Устройство редукторного мотор колеса

Мотор колесо bafang

На всех электровелосипедах E-Trail установлено мотор колесо фирмы bafang. Выбор этот не случаен. Электродвигатели bafang довольно качественные, пользуются заслуженной популярностью у электровелосипедистов.

Вкратце остановимся на том, как выглядит изнутри мотор колесо bafang. Вопросы и интерес об устройстве и типе электродвигателя, установленных на электровелосипедах E-Trail, часто возникают у покупателей, а также владельцев других моделей электровелосипедов.

Следует отметить, что электродвигатель bafang устроен весьма оригинально, в то же время довольно просто.

Основной особенностью и отличием мотор колеса бафанг от классических электродвигателей, о которых у нас остались некоторые воспоминания из школьных уроков физики, является то, что на оси мотор колеса bafang жестко закреплен неподвижный статор, а не ротор. При этом ось статора надежно крепится в раме или передней вилке электровелосипеда и является неподвижной.

Устройство мотор-колеса bafang.

Статор мотор-колеса bafang имеет очень плотную обмотку, состоящую из нескольких секций катушек медных проводов, намотанных на специальный каркас, который в свою очередь жестко закрепленн на оси статора. Ось статора, одновременно является осью колеса электровелосипеда.

С одной стороны оси, по ее по центру просверлено продольное отверстие, доходящее примерно до середины статора и имеющее под ним отверстие для выхода к обмоткам статора. Через указанное продольное отверстие, внутри оси проходят провода электропитания к обмоткам неподвижного статора.

При подаче электропитания на обмотки катушек неподвижного статора, ротор с закрепленными на нем очень сильными магнитами начинает вращаться, при этом передает вращательное движение через планетарный редуктор на корпус электродвигателя с прикрепленным к нему колесом электровелосипеда.

Сам планетарный механизм мотор колеса bafang состоит из следующих основных элементов:

• ротор мотор колеса, жестко соединенный с небольшой металлической шестерней врашающейся вокруг неподвижной оси;
• алюминиевый корпус электродвигателя, имеющий по периметру своей внутренней окружности нарезные шестеренчатые зубья;
• три пластиковых шестерни планетарного механизма.

Все вращающиеся части в мотор колесе bafang, включая три пластиковые шестерни, посажены на закрытые стальные подшипники качения.

Пластиковые шестерни планетарного механизма обеспечивают мягкую передачу вращательного движения от вращающегося ротора к корпусу электродвигателя и соединенному с ним посредством спиц колесу электровелосипеда.

Существует дилетанское мнение, что пластмассовые шестерени являются слабым местом мотор колеса. Однако, это далеко не так, пластиковые шестерни установлены в мотор колесе bafang не случайно.

Помимо функции передачи вращательного движения в редукторе мотор колеса bafang, пластиковые шестерни выполняют еще одну очень важную задачу:

— они обеспечивают сохранность силовой и электронной части электродвигателя и электровелосипеда в целом от чрезмерных пиковых перегрузок, например при очень резкой блокировке заднего колеса в экстремальных ситуациях.

При таких экстремальных случаях, либо выходе из строя со временем одного из подшипников двигателя, просто происходит срезание части шестеренчатых зубъев пластиковых шестерен. За счет этого обеспечивается защита мотор колеса bafang и электронной части электровелосипеда от преждевременного выхода из строя. Пластиковые же шестерни стоят не очень дорого и легко подлежат замене.

Следует отметить, что подобное функциональное назначение пластиковых шестерен в планетарных механизмах, широко известно автоспециалистам и используется не только в мотор колесе bafang, но и в системах передач многих известных марок автомобилей в целях защиты элементов двигателя от экстремальных перегрузок.

Кроме того, пластиковые шестерни мотор колеса обеспечивают более мягкую работу всего планетарного механизма и снижения шума.

Мотор колесо для велосипеда с прямым приводом polaris и crystalyte и редукторное bafang сравнение.

Мотор колесо для велосипеда с прямым приводом polaris и crystalyte отличаются от мотора bafang тем, что первые не имеют планетарного механизма. Так, вращательное движение в мотор колесе polaris или crystalyte передается непосредственно от электродвигателя напрямую к колесу.

Преимущества мотор колесо bafang на велосипеде в сравнении с электродвигателями polaris и crystalyte:

• Более высокая тяговитость электродвигателя bafang на низких оборотах в сравнении с электродвигателями polaris и crystalyte. Это существенно при старте велосипеда с места перед светофором или при движении в гору. Также это положительный фактор, при движении велосипеда на сложных участках дороги, по сыпучей дорге или при экстремальных ситуациях, кода необходимо быстрое ускорение.

• Более низкие токи в электрической цепи электровелосипеда при наборе скорости, а также других ситуациях указанных в предыдущем пункте. В связи с чем, меньшие нагрузки на контроллер и аккумулятор электровелосипеда, чем у polaris и crystalyte. Увеличивается ресурс их работы.

• Малый вес, меньший размер (диаметр и/или толщина) мотор колеса, чем у polaris и crystalyte.

• Более легкий ход велосипеда при движении на педалях при отключенном электродвигателе, за счет меньшего веса электродвигателя чем у polaris и crystalyte, а также наличием специального устройства в планетарном механизме двигателя.

• Поскольку наружный диаметр мотор колеса bafang меньше чем у polaris и crystalyte, то с мотор колесом bofang наблюдается несколько более лучшая амортизация заднего колеса велосипеда, за счет большей длины его спиц, при одинаковом диаметре обода заднего колеса. Более удобная спицовка заднего колеса велосипеда при одинаковом размере обода колеса за счет большей длины спиц.

Недостатки — мотор колесо bafang на велосипеде против polaris или crystalyte:

• Некоторое наличие шума от работы планетарного механизма мотор колеса. При этом следует отметить, что шум от мотор колеса, более всего слышен при работе двигателя в закрытом помещении. При движении велосипеда при помощи мотор колеса на дорогах в потоке транспорта и на природе при наличии внешнего естественного шума, шум от двигателя практически не слышен.

• На мотор колесе с планетарным механизмом не следует совершать полеты и прыжки по воздуху с работающим электродвигателем. Иначе, может произойти то, о чем уже говорилось ранее на предыдущей странице, а именно возможный срез части зубьев пластиковых шестерен. Так при полете велосипеда в воздухе с работающим двигателем, происходит резкое увеличение оборотов заднего колеса вместе с электродвигателем. А при приземлении происходит удар и резкое снижение скорости колеса за счет сцепления с дорогой, в результате чего возможен срез зубьев пластиковых шестерен планетарного механизма.

Приведенный выше пример, конечно является экстремальным, но приведен из реальной практики. Последствия подобного экстрима, следует учитывать при вождении на электровелосипеде с планетарным двигателем.

Впрочем, описанный выше сценарий выхода из строя шестерен мотор колеса на практике случается крайне редко. В нашей практике, такой случай был зафиксирован всего один раз, когда электровелосипеды сдавались нашими покупателями в прокат энергичным молодым людям для катания в горной местности.

В качестве лекарства для выведенного из строя таким способом мотор колеса, была выполнена замена пластиковых шестерен на новые. Общее время на замену вышедших из строя пластиковых шестерен мотор колеса составляет около 20-30 минут.

Впрочем, любителям экстрима на любых электровелосипедах, рекомендуется предварительно проводить соответствующий тюнинг электровелосипеда также, как и при экстриме на любом другом транспорте.

Следует отметить, что при резких стартах и торможениях в условиях обычного вождения на электровелосипедах с мотор колесом с планетарным редуктором, проблем с шестернями ни разу не возникало. По крайней мере, нам такие случаи пока не известны.

Ниже приведены фото внутренностей мотор колеса bafang на 36v и 350w. Можно заметить, что он имеет пластиковые шестерни большего диаметра и они несколько шире, чем на двигателе в 250w.

Фото 1. Корпус мотор колесо Bafang от двигателя 36v и 350w&

Фото 2. Шестерни планетарной передачи двигателя бафанг 36 v 350 w.

Фото 3. На виде сбоку видны статор мотор колеса, шестерни планетарного механизма и кассета со звездами цепной передачи.

Можно ли увеличить скорость мотор колеса, применив контроллер с более высоким напряжением?

Можно ли увеличить скорость мотор колеса, применив контроллер с более высоким напряжением?

После публикации статьи «Можно ли повысить мощность мотор колёс…» к нам продолжают поступать вопросы о том, что будет, если в паре с мотор колесом использовать контроллер с более высоким напряжением.

Ответ простой: увеличится скорость мотор колеса. На какую величину конкретно, сказать сложно: это зависит от мощности мотор колеса и нагрузки. Однако делать это не рекомендуется, потому что с ростом нагрузки, растёт износ мотор колеса и уменьшается срок его эксплуатации.

контроллеры для мотор-колес на 600, 800 и 1000 ватт

Особенно это касается редукторных мотор колёс, в большинстве которых заложен конструктивный предел скорости около 30-35 км/час. Кстати говоря, всемирно известная английская компания «Ролс Ройс», выпускающая не только шикарные лимузины, но и двигатели для самолётов, только сейчас, в 21 веке, разработала турбовинтовой двигатель с планетарным редуктором. Это обусловлено сложностью изготовления компактных и лёгких планетарных редукторов, которые служили бы безотказно на протяжении многих лет.

Не исключение и мотор колёса для электровелосипедов, в которых обычно используются редукторы с применением пластиковых шестерёнок. Это сделано для уменьшения веса мотор колеса и уменьшения шума при работе, а также улучшения ремонтопригодности.

внутреннее устройство редукторного мотор колеса

К слову, за пятилетнюю историю продажи редукторных мотор колёс Вольта байкс, пока ни одно мотор колесо Вольта байкс, не потребовало замены редуктора, что говорит о высоком качестве изделий. Однако, вернёмся к скорости. Помимо применения контроллеров с повышенным напряжением, есть вариант и более безопасный: использование контроллера, в котором запрограммирована более высокая скорость.

Увеличение скорости за счёт изменения прошивок контроллеров Вольта, реализуется в двух вариантах:

1. Двухступенчатая регулировка скорости. При этом доступны две «передачи»

— примерно 70% от максимальной скорости.

Эта схема применяется в стандартных контроллерах Вольта.

2. Трёхступенчатая регулировка скорости, реализованная в некоторых моделях контроллеров Вольта, предлагает несколько иные скоростные режимы:

— 40% от максимальной скорости

— 100% (максимальная скорость)

-115% от максимальной скорости, на которую рассчитано мотор колесо.

Эта схема применена в контроллерах Вольта серии «Элит».

Последний режим (115% от максимальной скорости) возможен потому, что во всех мотор колёсах Вольта, заложен хороший запас прочности, однако злоупотреблять им не следует. Езда на электровелосипеде постоянно в режиме максимальной скорости, увеличивает износ мотор колёс.

Если же более высокая максимальная скорость требуется в постоянных режимах, советую сразу покупать скоростные и мощные мотор колесо и контроллер.

Как вы поняли из предыдущего текста, скоростных редукторных мотор колёс не бывает, — у них другие преимущества: малый вес и отличная тяга на скоростях до 30 км/час. А мотор колёса с прямым приводом мощностью 500 ватт способны развивать скорость примерно до 45 км/час. Если Вас эта скорость устраивает, то лучше всё-таки взять мотор колесо мощностью 600 ватт: по весу оно даже легче 500 ваттного (за счёт новой конструкции), а 20-процентный запас мощности позволяет увеличить не только скорость, но и тягу.

Если требуется скорость ещё выше, — например 60 км/час, то мотор колесом мощностью 800 или 1000 ватт, обойтись не удастся. В этом случае максимальная скорость составит около 50 км/час. Дело в том, что с ростом скорости, аэродинамическое сопротивление растёт в геометрической прогрессии. Вспомните, ведь бензиновые скутера, разгоняющиеся до 60 км/час, имеют двигателя с мощностью не менее 2.5 лошадиных сил, что в пересчёте на электрическую мощность, составляет около 2 киловатт.

Скажем сразу, что для электровелосипедов, мотор колёс такой мощности не делают, потому что велосипеды для этого не предназначены: ни рама, ни колёса не выдержат такой нагрузки. Даже большинство серийных электроскутеров обходится мощностью 350-800 ватт, хотя в ассортименте Вольта байкс. есть мотор колёса для скутера мощностью 1.5 и 2 киловатта.

Но вернёмся к электровелосипеду: если очень хочется, то можно установить два киловаттных мотор колеса – впереди и сзади. Схему установки и статью об этом, пожалуйста, смотрите ЗДЕСЬ. При этом можно достичь скорости 60 км/час и даже немного больше, но расход электроэнергии при этом увеличится в разы. Чтобы сохранить приемлемое расстояние пробега на высокой скорости, выход один: применить мощный литий-ионный аккумулятор на 20 – 30 ампер часов, однако стоить он будет как три 10-амперных.

О том, что электровелосипед в принципе не предназначен для таких скоростей, ни с точки зрения закона, ни с точки зрения здравого смысла, повторяться не буду – сохранение здоровья и жизни, в конце концов, личное дело каждого.

Как работает мотор-колесо?

Мотор-колесо – бесщеточный синхронный электромотор постоянного тока, интегрированный в ступицу колеса. Электрические моторы данного типа не используют вспомогательных механизмов для передачи мощности от электродвигателя к колесу и лишены компонентов, подверженных трению, кроме подшипников в редукторных моделях. Электромотор, передаточный механизм и колесо объединены в общий узел, что придает ему высокую эксплуатационную надежность.

Типы мотор-колес

Ступичные электродвигатели предназначаются для монтажа в переднюю или заднюю вилку велосипеда (с различными размерами дропаута оси), бывают разной мощности, с выполненной заспицовкой в обод или без нее. В зависимости от внутреннего устройства они бывают:

1. Редукторные – с интегрированным планетарным редуктором. Такие модели компактны и легковесны, не создают сопротивление при езде с отключенным мотором, имеют отличные тяговые качества и обеспечивают уверенное преодоление подъемов. Но они производятся небольшой мощности – 250–500 Вт, поэтому высокие скорости развить не позволяют.
2. Прямого привода – безредукторные. Производятся мощностью от 500 В до нескольких киловатт и позволяют получить скорость вплоть до 100 км/ч и более. Но прямоприводные моторы уступают редукторным моделям по тяговым характеристикам, а в отключенном состоянии оказывают сопротивление при накате. Для комфортных поездок по холмистой местности мощность МК прямого привода должна составлять не менее 1500 Вт.

Различия в устройстве мотор-колес

При наличии планетарного редуктора возрастает крутящий момент мотор-колеса, но ограничиваются его скоростные возможности. При использовании редукторного МК вы сможете легко преодолевать подъемы, но при езде на прямолинейных участках скорость будет умеренной – в среднем до 30–35 км/ч.

У прямоприводных моделей все наоборот – доступны более высокие скорости, но крутящий момент ниже, т.е. тяговые характеристики у редукторного МК на 350 Вт и прямоприводного МК на 1500 Вт примерно одинаковы. По надежности редукторные модели немного уступают прямоприводным, т.к. в конструкции редуктора есть планетарная передача с 3 шестернями из пластика. Их примерный ресурс – 6000–9000 км пробега. Зато редукторные модели обеспечивают лучший накат и позволяют легче крутить педали при отключенном моторе.

Прямоприводные модели имеют предельно простую и надежную конструкцию без шестеренок, более высокий КПД и способность к рекуперации энергии. Внутри такого устройства находятся статор и ротор – жестко зафиксированная ось колеса с обмотками и втулка с мощными постоянными магнитами. Это традиционная схема 3-фазного двигателя переменного тока.

Как работает мотор-колесо?

Независимо от того, как устроено электроколесо – с редуктором или без него, принцип его работы одинаков. В статоре в виде многолучевой звезды из электротехнической стали появляется магнитное поле. При взаимодействии с постоянными магнитами оно инициирует вращение ротора. На лучах статора есть обмотки, и когда по ним идет ток, лучи превращаются в электромагниты. Они притягивают постоянные магниты на роторе и инициируют вращение ротора.

Для получения нужной мощности и равномерного вращения колеса статор имеет несколько десятков обмоток. Но в результате они соединяются в 3 и чередуются по окружности: 1-2-3-1-2-3… На противоположной стороне на роторе есть магниты из редкоземельных материалов. Когда на обмотки поступают импульсы напряжения, происходит активизация их магнитных качеств, взаимодействие с магнитами и вращение ротора.

Импульсы поступают на обмотки поочередно и четко в нужные моменты времени. Определяют эти моменты находящиеся на статоре датчики Холла. Они отслеживают взаимное расположение ротора и статора, откликаются на магнитное поле и отправляют сигналы на контроллер. На основании полученных сведений контроллер своевременно подает на обмотки статора импульсы напряжения. Обмотки превращаются в электромагниты, вступают во взаимодействие с постоянными магнитами ротора и заставляют его вращаться. Наглядно принцип работы бесколлекторного электродвигателя представлен на картинке.

Элементы управления мотор-колесом

Интенсивность вращения ступичного электромотора регулируется рычагом газа. При смене его положения меняется число импульсов напряжения, подаваемых в единицу времени на обмотки. В результате меняется и скорость езды. В ручки тормоза также встроены датчики, которые в свою очередь отключают подачу питания на электрический двигатель при торможении.

В предыдущей статье блога VoltBikes рассказывается о том, какое напряжение лучше выбрать для электровелосипеда.