Электросамокат для взрослых своими руками. Как сделать электросамокат – пошаговая инструкция с фотографиями. Плюсы и минусы
“На самом деле, жизнь проста, но мы настойчиво её усложняем”.
(Конфуций)
Многие, наверное, ещё помнят, как в 70-е нам отцы делали самокаты с колёсами из шарикоподшипников. Как это гремящее чудо вызывало в нас необыкновенную гордость, а у соседских пацанов – белую зависть. Но, время идёт, всё меняется… Вновь вернулась мода на самокаты, только, на них катаются уже наши дети. И вот года четыре назад, прикинув свои возможности я решил смастерить самокат из, ставшего маленьким, детского велосипедика.
Сразу предупрежу, что здесь будут нужны: сварочный инвертор с электродами (желательно 2), болгарка и метр профилированной трубы прямоугольного сечения. А так как самокат давно уже сделан, я только буду пояснять некоторые нюансы.
Получился он у меня вот такой:
Вполне себе приёмистый на разгон и довольно скоростной. А теперь по порядку. Сначала отпиливаем от велосипеда заднюю и переднюю части. Причём впереди отпиливаем рамную трубу параллельно рулевой трубке.
Вымеряем профилированную трубу и в местах сгибов делаем V-образные надпилы болгаркой. Сгибаем и варим. Места крепления к заднему и переднему узлам также хорошенько провариваем. Стойку руля удлиняем дополнительной трубой, которую тоже привариваем к родной, велосипедной.
Внутри этой трубы проходит болт с клиновым узлом. Родной болт оказался, естественно, коротким и пришлось его распилить пополам и вварить в середину кусок проволоки (6мм). Варил в тисках, чтобы получилось ровно. Особое внимание обратите на расстояние от площадки до поверхности земли. Оно должно быть минимальным, с учётом неровностей дороги. Мне пришлось переделывать, слишком высоко задрал площадку.
Сверху прикручивается доска и самокат в общем то готов. Не хватает только тормозов. Их можно поставить от старого велосипеда (обычные ободные). В общем то педали можно и оставить, а трубку сиденья удлинить и получится гибрид, эдакий велосипедосамокат.
При желании на площадке можно установить электродвигатель с редуктором, а на багажнике аккумулятор. Но это уже совсем другая история.
Самодельный самокат на лыжах
Я наверно не открою Америку, сказав, что дети умеют ставить в тупик своих родителей…Присутствует в наличии у дочки самокат на маленьких колесах, который уже не устраивает, по причине всё тех же маленьких колес, фото с интернета.
И маленький велосипед опять же с маленькими колесами, не устраивающий по причине –коленки задевают о руль, фото реального велосипеда.
Так вот, задача была поставлена из велосипеда сделать самокат уже на больших колесах. Почесав макушку, почесал в гараж… Об этом позже… Так как самокат с маленькими колесами уже не приделах и на «техническом совете» с дочкой решили сделать самокат на лыжах.Что нужно: свободное время (его на каникулах хватает!), самокат, куски листового метала и мини лыжи.
Разбираем лыжи и сверлим сквозные отверстия диаметром 4мм.
Затем подбираем необходимый листовой металл, толщиной 2мм, размечаем.
Перед тем как, приварить отрезанные детали, решил сделать так.
Примеряем к лыжам…Нормально!
Это главный механик и инициатор всего этого безобразия.
Красим, сушим, собираем этом «бутерброд» в кучу
Время на постройку данного самоката ушло два вечера по 3 часа – это с помощником. А в одного я думаю быстрей. Не много фото без описания (как говорил выше, об этом позже) нашего с дочкой параллельного проекта “Самоката на больших колесах”. Постройка самоката происходит с задней части.
Запись пользователя MishGun086 из сообщества Сделай Сам на DRIVE2
Сделать самокат своими руками с нуля
Я учусь в довольно увлекательном инженерном колледже (Харви Мадд), где большинство людей использует какой-либо вид колесного транспорта, от длинных досок и одноколесных велосипедов до скутеров и свободных линий.
Шаг 1: Дизайн
Прежде чем приступить к реальному моделированию, сначала я делаю наброски для большинства своих проектов, включая этот. Я использую их, чтобы выяснить основные размеры, которые мне нужны. Получив представление о том, что я собираюсь делать, я обошел свой студенческий городок с ноутбуком и рулеткой и снял все стили скутеров, которые мне понравились. В итоге я выбрал Razor A5-Lux для своего скутера. Я также рано решил, что хочу сделать это из алюминия, с акриловой декой, вырезанной лазером, и, возможно, светодиодами для ночного круиза.
После 20 минут проведения измерений на чьем-то A5-Lux у меня были все размеры, необходимые для следующего цикла набросков. Затем я перешел в Google SketchUp и сделал полную 3D-модель. Даже несмотря на то, что детали конструкции с мелкими деталями не были на 100% точными в модели SketchUp, я использовал эту модель, чтобы выяснить, какой другой запас алюминия мне нужен, и конкретную длину резки для некоторых деталей.
Позже в сборке (около 5 месяцев спустя) я изучал SolidWorks в инженерном классе. К этому времени в сборке у меня было сделано большинство частей, поэтому на этот раз сделать точную модель было намного проще. Я использовал эту модель, чтобы выяснить точную длину и расположение «складной поддержку бара», но я войду в это позже.
Я использовал в основном 8-32 головки с головкой под ключ и 8-32 кнопки с головкой, с несколькими 5-40 винтами с головкой под ключ для мелочей.
После долгих онлайн исследований я обнаружил, что большие ролики для инвалидных колясок дешевы, долговечны и довольно доступны.
Вначале я решил, что хочу, чтобы колода была покрыта прозрачной акриловой краской, поэтому я также заказал кусок прозрачной зелени 1/4 у E-Street Plastics. Я использую лазерный резак, чтобы вырезать колоду.
Шаг 2: Поддержка колоды
Я начал с поддержки колоды и отработал ее с последующими частями. Подставка для колоды – это та часть, которая поддерживает основание скутера.
Я использовал две длины алюминия 1 “x 1/2” x 20 5/8 “6061 в качестве« рельсов »и соединил их двумя 2-дюймовыми кусочками одного и того же материала, чтобы создать опору для палубы. Я использовал ленточную пилу, чтобы разрезать их примерно по длине, а затем нарезал концы на длину на фрезе с концевой фрезой ~ 1 “(я сделал это как для направляющих, так и для соединительных секций). Каждое соединение имеет два черных оксида 1” 8-32 винта с внутренним шестигранником, со встречным отверстием, чтобы головки были заподлицо.
Сейчас я просто просверлил одно 17/64 “отверстие (чуть больше 1/4”) в передней части направляющих, чтобы прикрепить стойки рулевой колонки. Я разберусь с креплением заднего колеса позже.
Шаг 3: Рукава стойки и рулевой колонки
Затем я сделал стойки, части которых простираются от оси опоры палубы до рулевой колонки. Я сделал эту часть из немного другого запаса, я использовал 1 1/4 “x 1/2” вместо 1 “.
В любом случае, я порезал две части примерно до 16 дюймов и столкнулся с одной стороной каждой. Другую сторону пришлось фрезеровать под странным углом, поэтому я оставил одну сторону шероховатой на данный момент.
Я также вырезал две 1 “секции разъема и смотрел обе стороны на длину.
Теперь наступил сложный момент: обработка этого странного угла. Это было бы легко, если бы руководитель магазина позволил мне поменять тиски мельницы на поворотный стол, но он этого не сделал, поэтому мне пришлось проявить изобретательность. В итоге я использовал обычные крепежные элементы с Т-образными пазами, чтобы прикрепить детали к станине мельницы, а затем собрал очень схематичную систему, чтобы убедиться, что детали были выровнены под углом 32,3 градуса к оси z мельницы. У меня был измеритель угла, но из-за некоторых физических ограничений мне пришлось использовать его в тандеме с двумя квадратами, чтобы убедиться, что все выстроено в ряд. И мне пришлось сделать это дважды, по одному разу для каждого произведения.
К счастью, обе части вышли хорошо!
Затем я прикрепил две части вместе с частями соединителя. Для этих соединений я использовал 1 “нержавеющие 8-32 винты с полукруглой головкой, и сверлил головки с помощью концевой фрезы.33”. Чтобы закончить часть, я просверлил соответствующее отверстие 17/64 “в конце, чтобы соединить его с опорой палубы.
Следующая часть была еще сложнее. Мне пришлось фрезеровать соответствующие глубокие вырезы 1/8″ в втулке рулевой колонки (вещь, через которую вращается рулевая колонка). Опять же, мне пришлось прижимать деталь непосредственно к станине мельницы, которая оказалась тяжелее, чем раньше, потому что это была труба. Это также затрудняло правильное выравнивание угла, потому что у меня не было четкого края, чтобы смотреть вниз, так как он был закруглен. После долгих размышлений я сделал порезы, и сустав оказался нормальным. Вы можете видеть, как части соединяются вместе на рисунках выше.
Шаг 4: Рулевая колонка
Это была определенно самая крутая часть скутера. Рулевая колонка должна плавно вращаться даже под большим давлением, а трение алюминия о алюминий не годится, поэтому мне пришлось выяснить, как изолировать весь алюминий во вращающемся соединении.
Я использовал смазанные латунные подшипники, которые расположены вокруг рулевой колонки и скользили внутри втулки рулевой колонки, чтобы колонка была отделена от втулки, а латунная шайба между верхом втулки и втулкой вала обеспечивала изоляцию верхней части стыка. , Нижний шарнир должен выдерживать большой вес, поэтому я разорился и купил опорный подшипник для смазывания рулевого механизма.
Саму рулевую колонку я изготовил из двух телескопических трубок. Нижний, больший диаметр составляет около 1 1/4 “наружного диаметра, а внутренний диаметр – 1”. Я установил резьбовую пластину на внутренней стороне внутренней трубы и просверлил соответствующее отверстие во внешней трубе. Эти отверстия располагаются на нужной высоте, а ручка с резьбой удерживает их вместе. В будущем я могу фрезеровать прорезь во внешней трубе, чтобы вы могли легко регулировать высоту, но сейчас я оставляю ее на заданной высоте.
Я использовал 1 “концевую фрезу, чтобы сделать закругленный разрез в верхней части внутренней трубки, чтобы другая 1” трубка могла поместиться через верхнюю часть, чтобы сделать стержни ручки. Я сделал пробку из 3/4 “сплошного стержня и вставил ее в верхнюю часть внутренней трубки, чтобы руль врезался в эту пробку.
Шаг 5: Кронштейн переднего колеса
Я сделал кронштейн переднего колеса из 2 “х 1/4” алюминия, с двумя соединительными элементами из 2 “х 1/2”. Я разнес разъемы на расстоянии 1 дюйма и соединил их с боковыми частями теми же винтами 8-32. После того, как я просверлил и постучал по всем отверстиям, я использовал фрезу с ЧПУ, чтобы вырезать 1,25-дюймовое отверстие в верхней части соединителя и 1,25-дюймовое углубление в нижней части. Таким образом, рулевая колонка может скользить через верхнюю часть и углубляться в нижнюю. Это позволяет легко выравнивать сварку и обеспечивает дополнительную жесткость. К сожалению, в моем колледже нет хороших сварочных установок, и мы вообще не можем сваривать алюминий. Итак, мне пришлось взять несколько кусков домой во время весенних каникул, чтобы я мог их сварить. Я расскажу больше о сварке на шаге 9.
Я просверлил отверстие 0,316, чтобы соответствовать 5/16 “оси, и затем я сделал углубления на оси, чтобы соответствовать стопорным кольцам, которые удерживают ось на месте.
Шаг 6: Кронштейн заднего колеса
Это могло бы быть самым простым произведением. Я использовал шток 1/4 “x 1 1/4”, соединенный небольшим куском 1/2 “x 1 1/4”, и прикрепил их четырьмя винтами с цилиндрической головкой 8-32. Я оставил другие концы неровными, потому что я не был уверен, где именно нужно установить кронштейн на этом этапе сборки.
Шаг 7: Механизм складывания
Для механизма складывания я хотел, чтобы между стойками и опорой палубы была прикреплена планка, создавая треугольник вокруг основного шарнира и предотвращая его складывание. Я также хотел иметь возможность потянуть нижний штифт, сложить самокат, а затем прикрепить ту же штангу назад к заднему колесу, чтобы он был сложен. Выполнить один из них было бы легко, но выполнить оба – сложно, потому что мне нужно было удовлетворить угол и длину обоих треугольников. Эта проблема была достаточно сложной, и я знал, что облажаюсь, если попытаюсь просто ее решить, поэтому я решил переделать весь скутер в Solid Works, чтобы я мог правильно подобрать размеры для этой детали.
Так как большая часть скутера у меня уже была построена, на изготовление в Solid Works ушло всего несколько часов, потому что у меня уже были определены все размеры и детали.
После того, как я собрал модель скутера, потребовалось около часа, чтобы настроить длину откидной штанги и расположение отверстий, прежде чем скутер заблокировался в разложенном положении под прямым углом и заблокировался в сложенном положении, чтобы рулевая колонка была параллельно с колодой. Я снял размеры с модели и использовал их, чтобы сделать реальную часть.
Шаг 8: Сварка
При проектировании я старался максимально ограничить сварку, но было еще несколько соединений, которые просто невозможно было сделать с помощью винтов. Это соединение между стойками и втулкой рулевого управления, рулевой колонкой и кронштейном переднего колеса, а также концами на откидной планке.
У меня дома также нет сварщика TIG, но я читал в Интернете, что вы можете фактически сваривать алюминий с помощью установки MIG, если вы используете специальную алюминиевую присадочную проволоку вместо обычной стальной арматуры и используете 100% аргон в качестве защитного газа. Нам также пришлось заменить гильзу, распылитель и наконечник, потому что, я думаю, вы не можете использовать какие-либо детали, которые касались стальной сварочной проволоки. На химическом уровне происходит что-то, что портит сварку алюминия, если ваш материал или присадочная проволока загрязнены сталью. Из-за этого вы также должны чистить материал тонной щеткой из нержавеющей стали, чтобы очистить его перед сваркой (по какой-то причине с нержавеющей сталью все в порядке).
Большинство соединений, которые мне нужно было сваривать, были довольно толстыми, поэтому мне не пришлось беспокоиться о том, чтобы прожечь или испортить что-то плохое (на самом деле мне пришлось добавлять тепло с помощью бутановой горелки, просто чтобы она стала достаточно горячей, чтобы сварка) но трубка рулевой колонки очень тонкая, и мне нужно было приварить ее к пластине 1/2 “, поэтому я решил просто использовать установочный винт вместо сварки. Если это соединение не получится позже, я пойду через проблему сварки.
Шаг 9: Фотографии прогресса
Вот только некоторые фотографии прогресса.
Шаг 10: Акриловая колода
Я сделал колоду из 1/4 “прозрачного зеленого акрила.
Я использовал модель Solid Works, чтобы настроить размеры колоды, и в итоге я экспортировал модель в файл.dxf, чтобы резать ее напрямую с помощью лазерного резака.
Не самой забавной частью этого было сверление и постукивание по 20 отверстиям для всех 8-32 винтов с полукруглой головкой, которые удерживают палубу на направляющих.
Обычно я использую метчик в патроне фрезерного станка и постукиваю по каждому отверстию сразу после его сверления, так что мельница обнуляется прямо над отверстием. Это обеспечивает лучший возможный метчик, но это занимает вечность, потому что вы должны вынуть сверлильный патрон и поменять цанги и все остальное, а затем изменить высоту оси Z, что очень утомительно, если вам нужно сделать это 20 раз в быстрой последовательности, Так что, в этом случае, я решил против этого и просто постучал вручную. Мое запястье было очень болит после последнего постукивания, хотя я рад, что я использовал только 8-32 винта вместо чего-то большего, иначе моя рука могла упасть.
Я вычистил всю смазочно-охлаждающую жидкость и прикрепил колоду! Это выглядит потрясающе!
Шаг 11: Последние штрихи и планы на будущее
Отделка поверхности:
я использовал наждачную бумагу с зернистостью 240 и 320 на алюминии в некоторых местах, где царапины были заметны. Затем я использовал накладку Scotch-Bright и отделал остальную часть алюминия этим, обеспечивая приятную ровную матовую поверхность.
Окончательная сборка:
я обошел каждое соединение и очистил остатки смазочно-охлаждающей жидкости от резьбы винтов и резьбовых отверстий. Затем я ставлю Thread Lock на все винты перед сборкой.
Итоги.
Как всегда, есть над чем поработать, хотя я очень доволен текущим состоянием самоката. Вот некоторые вещи, над которыми я бы хотел поработать до сих пор, и я буду добавлять обновления по мере завершения этих частей.
Добавьте батарейный блок и супер-яркие белые светодиоды под акриловую деку.
Реализовать задний PIN- заблокировать механизм, чтобы я мог заблокировать самокат в сложенном положении.
Сделайте какой-нибудь тормозной механизм.
Сделайте прорезь, соединяющую два отверстия на внешней рулевой колонке так, чтобы ручки регулировались.
Купите лучшие подшипники для колес, чтобы упростить поездку.
Уберите больше материала из внутренней часть втулки рулевой колонки для уменьшения трения рулевого управления.
Электросамокат – это удобное, современное и экономический целесообразное оборудование при повседневной эксплуатации, достигается путем зарядки аккумулятора обычной 220 вольтовой розеткой. Единственной актуальной проблемой является дороговизна этого гаджета, бесспорно все качественные предметы имеют высокую стоимость, что проявляется в долгосрочной работе зарядной батарей и в безопасном использовании транспортного агрегата.
Альтернативным решением стоимости дорогого оборудования является сделать «электросамокат своими руками», но «чрезвычайно важно» иметь хороший опыт и багаж знаний в разработке технических приборов такой категорий сложности. Необходимо иметь достаточные знания и понимание принципа работы электрического самоката, и главное иметь четкое представление и уверенность в своих возможностях.
Сборку электросамокатов можно проводить на базе конструкций различных агрегатов. В большинстве случаев используются двухколесные оборудования:
- передвижные средства на основе гироскутеров, далеко не дешевый вариант, но достаточно легкий в переделки в части подключения электробатарей);
- оборудования, работающие на основе двигателя охлажденных радиаторов, такие можно приобрести у мастеров по разбору автомобилей. Сложность заключается в механической конструкции, но на выходе получиться мощных агрегат.
Для удобства можно разработать электросамокат со сидением, что будет очень удобным при долгосрочной эксплуатации. В этих целях понадобиться сама рама, но которую необходимо соорудить стойку со соединением. После сбора конструкции каркаса, собирается передача скорости, закрепление колеса, установка аккумулятора и монтаж двигателя. Оптимальный и бюджетным вариантом будет соорудить электросамокат на основе разобранного электрошруповерта, управление будет обеспечено за счет мопедной ручки, которая крепиться на курку и тросик от шруповерта. Для выполнения крутящегося момента самого колеса, используется цепная двухшестеренчатая жесткая передача с фрикционной насадкой.
Для выполнения рамы берется швеллер из алюминия или стали, сиденье можно взять с велосипеда, колесо подойдет от любой коляски или мотороллера. Вариации с аккумулятором могут быть разные: в зависимости от стоимости литиевые или из свинца. Мощность батарей должна быть на уровне 12 вольт каждая. Как варианта можно снять аккумулятор из электрического вертолета или старой дрели.
По сути помимо вышесказанных запасных частей, пригодиться еще болты размеров М8 и М10, тумблер с подачей электричества на 10 ампер.
Алгоритм сборки самодельного электрического самоката будет следующим:
- Замер несущей рамы с подбором алюминиевого профиля.
- Крепление опорной балки к раме самоката с помощью болтов и гаек размеров М8 и М10.
- С задней стороны самоката проделываются отверстия для установки двигателя.
- Внутри втулки монтируется муфта колеса.
- Вдоль оси колеса крепится и стягивается болтами хомут, а под рамой устанавливается пластиковый короб внутрь которого протягивается провод.
- На основании протянутого провода формируется электрическая цепь, которая позволяет переключать двигатель и аккумулятор.
Главная примечательная черта такого самодельного самоката является переносная батарея, которая находится в рюкзаке управляющего самокатом. Соединение осуществляется через протянутый кабель.
Практика самодельных самокатов показывает, что для успешного выполнения работы необходимо приложить не маленький объем усилий и возможно получиться сэкономить не так много средств, как это ожидается в начале работы.
Мечта каждого мальчишки – погонять на самокате. Впрочем, не прочь прокатиться и современные девчонки. Но, теперь обычному самокату появилась более желанная замена – самокат с мотором. И уж на нем прокатиться с «ветерком» может не только ребенок, но и человек взрослый.
Для самых маленьких деток (4-7 лет) можно приобрести недорогой самокат «Колибри» , который выпускается в синем и красном цветах.
Его максимальная скорость небольшая – 10 км/час , но для малыша езда на таком самокате – настоящее ралли. На одной зарядке проехать можно 4 км . Выдержит складная конструкция ребенка весом до 40 кг . Сам самокат весит всего лишь 8,2 кг , т.е. ребенок вполне может его поднять на этаж самостоятельно. Широкая подставка для ног – 580х130 мм, размер колес с покрышками в диаметре – 137 мм, что говорит о надежности и безопасности транспортного средства. Колесные диски на подшипниках и выполнены они из прочного пластика. Ручка газа для управления скоростью , цельнолитые покрышки, барабанный задний тормоз свинцово-кислотная необслуживаемая батарея, требующая до 8 часов для полной зарядки, двигатель 120 W – это основные характеристики модели. Мечта, а не самокат!
Где купить самокат Колибри и его стоимость?
Стоимость этой чудо игрушки и одновременно персонального средства передвижения всего 69 долларов . Приобрести самокат можно на e-bike.com.ua .
Небольшие затраты и фантазия помогут изготовить самокат из обычной аккумуляторной дрели
В торговой сети сегодня выбор электросамокатов огромный, но можно легко изготовить электросамокат из дрели аккумуляторной, ну и еще придется разобрать болгарку . Умельцы, которые уже ездят на самокатах с мотором, которые изготовили их своими руками, говорят, что мотора, развивающего до 550 оборотов в минуту , вполне достаточно для езды по городским улицам.
Аккумулятор тоже подойдет от дрели – 14,4 В
Раму можно сделать из обычной профильной стальной трубы (толщина стенки 2,5мм) – она вполне выдержит вес в 100 кг . Или использовать раму от обычного самоката. В веломагазине нужно приобрести резиновые ручки, крепление руля, подшипник упорный, рассчитанный на нагрузку 300 кг. Для передачи вращения на колесо имеется несколько вариантов: при помощи цепи, двух шестерен, фрикционной насадки, используя жесткую передачу и мотор — колеса . Но, последний вариант практически реализовать невозможно, потому что эту важную деталь необходимо заказать в Китае.
Сразу нужно определиться, какое из колес будет вращаться? Еще для подключения генератора понадобится обгонная муфта (купить тоже несложно), подшипники, колеса. Аккумулятор подойдет литиево-полимерный (11,1В 2,2Ач). Немного поколдовав над всем этим, можно получить неплохое средство передвижения.
Сколько стоит изготовление электросамоката из дрели?
Стоимость изготовления электросамоката своими руками составляет примерно пять тысяч рублей , против стоимости конструкции в торговой сети стоимостью 14-140 тысяч рублей.
Полезная ссылка, электросамокат своими руками: http://www.samartsev.ru/nikboris/gallery/2011/samokat/samokat.htm
В этой статье я расскажу как в домашних условиях сделать мощный двигатель для самоката или детского электромобиля с высоким КПД и простой контроллер к нему.
Первое что вас шокирует это то, что в этом двигателе не будет железа. Не нужно нарезать пластины статора или ротора на лазерном оборудовании, собирать в пакеты и подгонять всю конструкцию к микронной точности. Это обычно мешает обычным людям создавать самим двигатели. Вы удивитесь насколько проста конструкция и не поверите полученным от нее характеристикам.
Обычно вбивая в поиск на ютубе например "электродвигатель своими руками" вы видите катушку и магнит и это вращается и все знают, что да это работает, но кпд там ничтожный и нормальную тягу создать не может. Но, все ошибаются, на самом деле используя правильно катушку и магнит можно сделать мощный двигатель с высоким кпд.
С чего все начиналось. Когда-то просматривая патенты на двигатели я обратил внимание на двигатель из катушки внутри которой вращался длинный магнитный стержень закрепленный на валу, такая конструкция не приобрела распространение по причине низкого кпд из за слабых магнитов которые были в то время и немного неправильной конструкции. Забегая наперед скажу какой должна быть идеальная конструкция двигателя - магнит сферической формы закрепленный на оси полюсами перпендикулярно оси вокруг него располагается круглая катушка квадратного сечения (через нее проходит ось поэтому можно ее разделить на 2 части и разместить ближе к оси) - все - конструкция готова, остается закрепить все в корпусе и получится двухтактный двигатель. Правда найти такой магнит в продаже мне еще не удавалось но если все начнут делать такие двигатели то скоро появятся.
Сейчас в продаже есть магниты цилиндры диаметрально намагниченные с отверстием по оси, они почти идеально подходят (лучше на сейчас нету), стоят они в общем не дешево но все равно дешевле готовых двигателей раза в 2-5, самые крупные внутри катушки с током (15А 100-200 витков) руками не провернуть уже (за магнит не за ось, а за ось и плоскогубцами не провернуть). Первое опасение мое было когда я запускал такой двигатель на самокате - было, не порвет ли он случайно зубчатый ремень при старте. То-есть понимаете что это уже не те игрушечные двигатели с катушкой и магнитом что вы видите на ютубе.
Теперь о КПД, оказалось все очень просто и предсказуемо, когда магнит цилиндр (сфера) повернут полюсами к виткам катушки то сила магнитного поля действует на магнит по касательной то-есть перпендикулярно к радиусу создавая максимальный вращательный момент а когда он повернут полюсами по оси катушки то момент равен нулю а это означает что в таком положении если подать на катушку ток он весь 100% пойдет в нагрев и кпд вращения = 0%, а когда он повернут полюсами к катушке то кпд максимум и зависит от установившегося тока при определенной нагрузке. Например если в этой точке при напряжении питания 10в установился ток 1А то полное сопротивление (активное + реактивное) = 10 Ом и если при этом сопротивление самой обмотки 1 Ом то кпд в той точке 90% (ну и соответственно если сопротивление обмотки 0,1 Ом то кпд 99%). Вывод - обмотка должна быть с как можно меньшим сопротивлением и запитывать ее нужно в тех точках где кпд максимальный их однозначно нельзя запитывать когда магнит повернут вдоль оси или почти вдоль оси так как это 90-100% потери (нагрев). И в этом можно убедится если собрать простой драйвер на 2х ключах (схема в конце статьи) и подать управление от микросхемы с почти любого куллера с 4мы выводами (контроллер управления куллером с встроенным датчиком холла и 2мя выходами которые обычно подключают напрямую к обмоткам). КПД будет на уровне 55% (максимум 72,2% минус потери на сопротивлении зависит от нагрузки на двигатель). Вы уже наверно поняли как нужно повышать КПД, сокращать угол запитки со 180 град до 90 - 45 - 30 - 15, чем меньше тем кпд ближе к 100% но снижается тяга. Где разумный предел, получается при 180 угле потребляем 100 вт отдаем в нагрузку 50-70 вт, если сократить угол до 90 то потребляем 50 вт а отдаем в нагрузку 37 - 44 - (максимум 89,97% - потери) кпд выше но отдаваемая мощность ниже при том же напряжении питания, 120 град (будет аналогично 3хфазному теоретический максимум 86% - потери на активном сопротивлении). Нужен двигатель с большой равномерной тягой и кпд 95%? Запросто - берете 6 магнитов на одну ось со смещением угла катушек или магнитов по 30град получаем 6ти фазный 12 тактный двигатель (аналог 12 цилиндровому двс) с кпд до 97.2% который также можно перепрограммировать на любой другой угол фазы и жертвуя кпд поднимать тягу еще в 2-3 раза при необходимости.
Эскиз ниже показывает конструкцию двигателя и размещение датчиков холла (в примере датчики холла разведены от середины катушки на угол 45 градусов что дает 90 градусов угол запитки обмоток, когда полюса магнита находятся максимально близко к виткам катушки)
Мой двигатель однофазный двухтактный с углом запитки 110 град выдал кпд 87% на скорости 13 км/ч с нагрузкой 92 кг по ровной дороге при этом обмотки заклеенные в закрытом деревянном корпусе за час непрерывной езды нагрелись аж до 41 градуса при среднем потреблении двигателя 88 Вт. Две обмотки по 125 витков в параллель проводом диаметром 0,83 мм, магнит 65 диаметром, 30 высота, внутренний 18 мм ссылка . В сумме меди 260 грамм из расчета на 260 Вт. Мой вес 85 кг (самокат 8кг с двигателем и батареей, легче только из карбона), питание 10х Samsung INR18650-25R = 87 Вт/час (42В максимум с отводом от середины, 2.5 А/ч) мне полного заряда хватает на ~15 км по ровной дороге.
Изначально использовался 1 датчик холла (но я уже тогда знал что это большие потери так как делал такие двигатели и раньше), так двигатель на холостом ходу потреблял 42 Вт (1 А на каждую половину батареи, итого 2*21 или 1*42) и за 2 минуты нагревался до 50 градусов (это без нагрузки), установка 2х датчиков холла снизила ток холостого хода в 10 раз! и он составил 100 мА (4,2 Вт) и греться он перестал. На максимальной нагрузке (езда в горку) ток достигал 6 ампер (>250 Вт) и обмотка разогревалась так что больше пары минут нельзя было ездить а после установки 2х датчиков холла и подачи питания на обмотки только в нужные моменты, согласно рисунку выше, полностью решило проблему перегрева (значительно подняло кпд) и ток при заезде на ту же горку упал в 2 раза (130 Вт)
И так магниты с катушками запакованы в корпус, вал (болт М6 100мм на котором гайками с бортиком, зажимные для колес, через шайбу и резиновую прокладку зафиксирован магнит) закреплен в немагнитных стальных подшипниках (это в идеале, но я использовал обычные дешевые стальные но сила магнитного поля такая что крутятся они с трудом, поэтому лучше сразу нержавейку ставить) и самое главное как его теперь запустить. Я использовал самый простой вариант одна катушка и один магнит - самый дешевый вариант и для самоката подходит идеально, естественно так как запитываем только 90 - 120 градусов сектор на такт то остается незаполненные тягой сектора и стартовать такой двигатель будет с толчка, но это же не вентилятор а двигатель для самоката, оттолкнулся, включил двигатель и поехал, все просто. Если же нужен автопуск то минимум нужно делать 2х фазный 4х тактный, такой поставил в детском автомобиле.
Контроллер
Фраза "шим регуляция" у меня ассоциируется с потерями, запитывать нужно постоянным током чтобы избежать потерь переключения на ключах и не греть диоды в ключах, в общем контроллер может работать с кпд 97% и выше если забыть про шим, а скорость лучше регулировать напряжением питания (например у меня в самокате она фиксированная 13 - 18 км/ч в зависимости от веса ездока). Запитка обмотки двумя тактами возможна или мостом но тогда потери всегда на 2х ключах или полумостом с питанием с отводом от средней точки, выбран именно такой вариант так как в 2 раза уменьшает потери на ключах (всегда катушка включена только через 1 ключ). Еще из плюсов такого полумоста то что обратная эдс при отключении катушки сливается через 1 диод в противоположное плечо и потери на диодах тоже в 2 раза меньше то-есть больше энергии вернется в конденсатор / аккумулятор так же и с рекуперации от скатывания с горки. В итоге получаем полумост + драйвер полумоста + схема управления.
Схема управления
Использование одного датчика хола не дает возможность управлять углом в котором запитывается обмотка, поэтому нужно минимум 2 датчика расположенные таким образом чтоб получать включение обмоток в нужном диапазоне, проще всего сделать угол 90 град (для этого нужно разнести датчики на 45 градусов от витков катушки в обе стороны) тогда пары датчиков хватит на 4 такта (используем только 2 из них для однофазного) . Каждый датчик возвращает 2 позиции которые означают видит ли он северный или южный полюс, так вот когда оба видят северный включаем один ключ, когда оба видят южный второй, при использовании микросхем от куллера - реализуется логикой 2или-не, на входы двух логических элементов подается питание через сопротивления на выходах при этом 0, микросхемы куллера коммутируют входы логических элементов на ноль, когда оба входа на нуле на выходе 1 - включается 1 ключ, и так же когда на втором логическом элементе оба входа на нуле включается другой ключ. Все просто. Учитывайте при выборе микросхемы драйвера куллера (датчик холла) что они есть с защитой от остановки и без, для двигателя поддержки как у меня на самокате лучше использовать с защитой он запустится только при начале езды, но для двигателя который должен стартовать сам нужно выбирать без защиты и делать ее если необходима другим способом (защита от перегрузки по току например).
Микросхем логики у меня не было потому заменил транзисторами. Схема подключения драйвера мосфетов по даташиту.
Отладка двигателя
Хочу отметить важные моменты которые уберегут детали контроллера от случайного выжигания. Дело в том что обратная эдс с катушки очень коварная штука, она может спалить всю электронику и драйвер и микросхемы с датчиком холла. Для предотвращения таких ситуаций обязательно должны стоять конденсаторы по входу питания в которые сливается обратная эдс с катушки (через защитные диоды в мосфетах) при случайном отключении батареи, минимум 1000 мкф 50В с низким esr. Также для предотвращения попадания выбросов высокого напряжения на выход драйвера через обратную емкость мосфета, обязательно в цепи затвор исток должен стоять стабилитрон на 13-15В (что ниже допустимого напряжения затвора 20В но выше управляющего напряжения с драйвера 12В).
При первом включении обмотку лучше подключать через сопротивление ограничивающее максимальный ток (10-50 Ом), переворотом датчиков холла добиваемся вращения в нужную сторону. Также перемещая датчики можно найти позиции где потребление на холостом ходу будет минимальным и работа двигателя тихой. Сильно уменьшать угол запитки не стоит (< 90 град) для двухтактного двигателя, хоть потребление будет и ниже на холостом но создать достаточную тягу будет сложнее так как в меньшие промежутки времени придется вложить больше мощности а это дополнительные потери на контролере и батарее.
Цена
- болт (вал), гайки и шайбы (фиксация магнита и подшипников), немагнитные шурупы (нержавейка, для скручивания корпуса) < 2$
- корпус (брус 1,5м х 80 х 20) = 1,3$
- зубчатые колеса и ремень = 8$
- магнит = 50$
- платы и все детали < 10$
- 10х Samsung INR18650-25R = 38$
Итого, электрификация самоката обошлась в ~110$
Плюсы и минусы
Плюсы:
- двигатель вращается без какого либо сопротивления, что не мешает поездке на самокате как на обычном при отключенном питании
- малый вес
- высокая эффективность
Минусы:
- нельзя устанавливать такой двигатель вблизи магнитных материалов (приведет к залипанию ротора, использование в корпусе железных болтов тоже недопустимо, только нержавейка или клей)
- нельзя устанавливать очень близко с массивными токопроводящими материалами (торможение вихревыми токами, идеально использовать раму из пластика, дерева, карбона тогда можно ставить где угодно)
- придумайте и напишите в комментариях (низкая скорость не катит, можно поднять напряжение, меня устраивает скорость для езды по пешеходным дорожкам)
Больше фото
Прижатие ремня для большего сцепления с зубчатым колесом
Первые включения (еще с 1 датчиком холла и пониженным напряжением питания 2х8В) максимальная скорость 3-5 км/ч
Настройка положения датчиков (катаемся, меряем потребление, переклеиваем датчик холла ищем оптимальный вариант) на фото оптимальный
Фотография электросамоката своими руками из готового набора
Самокат с электроприводом – игрушка, которая интересна не только детям, но и взрослым. Она дает свободу передвижения по дорогам с любым покрытием, доставляя массу удовольствий от езды. Конечно, рассматривать этот девайс в качестве основного средства передвижения, не стоит, но прокатиться на нем, получив массу удовольствия, кто-то откажется едва ли. Моделей электросамокатов для детей и взрослых в торговой сети достаточно, поэтому каждый может выбрать его по своему предпочтению. Если же «руки на месте», возможно, вам захочется электросамокат своими руками . Это вполне посильная работа, результат которой доставит удовольствия вдвое больше, чем при покупке готового транспортного средства.
Вряд ли захочется мастерить электрический самокат для взрослого. Но, для ребенка такая игрушка будет верхом мечтаний.
Мотор для самоката сегодня не проблема приобрести, но, если шуроповерт, то моторчика его будет достаточно. Затем необходимо определиться с предпочтительным вариантом вращающего момента: с помощью двух шестерен, цепи или специальной насадки (фрикционная передача). Подойдет и вариант прямого вращения, т. е. использования гибкого тросика, от спидометра авто, например. Дорогостоящий вариант мотор-колесо чаще отпадает сразу.
Попутно решить нужно вопрос о том, какое колесо нужно вращать? Для самоката не столь критично, какое из колес – переднее или заднее будет вращаться, но второй вариант, кажется более правильным, поскольку на заднее колесо можно установить тормоз.
Для конструкции вполне достаточно 14В, значит, можно выбрать конфигурацию 4S1P: разобрав болгарку и аккумуляторную дрель. Сняв с дрели все, получим мотор с редуктором, а удалив корпус с болгарки, будете иметь ось с ротором и с коническими шестернями редуктор. Осью самокатного колеса будет ось ротора, а та часть, куда насаживается диск, будет подключаться к мотору. Сделав эти манипуляции, можно считать, что пол самоката готово. Серьезной проблемой является – аккумулятор. Вряд ли здесь подойдет тяжелый свинцовый, поэтому нужно отправляться в магазин радиодеталей за литиевым аккумулятором (прекрасно подойдет аккумулятор от электрического вертолета LiPoly ). Закрепить его можно на руле, где часто устанавливают корзины для небольших вещей. Нет необходимости придумывать регулятор скорости, поскольку им становится штатная кнопка регулятора оборотов.
Еще немного поколдовав, можно получить то, ради чего было разобрана большая часть инструмента в доме.
Отзыв
Имея техническое образование, я рискнул «создать» электросамокат для своего сынишки. Не скажу, что все у меня прошло «как по маслу», поскольку повозиться пришлось. Но, в итоге, игрушка готова и уже испытана в действии, что вызывает у меня заслуженное чувство гордости.
Николай Чередниченко, житель Иваново
