自転車に電動駆動を取り付けるというアイデアは非常に自然な発想です。考えてみれば、内燃エンジンの取り付けが長い間実践されているのに、なぜ電動エンジンはできないのでしょうか？現在の電子技術の発展を考えれば、自転車をこのように改造するのは、他のエンジンを使うよりも簡単であるべきです。さらに、この作業は、交通局の登録サービスと調整する必要もありません。
自転車が主要な移動手段である人々（例えば、毎日職場と自宅を往復するために使う人など）にとって、電動化することで体力と精神的な負担を大幅に節約できます。現在よく見られる渋滞に待ち時間を取られる必要がなく、街中での電動自転車の速度は十分に高いため、通勤時間が普通の自家用車や公共交通機関よりも短縮されることも多いのです。
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自宅や利用可能な場所で定期的にバッテリーを充電することで、長距離の走行も可能になり、ルートとバッテリー容量の計画を適切に行えば、常に自信を持った移動が可能です。もし予期せぬトラブルに遭遇した場合でも、ペダルを使えば通常通り移動することが可能です。
現時点では、電動駆動付きの完成自転車を簡単に購入することができますが、その価格はかなり高額です。しかし、自分の愛車を改造することは可能なのでしょうか？実は、それは完全に可能であり、多くの技術者が自分のノウハウをネット上で共有しています。
中には、自転車を徹底的に「アップグレード」し、意外なアイデアや部品、材料を利用する人もいます。それらはしばしばフリーマーケットや自動車部品店で購入されたものが使われています。一方、そこまで手間をかけたくない場合でも、電動化用のキットがメーカーから多く販売されているため、それを利用する人も少なくありません。
では、エンジンの回転運動を駆動輪に伝える方式にはどんな種類があるのでしょうか？
フリクション方式
フリクション方式の電動自転車
この電動駆動方式は、市場に出回っているものの、あまり人気がありません。その原理は単純です。モーターを駆動輪のすぐそばに設置し、ステータの軸からタイヤに直接トルクを伝達します。一見すると、簡単かつ明快な方法のように思えます。しかし、これが子供用の電動カーや自転車には適していても、現実の交通手段としてはあまり実用的ではありません。
具体的には次のような点が問題です：
- トランスミッションのような中間機構がなく、減速機を使用してホイールの回転速度を高めることができない。
- 効率が非常に低い。
- タイヤ内の空気圧がわずかに低下するだけで、駆動効率が大幅に悪化する。
- モーター軸とタイヤの接触による摩擦で、タイヤの寿命が大幅に短くなる。
- 湿った天候、汚れた道路、寒冷地では摩擦係数が大幅に低下し、駆動がスリップしてしまい、本来の効率がさらに低下する。
このシステムの唯一の利点は、取り付けが簡単であり、自転車を大幅に改造する必要がない点です。
ただし、実際に自転車の性能を向上させることを目的とする場合、この方式は最初から候補から外した方が良いでしょう。
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クラシックなチェーン方式やベルト伝達方式
この方式は、その視覚的な分かりやすさと必要部品の入手しやすさから、自作派の間で最も広く採用されています。必要なパーツは通常の自転車用部品から入手できることが多いです。モーターとしては、家庭用電化製品（例えば洗濯機）や自動車の電装品から流用されることが一般的です。
このような駆動方式の欠点について話すならば：
- 最初に述べておきますが、この方法で自転車を改造するには、所有者に機械工学の深い知識と高度な技術スキルが求められます。
- もう一つの欠点として、この伝動方式では動作音が比較的大きいことが挙げられますが、道路環境ではこれが大きな不快感を引き起こすことはほとんどないでしょう。
- 改造にはフレーム構造の一部変更が伴い、その結果強度特性が低下する恐れがあります。特に、カーボンやアルミ製フレームの自転車ではこのような作業を行うことは推奨されません。基本的にはスチール製フレームのみで実施すべきです。
しかし、これらの欠点は数多くの利点で補われます：
- この伝動方式は既存の全ての方式の中で最も経済的で効率的なものです。
- 大部分のサイクリストにとって馴染み深い段階的なギア切り替えが可能です。これにより、走行条件や地形に応じた最適なモードを選択することで、バッテリーの持続時間を大幅に延ばすことができます。
складной электровелосипед
この種の伝動方式を採用することで、既に自転車に取り付けられている部品を活用でき、全体的な重量の大幅な増加を防ぎます。また、システムの経済性により、より軽量なモーターやバッテリーを使用することが可能になります。- 最大速度においても、この方式を採用した自転車が非常に優れた性能を示します。
これにより、独創的な設計アイデアを試す広い可能性が開かれます。しかし、自転車メーカーもこれを無視しておらず、市販の電動自転車用キットも販売されています。その中でも最も人気があるのが、台湾の「Cyclone」社のキットです。
これらの「組み立てセット」は様々な形式で提供されており、標準的な自転車チェーンを使用するものや、追加のチェーンと一つまたは二つの補助ギアを使用するものがあります。
システムには360から1500ワットの出力を持つ電動モーター、24ボルトまたは36ボルトの動作電圧が搭載されています。駆動の制御には電子コントローラーが使用され、500ワット未満のモーターでは一般的に内蔵されています。セットには、すべての必要な取り付け部品、表示ツール、ハンドコントロールが含まれています。
電動駆動装置の取り付けは、たとえ初心者でも「適切なスキル」があれば十分可能な作業です。
自転車全体の重量増加は3〜4キログラムと許容範囲内ですが、最高速度は非常に印象的で40キロメートル以上に達します。
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最も簡単な解決策 – モーター付きホイール
комплект мотор-колесо для велосипеда
自転車をより軽く快適に走らせたい方には、モーターとホイールが一体化された「モーター付きホイール」と呼ばれるシステムがメーカーから提案されています。
このシステムの利点は明らかです：
- この駆動装置を取り付けても、自転車に大幅な改造を加える必要はなく、見た目の変化もほとんどありません。主な変更点は、ハンドルバー上の操作ユニットと、フレームにバッテリー収納スペースを設けることだけです。
- 正しく適合するモーター付きホイールを選択すれば、特別な知識やスキルを必要とせず取り付けができるため、初心者でも問題ありません。
- モーターの動作音はほぼ無音です。
- 必要に応じて簡単に従来の自転車に戻すことができます。
ただし、いくつかの欠点もあります：
- 駆動装置内蔵のホイールは重く（6キログラム以上）、自転車重量全体が増加します。そのため、経験豊富なサイクリストは強化型のフロントフォークを取り付けることを推奨します。
- 駆動装置には一定の出力制限があります。
- 制限速度を超えると、逆にモーターが発電機として働き、自動的に減速する可能性があります。
市販されているセットは、ハブに組み込まれたブラシレスモーターを搭載しており、出力は200〜1000ワットです。
通常、スポークとリムを組み合わせた完成した構造として販売されていますが、詳細にこだわる方にはモーター単体も販売されています。この場合、必要なスポークやリムの選定と設置は自転車の所有者自身が行う必要があります。いわば、DIYでのモーター付きホイールの制作です。
必須の付属品には、駆動装置を正しく動作させるためのコントローラー、操作用メカニズム、充電機能付きバッテリーパックが含まれます。
Электровелосипед с мотор-колесом
好みに応じて、フロントドライブまたはリアドライブのいずれかを選択できます。一部のサイクリストは「一石二鳥」の方法を選び、自転車を四輪駆動化することもあります。
電動駆動装置の愛好者の間で最も人気があるのは、**「Polariss」「Yamasaki」「Electra」「Golden motor」**のモーター付きホイールです。これらは専門店で入手するか、インターネット経由で注文することができます。 自分の電動自転車の必要性、経済的な余裕、そして自分で組み立てを行うための技術的な準備を現実的に評価すれば、特定のモデルを選ぶ決断をすることができます。
