Самодельный электромобиль. Электромобиль своими руками, общие принципы электромобиле строения Авто на электротяге своими руками чертежи

Исчерпание углеводородного топлива, ухудшение экологической обстановки и ряд других причин рано или поздно заставят производителей разработать модели электромобилей, которые станут доступны для широких слоев населения. А пока остается только ждать или собственноручно разрабатывать варианты экологически чистой техники.

Если же вы все-таки предпочитаете самостоятельно искать решения, а не дожидаться их со стороны, то вам понадобятся знания о том, какие двигатели для электромобиля уже изобрели, чем они отличаются и какой из них наиболее перспективный.

Тяговый двигатель

Если вы решите поставить обыкновенный электромотор под капот своего автомобиля, то, скорее всего, из этого ничего не выйдет. А все потому, что вам необходим тяговый электрический двигатель (ТЭД). От обычных электромоторов он отличается большей мощностью, способностью выдавать больший крутящий момент, небольшими габаритами и малой массой.

Для питания тягового электродвигателя используются батареи. Они могут подзаряжаться от внешних источников («от розетки»), от солнечных батарей, от генератора, установленного в авто, или в режиме рекуперации (самостоятельное восполнение заряда).

Двигатели для электромобилей чаще всего работают от литий-ионных батарей. ТЭД обычно функционирует в двух режимах - двигательном и генераторном. В последнем случае он восполняет потраченный запас электроэнергии при переходе на нейтральную скорость.

Принцип работы

Стандартный электродвигатель состоит из двух элементов - статора и ротора. Первый компонент является неподвижным, имеет несколько катушек, а второй совершает вращательные движения и передает усилие на вал. На катушки статора с определенной периодичностью подается переменный электрический ток, что вызывает появление магнитного поля, которое начинает вращать ротор.

Чем чаще катушки «включаются-выключаются», тем быстрее вращается вал. В двигатели для электромобилей могут устанавливать два вида ротора:

• короткозамкнутый, на котором возникает магнитное поле, противоположное полю статора, за счет чего и происходит вращение;
• фазный - используется для уменьшения тока запуска и контроля скорости вращения вала, является наиболее распространенным.

Кроме того, в зависимости от скорости вращения магнитного поля и ротора двигатели могут быть асинхронными и синхронными. Тот или иной тип необходимо выбирать из имеющихся средств и поставленных задач.

Синхронный двигатель

Синхронный двигатель - это ТЭД, у которого скорость вращения ротора совпадает со скоростью вращения магнитного поля. Такие двигатели для электромобилей целесообразно использовать только в тех случаях, когда имеется источник повышенной мощности - от 100 кВт.

Одной из разновидностей является Обмотка статора такой установки разбита на несколько секций. В определенный момент ток подается на определенную секцию, возникает магнитное поле, которое вращает ротор на определенный угол. Затем ток подается на следующую секцию, и процесс повторяется, вал начинает вращаться.

Асинхронный электромотор

В асинхронном двигателе скорость вращения магнитного поля не совпадает со скоростью вращения ротора. Плюсом таких устройств является ремонтопригодность - запчасти для электромобилей, оснащенных этими установками, найти очень просто. К другим преимуществам относятся:

1. Простая конструкция.
2. Простота обслуживания и эксплуатации.
3. Низкая стоимость.
4. Высокая надежность.

В зависимости от наличия двигатели могут быть коллекторными и безколлекторными. Коллектор - устройство, служащее для преобразования переменного тока в постоянный. Щетки служат для передачи электроэнергии на ротор.

Безколлекторные двигатели для электромобилей отличаются меньшей массой, компактными габаритами и более высоким КПД. Они реже перегреваются и потребляют меньше электричества. Единственный минус такого двигателя - высокая цена на электронный блок, который выполняет функции коллектора. Кроме того, найти запчасти для электромобилей, оснащенных безколлекторным двигателем, сложнее.

Производители электродвигателей

Большинство самодельных электромобилей сконструировано с применением коллекторного двигателя. Это объясняется доступностью, низкой ценой и простым обслуживанием.

Видным производителем линейки данных моторов является немецкая компания Perm-Motor. Ее продукция способна к рекуперативному торможению в генераторном режиме. Она активно используется для оснащения скутеров, моторных лодок, легковых автомобилей, электроподъёмных устройств. Если устанавливали в каждый электромобиль, цена их была бы значительно ниже. Сейчас они стоят в пределах 5-7 тыс. евро.

Популярным производителем является компания Etek, которая занимается производством безщеточных и щеточных коллекторных двигателей. Как правило, это трехфазные моторы, работающие на постоянных магнитах. Основные преимущества установок:

• точность управления;
• легкость организации рекуперации;
• высокая надежность за счет простой конструкции.

Завершает список производителей завод из США Advanced DC Motors, выпускающий коллекторные электромоторы. Некоторые модели обладают исключительной особенностью - они имеют второй шпиндель, что можно использовать для подключения на автомобиль-электромобиль дополнительного электрооборудования.

Какой двигатель выбрать

Чтобы покупка вас не разочаровала, надо сравнить характеристики приобретаемой модели с предъявляемыми требованиями к автомобилю. При выборе электродвигателя в первую очередь ориентируются на его тип:

• Синхронные установки имеют сложное устройство и дорогостоящи, но обладают перегрузочной способностью, ими легче управлять, им не страшны перепады напряжения, используются при высоких нагрузках. Они устанавливаются на электромобиль Mercedes.
• Асинхронные модели отличаются низкой стоимостью, простым устройством. Они просты в обслуживании и эксплуатации, однако выделяемая ими мощность намного меньше, чем тот же показатель синхронной установки.

На электромобиль цена будет значительно ниже, если электромотор будет работать в паре с двигателем внутреннего сгорания. На рынке такие комбинированные установки обладают большей популярностью, так как их стоимость составляет около 4-4,5 тыс. евро.

Итак давайте поэтапно разберемся в проделанной работе.
Ребята из Литвы взяли старый Ваз-2106, даже продемонстрировали что он работает - установили аккумулятор и завели двигатель внутреннего сгорания.

Скорее всего ребята использовали как пример прототип - .

В принципе довольно неплохой выбор автомобиля, ВАЗ 2106 достаточно легкая машина. В тоже время, автомобиль не самый маленький по размеру кузова с большими выносами относительно оси колес спереди и сзади. Довольно много пространства у Ваз-а в подкапотном пространстве и в багажнике - именно туда мастера установили целую батарею аккумуляторов.

Вернемся к двигателю. Насколько можно судить по видео - для электропривода решили использовать двигатель постоянного тока мощностью 12 КВт, скорее всего с напряжением питания 110 Вольт. По виду можно предположить, что похожие двигатели используют в электрокарах или промышленных устройствах.

12 КВт в пересчете примерно 17 л.с. - что скорее всего не сулит большой динамики собранному автомобилю. Однако хотелось бы заметить, что из машины демонтирован двигатель внутреннего сгорания, который по сути составляет 80 процентов веса автомобиля. Сам по себе кузов Ваз-а не тяжелый.

Хотелось бы отметить один не очень положительный момент - ребята решили использовать родную механическую коробку передач Ваза. Не известно пришлось ли им переделывать какие то особенности конструкции коробки передач (скажем удалять синхронизаторы), но на видео четко можно увидеть что передачи переключаются без подключения и отключения сцепления.

Очень не хороший момент был заметен, когда один из авторов касается ногой вала коробки передач и на разных передачах не может его остановить. Потом включается нейтральная передача и вал все равно крутится. При этом слышен довольно отчетливый шум и вал продолжает вращаться, хоть небольшим усилием его и можно остановить.

Это все говорит о том, что коробка не в лучше состоянии, скорее всего в ней будут наблюдаться довольно большие потери. Если учесть что коробка сама по себе добавит веса автомобиля, а так же ее передаточные числа в принципе не очень актуальны при использовании электродвигателя (момент на разных оборотах у двигателя практически одинаковый) - возможно использовать родную коробку было не лучшее решение.

Хотя коробка с блоком сцепления во много раз облегчила процесс установки.
Насколько удалось понять по видео, ребята приварили диск сцепления к оси электродвигателя, а так же сварили рамку из уголка для крепления двигателя в подкапотном пространстве.

Из того же уголка была собрана и сварена рамка с помощью которой диск сцепления на электродвигателе соединили с диском сцепления на коробке передач.
По ходу всего видео так и не удалось понять пользуются ли создатели этим сцеплением по прямому назначению - скорее всего нет.

Один из авторов демонстрирует нам после сборки как автомобиль сам заезжает в гараж. Скорее всего для подпитки используется только штатный аккумулятор и его вполне хватает что бы автомобиль сам по себе заехал задом в гараж. Вы даже можете увидеть как летят искры когда мотор напрямую подключается к аккумулятору.

Теперь для управления этим могучим зверем нужно было собрать сильный контроллер мощности. Тест проводился от напряжения 24 Вольта (2 аккумулятора по 12 Вольт). Единственное что можно заметить на видео, это то что скорее всего был использован какой то микроконтроллер и несколько полевых транзисторов (в схеме на 24 Вольта их всего 3 штуки). Скорее всего полевики не сильно греются, так как авторы видео смело касаются радиаторов руками при работе электродвигателя.

Заключительные видеоролики демонстрируют работу автомобиля в том числе и на трассе.

Тут уже четко можно заметить как выглядит автомобиль после полного цикла сборки. В довольно большой багажник авторами были установлены 5 аккумуляторов. Заметно что тут же установлен рубильник для экстренного отключения всех аккумуляторов из багажника, возможно там же рядом установлен предохранитель по току, а может это и автоматическое реле, которое замыкает контакты при старте системы. В общем-то имеют место любые решения которые по сути очень важны для безопасного использования таких мощных электрических систем, и в тоже время функционально сути процесса не меняют.
Тут же в багажнике мы можем заметить отсутствие запаски - очень правильное решение для облегчения автомобиля.

В подкапотном пространстве установлены еще три батареи. Как мы рассматривали выше в подкапотном у Ваза достаточно много места, если плюс ко всему учесть что двигатель используемый в данной конструкции достаточно маленький по сравнению с двигателем внутреннего сгорания.

Очень правильным будет решение по расположению аккумуляторов в передней и задней части равномерно, это очень положительно повлияет на развесовку автомобиля, а значит на его устойчивость на дороге - управляемость.

Новый блок управления на 96 Вольт теперь выглядит совсем не так. Собран он в красивом блестящем алюминиевом корпусе и тут уже закрадываются мысли что он может быть даже заводского изготовления. Тут же рядом с блоком управления спряталась штатная аккумуляторная батарея, для питания бортовой сети авто. Теперь для ее зарядки нужен тоже преобразователь напряжения и наверно кроется он в той же коробочке блока управления.

Силовые аккумуляторы значительно больше штатного. Можно предположить что скорее всего это обслуживаемые тяговые аккумуляторы (видны пробки на каждой секции, ячейке аккумулятора).

Так же удалось найти официальный сайт производителя аккумуляторов SIAP http://www.siap.pl/firma.html - компания занимается конкретно производством тяговых аккумуляторов, к сожалению не описано какого типа (скорее всего они свинцово-кислотные).

Общая емкость аккумуляторов 110 Ач
Рабочее напряжение 96 Вольт
При этом как мы помним мощность мотора 12000 Ватт

То есть каждая батарея при напряжении 12 Вольт выдает 100 Ампер на нагрузку - примерно эквивалентно 1200 Ватт. Вполне допустимые значения, если учесть что такие токи будут протекать только при полной нагрузке. Скорее всего аккумуляторы даже не греются при равномерном движении и работают в стабильном режиме.

На видео где машина останавливается и снова стартует на светофоре можно заметить, что сила тока достигает 178 Ампер (178 А * 96 Вольт = 17080 Ватт). Это даже больше чем номинальная мощность двигателя. Кстати хотелось бы заметить, что очень многие двигатели могут работать в кратковременных режимах перегрузки вплоть до двойной номинальной мощности.

В итоге по заверениям авторов, электромобиль ВАЗ 2106 может
- заряжается от сети 220 Вольт в течении 7-8 часов
- на полном заряде проходит 50-60 км
- максимальная скорость 70 км/ч (на видео можно лишь посмотреть демонстрацию движения на скорости 40 км/ч)

Сможет ли кто то повторить опыт таких талантливых мастеров. А может такие автомобили наконец то пустят в серию?

Наличие двигателя на лодке значительно облегчает жизнь ее владельцу. Однако бензиновые двигатели издают много шума и потребляют большое количество ресурсов. Альтернатива такому виду движущей силы – электромоторы. Это тихие агрегаты, работающие на дешевом электричестве и незначительно уступающие бензиновым лодочным двигателям в эффективности передвижения. Такой вариант двигателя обойдется дешевле, тем более, можно сделать электромотор на лодку своими руками.

В названии «электромотор» кроется суть приспособления, которое им обозначается. Под электромотором для лодок подразумевается агрегат, приводящий в движение плавательное средство за счет движения лопастей. Его действие основывается на физических законах. Особенностью электромоторов является ресурс, который они потребляют для выполнения своих функций.

Сегодня во всем мире распространены моторы для лодок, работающие на топливе. Электромотор для лодки, в отличие от подобных агрегатов, работает за счет потребления электричества, а не бензина. Среди некоторых владельцев лодок распространено мнение о низкой эффективности подобных устройств. Однако оно ошибочно. При правильной конструкции электромотор способен обеспечить силу тяги, достаточную для передвижения плавательного средства по воде на нормальной скорости.

Кроме того, самодельный двигатель обладает целым рядом преимуществ, например:

1. Конечные расходы на создание такого устройства будут значительно ниже рыночной стоимости заводских бензиновых двигателей и электромоторов.
2. Действующее в стране законодательство, охраняющее природу, строго регламентирует использование электрических моторов для лодок. На самодельные агрегаты эти правила не распространяются.
3. Устройство работает, практически не издавая шума. Данная черта будет особенно полезна рыбакам, ведь любые громкие звуки могут спугнуть потенциальный улов.
4. Электричество стоит дешевле, нежели топливные материалы. Кроме того, устройства, оснащенные двигателями внутреннего сгорания, потребляют несравнимо больше ресурсов, нежели самодельные электродвигатели.
5. Владелец лодки имеет возможность самостоятельно подобрать подходящую для него мощность агрегата. Основой самодельного мотора является дрель или другие устройства. Именно от их мощности зависят характеристики будущего двигателя. Какое устройство выберет мастер, такими будут показатели электродвигателя.
   

Создать самодельный электромотор довольно просто. Достаточно четко следовать инструкции. Однако понадобятся определенные материалы и инструменты. Проблем с доступом к ним быть не должно. Большая часть необходимых инструментов уже имеется в запасе у любого хозяина. Все материалы можно найти в свободной продаже в торговых точках. Несложно найти и чертежи, необходимые для проведения работ.

Материалы и инструменты

При подборе оборудования необходимо обратить внимание на две вещи: мощность и напряжение. Данные параметры являются основоположными, и от них зависит качество работы готового электромотора. Мощность зависит от выбранной дрели (за основу в данном случае берется именно этот инструмент), поэтому в первую очередь нужно подобрать это оборудование.

При подборе дрели необходимо ориентироваться на ее мощность. Данный показатель должен превышать сто пятьдесят Ватт. Брать инструмент с меньшими характеристиками не стоит. В таком случае готовое устройство не будет эффективно работать в движущейся воде (то есть, плавать с таким агрегатом по реке не получится). Лучше всего использовать аккумуляторный перфоратор.

Перфоратор оснащается реверсом, обладает несколькими режимами работы. Данное обстоятельство важно для мотора, который будет двигать плавательное средство, поскольку оно позволит в будущем контролировать скорость работы электродвигателя.

Второй важный параметр – напряжение. Не следует использовать батареи на восемнадцать Вольт. Их сложно найти и стоят они дорого. Лучшим выбором будет дрель, работающая под напряжением десять или двенадцать вольт. Такой аккумулятор стоит сравнительно дешевле, и, что самое главное, его гораздо легче найти в продаже.

После выбора оптимального оборудования, можно собирать материалы. Для создания двигателя необходимо предварительно обзавестись:

1. Электрической дрелью, которая будет выполнять функцию мотора.
2. Струбцинами, при помощи которых будет крепиться дрель.
3. Редуктором. Можно использовать элемент от болгарки, если предполагается установка мотора на транце лодки.
4. Круглыми трубками диаметром двадцать миллиметров.
5. Профилированными трубами (20*20 миллиметров).
6. Круглым металлическим прутом. Он будет использован для создания вала электромотора.
7. Листовым металлом, из которого будут изготовлены винты.

Также понадобятся некоторые инструменты:

• ножницы для резки металла;
• аппарат для сварки;
• болгарка;
• электрическая дрель с набором сверл;
• саморезы с шуруповертом, если при создании мотора будет использоваться дерево.

После того как все элементы будут собраны, можно начинать создавать лодочный электромотор своими руками. Вся процедура состоит из нескольких этапов. Начинать работу следует с создания подъемного механизма для крыльчатки. Для того, чтобы будущее устройство работало нормально, рекомендуется тщательно следовать инструкциям, предоставленным ниже.

Создание электромотора

Как уже было сказано ранее, начинать делать электромоторчик своими руками необходимо с создания подъемного механизма для крыльчатки. Он позволит поднимать данный элемент над водой. Для его создания необходимо приварить трубку из металла к заранее подготовленным струбцинам.

На эту трубку необходимо сначала прикрепить базу (каркас, имеющий вид пирамиды, направленной меньшим основанием в направлении воды). На большом основании крепится станина, на нижний край приваривается еще одна трубка. На станине устанавливается подшипник. Через него и трубку, приваренную снизу, необходимо пропустить вал.

В качестве вала можно использовать трубку или проволоку. Однако первый вариант более удачный:

• во-первых, на трубку можно будет прикрепить подшипники (на обоих концах) что уменьшит силу трения;
• во-вторых, желательно, чтобы данный вал был тонким, но крепким. В случае с проволокой придется использовать изделие большого диаметра.

После того, как все действия закончены, можно переходить к следующему этапу. Следующий шаг – установка редуктора и пропеллеров.

Редуктор/пропеллер

По бокам вала рекомендуется прикрепить редукторы. Желательно предварительно создать их самостоятельно, ориентируясь на параметры электрического двигателя. Однако данный процесс может занять очень много времени. Поэтому можно купить устройство или использовать редукторы, установленные на болгарке.

В зависимости от конкретного двигателя может понадобится один или два редуктора. При выборе устройства необходимо ориентироваться на одно основное правило – желательно, чтобы передающее число было небольшим. Оптимально, если редуктор будет способен понижать обороты в 5 раз. Это обеспечит нормальный ход плавательного средства.

Нижний редуктор необходим для горизонтального монтажа винта. Если используется редуктор от такого инструмента, как болгарка, достаточно будет зажать его в патроне от дрели. В качестве пропеллера также можно использовать элементы других устройств. Если такового нет, можно сделать самодельный винт. Для этого необходимо:

1. Вырезать квадрат (длина одной стороны – тридцать сантиметров).
2. Просверлить в его центре отверстие.
3. Сделать прорези по диагонали (расстояние между прорезями должно быть не менее пяти сантиметров).
4. Образовавшимся лопастям необходимо придать округлый вид. Важно, чтобы размер лопастей был одинаков, в противном случае возможно возникновение сторонних вибраций.

Закрепить пропеллер на валу можно при помощи болта и гайки. Именно для этого в центре металлического листа делалось отверстие.

Последние доработки

Далее необходимо соединить редуктор с мотором, то есть, с дрелью. Сделать это просто – достаточно зажать редуктор в патроне дрели, как уже было сказано ранее. Если же база не совпадает с размером дрели, необходимо использовать дополнительную трубку.

Трубку необходимо плотно надеть на вал. Чтобы последний не вращался в ней, нужна надежная фиксация. Обеспечить ее можно, проделав сквозное отверстие в трубке и валу. Далее оба элемента необходимо зафиксировать шпилькой. Такая фиксация предотвратит вращательные движения вала.

После того как устройство будет готово, самодельный лодочный электромотор необходимо проверить. Достаточно набрать воды в ванну и запустить электромотор в ней. Если давление ощущается рукой, двигатель работает нормально. Можно крепить его к судну и проводить проверку в водоеме.

Управление мотором и другие конструктивные варианты его создания

Хотя электромотор и готов, однако он пока не способен проводить повороты. Для того чтобы не поворачивать при помощи весел, в конструкцию необходимо внести небольшие доработки. Достаточно приделать к центральной части крепления болт, на который затем надеть трубу. Это даст возможность проводить повороты, путем изменения положения базы и, соответственно, электромотора.

К базе можно приварить еще одну ручку, выведя на нее регулятор, отвечающий за подачу тока на мотор. Целесообразно будет использовать реостат. Однако в таком случае придется немного изменить саму дрель, соединив мотор, размещенный в ее корпусе, с реостатом. Это позволит создать более функциональную конструкцию.

Шуруповерт в качестве мотора

Существует несколько способов, как можно сделать электромоторчик. Вместо дрели допустимо использование шуруповерта. По конструкции он почти не отличается от устройства с дрелью. Отличительной чертой изделия является более низкая стоимость его обслуживания. Так, одного аккумулятора на двенадцать Вольт будет достаточно для шестичасовой работы устройства. Однако придется пожертвовать скоростью движения из-за меньшей мощности.