплект мотор-колесо и установить его на велосипедную раму, либо обратиться в специализированную мастерскую, где оперативно выполнят всю работу и предоставят на неё гарантию. Например, в наш сервисный центр.

Автор статьи: Евгений Бегин

Тех. — Лордстаун Моторс

Технология — Лордстаун Моторс

Полностью электрический

Общая стоимость


собственности

Перейдя на более дешевый источник энергии и убрав все
ненужные элементы бензиновых двигателей, всего
стоимость владения повышается.

Автомобиль внутреннего сгорания

Система полного привода

Меньше деталей =


Меньше поломок, меньше времени простоя

Лучше для вашей работы. Когда ты делаешь вещи простой, меньше вещей ломается. Меньше частей не означают только более низкие затраты на техническое обслуживание, но также меньше поломок и больше времени в пути быть продуктивным и предсказуемым.

Четыре мотора-втулки

Не все электромобили созданы


Равный

Мы используем платформу, на которую устанавливается двигатель
в каждом колесе. Мозги и мускулы в каждом колесе


сопровождая вас каждую милю на дороге.

Бортовой
Электродвигатель
и коробка передач

Электродвигатель

Внутриколесный двигатель
Двигатели

Внутриколесный двигатель

Что такое ступичный двигатель?

Втулочный двигатель представляет собой электродвигатель, встроенный в ступицу колеса и управляет им напрямую. Что делает ступичные двигатели более эффективным? Меньше ненужного движения. Все выходная энергия идет непосредственно на колеса для немедленное движение.

Интегрированное программное обеспечение

Интегрированное программное обеспечение контролирует и регулирует каждое колесо каждую миллисекунду для оптимизации производительность, диапазон и эффективность, в то время как одновременный мониторинг аккумуляторной батареи спектакль. Наш Телематика система предоставляет владельцам широкий спектр данные для управления автопарком.

2023 All-Electric Endurance™


Технические характеристики

КОРПУС
Строительство/материалы	Сталь и алюминий
Тип кузова	Полноразмерный пикап с двойной кабиной
Трансмиссия/трансмиссия
Компоновка трансмиссии	4 мотор-колеса
Заданная пиковая мощность (л.с./кВт)	550
Целевой пиковый крутящий момент (фунт-фут)	4 800
Максимальная скорость	118 миль в час
Батарея/накопитель энергии
Тип батареи	Литий-ионный и с жидкостным охлаждением
Емкость аккумулятора	109 кВт-ч
Питание от встроенного зарядного устройства	11 кВт
Целевое время зарядки
Быстрая зарядка постоянным током
150 кВт DCFC от уровня заряда 20-80%	30 минут
50 кВт DCFC от уровня заряда 20-80%	90 минут
Уровень 2
32A Подключенная зарядная станция от уровня заряда 20-80%	9,5 часов
Экономия топлива
Целевой показатель экономии топлива	65 миль на галлон
Целевой диапазон EPA по оценке	200 миль
Внешние размеры (предварительная оценка)
Колесная база	146 в
Длина	230 в
Ширина без зеркал	84,55 дюйма
Ширина с зеркалами	94,12 в
Высота	75 в
Поворотный круг	47 футов
Ширина передней гусеницы	68 в
Ширина задней колеи	68 в
Длина подъемной платформы	5 футов 8 дюймов
Подборщик тома кровати	59,3 фута 3
Объем переднего багажника	9,6 футов 3
Внутренние размеры (предварительная оценка)
Сиденья (пассажиры)	5
Передний потолок	40,86 дюйма
Переднее пространство для ног SAE (максимальное)	41,11 в
Переднее плечо	65,13 в
Переднее бедро	60,86 в
Задний потолок	39,69 в
Пространство для ног сзади SAE (максимальное)	38,98 в
Заднее плечо	64,07 в
Заднее бедро	60,20 дюйма
Рулевое управление и подвеска
Передняя подвеска	Независимый
Задняя подвеска	Цельная ось
Рулевое управление	Рейка и шестерня
Тормоза
АБС	АБС на 4 колеса
Тип	Диск на 4 колеса
Колеса и шины
Колесо	9J x 20
Марка шины	Гудиер
Размер шины	275/60R20
Тип	Всесезонный
Прицеп и полезная нагрузка
Снаряженная масса	6400 фунтов
Распределение снаряженной массы на переднюю ось	50%
Максимальная полезная нагрузка	1100 фунтов
Максимальная грузоподъемность при обычном прицепе	8000 фунтов
Максимальная полная масса автомобиля	7500 фунтов
Максимальная полная масса автомобиля	15 000 фунтов
Зарядка
Индикатор состояния зарядного порта
Возможность быстрой зарядки постоянным током Макс. 150 кВтч
Шасси
TPMS (Контроль давления в шинах) Все шины
Полноразмерная запасная шина (под кузовом грузовика)
Домкрат/инструмент для запасного колеса
Совместимость с цепями противоскольжения
Подшипники колеса с низким сопротивлением
Электрика — информационно-развлекательная система
Микрофон для телефона Hands Free с формированием луча
Кластерный экран — без аппаратных датчиков — без касания
Экран центрального стека — сенсорное управление (диагональ 12,3 дюйма)
Разъемы USB-C на передней части центральной консоли — с подсветкой, горизонтальные (для передних пассажиров)
Разъемы USB-C на задней панели центральной консоли — с подсветкой, горизонтальные (для задних пассажиров)
Инвертор 400 Вт 3,3 А для розеток 120 В
Дополнительная розетка 120 В в грузовом отсеке
Розетка 120 В на задней панели центральной консоли с подсветкой, горизонтальная
Интернет-радио AM/FM
Bluetooth/Handsfree Соединение с мобильным телефоном
Внешний вид
Центральный замок/отпирание всех дверей, включая заднюю дверь
Переднее освещение тележки
Угловые ступеньки заднего бампера
Электростеклоподъемники с электроприводом
Камера заднего вида
Крючки для крепления задней кровати (14–6 с каждой стороны, 2 спереди)
Медленно открывающаяся задняя дверь
Светодиодные фары
Светодиодные задние фонари
OSRVM (наружное зеркало заднего вида) — ручное складывание + регулировка мощности
Интерьер
Рулевая колонка с наклоном
Ковшеобразное сиденье водителя с ручной регулировкой в ​​4 направлениях
Ковшеобразное сиденье переднего пассажира с ручной регулировкой в ​​4 направлениях
Складное многоместное сиденье 60/40 (3 пассажира)
Хранение на заднем сиденье (под откидным сиденьем)
Проводка к блоку предохранителей и разъем для дооснащения
Внутренняя отделка
Силовой агрегат/Тепловой
Программное обеспечение, управляющее режимами максимальной скорости и ускорения (панель управления парком автомобилей)
Регулируемый уровень рекуперативного торможения
Полный привод
Круиз-контроль
Пуск с кнопки — без пассивного входа
Автоматическая предварительная подготовка батареи
Системы безопасности
Подушки безопасности (6) (водителя, пассажира, со стороны сиденья водителя, со стороны пассажирского сиденья, левой боковой шторки, правой боковой шторки)
Система помощи при превышении скорости (информация об ограничении скорости и контроль скорости)
Интеллектуальная система безопасности при столкновении (отключение высокого напряжения, включение света, отпирание дверей)
Электрическая система стояночного тормоза
Система помощи при парковке
Наружная/внутренняя отделка
Белый электрик (стандарт)
Сиденья черные
Отделка (двери, IP, обивка потолка) — темная (черная/серая) Функции помощи при парковке
Гарантия
База: 36 месяцев / 36 000 миль
Аккумулятор/двигатель: 96 месяцев / 100 000 миль
Коррозия: 60 месяцев / неограниченное количество миль
Краска (химическая пятнистость): 12 месяцев / 12 000 миль
Помощь на дороге: 36 месяцев / 36 000 миль

* Спецификации, изложенные в данном документе, могут быть изменены во всех отношениях по собственному усмотрению Lordstown Motors и не являются заявлением или гарантией Lordstown Motors.

Спасибо!

Вы успешно подписались на нашу рассылку.

Мотороллеры

Для того, чтобы мотороллер (цикл с приводом от двигателя согласно Кодексу транспортных средств Пенсильвании) мог законно эксплуатироваться на дорогах, он должен иметь право собственности и регистрацию в штате, а также иметь надлежащую страховку. Чтобы получить право собственности и зарегистрировать его, он должен соответствовать требованиям PA к оборудованию и проверкам для мотоциклов с приводом от двигателя.

Многие мотороллеры не имеют необходимого оборудования, такого как крылья, указатели поворота, фонари и т. д., чтобы пройти техосмотр. Лица, желающие приобрести мотороллер для перевозки, должны убедиться, что на скутере прикреплена сертификационная этикетка производителя, указывающая, что скутер соответствует применимому Федеральному стандарту безопасности транспортных средств (FMVSS) для мотоциклов, и что сертификационная этикетка находится на постоянная часть скутера рядом с пересечением рулевой стойки с рулем и должна быть легко читаема без перемещения какой-либо части транспортного средства, кроме системы рулевого управления. Те, которые не предназначены для использования на шоссе, не будут иметь сертификационного знака и не могут эксплуатироваться на автомагистралях.

Даже если мотороллер был должным образом оборудован и мог пройти техосмотр, он все равно может не подходить для использования на всех дорогах, если его мощность недостаточна, чтобы не отставать от других транспортных средств. В соответствии с разделом 3364 Кодекса транспортных средств Пенсильвании, за исключением случаев, когда снижение скорости необходимо для безопасной эксплуатации или в соответствии с законом, никто не может управлять автомобилем на такой малой скорости, которая препятствует нормальному и разумному движению транспорта. Владелец мотороллера или потенциальный владелец должен проконсультироваться с местными правоохранительными органами, чтобы убедиться, что они могут управлять мотороллером по предполагаемому маршруту движения.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с информационным бюллетенем о мопедах, мотоциклах и мотоциклах (PDF).

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЯСКИ-КОЛЯСКИ/ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ

Самоходные инвалидные коляски (электрические инвалидные коляски) или электрические устройства для передвижения, специально разработанные и используемые лицом с нарушениями опорно-двигательного аппарата вместо ходьбы, могут использоваться на обочине проезжая часть. Эти устройства не считаются транспортными средствами в соответствии с определением раздела 102 Кодекса транспортных средств Пенсильвании, поэтому на них не распространяются законы о праве собственности, регистрации, страховании, инспекции и водительских правах. Операторы этих устройств должны соблюдать законы, касающиеся автомобилистов, и относиться к ним так же, как к пешеходам.

EPAMDS

Электрические персональные вспомогательные мобильные устройства (EPAMD) определяются в Разделе 102 Кодекса транспортных средств Пенсильвании как самобалансирующиеся двухколесные несдвоенные устройства, предназначенные для перевозки только одного человека с электрической силовой установкой.