Двигатели для электровелосипедов: типы, мощность, расположение

Выбор мотора для электровелосипеда является ключевым фактором, который напрямую влияет на его характеристики, такие как скорость, крутящий момент и эффективность. Каждый тип имеет свои особенности, которые могут значительно изменить поведение электровелосипеда в различных условиях эксплуатации.

Типы двигателей

Мотор колесо

Прямоприводное мотор-колесо представляет собой электрический двигатель, встроенный непосредственно в колесо электровелосипеда. Он функционирует за счет преобразования электрической энергии, поступающей от аккумулятора, в механическую, которая непосредственно передается на колесо, приводя велосипед в движение. Основными компонентами прямоприводного мотор-колеса являются статор и ротор.

Преимущества: высокая скорость, простота конструкции

Недостатки: больший вес, шум

Области применения: городские, туристические, грузовые электровелосипеды.

Редукторные

Принцип работы заключается в наличие редуктора, который передает крутящий момент от двигателя к колесу, изменяя его характеристики, что позволяет получить более высокую тягу при низкой скорости вращения колеса. Модели таких велосипедов есть у бренда Kugoo: https://gyroscooter.by/category/elektrovelosipedy/ehlektrovelosipedy-kugoo/.

Преимущества: высокий крутящий момент, компактность

Недостатки: более сложная конструкция, возможные потери мощности

Области применения: электросамокаты, инвалидные коляски с электроприводом, автономные транспортные системы

Центральные двигатели (в каретке)

Кареточный электромотор устанавливается в кареточный узел велосипеда и обеспечивает поддержку вращения педалей. Велосипед оснащен датчиками крутящего момента и скорости. Датчик крутящего момента измеряет силу, с которой велосипедист давит на педали, а датчик скорости отслеживает частоту вращения педалей. Эти данные поступают в контроллер, который регулирует работу мотора в зависимости от текущих условий.

Преимущества: естественное ощущение педалирования, равномерная нагрузка на цепь

Недостатки: более сложная установка, возможные ограничения по размеру рамы.

Области применения: путешествия и длительные поездки, преодоление холмов и подъёмов.

Мощность двигателя

При выборе мощности для электровелосипеда важно учитывать, как и где вы будете его использовать. Если вы планируете использовать велосипед в городских условиях и для легких поездок, подойдет мотор мощностью 250-500 Вт. Он обеспечит хорошую производительность на ровных участках и в обычных условиях.

Если вы чаще будете ездить по гористым местностям или перевозить более тяжелые грузы, стоит рассмотреть мотор с мощностью от 750 Вт до 1000 Вт. Более мощный двигатель справится с подъемами и большими нагрузками лучше.

Влияние мощности на дальность пробега: более мощный агрегат требует больше энергии для работы, что сокращает дальность пробега, если батарея имеет одинаковую ёмкость. Интенсивное использование мощного мотора, особенно на высоких скоростях или при частом ускорении, увеличивает потребление энергии и может уменьшает пробег. Влияние мощности также зависит от рельефа местности, так как на подъёмах и сложных маршрутах мощный двигатель потребляет больше энергии. Зависимость между мощностью и потреблением энергии основана на прямой связи: чем выше мощность, тем больше энергии потребляется. Сила измеряется в ваттах и рассчитывается как произведение тока и напряжения. Если мощность увеличивается, то при постоянном напряжении двигатель будет потреблять больше тока и, соответственно, больше энергии.

Расположение двигателя

Переднее расположение мотор-колеса на велосипеде улучшает управляемость, особенно на скользких или неровных дорогах, так как переднее колесо обеспечивает большую стабильность и сцепление. Такое расположение также упрощает установку, поскольку не требует модификаций задней части велосипеда, что делает его удобным для преобразования обычного велосипеда в электрический.

Заднее расположение мотор-колеса на велосипеде способствует более легкому движении в гору, поскольку основной вес велосипедиста сосредоточен на задней оси. Это позволяет заднему мотору эффективнее справляться с подъемами и изменениями дорожных условий.

Центральное расположение мотора на велосипеде помогает сбалансировать распределение веса. Мотор в центре рамы улучшает баланс и управляемость велосипеда, а также способствует равномерному распределению нагрузки на колеса. Это размещение также позволяет эффективно передавать мощность на заднее колесо через цепь или ремень, что делает педалирование более плавным и эффективным. Не все велосипедные рамы совместимы с центральными моторами, что может ограничить выбор при обновлении или покупке нового велосипеда.

Выбор двигателя

Для городских поездок наиболее подходящим является передний или задний колесный мотор мощностью 250-500 Вт. Эти моторы обеспечивают хорошую скорость и поддержку при перемещении по ровным и предсказуемым городским маршрутам.

Для горных поездок лучше выбрать центральный мотор мощностью 500-750 Вт или выше. Он обеспечивает равномерное распределение веса и эффективную передачу мощности, что критично для преодоления крутых подъемов и сложных маршрутов.

Для дальних поездок так же оптимальный выбором будет центральный мотор мощностью 500-750 Вт, так как он обеспечивает хорошую эффективность на длинных дистанциях.

Вес и груз велосипедиста косвенно влияют на выбор мощности электродвигателя, поскольку более тяжелый велосипедист требует большей мощности для достижения той же скорости и преодоления тех же подъемов. Дополнительный вес может также увеличивать потребность в силе двигателя, чтобы обеспечить нужную скорость.

Мотор-колеса, которые устанавливаются в переднее или заднее колесо, обычно стоят от $200 до $600. Редукторные двигатели, устанавливаемые на заднюю втулку и оснащенные редуктором для увеличения крутящего момента, стоят от $300 до $700. Кареточные (центральные) двигатели обычно самые дорогие, с ценами от $500 до $1000 и выше. Часто такие ставят и на электрические скутеры. Более подробно с моделями можно ознакомиться тут: https://smartbalance.by/ehlektroskutery-v-rassrochku.

Дополнительные характеристики

Крутящий момент электродвигателя велосипеда критически важен для преодоления подъемов, так как он определяет, сколько силы двигатель может передать на колеса. Агрегат с высоким крутящим моментом может создавать большее вращательное усилие, что облегчает движение по крутым склонам.

КПД мотор-колес обычно находится в диапазоне 70-85%. Мотор-колеса могут иметь потери энергии из-за трения в втулке и недостатков в конструкции самого мотора. КПД редукторных двигателей, которые включают редуктор для увеличения крутящего момента, варьируется от 80% до 90%. КПД кареточных обычно составляет 85-95%.

Бесщеточные двигатели обладают более высоким коэффициентом полезного действия и долговечностью, так как они медленнее изнашиваются. Это снижает необходимость в обслуживании и увеличивает срок их службы. Щеточные, в свою очередь, обычно дешевле и проще в конструкции, что делает их более доступными. Они могут быть хорошим выбором для менее интенсивного использования и для пользователей, которым не требуется высокая производительность.

Интеграция с другими компонентами: мотор-колеса обычно требуют специфических контроллеров, которые соответствуют типу двигателя и его характеристикам. Контроллер должен быть совместим с типом мотора (щеточный или бесщеточный), а также с его мощностью и напряжением.

Редукторные двигатели часто используют контроллеры, которые могут справляться с дополнительными требованиями по крутящему моменту и мощности. Эти контроллеры могут быть либо аналогичными бесщеточным контроллерам, либо специально разработанными для работы с редукторами.

Центральные двигатели требуют контроллеров, которые могут эффективно управлять высокой мощностью и крутящим моментом. Эти контроллеры часто имеют более сложные функции, такие как поддержка различных уровней помощи и рекуперация энергии.

Заключение

Выбор электродвигателя для велосипеда зависит от того, как именно будет он использоваться. Разные типы использования требуют различных характеристик мотора, а также соответствующих контроллера и аккумулятора. Например, для городских поездок потребуется один тип мотора, а для горных маршрутов или длительных поездок — другой. Правильный подход гарантирует не только эффективность работы, но и надежность и долговечность всей системы.

Статья подготовлена при поддержке интернет-магазина Smartbalance. Там вы можете купить электровелосипеды в рассрочку отличного качества по низким ценам. Доставка товаров производится по всей Беларуси.