Электровелосипед на бесщеточном моторе

Содержание

Электромоторы для велосипедов — обзор

Электровелосипед на бесщеточном моторе

Электровелосипеды становятся все популярнее. Какие моторы применяются — наш обзор. Двигатели на велосипед различают трёх видов – мотор-колесо, фрикционные и навесные (кареточные).

Мотор-колесо

Данный тип электромотора в настоящее время обладает большей популярностью, нежели другие. Причина в том, что его просто установить на колесо и превратить рядовой байк в велосипед с мотором электрическим.

Также для эксплуатации мотора-колеса необходимо обзавестись батареей, ручками запуска и регулирования скорости, аппаратом, контролирующим двигатель.

А если велолюбитель предпочитает более денежный вариант, то данный двигатель производится уже встроенным в колесо, с полной комплектацией.

Как правило, мотор-колесо монтируют к  заднему колесу, но можно установить его на переднее, или сразу на оба колеса. В последнем случае необходимо обзавестись двумя аккумуляторами.

Мощности мотора-колеса варьируются от 150 до 2000 Вт. Существует ряд моторов, различающихся по мощности и соответствующему ей аккумулятору.

Достоинства мотора-колеса:

  • доступность и лёгкость установки на байк;
  • незаметность на велосипеде;
  • бесшумность работы;
  • высокий КПД;
  • увеличение скорости до 60 км/ч на равнинной поверхности и 30 км/ч при езде на подъём.

Минусы мотора-колеса:

  • Тяжёлая масса (до 6 кг и выше).
  • Ограниченная мощность устройства.

Самодельное мотор-колесо на велосипед

Подвесной (кареточный) мотор для электровелосипеда

Данный тип электродвигателя на велосипед является автономным устройством. Этот агрегат работает через передачу усилия заднему колесу при помощи цепной передачи. Таким образом, это способствует более сильному вращению колеса, чем при педалировании.

Подвесной мотор вешается на раму и вместе с цепной передачей закрывается специальным чехлом. Аккумулятор, обеспечивающий питание электромотора, монтируется внизу велосипеда.

Скорость и затрачиваемая мощность координируется электронным контроллером на рулевой ручке.

Мощности такого агрегата лежат в диапазоне от 350 до 1600 Вт. В продаже существуют готовые комплекты, включающие в себя электродвигатель определённой мощности, аккумулятор, цепь, звёздочки, контроллер, ручку-регулятор, устройство заряда аккумуляторной батареи.

Кареточный электромотор для велосипеда лучше устанавливать на транспорт со стальной рамой, так как конструкция мотора достаточно тяжёлая.

Достоинства подвесного (кареточного) электродвигателя:

  • увеличение скорости до 90 км/ч;
  • возможность установки практически на любой велосипед;
  • экономичность.

Недостатки подвесного (кареточного) электродвигателя:

  • трудоёмкая установка;
  • шум при работе;
  • повышенная изнашиваемость открытой передачи.

Фрикционные электромоторы

Суть работы данного типа электрических двигателей заключается в следующем: крутящий момент передаётся от мотора к колесу посредством трения специального валика о покрышку. Этот электромотор на велосипед – самый непопулярный из всех. Как вариант, фрикционные модели электрических двигателей подойдут для любительской езды на прогулочных и детских велосипедах.

Достоинства фрикционного двигателя:

  • установка без разборки велосипеда;
  • дешевизна (определенных моторов).

Фрикционный электромотор Бош-+-

Недостатки фрикционного двигателя:

  • небольшой КПД;
  • шум при работе;
  • изнашивание покрышки колеса;
  • неэффективность при приспущенном колесе;
  • проскальзывание валика на мокром асфальте;
  • громоздкость конструкции.

Производители электродвигателей на велосипед

На рынке существует множество производителей данных устройств, и основная доля компаний, выпускающих вело-моторы, расположена в Китае.

Bafang

Компания производит электрические моторы широкого применения, и в том числе велосипедные. Электродвигатели для велосипедов фирма выпускает в виде моторов-колёс, устанавливающихся на любой байк. Популярен комплект Bafang BBS02.

Моторы представлены в разных мощностях – 250-750 Вт. Данные наборы укомплектованы устройствами привода, ручкой пуска, тормозами  и другими составляющими.

Весит такой мотор около 4 кг, а наибольшую скорость с данным агрегатом можно развить до 50 км/ч.

Комплект Bafang BBS02 для велосипеда

Bosch

Двигатель этого немецкого производителя поможет двухколёсному транспорту достигнуть скорости порядка 25 км/ч. Мощность колеблется в пределах 250-350 Вт. Этот мотор также можно приобрести в комплекте. Он содержит:

  • прибор, подсказывающий, когда необходимо покрутить педали;
  • батарею с зарядником, обеспечивающим полный заряд за 2,5 ч;
  • компьютер, с помощью которого можно повысить экономичность использования двигателя – от 50 до 150%.

Комплект электродвигателя Bosch весит чуть больше 2 кг и эргономично встраивается в педальный блок велосипеда.

Golden Motor

Эта китайская компания производит набор с мотором-колесом, в состав которого входит всё, что нужно для установки на велосипед. Мощность двигателя программируется от 250 до 1500 Вт. Велосипед с электромотором этого производителя способен развить скорость до 40-45 км/ч. Вес мотора почти 3 кг.

Golden Motor Magic Pie 3 на (электро)велосипеде

Электродвигатели на велосипед своими руками

Собрать мотор на велосипед самостоятельно несколько затруднительно, но выйти из этой ситуации поможет уже готовый аппарат, с которого можно снять двигатель.

Здесь необходимо сделать одно уточнение – большая часть электромоторов, которые возможно использовать для сборки велодвигателя, требуют питания 220 вольт.

Для обеспечения стабильного переменного тока понадобится либо один большой аккумулятор, либо целая система из нескольких штук. А это намного повысит массу и габариты велосипеда.

Гораздо лучше для этой цели подойдут двигатели неавтоматической стиральной машинки, электрической газонокосилки или триммера для скоса травы. Особой популярностью пользуются моторы от триммера. Эти агрегаты могут иметь различный размер, мощность, вес, поэтому стоит озаботиться правильным выбором этих показателей.

К примеру, если велосипедист ставит перед собой цель отдыхать при движении в гору, то подойдёт электрический двигатель наибольшей мощности. Но в таком случае и вес велосипеда увеличится, ведь мощный электрический мотор его заметно утяжелит.

Мотокомплекты на велосипед

Бензиновые и даже газовые двигатели на велосипед также имеют своих поклонников, и на рынке существует хороший выбор таких моторов. Мотокомплекты включают в себя крепления, соответствующие почти любому велосипеду, хотя имеются и более специализированные двигатели.

Двигатель двухтактного вида для дорожных велосипедов

Установка подобного мотора производится к велосипедной раме. Крутящий механизм задействует в работе переднюю звёздочку. С помощью этого можно с лёгкостью использовать переключатель скоростей.

Для работы этого аппарата необходимо заливать смесь из бензина и масла. Кондиционирование мотора происходит благодаря потокам воздуха во время движения. При движении вверх или увеличении скорости потребуется крутить педали. Велосипедист может развить скорость движения до 30 км/ч.

Потребление топлива на каждую сотню составит не больше 1 литра. Такие моторы продаются уже укомплектованные глушителем и бензобаком.

Двигатель двухтактного вида для дорожных велосипедов

Достоинства мотокомплектов:

  • увеличение скорости на городских дорогах до 45-50 км/ч;
  • доступность езды на дальние расстояния (вплоть до 250 км в день);
  • возможность избежать автомобильной пробки, сэкономив бензин;
  • возможность включать мотор при езде.

Недостатки мотокомплектов:

  • травмоопасность при увеличенной скорости;
  • необходимость заправлять бензобак топливом;
  • громоздкость (двигатель размещается на багажнике или передней раме);
  • увеличение веса велосипеда;
  • шум при работе;
  • неэкологичность.

Электровелосипед с мотором

Источник: //ProVelik.ru/elektrovelosipedy/velosiped-s-elektromotorom.html

Контроллер для электровелосипеда и электроскутера

Электровелосипед на бесщеточном моторе

Т.к. коллекторные двигатели и соответствующие контроллеры для электровелосипедов уже практически не применяются, в этой статье будут рассматриваться контроллеры для бесщеточных двигателей постоянного тока (BLDC, PMSM). Такие контроллеры получили широчайшее распространение и контроллер для электровелосипеда купить проще простого.

Итак, зачем нужен контроллер? Во-первых он нужен для того чтобы электродвигатель, как внешний, так и мотор-колесо (далее МК) в принципе мог запуститься. Ведь у батареи два полюса – «плюс» и «минус», а у МК три фазных провода, и подключить, напрямую не получится.

Контроллер создает вращающееся магнитное поле в обмотке статора, получая обратную связь о положении ротора либо по датчикам Холла, либо по противо-ЭДС (при управлении двигателями без датчиков). Во-вторых, контроллер обеспечивает управление двигателем: позволяет регулировать скорость вращения электродвигателя, обеспечивает торможение двигателем (рекуперация).

 Контроллер работает по принципу понижающего преобразователя, и благодаря этому, фазный ток, протекающий по обмоткам электродвигателя, может значительно превышать батарейный ток, протекающий от батареи до контроллера.

 Именно контроллер определяет мощность, поступающую в электродвигатель, если у Вас есть МК номинальной мощностью 1кВт, то при «правильном» контроллере возможно кратковременно «вкачивать» до 2-2,5кВт мощности, при постоянном контроле температуры, разумеется.

Схема контроллера электровелосипеда

Обычно контроллер представляет собой алюминиевую коробочку с пучком цветных проводов. Иногда контроллер устанавливается в специальный бокс для контроллера электровелосипеда для защиты от внешней среды и с эстетической точки зрения.

Схема контроллера электровелосипеда обобщенно выглядит так: внутри контроллера находится его сердце – управляющий микроконтроллер, понижающие преобразователи на 12В и 5В для питания микроконтроллера и периферии (ручки газа, датчиков Холла в МК) и силовые элементы – транзисторы, конденсаторы, токоизмерительные шунты.

Подключение контроллера электровелосипеда

С подключением контроллера электровелосипеда обычно не возникает проблем, но если Вы делаете это в первый раз, то вас может отпугнуть обилие разноцветных проводов.

Если Вы купили комплект контроллер + мотор-колесо, то их разъемы должны совпадать, если нет, то общий принцип такой: толстые черный» -» и красный» +» провода подключаются к батарее (не перепутайте полярность!); три толстых провода, обычно синий + зеленый + желтый подключаются к соответствующим фазным проводам трехфазного электродвигателя; пучок из 5 тонких проводков черный + красный + синий + зеленый + желтый (питание и сигналы датчиков Холла) подключаются к соответствующим проводам МК; одиночный тонкий красный провод – «зажигание», при замыкании этого провода на» +» батареи контроллер включается; три провода черный + красный + зеленый (иногда белый) это ручка газа; с остальными проводами четкой системы уже нет, они могут быть различных цветов. В момент подключения контроллера к батарее может возникнуть «искра», даже могут подгореть разъемы, не пугайтесь, это заряжаются входные конденсаторы контроллера. Избежать этого можно кратковременно соединив контроллер и батарею через резистор в несколько десятков Ом или используя автомобильную лампочку, после зарядки конденсаторов можно будет соединить их напрямую.

Типы контроллеров для электровелосипедов

и электроскутеров

По типу обратной связи с двигателем контроллеры подразделяются на: предназначенные для работы с датчиками Холла; предназначенные для работы без датчиков; универсальные, способные работать как с датчиками Холла, так и без.

Контроллеры различаются по форме выходного сигнала: одни создают сигналы прямоугольной формы (так называемый меандр, такие контроллеры обычно дешевле),

другие могут создавать чистую синусоиду. Существует и промежуточный вариант «модифицированная синусоида», можно сказать сглаженный меандр, но такие контроллеры не пользуются популярностью.

 При использовании меандровых контроллеров Вы получите немного большую скорость вращения, чем при использовании синусных, но за это придется расплачиваться повышенным шумом двигателя, возникающем из-за микровибрации обмоток двигателя под действием сигнала такой формы. При использовании синусного контроллера Вы будете наслаждаться тишиной, но немного потеряете в максимальной скорости при таком же напряжении батареи.

Контроллеры могут по-разному реагировать на сигналы ручки газа, в одних вы управляете скоростью, в других мощностью, или даже крутящим моментом.

Как выбрать контроллер для электровелосипеда?

На контроллере, как правило, имеется маркировка с основными его параметрами: номинальное рабочее напряжение, максимальный батарейный ток, иногда указывается номинальная мощность электродвигателя для которого этот контроллер предназначен. Например, если на контроллере имеется вот такая маркировка,

то это означает, что этот контроллер для бесщеточного электродвигателя номинальной мощностью 350Вт, предназначен для подключения к батарее номинальным напряжением 36В (максимальное напряжение около 44В); минимальное напряжение батареи, при котором контроллер отключится 31,5В; максимальный батарейный ток 25А. Датчики Холла должны быть расположены в электродвигателе через 60, либо 120 электрических градусов. Чтобы определить мощность контроллера нужно умножить максимальное напряжение на максимальную силу тока, в результате получим максимальную мощность контроллера, т.е. 44В*25А=1100Вт. Разброс по мощности контроллеров очень широк, для электровелосипедов обычно применяются контроллеры номинальной мощностью от 350-2кВт, для электроскутеров 1-4кВт, электромотоциклов 5-10кВт, электромобилей 10-50кВт и более.

Контроллер, предназначенный для работы с 36В батареей нельзя подключать к более высоковольтным батареям, сначала нужно вскрыть контроллер и убедиться, что установленные внутри силовые транзисторы и конденсаторы рассчитаны на такое напряжение, также может потребоваться замена резистора в делителе напряжения. Так что без опыта работы с паяльником лучше не экспериментировать. Существуют универсальные контроллеры с широким диапазоном входного напряжения, например 48-72В, или даже 24-100В.

Программируемые контроллеры и их функции

Все большую популярность набирают программируемые контроллеры, они соединяются с компьютером при помощи кабеля или со смартфоном/планшетом при помощи Bluetooth и, в зависимости от модели, позволяют изменять различные параметры: от величины батарейного и фазного токов до углов опережения фаз и ослабления поля.

При выборе контроллера стоит обратить внимание на наличие дополнительных функций: функция заднего хода, рекуперация, отдельный выход для питания фары и стоп-сигнала, наличие режимов выбора скорости / мощности, круиз-контроль и т.д.

Как купить подходящий контроллер для электровелосипеда или электроскутера?

Выбор контроллеров в настоящее время позволяет не бросаться на первые обнаруженные модели в интернете, а выбрать действительно именно то, что нужно. В отличие от обычных интернет-магазинов, предлагающих контроллеры есть продвинутые мастерские, позволяющие дополнительно вывести провода из контроллера под необходимые вам функции.

Большинство печатных плат контроллеров имеют максимальный функционал, но изначально при поставке он выводится не весь. Допустим, может быть отключена рекуперация или не выведен задний ход или круиз-контроль. Эти и многие другие функции можно вывести сразу при покупке контроллера по приемлемой цене. В дополнение можно сказать, что существуют различные ценовые линейки контроллеров.

В Москве представлены контроллеры, начиная от контроллеров для внутреннего Китайского рынка выполненные по схеме дешево и сердито, предназначенные для того чтобы ехать, они как в основном двух режимные, способные работать как с датчиками Холла, так и без них.

Далее идут экспорные китайские контроллеры с подключаемыми дисплеями и беспроводным управлением и немецкие и американские контроллеры, представляющие линейку дорогих контроллеров электровелосипедов.

  • 27 февраля 2018 г.
  • 1828 просмотров

Источник: //www.VoltBikes.ru/blog/electro/kontroller-dlja-jelektrovelosipeda-i-jelektroskutera/

История еще одного электровелосипеда своими руками v2.0

Электровелосипед на бесщеточном моторе

В прошлой статье я рассказывал о том, как построил электровелосипед из компонентов для радиоуправляемых моделей и подручных материалов, найденных в магазинах. В конце статьи я упомянул, что собираюсь переделать клиноременную передачу на зубчатую. Представляю отчет о том, что из этого получилось.

(Есть картинки и видео)

Как я уже упоминал в прошлой статье основным недостатком клиноременной передачи является ее малая КПД по сравнению с зубчатой и малое передаточное число, т.к. клиновой ремень довольно толстый и плохо гнется и поэтому радиус малого шкива нельзя сделать достаточно малым в отношении к большому шкиву. На шкивах, примененных мной в прошлой конструкции от генератора ВАЗ-2108 передаточное число равнялось 2 (2,34 при использовании шкива от стиральной машины).

Поэтому я решил заказать на sdp-si зубчатые шкивы под ремень и сам ремень. Для этого воспользовался их калькулятором.

Калькулятор довольно удобный – позволяет подбирать число зубьев на шкивах в зависимости от желаемого передаточного числа и расстояния между центрами шкивов, а также подходящий ремень.

Я задал как можно большее значение передаточного числа и ограничился пластиковыми шкивами, т.к. металлические слишком дороги. Калькулятор предложил мне следующий вариант:

A 6Z 3M15DF09508 — пластиковый шкив на 15 зубьев с двумя бортиками и алюминиевой вставкой (для крепления на двигатель), цена $6.91 (даташит)

A 6L 3M78SF09510 – пластиковый шкив на 78 зубьев с одним бортиком без вставки, цена $11.50 (даташит)
A 6R 3M116095 – неопреновый ремень размера 5.08mm (XL) на 116 зубьев шириной 9.5мм, цена $7.53

Доставка стоит $7 + накладные расходы $3. Итого все обошлось в $37.

После месяца ожидания и получения посылки я принялся за работу.

Изготовление

В новой версии электровелосипеда я решил перенести всю силовую конструкцию на место заднего багажника, чтобы оно не мешалось под ногами. Как и в прошлый раз для крепления элементов использовал алюминиевый профиль. Т.к.

большой шкив на 78 зубьев имел широкое посадочное место и при установке его на переходную втулку не хватало место для гайки пришлось сточить на нем одну сторону посадочного места заподлицо с плоскостью шкива (видно на фото).

Для этого использовал ручную бор-машину с насадкой в виде металлического диска (другие насадки оказались хрупкими и ломались). Малый шкив встал как положено, т.к. при окончательном выборе в таблице на сайте sdp-si я сразу указал соответствующий диаметр ротора двигателя.

В качестве натяжителя цепи также использовал переключатель скоростей, только теперь в вертикальном положении. Фривил также остался. Каких-то особых сложностей в размещении компонентов я не ощутил. Скорее даже наоборот, схема размещения на месте заднего багажника мне показалась более удачной и удобной.

Испытания

Сложности возникли после первого тестового заезда. 1) При резком усилении газа тяговое усилие двигателя на цепь оказалось настолько сильным, что левая опора, выполненная из полоски алюминия шириной 2см сгибалась под нагрузкой. Это вело к перекосу всей конструкции и сползанию цепи с фривила. Решение – замена опоры на алюминиевый профиль 2×1см.

Профиль не гнется 🙂 2) При больших скоростях из-за неравномерного натяжения цепи (в силу кривизны некоторых элементов – ведомой звезды и др.) при отпускании газа цепь спрыгивала с фривила. Аналогичная проблема возникала при движении по кочкам. Решение – установка ограничителя цепи (успокоителя) из алюминиевой полоски перед самым фривилом.

Недостаток такого решения – цепь бьется об ограничитель и неприятно звучит. 3) Самая важная и пока не решенная проблема. Прежде чем покупать шкивы и ремень я прочитал несколько тем на endless-sphere о подобных применениях зубчатой передачи и выяснил, что в основном применяют два вида ремней HTD и XL.

HTD менее крепок по сравнению с XL, но может использоваться на очень больших скоростях. В моем случае максимальная скорость вращения двигателя 10000 оборотов/мин укладывалась в нормы ремня XL поэтому я остановил выбор на нем. Также я ориентировался на расстояние между зубьями и вариант ремня типа XL мне показался оптимальным, т.к. для него это расстояние равно 5.08мм.

Следующим более крупным вариантом остается только L (9.525мм). Я посчитал, что XL должно хватить. Однако, уже после открытия посылки меня насторожили очень маленькие зубья ремня. Они оказались шириной не больше 1.5мм, а остальные 3.58мм – это пустое пространство на ремне. По высоте зубья и того меньше.

Именно маленькие зубья стали причиной проблемы, а именно проскальзывания ремня. Честно, я даже не мог подумать, что зубчатый ремень может проскальзывать 🙂 Проскальзывание происходит при резком усилении газа на малых скоростях. В таких режимах двигатель может выдавать до 1.5 – 2 кВт мощности и такой ремень просто не в состоянии передать ее на колесо.

Временным решением проблемы стало ограничение мощности двигателя до 800 Вт. Стало гораздо проще управлять ручкой газа, возникает меньше моментов со срывом ремня в проскальзывание. Однако, это ограничило максимальную скорость до 25 км/ч.

Итоги

Общее передаточное число в такой схеме получилось 78 / 15 * 52 / 16 = равно 16,9 (в сравнении с 11,4 для предыдущего варианта).

Даже при ограниченной мощности в 800 Вт этого достаточно, чтобы подниматься в нелюбимую мной горку по пути на работу со скоростью 15 км/ч 🙂 Максимальная скорость 25 км/ч.

Аккумулятора емкостью 5000 мАч (22 В) хватает 12-14 км пути (в сравнении с 8-10 км в предыдущем варианте). На лицо увеличение КПД на ~40%.

Дополнительные материалы (видео)

Обзор велосипеда и основных компонентов

Демонстрация ускорения на холостом ходу в режиме «полный газ».

  • велосипед
  • electrobike
  • электробайк
  • электровелосипед

Источник: //habr.com/post/182298/

Электровелосипед с мотором от RC модели

Электровелосипед на бесщеточном моторе

Все началось в прошлом году, когда я стал все чаще и чаще ездить на работу на велосипеде, т.к. ожидания в автомобильной толпе, после рабочего дня, момента приезда домой стали напрягать все больше и больше. Путь на велосипеде от дома до работы занимал по времени почти также как и на машине.

Но с учетом того, что путь проходил большую часть по дорогам, на которых практически отсутствовало движение автомобилей, вдоль прибрежной полосы водохранилища и живописной аллеи, в которой в утренние часы проводили разминку спортивно-ориентированные люди, а берег украшали зевающие рыбаки с удочками – езда на велосипеде доставляла еще и моральное удовлетворение от любования за всем происходящим вокруг.

Единственным недостатком, омрачающим поездки на работу была горка, протяженностью около 300 метров с довольно крутым подъемом, при въезде на которую приходилось сбрасывать на низшие передачи и прикладывать значительные усилия. Следствием этого являлось не комфортное состояние перед началом рабочего дня в офисе.

Родилась мысль оснастить свой велосипед двигателем, который бы помогал в трудные минуты. Изучив довольно много видеороликов на , форум сайта endless-sphere.com и другие ресурсы об электрификации в домашних условиях велосипеда, в голове сформировалась картина решения поставленной задачи. Осталось только реализовать.

Мысль о покупке готового набора с мотор-колесом на переднем приводе казалась мне банально простой, а также две другие причины: малая развиваемая мощность (до 500 Вт) и дороговизна – сыграли не в ее пользу.

Акцент был сделан на задний привод и использование бесколлекторного двигателя. КПД такого решения, казалось, должно быть выше, чем использование переднеприводного мотор-колеса.

Уже имея небольшой опыт в радиомоделизме, я решил использовать для реализации своей задумки компоненты от HobbyKing, как основные при постройке электровелосипеда. Механику же было решено использовать ту, которую легко достать в любом авто- или веломагазине.

Компоненты

Для постройки электровелосипеда использовались следующие компоненты:

HobbyKing

  • Двигатель (1500 руб.)
  • Контроллер двигателя (700 руб.)
  • Аккумуляторная батарея (1300 руб.)
  • Серво-тестер (200 руб.)
  • Зарядное устройство (700 руб.)
  • Силовые провода (красный / черный) (200 руб.)
  • Коннекторы 1, коннекторы 2 (200 руб.)
  • Ваттметр (необязательно) (600 руб.)
  • Термоусадка (необязательно)

Автомагазин

  • Шкив генератора ВАЗ-2108, 4 шт. (500 руб.)
  • Ремень генератора ВАЗ-2108, 2 шт. (200 руб.)

Веломагазин

  • Фривил (150 руб.)
  • Втулка, 2 шт. (500 руб.)
  • Цепь (150 руб.)
  • Переключатель передач (300 руб.)
  • Звезда 52T (300 руб.)

Строительный магазин

  • Алмазный диск 150 мм (150 руб.)
  • Винты, гайки, шайбы (150 руб.)
  • Алюминиевый профиль 20×10 (100 руб.)

Изготовление (механика)

Так как электровелосипед я планировал построить заднеприводным, для передачи крутящего момента на заднее колесо решил использовать цепную передачу, а для увеличения коэффициента передачи поставить звезду с большим числом зубьев.

Изначально я планировал вырезать звезду с нужным количеством зубьев с помощью лазерной резки в какой-нибудь мастерской, но поиски готового 3D-шаблона нужной конфигурации заняли много времени и ни к чему путному не привели.

Заказ же резки вместе с изготовлением дизайнером шаблона выливался в копеечку (около 1500 руб.).

Это ставило на нет основной принцип задуманной идеи – минимизация расходов на заказные и использование доступных готовых недорогих компонентов.

Поэтому в веломагазине (веломастерской) была приобретена самая большая звезда 52T, снятая с кассеты. А для крепления ее к втулке заднего колеса в строительном магазине куплен алмазный диск для болгарки подходящего диаметра (15 см).

Центральное отверстие диска пришлось расточить сверлом и напильником до нужного диаметра втулки заднего колеса. Крепление этой конструкции к заднему колесу выполнено тремя болтами к спицам. Желательно для крепления использовать “ушастые” гайки, которые хорошо цепляются за спицы, а также автоконтргайки (с вкладышем).

Звезду следует отбалансировать на крутящемся колесе, чтобы не было биений в разные стороны.

Для предотвращения передачи крутящего момента на двигатель с вращающегося колеса я использовал фривил на 16 зубьев, который легко купить в любом веломагазине.

Проблема в том, что он предназначен для использования с более крепкими цепями и стандартные узкие цепи на него не садятся. Чтобы это стало возможным надо зубья фривила немного обточить по бокам.

Я использовал для этого ручную бор-машинку с насадкой из точильного камня. 10 минут и все готово – напильником это растянулось бы надолго.

Так как фривил предназначен для накручивания на заднюю толстую втулку он имеет внутреннюю резьбу большого диаметра и для крепления его к передаточной втулке (с диаметром резьбы 10 мм) необходим переходник.

Такой переходник я тоже смог найти в веломагазине. Он продавался в комплекте с втулкой черного цвета и я не знаю для чего она нужна.

На фото представлен второй такой же переходник, который был с другой стороны с обратной резьбой.

Для натяжения цепи от фривила до ведомой звезды заднего колеса я использовал стандартный недорогой переключатель скоростей. Конфигурация натяжителя получилась, конечно, не самой удачной, но в целом он выполняет свою роль, а ничего лучшего я придумать не смог.

Для поэтапной передачи крутящего момента с двигателя на фривил я использовал две переходных втулки с установленными на них шкивами под клиновой ремень генератора ВАЗ-2108. Вся конструкция крепится с помощью алюминиевых профилей на раме велосипеда.

Рама не должна быть из композитных материалов вроде карбона, т.к. она должна быть монолитной и без повреждений для сохранения прочности. В противном случае рама может лопнуть. Не рекомендуется также использование алюминиевых рам. Лучше всего использовать как у меня стальную раму.

Переходные втулки тоже не обычные. У них значительно больше диаметр плоскостей, куда крепятся спицы. Это позволило прикрепить их к алюминиевым профилям. Для этого дырки под спицы немного рассверливаем под винты M3.

Шкивы для ремней имеют бОльший внутренний диаметра, чем диаметр резьбы переходной втулки, поэтому для исключения неточной установки шкивов я наматывал на резьбу втулки изоленту слой за слоем до диаметра отверстия шкива, а для фиксации под гайки использовал шайбы диаметром 30 мм.

В принципе, можно использовать одно передаточное звено клиноременной передачи. Запаса мощности двигателя хватит для езды по прямым дорогам и небольшим склонам. Но для уверенной езды по песку и в горки лучше использовать два звена. Каждое звено имеет кратность около 2x. Тем самым увеличивая в 2 раза передаваемый на колесо крутящий момент.

Изготовление (электрика, электроника)

Контроллер двигателя я прикрепил с помощью стяжек к одному из алюминиевых профилей, прикрепленных к раме, используя для лучшего контакта термопасту.

Это позволяет лучше отводить тепло от контроллера и в процессе езды чувствуется как профиль и рама в окрестности контроллера нагреваются.

С другой стороны контроллера, где установлен его радиатор, я аккуратно срезал ножом термоусадку и пристроил маленький вентилятор от старого процессора Intel 586. Хотя, по опыту эксплуатации он оказался не нужным.

Для управления мощностью двигателя я использовал серво-тестер, переведенный в ручной режим управления. Для питания серво-тестера и вентилятора охлаждения используется микросхема L7805 (КРЕН5А).

Поначалу, я отпаял с серво-тестера переменный резистор и поместил его рядом с правой рукояткой на руле. Оказалось, что такой способ плавной регулировки мощности имеет свои недостатки.

Особенно неудобно им пользоваться в экстремальных ситуациях, когда приходится резко тормозить, когда рука перемещается на рычаг тормоза, а двигатель продолжает выдавать крутящий момент на тормозящее или даже блокированное колесо.

Поэтому, я упростил схему и сделал миниатюрную герконовую кнопку “газ в пол” (без фиксации) под большой палец правой руки, при нажатии на которую, двигатель начинает выдавать максимальную мощность.

Для исключения резких рывков поставил на вход серво-тестера делитель напряжения на двух резисторах и конденсатор на 100 мкФ.

Тем самым обеспечил плавное увеличение и уменьшение оборотов двигателя при нажатии и отпускании кнопки “газ в пол” примерно за 0,5 – 0,7 секунды.

На руль поставил ваттметр для контроля напряжения аккумулятора и измерения “расхода” запасенной в аккумуляторе емкости. Аккумулятор расположен в застегивающейся на молнию подседельной сумке. Тем самым убил двух зайцев – аккумулятор легко снимается для подзарядки и во время эксплуатации находится в замкнутом кожухе безопасности, на случай нештатного выхода из строя.

На левую рукоятку на руле поставил герконовую кнопку (без фиксации) для звукового сигнала отпугивания пешеходов. В качестве сигнала применил пьезокристаллическую автомобильную сирену — свистелку. Она вполне нормально себя чувствует при кратковременной работе на напряжении 22 В (аккумулятор 6s). Только громче чем на 12 В.

Итоги

Опишу несколько преимуществ и недостатков примененных решений. По порядку.

Цепная передача на заднее колесо имеет довольно длинный пробег, что приводит к слету цепи с фривила при движении по ухабистой дороге.

Для избегания этого пришлось городить некое подобие направителя цепи перед фривилом из куска алюминиевой полоски и пластикового ролика. Так как цепь при движении бьется об него это создает неприятный громкий стучащий звук.

По хорошему надо ставить натяжитель или успокоитель цепи перед фривилом, но пока не придумал как.

Крепление задней ведомой звезды к колесу не самое надежное. Есть вероятность повреждения спиц или соскакивания крепления звезды со спиц. Такое один раз уже было, когда я применял обычные гайки.

После этого я поставил “ушастые гайки” и автоконтргайки. Текущую втулку лучше поменять на втулку с креплением для дискового тормоза и большую звезду посадить на его место. Но т.к.

диаметр звезды гораздо больше дискового тормоза, я не уверен, что расстояния до рамы хватит для свободного вращения.

Клиновая передача усилия от двигателя до фривила по началу работала достаточно приемлемо. Однако КПД такого решения оставляет желать лучшего.

При увеличении натяжения ремня увеличивается нагрузка на подшипники переходных втулок и двигателя, что приводит к повышению износа и сил трения, а отсюда понижению КПД передачи.

При уменьшении натяжения ремни при высоких нагрузках (старте с места, движении в гору) начинают проскальзывать, и это тоже ведет к понижению КПД. Найти баланс крайне сложно. Применение поликлиновых шкивов проблематично из-за их громоздкости. Лучшим решением видится использование зубчатой ременной передачи.

Управление мощностью двигателя как в первом варианте с помощью переменного резистора, как я уже писал, часто неудобно. Использование кнопки “газ в пол” часто неоправданно, т.к. бывают моменты, когда необходимо ехать медленно и плавно.

Схема движения “газ в пол – разгон – выбег на нейтралке” хоть по расходу емкости аккумулятора практически сравнима по эффективности с движением при постоянной работе двигателя, имеет немаловажный недостаток – проскальзывание клинового ремня при разгоне.

Зато в режиме “газ в пол” ощущаешь всю мощь, установленную под своим сиденьем.

Ну и, не принципиально, но все же, звук работающего двигателя и двигающейся цепи при открытой конструкции часто пугают прохожих. Если кто из моделистов знает, как свистят бесколлекторные движки, тот поймет.

Несколько интересных фактов

Исходя из диаметров шкивов клиновой передачи (150 мм и 80 мм) и количества зубьев фривила и звезды на заднем колесе (16 и 52) получаем, что общее передаточное число равно 11,4. Это не очень много и не хватает для резвого заезда в гору, приходиться помогать ногами.

Поэтому на двигатель я поставил керамический шкив от стиральной машины (купленный на барахолке) диаметром 64 мм. Это позволило увеличить передаточное число до 14,3. При напряжении батареи 22,2 В максимальная теоретическая скорость будет 45 км/ч.

С учетом сопротивления воздуха и потерь мощности в передаточных звеньях, похоже на правду, т.к. по прямой я разгонялся до 40 км/ч.

Аккумулятора емкостью 5000 мАч (22 В) хватает на 30 минут езды и 8-10 км пути при средней скорости 18 км/ч и ускорениях до 40 км/ч. Еще раньше, когда у меня стоял аккумулятор 2200 мАч (11 В) мне его также хватало на 8 км пути, но при максимальной скорости 18 км/ч, средней 14 км/ч и помощи двигателю педалированием при движении в гору.

Максимальный ток, потребляемый двигателем при разгоне в режиме “газ в пол” около 60 А. Таким образом, выдаваемая мощность около 1250 Вт, что в несколько раз выше чем у большинства продаваемых мотор-колес. Разгон до 40 км/ч по прямой не более 10 сек.

В текущей конфигурации я отъездил в прошлом сезоне с июля по октябрь почти каждый день на работу при суточном пробеге около 20 км.

Источник: //habrahabr.ru/post/142598/

Вторая часть: модернизация привода

Интересное видео о велосипеде на RC моторе

Источник: //electrovelosiped.info/svoimi-rukami/hand-made-using-rc-engine

Совет: Мотор для электровелосипеда, какой выбрать?

Электровелосипед на бесщеточном моторе

Мотор-колёса редукторные

Двигатели для электровелосипедов бывают подвесными (наружными) и встроенными (мотор-колесо).

Подвесной двигатель для электровелосипеда

Достоинством первого типа является развиваемый им крутящий момент, который сопоставим с более мощным мотор-колесом безредукторным. Достигается это благодаря, размещенному в одном  корпусе  с электроприводом редуктору, понижающему обороты.

Недостатками можно назвать во много раз более сложную его установку на велосипед и быстрый износ щеток, что отражается на долговечности. Для крепления двигателя в продаже имеется кронштейн универсальный, но часто его приходится или дорабатывать, или изготавливать крепление индивидуальное.

Необходимо заменить специальной двойной звездочкой штатную, расположенную на ведущем колесе. В зависимости от диаметра колеса, установленного на велосипед, максимально развиваемая скорость составит в час от двадцати до двадцати пяти километров.

  Расстояние же, проходимое без подзарядки, зависит от емкости аккумулятора.

В качестве варианта дешевого, установлен может быть, на любую марку велосипеда.

Второй вариант, т.е. мотор-колесо, делится в свою очередь на  колеса прямоприводные (бесщеточные) и редукторные.

Мотор-колесо с прямым приводом

Хороший старт обеспечат колеса, минимальная мощность которых составляет 500Вт. Мотор-колеса с прямым приводом более слабые не могут  в силу особенностей конструкции обеспечить необходимый для ускорения крутящий момент.

Преимуществами являются: высокий коэффициент полезного действия, способность обеспечить относительно высокую скорость (до 45 км/час), и простота конструкции за счет минимального числа изнашиваемых узлов. Недостатки также имеются.

Это, в первую очередь, небольшая  величина крутящего момента, во-вторых, большой, по сравнению с редукторным вариантом, вес и размер мотор-колеса.

Для тех пользователей, которые в своем «железном коне» хотели бы видеть максимальную скорость, оставив на второй позиции требования к его весу, этот тип двигателя подойдет наилучшим образом.

Если  грамотно подобран к таким мотор-колесам аккумулятор, то будут обеспечены максимальный пробег без дозаряди до 50 км и скорость максимальная до 45 км/час.

  Рекомендуются гелиевые тяговые аккумуляторы, емкость которых, не менее 12 Ah. Вес аккумулятора « правильного» около 4,4 кг.

Это важно знать, потому, что все, что по весу меньше, несмотря на все этикетки  и нанесенные надписи, является батарейками, которые очень быстро выходят со строя.

Для тех же, кому важна не только скорость, но и динамика, нужен мотор для электровелосипеда мощностью  600 ватт, практически такого же веса, как  модель описанная выше.

Мотор-колёса редукторные

Небольшого размера редукторные колеса устанавливаются на электровелосипеды, производимые во всех странах мира. В основном это двигатели мощностью 250-350W, которой достаточно для этого транспортного средства. Они встраиваются во втулку заднего или переднего колеса, и по сравнению с безредукторными имеют следующие преимущества:

  • Большую тягу.
  • Меньшие размеры.
  • Небольшой вес.

Совет: Мотор с минимальным количеством потребления энергии

Благодаря тому, что в конструкции мотор колеса отсутствуют щетки, она является более надежной. Коллектор тоже заменен – вместо него установлен датчик Холла. Мощнейшие на сегодняшний день неодимовые постоянные магниты заменяют обмотку возбуждения.

Чтобы получить нужные характеристики электровелосипеда, необходимо при выборе мотор-колеса точно определиться с ними. Не стоит платить больше, покупая мощное мотор-колесо, если не планируются поездки на велосипеде груженом. Для этого вполне достаточно будет двигателя, мощность которого  250Вт.

Если же предполагается езда по холмистой местности или с грузом, выбор лучше сделать в пользу двигателя мощностью 500 Вт.

Во многих странах мира законодательно установлена для электровелосипедов максимальная скорость 25 км/час. Ее, благодаря тяговой силе, обеспечит колесо редукторное, о котором идет речь, т.е. мощностью 250 W.

 Если же колесо мощностью  350 W, то, будьте уверены, что ее хватит с головой на все, кроме покорения Эвереста, случаи жизни. Многие потенциальные покупатели об этом не знают, поэтому стремятся купить мотор-колесо помощнее  — желание, ничем не обоснованное.

Скорости 25 км/час вполне хватает для поездок в черте города и непродолжительных прогулок за город. Для тех же гонщиков, реноме которых она унижает, целесообразнее  приобрести мотоцикл.

Несмотря на массу достоинств, недостатки имеются и у этих моторов:

  • В сравнении с бесщеточными и них ниже КПД, вызванное потерей энергии в редукторе.
  • Конструкция более сложная, следовательно, ниже ее надежность.
  • Рекомендуется к установке на любую модель велосипеда, при условии, что скорость более высокая, чем 25 км/час не требуется.

Источник: //motocarrello.ru/jelektrovelosipedy/1103-motor-dlja-jelektrovelosipeda.html

Принцип работы электровелосипеда, характеристики и устройство электровелосипеда

Электровелосипед на бесщеточном моторе

Подъем популярности электровелосипеда – экологически чистого транспорта с ходовыми качествами скутера – растет с каждым годом.

Все больше людей предпочитают доступный и практичный электробайк автомобилю.

На электровелосипед не нужны права, он не производит вредных выхлопов, значительно экономит время, а благодаря дозированной нагрузке, кататься могут люди любого возраста и физической подготовки.

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

Устройство электровелосипеда и принцип его работы

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

Велогибрид – байк, укомплектованный:

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

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

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

Аккумуляторные батареи питают мотор, являясь одной из наиболее важных частей электровелосипеда. В основном, на e-bike устанавливают лучшие по характеристикам литиевые аккумуляторы. Велогибриды комплектуют также SLA, NiMH и LiPo батареями. Напряжение АКБ соответствует параметрам контроллера и мотор-колеса.

Аккумуляторы чаще всего устанавливают на багажник или на раму. Вариант с установкой на багажник подойдет не всем, так как за счет своего значительного веса, батарея смещает центр тяжести, что будет особенно заметно при поворотах на большой скорости.

Некоторые рамы имеют специально спроектированные полости для АКБ.

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

Характеристики электровелосипеда

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

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

В зависимости от модели, электробайки различаются диаметром колес:

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

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

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

Ассистирование педалированию PAS (Pedal Assist System)

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

Pedal Assist System является датчиком, реагирующим на педалирование, и диском с постоянными магнитами.

Датчик PAS реагирует на скорость вращения педалей и передает информацию контроллеру, что приводит в движение мотор-колесо.

Если вы на протяжении небольшого промежутка времени не крутите педали, то мотор-колесо прекращает работу, поэтому велогибрид целесообразно укомплектовывать не только PAS, но и ручкой газа.

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

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

Источник: //formand.ru/articles/princip-raboty-elektrovelosipeda-harakteristiki/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.