Часто при выборе электровелосипеда возникает вопрос: какое мотор-колесо лучше – редукторное или с прямым приводом? Каждый из этих двух типов двигателей имеет свои преимущества и недостатки.
Мотор-колесо – популярный тип двигателей для персонального электротранспорта (электровелосипедов, электросамокатов). Мотор-колесо представляет собой электродвигатель, встроенный непосредственно в ступицу велосипедного колеса. Конструкция его проста, что обеспечивает высокую эксплуатационную надежность: электромоторы данного типа не имеют компонентов, которые могли бы подвергаться трению (за исключением подшипников в редукторных моделях). Электромотор, передаточный механизм и колесо объединены в один общий узел. Применяемые в электровелосипедах двигатели могут несколько отличатся как по своей конструкции, так и по рабочим характеристикам, так и конструкции, и бывают двух типов:
- прямоприводные или с прямым приводом (Директ-Драйв Hub Motor);
- со встроенным планетарным редуктором или редукторные (Geared Hub Motor).
Мотор-колеса с прямым приводом
Мотор-колеса прямого привода имеют максимально простую конструкцию, включающую только два компонента – ротор и статор. В целом, это классические электрические двигатели постоянного тока с определенным числом магнитов и обмоток. Электромотор вращается вокруг вала, представляющего собой фиксированную ось, соответсвенно, вращая колесо и приводя электротранспорт в движение.
Прямоприводные мотор-колеса не имеют внутри механических частей, что обеспечивает высокую точность динамических характеристик электропривода, неизменных в течении всего периода использования мотор-колеса.
Преимущества Direct-Drive
- Прямоприводные двигатели производятся высокой мощностью – от 500 Вт до 3000 Вт и выше, что позволяет развивать очень выскую максимальную скорость – до 100 км/ч и даже больше. Соответственно, Директ Драйв применяют скоростных электровелосипедов, электроскутеров или электромотоциклов, рассчитанных на максимальную скорость от 50 км/ч и выше.
- Более высокий КПД за счет отсутствия редуктора.
- Низкий уровень шума и вибрации.
- Удобство и простота установки.
- Отсутствие потребности в смазке или ином техническом обслуживании. Что может быть здесь подвержено износу, так это только подшипники.
- Прямоприводные МК в момент замедления могут генерировать электрическую энергию, что дает возможность тормозить двигателем (рекуперативное торможение). Однако, как показывает практика, эффективность подзарядки батареи подобным образом крайне мала.
Недостатки прямого привода:
- По тяговым характеристикам прямоприводные моторы уступают редукторным двигателям, а в отключенном состоянии производят сопротивление при накате. В связи с этим для пересеченной местности данная разновидность мотор-колес не годится. Для того, чтобы поездки по сложным участкам местности были более комфортными, мощность мотор-колеса прямого привода должна быть выше 1,5 кВт.
- Прямоприводное мотор-колесо дороже редукторного при одинаковой мощности.
- По сравнению с редукторными моделями, имеет большие размеры и вес.
Редукторные мотор-колеса
Редукторные МК отличает наличие непосредственно редуктора и обгонной муфты. Редукторные мотор-колеса немного отличаются от прямоприводных особенностями своей конструкции, но в принципе, их характеристики сопоставимы параметрам прямоприводных мотор-колес за исключением того, что редукторные МК не рассчитаны на большую мощность.
Редукторный электродвигатель – это единый агрегат, сочетающий в одном корпусе непосредственно двигательный механизм и тройную зубчатую передачу (редуктор). При сравнительно небольших габаритах трехфазному редукторному двигателю характерно высокое число оборотов в минуту ввиду использования внутри конструкции планетарной передачи (шестерен). Редукторное мотор-колесо обеспечивает большую движущую силу на низких скоростях. Это экономичный двигатель низкой мощности.
Преимущества редукторных мотор-колес
- Сравнительно небольшой вес. Мотор-колеса данного типа практически не утяжеляют электровелосипед.
- Компактность. Редукторные мотор-колеса малогабаритны и внешне почти не заметны на электробайке.
- Отсутствие сопротивления при езде с выключенным мотором.
- Отличные тяговые характеристики и обеспечение уверенного прохождения подъемов.
Недостатки редукторных мотор-колес:
- Небольшая мощность – 250-500 Вт, что не позволяет развивать высокую максимальную скорость.
- Из-за наличия в конструкции велосипедной трещотки у редукторников не может быть рекуперации или возвращения части энергии в процессе торможения мотор-колесом. Однако хороший накат, все же, позволяет сэкономить больше энергии, чем незначительная рекуперация в мотор-колесах прямого привода. Поэтому, отсутствие рекуперации в редукторных МК можно лишь отчасти назвать недостатком (как и назвать достоинством в случае прямоприводных мотор-колес).
- Более сложная конструкция, в следствие чего – более высокая стоимость, по сравнению с прямоприводными мотор-колесами с аналогичной мощностью.
- Меньшая надежность, опять же, ввиду более сложной конструкции, по сравнению с прямоприводными мотор-колесами.
- Более низкий, чем у прямоприводных моделей, КПД. Это объясняется потерей энергии в редукторе, понижающем обороты электромотора и передающем крутящий момент на ось мотор колеса. Однако за счет хорошего наката общий КПД при эксплуатации электрического велосипеда с редукторным электромотором в зависимости от используемого скоростного режима может быть даже выше, чем у аналогичного с МК Директ драйв.
Итак, что свойственно прямоприводным мотор-колесам? Отличная динамика, максимально высокие скоростные показатели, высокий крутящий момент и КПД. Ввиду того, что технология Директ-драйв исключает использование дополнительных передаточных элементов, конструкция прямоприводного электродвигателя намного проще, при том, что он позволяет достигать высоких скоростных показателей.
Поэтому, если вы хотите ездить со скоростью от 40 км/ч и выше, то вам необходимо прямоприводное мотор-колесо с мощностью от 500 Вт. Но будьте готовы к тому, что при отключенном двигателе будете испытывать небольшое сопротивление в процессе езды. А для более уверенного пересечения сложной местности и при подъеме в гору двигатель должен быть мощностью от 1500 Вт и выше.
Однако компактные бесщеточные планетарные редукторные электромоторы, даже при возросшей популярности прямоприводных, не сдают своих позиций. Их небольшой вес и малые габариты – одно из их основных преимуществ. Даже ввиду того, что такой двигатель не позволяет развить скорость выше 25-30 км/ч, он не отягощает конструкцию велосипеда. Такие двигатели распространены в странах Европы, в Китае и Америке, где действуют ограничения на максимальную скорость и мощность велогибрида. Поэтому на заводских моделях из-за рубежа, в основном, установлены редукторные электромоторы, в первую очередь, в соответствии с правовыми нормами, а в-вторую – ввиду удешевления моделей и уменьшения веса.
Итак, если вам важен хороший накат и возможность езды на педалях (без электротяги), и не обязательна высокая скорость движения (езда в пределах 30-40 км/ч), то ваш выбор – редукторное мотор-колесо. Несмотря на то, что данный тип двигателя немного уступает в надежности прямому приводу, он компактней, тяговитей и легче. Если вы хотите ездить по городу или по равнинной местности и собираетесь разгоняться чрезмерно быстро (придерживаясь оптимальных для этих целей скоростных показателей 25-30 км/ч), то стоит сделать выбор в пользу двигателей редукторного типа.
При выборе мотор-колеса, прежде всего, стоит определиться со следующими факторами:
1. Типом местности, по которой вы планируете ездить (равнинной или пересеченной, холмистой, бездорожью).
2. Необходимыми лично для вас показателями максимальной скорости.
3. Максимально допустимой нагрузкой в сравнении с индивидуальными параметрами (весом) и тем, планируете ли вы дополнительно перевозить грузы, багаж.
Правильная эксплуатация прямоприводных и редукторных мотор-колес
Как правило, у пользователей не возникает проблем с эксплуатацией мотор-колес при должном к нему обращении.
- Мотор-колесо нельзя погружать в воду. Даже если герметизировать корпус, вероятность того, что влага просочиться через отверстие для кабеля или через подшипники на оси остается. На электробайке можно ездить во время небольшого дождя, но стоит избегать пересечения глубоких луж, которые могут достигнуть уровня мотор-колеса или электрокомпонентов.
- Мотор-колесо нельзя подвергать чрезмерной механической нагрузке, а также нельзя перегревать. Безопасная температура корпуса мотор колеса 60°C. Превышение этой температуры приводит к постепенному размагничанию неодимовых магнитов в электромоторе и уменьшению КПД мотор-колеса. Температура свыше 70°C приводит к выходу из строя датчиков Холла. Более сильный перегрев приводит к нарушению изоляции обмоток и межвитковому замыканию. Себестоимость ремонта подобных неисправностей равна покупке нового мотор-колеса, поэтому не стоит забывать о том, что вечного ничего не бывает. Даже в случае прямоприводного мотор-колеса, у которого "нечему ломаться". Езда на чрезмерно высоких скоростях может привести к быстрому износу подшипников. А у редукторных мотор-колес – к быстрому износу редуктора.
- Определенный тип мотор-колеса предназначен к эксплуатации на определенном типе транспортного средства (электрического велосипеда, электроскутера, электромотоцикла и т.д.).
