Устройство электровелосипеда
Чтобы собрать самодельный электропривод или установить купленный комплект на велосипед необходимо знать назначение отдельных устанавливаемых деталей. По сути, электровелосипед — это обычный велосипед, на котором дополнительно закреплены следующие детали:
- электродвигатель;
- передаточный механизм;
- аккумуляторная батарея;
- контроллер;
- регулятор скорости;
- оборудование контроля.
Электродвигатель может быть коллекторным, со щетками, или бесколлекторным, более простым по устройству, но более габаритным при равной мощности. Рационально устанавливать на велосипед электромоторы мощностями в пределах 150-1500 Вт. По рабочему напряжению электродвигатели выбираются на 12, 24, 36, 48 В. Чем выше напряжение, тем ниже ток, протекающий по обмоткам двигателя и подключаемым проводам, следовательно, можно использовать проводники меньшего сечения.
Своими руками можно собрать ременной, цепной или фрикционный передаточный механизм.
Аккумуляторная батарея обычно закрепляется на багажнике или в креплении на раме велосипеда. Лучше использовать необслуживаемые аккумуляторы, без жидкости. Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют больший вес, в сравнении с другими типами аккумуляторов, при той же емкости. К тому же из них вытекает кислота при наклоне велосипеда. Разумно поставить батарею емкостью не более 20 Ач, так как большего объема батареи будут слишком тяжелыми, чтобы возить их на велосипеде.
Контроллер, заводский сборки, представляет собой прямоугольный блок в алюминиевом корпусе, для лучшего охлаждения. Главное назначение контролера — это изменять величину тока питания электродвигателя, по падению напряжения на переменном сопротивлении в регуляторе скорости. Регулируется ток силовыми тиристорами или полевыми транзисторами, им то и нужно охлаждение при работе. Второстепенные функции электронного блока: измерять уровень заряда батареи, ограничивать ток заряда батареи, ограничивать скорость передвижения на велосипеде.
Регулятор скорости фактически является переменным резистором. Для удобства этот реостат устанавливается в привычную поворотную ручку, которая одевается на руль.
К оборудованию контроля относятся:
- предохранители;
- тормозная ручка с микроконтактом, который отключает электродвигатель во время торможения;
- фара в корпусе, с выключателем питания, сигналом, светодиодным индикатором уровня заряда батареи;
- датчик, включающий двигатель при вращении педалей.
Самое простое решение – мотор-колесо
Для любителей облегченной езды на велосипеде производители предлагают еще один вариант, в котором электродвигатель и колесо конструктивно скомпонованы в один узел, так называемое, мотор-колесо.
Отличия карданных велосипедов от конкурентов
Батарею можно отсоединить и достать внутрь для легкой зарядки. Он также может использоваться для зарядки электронных устройств. В мире электрических велосипедов доминирует один тип моторного привода: гидмотор. Конечно, среднегодичные байки медленно набирают обороты, но хоммоторы теперь короля. И если хоммоторы являются королем, то это делает трение, приводящий в движение электрические велосипеды сдержанной кузеном, все еще частью королевской семьи, но никогда не предназначенной для брошенного.
Преимущества
такой системы очевидны:
- При установке данного привода велосипед не подвергается каким-либо значимым доработкам, не изменяется значительно и его внешний вид. Единственное – установка органов управления на руле и аккумуляторного отсека – на раме.
- Установка не требует каких-либо существенных знаний и умений – при правильном подборе колеса-мотора она доступна, наверное, всем.
- Работа двигателя практически бесшумна.
- При желании велосипед легко трансформируется обратно в обычный.
Есть, конечно, и ряд недостатков
:
Давайте сделаем шаг назад и рассмотрим эволюцию привода трения, чтобы получить более справедливую оценку. Фрикционные приводы, как и их название, подразумевают, что они работают, используя велосипед через соединение трения. Обычно это проявляется в ролике на заднем колесе велосипеда. Ролик соединен с выходным валом двигателя или даже иногда является самой оболочкой двигателя. Некоторый тип абразивного покрытия наносят на валик, чтобы помочь ему захватить шину, и применяется какой-либо метод натяжения, чтобы помочь валу оставаться в сцеплении с шиной.
- Колесо с размещенным в ним приводом – достаточно тяжелая конструкция (6 и более килограмм), увеличивающая общую массу транспортного средства. Опытные велосипедисты рекомендуют устанавливать усиленную переднюю вилку.
- Существуют определенные ограничения по мощности привода.
- Превышение установленной производителем скорости может дать обратный эффект – двигатель превращается в генератор и самопроизвольно тормозит движение.
Продаваемые комплекты представляют собой собранный в ступице колеса бесколлекторный электродвигатель мощностью от 200 до 1000 Вт.
Когда дроссель включен, ролик вращает шину, которая, в свою очередь, питает байк. Приводы трения были популярны в первые дни современного электрического велосипеда. Увы, под давлением нефтяных компаний Калифорнийский совет по воздушным ресурсам отказался от своего жесткого законодательства в области электрических транспортных средств, а остальное – история.
Электрические велосипеды с приводом от трения попадают в безвестность
Первой основной проблемой является эффективность. Включение колеса путем протирания шины просто не очень эффективный способ обойти. Много энергии теряется как тепло и соскабливает кусочки резины, что подводит нас к следующему пункту: износ шин. Фрикционные приводы жесткие на шинах. Обычная велосипедная шина только вступает в контакт с каждой революцией. Точка на шине касается земли, крутится вокруг и повторяется. Шины, как правило, довольно быстро изнашиваются в этих условиях.
Как правило, в продажу поступают готовые конструкции – со спицами и колесным ободом, однако для любителей подходить к делу обстоятельно реализуются и просто двигатели. В этом случае выбор и установка необходимых спиц и обода ложится на хозяев транспорта. Так сказать, мотор-колесо своими руками.
В комплект обязательно входит контроллер, обеспечивающий правильную работу привода, механизмы управления, аккумуляторные батареи с блоком подзарядки.
В зависимости от предпочтений, можно выбрать как переднее, так и заднее ведущее колесо. Некоторые велосипедисты решают задачу «одним махом» — делают свою «машину» полноприводной.
Наиболее популярными среди поклонников электропривода считаются моторы-колеса «Polariss», «Yamasaki», «Electra», «Golden motor»
. Приобрести их можно как через специализированные магазины, так и заказав через интернет.
Реально оценив свою потребность в электровелосипеде, финансовую состоятельность и техническую подготовленность для выполнения собственноручного монтажа, можно сделать выбор в пользу той или иной модели.
Фрикционная передача
Эта разновидность электропривода, хотя и встречается в продаже, но не пользуется особой популярностью. Принцип ее – немудреный. Двигатель устанавливается прямо у ведущего колеса, передача крутящего момента происходит непосредственно с вала статора на покрышку. Казалось бы – все просто и очевидно. Но то, что, может быть, применимо для детских электрических машинок и велосипедов, малопригодно в реальном использовании транспорта.
Он имеет дальность около 30 миль, а максимальная скорость – 20 миль в час. Вы получаете дроссельную задвижку на рулевом колесе, когда вам нужен импульс, и беспроводной дисплей, который позволяет вам регулировать объем помощи, которую вы получаете. Он поставляется в четырех размерах: 28 дюймов для городских велосипедов, 28 дюймов для горных велосипедов, 20 дюймов для складных велосипедов и центра. Он утверждает, что диапазон от 25 до 60 миль, и поможет вам до 16 миль в час с его 250-ваттным двигателем.
Комплект для установки электронного велосипеда с фрикционным приводом
Впечатляюще, сказал он, примерно в половине веса Копенгагенского колеса, в 3 кг. Наш собственный Оли Вудман написал о них в прошлом году, сообщая, что последняя версия весит 8 кг и оснащена 250-ваттным двигателем, который обеспечит помощь до 16 миль в час.
Посудите сами:
- Нет никаких передаточных звеньев, то есть исключается возможность увеличения угловой скорости колеса за счет использования редукторов;
- Крайне низкий КПД;
- Даже незначительное падение давления в камере колеса резко уменьшит эффективность такого привода.
- Постоянное трение между фрикционом двигателя и протектором покрышки резко снижает ее долговечность.
- В условиях сырой погоды, грязной дороги, мороза коэффициент трения существенно уменьшится, фрикцион будет пробуксовывать, что снизит и без того невысокую энергоотдачу привода.
Единственным плюсом этой системы является простота ее установки, которая не потребует каких-либо глубоких переделок велосипеда.
Комплект для скрытого электронного велосипеда
Он работает с любым диаметром колеса от 16 до 29 дюймов и имеет заявленный диапазон до 25 миль, прежде чем его нужно будет заряжать. Теперь мы подошли к сдержанному способу сделать это – спрятали мотор на вашем велосипеде, поэтому никто не знает, что он там. Затем получил шестилетний запрет и бросил гонку.
Комплект для преобразования электронного велосипеда среднего уровня
Производители говорят, что весь комплект весит всего 8 кг, но должен быть установлен специалистом. Это не просто готовый вариант, но вы также можете приобрести комплекты для преобразования послепродажного обслуживания с устройствами среднего класса. Они имеют преимущество, заключающееся в том, что низкий вес на велосипеде – что делает его более стабильным – но будьте осторожны, они могут повредить скалы, бордюры и другие препятствия, будучи настолько низкими. Это дает максимальную скорость 18 миль в час и дальность около 20 миль, но она должна быть установлена в их мастерской.
Нет, если планировать переделку с реальными повышениями эксплуатационных качеств велосипеда, от подобной схемы лучше сразу отказаться.
Велосипеды с цепным электромотором
Цепные и ременные приводы обладают не только достоинствами, но и недостатками. Плохо защищенная конструкция быстро изнашивается. Ременная передача на колесо издает гораздо больше шума, чем другие. Очень сильно грохот цепи проявляется во время поездке на велосипеде по бездорожью.
Для подключения подобного мотора, требуется поместить на раму объемную конструкцию, которая нужна для прикрепления двигателя. Она создает дополнительные неудобства при езде.
Также возможно подключать цепной привод к передаче скоростей. При переключении передачи можно будет легко контролировать скорость, нагрузку при въезде на горку, а также во время езды по глубокому песку, снегу. В случае если вращение мотора происходит в полную мощность, он не так сильно гудит, потребление тока уменьшается. Поэтому заряд аккумулятора остается достаточным в течение длительного времени и электродвигатель не перегружается.
В домашних условиях возможно изготовить велосипеды с электроприводом на цепи или ремне, которые могут развить скорость гораздо больше, чем стандартные комплекты. С помощью цепной передачи вполне реально развить хорошую скорость. Но в этом случае транспорт должен быть оснащен хорошими тормозами.
Из-за того, что возможно изменить расстояние цепной и ременной передачи, вы можете выбрать, где её установить.
Комплектация наборов: она состоит из цепи, батареи, электромотора, блока управления, ручки-регулятора. Все это подходит для любых велосипедов, также в них входит зарядное устройство. Но цена на комплект цепной передачи больше, чем на комплект другого вида электропривода. Огромную популярность у покупателей заслужил комплект: цепной привод тайваньской марки Cyclone. Несомненный плюс у фирмы – бесплатная доставка заказа.
Управление.
Были заменены рукоятки тормозов, в рукоятке есть кнопка отключения электродвигателя при торможении. С левой стороны руля поставил рукоятку газа.
Вместо рукоятки газа можно установить датчик на педали, он срабатывает, когда вы начинаете крутить педали, по сути с этим датчиком мотор только помогает при вращении педалей, поэтому в нём надобности нет.
Также нужно установить фару, в ней находится замок зажигания, индикатор заряда батареи и сигнал.
В результате переоборудования получилось вполне приличное транспортное средство для поездок на работу, права и страховка не нужны, платить за бензин не нужно, поставить можно даже в квартире.
Для сравнения рекомендую посмотреть видео с обзором такого же электровелосипеда, но с приводом на заднее колесо и мощностью на 1000 Ватт.
Классическая цепная или ременная передачи
Этот принцип чаще всего используется мастерами – «самоделкиными», из-за его визуальной «понятности» и широкого выбора необходимых комплектующих от обычных велосипедов. В качестве двигателя нередко используются электромоторы от бытовой техники (например от стиральной машины) или автомобильного электрохозяйства.
Что можно сказать о недостатках подобного привода?
- Надо сразу отметить, что переделка велосипеда таким способом потребует от владельца достаточно глубоких знаний механики и высоких технологических навыков.
- Еще одним недостатком является шумность системы с таким видом передачи, но в дорожных условиях это вряд ли кому-то доставит существенные неудобства.
- Доработка связана с некоторыми изменениями в конструкции рамы, что может снизить ее прочностные характеристики. Во всяком случае, не рекомендуется проводить подобные работы на велосипедах с карбоновыми или алюминиевыми рамами – только на стальных.
Зато недостатки скрашиваются целым рядом преимуществ:
- Этот тип передачи – самый экономичный и эффективный из всех существующих.
- Существует возможность использования ступенчатого переключения передач, привычного для большинства велосипедистов. Это позволит в значительной степени увеличить ресурсы аккумуляторов, выбирая оптимальный режим в зависимости от трафика движения или рельефа трассы.
- Как правило, подобный тип передачи позволяет использовать уже установленные на велосипеде узлы, что не приводит к значительному увеличению общего веса. Кроме того, экономичность системы дает возможность применять двигатели и аккумуляторы меньшей массы.
- Наибольшие скоростные показатели также показывают велосипеды именно с такой передачей.
Понятно, что здесь – широчайшее поле для креативных конструкторских идей. Однако, не забыли про велосипедистов и производители – существуют в продаже готовые комплекты для электровелосипеда. Наибольшей популярностью пользуются наборы тайваньской фирмы «Cyclone».
Выпускаются подобные «конструкторы» в разных исполнениях – с использованием штатной цепи велосипеда, или с передачей усилия через дополнительную цепь с одной или двумя добавочными звездочками.
Системы оснащены электродвигателями мощностью от 360 до 1500 Вт, с напряжением питания 24 или 36 вольт. Для управления работой привода используются электронные контроллеры, причем в двигателях до 500 ватт они, как правило, встроенные. В комплект входят все необходимые крепежные элементы, средства визуального контроля и ручного управления приводом.
Монтаж электропривода будет вполне посильной задачей для любого владельца с «правильно растущими руками».
Общее утяжеление велосипеда вполне приемлемое – 3-4 килограмма, но вот скорости, которые он может развивать – весьма внушительны — 40 и более километров в час.
Мотор-колесо
Это очень распространенный набор привода, предлагаемый покупателям. В данном устройстве бесколлекторный двигатель устанавливается в ступице колеса.Система мотор-колесо. Достоинств у мотор-колес в достатке:
- Устанавливать мотор-колесо просто. Его комплектация минимальна;
- Есть возможность сделать полноприводный велосипед, если поставить второй комплект мотор-колеса;
- Работу такого двигателя не портит сильный шум;
- Мотор-колесо на велосипеде выглядит более красиво, чем укрепленный на раме электродвигатель;
- Скорость его регулировать проще, так как регулятор скорости очень удобный.
На основании опыта использования мотор-колеса можно выделить следующие замечания. Устанавливать мотор-колесо, напряжение которого – больше 1000 Вт, на вилку из алюминия не рекомендуется. Это может привести к поломке вилки и потере управления. Не стоит прокручивать мотор-колесо, когда провода, которые выходят из него, соединены. Ведь в момент начала работы каждый электромотор начинает производить электрический ток. В двигателе от статора отходят три проводка и два – от датчика. Когда при вращении мотор-колеса эти провода замкнутся, образуется искра, которая может испортить датчик.
Устанавливать мотор-колесо надо следующим образом: чтобы провода, которые отходят от ступицы, находились на левой стороне. В этом случае ось начнет вращение в правильном направлении.
В ряде стран принято ограничение скорости движения велосипеда –30 км/ч. С этой целью контроллер блокирует увеличение скорости. Сильнее разгоняться не удастся, даже с помощью педалей. Когда контроллер выключит электродвигатель, он станет работать в качестве тормоза.
В продаже есть большое количество наборов, в комплект которых входят: уже готовое колесо – его мощность 1000 Вт, блок управления, аккумуляторы, зарядное устройство, контроллер. Действует бесплатная доставка. Существует возможность купить и дешевле комплект мотор-колеса, в котором отсутствует аккумулятор, также в него входит не полностью готовое колесо, но просто втулка и отдельно мотор. Доставка таких заказов до покупателей производится в течении недели. Наиболее востребованные мотор-колеса выпускаются фирмами: Electra, Goldenmotor, Polariss, Yamasaki.
