Типы электродвигателей для электровелосипедов

В производстве электровелосипедов наибольшее распространение получили двигатели типа мотор-колесо. Более 95% электровелосипедов изготавливаемых в заводских условиях используют именно такие двигатели. Это связано с их высокой надежностью, небольшим весом и достаточно хорошей экономичностью. Собственно электродвигатели мотор-колеса расположены прямо во втулке колеса, в связи, с чем трансмиссия электровелосипеда реализуется предельно просто и ее надежность определяется в основном надежностью применяемых в двигателях подшипников. Конечно, прежде, чем купить двигатель для велосипеда стоит разобраться в том, какие типы электродвигателей для велосипедов существуют и чем они различаются.

Двигатели мотор-колеса являются бесконтактными и не имеют электрических щеток, как обычные двигатели постоянного тока. Сами электродвигатели относятся к классу вентильных двигателей. Работа двигателя основана на взаимодействии сильных магнитов из редкоземельных металлов расположенных на роторе, с вращающимся магнитным полем статора, которое управляется контроллером путем коммутации  его обмоток.

Электродвигатели для велосипедов разделяются на два класса:

двигатели со встроенными планетарным редуктором и обгонной муфтой двигатели прямого привода
 
Мотор-колесо с редукторным двигателем


Мотор-колесо с двигателем прямого привода

 
Устройство редукторного двигателя

 

Устройство двигателя прямого привода

  • малая масса и габариты;
  • большой вращающий момент;
  • среднне потребление энергии 11 Вт/час/км;
  • отличный накат велосипеда с выключенным двигателем;
  • скорость велосипеда до 30-35 км/час;
  • рекуперация невозможна.
  • довольно большие габариты и масса;
  • малый вращающий момент на низких оборотах;
  • среднне потребление энергии 16 Вт/час/км;
  • плохой накат велосипеда с выключенным двигателем;
  • скорость велосипеда до 60 км/час;
  • возможна рекуперация.

В 95-98% электровелосипедах изготавливаемых в заводских условиях применяются редукторные двигатели с обгонной муфтой.
Веских причин для этого несколько:

  • максимальный пробег на одной зарядке аккумулятора. Двигатели с внутренним планетарным редуктором на 30% экономичнее по расходу энергии аккумуляторной батареи, в сравнении с двигателями прямого привода;
  • малый вес и габариты редукторного двигателя, в сравнении с двигателем прямого привода. И вес и габариты редукторного двигателя примерно в два раза меньше чем у двигателей прямого привода;
  • вращающий момент редукторных двигателей значительно больше чем у двигателей прямого привода той же мощности. Это позволяет преодолевать подъемы до 12 градусов. А современнные двухскоростные редукторные двигатели с автоматическим переключением передач, позволяют преодолевать на велосипеде подъемы до 27 градусов.
  • необходимая энергоемкость (а значит вес и стоимость) аккумуляторной батареи при использовании редукторного двигателя меньше на 30% для сравнимых дистанций пробега;
  • велосипед с редукторным двигателем имеет значительно более легкий ход с выключенным двигателем, за счет наличия в двигателе обгонной муфты.
  • надежность редукторных двигателей за счет хорошо налаженного производства и высокой серийности не хуже чем у двигателей прямого привода.

Что касается рекуперации, о которой очень часто спрашивают:
Рекуперация в принципе возможна при применении на электровелосипеде двигателя прямого привода. Однако на практике, рекуперация на электровелосипеде представляется весьма сомнительной затеей. По опыту эксплуатации удается экономить не более (3 - 5)% заряда аккумуляторов даже при движении в холмистой местности. Заряжать аккумулятор, двигаясь за счет педалирования, вообще нереальная задача. Даже ехать на велосипеде с отключенным двигателем прямого привода довольно тяжело. Двигатели прямого привода тормозят вращение колеса т.к. у них отсутствует обгонная муфта. 
К тому же, если принять во внимание, что редукторный двигатель на 30% экономичнее по расходу энергии запасенной в аккумуляторе чем двигатель прямого привода, и в два раза легче, то выбор становится очевидным в пользу редукторных двигателей. Практически все серийно выпускаемые велосипеды оснащены редукторными двигателями. Редукторный двигатель сэкономит Вам гораздо больше энергии запасенной в аккумуляторе, чем можно ее вернуть с помощью двигателя прямого привода. Так что рекуперация энергии на электровелосипеде это разговор ни о чем.
У двигателей прямого привода есть только одно преимущество - скорость. Если ориентироваться на скорость порядка 50-60 км/час, то в этом случае требуется досаточно мощный двигатель прямого привода (примерно 1000 Вт) и емкая, а значит достаточно тяжелая аккумуляторная батарея. Для надежной эксплуатации велосипеда с таким двигателем нужна аккумуляторная батарея c рабочим напряжением 48V и емкостью не менее 20 А/час. Вес двигателя 1000 Вт около 6,5 кг. Вес литиевого аккумулятора (LNCM) составляет около 7 кг, а литий-железо-фосфатного (LiFePo4) около 9 кг. Вся конструкция становится ощутимо тяжелой. Получается уже не велосипед в привычном понимании, а скорее скутер. Использхование батареи меньшей емкости нецелесообразно, т.к. номинальный разрядный ток для всех типов батарей, при котором гарантируется заявленная долговечность батареи не должен превышать 1С, т.е номинальный разрядный ток равен емкости батареи.

 При переделке велосипедов в электровелосипеды используются и подвесные двигатели. Подвесные двигатели имеют различные конструкции и могут устанавливаться вблизи каретки велосипеда или вблизи заднего колеса. Привод осуществляется через основную цепь, либо через дополнительную. Вот несколько примеров выполнения таких трансмиссий:

Самодельный электровелосипед с двигателем (привод на заднее колесо с помощью навесного редукторного двигателя). Трансмиссия не расчитана на использование электровелосипеда в режиме скутера. Электродвигатель используется только в режиме помощи.
   Привод навесеым редукторным двигателем на заднее колесо через втулку заднего колеса с дополнительной звездочкой. Трансмиссия предусматривает  использование электровелосипеда в режиме скутера и в режиме помощи.
Привод навесеым редукторным двигателем расположенным возле каретки через дополнительные цепь и ведующую цвездочку.



Привод навесеым редукторным двигателем расположенным возле каретки через основную цепь.
Привод электровелосипедов BOSH с навесным электродвигателем

Однако мотор-колесо в настоящий момент является основным двигателем для электровелосипедов, ввиду явных преимуществ перед всеми остальными типами трансмиссий.

Мотор-колесо - это встроенный в колесо электродвигатель, который имеет неоспоримые преимущества перед навесными электродвигателями:

  • мотор-колесу не нужна дополнительная трансмиссия. Это и двигатель и трансмиссия одновременно;
  • у мотор-колеса минимум истирающихся деталей, да и те защищены практически полностью от попадания пыли и воды. Это очень надежная электрическая машина;
  • используя мотор-колесо, любой человек способен поставить свой велосипед на электротягу. При использовании навесных двигателей все оказывается гораздо труднее.

Выбрать и купить электродвигатель для велосипеда вы можете на нашем сайте:

Двигатели для самодельных электровелосипедов

Комплект для фэтбайка - Мотор-колесо 48В 500 Вт (BAFANG) для фэтбайка

Комплект 48В 500 Вт для заднего колеса фэт байка:

 

 - редукторное мотор-колесо для заднего  колеса фэтбайка 26.
   48 Вольт, 500 Вт номинальная мощность, 900 Вт максимальная мощность.
  Двигатель G06 под кассету. Под ширину задней вилки 195 мм и 170 мм.

   (обод 26, дюймов 80 мм).

 - Многофункциональный жидкокристаллический LSD дисплей управления и контроля;
   - Контроллер на напряжение 48 В и ток до 22 A;
   - Датчик режима помощи педалированию (PAS-Pedal Assist System)
   Курок ГАЗА нажимной (больши пальцем правой руки). Исключает случайные срабатывания двигателя 
   при эксплуатации велосипеда;
 - Ручки тормозов с датчиками срабатывания
для отключения двигателя во время торможения;
 - Защитный бокс для контролера
   c крепленим на раме велосипеда.

Назначение компонентов набора

Цена: 830 бел. руб. (415)

Комплект № 1000 - 48В 1000 Вт (MXUS) для заднего колеса 26 дюймов

 Комплект 48В 1000 Вт  (MXUS) для переднего и заднего колеса :

 

 - мотор-колесо для заднего и  переднего колеса велосипеда.
   48 Вольт, 1000 Вт номинальная мощность. Двигатель прямого привода под установку кассеты (обод
 26 дюймов). 

 

 - Многофункциональный жидкокристаллический LSD дисплей управления и контроля;
   - Контроллер на напряжение 48 В и ток до 22 A;
   - Датчик режима помощи педалированию (PAS-Pedal Assist System)
   - Курок ГАЗА нажимной (больши пальцем правой руки). Исключает случайные срабатывания двигателя 
   при эксплуатации велосипеда;
 - Ручки тормозов с датчиками срабатывания
для отключения двигателя во время торможения;
 - Защитный бокс для контролера
   c крепленим на раме велосипеда.

Назначение компонентов набора

Цена: 610 бел. руб. (305)

Комплект № 1 - Мотор-колесо 48В 500 Вт (BAFANG) с планетарным редукторм для переднего колеса

Комплект 48В 500 Вт для переднего и заднего колеса :

 

 - мотор-колесо для переднего колеса велосипеда.
   48 Вольт, 500 Вт номинальная мощность, 900 Вт максимальная мощность

   (обод 20, 24, 26, 28 дюймов).

 - Многофункциональный жидкокристаллический LSD дисплей управления и контроля;
   - Контроллер на напряжение 48 В и ток до 22 A;
   - Датчик режима помощи педалированию (PAS-Pedal Assist System)
   - Курок ГАЗА - исключает  случайные срабатывания  при эксплуатации велосипеда;
 - Ручки тормозов с датчиками срабатывания
для отключения двигателя во время торможения;
 - Защитный бокс для контролера
   c крепленим на раме велосипеда.

Назначение компонентов набора

Цена: 720 бел. руб. (360)