Мощный недорогой электровелосипед на базе автомобильного генератора своими руками
Андрей делится своим рецептом приготовления велосипеда на электрическом ходу из подручных материалов. И он не пошел простым путем, заказав готовый набор с электроколесом у китайцев, а сделал двигатель из старого генератора от Жигулей.
Однажды, еще будучи обычным деревенским школьником, в автомобильном журнале я увидел небольшую заметку о электровелосипеде, построенным каким-то иностранным энтузиастом, и который умел разгоняться до 40 км/ч и имел запас хода в 70 километров. После этой небольшой заметки я бросил безуспешные попытки завести старый двигатель от бензопилы Дружба и понял, что будущее наступило. На дворе было начало двухтысячных.
Потом была учеба в ВУЗе, и первая постоянная работа. Работа была не ахти какая, 4-хдневка сменялась трехдневкой, времени было много, а денег мало, и мысли потихоньку снова возвращались к идее построить электровелосипед. Интернет был мне не так доступен как сейчас, да и он, интернет, не был завален таким количеством информации по самодельному и не очень самодельному электротранспорту, не было такого количества всевозможных комплектующих. И в голове рождались сумасшедшие идеи и фантастические конструкции из болгарок, электрорубанков, стартеров… Помню даже была идея разместить на ободе неодимовые магниты, а на перьях с двух сторон от колеса электромагниты.
Невоплощенная мысль то забывалась, то разгоралась с новой силой, но потребовалось еще лет 10 для того, чтобы она начала превращаться в реальность.
Я не пошел стандартным для многих путем — купить готовый набор и установить его на велосипед. Во-первых, потому, что не готов был тратить значительные суммы на покупку комплекта, а во-вторых, это бы точно не удовлетворило жажды конструирования и созидания. Вообще, я изначально поставил цель построить велосипед мощностью под 1 кВт с бюджетом 10 000р. Вполне амбициозная цель.
Итак, на тот момент у меня уже был «горный» велосипед Forward Sporting 103, тяжелый, стальной, с зубастым протектором, он хорошо ехал по любому бездорожью, даже по булыжникам на обочине трассы, но очень плохо ездил по гладкому асфальту, издавая почти самолетное жужжание, нарастающее с ростом скорости, протектор покрышек очень быстро съедал накат. Но он верой и правдой служит уже больше 10 лет. Конечно, это идеальный вариант для электрификации).
Из одного полезного сайта про электротранспорт узнал, что автомобильный генератор, оказывается, прекрасно работает в режиме мотора с дешевыми китайскими контроллерами для мотор-колес. В гараже как раз валялся генератор на 80 ампер от вазовской классики. Карты сошлись, старая мечта вспыхнула с новой силой, и я понял, что пора!
Тут же с одного китайского интернет-магазина были заказаны:
- Аккумуляторы 18650 – 2.6 а*ч, 40 шт
- Плата балансировки и защиты – 1шт
- Бессенсорный контроллер для электросамокатов на 1 квт номинальной мощности
- Вольт-, ампер-, ваттметр с вынесенным шунтом
- DC-DC преобразователь, умеющий делать из 60вольт 12
На местном базаре были куплены:
- Трещотка (вместе с задней осью)
- Цепь велосипедная
- Звездочка на 10 зубов от веломотора F50
В гараже были найдены звездочка от велосипеда передняя – на 48 зубов, задняя на 22 зуба, куски прямоугольных труб, болты, гайки, провода, изолента и прочая мелочь.
Изначально было решено пожертвовать рекуперацией в пользу сохранения наката и легкого педального хода, считаю эту функцию более полезной в плане увеличения пробега. Передняя звездочка от советского велосипеда теперь стала задней звездой электробайка. Левый фривил не нашел, поэтому обычная правая трещетка была переделана на левое вращение – с помощью бормашинки и алмазной шарошки были переделаны посадочные места собачек, а сами собачки развернуты в другую сторону.
Корпус трещотки немного расточен для посадки на левую сторону колеса, туда, где барабан колеса выходит за пределы фланца. У многих велосипедов без дисковых тормозов там достаточно места для установки такого самодельного фривила. У 48 зубовой звездочки была отрезана педаль, и средняя часть была выпилена болгаркой. Звезда соединена с трещоткой винтами с гайками. Вся эта конструкция крепится к колесу как задняя звездочка любого бензодырчика – длинными болтами через спицы и резиновые прокладки, изнутри в межспицевое пространство колеса вставляются полушайбы и все сжимается, крепко обхватывая с двух сторон фланец колеса.
На вал генератора нужно установить звездочку на 10 зубов, для этого я приварил ее к гайке, которая раньше крепила шкив генератора. Гайка навинчивается на вал генератора, и сверлится насквозь вместе с валом и в получившееся отверстие вставляется длинный винт м6 с гайкой на конце.
Звездочки от веломотора пришлось немного обточить бормашиной – их зубья расчитаны на более широкую цепь.
Передаточного отношения 10/48 не хватит для резвого старта, будет чрезмерное потребление энергии, я это на тот момент уже прекрасно понимал. Требуется повысить передаточное число. Готового редуктора я не нашел, различные решения на основе редукторов дрелей/болгарок отмел сразу, хоть и мощности они передают сопоставимые, но эти мощности получаются за счет высоких оборотов, мне же требовалось передавать большой крутящий момент при сравнительно низких — до 3 тыс. в минуту – оборотах.
Поэтому было решено сделать промежуточный вал.
Изначально планируемая компоновка с мотором над задним колесом была отметена. Не хотелось терять возможность возить какой-нибудь багаж, ну или закрепить там детское кресло. Нужно было разместить все в треугольнике рамы. После многочисленных примерок была изготовлена рама для двигателя и промежуточного вала.
Промежуточный вал, изготовленный из строительной шпильки, вращается в двух подшипниках, и передает вращение с правой стороны рамы на левую. Звездочки крепятся так же как на валу мотора – они приварены к гайкам, зашплинтованным на валу винтами м6.
Общее передаточное число получилось 10.56. На этом с механической частью пожалуй все.
Батарея имеет конфигурацию 13S3P- 48 вольт и емкость 7.8а*ч, собрана из 39 банок 18650.
Банки спаяны паяльником 60 вт кратковременными касаниями. В процессе одна банка зашипела – то ли перегрел, то ли в газовый клапан попала паяльная кислота, благо акумов было 40 штук, а потребовалось 39.
Электрическая часть отличается от классического электровелосипеда необходимостью постоянного питания якоря генератора — ведь мой мотор, в отличие от готового мотор-колеса, не имеет постоянных магнитов. Задачу понижения батарейного напряжения до требуемого якорю, выполняет понижающий DC-DC преобразователь, который переваривает до 60 вольт входного и выдает регулируемое выходное напряжение.
В остальном ничего необычного – батарея, контроллер, ручка газа в виде переменного резистора даже пока без возврата в исходное положение)…. Китайский ваттметр с синей подсветкой в качестве бортового компьютера для контроля разряда батареи….
Но, несмотря на то, что это все больше похоже на самоходную бомбу, это поехало, и поехало весьма неплохо. С моим весом 75 кг в первую выездку удалось разогнаться до 37,7км/ч. Ускорение получилось весьма резвое, максималка тоже устраивает. Запас хода получился небольшой — в смешанном цикле с резвыми разгонами до максималки и ездой внатяг с небольшой скоростью вокруг гаража удалось выжать 10 км без помощи педалями, впрочем для батареи это был только первый цикл заряд – разряд. Ваттметр показал 350 с чем то ватт-часов, и напряжение 40 вольт в конце цикла.
Какие выявились недостатки? Ясно, что все провода надо собрать в жгуты, это пока еще только стенд для ходовых испытаний. Цепь в первичной передаче весьма шумит, требует натяжителя-успокоителя, но скорее всего буду переделывать на зубчатый ремень. Нужна ручка газа – в планах сделать в виде курка, с концевиком, запитывающим якорь только в момент нажатия. И целого отдельного исследования требует возможность регулирования мотора током якоря — это второй канал управления двигателем. Да, у моего двигателя нет постоянных магнитов, зато есть электромагнит, индукцию которого мы можем менять в широких пределах. Преимущество ли это? Не знаю. Ведь якорь требует дополнительной электрической мощности 30-50 вт. Зато, не меняя передаточного числа механической трансмиссии, мы можем менять характеристику мотора в широчайших пределах. Повышение тока на якоре снижает обороты, но повышает крутящий момент, понижение же — наоборот, повышает обороты, но понижает момент. Может быть, получится оптимально настроить его под свою конфигурацию «железа»? Или как вариант вывести регулятор на руль и получить этакую электронную коробку передач – на разгоне и на подъемах повышать тягу, а на прямых участках и больших скоростях повышать обороты, таким образом выжимая из своей конфигурации максимум. У кого есть мысли, как можно всесторонне исследовать эту тему? Сейчас думаю над методологией.
Немного о зарядном устройстве. Моя батарея требует зарядного напряжения 54 в при токе до 3 ампер. Для зарядки был приобретен регулируемый повышающий DC-DC преобразователь – вход от 12 до 50 вольт, выход от 12 до 60.
Ему на вход подается 12 вольт выпрямленного напряжения от блока питания для светодиодных лент. Этот блок питания может выдавать до 12 ампер. Все собрано в корпусе из фанеры, сделанном на самодельном лазерном резаке, снабжено регуляторами тока и напряжения и вольтамперметром. В корпусе установлены два кулера – один работает на вход, другой на выход воздуха, таким образом, наиболее горячие части (радиаторы) обоих электронных блоков постоянно обдуваются. Зарядное устройство используется также для периодической подзарядки автомобильного аккумулятора. Весьма полезная в хозяйстве вещь получилась!
Доволен ли я результатом – более чем! Ведь при таких характеристиках удалось получить работоспособный аппарат с неплохими характеристиками с бюджетом меньше 10 000р!
Подобной компоновки я нигде на просторах интернета не встречал. Но она дает возможность каждому самодельщику за совсем небольшие деньги получить вполне неплохой электротранспорт, превосходящий по характеристикам, как мне кажется, многие серийные образцы, прикоснуться к этому увлекательному и, безусловно, прогрессивному направлению развития техники, получить радость творчества и незабываемое ощущение от езды на электротяге…
Велогенератор своими руками
Здравствуйте, уважаемые читатели!
Из ниже приведенной статьи вы узнаете, как построить своими руками велогенератор.
На базе велосипеда можно создать генератор, с помощью которого можно запитывать различные электронные приборы: ноутбуки, телефоны, а также заряжать аккумуляторы!
— Подставка для велосипеда;
— Велосипедная рама;
— 24 В DC электродвигатель;
— DC-DC зарядное устройство;
— Автомобильный аккумулятор или какой-нибудь другой подходящий;
— DC-AC инвертор;
— Провода для электрических соединений;
— Мультиметр;
— саморезы;
— брус 10х10 см;
— доска 10х5 см;
Конкретное оборудование, которое использовал мастер:
— Электродвигатель: 24V 300W;
— Батарея: 12 В, 18 А, свинцово-кислотная батарея, модель 7448k51;
— Зарядное устройство: Thunder 620 — 300 Вт, 20 А;
— Инвертор: 400 Вт Модель 6987k22;
Шаг 1: Подставка для велосипедной рамы
Для того, чтобы велосипед ровно стоял на своем месте, необходима подставка. Её можно купить или построить самому. Для заднего колеса мастер использовал купленную стойку, для переднего — самодельную.
Купленный стенд очень хорошо подходит для заднего колеса, потому что он имеет регулировку из стороны в сторону. Это облегчает соединение с двигателем.
Шаг 2: Изготовление подставки для переднего колеса
Передняя подставка была изготовлена из дерева. Основа создана из деревянного бруса 10x10x60 см. С помощью двух досок 5×10 см, мастер изготовил блок, в котором закрепил 9 мм шпильку. В данной шпильке была закреплена велосипедная вилка. Шпилька установлена достаточно высоко, чтобы было удобно сидеть на велосипеде. Расстояние от земли составило 31 см.
Данная вертикальная стойка фиксируется при помощи опорных блоков, расположенных по краям. Данные блоки также изготовлены из доски 5х10 см и длиной 10см. Вся конструкция зафиксирована при помощи саморезов.
Подобная опора для вилки необходима лишь в том случае, если в наличии имеется только одна велосипедная рама.
Велосипедная рама сгодится совершенно любая с рабочим средником, шатунами, педалями и цепью.
Шаг 4: Электродвигатель
Здесь также два варианта: можно вращать вал двигателя с помощью заднего колеса или непосредственно цепью. Если использовать заднее колесо, то придется преодолевать трение, а это в свою очередь энергозатраты.
Выбор электродвигателя:
По заверению мастера, в данной самоделке будут работать шаговый двигатель, автомобильный генератор или электродвигатель. Он использовал электродвигатель. Двигатель будет выдавать напряжение в зависимости от его оборотов, и производить ток в зависимости от потребителя.
Количество оборотов двигателя определяется соотношением размера колеса и втулки на валу электродвигателя.
Шаг 5: Велогенератор с приводом от заднего колеса
Использование заднего колеса в велогенераторах является наиболее распространено. На вал электродвигателя необходимо найти цилиндр, который имеет хорошее сцепление с колесом. С помощью шарнира и металлических пластин мастер собрал крепеж для двигателя, который может изменять плотность контакта между цилиндром и колесом. С помощью болта изменяется угол электродвигателя.
Шаг 6: Велогенератор в связке «цепь – двигатель»
Для этого необходимо отрегулировать основную цепь. Она должна быть натянута от большой звездочки в среднике до маленькой звездочки заднего колеса. При наличии переключателя скоростей регулировать длину цепи не требуется.
На блок шестеренок заднего колеса мастер наклепал большую шестерню, точно такую же, как располагается на среднике.
Для соединения электродвигателя и большой задней звездочки необходима вторая цепь. На блоке шестеренок заднего колеса будут находиться две цепи.
Педали будут легко крутиться, но напряжение, которое будет при этом вырабатываться, получится около 3-6 В.
Коробка передач:
Чтобы добиться большего количества оборотов, мастер установил коробку передач, соотношением 1 к 8. Данная трансмиссия вращает входной вал и быстрее/ медленнее поворачивает выходной вал. В качестве коробки передач был использован старый двигатель переменного тока. Мастер добавил сцепку к выходному валу редуктора и входному валу электродвигателя. С дополнительными оборотами напряжение возрастет. Данная коробка передач имеет функцию, которая замедляет обороты при возникновении слишком большого крутящего момента. Данная функция не позволит вырабатывать больше 0,7А при включенной батарее.
Большая звездочка на заднем колесе позволила получить около 12-15В.
Электродвигатель:
Обороты также можно отрегулировать выбором подходящего двигателя. В данной самоделке двигатель имеет характеристики: 24 В при 2800 об/мин.
Чтобы получить более высокое напряжение, потребуется электродвигатель с более низкими оборотами, но его будет труднее вращать.
Так или иначе вал вращать предстоит велосипедной цепью.
Шаг 7: Подключение двигателя к зарядному устройству
Чтобы зарядить аккумулятор необходимо напряжение, превышающее выходное. Высокое напряжение повредит батарею.
Выбор зарядного устройства:
Напряжение, которое выдает электродвигатель, напрямую зависит от скорости вращения педалей. Зарядное устройство мастера принимает от 12 до 24 В. с зарядным током 5,4А. Ток зарядного устройства должен соответствовать возможностям аккумулятора.
Подключение:
Измерьте напряжение, которое выдает двигатель. Положительную клемму двигателя нужно подключить к положительному зарядного устройства, отрицательный к отрицательному. В зависимости от направления вращения двигатель может дать обратное напряжение.
Нужно следить за тем, чтобы двигатель не выдал более 24В, так как зарядное устройство придет в негодность. В случае превышения напряжения, необходимо продумать электросхему с добавлением в неё стабилитронов.
Шаг 8: Подключение аккумулятора к зарядному устройству
Некоторые гаджеты требуется заряжать слишком долго. На помощь придет аккумулятор. Он удержит полученный заряд. Осталось его выбрать. Выбор мастера пал на герметичный 18-амперный аккумулятор.
Шаг 9: Подключение инвертора к аккумулятору
Задача инвертора состоит в преобразовании напряжения постоянного тока аккумулятора в напряжение переменного тока. Бывают небольшие автомобильные инверторы, которые питаются от прикуривателя.
Необходимо убедиться, что выходное переменное напряжение инвертора находится на уровне напряжения сети.
Так же очень важна мощность инвертора. Она будет зависеть от типа электронного устройства, которое будет подключено.
Многие преобразователи потребляют только 12 В постоянного тока. Поэтому лучший инвертор, это тот, который сможет принимать входное напряжение от 12 до 14 В.
Инвертор необходимо держать в открытом месте, чтобы защитить потребители. Циркуляция воздуха очень важна для работоспособности инвертора, так как преобразование тока создает много тепла.
Мастер решил использовать модель «Wagan 400 Вт», который имеет два дополнительных USB-порта от McMaster-Carr (модель 6987K22). Мощность, которая ему необходима, должна быть не менее 250 Вт. Этот преобразователь распознает наличие перегрузки по входному напряжению и отключается, тем самым защищая приборы.
Мастер также любезно предоставил несколько видеоматериалов системы в действии.
Система с использованием заднего колеса:
Подключение двигателя к зарядному устройству:
Система с использованием цепи и коробки передач:
Если понравилась самоделка автора, то пробуйте повторить и изготовить. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Источник