Какое мотор колесо лучше: прямоприводное или редукторное. Часть 2.

Прямо - приводные мотор колёса для велосипеда: преимущества и недостатки.

 

Мотор колёса для велосипедов делятся на два основных типа: прямо-приводные и редукторные. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. Для того, чтобы подобрать мотор колесо Volta bikes, подходящее вам наилучшим образом, ниже мы даём подробную информацию по мотор колёсам с прямым приводом. Статья о редукторных мотор колёсах находится ЗДЕСЬ.

Устройство мотор колеса с прямым приводом:

Прямо-приводное мотор колесо относится к вентильным электродвигателям (ВLDC); имеет простую конструкцию с точки зрения механики, но совершенную и эффективную, в плане электротехники. На статоре (центральная часть мотор колеса) из электротехнической стали, размещено множество обмоток из медной проволоки, которые соединены между собой в 3 обмотки. Ось статора - является осью мотор колеса и удерживается в двух боковых крышках с помощью подшипников.

Ротор - наружное кольцо из стали, внутри которого, по кругу, закреплены мощные постоянные магниты из сплава неодим – железо – бор. Полюса этих магнитов чередуются друг с другом. Между ротором и статором – минимальный зазор, который чем меньше,- тем лучше обеспечивает взаимодействие постоянных магнитов с электромагнитами, в которые превращаются обмотки, когда на них подаётся импульс тока. Импульсы подаются в строгой последовательности. Для этого, на статоре установлены 3 датчика Холла. Когда датчик Холла попадает в магнитное поле, возникает импульс тока, который передаётся контроллеру.

Контроллер в ответ, также формирует импульс тока, но намного сильнее, и подаёт его на ту обмотку, за которую «отвечает» один из трёх датчиков Холла. Благодаря мощным неодимовым магнитам и минимальным потерям энергии, прямо-приводные мотор колёса имеют очень высокий КПД, доходящий до 90%. Редукторные мотор колёса имеют такую же конструкцию электродвигателя, только он меньше по размеру и передаёт вращение на ось мотор колеса через планетарный редуктор с муфтой свободного хода.

Изменение скорости вращения мотор колеса, инициируется с помощью ручки газа, в которой также есть датчик Холла. Вращая ручку газа, мы увеличиваем напряжение, поступающее с неё на контроллер. Контроллер увеличивает частоту импульсов, подаваемых на мотор колесо. Мотор колесо – быстрее вращается.

Возможности мотор колёс с прямым приводом:

1. Прямоприводные мотор колёса Volta bikes с номинальной мощностью 500 и 600 ватт, разгоняют электровелосипед до 40-45 км/час. Электровелосипед с такими мотор колесом, может заезжать на подъёмы до 13 – 15%. С разгона, можно преодолевать более крутые подъёмы. Если мощности мотор колеса для преодоления крутого подъёма недостаточно, потребуется небольшая помощь педалями.

2. Прямо-приводные мотор колёса Volta bikes с номинальной мощностью 800 ватт, разгоняют электровелосипед до 43 - 48 км/час. Электровелосипед с такими мотор колесом, может заезжать на подъёмы крутизной примерно до 16 - 18 %, С разгона, можно преодолевать более крутые подъёмы. Если мощности мотор колеса для преодоления крутого подъёма недостаточно, потребуется небольшая помощь педалями – словно едешь по прямой дороге.

3. Прямо-приводные мотор колёса Volta bikes с номинальной мощностью 1000 ватт, разгоняют электровелосипед до 51 - 56 км/час. Электровелосипед с такими мотор колесом, может заезжать на подъёмы крутизной примерно до 20 – 22%. С разгона, можно преодолевать более крутые подъёмы. Тяги киловаттного прямоприводного мотор колеса, - достаточно для проезда почти везде, - где проложены дороги, за исключением очень крутых подъёмов. Но и там может потребоваться всего лишь небольшая помощь педалями.

4. Прямо-приводные мотор колёса Volta bikes с номинальной мощностью 1200 ватт, разгоняют электровелосипед до 54 - 59 км/час. Электровелосипед с таким мотор колесом, может заезжать на подъёмы крутизной примерно до 22 – 24%. С разгона, можно преодолевать более крутые подъёмы. Тяги прямо-приводного мотор колеса на 1200 ватт, - достаточно для проезда почти везде, где проложены дороги, за исключением очень крутых подъёмов, где может потребоваться небольшая помощь педалями.

5. Прямо-приводные мотор колёса Volta bikes с номинальной мощностью 1500 ватт, разгоняют электровелосипед до 58 - 63 км/час. Электровелосипед с таким мотор колесом, может заезжать на подъёмы крутизной примерно до 23 – 27%. С разгона, можно преодолевать более крутые подъёмы. Тяги полутора-киловаттного прямо-приводного мотор колеса, - достаточно для проезда практически везде, где проложены дороги.

6.Прямо-приводные мотор колёса Volta bikes с номинальной мощностью 2, 3 и 4 киловатта, разгоняют электровелосипед до 60 - 85 км/час и преодолевают самые крутые подъёмы. Эти мотор колёса устанавливаются на специальные усиленные рамы, с посадочной шириной задней вилки 145 – 155 мм.

Преимущества мотор колёс с прямым приводом

1. Прямоприводные мотор колёса имеют более простую конструкцию, поэтому стоят дешевле редукторных мотор колёс аналогичной мощности.

2. Электровелосипеды с прямоприводными мотор колёсами, при достаточной мощности, могут развивать более высокую максимальную скорость, по сравнению с редукторными.

3. Прямо-приводные мотор колёса можно ещё больше «разгонять», относительно базовых характеристик, увеличивая максимальную мощность и максимальную скорость, при помощи более мощных контроллеров с более высоким напряжением и соответствующих им батарей.

4. Прямоприводные мотор колёса Volta bikes – очень надёжные. При штатной эксплуатации, изнашиваются только подшипники на оси мотор колеса. В зоне риска, также находятся датчики Холла, но это относится ко всем мотор колёсам – как с прямым приводом, так и к редукторным.

Ограничения для мотор колёс с прямым приводом:

1. Для поездок на электровелосипеде в режиме скутера, c высокой скоростью, без помощи педалями, прямоприводное мотор колесо – вне конкуренции. Однако и у него есть пределы возможностей. Для того, чтобы достичь максимально высокой скорости или развить большое тяговое усилие, на обмотки подаётся ток большой силы. В этом случае, максимально допустимая мощность мотор колеса, ограничивается возможностями его охлаждения при эксплуатации, а также сечением силовых кабелей. Превышение возможностей самого мотор колеса и кабеля питания, выражается в их перегреве. В тяжёлых случаях, перегрев ведёт к короткому замыканию обмоток или кабеля и их выходу из строя. Безопасная температура корпуса: до 60 градусов Цельсия.

2. Ось и подшипники любого мотор колеса, рассчитаны на нагрузки определённой величины. Возможность переносить те или иные нагрузки, определяет качество стали, из которой сделана ось, и её диаметр, а также тип подшипников и их качество.

Недостатки прямо-приводных мотор колёс по сравнению с редукторными мотор колёсами аналогичной мощности:

- Прямо-приводные мотор колёса имеют больший вес

- Прямо-приводные мотор колёса имеют большие размеры

- Прямо-приводные мотор колёса развивают меньшую тягу

- Прямо-приводные мотор колёса неэффективно работают на малых скоростях (примерно до 7 - 10 км/час, в зависимости от типа обмоток). При этом увеличивается потребление тока, а КПД электродвигателя уменьшается.

Надёжность мотор колёс с прямым приводом

Гарантия на мотор колёса Volta bikes - до 3-х лет! Как показал наш 10-летний опыт, при штатной эксплуатации, почти все редукторные мотор колёса Volta bikes, 2007 – 2008 г. выпуска, до сих пор работают у клиентов, без какого-либо ремонта. Наиболее частая поломка, которая встречается у всех типов мотор-колёс, любого производителя, - это выход из строя датчиков Холла. В течении гарантийного периода, из строя выходит не более 1-2% мотор колёс Volta bikes. Поломки (за исключением внешних механических повреждений и поломок, вызванных перегревом), устраняются бесплатно по гарантии. Изредка, необходимо менять опорные подшипники на оси мотор колеса.

Основные ошибки при эксплуатации мотор колёс с прямым приводом

1. Для того, чтобы мотор колесо прослужило долго, его нельзя перегревать. Безопасная температура корпуса мотор колеса – до 60 градусов Цельсия. При превышении этой температуры, неодимовые магниты в электродвигателе, начинают постепенно размагничиваться и КПД мотор колеса понемногу уменьшается. При температуре корпуса выше 70 С, из строя могут выйти датчики Холла. При температуре корпуса более 100 градусов С, (температуре обмоток более 120 – 130 градусов С), у них начинает плавиться изоляция и возникает межвитковое замыкание. Поломки, возникшие от перегрева - не ремонтируются по гарантии.

2. Нельзя перегружать мотор колесо сверх нормы. Каждый тип мотор колёс по допустимой нагрузке, предназначен для определённого вида транспорта: электровелосипеда, электроскутера, электромотоцикла, электромобиля. Например, если велосипедные мотор колёса использовать на электроскутере, чтобы ездить на нём вдвоём и с мешком картошки на багажнике, то оно может не выдержать таких экспериментов.

3. На электровелосипеде можно ездить под дождём, но проводка не должна иметь повреждений, а мотор колесо – нельзя погружать в воду. Даже если смазать герметиком крышки корпуса мотор колеса, всегда есть вероятность, что вода просочится через отверстие, в которое заведён кабель, или через подшипники на оси.

Правильная эксплуатация мотор колёс с прямым приводом

1. Трогаясь с места на электровелосипеде, нужно всегда помогать педалями мотор колесу. Самая большая нагрузка, идёт в момент начала движения. Помогая мотор колесу педалями, вы увеличите не только ресурс мотор колеса, но и расстояние пробега от одной зарядки, так как потребление тока в момент начала движения – тоже, самое большое.

2. Для того, чтобы прямо-приводное мотор колесо не перегрелось, нужно использовать штатный контроллер. Его ток рассчитан на тот максимум, который способно «переварить» мотор колесо даже при интенсивной эксплуатации в жаркую погоду. Если прямо-приводное мотор колесо форсировано с помощью увеличения напряжения и тока контроллера, то при тяжёлых условиях эксплуатации, например, - затяжной подъём в жаркую погоду, или длительное движение с максимальной скоростью, рекомендуем проверять температуру корпуса мотор колеса рукой. Безопасная температура – до 60 градусов Цельсия. Если она выше, нужно отключить мотор колесо и дать ему остыть.

3. Не ездите постоянно на максимальной скорости. Оптимальная крейсерская скорость – 2/3 от максимальной. Так вы увеличите ресурс мотор колеса, повысите безопасность движения и обеспечите большее расстояние пробега от одной зарядки аккумуляторов.

4. Езда на электровелосипеде под дождём по лужам – вполне безопасна для электропривода, но при этом нужно убедиться, что вода не затекает вовнутрь мотор колеса, например – по кабелю, через отверстие в оси или в корпусе мотор колеса. Для этого, кабель должен подходить к оси мотор колеса немного снизу. Во время дождя лучше всего пользоваться велонакидками, которые защищают не только велосипедиста, но в значительной степени и аккумуляторную батарею, если она расположена внутри рамы или под седлом.

Мифы о прямо-приводных мотор колёсах и реальность

1. «Если поставить два прямоприводных мотор колеса впереди и сзади, то одно из них будет обеспечивать движение электровелосипеда, а второе, работающее в режиме генератора, будет возвращать энергию в аккумулятор».

- Так сделать можно, и система может быть работоспособной, если мощность ведущего мотор колеса - больше количества отбираемой энергии, на определённую величину. Только КПД этой системы, будет меньше, чем вы просто будете ехать с помощью одного мотор колеса, без второго, работающего в режиме генератора. В итоге, с двумя мотор колёсами, одно из которых работает в режиме генератора, вы проедете меньше, чем с одним мотор колесом. Почему так происходит, подробнее можно прочитать ЗДЕСЬ.

2. «С помощью рекуперации можно возвращать много энергии в аккумулятор»

- Реально, на электровелосипеде с прямо-приводным мотор колесом, в среднем можно вернуть не более 3-5% энергии. Подробнее об этом можно прочесть в статье, которая так и называется: «СКОЛЬКО ЭНЕРГИИ МОЖНО ВЕРНУТЬ С ПОМОЩЬЮ РЕКУПЕРАЦИИ МОТОР КОЛЕСА»

3. «Прямо-приводное мотор колесо служит вечно, потому что в нём нечему изнашиваться».

Это, смотря как его использовать. При эксплуатации даже прямо-приводного мотор колеса, будут изнашиваться подшипники на оси и уменьшаться напряжённость магнитного поля от постоянных неодимовых магнитов, а значит - понемногу снижаться КПД электродвигателя. Чтобы этот процесс замедлить, мотор колесо нужно правильно эксплуатировать: не перегревать и не перегружать. Тогда оно может прослужить десятки лет.

4. «Тягу прямо-приводного мотор колеса можно сделать, как у редукторного»

- Можно, если прямо-приводное мотор колесо - мощнее редукторного. Ещё, можно достичь таких результатов, специально сконструировав обмотки прямоприводного мотор колеса для достижения максимальной тяги и сравнивая его с редукторным мотор колесом, обмотки которого сконструированы для достижения небольшой тяги и максимальной скорости вращения. Но обычно, с серийными прямо-приводными и редукторными мотор колёсами одинаковой мощности, так не бывает.

5. Любое прямо-приводное мотор колесо может работать в качестве ветрогенератора

- Может. Но, какой будет эффект от его работы, - вот в чём вопрос! Как правило, скорость вращения прямоприводного мотор колеса при номинальной мощности, находится в диапазоне 350 – 600 оборотов в минуту. Для того, чтобы получить существенное количество энергии от мотор колеса, работающего в качестве генератора, ветер его должен разогнать до той же скорости: 350 – 600 оборотов в минуту. Под силу это только ураганному ветру. Слабенький ветерок 5 – 10 м,с., который характерен для наших широт, не позволит получить сколько – нибудь значительное количество энергии. Из этого положения есть два выхода: искать для создания генератора мотор колесо с минимальными оборотами или конструировать редуктор, который будет повышать скорость вращения мотор колеса от привода крыльчаткой.

6. Вибрация и гул прямо-приводного мотор колеса при разгоне, - признак его неисправности.

У большинства электродвигателей, в определённом диапазоне оборотов, под нагрузкой, возникает вибрация. Не исключение и мотор колёса велосипедов. Если вибрация и гул возникают при разгоне, а затем уменьшаются, то это не является признаком неисправности. Причин у этого явления несколько. Вот одна из них: статор, сделанный из электротехнической стали, залит специальным лаком. Лак, в процессе эксплуатации усыхает и пластины, из которых состоит статор, получают некоторую степень свободы и способность к вибрации на определённых оборотах под нагрузкой. Отчего возникает вибрация и явления резонанса – тема для отдельной статьи. А вот, если мотор колесо «дёргается», но не запускается то, скорее всего - неисправен один из датчиков Холла.

7. «На электровелосипеде нельзя ездить зимой».

- Если рассматривать эксплуатацию прямо-приводного мотор колеса при низких температурах, то каких-либо негативных последствий для него – нет. Наоборот, двигатель будет лучше охлаждаться и с него можно снять больше мощности. В условиях крайнего севера, при температуре ниже -40, начинает трескаться сталь. Но и батарея при таких минусах работать просто не сможет. А при умеренных холодах (-5…-15 градусов), никаких препятствий для эксплуатации мотор колёс, за исключением снижения ёмкости аккумуляторов, - нет. Катайтесь на здоровье!

8. «Прямо-приводные мотор колёса более экономичные по сравнению с редукторными, так как у них нет потерь энергии в редукторе».

- Если испытывать оба типа мотор колёс в лаборатории, создавая условия, обеспечивающие максимальный КПД, то оно так и будет: максимальный КПД прямо-приводных мотор колёс - немного выше, чем у редукторных. Однако, на практике, при поездках на электровелосипеде, расход энергии может быть ниже у моделей с редукторными мотор колёсами, за счёт использования наката. И редукторные и прямо-приводные мотор колёса в диапазоне мощностей 350 – 1000 ватт, потребляют примерно одно и то же количество энергии на каждый километр пути, при условии, что скорость и условия движения – одинаковые. Поэтому, расстояние пробега у них будет примерно одинаковое.

Ремонтопригодность мотор колёс с прямым приводом

Как мы уже выяснили, у прямо-приводных мотор колёс, при правильной эксплуатации, со временем изнашиваются только подшипники на оси, да ещё могут выйти из строя датчики Холла. И первая и вторая поломки, - легко устраняются специалистами, или даже самим владельцем электровелосипеда. Стоимость запчастей в обоих случаях – копеечная. Разумеется, сервисные центры Volta bikes, выполняют любые ремонты мотор колёс.

Обслуживание мотор колёс с прямым приводом

Прямо-приводные мотор колёса Volta bikes, не требуют какого либо обслуживания (например, смазки, или регулировки) на протяжении всего периода эксплуатации. Расчётный срок службы всех типов мотор колёс Volta bikes – 10 лет, но при бережной эксплуатации может быть гораздо больше. При прочих равных условиях, прямо-приводные мотор колёса, имеют более высокий ресурс, чем редукторные.

Вывод

Прямо-приводные мотор колёса - скоростные, очень надёжные и эффективные в работе на средних и больших скоростях (применительно к велосипедам); при этом, они дешевле редукторных мотор колёс аналогичной мощности. Прямо-приводные мотор колёса рекомендуются для установки на велосипед, если на нём планируется ездить в основном с помощью электропривода, без использования педалей при выключенном мотор колесе, а также для достижения более высоких скоростей по сравнению с электровелосипедами, оборудованными редукторными мотор колёсами (до 45 - 85 км/час).

Также предлагаем прочитать статью «ЭЛЕКТРОНАБОРЫ ДЛЯ ВЕЛОСИПЕДОВ VOLTA BIKES: ОТЛИЧНОЕ КАЧЕСТВО ПО ДОСТУПНОЙ ЦЕНЕ».

Allyur, ТМ Volta bikes, фото автора.

Рисунки А.Галовой, специально для ТМ Volta bikes