Как работает колесо электросамоката

Обновлено: 30.06.2024

Электросамокат или электрический самокат – это экологичное и экономичное средство передвижения на различные расстояния, который конструктивно представляет собой классический самокат с электрическим двигателем. Вид электросамоката определяет, с какой целью он будет в основном использоваться – для поездок на природе, по городу или универсальный.

Электрический самокат может рассматриваться для обеспечения качественной логистики в качестве рабочего и/или внутризаводского оперативного транспорта.

Как работает электросамокат – принцип работы:

Принцип работы электрического самоката заключается в его движущей силе. Если обычный самокат в движение приводит человек за счет мускульной силы, то в электросамокате за это отвечает электродвигатель , который приводится в движение энергией аккумуляторной батареи.

За увеличение или снижение скорости в данном случае отвечает позиция рукоятки акселератора, от которой идет сигнал на контроллер, а он устанавливает режим для работы электродвигателя. На контроллер так же поступают сигналы от гироскопа и других датчиков.

Устройство электросамоката:

– прочная металлическая рама. Она способна выдерживать вес взрослого человека и различные нагрузки, которые могут возникать при передвижении по ухабистым дорогам и на относительно дальние расстояния;

– расширенная дека (платформа), которая создает оптимальные условия для статичного положения пользователя во время движения;

– руль, на котором находятся рычаги газа и тормоза;

– аккумулятор , питающий электрической энергией двигатель. Аккумуляторной батареей определяется максимальное расстояние, доступное для преодоления электрическим самокатом без подзарядки;

– колеса, которые могут быть разного диаметра, литыми, пневматическими и перфорированными.

Виды электросамокатов:

За основу классификации электрических самокатов могут браться такие параметры, как: возраст, количество колес, привод, и другие.

По возрасту электросамокаты подразделяются на детские и взрослые.

Основным отличием детских электросамокатов от взрослых является ограниченная мощность двигателя , малая скорость, что позволяет повысить безопасность передвижения (уточняйте это при покупке), и не большой вес конструкции, чтобы ребенок сам мог транспортировать средство. Модели для взрослых делаются более мощными, с усиленной рамой и более емким аккумулятором для обеспечения мощного мотора и преодоления относительно длинных расстояний, например, до работы.

По количеству колес электросамокаты делятся на двухколесные и трехколесные. Двухколесные модели обладают меньшей массой и компактными размерами. Трехколесные модели выпускаются с двумя задними или двумя передними колесами. Они более устойчивы, могут иметь лучшее сцепление с дорогой и могут быть мощнее, если к обоим колесам приделан привод.

По приводу электросамокаты подразделяются на мотор-колесные и цепные.

От вида привода зависит особенность устройства и эксплуатация электрического самоката.

Электрический самокат с мотор-колесом предполагает расположение мотора в одном/двух колесах транспортного средства. При этом крутящий момент передается сразу на колесо.

С цепной передачей крутящий момент мотора передаётся колесу через цепь. Аналогичная схема работы используется в велосипеде или мопеде.

Запас хода электросамоката:

Под термином “запас хода” понимают пробег (в километрах) электрического самоката с одной полной зарядкой АКБ (продолжительность движения транспорта без источника питания).

На автономность работы электрического самоката влияет температура окружающего пространства. В холод аккумуляторная батарея разряжается быстрее, чем в летнее время.

Как правильно заряжать аккумулятор электросамоката?

Перед подключением устройства к сети рекомендуется внимательно прочитать руководство пользователя. В целом необходимо:

– проверить розетку, зарядку, блок питания на отсутствие следов влаги;

– подключить штатное зарядное устройство к сети и дождаться включения контрольного индикатора;

– подсоединить штекер к разъему на корпусе электрического самоката.

Время полной зарядки АКБ в зависимости от модели может составлять до 8 часов. В связи с этим не следует ставить электросамокат на подзарядку на ночь.

Хранить аккумуляторную батарею рекомендуется при температуре 15 – 20°С. В случае приостановления использования электрического самоката, следует зарядить аккумулятор и следить за тем, чтобы батарея не была разряжена полностью и каждые 2 – 3 месяца подзаряжать ее.

Инструкция по эксплуатации электросамоката:

Хранить транспортное средство в защищенном от влаги месте с заряженным аккумулятором.

Не оставлять электросамокат на солнце, чтобы не перегревался.

Перед началом езды нужно убедиться в исправности всех деталей транспорта. А так же особенно важно проверить тормозную систему, поворот рулевой колонки, чтобы поворачивалась без заеданий, проверить колеса и давление в шинах. Проверить работу мотора, чтобы он плавно набирать и сбрасывать обороты.

Перед поездкой надеть защитную экипировку.

При поездке не использовать обувь с гладкой подошвой. Нужна обувь, которая обеспечит устойчивое положение на платформе самоката.

Какой электросамокат лучше выбрать?

Перед покупкой данного средства передвижения необходимо определиться с целью его использования. При выборе модели стоит обратить внимание на:

– другие, важные для вас параметры электросамоката.

Если электрический самокат выбирается для поездок по городу на работу или любое другое определенное расстояние, то лучше подойдут легкие модели со средним запасом хода, с фарами и габаритными огнями. Для неопределенного расстояния выбирается больший запас хода.

Для сельской местности подойдет транспорт с более крепкой рамой и пневматическими колесами. Обеспечить комфорт в дальних поездках позволят трехколесные электросамокаты с сиденьем и большой емкостью АКБ.

С развитием электроники и мощных емкостных аккумуляторов самокаты и велосипеды стали оснащаться электродвигателями.

За их работу отвечает умная электроника. Статья даст подробное описание, что такое датчик Холла в электровелосипеде и электросамокате. Будет описано назначение этих устройств, принцип работы и способы устранения неисправностей.

Эффект Холла

Прежде чем разобраться, для чего нужны датчики Холла в самокате, необходимо понимать, на каком эффекте основана его работа. Такой эффект был открыт Эдвином Холлом и получил свое название в честь его первооткрывателя. Именно он провел эксперимент с воздействием магнитного поля на электрический проводник. Суть эксперимента в следующем:

Две грани золотой пластины были подключены к электрическому току.
Пластину поместили между полюсами магнитов.
При воздействии магнитного поля, на 2 других гранях золотой пластины появился слабый электрический ток.

Данный опыт показал, что под воздействием магнитного поля формируется слабая, но постоянная разница потенциалов на поверхности проводника.

Современный элемент Холла отлично подходит для контроля положений вращающихся частей электродвигателя. Нашел он свое применение и в конструкции различных электросамокатов и электровелосипедов.

Электросамокат

Помимо электросамоката, принцип Холла используются в двигателе и ручке газа электровелосипеда. Оба этих транспортных средства конструктивно схожи: имеют синхронный трехфазный электродвигатель, блок контроля и ручку газа.

Ручка газа

Работает система по следующему принципу:

Ручка оснащена постоянным магнитом. Магнит имеет равноименные полюса.
Внутри ручки, между постоянным магнитом закреплен аналоговый биполярный датчик Холла.
При проворачивании ручки, датчик смещается относительно магнитного поля, а значит меняется частота и напряжение электрического поля. Эти данные передаются на блок управления, который на основе выходного напряжения увеличивает или снижает количество оборотов электромотора устройства.

Датчик Холла в ручке газа достаточно надежен. Он представляет собой биполярный элемент с тремя выходами:

Датчик срабатывает только при воздействии магнитного поля. Проверить его работоспособность можно следующим образом:

Исправный элемент должен сработать при воздействии постоянного магнита и показать на выходе напряжение 5 вольт.

Двигатель

Работают элементы следующим образом:

В колесо установлен электрический трехфазный двигатель синхронного типа.
На поверхности статора установлена печатная плата с вмонтированными датчиками Холла.
Каждый датчик отвечает за одну фазу двигателя.
При подаче напряжения на обмотки двигателя, создается ЭДС при взаимодействии с постоянным магнитом.
Колесо начинает вращаться.
Для удерживания постоянных оборотов, контроллер посылает сигналы определенной частоты именно в момент прохождения ротора через магнитное поле.
Положение ротора в момент оборота определяется датчиками Холла.
Каждая обмотка в момент воздействия ротора, становится электрическим магнитом и открывает прохождение тока через датчик Холла.
Этот сигнал поступает на контроллер, и процесс повторяется.

Работа и вращение колеса осуществляется по правильной комбинации. Всего их 6. Происходит это так:

Именно за эту последовательность чередований и отвечает каждый датчик Холла, открываясь в момент появления магнитного поля на определенной фазе.

Датчики очень чувствительны к воздействию влаги, нагрузки и повышению температуры. В мотор-колесе, могут выйти из строя сразу все элементы или один из трех. Проверить датчики на работоспособность можно ранее описанным способом.

Дополнительное оборудование

По причине высокой скорости, электрические самокаты и велосипеды оснащаются дополнительным элементом Холла. Этот датчик отвечает за контроль скорости вращения колеса. Работает устройство по принципу считывания количества сигналов, поступающих от колеса самоката. Чем больше таких сигналов, тем выше скорость поступления импульсов от контроллера на колесо. Таким образом сохраняется интенсивность поступления сигналов, сохраняется скорость вращения.

Система позволяет взаимодействовать педалям велосипеда с его электродвигателем. Работает механизм следующим образом:

Такая система способна работать без ручек газа, но является не безопасной. Мотор-колесо без дополнительного контроля может самопроизвольно увеличить скорость.

Характеристики и схемы подключения

Элементы Холла в конструкции электрических самокатов имеют разные характеристики. Из-за этого они не могут быть взаимозаменяемыми. Например, элемент Холла в ручке газа нельзя устанавливать на колесо.

Устанавливается только на колесо.
Относится к биполярному цифровому типу.
Рабочее напряжение 4.5–24 В.
Потребляемы ток 15 мА.
Выходной контакт имеет направление втекания тока.

Эти элементы стоят непосредственно на статоре двигателя.

Тип линейный.
2.Рабочее напряжение 3.0–6.5 В.
Максимальный выходной ток 20 мА.
Время отклика 3 мс.
Аналогичные устройства на рынке — AH49E, SS-49(E), 49E.

Для обоих типов датчиков характерна рабочая температура в пределах 40–110 градусов. При замене неисправных датчиков очень важно обращать внимание, какие элементы используются в качестве аналогов. Они должны полностью совпадать по своим характеристикам с вышедшим из строя элементом.

Заключение

Датчики Холла для электрического транспорта имеют важное значение. Они помогают значительно сократить количество механических деталей и узлов. За счет установки миниатюрных устройств, производители существенно увеличивают рабочие характеристики и постоянную динамику вращения мотор-колеса таких транспортных средств.

Олег Игоревич Охорзин 29 марта 2019

Итак, выбор мотор-колеса (МК), чем руководствоваться и как выбирать.

Для того, чтобы правильно выбрать МК, надо знать, каких типов МК бывают и какие свойства (характеристики) важны при выборе. По типам МК делятся на два основных: Редукторные МК (Geared Hub Motor), и МК с прямым приводом (ДД, DD, Direct-Drive Hub Motor) Их конструкции отличаются тем, что у редукторного МК, как следует из названия, присутствует редуктор с отношением редукции обычно 1:4,1:5 и встроенный фривилл, который при накате позволяет вывешивать статор относительно ротора неподвижно, из за чего при движении накатом и на педалях ничто не мешает. У ДД мотора никаких промежуточных деталей нет, статор крепиться непосредственно к оси, ротор соединяется с крышкой, через которую и передается движение на колесо. Из за такой конструкции при движении накатом и на педалях возникает противоэдс (мотор как бы работает в режиме генератора) из за чего есть сопротивление вращению, получается хуже накат и небольшое сопротивление движению на педалях.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОТОР-КОЛЕСА:

номинальная мощность. Указывает на то, на какую мощность рассчитан мотор. Как правило, обычно мотор может "переварить" без особых проблем 2 номинальных мощности, а в некоторых случаях и 3-4. От мощности, используемой МК, зависит скорость электровелосипеда. Более подробно зависимость скорости от мощности для разных видов МК можно посмотреть на симуляторе МК;
вес МК обычно пропорционален его мощности, чем больше вес, тем большую мощность можно в него "вкачать". Распределение по весу, сверхлегкие: 1.4 кг (250-350 вт), легкие: 2-3 кг (250-500 вт), средние: 4-6 кг (500-1500 вт), тяжёлые: 6-10 кг и больше (1000-3000 вт и больше);
номинальная RPM, количество оборотов в минуту на номинальной мощности. Указывает на то, скоростной это или тяговый мотор. МК с низким RPM обычно имеют хорошие тяговые характеристики, с высоким RPM низкие, что влияет на проходимость вела и динамику разгона. От RPM и диаметра колеса зависит, какую максимальную скорость сможет развить электровелосипед. RPM в скорость (км/ч) можно перевести по следующей формуле: Lm х RPM x 60/1000 = км/ч, где Lm - длина окружности колеса в метрах;
ширина, влияет на то, в какую переднюю или заднюю вилку можно поставить МК. Основные стандарты размеров ширин МК: 90-93, 100-105, 135, 145. Надо не забывать, что при выборе МК надо добавлять ширину трещетки (кассеты) и/или дискового тормоза, которые планируются использовать совместно с МК. Обычно с МК, устанавливаемом назад, используются трещётки на 6-7 звезд;
тип установки, передние или задние. Задние МК обычно имеют на крышке выступ с резьбой для установки стандартной трещётки или кассеты, на передних этого нет. У трещетки и кассеты разные крепления, поэтому на это тоже надо обращать внимание при выборе МК, обычно в МК присутствует крепление под трещётку, крепление под кассеты встречается не так часто и должно быть специально указано в описании МК (например, Bafang CST или QQ Cassete);
тип крепления тормоза, влияет на то, какой вид тормоза можно установить на данный МК: без крепления, крепление под дисковый тормоз, крепление под барабанный (роллерный) тормоз;
диаметр оси. Диаметр оси у МК может быть разный, у легких редукторных МК - 12 мм (QQ, Bafang), у более тяжёлых редукторных и ДД МК - 14 мм (MAC), у некоторых даже 16. Не смотря на разный размер оси практически все МК, устанавливаемые на велосипед, имеют "проточку" с двух сторон под стандартные велосипедные дропауты в 10 мм.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ОБОИХ ТИПОВ МОТОРОВ

А теперь можно порассуждать о том, как лучше выбирать МК. Основной выбор, это конечно выбор между типами МК, редукторные или прямого привода (ДД).

Шестерни редукторного мотор-колеса

Основные преимущества редукторных мотор-колесо:

низкий вес, вес редукторных МК начинается от 1,4 кг (Keyde), 2-3 кг (QQ, Bafang) до 4,5 кг (MAC);
сочетание неплохих тяговых и скоростных характеристик, хорошая эффективность в большом диапазоне скоростей;
хороший накат и отсутствие препятствий педалированию из за наличия встроенного фривила.

Недостатки редукторных мотор-колес:

не очень большая максимальная мощность, которую можно подавать на МК без риска сжечь мотор, для QQ и Bafang это обычно 800 вт (1 квт кратковременно), для MAC 1.2-1.5 квт (2 квт кратковременно). По Keyde данных пока нет;
меньший ресурс без обслуживания, большая склонность к поломкам при жестких режимах эксплуатации, типа больших стартовых токов и динамическиех нагрузок, что может привести к поломкам шестерёнок или фиривала. Это не значит, что редукторный МК намного менее надёжный, просто его "убить" проще при неграмотной или экстремальной эксплуатации;
отсутствие возможности рекуперации и электроторможения - больший шум из за наличия и вращения шестерёнок.

Статор директ-драйв мотор-колеса

Достоинства МК прямого привода:

простота и надежность конструкции;
наличие возможности рекуперации и электроторможения;
более низкий шум, особенно при наличии "синусного" управления.

Недостатки МК прямого привода:

большой вес. Вес МК прямого привода начинается от 5,3 кг, обычно 6-7 кг. Существуют мини МК прямого привода (3-4 кг), но их мощность и тяговые характеристики очень "скромные" по сравнению с редукторными МК того же веса;
наибольшая эффективность МК достигается в достаточно узком диапазоне скоростей, т.е. например, на малых скоростях (движение в гору, по грунтам и т.д.) редукторный МК более эффективен чем МК прямого привода;
худший накат и небольшое сопротивление педалированию.

Ротор директ-драйв мотор-колеса

Итак, если вы собираетесь делать легкий электровел-ассистент, весом до 30 кг, скоростью до 45 км/ч и пробегом до 40 (60-80 в режиме помощника), то идеально подойдёт редукторный МК. Если нужен тяжелый "электропед", способный катить далеко и быстро, т.е. со скоростью выше 50 км/ч и на расстояние свыше 50 км (без педалей), то для этих целей хорошо подходит МК прямого привода (ДД).

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ, С КАКОЙ СКОРОСТЬЮ ПОЕДЕТ ЭЛЕКТРОВЕЛОСИПЕД ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВЫБРАННОГО МОТОР-КОЛЕСА?

Это зависит от диаметра колеса в которое устанавливается МК и его номинальных оборотов. Номинальные обороты (которые достигаются при номинальной потребляемой мощности) должны указываться производителем (продавцом) в характеристиках МК. Формула перевода оборотов в скорость следующая: L х RPM x 60/1000 = км/ч Где: L - длина окружности колеса, RPM - номинальные обороты колеса.

Соответственно при форсировании МК мощностью выше номинала, скорость возрастает, если хотите форсировать по скорости, поднимаете напряжение, если по тяге - ток. Грубо говоря, в общем случае, каждый вольт прибавки дает прирост в 1 км/ч (до 50 км/ч, дальше возрастание скорости от напряжения сильно нелинейное).

ГДЕ КУПИТЬ МОТОР-КОЛЕСО?

В нашем магазине мастерской можно купить любой из типов мотор-колес. Ознакомится с ассортиментом мотор-колес можете тут - мотор-колеса.

Зимой, когда сезон давно закрылся, я после длительного перерыва захотел немного покататься на самокате Airwheel Z3 по квартире. При движении из заднего колеса (где мотор) раздавался какой-то шелестящий звук, как будто песок поскрипывает на ходу. Что могло служить причиной такого неестественного звука, я не знал, поэтому решил разобрать мотор-колесо и посмотреть, что там не так.

Делал я это впервые, и как правильно разбирать мотор, я не знал. Итак, вот что получилось.

Откручиваем обе большие гайки ключом на 19 или разводным.

Теперь держатель тормоза.

Колесо можно вынимать из вилки. Да, как видно, я ещё открутил гайку механизма привода тормоза, этого на самом деле делать было не нужно.

Вот колодки барабанного тормоза Airwheel Z3. Совсем не изношены. В принципе, барабанный тормоз на самокате практически вечный.

Шестигранником откручиваем все винты, крепящие крышки мотор-колеса. 6 винтов с одной стороны, 6 с другой.

Теперь надо сильно надавить на колесо, чтобы преодолеть силу магнетизма, и тут откроется следующая картина. Ржавчина! Всё понятно, именно она и шелестела.

Снимаем верхнюю крышку.

На ободке ржавчина…

Шина тоже ржавая. Почистим, помоем.

Фото говорит само за себя, комментировать тут нечего. Понятное дело, в месте примыкания крышек герметичности никакой. Следовательно, когда я катался по лужам и когда я мыл самокат, вода понемногу попадала внутрь.

В принципе, не сказать чтобы картина ужасная. Просто лишний мусор, который нужно убрать. Но ничего не повреждено, обмотки в полном порядке, на них вода не попадала.

Поверхность магнитов также окислилась и покрылась коррозией. Ерунда, это легко поддаётся исправлению.

Так как магниты очень сильные, то самый правильный метод их чистки – это латунная щётка. Она не магнитится и достаточно мягкая – то есть, не повредит металлическую поверхность самих магнитов. Наждак тут не подойдёт, он может испортить поверхность.

А вот металл сердечников обмоток можно зачистить шкуркой, так как здесь ничего магнитного нет.

Теперь всё хорошо здесь.

На всякий случай я обе поверхности смазал густой силиконовой смазкой – думаю, хуже не будет. Возможно, даже тонкий слой смазки как-то поможет уберечь металл от воды.

Чтобы усадить цельнолитую шину на место, нужно также воспользоваться смазкой, иначе это нереально.

Собираем колесо в обратном порядке.

Поверхность прилегания крышек следует намазать герметиком. Тогда колесо будет герметичным. Но очень сложно потом его разбирать, если что. Поэтому я нанёс слой густой силиконовой смазки. Конечно, это хуже, чем герметик. Но лучше, чем ничего. Посмотрим через год, что будет внутри.

Итак, колесо собрано.

Можно ставить назад.

Готово. Можно испытывать.

При включении самоката на холостом ходу оказалось, что внутри что-то чиркает в одном положении колеса. Правда, на скорость это никак не повлияло (я проверил). Но после того, как я встал на самокат, проблема тут же самоустранилась. Видимо, колесо уселось на место под действием массы. И больше никаких чирканий не было.

В итоге противный шелест полностью исчез, звук у самоката стал, как у новенького. Отлично, у меня всё получилось. В следующий раз разбирать мотор-колесо будет гораздо проще.

Внимание: данная статья и изображения в ней являются объектами авторского права. Частичное или полное воспроизведение на других ресурсах без согласования запрещено.

Читайте также: