3D gedruckter E-Bike Motor

fast 20 Jahre nach meinem ersten selbst umgebauten E-Bike, habe ich mich entschlossen mir einen meiner grössten Träume zu erfüllen - einen E-Bike Motor selbst zu bauen.

Materialien und Teile:

Für dieses Projekt verwende ich hauptsächlich das FDM 3D-Druck verfahren, das ich zuhause machen kann, und mir nicht nur das Bauen von Prototyp-Teilen erlaubt, nein auch der grösste Teil des Motor-Kits wird damit gefertigt werden. Die nötigen Metall-Teile (Achse, Teile der Halterung, Motordeckel und teile der Freilauf-Kurbel) lasse ich von PCBWay.com herstellen, nachdem ich auch diese zuerst als 3D-gedruckte Teile gemacht habe und testen konnte dass alles passt. Teile wie Lager, Pins und das Pully für den Motor habe ich sehr günstig auf Aliexpress gefunden und bei dem verwendeten Motor handelt es sich um einen 6384 Motor mit 150KV der bis zu 5000 Watt vertragen soll... wir werden sehen ;-)

Bike:

Bereits vor Jahren habe ich ein Kona Cowan verwendet um es zu einem 24" BMX E-Bike umzubauen. Das Bike ist ein Dirt-Jump-Bike mit extrem stabilem Rahmen, von der Geometrie her ähnelt es einem BMX, fehlen nur noch die kleinen Räder (ich hatte beim letzten Bike 24" Räder eingespeicht, siehe Foto).

sah schon sehr cool aus, leider hatte ich es damals nicht geschafft den LR Motor stabil genug zu montieren.

Mit der Magie des 3D-Drucks konnte ich dieses Mal alle Komponenten passgenau auf den Rahmen anpassen... das hat eine Weile gedauert und... auch einige Prototypen gebraucht, bis alles stabil war...

nur einige der Prototypen Teil

Der Grundkörper wurde aus PETG gedruckt. Ein Material das dem bekannteren PET ähnlich ist, jedoch Glycol modifiziert für bessere Druckbarkeit. Es ist ziemlich stabil und relativ günstig, jedoch kann es bei Temperaturen über 65°C verformen. Ich bin mir nicht sicher ob es der Hitze des Motors standhalten wird, das wird sich zeigen. Falls es verformt werde ich zum nächst hitzestabileren Material wechseln, das heisst eine Spule mit ABS oder sogar Nylon in den Drucker einlegen und das Teil nochmals machen.

Motorgehäuse aus PETG

Befestigung:

Befestigt wird der Motor im Rahmendreieck, am Unterrohr und am Sattelrohr. Da ich über kein richtiges Winkelmessgerät verfüge hatte ich eine ganze Weile bis ich die Aussparungen für die Rahmenrohre richtig hatte. Es ist sehr wichtig dass hier alles passt und kein Spiel hat.

Der Motorblock wird von den 3D gedruckten Teilen umfasst und durch die Metall-Verbinder werden diese zusammengehalten.

Damit sich der ganze Motor inkl. Controller und Akku später mit einem Handgriff vom Bike lösen lässt, habe ich hier Bolzen mit doppeltem Kugelverschluss verwendet. Durch Drücken des Knopfes am Pin-Kopf lassen sich diese einfach lösen. Pro Mounting Point habe ich 2 solcher Pins verwendet... dann wären es also 4 Handgriffe die benötigt werden um das ganze vom E-Bike zum Park-Bike umzubauen.

Das war mir wichtig, da ich so das Bike ohne grossen Aufwand und schnell umbauen kann - als E-Bike zum Pumptrack fahren, kurz umbauen und Spass auf Pumptrack und im Park haben, Rückfahrt dann wieder als E-Bike, da freue ich mich schon drauf!

Achsabstand Motorachse-Jackshaft:

Ich habe zur Berechnung des Achsabstand ein online Tool von Mädler verwendet, aber schon bei den Prototypen gemerkt dass der Abstand von Motorachse zu Jackshaft nur ungefähr stimmt. in zehntel Millimeter-Schritten habe ich dann an der Motorplatte (die den Motor hält) Anpassungen gemacht.

Bis alles passte hatte ich etwa 12 Prototypen der Motorplatte gedruckt... Schlussendlich habe ich mir dann den Achsabstand am Motorgehäuse angepasst und konnte so wieder eine Motorplatte verwenden die keinen Versatz der Motorachse hat. Das Teil habe ich dann aus Aluminium fertigen gelassen.

Der richtige Achsabstand für die Übersetzung war nicht ganz einfach zu finden...

Motor-Kühlung:

Für den 6384 Motor der ein Outrunnrer Motor ist (oft für Elekrische Mountainboards verwendet) werde ich ein Luftkühl-System machen. Dazu werde ich ähnlich einer Turbine - auf der Aussenseite des Motors kleine Rotorblätter montieren. Da sich der Motor auf der Aussenseite dreht, sollte dies dann einen Luftstrom erzeugen der zur Kühlung des Motors beiträgt.

Falls das nicht genügt kann ich auf der Rückseite des Motors ebenfalls einen Staubsaugerähnlichen Rotor anbringen (die 4 Löcher dort haben Gewinde). Auf dieser Seite muss ich dann auch noch eine Abdeckung für den Motor designen der ihn vor Spritzwasser schützt und Luft-Einlass Öffnungen hat.

Reduktion:

Das grosse HTD5 Pully habe ich in einem 3D Drucker mit beheiztem Bauraum aus ASA hergestellt. ein Material das sehr ähnlich ist wie ABS aber einige Vorzüge gegenüber diesem aufweist. Das Ding ist... sehr stabil

Die Reduktion ist auf der Motorseite 20T (Motor) zu 90T (Jackshaft), also 4.5 mal kräftiger/langsamer als der Motor.

Auf der Anderen Seite ist es 12T (Jackshaft) zu 73T (Freewheel Crank)

Und als 3te Reduktion werde ich ein 36T Kettenblatt an der Kurbel verwenden, das über die Fahrradkette mit den Gängen geschaltet werden kann (16T bis 42T am Hinterrad)

Auf der Seite des Motors ist am 90T Pully ein Freilauf (ACS Freewheel) integriert, wie dies auch bei den LR Small block Motoren und dem GNG Mittelmotor von 2016 der Fall war.

Der Adapter von der Jackshaft Achse zum 90T Pulley habe ich aus Werkzeugstahl fertigen lassen, da die Varianten von GNG und Mike (LR-Motor) aus Aluminium den Belastungen irgendwann nicht mehr standhielten, wollte ich hier auf Nummer sicher gehen.

1. Reduktion 20T (Motor) zu 90T (Jackshaft)

Adapter aus Werkzeugstahl für Freilauf am Jackshaft auf der Seite der 1. Reduktion

Als Controller wollte ich diese mal einen ESC ausprobieren und habe mich für den FS75100 von VESC entschieden. Angegeben sind 100 A... ich denke mal dass es sich dabei um Phase-amps handelt und die Leistung von der Batterie bei etwa 30 A liegt (?).

Ist auf jeden Fall schön klein das Ding.

eine 219 Silent-Chain wird für die 2. Reduktion verwendet, Das rechts daneben soll später der Kettenspanner werden.

Und hier noch die Teile für die Freilauf Kurbel... Das 73T 219 Kettenblatt ist aus einem Kevlar Verbundstoff und soll auch etwas helfen den Betrieb des Motors leise zu halten.

Die Montage des Motors scheint sehr stabil zu sein, nichts bewegt sich oder hat Spiel. Die Löcher oben sind gedacht um Controller und Akku darauf zu montieren, damit alles zusammen schnell montiert und auch wieder schnell demontiert werden kann.

Motor am Bike montiert

Der Zahnriemen ist gut gespannt. Natürlich hätte ich auf dem Motor ein noch kleineres Pully verwenden können, doch nach den Berechnungen im Onlinetool von Mädler habe ich dann doch ein grösseres genommen. Wichtig hier ist dass genügend Zähne den Belt greifen können. Das sorgt für einen problemfreien Betrieb und hält länger (Pulley und Belt).