Конвертация японского бензоскутера в электрический

[Alex75]

 Давно хотел переделать бензиновый скутер в электрический "малой кровью". С самого начала была мысль использовать авиамодельный регулятор хода и бесколлекторный двигатель подходящей мощности. Преимущества очевидны: модельные регули даже мощные относительно дешевы; к электродвигателю подводятся всего три фазных провода (нет необходимости в дополнительных проводах для датчиков положения ротора); известно, что модельные движки плохо стартуют под нагрузкой, но наличие центробежного сцепления в бензиновом скутере обнуляет эту проблему.
Теперь о самом переоборудовании. Систему клиноременной передачи в бензиновом скутере при переделке хотелось сразу исключить по причине громоздкости, наличию большого количества быстро изнашиваемых элементов (передний ведущий шкив с 6-ю роликами внутри, клиновидный ремень, задний ведомый раздвижной шкив и т.д.)и потерь мощности на трение. Т.е. фактически остаётся втулка с частью сцепления (все составные части ведомого шкива удаляются) , свободно вращающаяся на входном валу редуктора с другой частью сцепления. На моем скутере, подлежащем переделке (Suzuky Sepia), диаметр этой втулки 34мм. Как оказалось, диаметры этих втулок на других японских скутерах (Honda Lead 90,Honda Lead 50)такие же. Вот на эту втулку и надо лепить ротор электродвигателя. И вот тут возникает проблема. Зазор между сцеплением и корпусом редуктора всего около 30 мм. Получается, что туда необходимо установить двигатель длиной по оси вращения всего 30 мм, хотя диаметр этого двигателя может быть около 120 мм. Учитывая коэффициент передачи редуктора ( в моем случае это - 1/13 т.е. на один оборот заднего колеса приходится 13 оборотов входного вала редуктора), наружный диаметр колеса (42 см) и заданную максимальную скорость скутера, можно рассчитать максимальные обороты электродвигателя. Скажем, для скорости 100 км/ч -это около 16000 об/мин. Также учитывая 10 мм на крепление двигателя к корпусу редуктора, воздушные зазоры внутри самого двигателя, получаем что толщина самого статора эл.двигателя должна составлять около 15мм, ну и, соответственно,  длина редкоземельных магнитов на роторе тоже 15мм. Сначала у меня возникли сомнения можно ли туда втулить двигатель достаточно большой мощности. Потом я нашел в интернете сайт немецких инженеров-моделистов-моторостроителей.  Информация, выложенная на этом сайте меня обнадёжила. Например, двигатель с толщиной набора статорного железа 20мм, диаметром 40мм и с конфигурацией 18N16P способен развивать мощность до 4квт при 16000 об/мин. Я же раздобыл статорное железо диаметром 72мм на 18 полюсов. Конечно, это не так рационально по сравнению с возможностью установить двигатель диаметром 120 мм, но что есть то есть. Есть сомнения: сможет ли при таком диаметре статора и таком количестве полюсов данный двигатель развивать нужные обороты. Ясное дело, что при большом напряжении питания он сможет развить обороты больше необходимого, но хотелось бы ограничиться низковольтным напряжением (24 - 48 вольт), так как хорошие аккумуляторы(Lipo, LiFePo4) дорого стоят, а свинцовые тяжелы для того, чтобы составлять из них высоковольтную батарею, да и высоковольтные модельные регуляторы дорого стоят.
  Стендовые испытания показали, что даже на 12в питающего напряжения заднее колесо скутера "шлифует" поверхность, на которой стоит. На 24в на максимальных оборотах скутер начинает "скакать" на подпорной ножке. Пока не измерял обороты двигателя и колеса, но тестовые заезды на электроскутере покажут всё. Фото прилагаю.





  Подвожу итоги. Идею установки бездатчикового электродвигателя на одной оси вращения с центробежным сцеплением считаю приемлемой. Хотя, при запусках своего первого самодельного двигателя, у меня появилась надежда, что сцепление тоже можно убрать. Т.е. ротор электродвигателя жёстко установить на входной вал редуктора. Считается, что двигатели при бездатчиковом способе управления плохо стартуют под нагрузкой. Но мне не удается удержать руками вал(от 6 до 15мм в диаметре) при старте двигателя. Видимо большое значение имеет толковая прошивка для контроллера. Поэтому имеет смысл попробовать и такой вариант.
В обоих вариантах после удаления вариатора освобождается пространство, которое можно использовать для установки части батареи и регулятора хода. А если убрать двс, то, я думаю, влезет и вся батарея(Lipo, LiFePo4) с запасом хода около 30-40 км, причем батарея будет защищена ударопрочным герметичным корпусом. Можно подумать над вариантом гибридного скутера. Насадить на вал двс электрогенератор,поставить буферную батарею аккумуляторов небольшой ёмкости или батарею конденсаторов и запитать электродвигатель через регулятор хода. Таким способом можно увеличить моторесурс двс и сократить расход топлива. Я уверен,что и динамические свойства таких электроскутеров будут гараздо лучше бензиновых.   
P.S.
Управление электроскутером через модельный регулятор с использованием сервотестера меня не удовлетворило. Для модельного регуля необходима новая прошивка с управляющим сигналом от 0 до 5 в, что пока неосуществимо. С подачи одного из участников форума, Александра(METAL), вижу, что уже можно купить дёшево универсальный контроллер. Поэтому хочу попробовать два варианта: бездатчиковое управление с центробежным сцеплением и датчиковое управление двигателем без сцепления, внешний ротор которого можно изготовить из самого "колокола" сцепления, насаженного на входной вал редуктора заднего колеса. По-простому, туда крепится необходимое количество магнитов. Во втором варианте катушки двигателя хочу сделать без магнитного сердечника. Что должно упростить его изготовление - не надо искать подходящий статор. Однозначно он получится высокооборотистым, будет иметь свободный ход(нет точек залипания). Но под вопросом: получится ли в этом случае достичь необходимой мощности.
Работаем дальше...

[PavelBog]

отлично получилось!
но если хотите больше моторесурса для гибрида - лучше выбрать другой двс, сеповский движок высокофорсирован, отчего и малый ресурс. да и 7лс для гибрида не так уж и надо (имхо)

[Alex75]

Согласен, что такой мощи не надо. В случае с гибридом можно настроить двс на небольшие обороты(2 - 3 тыс. об*мин) плюс расточить цилиндр до 65 кубиков(у меня уже есть такой набор) для уверенной работы на низких оборотах. Двигатель не будет работать вразнос. Таким образом повысить моторесурс.
Но это не главная цель. Хочу убедиться, что такой тип простой электрификации(без вмешательства в двс) имеет право на жизнь.

[TOM]

Ездить еще не пробовал?

[Alex75]

Пока нет из-за отсутствия хороших аккумуляторов и второй пары рук для элементарного выноса скутера из подвала. Только стендовые испытания. Уже больше года он стоит в состоянии 70-80-ти процентной готовности и всё руки не доходят. Наконец, решил дожать. Уже есть литий-полимерные аккумуляторы. Но теперь с высоты накопленного опыта хочу сделать чуть-чуть по-другому.

[TOM]

Улучшайзингом можно заниматься бесконечно. Для начала попробуй всё-таки выехать, а дальше уже будешь знать сильные и слабые места своей конструкции.

[Alex75]

Так и поступлю.

[Kilogerz]

Хочу себе так же!

[Megalow]

есть мечта у меня, сделать скутер электро, но думал поставить BLDC мотор прямо в картер, чтобы заменить вал ДВС на вал электромотора и оставить вариатор.

[VladimirA]

... В случае с гибридом..., ....(без вмешательства в двс) ...

Наверное, проще заменить переднее колесо на скутерное МК. Получим настоящий гибрид с рекуперацией.
А батарейки под сиденье.
Удачи

[xaoyag]

Хорошее начало, испытания покажут многое. Есть только один вопрос как с охлаждением? такие движки греются и не слабо и их надо хорошо охлаждать. В моем первом проекте мотор грел всю ногу вместе с редуктором и колесом и не слабо и это не смотря на то что система охлаждения присутствовала хотя и не достаточно сильная.

[Alex75]

Электродвигатель благодаря своей широкой регулировочной характеристике, способен легко обойтись без вариатора. Плюс вариатор "съедает" КПД электропривода.
Скутерное мото-колесо - это, как минимум, 15 кг лишнего веса против 0,5 кг - 1,5 кг навесного мотора. Ну и по мощности также: с высокооборотистого мотора весом в 1,5 кг можно выжать 11 - 12 кВатт; а с низкооборотистого мотор-колеса при том же вольтаже?...
На счёт охлаждения, думаю, закрытый просторный корпус мотоблока позволяет реализовать хорошее принудительное воздушное охлаждение.
Пока проект стоит. Работа накрыла полностью!

[Begemoth]

Здравствуйте, прочитал Вашу тему про переделку скутера на электротягу и меня заинтересовало использование модельного регулятора скорости. Хочу поэкспериментировать с самодельным бесколлекторником на велосипеде и думаю мне бы как раз модельный контроллер подошел бы, но так как никогда не имел с ними дело есть вопрос - на фото видно что вы регулируете скорость с помощью переменного сопротивления подключенного к клемме выходящей из контроллера ... как его подключить, напрямую или есть там ещё какая-то схемка? и ещё, можно ли этот контроллер использовать сразу - или нужно его ещё как-то программировать? Спасибо заранее за ответы

[Srud]

Главное, чтобы Ваш мотор вырабатывал напряжение, достаточное для синхронизации. Мой мотор например не мог сам засинхронизироваться, приходилось рукой толкать. А по поводу управления оборотами нужен сервотестер. Схем в инете полно.

[Pavel__]

... по поводу управления оборотами нужен сервотестер. Схем в инете полно.

Какой смысл самостоятельно собирать сервотестер, когда их стоимость ~ 2$.

[AS2]

... по поводу управления оборотами нужен сервотестер. Схем в инете полно.

Какой смысл самостоятельно собирать сервотестер, когда их стоимость ~ 2$.

Да простой Китайский контроллер с безсенсорным режимом будет 1.500 руб... при этом и стартует хорошо и ручка газа работает штатная (с датчиком холла).

[AS2]

Как Вы, уважаемые коллеги думаете, а нельзя-ли использовать такие комплекты для такой конвертации?

http://item.taobao.com/item.htm?spm=2013.1.20141001.2.K1k7Mk&id=39008630090&scm=1007.10115.2777.i37818308506&pvid=88bec294-f6f9-4309-801e-29f270d50087

[xaoyag]

Это генераторы
https://translate.google.ru/translate?hl=ru&sl=zh-CN&tl=ru&u=http%3A%2F%2Fitem.taobao.com%2Fitem.htm%3Fspm%3D2013.1.20141001.2.K1k7Mk%26id%3D39008630090%26scm%3D1007.10115.2777.i37818308506%26pvid%3D88bec294-f6f9-4309-801e-29f270d50087