Мотор-колесо Дуюнова обошлось без китайских магнитов и американских миллионеров

Мотор-колесо — распространенное явление для велосипедов, которые хотят стать мощнее. В России немало поклонников идеи пересесть на электробайк, велосипед, а вот электроавтомобили — скорее мечта.

Всему виной дороговизна импортных составляющих электродвигателей. Но русским инженерам есть что предложить.

Сегодня часто можно видеть, как предпочтение велолюбителей переходит к электро моделям. С таким транспортом не придется стоять в пробках, вы достигаете пункта «Б», не вдыхая вредные газы и не тратясь на заправку маслом и топливом.

Электровелосипед приводит в действие мотор-колесо. Это не значит, что лишь нажатием на педаль удастся умчаться в горизонт, крутить педали всё же придется. Но мотор помогает взбираться на крутые горки и нестись на встречу ветру с приличной скоростью. Подобные средства передвижения, использующие мощность различных источников, называют гибридными.

Существует два типа мотор-колес: редукторные и безредукторные, и между ними существует проблема выбора.

Первое будет работать близко к высшей точке КПД, так как сохранит высокие обороты. Но всё-таки потеря эффективности с редуктором будет, поскольку такие системы являются сложными, и трат на трение не избежать.

Системы без редуктора не понижают обороты двигателя, а КПД двигателя в них не является постоянным и часто зависит от скорости. Но такие системы просты, поэтому их суммарный КПД выше по сравнению с редукторными моторами.

Мотор-колеса, представленные на рынке сегодня — это BLDC (Brushless Direct Current Motor) — бесщёточные, бесколлекторные электродвигатели постоянного тока. До недавнего времени двигатели с постоянными магнитами были монополистами мира мотор-колес, а Китай — единственным в их производстве. Ведь редкоземельные металлы, служащие сырьем для изготовления двигателей, почти на 95% от мирового запаса принадлежат Поднебесной. Вывозить их запрещено законом, а приобрести возможно только в конечном виде изделия.

BLDC-двигатели обладают неоспоримыми достоинствами:

• Широкий диапазон изменения частоты вращения
• Бесконтактность и отсутствие узлов, требующих частого обслуживания (коллектора)
• Возможность использования во взрывоопасной и агрессивной среде
• Большая перегрузочная способность по моменту
• Высокие энергетические показатели (КПД выше 90 %)
• Большой срок службы и высокая надёжность за счёт отсутствия скользящих электрических контактов.

Однако вентильные двигатели характеризуются и весьма ощутимыми недостатками:

• Высокая стоимость двигателя, обусловленная частым использованием дорогостоящих постоянных магнитов в конструкции ротора. Они встречаются и с электромагнитным возбуждением, но это сопряжено с комплексом практических неудобств. В ряде случаев предпочтительным оказывается применение асинхронного двигателя с преобразователем частоты.
• Сложная структура двигателя и управление им.

Первое и пока единственное в мире асинхронное мотор-колесо принадлежит русским умам, а конкретно — Дмитрию Дуюнову. В 1995 году инженер начал свою работу и доказал, что заброшенная полвека назад технология совмещения классических обмоток «звезда» и «треугольник» всё таки работает. Назвал он такой тип обмотки в ответ западной «Американке» — «Славянкой».

Технология уже была испытана на самом ожидаемом проекте отечественного автопрома. К концу 2019-го года миру представят нейромобиль Zetta El Panda, который буквально управляется силой мысли. Эта инновация — обладатель государственного гранта на 250 миллионов рублей и, пожалуй, единственная надежда людей с ограниченными возможностями на передвижение без посторонней помощи на расстояниях до 600 километров.

Одним из опытных образцов так же стало мотор-колесо 318 габарита, установленное на скутер Irbis Grace. В ходе модернизации стандартный ДВС был заменен на мотор Дуюнова, заменен задний маятник, а на рулевую часть добавлен рычаг для рекуперативного торможения.

Скутер проявил себя куда лучше, чем в стандартной комплектации: стал более маневренным, легче трогался с места и показывал отличную скорость, — по проселочной дороге удалось набрать 70 километров в час. Более того, Ирбису удалось протащить вслед за собой полуторатонную Ниву!

Этой осенью скутер принял участие в традиционном закрытии мотосезона, преодолел всю дистанцию мотопробега, и не уступал мотоциклам с ДВС, двигаясь с ними наравне. До места проведения мероприятия и обратно электроскутер добирался своим ходом.

Помимо вышеперечисленного «Славянку» также тестировали на:- автомобилях ЗАЗ, Таврия, Citroen, Twizy; велосипедах «Версия», «Грань», Denzel Escort, Denzel Sparta; мотоциклах Tornado, Cafe Racer, Rush 3 от Denzel; троллейбусе, шахтном электровозе «Эра»; на электродвигателях в составе разнообразного оборудования: заводских станках, электроинструментах и прочем.

Её основные преимущества, подтвержденные на практике:

• Двигатели потребляют до 40% меньше электроэнергии, чем аналоги с классическими технологиями.
• Двигатели работают в режимах, близких к номинальному почти все время, что делает их более эффективным.
• Себестоимость снижается на 30% за счет меньшего использования электротехнической стали и меди.

• Двигатели реже горят и ломаются - сервис фактор 2,5.
• Пусковые моменты выше на 35%.
• Пусковые токи ниже на 35%.
• Повышается класс энергоэффективности с Е1 (самого низкого) до Е3 и Е4.
• Двигатель не боится грязи и прочих внешних воздействий.
• Двигатель малошумный и лёгкий - 20 кг (в отличие от аналогов - 50-60 кг).

В процессе тестирований и сбора информации, обкатывается оборудование, понимается, где что требует доработки. Параллельно, изготавливаются детали, которые понадобятся для установочной партии мотор-колес. Тем самым, с помощью сбора данных для оформления методик лаборатория готовится к аттестации на право выступать как средство измерения в РФ, что необходимо для процесса дальнейших разработок.

Есть достижения, которыми команда инженеров может гордиться уже сейчас, а не скоро. Технология удостоилась премии правительства Шаньдун (Китай) в рамках 10-й Шаньдунской конференции обмена китайских и зарубежных талантов высокого класса (The 10th China Shandong Domestic and Overseas High-end Talents Exchange Fair), прошедшей в 2018 году. Двигатели по технологии Дуюнова DA-90S и DA-100S уже выпускаются серийно китайской компанией Denzel.

Но Китай — не предел мечтаний разработчиков. Им предлагали продать идею за сумму с шестью нулями, Но упрямая натура русского человека предпочла кропотливую работу и настоящую победу быстрой наживе. В одиночку свой проект Дуюнову не прокормить, поэтому разработчик приглашает малых и средних инвесторов. Такие, к слову, не заставили себя долго ждать: единомышленников уже под 100 тысяч человек, при этом не только соотечественников.