Как заспицевать мотор колесо для велосипеда

Обновлено: 06.07.2024

Каким бы увлекательным и радостным процессом ни казалась сборка своего электровелосипеда, качественный результат неизбежно требует предварительного планирования.

Следует оценить не только стоимость затрат на компоненты, но и возможность раздобыть необходимые инструменты.

В данной статье я постараюсь перечислить всё, что необходимо, и предостеречь о возможных подводных камнях.

Донор

Прежде всего, конечно, нужен сам велосипед-донор, то есть тот, на базе которого будет построен электровелосипед. У кого-то он уже есть, у кого-то нет, а кому-то просто жалко или не хочется превращать любимый велосипед в электрическую версию, и для этих целей приобретается отдельный велосипед.

Есть несколько важных обстоятельств, определяющих возможность электрификации велосипеда:

Тип крепления колеса. Если планируется установка мотор-колеса, то крайне важно чтобы было крепление QR (Quick release - быстрозажимное). В крепление другого типа - осевое крепление - мотор-колесо не установить (хотя такую задачу неоднократно решали ребята из Electronbikes , но это довольно дорогое удовольствие).
Наличие места в треугольнике рамы. Часто бывает, что в треугольнике рамы расположен амортизатор, либо верхняя труба сильно занижена - в этом случае установить туда батарею будет довольно проблематично, а иногда вообще невозможно. Вариант установки батареи на багажник, или тем более на подседельный штырь, на мой взгляд крайне нежелателен из-за смещения центра масс и раскачиваний при езде.

Электрокомплект

Или, другими словами, комплект для электрификации велосипеда (electric bike kit). Если мы сделаем на Aliexpress соответствующий запрос, увидим множество предложений - от мотор-колёс до центральных моторов, различных по мощности.

Так что же входит в комплект по электрификации? Давайте разберём каждый из составляющих его компонентов.

Батарея

На картинке выше батарея отсутствует, так как часто её просто не включают в состав комплекта - в том числе потому, что она является самым дорогим компонентом электровелосипеда, и стоимость комплекта вместе с батареей будет отпугивать перспективных покупателей. Поэтому батарея обычно продаётся отдельной позицией.

Итак, у нас есть несколько вариантов откуда взять батарею:

1. Купить готовую, на том же Aliexpress, либо приобрести у местных предпринимателей, если не хочется долго ждать. Но как при этом удостовериться в качестве батареи? Здесь мы можем только ориентироваться на отзывы аналогичных покупателей у выбранного продавца.

2. Купить б/у. Этот вариант подходит только в том случае, если у вас или ваших друзей есть оборудование для измерения характеристик батареи, а именно - ваттметр для измерения ёмкости и мощный потребитель (например, набор ламп) для определения внутреннего сопротивления батареи путём оценки просадки напряжения под нагрузкой.

3. Конечно же, изготовить самостоятельно. Для этого потребуется:

Литий-ионные элементы (либо другие, в зависимости от ваших целей), например, эти формата 18650 . Количество элементов определяется в зависимости от схемы сварки, которая, в свою очередь,зависит от напряжения и ёмкости батареи.
Плата BMS ( Battery Management System - система управления батареей), которая будет следить за тем, чтобы элементы не перезарядились, не переразрядились и выравнивать напряжения на отдельных элементах), например эта на 48 В .
Холдеры, или пластиковые разделители (раз уж мы заговорили про формат 18650), в которые вставляются элементы и которые по сути формируют каркас батареи, например эти .
Аппарат точечной сварки батарей. Многие возразят, сказав, что элементы можно и спаять между собой мощным паяльником, но пайка, к сожалению, не даёт такого стабильного качества соединения, как точечная сварка. А значит, результат наших трудов может оказаться не самым лучшим. Если вы собираетесь собрать один велосипед - можно воспользоваться аппаратом у тех, кто занимается этим постоянно (взять в аренду). Если же вы собираетесь заниматься этим на постоянной основе, для начала можно приобрести вариант попроще . Но со временем я бы посоветовал заменить его на что-то более производительное.
Контактные пластины для соединения элементов, которые будут привариваться точечной сваркой. Их можно нарезать из ленты (например, такой ) или купить готовые.
Силовые провода достаточного сечения. Какое именно сечения будет достаточным для вашего случая - нужно определить в зависимости от мощности, которую должна выдавать батарея.
Изоляционные материалы - термоусадочные и стеклоармированные трубки, электрокартон, либо другие - каждый выбирает то, что ему больше нравится, или чему он больше доверяет.
Корпус. Здесь у многих открывается невиданный простор для полёта фантазии, но есть смысл использовать готовый недорогой вариант, например этот . Кстати, он идёт в комплекте с холдерами.

Более подробно про батарею можно почитать в одной из мои прошлых статей .

Двигатель

В случае центрального мотора , который устанавливается в кареточный узел, наибольшим спросом на Aliexpress пользуется двигатель Bafang BBS, например этот . Эти моторы имеют встроенный двухступенчатый редуктор.

Для его установки потребуется:

съёмник шатунов (звучит как должность и фамилия, но это не так);
ключ для откручивания каретки - двигатель встанет на её место.

В случае мотор-колеса , мы можем как купить готовый вариант, так и приобрести отдельно мотор, обод и спицы - и отдать на спицовку мастеру в веломастерскую.

Можно и самостоятельно попытаться заспицевать мотор в обод, но для новичка этот вариант не подходит - нужны определённые навыки и опыт.

Мотор-колёса подразделяются на следующие основные типы:

Прямого привода, или Direct Drive, DD, они довольно тяжёлые, но поддерживают рекуперацию и не имеют шестерёнок (редуктора), от чего многие считают их более надёжными.
С одноступенчатым редуктором - эти легче чем первый вариант, а также достаточно недорогие. Самые распространённые на Aliexpress - фирмы CSC и MXUS .
С двухступенчатым редуктором - у них выше вращающий момент, и они стоят дороже мотора с одноступенчатым редуктором, поэтому на Aliexpress их почти нет и самодельщики их практически не используют.

Для того, чтобы ось двигателя под нагрузкой не провернулась внутри дропаутов и не повредила провод, применяются так называемые торкармы (Torque arm - моментный рычаг), они же усилители дропаутов.

Более подробно про двигатели для электрических велосипедов я уже рассказывал в одной из статей .

Контроллер

В случае центрального мотора контроллер чаще всего встроен в корпус самого двигателя, и из него выходят только провод питания, интеграционный кабель на руль (про него будет подробнее) и иногда провод к датчику скорости.

В случае с мотор-колесом контроллер обычно является отдельным компонентом. Часто в комплекте с контроллером идёт кейс, в котором кроме самого контроллера укладываются соединительные разъёмы. Но не советую закрывать в герметичный корпус мощный контроллер - ему требуется больше охлаждения.

Вот самый распространённый контроллер , заказываемый на Aliexpress отдельно от комплекта:

Мотор-колесо – это электродвигатель, который устанавливается на место втулки колеса. Его вал зажимается дропаутами вилки, а корпус – вращается и обеспечивает движение. На фланцах мотор-колеса предусмотрены отверстия под спицы. Большинство моделей рассчитаны под 36 спиц, но встречаются МК и под 32 спицы.

Обод подбирается под количество отверстий на фланцах мотор-колеса и обязательно должен быть двойным, усиленным, чтобы уверенно выдерживать увеличенные нагрузки. Чтобы не заниматься спицовкой колеса, достаточно купить МК уже заспицованным. Но даже в этом случае при дальнейшем использовании электровелосипеда может потребоваться переспицовка колеса.

Методы спицовки МК

Спицовка МК может выполняться радиально (солнышком), в 1, 2 или 3 креста. Так называются пересечения каждой из спиц на одной стороне колеса. Чем больше таких пересечений, тем равномернее распределяется нагрузка, и ниже риск деформации колеса. Но с увеличением количества крестов возрастает риск искривления спиц.

Поэтому оптимальный метод спицовки выбирается в зависимости от размеров обода и ступичного электромотора:

крупное МК в небольшой обод можно заспицевать радиально;
для ободьев среднего диаметра подходит спицовка в 1 крест;
компактное МК в крупный обод лучше всего заспицевать в 2 креста.

Расчет спиц для мотор-колеса

При выборе спиц нужно обращать внимание на их длину и калибр (диаметр сечения, обозначается буквой G). Рассчитать подходящую длину спиц для мотор-колеса можно с использованием специального калькулятора. Для этого достаточно ввести значения внутреннего эффективного диаметра обода (с прибавкой 2–3 мм на длину ниппеля), диаметр МК, расстояние от центральной оси байка до фланца МК, количество спиц и количество крестов при их пересечении.

Существующие калибры спиц по американской классификации приведены в таблице:

Чтобы установить электромотор в задней части велосипеда, вначале убедитесь в соответствии выбранного вами электроколеса размерам штатного колеса и вилки. Если электродвигатель со звездочкой или трещоткой не проходит между перьями рамы, попробуйте взять трещотку с уменьшенным числом звезд или даже немного разогнуть дропауты.

Порядок подключения мотор-колеса сзади достаточно прост. Нужно:

Как подключить мотор-колесо спереди?

Мотор-колеса для монтажа спереди зачастую рассчитаны на ширину вилки порядка 100 мм. Проводка в таких моделях выходит из полой оси справа. Для оснащения велосипеда электроприводом необходимо иметь мотор-колесо с подходящим размером обода. Перед монтажом внешние крышки электродвигателя рекомендуется отвинтить и загерметизировать с применением жароустойчивого водонепроницаемого герметика.

Процесс монтажа электродвигателя спереди предельно прост. Нужно:

Открутить и демонтировать переднее колесо.
Установить взамен ему мотор-колесо. Закрепить его с использованием фигурных шайб и гаек.
Согласно схеме, соединить все составляющие комплекта для оснащения велосипеда электроприводом.
Удостовериться в нормальной работе электродвигателя.
Зажать двигатель. Он должен быть надежно закрепленным, беспрепятственно вращающимся и расположенным на равном удалении от колодок тормоза и элементов вилки. В случае дисбаланса свыше 1,5 мм необходимо устранить его регулировкой спиц.
Выполнить монтаж остальных составляющих – контролера, аккумуляторной батареи, ручек газа и тормозов, PAS системы и панели управления.
Настроить передний тормоз.

При отсутствии опыта выполнения таких работ вы можете воспользоваться профессиональными услугами по оснащению велосипедов электротягой в нашей мастерской.

Предлагаем вам также ознакомиться с нашим предыдущим материалом о форматах и типоразмерах литий-ионных аккумуляторов.

Спицовка мотор-колеса в идеале выполняется в мастерской, с использованием специального оборудования. В завершение проводится наладка и проверка собранного электроколеса на стенде – для устранения овальности и бокового биения. При желании, заспицевать колесо можно и самому, но придется запастись временем и терпением. Неправильная заспицовка может вызвать различные проблемы – от взаимного истирания спиц в местах их касания до аварийных ситуаций. Поэтому к выполнению таких работ необходимо отнестись с максимальной ответственностью.

Основными видами спицовки выступают:

Радиальная – используется для сборки передних колес, предусматривающих установку ободных тормозов. Существенным изъяном радиальной сборки является высокая вертикальная нагрузка, испытываемая спицами. Главное преимущество данного типа заспицовки – привлекательный вид.
Крестовая – практичный и универсальный тип спицовки. Смотрится не так красиво, как радиальный, но гораздо лучше реагирует на усилие торможения и вращения от втулки. При спицевании крестом даже большие нагрузки от торможения и вращения педалей переводятся на растяжение спиц.
Смешанная – сочетает в себе особенности предыдущих типов, применяется гораздо реже.

Подготовительный этап

Чтобы заспицевать мотор-колесо, следует вначале выяснить, в какие отверстия вы будете вставлять спицы. Последовательность их установки очень важна. Необходимо заранее понять, какие спицы будут располагаться параллельно, какие – крестообразно, и через какое количество отверстий будет размещаться каждая следующая спица. Для более удобной работы стоит воспользоваться передней вилкой перевернутого велосипеда.

Также на начальном этапе следует определить требуемую длину спиц. В случае установки электроколеса спереди дела обстоят проще – на переднем колесе спицы идентичны по длине. На заднем колесе устанавливается несколько скоростей, из-за чего его центровка усложняется. Спицы здесь различны по длине и углу наклона, и для расчета их актуальной длины стоит воспользоваться онлайн-калькулятором.

Помните, на большинстве ступичных моторов эланцы под 36 спиц и обод на 32 спицы не подойдет.

Если вы впервые взялись за спицовку, внимательно рассмотрите положение отверстий на ободе – они имеют небольшое смещение (наклон ) в стороны. Основной принцип спицовки: с правого фланца – в отверстия, наклоненные вправо, с левого – в наклоненные влево. На обоих фланцах есть поровну спицы 2-х типов:

Хвостовые – они имеют направление противоположно вращению обода, зачастую имеют обозначение в красных тонах.
Лидирующие – имеют направление по ходу вращения, обычно выполнены в синих тонах.

Установка спиц

Для заспицовки мотор-колеса понадобятся: ступичный электродвигатель, обод, спицы рассчитанной длины, втулка, ключ для спиц, отвертка. Вначале берем хвостовую спицу, вставляем ее снаружи правого фланца и направляем в наклоненное вправо отверстие обода (находящееся непосредственно за золотником). Чтобы обезопасить спицу от выпадения, ниппель закручиваем на пару оборотов. Последующую спицу устанавливаем также в отверстие правого фланца, на расстоянии 3-х отверстий после 1-ой.

Далее поворачиваем колесо левым фланцем к себе. Вращаем обод вверх золотником. Продолжаем ставить хвостовые спицы. Если начальная спица стоит в 1-ом отверстии за золотником, 1-ую спицу левого фланца располагаем левее. Если же начальная спица находится во 2-ом отверстии за золотником, 1-ую спицу левого фланца устанавливаем слева от нее.

После установки всех хвостовых спиц беремся за лидирующие. Колесо размещаем правым фланцем к себе, и ставим спицы в произвольные отверстия с его внутренней части. Установив спицу, вращаем втулку по часовой стрелке, добиваясь пересечения лидирующей спицы с 3-мя хвостовыми: 2-х с внешней стороны и 3-й – с внутренней. При необходимости, спицы допускается незначительно изогнуть. Так же выполняем установку оставшихся спиц.

Настройка натяжения

Путем корректировки натяжения спиц необходимо сделать обод колеса максимально похожим на идеальный круг. Для этого:

Ось электроколеса фиксируем штатными гайками. Спицы одинаково подтягиваем, поочередно подкручивая ниппели на равное количество оборотов, только не затягиваем!
Ликвидируем овальность, вернее – радиальное биение из-за неравномерно затянутых спиц. Берем индикатор или обычный мелок. Его упираем в недвижимую часть электровелосипеда, оставляя зазор 1–2 мм до торца кромки обода, и приводим колесо в движение. На участках, где останутся следы от мелка, чуть подтягиваем ниппели. Для усиления натяжения спицы ниппель вращаем против часовой стрелки (глядя со стороны вхождения в него спицы). Учтите, что ниппели из алюминиевых сплавов и латуни требуют более бережного отношения – испортить резьбу на них гораздо проще, чем на стальных. Чтобы понять, из какого материала созданы используемые ниппели, воспользуйтесь магнитом – латунь и алюминиевые сплавы не магнитятся.
Устраняем боковое биение. Мелок упираем в недвижимую часть сбоку обода и приводим колесо во вращение. Подтягиваем спицы, находящиеся во фланце с обратной стороны от отмеченных мелом участков. Согласно используемым на заводах допускам, отклонения обода по биению и овальности не должны превышать 1,5 мм, а использование специального стендового оборудования позволяет снизить их до 0,5–1 мм.

О том, где и как лучше хранить персональный электротранспорт, читайте здесь.

Снежной зимой 2018 года просматривая ролики в ютуб наткнулся на видео где парень сам собирал электровелосипед, представив, как было бы интересно прокатится на собственном электровелосипеде, когда наступит тёплое время года, возникла идея реализовать данный проект тем более донор стоял на балконе в виде недорого горного велосипеда Shtern.

Итак, решение принято, но много нужно изучить и понять, что же мне необходимо для реализации такого плана как самостоятельная сборка электровелосипеда для этого было просмотрено с десяток видеороликов и пересмотрено огромное количество комплектующих на алиэкспресс.

Двигатель - мотор колесо

Для начала нужно определится с мотором его обычно называют мотор колесом. Он может устанавливаться на переднее колесо, заднее, а также можно установить на оба колеса и получить такой себе внедорожный велосипед из преимуществ хорошие тяговые характеристики, но расход энергии аккумулятора будет вдвойне быстрее.

Моторы для велосипеда существует трёх видов – это более распространённые редукторные моторы имеют мощность от 150 до 1000 ватт если разделить на скоростные режимы можно составить примерно такой порядок – моторы от 150 до 350 ватт могут разогнать велосипед от 25 до 35 км\ч (зависит от веса велосипедиста и мощности контроллера), моторы мощностью от 500 до 750 ватт разгоняются от 35 до 50 км\ч, редукторный мотор 1000 ватт может разогнать велосипед до 60 км\ч. Редукторные моторы более компактные и лёгкие – подробнее о том какой мотор выбрать .

Моторы прямого привода – такие моторы не имеют редуктора они разгоняются медленнее, но набирают большую скорость, мощность у таких моторов обычно от 1000 ватт, они больше редукторных и тяжелее – для таких моторов желательно собирать мощный аккумулятор.

Кареточные моторы в последнее время набирают популярность и стоят достаточно дорого поэтому в данной сборке я не рассматриваю такой тип моторов. Для первой сборки электровелосипеда рекомендую выбрать редукторный мотор средней мощности.

Переднее колесо логичней оснащать моторами маломощными до 500 ватт, я выбрал заднее расположение и буду ставить редукторный мотор средней мощности MXUS 500 ватт .

Контроллер или блок управления электровелосипедом

Контроллер — это компонент без которого не обойтись при сборке электровелосипеда, он получает сигналы от элементов управления электровелосипеда и передаёт мотору команды на запуск подавая ту мощность, которая необходима в этот момент.

Контроллер следует выбирать согласно характеристикам мотора и аккумулятора – примерно можно распределить так для моторов до 350 ватт потребуется контроллер 24-48 вольт на 15 ампер нагрузки, для моторов 500 – 750 ватт нужен контроллер 48 + вольт на 25 – 40 ампер лучше брать с запасом, например, на 30 или 35 ампер, а для редукторных моторов 1000 ватт контроллер нужен от 30 ампер, но опять-таки лучше брать с небольшим запасом 35 + ампер.

KT-LCD LED контроллеры от 250 до 1500 ватт контроллер на 48 вольт может работать с аккумулятором до 70 вольт и выдерживать нагрузки до 3000 ватт

Или же высчитывайте по такому примеру ваш аккумулятор на 48 вольт – мотор 500 ватт – смотрим сколько может выдавать контроллер в характеристиках (допустим контроллер на 36-48 вольт и 20 ампер) 48*20= получим 960 ватт пиковой нагрузки это полностью подходит для нашего мотора, но можно взять немного мощнее на 22 ампера 48*25= 1056 ампер

Дисплей компьютер электровелосипеда

Я рекомендую приобретать синусные контроллеры серии КТ они немного дороже обычных, но мотор будет работать тише и более эффективней.

Если вы выбрали контроллеры серии КТ то смело выбирайте дисплей LCD на данный момент их достаточно много разных недорогих версий но на мой взгляд более удачная модель дисплей LCD-3 он не дорогой с удобным управлением и множественными понятными настройками – подробнее как настроить дисплей LCD

Дисплей – компьютер позволяет точно настроить работу контроллера, показывает скорость, нагрузку на двигатель, заряд батареи, пробег текущий и за все время поездок, температуру внешнюю, а при наличии датчика в моторе и температуру мотора. В дисплее можно установить пароль и кроме вас никто не сможет запустить мотор. Так же в дисплее предусмотрены элементы управления ассистента PAS который имеет 5 режимов мощности – про этот элемент электровелосипеда ниже по тексту.

Элемент управления скоростью – курок газа, ручка цельная, половинчатая:

Для управления скоростью электровелосипеда понадобится один из вариантов таких как курок газа – компактный и удобный в управлении. Ручка цельная – работает по типу мотоциклетной, но при езде по бездорожью бывают неудобства в управлении самим велосипедом, половинчатая ручка – более удобная в плане управления велосипедом, но при длительной поездке по бездорожью за счёт неравномерной нагрузки на кисть создаёт некоторые неудобства. Я для себя выбрал компактный курок газа, который управляется одним большим пальцем.

PAS ассистент:

Это датчик, который устанавливается на каретку велосипеда и при кручении педалями помогает велосипедисту включая в помощь мотор в зависимости от скорости вращения. Подавая мощность может быть слабой, средней, и мощной до 100% и имеет 5 режимов 1- слабый 5 – самый мощный, % помощи можно настроить в дисплее, и переключение режимов так же осуществляется через дисплей.

Можно отключить датчик установив режим на (0). Pas ассистент позволяет значительно экономить заряд аккумулятора датчик представляет из себя пластмассовый тонкий диск толщиной 3-4 мм на нем расположены магниты (чем больше магнитов тем датчик более чувствителен). Запуск мотора через ассистента происходит через некоторый промежуток времени для исключения начала движения из-за небольшого движения педалями, так же датчик не сработает если крутить педали назад.

Датчики на тормоза:

Датчики сигнальные которые при нажатии ручки тормоза отключают мотор , есть универсальные, встроенные, и самодельные. Датчики работают по типу датчиков холла, которые срабатывают, когда обнаруживается магнитное поле в этих датчиках подаётся сигнал, когда теряется магнитное поле, то есть при нажатии ручки магнит отдаляется от датчика холла и он срабатывает. Ставить или нет подобные дополнения решает каждый сам за себя, но я ставлю всегда, и считаю, что они нужны .

Аккумулятор:

Аккумулятор основной элемент электровелосипеда от которого питается вся система. Зачастую аккумулятор собирается из элементов 18650 это литий ионные аккумуляторы , которые способны выдерживать значительные нагрузки и не терять своих свойств выдерживая до 1000 циклов заряда разряда – после ресурс этих аккумуляторов постепенно снижается. Литий ионный аккумулятор имеет заряд от 3.6 вольт в заряженном состоянии 4.2 вольта средняя ёмкость 2600 Mah чем выше ёмкость, тем дороже элементы, но написанному на аккумуляторе не всегда можно верить это лучше проверять, купив небольшую партию.

Так же для сборок аккумуляторной батареи используют элементы Lifepo4 это литий железо фосфатные высокотоковые аккумуляторы , например, с типоразмером 26650 имеет заряд 3.2 вольта в полностью заряженном состоянии 3.65 вольта, а нижний порог до 2 вольт такие элементы более ёмкие, но гораздо тяжелее, а главное преимущество таких элементов в том, что они практически безопасны в отличие от литий ионных аккумуляторов.

Зарядное устройство для аккумулятора:

Так же не забывайте про зарядное устройство для аккумулятора – его следует брать исходя из характеристик допустим у вас аккумулятор состоит из 13 секций и в нем задействованы литий ионные элементы 18650 у таких элементов в полностью заряженном состоянии 4.2 вольта 13*4.2=54.6 вольт ваше зарядное устройство должно быть на 54.6 вольта, от силы тока зависит насколько быстро зарядится аккумулятор если аккумулятор не особо ёмкий например в параллели 3 – 5 элементов то достаточно что бы зарядное устройство выдавало 2-3 ампера, если же в параллели у вас более 5 элементов лучше брать зарядное от 3 ампер но не более 6. Примерное время полного заряда севшего аккумулятора 13S4P составит 4-5 часов если заряжать 2 амперами.

Следует учесть, что для аккумуляторов на Lifepo-4 немного другой принцип зарядного устройства , и зарядное от Liion не подойдёт он будет сильно греться.

Зарядные устройства для аккумуляторов электровелосипеда покупаются в зависимости от полного заряда аккумулятора - допустим 13s * 4.2 = 54,6 вольт - больше ампер меньше времени на заряд аккумулятора

Читайте также: