Мотор колесо для автомобиля характеристики
Обновлено: 30.06.2024
Колесо приводится в движение без дополнительных элементов передачи тяги (цепи , шестерен и т.п.). Благодаря минимизации трения и механических потерь, КПД таких электродвигателей достигает 95%. В зависимости от особенностей конструкции и других критериев можно выбрать различные виды мотор-колес.
Классификация
По конструкционным особенностям различают модели:
- Редукторные – они содержат шестерни, находящиеся непосредственно в корпусе колеса. Отличаются компактностью и меньшим весом. Планетарный редуктор обеспечивает легкому мотору (массой 2–2,5 кг) высокий крутящий момент и выступают достойной альтернативой более мощным электродвигателям с прямым приводом. Электровелосипеды с редукторными 350Вт мотор-колесами развивают скорость до 30 км/ч. Такие электродвигатели зачастую используются в серийных моделях городских, прогулочных и спортивных велосипедов. 500Вт мотор-колеса, способны разогнать электробайк до 40км/час и выше.
- Безредукторные (бесщеточные ) – моторы прямого привода. Отличаются превосходной надежностью, высоким КПД и тихой работой, но более габаритны и тяжеловесны. Используются преимущественно в электровелосипедах с высокой грузоподъемностью, скоростных моделях и скутерах.
По месту установки различают следующие типы мотор-колес:
- Задние мотор-колеса с резьбой или шлицем под кассету или трещотку цепи.
- Передние мотор-колеса. Чаще используется переднее мотор-колесо, поскольку в этом случае установка и демонтаж устройства более удобны, и нагрузка на велосипед распределяется равномернее.
В зависимости от количества витков обмотки статора моторы бывают тяговые или скоростные. Этот параметр подбирается при производстве с учетом диаметра будущего обода и требуемой скорости и тяговитости мотора.
Мотор колеса изготавливают в разных типоразмерах, и они используются на электровелосипедах, электроскутерах, электромобилях и других транспортных средствах.
Параметры мотор-колеса
Важнейшим параметром электродвигателя выступает его мощность – способность быстро вращаться и при этом создавать крутящий момент на оси. При соприкосновении колеса с поверхностью дороги крутящий момент превращается в тяговую силу. Подходящие технические характеристики мотор-колеса выбираются в зависимости от особенностей планируемой эксплуатации транспортного средства, испытываемой нагрузки, условий ландшафта и необходимого значения максимальной скорости.
- Редукторный мотор мощностью 250–350 Вт оптимально подходит для оснащения велосипеда, который будет применяться на местности с небольшими перепадами высоты (порядка 12%) пользователем с весом до 90 кг. Скорость передвижения при этом будет достигать 25–30 км/ч.
- Мотор с прямым приводом и мощностью 500 Вт обеспечивает такой же крутящий момент, как и редукторный двигатель на 350 Вт, но на прямых участках позволяет разгоняться до 45 км/ч.
- Двигатель на 600 Вт позволяет с легкостью преодолевать достаточно крутые подъемы и отлично подходит для скоростной езды по шоссе.
- Моторы на 800 и 1000 Вт обеспечивают еще больше преимуществ по скорости и крутящему моменту. Они прекрасно подходят для езды по бездорожью и холмистой местности с крутыми или затяжными подъемами. Но использовать их нужно с более мощными аккумуляторами, а значительное увеличение массы опасно перегрузкой рамы.
- Сразу 2 мотор-колеса (переднее и заднее) мощностью 600–1000 Вт устанавливаются на велосипеды, эксплуатируемые в горной местности с крутыми подъемами.
Предлагаем вам также ознакомиться с нашим предыдущим материалом о том, как правильно пользоваться Li-ion аккумулятором.
Двенадцать лет назад в лабораториях компании Michelin началось создание экологически чистого электрического колеса будущего, вмещающего в себя весь автомобиль, не считая кузова и сидений: двигатель, трансмиссию, подвеску, рулевое управление и тормозную систему
Авто с электрическими мотор-колесами обладают рядом веских преимуществ перед традиционными. В первую очередь это отсутствие множества сложных и тяжелых передаточных механизмов между двигателем и колесом — сцепления, трансмиссии, приводных валов и дифференциалов. Во-вторых, отменная динамика: компактные и легкие электрические моторы способны развивать крутящий момент вплоть до 700 Н•м даже на самых низких оборотах. В-третьих, управляемое мотор-колесо делает автомобиль чрезвычайно маневренным — ведь все колеса могут вращаться с разной скоростью и даже в разных направлениях. Машина способна разворачиваться на 360 градусов, парковаться в самых сложных условиях и мгновенно адаптироваться к качеству дорожного покрытия. В-четвертых, значительно упрощается конструкция важнейшей для электромобилей системы регенерации энергии торможения. Ну и в-пятых, ничто не сможет сравниться с мотор-колесом в обеспечении активной безопасности движения — все продвинутые электромеханические алгоритмы типа ABS, ESP, Traction Control, Brake Assist и так далее запросто прошиваются в управляющий софт и воздействуют на каждое отдельное колесо.
За перечисленные преимущества мотор-колесо расплачивается столь же существенными недостатками. Главный из них — масса механизмов, помещаемых внутрь обода. Высокооборотные электродвигатели мотор-колес нуждаются в понижающем редукторе. Он должен быть компактным и герметичным. Редуктор добавляет несколько килограммов к общей массе колеса. Для традиционных автомобилей лишний вес в конструкции трансмиссии не критичен. Но для колес действует совершенно другой принцип. Большая неподрессоренная масса, или, говоря проще, тяжелые колеса, резко снижает комфорт и управляемость, повышает износ подвески, передает на кузов вибрации. Оптимальный вес колеса для среднеразмерного автомобиля составляет от 10 до 30 кг без учета шины. Вписаться в эти жесткие рамки мотор-колесу очень непросто.
Наконец, ремонт мотор-колеса представляет собой операцию, требующую высокой квалификации. Переобуться в обычной шиномонтажной мастерской у его владельца не получится. А если повреждение произойдет вдалеке от сервисного центра? Запасное мотор-колесо в багажнике? Вряд ли это возможно, ведь стоимость такой запаски отобьет всякое желание покупать электромобиль.
Кузов
Двигатель
Трансмиссия
Третью передачу используем для езды по городу, четвертую – по загородной трассе, вторую – по буеракам. Первая вообще никогда не используется, момент на колесах такой, что их просто прокручивает при легком касании акселератора!
Плита легко делается своими руками из толстолистовой стали или алюминия – достаточно наличия слесарных навыков среднего уровня, болгарки и дрели.
Переходную втулку, соединяющую валы электромотора и КПП, также сделать несложно с помощью дяди Васи-токаря и сварки – с одной стороны втулка должна совмещаться с валом электродвигателя, а с другой к ней приваривается шлицевая часть, вырезанная из диска сцепления той коробки, с которой мы соединяем электромотор.
Батарея
В свое время через свинец многие проходили – и я в том числе. Сейчас такие ошибки повторять никакого смысла нет. Стартерные батареи у меня начали помирать через пару месяцев, еле успел распродать за полцены, пока не потеряли емкость. Потом одно время использовал герметичные батареи от питания телекоммуникационных систем (источники бесперебойного питания сотовых вышек) – хватало на сезон, начинало расти внутреннее сопротивление… Поэтому, как только появился широкодоступный литий-феррум, все перешли на него. Лучшая удельная плотность энергии, умение отдавать и принимать большие токи, долговечность, морозостойкость. Но цены пока высоки, и батарея является самым дорогим узлом электромобиля – это нужно учитывать самодельщику…
Считаем:
30 ампер-часов х $1,5 = $45 за одну банку $45 х 30 банок = $1350 $ за всю батарею
В общем, батарея небюджетна, и это лишь емкость, пригодная для первых экспериментов – по-хорошему, её нужно увеличивать хотя бы вдвое.
Прочие узлы
Собственно, помимо мотора, трансмиссии и батареи в простейшем электромобиле имеется еще ряд узлов – как необходимых, так и устанавливаемых по желанию. Категорически необходимым является, конечно же, контроллер управления двигателем. В простейшем варианте он может быть изготовлен самостоятельно на относительно недорогих и широко распространенных деталях, а датчиком педали газа послужит датчик угла поворота дроссельной заслонки от инжекторного ВАЗа. Можно купить контроллер у отечественных самодельщиков, выписать фабричный из Китая или заказать с eBay бэушный брендовый блок от Curtis – обойдется модуль в 250–300$.
Дополнительных узлов, которые не являются обязательными для пробной (а то и вообще!) поездки – немало. Например, печка, из которой выкидывается жидкостный радиатор и устанавливается вместо него электрический ТЭН. Или, скажем, вакуумный насос для усилителя тормозов. Поскольку двигатель внутреннего сгорания на машине отсутствует, исчезает и разрежение впускного коллектора, необходимое для работы вакуумного усилителя тормозов. Поэтому многие самодельщики ставят электрические вспомогательные насосы ВУТ, заимствованные от машин типа Volvo XC90, Ford Kuga и т. п.
Цены и деньги
Ну или, скажем, следующая планка — Hyundai Solaris. Новым он стоит от 600 000 рублей, что составляет около 9 200 $. Подобную же сумму придется затратить, если строить электромобиль на базе более-менее свежего кузова иномарки, который прилично выглядит снаружи и имеет не убитый салон, купив к этому кузову хороший американский электромотор, надежный фирменный контроллер Curtis и набрав емкую батарею. Однако на выходе – в общем-то, почти то же самое, что и в первом случае… У Соляриса в козырях максимальная скорость и динамика, возможность пополнять запас топлива повсеместно, а не только в личном гараже, где есть розетка, все преимущества новой и надежной машины с массой функциональных удобств, гарантии и прочее. Самоделка же, пусть и более приличная внутри и снаружи, остается самоделкой – машиной с существенными ограничениями по дальности пробега и возможности заправки, вечным конструктором, тренажером для рук и ума.
Выводы
С точки зрения приложения рук и ума для человека, любящего автомобили и технологии, постройка электромашины, безусловно, оправдана! Хобби это, конечно, затратное, но все познается в сравнении — причем, в сравнении не с олигархическими крайностями вроде коллекционирования яичек Фаберже, а со вполне распространенными и массовыми техническими прикладными увлечениями. Скажем, любителю рыбалки средненькая надувная лодчонка с подвесным двигателем известной марки сил эдак в десять выльется как минимум в две трети простейшего электромобиля.
Хороший квадрокоптер с камерой стоит не меньше. На этом фоне постройка электромобиля ничуть не выделяется – нормальная такая мужская забава…
Однако, пока не подешевели эффективные батареи и не распространились недорогие комплекты тяговых моторов и контроллеров, как это произошло с китами для электровелосипедов, электромобиль гаражной постройки в отношении стоимости эксплуатации вряд ли будет серьезным конкурентом бюджетным бензиновым авто и тем более – газифицированным машинам… В случае стремления к экономии вложиться в установку пропанового газового оборудования – проще и выгоднее…
Фото любезно предоставил американский самодельщик Брюс, тщательно документировавший все этапы постройки в домашних условиях своего электромобиля на базе пикапа-хэтчбека Suzuki Mighty Boy 1985 года.
Американская фирма Orbis изобрела колесо заново, разместив в ступице электромотор, и придумала как эту конструкцию установить на обычный серийный автомобиль почти без переделок.
Встроенный в ступицу колеса электромотор – далеко не сенсация для автомобильного мира. Автором изобретения считается американец Веллингтон Адамс, придумавший конструкцию мотор-колеса ещё в 1884 году. Позже, в 1897 году, 22-летний Фердинанд Порше изготовил такой электродвигатель, а фирма, в которой он тогда работал, оборудовала ими электромобиль Lohner-Porsche. Впоследствии мотор-колёса стали применять на автомобилях и велосипедах. Однако, современная инженерия и новые материалы позволили усовершенствовать эту идею и адаптировать к автомобилям наших дней.
В частности, американский изобретатель Маркус Хейс, основавший вместе со своим коллегой Скотом Стритером фирму Orbis, разработал собственную конструкцию мотор-колеса, которое можно установить на самый обыкновенный серийный автомобиль с минимумом переделок. Устройство назвали Ring-Wheel. При этом монтаж пары таких мотор-колёс может сделать любую моноприводную машину полноприводной, а также добавить ей мощности от 100 до 150 сил в зависимости от выбранных для этих колёс электромоторов.
Колесо Ring-Wheel от Orbis представляет собой лёгкий алюминиевый диск (по сути, обод) с покрышкой на нём и размещённым на внутренней части тормозным механизмом. Компактный электродвигатель, вращающий кольцевую шестерню, находится на ступице со смещением и неподвижен. Вся конструкция ступицы мотор-колеса крепится к стандартным рычагам подвески автомобиля. На ней же размещён тормозной суппорт и треугольная система подшипников колеса. Их три: на два нижних опирается масса автомобиля, а третий удерживает обод от наклона во время движения. То есть всё довольно компактно и легко.
Остаются вопросы только к защите этих механизмов от грязи и посторонних предметов, а также к долговечности подшипников на ободе. Ну, и к цене, разумеется. На данном этапе фирма Orbis оценивает установку пары таких мотор-колёс собственной конструкции примерно в $10 000. Впрочем, авторы изобретения уже ведут переговоры с инвесторами. А, как известно, серийное производство может существенно снизить стоимость конечной продукции.
Читайте также: