Как работают бесщеточные мотор-колеса?

Мотор-колеса, широко используемые для оснащения электроприводом велосипедов, мопедов, скутеров и других видов персонального электротранспорта – это бесколлекторные электродвигатели постоянного тока. Они доступны и надежны, имеют высокий КПД и развивают большой крутящий момент. При их изготовлении используют мощные постоянные магниты из редкоземельных металлов. Благодаря этому изобретателям удалось уйти от использования щеток, улучшить характеристики магнитной индукции, уменьшить ротор и увеличить КПД электрического мотора до 95%.

Особенности щеточных двигателей

В конструкции моторов коллекторного типа есть щеточно-коллекторный узел. Именно он контролирует позиции ротора и переключает ток в обмотках. Щетками называют металлические контакты, которые передают поступающую от АКБ электроэнергию на обмотки электромотора. Вращение магнитного поля осуществляется механически – с применением якоря и щеток, которые скользят по коллектору. Ток протекает в зоне электромагнитных колец и циклически меняется с обратного на прямой. При смене его направления меняется и направленность магнитного поля.

Для коллекторно-щеточных узлов характерен износ, который усиливается с возрастанием мощности двигателя. Кроме того, ускоренному износу щеточного электродвигателя способствует высокая температура, электрическая эрозия и загрязнение механизма частицами от изношенных щеток. Более того, коллекторно-щеточный узел потребляет немало энергии, из-за чего уменьшается КПД мотора.

Плюсы бесщеточных электромоторов

Бесщеточные мотор-колеса не имеют щеток и коллекторов. Для них характерна усовершенствованная конструкция – без трансмиссии, но с магнитами и датчиками холла. Такие электродвигатели превосходят щеточные модели по мощности, надежности и эффективности. У бесщеточных электродвигателей нет трущихся и искрящих узлов, которые быстро изнашиваются и часто нуждаются в техобслуживании. Ремонт им может потребоваться в редких случаях, при неисправности датчиков холла. Магнитное поле в них меняется импульсно.

Плюсами бесколлекторных электродвигателей являются:

• КПД 90–95%;
• более выгодное сочетание мощности и массы электродвигателя;
• высокие значения крутящего момента со старта;
• отличная динамика;
• надежность;
• способность менять частоту вращения в широком диапазоне;
• устойчивость к перегрузкам;
• незначительный нагрев при критических нагрузках;
• тихая работа;
• долговечность.

Как работают мотор-колеса без щеток?

В бесщеточном моторе обмотки и магниты поменяны местами, а в статор встроено 3 датчика холла, которые отслеживают расположение ротора. Мотор движется под действием тока, подаваемого от АКБ. В процессе вращения он генерирует ток и формирует обратное электромагнитное поле, которое притягивает или отталкивает магниты. Зачастую бесщеточные МК имеют 3-фазную обмотку. На две из них поступает напряжение благодаря сигналам от датчиков холла.

Движением магнитного поля управляет электроника – специальный контроллер. Он обеспечивает, чтобы векторы магнитных полей статора и ротора были перпендикулярны друг другу. Для управления током контроллер использует широтно-импульсную модуляцию. Микропроцессор обрабатывает поступающие от датчиков сведения о позиции ротора и генерирует сигналы для управления.

Предельная скорость вращения МК зависит от напряжения и силы создаваемого электромагнитного поля. Чем сильнее поле, тем быстрее движутся магниты. Для усиления магнитного поля достаточно увеличить длительность поступающих импульсов. От частоты переключения обмоток зависит интенсивность вращения МК. Контроллеры для бесщеточных электромоторов имеют более сложный механизм управления, чем управляющие устройства коллекторных моделей, которые просто регулируют напряжение.

Где купить бесщеточные мотор-колеса?

В интернет-магазине VoltBikes представлен огромный выбор бесколлекторных мотор-колес разной мощности – от 250 до 5000 Вт. Это продукция надежных производителей, и вы можете купить ее по отличным ценам с доставкой по всей России. В зависимости от типа велосипеда, рельефа местности и желаемого увеличения скорости, вы можете выбрать мотор-колесо редукторного типа или прямого привода, для установки на переднее или заднее колесо, заспицованное в обод нужного размера (от 12 до 29 дюймов) или поставляемое отдельно. На все товары предоставляется гарантия.

Ранее в блоге VoltBikes вышла статья о техническом обслуживании электровелосипеда после долгого хранения или перед сезоном.