Все выпуски  

Альтернативная энергетика и электротранспорт Электрическое мотор-колесо


Уважаемые подписчики!

Сегодня мы расскажем про мотор-колесо - колесо со встроенным в него двигателем постоянного тока. Такое колесо - очень компактное и достаточно легкое - широко применяется в качестве движителя электровелосипедов, электроскутеров, электросамокатов, электроавтомобилей... Да что там, колеса со встроенным в них двигателем, редуктором и трансмиссией используются на большегрузных многоосных тягачах, и даже первый советский луноход - "лунный трактор" - резво бегал по спутнику Земли на мотор-колесах...

 А теперь подробнее. На электровелосипедах применяют два вида электрических двигателей: традиционный коллекторный двигатель постоянного тока, и бесколлекторный (бесщеточный) синхронный электродвигатель постоянного тока - мотор-колесо. Коллекторный двигатель постоянного тока применяется, в основном, с цепной передачей, и устанавливается либо на раме, либо на заднем или переднем багажнике. Так как такой тип двигателя не является «мотор-колесом», то мы его в этой статье не рассматриваем.

Мотор-колесо - это интегрированный в колесо электродвигатель, который становится все более популярным, так как имеет очевидные преимущества перед коллекторным навесным мотором (у последнего - тоже есть свои плюсы. но о них - в отдельной статье): Мотор-колесо не требует дополнительного механизма передачи мощности (трансмиссии) от двигателя к колесу - здесь сам двигатель, трансмиссия и колесо «в одном флаконе». Мотор-колесо не имеет иных трущихся деталей, кроме подшипников (если он - безредукторный), двигатель - бесщеточный, поэтому мотор-колесо - очень надежная вещь. Используя мотор-колесо, даже неопытный велосипедист легко и быстро переоборудует своей велосипед в электрический (имея толковую инструкцию под рукой), в случае с навесным мотором все может оказаться не так просто...

Наивно думать, что мотор-колесо - изобретение последних лет. В начале прошлого века серийно строились мотоциклы с бензиновыми мотор-колесам (да, вот такое чудо техники!), и советский луноход тоже ездил по Луне на мотор-колесах. Сегодня мотор-колесо используется не только для электровелосипедов. Мотор-колеса применяются в многоосных тяжелых тягачах, в большегрузных карьерных самосвалах, и все чаще - на гибридных и электромобилях, не говоря уже об электроскутерах, электросамокатах, и прочей малой технике.

Мотор-колеса производятся различной мощности, для установки в переднюю или заднюю вилку велосипеда (имеют разный диаметр оси), заспицованные в обод, или - незаспицованные. Для мотор-колес большей мощности требуются более высокое напряжение.

Конструктивно мотор-колеса делятся на два типа - те, что имеют встроенный редуктор планетарного типа, и колеса без редуктора. И мотор-колесо с редуктором, и колесо без редуктора имеют один и тот же принцип действия - в неподвижном статоре создается вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с постоянными магнитами ротора, заставляет его крутиться. Статор изготовлен из пластин электротехнической стали, и похож на многолучевую звезду, на лучах которой намотаны обмотки. Когда в этих обмотках протекает электрический ток, лучи становятся магнитами (электромагнитами), и притягивают к себе постоянные магниты, расположенные на роторе.

Обмоток на статоре может быть много - несколько десятков, это обеспечивает плавность вращения колеса, и достаточную мощность; но все эти обмотки соединяются, в итоге, в три, чередуясь, по окружности, последовательно: 1-2-3-1-2-3-1-2-3... Напротив этих обмоток, как уже говорилось, на роторе на небольшом расстоянии (с увеличением расстояния сила магнитного поля ослабевает) находятся магниты, изготовленные из редкоземельных элементов. Чтобы наш двигатель непрерывно крутился, надо последовательно, и строго в нужный момент подавать импульсы напряжения на обмотки, активизируя их магнитные свойства, когда они только приближаются к нужному магниту. Но как узнать, когда наступит «нужный момент»? - Для этого на неподвижном статоре установлены специальные датчики, определяющие положение ротора относительно статора - датчики Холла. Датчик Холла (их - 3 в мотор-колесе) реагирует на магнитное поле постоянных магнитов, вырабатывая электрический сигнал, поступающий в контроллер мотор-колеса. Получив информацию от датчиков Холла о положении ротора, контроллер в нужный момент подает импульсы напряжения на обмотки статора, превращая их в электромагниты, притягивающие постоянные магниты ротора, и, тем самым, обеспечивая его вращение. К ротору, в итоге, крепятся спицы, к спицам - обод, камера и покрышка, и мы получаем готовое мотор-колесо.

Прочитать всю статью вы можете здесь -  http://grepen.com.ua/articles/elektrovelosipedy/motor-koleso-elektrovelosipeda/


В избранное