Электрический веломотор

Электрический веломотор (электропривод) — главный компонент электрического велосипеда. Существуют три принципиально разных типа веломоторов:

• кареточные веломоторы (центральный мотор, «мид-драйв»);
• мотор-колеса (можно поделить на два класса — это редукторные мотор-колеса, и моторы прямого привода, или «директ-драйв»);
• фрикционные веломоторы (слабо распространенный тип).

Давайте разберемся в этих типах, так как правильный выбор мотора для электрического велосипеда переоценить сложно.

Кареточный веломотор

Как следует из названия, этот электропривод велосипеда расположен на месте каретки, и приводит велосипед в движение через стандартную трансмиссию. Отсюда вытекает главная особенность этих моторов — возможность использования передач велосипеда.

Плюсы кареточных веломоторов

Самое главное — это возможность переключать передачи. Что позволяет без особых проблем заезжать в довольно крутые горки, имея мотор относительно небольшой мощности (250-350Вт), а также передвигаться в более оптимальном для высокого КПД режиме. То есть, уехать на батарее можно дальше.

Кареточный веломотор сложно перегреть.

Более низкий центр тяжести велосипеда.

В случае установки кареточного электромотора на двухподвес масса мотора оказывается еще и подрессоренной.

Встроенный в корпус и хорошо защищенный контроллер.

Встроенный торк-сенсор (система, позволяющая мотору развивать мощность пропорционально давлению велосипедиста на педали).

При ударной нагрузке на колеса велосипеда нет запредельной нагрузки на дропауты.

Минусы кареточных веломоторов

Повышенный износ трансмиссии велосипеда. Кареточные моторы бывают довольно мощные, в разы мощнее ног самого лучшего велосипедиста. Из-за этого возрастают нагрузки и на трансмиссию велосипеда.

Надо как-то решать вопрос с временным отключением двигателя при переключении передач для избежания ударных нагрузок. Например, путем установки специального датчика (gear sensor). Либо на время переключения скоростей слегка нажимать ручку тормоза, которая отключает мотор.

Если у вас погнулся петух или порвалась цепь — до дома вы будете добираться пешком. В случае мотор-колеса можно ехать на ручке газа.

Подавляющее большинство фирменных электрических байков оснащены именно кареточными моторами, многие — с торк-сенсором.

Мотор-колеса

Веломоторы этого типа располагаются в переднем или заднем колесе велосипеда. В случае полноприводного электробайка — в обеих колесах. Бывают двух типов: редукторные и прямого привода.

Мотор-колеса прямого привода, или «директ-драйв» легко узнать по его габаритам. Они всегда большие, мотор по диаметру больше, чем кассета, чаще всего в два и более раз. Вес этих моторов тоже велик, начиная от 7 и до 10-12 и более килограммов.

Плюсы электроприводов директ-драйв

Относительно низкая цена и легкость обслуживания.

Пожалуй, основной плюс — это возможность создания электропривода большой мощности. 3-5-10 и даже более киловатт. Мотор такой мощности для обычного электрического велосипеда избыточен, это скорее экзотика. Теоретически такие моторы могут быть надежнее редукторных из-за более простого устройства — там нет редуктора.

И еще один, часто довольно сомнительный, плюс — это рекуперация (возможность генерирования электрической энергии при торможении). Но при торможениях на равнинной местности заметное количество энергии вернуть не получится. Единственный возможный плюс — это использование рекуперации при затяжных спусках в горах. Но для движения в крутые горы директ-драйв плохо подходит – для большого крутящего момента он должен иметь очень большую мощность, а при медленной езде КПД мотора мал, и батарея будет тратиться не на передвижение велосипеда, а на нагрев мотора.

Недостатки моторов директ-драйв

Очень большой вес. О таких моторах говорят как о «гире на колесе». Часто также обладают высокой ценой, ведь в мотор состоит в основном из меди, а также других металлов.

Для создания хорошего крутящего момента, например, чтобы въехать в крутую горку, двигатель должен быть очень мощным (киловатты).

При кручении педалей двигатель создает сопротивление. То есть, если батарея сядет, доехать обратно будет тяжело не только по причина наличия утяжеляющих велосипед батареи и «гири на колесе», но и по причине того, что эта гиря будет дополнительно сопротивляться кручению педалей.

Так как КПД  двигателей сильно зависит от скорости, то при медленной езде на директ-драйвах батарея будет расходоваться в основном на нагрев двигателя.

Необходимость использования усилителей дропаутов для безопасной для рамы велосипеда передачи крутящего момента. Усилители скорее всего придется изготавливать индивидуально для каждого типа рамы.

Необходимо спицевание колеса. Впрочем, спицевание колеса не является какой-то сложной и дорогой задачей. Также возможно приобрести мотор-колесо в сборе, уже вместе с ободом и спицами.

Иногда в недостатки записывают сложность снятия колеса, но на правильно собранном велосипеде установлен водозащищенный разъем, который за несколько секунд раскручивается рукой.

Плюсы редукторных мотор-колес

В сравнении с кареточными моторами — более низкая цена и простота обслуживания и ремонта.

Относительно малые, по сравнению с директ-драйвом, габариты и вес. Наиболее легкие моторы могут весить от 2х кг, при этом в диаметре они обычно меньше, чем звездочки на задней кассете, можно сказать, что выглядят незаметно.

Не создается дополнительная нагрузка на трансмиссию велосипеда, скорее наоборот, мотор снимает часть этой нагрузки, ведь педали теперь можно крутить более расслабленно.

Нет необходимости часто переключать передачи. При езде на ручке газа передачи вообще не нужно трогать.

При поломке трансмиссии велосипеда (например, погнул петух или порвал цепь) можно ехать на ручке газа.

По сравнению с директ-драйвом — большой крутящий момент при равной мощности веломотора.

Не создает сопротивления кручению педалей за счет встроенной обгонной муфты.

Возможность установки на переднее колесо, и даже создания полноприводного велосипеда.

Недостатки редукторных мотор-колес

Эти веломоторы склонны к перегреву, особенно при большой массе велосипедиста, при подъеме в гору и на высоких скоростях.

При сильном нагреве мотор уязвим к очень сильным ударам по колесу — могут выйти из стоя нейлоновые шестерни редуктора.

Также, как и в случае директ-драйва требуются усилители дропаутов, необходимость спицевать колесо (если не купить мотор в сборе с ободом).

В случае использования мотор-колес очень хорошей идеей будет установка термодатчика в мотор для контроля его температуры. Потому что при нагреве выше 120 градусов начинают терять прочность нейлоновые шестерни редуктора, а при нагреве выше 160 градусов начинают размагничиваться магниты двигателя. Какие-то двигатели нагреть сложно, а какие-то — довольно просто (особенно при эксплуатации в форсированном режиме). Все очень сильно зависит от веса велосипеда вместе с велосипедистом, от покрытия и уклона дороги. Причем, если двигатель нагрелся, часто остывает он очень медленно, даже при отрицательных температурах.

При наличии выбора отдавайте предпочтение веломоторам, у которых кабель питания выходит со стороны, обратной кассете. В противном случае будет осложнено снятие кассеты со всеми вытекающими последствиями.

Все типы электроприводов некоторые пользователи с успехом используют в форсированном режиме — то есть в режиме мощности, в два, три, а иногда и большее количество раз превышающем номинальную. Для этого повышают ток и/или напряжение питания моторов.

Для подавляющего большинства пользователей электрический веломотор прямого привода, или «директ-драйв» — не подойдет. Следует выбирать между кареточными моторами, и редукторными мотор-колесами. Эти два типа двигателей имеют свои достоинства и недостатки.

Среди наших знакомых нет людей поменявших велосипед с кареточным мотором на велосипед с мотор-колесом, обратных примеров много.

Электрический веломотор и разные типы велосипедов

В настоящее время электрический веломотор устанавливается на все типы электровелосипедов. Мотор-колеса на городские, туристические (пригородные), полноприводные и шоссейные электровелосипеды. Кареточные на горные (e-MTB), туристические, универсальные и грузовые.

Алексей Николаев, Дмитрий Константинов
https://vk.com/anphoto278
https://www.facebook.com/alexei.nikolaev.92