Сегодня вы узнаете как сделать электрический велосипед, собранный своими руками из болгарки – пошаговое описание процесса создания с фото, и видео испытания электровелосипеда.

Сейчас мы рассмотрим эту , автором было принято решение создания транспортного средства, взяв за основу старенький велосипед. В процессе автор не уделял особое внимание внешнему виду своей модели, главной задачей было создание полноценного электрического велосипеда.

Собираем электровелосипед своими руками

Это творение техники было изготовлено из следующих материалов:
дедушкиного велосипеда;
шлифовальной машинки (болгарки), мощность 750 Вт;
инвертора (преобразователя напряжения) 12В–220В;
литиевых аккумуляторов;
кнопки с регулировкой мощности;
проводов;
куска металлического листа;
ручки и тросика ручного тормоза велосипеда.

Чтобы воплотить задуманное, не требуется разборка болгарки, она остается целой и невредимой. Болгарка может быть в любое время снята с велосипеда и использована по прямому назначению.

Переходим к самому процессу.

Эта конструкция предусматривает передачу вращательного момента от вала шлифмашинки прямо к покрышке на колесе. Это осуществляется посредством вот такой втулки, показанной на фото.

Саму втулку одеваем на вал болгарки. Чтобы обеспечить хорошую сцепку втулки и покрышки, на втулке были наварены выступы в виде пупырышков.
После этого шлифовальная машина закрепляется на раме велосипеда с помощью такого приспособления, работающего сцеплением. Если нажать ручку на руле, тросик потянет рычаг, которым прижимается втулка вала болгарки к покрышке на колесе.

Устанавливаем тросик.

Работа механизма.

Благодаря этому, мы можем ехать на велосипеде, только крутя педали. Для перехода на использование электротяги, просто нажимаем ручку на руле, и после этого вал сразу прижимается к покрышке на колесе.

Следующим шагом будет подключение электрического двигателя к источнику питания 220V, автор выполнен это в следующий способ.

Он зафиксировал инвертор на багажнике электровелосипеда.

Инвертор является преобразователем напряжения. Здесь работа проводилась с преобразователем постоянного тока 12В в переменный 220В, как раз чтобы обеспечить питание болгарке.

Чтобы вся эта система работала, используем аккумулятор на 12В. Автор решил этот вопрос таким образом. У него была пачка аккумуляторов от зарядных устройств мобильных телефонов. Из этих аккумуляторов была соединена батарея, которая выдавала 12В и 20А.

Аккумулятор был подключен на вход (12В) инвертора, выход же инвертора (220В) – посредством кнопки включения – к болгарке.

Самодельное транспортное средство прошло все тесты, электровелосипед может ехать со скоростью до 50 км/ч.

При этом один минус заключается в небольшой пробуксовке втулки вала на болгарке о покрышку на колесе, когда электровелосипед трогается с места. Если вы хотите более резвый старт велосипеда с места, оденьте на втулку фрагмент резины от велосипедной камеры.

Вот такой достаточно простой способ создания удобного и экономного вида транспорта – на нем вы можете проехать на одном заряде порядка 30 км.

Каждому человеку будет очень тяжело крутить педали при подъеме в горку, особенно с затяжным уклоном. Не менее утомительно ездить на велотранспорте против сильного ветра, когда даже со спуска нужно прилагать усилие на педали, чтобы не остановиться. На прямых участках дорог, ну и особенно на склонах, велосипед имеет одни преимущества: тишина хода, нет ограничения в запасе топлива, не предъявляются требования государственного транспортного учёта. Скорее всего, если бы были массово доступны велосипеды с электроприводом, то легким двухколесным транспортом пользовались бы раза в два больше людей.

Устройство электровелосипеда

Чтобы собрать самодельный электропривод или установить купленный комплект на велосипед необходимо знать назначение отдельных устанавливаемых деталей. По сути, электровелосипед – это обычный велосипед, на котором дополнительно закреплены следующие детали:

• электродвигатель;
• передаточный механизм;
• аккумуляторная батарея;
• контроллер;
• регулятор скорости;
• оборудование контроля.

Электродвигатель может быть коллекторным, со щетками, или бесколлекторным, более простым по устройству, но более габаритным при равной мощности. Рационально устанавливать на велосипед электромоторы мощностями в пределах 150-1500 Вт. По рабочему напряжению электродвигатели выбираются на 12, 24, 36, 48 В. Чем выше напряжение, тем ниже ток, протекающий по обмоткам двигателя и подключаемым проводам, следовательно, можно использовать проводники меньшего сечения.

Своими руками можно собрать ременной, цепной или фрикционный передаточный механизм.

Аккумуляторная батарея обычно закрепляется на багажнике или в креплении на раме велосипеда. Лучше использовать необслуживаемые аккумуляторы, без жидкости. Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют больший вес, в сравнении с другими типами аккумуляторов, при той же емкости. К тому же из них вытекает кислота при наклоне велосипеда. Разумно поставить батарею емкостью не более 20 Ач, так как большего объема батареи будут слишком тяжелыми, чтобы возить их на велосипеде.

Контроллер, заводский сборки, представляет собой прямоугольный блок в алюминиевом корпусе, для лучшего охлаждения. Главное назначение контролера – это изменять величину тока питания электродвигателя, по падению напряжения на переменном сопротивлении в регуляторе скорости. Регулируется ток силовыми тиристорами или полевыми транзисторами, им то и нужно охлаждение при работе. Второстепенные функции электронного блока: измерять уровень заряда батареи, ограничивать ток заряда батареи, ограничивать скорость передвижения на велосипеде.

Регулятор скорости фактически является переменным резистором. Для удобства этот реостат устанавливается в привычную поворотную ручку, которая одевается на руль.

К оборудованию контроля относятся:

• предохранители;
• тормозная ручка с микроконтактом, который отключает электродвигатель во время торможения;
• фара в корпусе, с выключателем питания, сигналом, светодиодным индикатором уровня заряда батареи;
• датчик, включающий двигатель при вращении педалей.

Виды электроприводов

Электроприводы для велосипедов бывают трех видов:

1. Фрикционные.
2. Цепной, ременной.
3. Мотор-колесо.

Фрикционная передача

Подобная разновидность электропривода встречается в продаже, но большой популярностью не пользуется. Монтируется привод в сборе с электродвигателем и батареей на подседельный штырь, над задним колесом. Передача вращения от электродвигателя происходит за счет трения обрезиненного ролика об покрышку. Кажется, что в такой передаче все просто и надежно. Но такой способ передачи отлично работает только на детских электрических машинках и велосипедах, а для ежедневного использования на большом велосипеде он является не удачным.

У фрикционной передачи много недостатков.

• Быстро стирается покрышка приводимого в движение колеса.
• Необходимо поддерживать повышенное давление в камере движимого колеса.
• Возникает пробуксовка приводного ролика при подъеме в горку, перевозке груза, особенно при езде по мокрой дороге или снегу.
• Тяжелый привод создает сильное изгибающее усилие на подседельный штырь и постепенно ломает раму велосипеда.

Фрикционный электропривод для велосипеда имеет одно преимущество – простота установки . Велосипед оборудовать таким приводом посильно каждому человеку: достаточно закрепить устройство над колесом, установить ручку-регулятор, и можно отправляться в дорогу.

Ременной или цепной электропривод

Такой вариант привода многие мастера собирают своими руками из электромоторов от стиральных машин, автомобильных стартеров, клиновых ремней, цепей, тяжелых свинцово-кислотных аккумуляторов.

У электроприводов с цепными и есть недостатки.

• Открытая передача подвержена повышенному износу.
• Такая передача на колесо значительно более шумная, чем у других электроприводов на велосипед. Особенно слышен шум цепи, ремня при прогулке на велосипеде по парку, лесу.
• Чтобы подключить подобный электропривод к велосипеду, необходимо на раму поместить громоздкую конструкцию для крепления электродвигателя и ведущей звездочки или шкива.

Элекпропривод через цепь или ремень является очень удобным, чтобы построить самодельный электровелосипед.

1. Можно подключить цепной привод к многоскоростной передаче велосипеда. Переключая передачи, легко регулировать величину усилия на электродвигатель, при подъеме в гору, проезжая глубокий песок, снег. Когда электродвигатель вращается на полных оборотах, не гудит, он потребляет меньше тока. Заряда аккумуляторов хватает на долгое время, если не перегружать электродвигатель.
2. Можно собрать такой электрический велосипед с цепным или ременным приводом, который сможет развивать большую скорость, чем готовые, заводской сборки варианты. Развить рекордную скорость на велосипеде поможет имеющаяся скоростная цепная передача.
3. Свободный выбор места установки электродвигателя, так как длину цепной и ременной передачи можно менять в широких пределах.

Продаются готовые наборы со звездочками, цепью, электромотором, батареей, зарядным устройством, контроллером, ручкой-регулятором, которые подойдут на велосипед без амортизаторов, с жестким хвостом (хардтейл) и полным подвесом. Только цены на электронаборы с цепной передачей выше, чем на комплекты электроприводов другого вида. Большую популярность среди покупателей имеют наборы с цепной передачей тайваньского производителя Cyclone.

Мотор-колесо

Наиболее распространенный вид электропривода, имеющийся в продаже. В таком устройстве бесколлекторный электродвигатель установлен в ступицу колеса.

Преимуществ у колеса с электромотором много:

• Установить мотор-колесо несложно, как сзади на раму, так и спереди на вилку.
• Можно собрать полноприводной велосипед, установив два мотор-колеса.
• Работающий бесколлекторный двигатель практически не слышно.
• Колесо на велосипеде с большой ступицей смотрится значительно лучше, чем закрепленный на раме электродвигатель.

Имеется несколько замечаний по опыту использования мотор-колеса.

1. Нельзя устанавливать колесо с электромотором большой мощности на алюминиевую вилку, иначе тангенциальная сила вращения мотора сломает усик дропаута вилки. Вилка велосипеда отлично выдерживает поперечную силу, направленную снизу вверх. Задние дропауты велосипеда рассчитаны на тангенциальную силу, которая смещает колесо перпендикулярно оси, поэтому на них можно смело ставить колесо с электромотором максимальной мощности.
2. Нельзя крутить мотор-колесо с замкнутыми проводами, выходящими из него. Первое, что делает человек, взяв колесо в руки – он начинает его крутить. При принудительном вращении любой электромотор вырабатывает электрический ток. От статора электродвигателя выходит три толстых провода и два или более тонких от датчика. Если при вращении колеса эти провода будут замкнуты между собой, то между ними пробьет искра, и испортит датчик.
3. Монтировать электроколесо нужно так, чтобы провода, выходящие из его ступицы, были слева. Тогда колесо будет вращаться в нужную сторону.
4. Во многих азиатских странах существует ограничение скорости передвижения на велосипеде – не более 25 км/ч. Поэтому в контроллере предусмотрена блокировка от превышения установленной скорости. Быстрее разогнаться не получится, даже ускоряя велосипед педалями. Выключенный контроллером электродвигатель будет работать в режиме генерации, как электромагнитный тормоз.

Продается множество наборов, в которые входят: собранное колесо с электродвигателем от 200 до 1000 Вт, контроллер, батарея, зарядное устройство, оборудование контроля, регулятор скорости. Можно купить более дешевый комплект мотор-колеса на велосипед, в котором нет аккумуляторной батареи, и продается не собранное колесо, а отдельно втулка с мотором. Самые популярные электроколеса на велосипед выпускают фирмы: Electra, Golden motor, Polariss, Yamasaki.

Нужно сказать, что сейчас нет смысла собирать электровелосипед из подручных комплектующих, так как можно приобрести проверенный, надежный набор электропривода на велосипед. К тому же, можно купить готовый, красиво собранный электровелосипед например у таких производителей: GRACE, Izip, Sanyo Electric, Schwinn, Yamaha.

Собрать электровелосипед самому довольно просто и одновременно выгодно.
Готовые модели часто имеют сильно завышенную стоимость, тогда как отдельное приобретение компонентов и начальные навыки работы с инструментом, а также знание основ электротехники, позволит собрать электровелосипед в два или три раза дешевле готового аналога. При этом частая проблема – это отсутствие в продаже велосипеда с требуемым набором характеристик, тогда как выбирать отдельные компоненты под свои запросы получается лучше. Производители готовых моделей часто используют самое дешевое оборудование, как в плане велосипеда-донора, который отдельно стоит не больше 1/6 от общей суммы и крайне ненадежен, так и электрооборудования, которое обычно самое примитивное и устаревшее. Забегая вперед, хотелось бы сказать, что не стоит строить своё впечатление о электровелосипедах на основании опыта эксплуатации готовой модели, купленной в магазине. Если коротко описать примерную схему действий, то фактически следует установить на самый обычный велосипед двигатель, батарею, электронный дроссель (ручку газа) и контроллер, который распределяет подачу энергии от батареи по обмоткам двигателя в соответствии с положением ручки газа и нагрузками. Сложнее всего определиться с правильным выбором необходимых совместимых друг с другом компонентов. Однако, на сегодняшний день выпускаются и активно продаются так называемые кит-комплекты, которые включают в себя контроллер, двигатель (часто уже заспицованный в колесо) и прочие элементы. Конечно, если собирать электровелосипед решает специалист, то выбор обусловлен набором приобретенных знаний и четкими сформулированными на практике требованиями, однако для новичка готовый комплект может оказаться наиболее удобен. При использовании кит-комплекта достаточно правильно подобрать аккумулятор. Существуют и другие варианты сделать свой велосипед электрическим. Ещё наши дедушки пробовали прилаживать в качестве двигателя электромоторы от стиральных машин и прочей электрической утвари. Сейчас некоторые изобретатели используют двигатели от стартера автомобиля или шуруповерты. Мало того, существуют даже «промышленные» варианты для использования шуруповерта в качестве двигателя электровелосипеда или электросамоката. Опустим такие варианты инженерного творчества и будем рассматривать сборку электровелосипеда на базе современного моторколеса. Это значительно проще и не требует от велосипедиста наличия огромного ассортимента разных инструментов и недель расчётов и адаптации конструкции. Отметим, что помимо стандартного моторколеса существуют другие варианты электрических двигателей для велосипеда, например с цепным приводом. Эти конструкции отличаются рядом характеристик, однако в целом для рядового пользователя гораздо удобнее и практичнее использовать всё те же моторколёса, которые обладают достаточными показателями даже для использования в профессиональном режиме. При этом большинство отзывов про модели с цепным приводом отрицательные. Если рассмотреть действия по самостоятельной сборке электровелосипеда, то нужно ориентироваться на следующие пункты: 1 Для начала потребуется надежный велосипед-донор. Велосипед, на который будут устанавливаться все компоненты, должен быть исправным, иметь хорошие тормоза и крепкую вилку. Нужно понимать, что если донор и так еле ездит, то установка дополнительного тяжелого оборудования окончательно выведет его из строя. Особое внимание следует уделить дропаутам вилки и рамы. Частое явление – это поломка дропаутов из-за возросших нагрузок. Особенно это критично для вилки. Нужно понимать, что поломка дропаута на ходу закончится серьезной травмой. В продаже можно найти специальные усилители для стандартных дропаутов. Если планируется быстрое движение, а проект использует мощные компоненты, то стоит всерьез задуматься о двухподвесном доноре. На большой скорости все неровности мешают велосипеду гораздо сильнее и сводят на нет полноценное использование мощного проекта. При выборе велосипеда донора нужно заранее продумать, где и как будет размещенаккумулятор, и какой тип мотора будет выбран. Если предполагается покупка мотор-колеса, то ситуация заметно упрощается. Для размещения аккумулятора вполне подойдет багажник, однако нужно правильно распределить вес по всему велосипеду и между колёсами. Концентрация веса на заднем колесе приведет к тому, что велосипед будет плохо управляться. Если речь идёт про скорости ниже 35 км/ч, то это не критично, но если собирается мощный проект, то о правильной развесовке стоит подумать очень тщательно. Перед окончательным закреплением аккумулятора на выбранной позиции рекомендуется проехаться на велосипеде с черновой установкой аккумулятора и проанализировать, будет ли такое положение удобным или нет. Особое внимание нужно уделитьвыбору батареи. Под напряжение батареи будут подгоняться все остальные компоненты. Часто используемые напряжения – это 24 В, 36 В и 48В. Батарея должна быть выбрана таким образом, чтобы на каждый элемент батареи не приходились критичные токи разряда. В противном случае батарея прослужит совсем недолго. Самый простой и дешевый способ раздобыть нужную батарею это использовать гелевые кислотные батареи, которые часто применяются вUPS. Один блок имеет рабочее напряжение 12В и способен работать долгое время с высокой токоотдачей. Автомобильные аккумуляторы для электровелосипеда не подойдут. Во-первых, при падении кислота может вылиться, а во-вторых, батарея способна отдавать максимальную мощность только в течение первых минут работы, а не всё время движения. Если батарея покупается отдельно, то нужно заранее позаботиться о наличии соответствующего зарядного устройства. Для монтажа потребуются качественныепровода с низким сопротивлением (нужно проверить сечение кабеля). Следует примерно прикинуть количество необходимых жил в общем проводе и стараться раздобыть провод в одной общей рубашке. Если сделать это не удалось, то нужно заранее позаботиться о приобретении хлор-винилового рукава, в котором будут размещены все провода (или группы проводов). Некоторые велостроители используют рукава для электропроводов. Единственное чего не следует допускать – это провисшие провода, которые цепляются за деревья или могут угодить в колесо. Следующее, что нужно сделать - это найти контроллер и ручку дросселя, если каждый элемент приобретается отдельно. Контроллер следует подбирать по напряжению и мощности двигателя. Дроссель – наиболее удобный для пользователя. Желательно выбирать все компоненты от одного производителя, это избавит от лишнего несоответствия в соединительных разъемах. Также нужно проанализировать соответствие всех типов оборудования, изучив подробные характеристики устройств. Например, безредукторные моторколеса не умеют работать с некоторыми контролерами для редукторных моторколес. Функция рекуперации энергии должна поддерживаться контролером, аккумулятором (платойBMS) и моторколесом одновременно. Все требуемыесхемы по подключению можно легко найти в интернете по названию контроллера и двигателя (марка указана на корпусе или печатной плате). Чаще всего, если выбраны компоненты одного производителя, достаточно взглянуть на цвет проводов и это позволяет правильно соединить всю систему. Сразу можно озаботиться приобретением усовершенствованного бортового компьютера, который умеет эффективно работать с разрядом батареи и обладает рядом удобных функций. Моторколесо можно установить как на переднее колесо, так и на заднее. При выборе нужно помнить, что двигатели для переднего и заднего колеса различаются. Рациональнее устанавливать двигатель на заднее колесо, но при этом, как указывалось выше, нужно правильно распределить массу всех компонентов по велосипеду. Как видно из плана, собрать обычный электровелосипед совсем не сложно, но нужно понимать, что если хочется получить аппарат, соизмеримый по своим характеристикам с мощным мопедом, нужно внимательно и тщательно изучить всю имеющуюся информацию по совместимости, выполнить все нужные расчёты и потратить время на всестороннее доведение железного коня. Не нужно думать, что если с первого раза не вышло собрать достойный проект, то все электровелосипеды как класс никуда не пригодны. Это типичная мысль новичка, который ещё не успел глубоко вникнуть в теорию и не задумывается о таких мелочах, как балансировка заряда в банках или тип соединения банок аккумулятора.

Все началось в прошлом году, когда я стал все чаще и чаще ездить на работу на велосипеде, т.к. ожидания в автомобильной толпе, после рабочего дня, момента приезда домой стали напрягать все больше и больше. Путь на велосипеде от дома до работы занимал по времени почти также как и на машине. Но с учетом того, что путь проходил большую часть по дорогам, на которых практически отсутствовало движение автомобилей, вдоль прибрежной полосы водохранилища и живописной аллеи, в которой в утренние часы проводили разминку спортивно-ориентированные люди, а берег украшали зевающие рыбаки с удочками – езда на велосипеде доставляла еще и моральное удовлетворение от любования за всем происходящим вокруг.

(много картинок)

Единственным недостатком, омрачающим поездки на работу была горка, протяженностью около 300 метров с довольно крутым подъемом, при въезде на которую приходилось сбрасывать на низшие передачи и прикладывать значительные усилия. Следствием этого являлось не комфортное состояние перед началом рабочего дня в офисе.

Родилась мысль оснастить свой велосипед двигателем, который бы помогал в трудные минуты. Изучив довольно много видеороликов на YouTube, форум сайта endless-sphere.com и другие ресурсы об электрификации в домашних условиях велосипеда, в голове сформировалась картина решения поставленной задачи. Осталось только реализовать.

Мысль о покупке готового набора с мотор-колесом на переднем приводе казалась мне банально простой, а также две другие причины: малая развиваемая мощность (до 500 Вт) и дороговизна – сыграли не в ее пользу.

Акцент был сделан на задний привод и использование бесколлекторного двигателя. КПД такого решения, казалось, должно быть выше, чем использование переднеприводного мотор-колеса.

Уже имея небольшой опыт в радиомоделизме, я решил использовать для реализации своей задумки компоненты от HobbyKing, как основные при постройке электровелосипеда. Механику же было решено использовать ту, которую легко достать в любом авто- или веломагазине.

Компоненты

Для постройки электровелосипеда использовались следующие компоненты:

HobbyKing

Двигатель (1500 руб.)
Контроллер двигателя (700 руб.)
Аккумуляторная батарея (1300 руб.)
Серво-тестер (200 руб.)
Зарядное устройство (700 руб.)
Силовые провода (красный / черный) (200 руб.)
Коннекторы 1 , коннекторы 2 (200 руб.)
Ваттметр (необязательно) (600 руб.)
Термоусадка (необязательно)

Автомагазин

Шкив генератора ВАЗ-2108, 4 шт. (500 руб.)
Ремень генератора ВАЗ-2108, 2 шт. (200 руб.)

Веломагазин

Фривил (150 руб.)
Втулка, 2 шт. (500 руб.)
Цепь (150 руб.)
Переключатель передач (300 руб.)
Звезда 52T (300 руб.)

Строительный магазин

Алмазный диск 150 мм (150 руб.)
Винты, гайки, шайбы (150 руб.)
Алюминиевый профиль 20x10 (100 руб.)

Итого 7300 руб.

Изготовление (механика)

Так как электровелосипед я планировал построить заднеприводным, для передачи крутящего момента на заднее колесо решил использовать цепную передачу, а для увеличения коэффициента передачи поставить звезду с большим числом зубьев.

Изначально я планировал вырезать звезду с нужным количеством зубьев с помощью лазерной резки в какой-нибудь мастерской, но поиски готового 3D-шаблона нужной конфигурации заняли много времени и ни к чему путному не привели. Заказ же резки вместе с изготовлением дизайнером шаблона выливался в копеечку (около 1500 руб.). Это ставило на нет основной принцип задуманной идеи – минимизация расходов на заказные и использование доступных готовых недорогих компонентов.

Поэтому в веломагазине (веломастерской) была приобретена самая большая звезда 52T, снятая с кассеты. А для крепления ее к втулке заднего колеса в строительном магазине куплен алмазный диск для болгарки подходящего диаметра (15 см). Центральное отверстие диска пришлось расточить сверлом и напильником до нужного диаметра втулки заднего колеса. Крепление этой конструкции к заднему колесу выполнено тремя болтами к спицам. Желательно для крепления использовать “ушастые” гайки, которые хорошо цепляются за спицы, а также автоконтргайки (с вкладышем). Звезду следует отбалансировать на крутящемся колесе, чтобы не было биений в разные стороны.

Для предотвращения передачи крутящего момента на двигатель с вращающегося колеса я использовал фривил на 16 зубьев, который легко купить в любом веломагазине. Проблема в том, что он предназначен для использования с более крепкими цепями и стандартные узкие цепи на него не садятся. Чтобы это стало возможным надо зубья фривила немного обточить по бокам. Я использовал для этого ручную бор-машинку с насадкой из точильного камня. 10 минут и все готово – напильником это растянулось бы надолго.

Так как фривил предназначен для накручивания на заднюю толстую втулку он имеет внутреннюю резьбу большого диаметра и для крепления его к передаточной втулке (с диаметром резьбы 10 мм) необходим переходник. Такой переходник я тоже смог найти в веломагазине. Он продавался в комплекте с втулкой черного цвета и я не знаю для чего она нужна. На фото представлен второй такой же переходник, который был с другой стороны с обратной резьбой.

Для натяжения цепи от фривила до ведомой звезды заднего колеса я использовал стандартный недорогой переключатель скоростей. Конфигурация натяжителя получилась, конечно, не самой удачной, но в целом он выполняет свою роль, а ничего лучшего я придумать не смог.

Для поэтапной передачи крутящего момента с двигателя на фривил я использовал две переходных втулки с установленными на них шкивами под клиновой ремень генератора ВАЗ-2108. Вся конструкция крепится с помощью алюминиевых профилей на раме велосипеда.

UPD. Рама не должна быть из композитных материалов вроде карбона, т.к. она должна быть монолитной и без повреждений для сохранения прочности. В противном случае рама может лопнуть. Не рекомендуется также использование алюминиевых рам. Лучше всего использовать как у меня стальную раму.

Переходные втулки тоже не обычные. У них значительно больше диаметр плоскостей, куда крепятся спицы. Это позволило прикрепить их к алюминиевым профилям. Для этого дырки под спицы немного рассверливаем под винты M3.

Шкивы для ремней имеют бОльший внутренний диаметра, чем диаметр резьбы переходной втулки, поэтому для исключения неточной установки шкивов я наматывал на резьбу втулки изоленту слой за слоем до диаметра отверстия шкива, а для фиксации под гайки использовал шайбы диаметром 30 мм.

В принципе, можно использовать одно передаточное звено клиноременной передачи. Запаса мощности двигателя хватит для езды по прямым дорогам и небольшим склонам. Но для уверенной езды по песку и в горки лучше использовать два звена. Каждое звено имеет кратность около 2x. Тем самым увеличивая в 2 раза передаваемый на колесо крутящий момент.

Изготовление (электрика, электроника)

Контроллер двигателя я прикрепил с помощью стяжек к одному из алюминиевых профилей, прикрепленных к раме, используя для лучшего контакта термопасту. Это позволяет лучше отводить тепло от контроллера и в процессе езды чувствуется как профиль и рама в окрестности контроллера нагреваются. С другой стороны контроллера, где установлен его радиатор, я аккуратно срезал ножом термоусадку и пристроил маленький вентилятор от старого процессора Intel 586. Хотя, по опыту эксплуатации он оказался не нужным.

Для управления мощностью двигателя я использовал серво-тестер, переведенный в ручной режим управления. Для питания серво-тестера и вентилятора охлаждения используется микросхема L7805 (КРЕН5А).

Поначалу, я отпаял с серво-тестера переменный резистор и поместил его рядом с правой рукояткой на руле. Оказалось, что такой способ плавной регулировки мощности имеет свои недостатки. Особенно неудобно им пользоваться в экстремальных ситуациях, когда приходится резко тормозить, когда рука перемещается на рычаг тормоза, а двигатель продолжает выдавать крутящий момент на тормозящее или даже блокированное колесо.

Поэтому, я упростил схему и сделал миниатюрную герконовую кнопку “газ в пол” (без фиксации) под большой палец правой руки, при нажатии на которую, двигатель начинает выдавать максимальную мощность. Для исключения резких рывков поставил на вход серво-тестера делитель напряжения на двух резисторах и конденсатор на 100 мкФ. Тем самым обеспечил плавное увеличение и уменьшение оборотов двигателя при нажатии и отпускании кнопки “газ в пол” примерно за 0,5 – 0,7 секунды.

На руль поставил ваттметр для контроля напряжения аккумулятора и измерения “расхода” запасенной в аккумуляторе емкости. Аккумулятор расположен в застегивающейся на молнию подседельной сумке. Тем самым убил двух зайцев – аккумулятор легко снимается для подзарядки и во время эксплуатации находится в замкнутом кожухе безопасности, на случай нештатного выхода из строя.

На левую рукоятку на руле поставил герконовую кнопку (без фиксации) для звукового сигнала отпугивания пешеходов. В качестве сигнала применил пьезокристаллическую автомобильную сирену - свистелку. Она вполне нормально себя чувствует при кратковременной работе на напряжении 22 В (аккумулятор 6s). Только громче чем на 12 В.

Итоги

Опишу несколько преимуществ и недостатков примененных решений. По порядку.

Цепная передача на заднее колесо имеет довольно длинный пробег, что приводит к слету цепи с фривила при движении по ухабистой дороге. Для избегания этого пришлось городить некое подобие направителя цепи перед фривилом из куска алюминиевой полоски и пластикового ролика. Так как цепь при движении бьется об него это создает неприятный громкий стучащий звук. По хорошему надо ставить натяжитель или успокоитель цепи перед фривилом, но пока не придумал как.

Крепление задней ведомой звезды к колесу не самое надежное. Есть вероятность повреждения спиц или соскакивания крепления звезды со спиц. Такое один раз уже было, когда я применял обычные гайки. После этого я поставил “ушастые гайки” и автоконтргайки. Текущую втулку лучше поменять на втулку с креплением для дискового тормоза и большую звезду посадить на его место. Но т.к. диаметр звезды гораздо больше дискового тормоза, я не уверен, что расстояния до рамы хватит для свободного вращения.

Клиновая передача усилия от двигателя до фривила по началу работала достаточно приемлемо. Однако КПД такого решения оставляет желать лучшего. При увеличении натяжения ремня увеличивается нагрузка на подшипники переходных втулок и двигателя, что приводит к повышению износа и сил трения, а отсюда понижению КПД передачи. При уменьшении натяжения ремни при высоких нагрузках (старте с места, движении в гору) начинают проскальзывать, и это тоже ведет к понижению КПД. Найти баланс крайне сложно. Применение поликлиновых шкивов проблематично из-за их громоздкости. Лучшим решением видится использование зубчатой ременной передачи.

Управление мощностью двигателя как в первом варианте с помощью переменного резистора, как я уже писал, часто неудобно. Использование кнопки “газ в пол” часто неоправданно, т.к. бывают моменты, когда необходимо ехать медленно и плавно. Схема движения “газ в пол – разгон – выбег на нейтралке” хоть по расходу емкости аккумулятора практически сравнима по эффективности с движением при постоянной работе двигателя, имеет немаловажный недостаток – проскальзывание клинового ремня при разгоне. Зато в режиме “газ в пол” ощущаешь всю мощь, установленную под своим сиденьем.

Ну и, не принципиально, но все же, звук работающего двигателя и двигающейся цепи при открытой конструкции часто пугают прохожих. Если кто из моделистов знает, как свистят бесколлекторные движки, тот поймет.

Несколько интересных фактов

Исходя из диаметров шкивов клиновой передачи (150 мм и 80 мм) и количества зубьев фривила и звезды на заднем колесе (16 и 52) получаем, что общее передаточное число равно 11,4. Это не очень много и не хватает для резвого заезда в гору, приходиться помогать ногами. Поэтому на двигатель я поставил керамический шкив от стиральной машины (купленный на барахолке) диаметром 64 мм. Это позволило увеличить передаточное число до 14,3. При напряжении батареи 22,2 В максимальная теоретическая скорость будет 45 км/ч. С учетом сопротивления воздуха и потерь мощности в передаточных звеньях, похоже на правду, т.к. по прямой я разгонялся до 40 км/ч.

Аккумулятора емкостью 5000 мАч (22 В) хватает на 30 минут езды и 8-10 км пути при средней скорости 18 км/ч и ускорениях до 40 км/ч. Еще раньше, когда у меня стоял аккумулятор 2200 мАч (11 В) мне его также хватало на 8 км пути, но при максимальной скорости 18 км/ч, средней 14 км/ч и помощи двигателю педалированием при движении в гору.

Максимальный ток, потребляемый двигателем при разгоне в режиме “газ в пол” около 60 А. Таким образом, выдаваемая мощность около 1250 Вт, что в несколько раз выше чем у большинства продаваемых мотор-колес. Разгон до 40 км/ч по прямой не более 10 сек.

В текущей конфигурации я отъездил в прошлом сезоне с июля по октябрь почти каждый день на работу при суточном пробеге около 20 км.

(Прошу прощения за грязь на некоторых фотографиях:)