Шелепиха
Мотор-колесо – это бесколлекторный синхронный электродвигатель постоянного тока, который устанавливается на переднюю или заднюю ось велосипеда или другого транспорта, вращается вокруг своей оси и напрямую приводит в движение ведущее колесо. Особенности конструкции и минимизация трения обеспечивают ступичным моторам высокий КПД, эффективный обдув, надежность и долговечность.
Установка мотор-колеса – самый простой способ электрификации велосипеда. Но не все МК одинаковы: выбор представленных в продаже моделей впечатляет разнообразием. Для сборки электровелосипеда важно выбрать электромотор подходящего типа с оптимальными характеристиками – в зависимости от технических особенностей велосипедной базы и условий будущих поездок.
Виды мотор-колес
Ступичные электромоторы бывают разных типов:
- с редуктором или прямым приводом (direct drive);
- для установки на заднюю или переднюю ось;
- с литым ободом, заспицованные в двойной обод определенного диаметра или поставляемые отдельно и предусматривающие самостоятельную заспицовку в обод;
- разной мощности и вольтажа, от которых зависят размеры и масса электромотора.
Редукторные МК
Электрические моторы такого типа имеют встроенную обгонную муфту и редуктор с планетарной передачей и 3 пластиковыми шестернями. Редуктор повышает крутящий момент, но его шестерни подвержены износу. В зависимости от условий эксплуатации, редукторные мотор-колеса в среднем рассчитаны на 6000–9000 км пробега. Затем шестерни подлежат замене.
Встроенная обгонная муфта обеспечивает свободный накат: выключенный мотор не препятствует движению. Механически муфта отсоединяет электродвигатель от колеса: когда вы крутите педали, крутящий момент передается на колесо, но крутящий момент от колеса на педали не передается.
В таблице приведены основные плюсы и минусы редукторных МК:
|
Преимущества |
Недостатки |
|
Легкий вес, компактность |
Износ шестерен обгонной муфты, меньший срок службы (по сравнению с прямоприводными МК). |
|
Хорошие тяговые качества, возможность использования в холмистой местности. |
|
|
Мощность от 250 Вт до 1,5 кВт – оптимальная для сборки электровелосипедов. |
Ограничение по мощности и максимальной скорости. Для сборки мощных скоростных е-байков такие МК в своем большинстве не подходят. |
|
Развиваемая скорость – обычно до 25–45 км/ч, в зависимости от мощности МК, веса велосипеда и других факторов. |
|
|
Свободный накат – отсутствие сопротивления при езде на педалях. |
Необходимость технического обслуживания – раз в 2 сезона желательно менять смазку в шестернях, а после 6000–9000 км пробега – и сами шестерни. |
|
Экономное энергопотребление. |
Мотор-колеса прямого привода
Электродвигатели директ-драйв имеют более простую и надежную конструкцию без редуктора и шестерен. По тяговым характеристикам и КПД они уступают редукторным моделям, зато превосходят их по диапазону мощности и развиваемым скоростям. Прямоприводные МК выбирают для сборки скоростных е-байков, электромопедов, электромотоциклов.
Плюсы и минусы электромоторов direct drive приведены в таблице:
|
Преимущества |
Недостатки |
|
Нетребовательность к техобслуживанию, минимум трущихся деталей. |
Больший диаметр и вес – для получения нужной мощности и достаточного крутящего момента на низких оборотах. |
|
Надежность, ресурс ≈ 10 лет и более. |
Отсутствие свободного наката – мощные неодимовые магниты тормозят колесо. |
|
Большой выбор мощности – от 500 Вт до 6 кВт. |
Увеличенное потребление энергии, накопленной в аккумуляторной батарее. |
|
Возможность сборки персонального электротранспорта с максимальной скоростью 40–65 км/ч и выше, вплоть до 100 км/ч. |
Необходимость установки более емкой и дорогой АКБ. |
|
Способность к рекуперации энергии – подзарядки АКБ при движении с горки. |
Меньшие тяговые качества и КПД. |
|
Повышенные требования к прочности велосипедной базы, надежности тормозов и ответственных узлов. |
Выбор мощности
Мощность ступичного электромотора выбирают в зависимости от стиля катания, рельефа местности, особенностей велосипеда, имеющихся предпочтений. Чтобы е-байк на законодательном уровне приравнивался к велосипеду, и на нем можно было ездить без прав, мощность электрического мотора не должна превышать 250 Вт. Этого достаточно для комфортных поездок со скоростью до 25 км/ч в режиме «мотор +педали», причем прикладывать большие усилия при педалировании не придется.
В целом мотор-колеса бывают:
- Маломощные – 250–350 Вт – компактные и легкие редукторники с хорошим крутящим моментом. По тяге выигрывают у прямоприводных моделей мощностью 500 Вт. Отлично подходят для сборки электровелосипедов, которые будут использоваться на местности с перепадами высоты до 12% в режиме «педали + электротяга», если вес велосипедиста не превышает 90 кг и его устраивает скорость до 25–32 км/ч.
- Средней мощности – 500–750 Вт – позволяют развивать скорость до 35 км/ч. Редукторные модели тяговиты, поэтому рекомендуются для горных и грузовых е-байков, тандемов и веломобилей.
- Мощные – 1000–4000 Вт – фактически превращают велосипед в электромопед. Обеспечивают хорошую тягу и разгон до 45 км/ч и выше. Значительно утяжеляют конструкцию, требовательны к прочности узлов и характеристикам АКБ. Батарея для их питания должна быть емкой, мощной и обеспечивать необходимый уровень токоотдачи. Этим требования соответствуют литий-железо-фосфатные АКБ.
Варианты установки мотор-колеса
Ступичный электромотор можно установить на переднюю или заднюю ось, а если хотите получить полноприводный электровелосипед – на обе. Какой вариант выбрать – зависит от мощности подходящего вам электромотора, планируемого места установки АКБ, рельефа местности и условий предстоящей эксплуатации е-байка.
Спереди
|
Преимущества |
Недостатки |
|
Простота установки – нужно снять колесо и установить вместо него МК. |
Проблематичная езда по бездорожью – переднее колесо при встрече с дорожными препятствиями принимает удары на себя. |
|
Сохранение родной трансмиссии и регулировщика скоростей. |
Дискомфорт при разгоне и подъеме в горку (возможна потеря контакта колеса с поверхностью), пробуксовка электроколеса при езде по песку, мокрой траве, гравию или грязи. |
|
Универсальность – возможность установки на велосипед любого типа. |
Приспособленность для езды по ровным дорогам, а не по холмам, горам, полям и лесам. |
|
Получение гибридного полного привода: электропривод спереди и педальный сзади. |
При установке мощного движка – существенная нагрузка на раму, большой крутящий момент, риск деформации и разрушения дропаутов. |
|
Равномерное распределение весовой нагрузки – если установить АКБ на багажнике. |
|
|
Эффективное торможение, устойчивость на скользкой дороге, вхождение в повороты без заносов. |
Необходимость использования прочной вилки и усилителей дропаутов. |
Сзади
|
Преимущества |
Недостатки |
|
Надежное крепление. Возможность установки мощного движка без применения дополнительного фиксирующего крепежа. |
Непростая установка – необходимо дополнительно устанавливать тормозные диски, трещотку или кассету со звездами и остальные компоненты трансмиссии. |
|
Отличное сцепление с поверхностью, уверенное преодоление подъемов, комфортная езда по холмам, горам и бездорожью, хорошая динамика разгона. |
|
|
Хорошая проходимость, даже при езде по снегу и рыхлому грунту. |
Сложность управления при заносах: на поворотах, при езде по скользким поверхностям и сыпучим грунтам. |
|
Частичная защищенность МК от попадания воды и грязи – сзади движок частично прикрыт дисковым тормозом и кассетой звезд. |
На обе оси
Реализация полного привода обходится сложнее и дороже, чем установка одного электромотора. Но в результате вы получаете е-байк с рекордной проходимостью, равномерным распределением весовой нагрузки и отличной управляемостью. Такой транспорт не заносит на поворотах, он уверенно преодолевает любые подъемы и препятствия на пути, впечатляет динамикой разгона и позволяет без проблем колесить даже по пересеченной местности.
Конечно же, установка двух МК и емкой аккумуляторной батареи приводит к утяжелению конструкции. Поэтому обеспечить большую дальность хода на мощных полноприводных электровелосипедах сложно.
Масса и размеры ступичных электромоторов
С увеличением мощности растут и размеры, и вес электромотора. Например, редукторные МК мощностью 250–350 Вт в среднем весят от 1,35 до 3,5 кг. Ступичные моторы на 500–750 Вт обычно весят 3,5–4,3 кг. Средняя масса движков:
- мощностью 1 кВт – 5–5,5 кг;
- 1,5 кВт – 6,7 кг;
- 2 кВт – 9 кг;
- 3 кВт – 10 кг;
- 5 кВт – 12,75 кг.
Задние МК для электровелосипедов имеют ходовой размер под дропауты 135 мм, передние – под ширину вилки 100 мм. Специальные МК для фэтбайков производят шириной от 170 до 190 мм.
Вывод
В вопросе, какое мотор-колесо выбрать для велосипеда, нужно учесть все факторы – от прочности велосипедной базы до условий будущих поездок, рельефа местности и желаемой скорости. Для неспешных поездок по асфальту без крутых подъемов подойдет редукторное МК на 250–350 Вт. Установить его можно как спереди, так и сзади.
Если хотите развивать скорость до 35–45 км/ч и легче преодолевать подъемы, можно установить заднее редукторное МК мощностью 500–750 Вт. Если нужна еще большая тяга для езды по холмам или бездорожью и максимальная скорость 50+ км/ч, присмотритесь к редукторным электромоторам на 1000–1500 Вт, устанавливаемым на заднюю ось. Моторы прямого привода актуальны для сборки мощных е-байков (фактически – электромопедов) и быстрой езды по хорошим дорогам.
Недавно в блоге VoltBikes была опубликована статья с рекомендациями по уходу за батареей на электровелосипеде.
