Типы двигателей для электровелосипеда

Существующие двигателя для электровелосипеда.
1.      -
Мотор-колесо прямого привода (дерект драйв);
2.      -
Кареточный двигатель (Миддрайв или двигатель с цепным приводом);
3.      -
Редукторное мотор-колесо (двигатель с редуктором планетарного типа и обгонной муфтой).

Двигатель прямого привода:

Двигатель прямого привода, отличается низкой стоимостью и самой простой конструкцией. Это самый надежный двигатель, самый дешевый, но и самый энергозатратный. Он не имеет в своей конструкции ничего кроме статора, ротора, 3 х датчиков холла и 2 х подшипников. Низкая цена достигается за счет своей конструкции. Однако не редко можно столкнуться с низким качеством изготовления, поскольку ориентирован он на самый дешевый сегмент рынка.

Двигатель прямого привода – самый расточительный с точки зрения расхода энергии аккумуляторной батареи. Его энергозатраты как минимум на 30% чем у редукторных двигателей. Это обусловлено отсутствием свободного вращения без потребления электроэнергии.

Такой двигатель можно оборудовать дорогим контроллером с рекуперацией, что позволит вернуть около 3% энергии в батарею. Однако в этом случае он уже теряет привлекательность с точки зрения стоимости.

Этот двигатель может быть целесообразен только в двух вариантах:

1.      При езде на незначительные расстояния, когда экономия энергии не имеет значения, а важна низкая стоимость привода.

В этом случае стоит брать самый слабый двигатель, обычно это двигатель 1000 Вт. (в номинале 500 Вт). Более мощный двигатель для такого варианта брать не стоит, поскольку он будет в разы сокращать срок службы вашей батареи. Либо понадобиться ставить более энергоемкую батарею, что повлечет в разы большие затраты чем стоимость самого двигателя.

2.      При необходимости ездить на высоких скоростях – более 50ти км\ч.

В таком варианте, как правило, устанавливают двигатель от 2000 Вт (в номинале от 1000 Вт) и мощнее с аккумуляторной батареей от 60 Вольт и более. И здесь по праву двигатель прямого привода со своей простой конструкцией не имеет конкурентов. Однако для двигателя такой мощности необходим аккумулятор емкостью не менее 25-30 А/час. Менее емкие аккумуляторы прослужат не долго и не позволят реализовать требуемую мощность. В результате получился уже не велосипед, а скорее скутер, т.к. к весу велосипеда прибавится 15-20 кг.
Движение на обычном велосипеде со скоростью более 35-40 км/час становится не комфортным и даже опасным.
Луше в таком варианте использовать более комфортный и устойчивый на дороге фэтбайк.

Ключевым моментов  в реализации скоростного “велосипеда” остается емкость аккумуляторной батареи, т.к. для элементов батареи вредны разрядные токи выше допустимых регламентом изготовителя. Так же не следует забывать о расходе энергии, которая растёт в квадрате от скорости. Стоит так же помнить и о том, что все элементы велосипеда не рассчитаны на неадекватные скорости и нагрузки.

Кареточный двигатель:

Кареточный двигатель в первую очередь отличается самой высокой стоимостью, поскольку для тихой работы тут по необходимости применен более дорогой синусный контроллер, сам мотор достаточно надежный и по надежности сопоставим с редукторным мотор-колесом. Кареточный мотор, как и редукторное мотор-колесо имеет редуктор для повышения крутящего момента. Примечательной стороной кареточного двигателя является то, что сам двигатель устанавливается в каретку велосипеда, и вся тяга идет через цепь. Велосипедист получает традиционную трансмиссию.

Казалось бы, это хороший вариант под любые поездки. Однако на деле все далеко не так однозначно.

Нужно помнить, что компоненты велосипеда, рассчитаны на адекватные нагрузки, в лучшем случае нагрузки, которые способен создать хорошо тренированный спортсмен. А тренированный спортсмен способен развивать кратковременно мощность до 500 Вт. Ту же мощность способен выдать в постоянном режиме кареточный двигатель (миддрайв) номинальной мощностью в 250 Вт.

Можно себе представить каким нагрузкам будет подвергаться цепь, рама и другие компоненты трансмиссии под кареточным двигателем в 500-750 Вт + вращение педалей самим велосипедистом!

Как результат, цепи и звездочки начинают выходить из строя уже через 300-500км езды по не сильно пыльным дорогам. А для электро велосипеда 300 км не круг, и порой преодолеваются за 3-4 поездки. По опыту эксплуатации в первую очередь умирают самые маленькие звезды в кассете. И цепь просто начинает  перескакивать по зубцам еще на вид совсем новой и не дешевой звезды.

Казалось бы, миддрайв идеален для полноподвесных велосипедов, поскольку уменьшает неподрессоренные массы. Однако на деле он в короткий период времени выводит из строя всю подвеску, и за частую ломает перья рамы.

Еще одним значительным недостатком кареточного мотора является то, что он подвешен снизу, куда летит вся грязь, а зимой соль. Это способствует быстрому износу трансмиссии и частым поломкам, кроме того, его вполне реально разбить зацепившись на скорости за бордюр т.к. реальный клиренс велосипеда значительно уменьшается.

Тут возникает резонный вопрос, для чего же был создан такой двигатель?  И здесь следует обратить внимание на страны, в которых такой двигатель получил наибольшее распространение.

В большинстве стран Евросоюза запрещены велосипедные двигатели мощностью более 250 Вт. И чтобы добиться от велосипеда большей скорости или при езде по крутым подъемам большего крутящего момента, как вариант, многие велосипедисты устанавливают двигатель именно в каретку, компенсируя переключением передач недостаток мощности двигателя.

Выбирая миддрайв, лучше брать его наименьшей мощности, и трансмиссия целее будет и укомплектовать такой мотор можно легкой и не дорогой аккумуляторной батареей.

 Редукторное мотор-колесо:

Редукторное мотор-колесо находится в среднем ценовом диапазоне и по праву занимает лидирующие позиции и максимальное число сторонников именно такого велосипедного привода. Практически 98% серийно выпускаемых электровелосипедов оснащаются редуктроным двигателем.

       И тому есть целый ряд причин:
1.     
Редукторное мотор-колесо обладает хорошим крутящим моментом при небольших габаритах.
2.      Обладает хорошей приёмистостью
3.      Высокой экономичностью.
4.      Не подвергает дополнительному износу другие компоненты велосипеда, а наоборот, разгружает трансмиссию велосипеда.
5.      Редукторный двигатель имеет огромный ресурс, доходящий до 100тыс км. После чего заменив шестерни и подшипники можно продолжить его эксплуатацию.
6.      Весит сравнительно немного.

Редукторные двигатели бывают от 150 до 750 Вт в номинале, реальная же выдаваемая мощность может достигать 1500 Вт,  в сочетании с высоким крутящим моментом..

При поломке велосипедной трансмиссии вы всегда сможете доехать на мотор-колесе, которое при езде на небольших скоростях потребляет совсем немного энергии.

А в случае если у вас закончилась энергия в батарее  вы сможете без проблем доехать на педалях, со скоростью и накатом обычного слегка гружёного велосипеда, за счет встроенной в двигатель мотор-колеса, обгонной муфты.

Желая приобрести велосипед  дешевле, вы можете взять двигатель  меньшей мощности, при этом сэкономив на аккумуляторной батарее.

Или напротив, взяв мощное мотор колесо с емкой батареей, вы получаете хорошую мощность с большим запасом хода.

Единственным недостатком редукторных мотор-колес называют риск поломки самого редуктора. Однако на деле такой мотор - не так то просто сломать. А поломка, как правило, может быть вызвана только двумя причинами. Либо электровелосипед не был оснащен необходимыми для него ручками тормозов с датчиками отключения двигателя, либо его смазали (хотя в обслуживании он не нуждается) не подходящей смазкой, которая ослабила композитные шестерни. Что кстати не означает гибель самого мотора, и лечится заменой этих самых планетарных шестеренок за копеечную цену коих там всего 3шт.

Что же касается самой езды на редукторном мотор колесе, то при равной мощности редукторное колесо имеет сравнительную динамику разгона и наката с кареточным двигателем, при этом значительно выигрывая в комфорте, ведь у вас нет особой необходимости переключать передачи.

Как правило хорошего 250 ватного двигателя с рабочим напряжением в  48в более чем достаточно для езды на скоростях до 40 км/час. и подъема в горку в пределах наших относительно равнинных местностей.

Редукторное мотор колесо проигрывает разве что в шуме, его слышно чуть лучше, чем кареточный мотор. А вот прямой привод работает совсем едва слышно, а с синусным контроллером так и вовсе звук отсутствует в принципе. Однако в любом случае речь идет о шумах значительно более тихих, чем шумит протектора при езде по асфальту.