Мотор-колеса для велосипеда: какими бывают и как подобрать?

Сегодня велосипедистов, не поставивших на свой байк мотор-колесо, всё чаще называют ретроградами. «Только ветер, только педали, только экстрим» – такой призыв всё менее актуален. Изнеженный городской потребитель, привыкший ездить на авто, даже если и купит велосипед, вскоре склонится к тому, чтобы поставить на него мотор-колесо, тем более такие приспособления дешевеют год от года.

Особенности

Велосипедное мотор-колесо функционирует по одному и тому же принципу действия. Неважно, прямая в нём передача (непосредственно с ротора) или редукторная (уменьшение числа оборотов двигателя на передаточное число). Всякий электромотор для байка включает в себя статор и ротор. На роторе закреплены магниты. Их поле, взаимодействуя с электромагнитным полем катушек статора, заставляет ротор крутиться.


Сам по себе статор представляет собой катушки, намотанные в зазорах каркаса, состоящего из стальных пластин. Чаще всего эти пластины выполнены из электротехнической или трансформаторной стали. Конструкция статора имеет вид многоугольной рамы с лучами, сходящимися в центре.

Обмотки – это катушки, намотанные из медного эмальпровода. Именно медь является лучшим проводником. Численность катушек – до нескольких десятков, но это число кратно 3. Мотор-колесо напоминает трёхфазный двигатель, по сути, это так и есть: для устойчивого вращения с определённой силой на катушки, отстоящие друг от друга пофазно, подаются чередующиеся импульсы, напоминающие трёхфазное переменное напряжение. На самом деле это не синусоидальная форма электросигнала, а последовательность прямоугольных импульсов постоянного напряжения. Их, в свою очередь, формирует драйвер – плата контроллера, использующая энергию источника питания (аккумулятора).

Постоянство и результативность вращения ротора обеспечивают три датчика Холла. Их работа устроена следующим образом:

  • фиксация позиции ротора по отношению к статору;
  • восприятие магнитного поля от магнитов;
  • переадресация сигнала на драйвер;
  • формирование импульсов на драйвере для катушек статора.

Для управления скоростью велосипеда, а, точнее, числом оборотов ротора в минуту, используется рукоятка газа. Датчик торможения велосипеда прекращает подачу питающего тока на двигатель.

Плюсы и минусы

Преимущества применения мотор-колеса состоят в следующем.

  • Повышенный КПД – не менее 90%. Не у всякого электромотора такой коэффициент – например, у коллекторных, которым достаточен никоим образом не преобразованный постоянный ток, КПД составляет менее 70%.
  • Простота исполнения, надёжность.
  • Нет трущихся частей (например, колец и щёток) – двигатель может работать десятилетиями, если на качестве материалов производитель не экономит.
  • Возможность быстрой езды: полукиловаттное мотор-колесо даёт роторное усилие, в ходе которого достигается скорость велосипеда до 45 км/ч по дорогам без уклона.
  • Возможность в случае надобности снять комплект, придав велосипеду первоначальную комплектацию. При повторной установке мотор-комплекта внешний вид велосипеда существенно не изменится – мотор устанавливается лишь на само колесо.
  • Существенное облегчение езды в подъём и против ветра.
  • Равномерная и плавная работа мотора обеспечит быструю адаптацию к новой скорости и безрывковое ускорение.
  • Полностью бесшумная работа моторного колеса.

Недостатков эта установка также не лишена.


  • Малый крутящий момент – меньше, чем у моторов иных типов и разновидностей.
  • Невозможность создать более компактную конструкцию на базе такого мотора.
  • Повышенный вес. Некоторые другие моторы, например, всё тот же коллекторный, обладают значительно меньшим – в 1,5 и более раз – весом.

Тем не менее в целом эти двигатели надёжны и долговечны – они относятся к бесколлекторным. Этим они и привлекают велосамодельщиков.

Обзор видов

Все готовые комплекты, в состав которых входят мотор-колёса, комплектуются контроллером и аккумулятором. Однако те, кто не ставит мотор-колёса в комплекте с остальными деталями, заказывают все компоненты системы по отдельности: само мотор-колесо, аккумулятор и контроллер с ручкой газа.

Прежде чем строить систему электротяги, новичок сталкивается с редукторным и безредукторным мотор-колёсами. Редукторное использует шестерёночный передаточный механизм, где частота вращения (число оборотов) самого электродвигателя в несколько раз — на передаточное число редуктора — больше, чем у вала, которым колесо в итоге и раскручивается.

Редукторное колесо увеличивает крутящий момент, но снижает скорость передвижения велосипедиста до 30 км/ч. У безредукторного — колесо с прямым приводом — отсутствует сам редуктор и связанные с ним потери, что освобождает механизм от трущихся шестерёнок, гораздо чаще нуждающихся в смазывании, чем сами подшипники двигателя. Крутящий момент существенно ниже на мощности до 1500 Вт, но появляется возможность разогнаться до 50–100 км/ч в зависимости от мощности мотора.

Мотор-колесо с возможностью рекуперации (возврата) части потраченной электроэнергии позволяет вернуть её в небольшом количестве – порядка 6% от потраченной мощности. Так как КПД такой системы из-за естественных потерь в проводах, обмотках, контроллере и аккумуляторе не может быть равным единице, то обойтись без внешнего вложения дополнительной энергии не удастся. А пополнять запас электроэнергии можно лишь двумя путями.

  1. Переключить мотор-колесо в режим заряда аккумуляторов. Тогда вращать педали будет как минимум вдвое тяжелее – из-за торможения, оказываемого нагрузкой на обмотки.
  2. Найти место, где можно просто зарядить батареи. Оптимальным был бы вариант, при котором на рюкзаке и на одежде ставятся солнечные батареи, когда путешествие на моторизованном велосипеде полностью автономно.

Кроме того, в начале и в конце спуска тормоз мотор-колесом не выполняется. А оно, как уже говорилось, в режиме генератора заметно гасит скорость езды.

Также мотор-колесо может быть задним – устанавливается на заднее колесо. Аналогично ставится переднее. Тогда велосипед становится задне- или переднеприводным соответственно. Для существенного увеличения скорости можно сделать велосипед полноприводным, моторизовав оба колеса.


Размеры

Размер мотор-колеса определяется по диаметру обода. Будет ли у вас диаметр 29, 26, 20 или 16 дюймов, от этого зависят скорость и тяга. Чем больше диаметр обода, тем больше скорость, но меньше тяга, и наоборот. С меньшей тягой вы будете дольше разгоняться. Добавить тягу можно лишь одним способом – помогать мотору педалями.

Возможен вариант, при котором вы можете переспицевать колесо с обычной втулки на моторную, используя, например, для обода с диаметром в 28 дюймов спицы от обычного велосипеда с колёсами на 20 дюймов. Тем же, кто не умеет или не хочет возиться с полным перебором спиц, советуют сразу заказать в Китае готовое мотор-колесо с нужным типом двигателя.

Советы по выбору

Определитесь, чего именно вы хотите от вашего велосипеда.

  • Скорость до 35 км/ч без особых усилий и какого-либо особого уровня физразвития. При этом ваш велосипед не избавляется от своих первоначальных функций – вы в любой момент перейдёте по своему желанию обратно на педалирование ногами. Стоит такая доработка в целом от 350 $.
  • 50 км/ч – комплектация электромопеда. При этом вы можете не переключиться так же легко на педалирование – аккумуляторный блок, более мощное мотор-колесо и такой же контроллер весят ещё килограммов на 5–10 больше. Цена доработки – от 600 $.
  • Велосипед станет электробайком – мотоциклом на электротяге. Вы с лёгкостью разгонитесь до 90 км/ч. Но помните: в этом случае вам обязательно понадобятся усиленные обода и втулки – может быть, как на велотандеме. Дело в том, что усиленная тяга требует и повышенной нагрузки. Ваши тонкие ободья от шоссейного велосипеда попросту разлетятся на части, а вы можете разбиться. Цена доработки байка под электромотоцикл обойдётся не менее 2300 $.

Что бы вы ни предпочли – ответственность за свой выбор вы сами и несёте.

Электровелосипед в минимальной комплектации

Масса набора под электровелосипед – мотор на колесо (без переспицовки колеса), аккумуляторный блок и контроллер – составят не менее 4 кг по весу. Этого хватит для обычной езды по городу или по просёлочным дорогам. Неплохие двигатели производит, к примеру, фирма Bafang 8FUN. Рабочая мощность двигателей 250–750 Вт, но при превышении мощности в 350 Вт такой мотор может заметно перегреваться, что изрядно подсократит его срок службы.


Вес мотор-колеса (без резины) составляет не менее 2 кг. Развить скорость до 35 км/ч при среднем весе райдера в 90 кг ему вполне по силам – сам ездок вообще может не прилагать усилий к вращению педалей. То же самое можно получить и без мотора, переключившись на последнюю скорость от педалей и при езде без подъёма либо спуска. При езде в горку потребуется помощь велосипедиста через педали – двигатель может не осилить подъём. В сочетании того и другого вы можете получить скорость, выдаваемую однокиловаттным двигателем, включённым на старте. Мобильность и относительная лёгкость байка при этом гарантирована.

Этот же набор можно выбрать и для детского, а, точнее, для подросткового велосипеда. Но большая, чем 250 Вт, мощность мотор-колеса для него будет уже недостижима. «Подростковая» рама не рассчитана на больший, чем 65–70 кг, вес. Правила дорожного движения запрещают детям младше 14 лет пользоваться какими-либо электронаборами для велосипеда.

Надобности в мотор-колесе на полкиловатта нет – оно само по себе весит не 2, а 4–5 кг, при этом забирает вдвое больше электричества от батареи аккумуляторов, чем его 350-ваттный собрат. 500… 600-ваттное мотор-колесо – это «костыль», не прошедший «естественный отбор» ни в проектах, ни на практике у пользователей: часть велосипедистов отметила, что толку в итоге от него меньше, чем от 300-ваттного.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND