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Una comparación completa de motores de bicicletas eléctricas

Las bicicletas eléctricas brindan asistencia eléctrica a través de un motor eléctrico integrado que complementa el pedaleo del ciclista. Existen varios tipos de motores utilizados en las bicicletas eléctricas, cada uno con sus propias ventajas. Comprender los diferentes tipos de motores de bicicletas eléctricas y sus características permite a los ciclistas seleccionar la mejor opción de motor que se adapte a sus necesidades y preferencias de conducción específicas. En esta guía detallada, brindaremos una visión en profundidad de los diversos tipos de motores utilizados en las bicicletas eléctricas, incluidos motores de buje, motores de transmisión central, motores de cigüeñal, motores con escobillas versus motores sin escobillas y motores de transmisión por fricción.

Índice

Cómo funcionan los motores de bicicletas eléctricas?

El motor eléctrico es el componente definitorio de las bicicletas eléctricas que proporciona un impulso adicional al pedalear mediante asistencia eléctrica. Pero, ¿cómo generan exactamente los diferentes tipos de motores utilizados en las bicicletas eléctricas esta asistencia eléctrica ? Aquí hay una descripción general de la funcionalidad del motor de las bicicletas eléctricas y la interacción con otros componentes de las bicicletas eléctricas:

Interacción con componentes de bicicletas eléctricas

En una bicicleta eléctrica, el motor eléctrico funciona junto con la batería, los pedales/bielas, la transmisión y el sistema de control, alimentados por un paquete de baterías recargables de iones de litio. A medida que el ciclista pedalea, los sensores detectan el ritmo y la fuerza del juego de bielas y el pedalier, enviando estos datos al sistema de control o controlador, que a su vez activa y modula la asistencia eléctrica del motor. Luego, el motor eléctrico de la bicicleta proporciona potencia mecánica que complementa la potencia del pedaleo humano, transmitiendo potencia a través de la transmisión para impulsar la bicicleta eléctrica hacia adelante.

Función de los sensores

Los diferentes tipos de motores utilizados en bicicletas eléctricas dependen de la entrada de sensores para gestionar la entrega de energía. La mayoría de las bicicletas eléctricas con motor eléctrico tienen un sensor de par en el juego de bielas o en el pedalier que puede medir la fuerza y ​​​​la cadencia del pedaleo humano en tiempo real. El controlador procesa estos datos junto con la entrada de los sensores de cadencia y velocidad de las ruedas, luego activa y modula la energía eléctrica desde la batería al motor de una manera suave y fluida. Este control basado en sensores permite que diferentes tipos de motores de bicicletas eléctricas brinden asistencia eléctrica proporcional en armonía con el propio esfuerzo del ciclista, mejorando la experiencia de conducción de manera segura y eficiente.

Modos de funcionamiento

Las

bicicletas eléctricas enginetienen diferentes modos de funcionamiento según las preferencias y necesidades del ciclista. Los más comunes son el asistente de paleta, el asistente de aceleración y el asistente de pedaleo.

  • Asistencia de remo: El motor eléctrico solo proporciona energía cuando el ciclista está pedaleando activamente.
  • Asistencia de aceleración: Permite activar el motor para impulsar la bicicleta eléctrica sin necesidad de pisar el pedal.
  • Asistencia de pedaleo: Proporciona potencia proporcional a la cadencia y fuerza del ciclista, amplificando la intervención humana.

Los diferentes tipos de motores de bicicletas eléctricas pueden ofrecer cualquiera o todos estos modos, que se pueden controlar cambiando la configuración en la unidad de visualización montada en el manillar.

Potencia y eficiencia

El controlador organiza el flujo preciso de energía eléctrica desde la batería a un tipo designado de motor de bicicleta eléctrica, generalmente medido en vatios. Si bien la mayoría de los motores de bicicletas eléctricas mantienen una potencia nominal continua de entre 250 y 750 vatios, sus potencias máximas pueden superar los 1000 vatios. Varios tipos de bicicletas eléctricas engineexhiben eficiencias que oscilan entre el 60% y el 90%. Un motor eléctrico para bicicleta de mayor eficiencia convierte una mayor parte de la energía de la batería en salida mecánica práctica. Además, el diseño térmico afecta significativamente el rendimiento y la longevidad del motor. En general, los motores de bicicletas eléctricas optimizan el equilibrio entre potencia y eficiencia.

motor for electric bike

Descripción general y comparación de diferentes tipos de motores de bicicletas eléctricas

Hay cinco tipos principales de motores utilizados en bicicletas eléctricas, cada uno con sus ventajas y desventajas. La selección del tipo de motor óptimo depende del diseño de la bicicleta eléctrica y del estilo de conducción previsto. A continuación se ofrece una descripción general y una comparación de los diferentes tipos de motores de bicicletas eléctricas:

1. Motores de cubo

Los motores de cubo son el tipo de motor de bicicleta eléctrica más utilizado y se estima que representan entre el 50 y el 70 % del mercado de motores de bicicleta eléctrica. Como su nombre lo indica, los motores de buje se integran perfectamente en los bujes de las ruedas delanteras o traseras de la bicicleta. Este tipo de motores de bicicleta eléctrica están disponibles en versiones con o sin engranajes, y su diseño sencillo e autónomo elimina la necesidad de modificaciones en la transmisión. ¡Ahora aprendamos más sobre los motores de buje delantero y trasero!

1) Motores de buje delantero

Ventajas:

  • Instalación más sencilla que los bujes traseros
  • Cambie una llanta pinchada fácilmente
  • No afecta el engranaje ni la transmisión

Desventajas:

  • Agregue más peso no suspendido a la rueda delantera
  • Alterar la distribución del peso y el centro de gravedad de la bicicleta
  • Afecta la dirección y el manejo a velocidades más altas
  • Requiere un diseño de horquilla delantera resistente

En general, la mayoría de los expertos en bicicletas eléctricas recomiendan no utilizar motores de buje delantero, excepto en casos específicos, ya que sus inconvenientes de dirección y estabilidad superan la ventaja de una instalación más sencilla: puede generar riesgos como manejo inestable, balanceo de las ruedas y reducción de la potencia de frenado delantero.

2) Motores de buje trasero

Ventajas:

  • Mantener la distribución normal del peso de la bicicleta y el centro de gravedad
  • No afecta la dirección ni la suspensión delantera
  • Preservar el manejo y la estabilidad predecibles

Desventajas:

  • Extracción complicada de la rueda trasera para reparación de neumáticos pinchados
  • Afecta la transmisión, especialmente con motores de cubo con engranajes
  • Aumenta el peso no suspendido, lo que podría complicar el ajuste del amortiguador de resorte

Conclusión

La mayoría de las bicicletas eléctricas equipadas con motores de buje optan por una configuración de motor de buje trasero para mantener un manejo familiar de la bicicleta. Sin embargo, el aumento del peso trasero no suspendido requiere parámetros de suspensión ajustados para un manejo óptimo del terreno. En esencia, los bujes traseros aprovechan los beneficios del motor del buje y minimizan sus inconvenientes.

Aplicaciones ideales

El diseño autónomo basado en ruedas y el funcionamiento silencioso hacen que los motores de cubo sean ideales para muchas bicicletas eléctricas de nivel básico, especialmente aquellas bicicletas eléctricas simples y asequibles diseñadas para terrenos planos, o bicicletas eléctricas urbanas recreativas y de viaje diario donde las altas no se requiere velocidad, como ENGWE Engine Pro 2.0.

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2. Motores de accionamiento central

Los motores de tracción central se han vuelto cada vez más populares en los últimos años y ahora representan aproximadamente el 30 % del mercado de motores para bicicletas eléctricas. El sistema de transmisión central instala el motor en el área del pedalier y acciona directamente el juego de bielas, proporcionando potencia auxiliar transmitida a través del juego de engranajes trasero y el sistema de transmisión. Esta posición central optimiza la distribución del peso al tiempo que ofrece potencia y eficiencia excepcionales para maximizar la tracción, la aceleración y el control.

Ventajas:

  • Optimizar la distribución del peso y la estabilidad de la bicicleta
  • Mantiene una tracción excelente incluso a velocidades más altas
  • Conserva la sensación de conducción y el manejo naturales
  • Proporciona una gran capacidad para escalar colinas
  • Utilice eficientemente el engranaje para maximizar la banda de potencia
  • Requiere menos energía de la batería para un rendimiento determinado

Desventajas:

  • Aumentar la complejidad y el costo del sistema
  • Requiere control avanzado enginede la transmisión del cigüeñal
  • Reduzca la distancia al suelo alrededor del juego de bielas
  • Agregue peso en la ubicación central del marco
  • Instalación y mantenimiento más desafiantes

Conclusión

Los motores de tracción central realmente aprovechan las ventajas de una transmisión de bicicleta eléctrica gracias a su ubicación central y su integración con la mecánica de la bicicleta. Es reconocido y apreciado por brindar a los ciclistas una transmisión de potencia natural y una experiencia de conducción.

Aplicaciones ideales

Los motores de tracción central permiten bicicletas eléctricas de alto rendimiento adecuadas para paseos deportivos, colinas y uso competitivo; la localización central del peso beneficia enormemente a las bicicletas eléctricas de montaña todoterreno. Esta bicicleta eléctrica engine es la primera opción para bicicletas eléctricas de carga y tándem eléctricas que transportan cargas pesadas. La tracción superior, la utilización de la banda de potencia y la capacidad de subir colinas la hacen ideal para bicicletas eléctricas premium donde el costo es secundario a las ventajas de rendimiento.

3. Motores de transmisión de manivela

Los motores de cigüeñal representan una subcategoría de nicho que actualmente se estima que representa solo entre el 5% y el 10% del mercado de motores para bicicletas eléctricas. Este tipo de motores eléctricos integran el motor y la reducción de engranajes internamente dentro del eje del pedalier del juego de bielas. Esto permite concentrar el peso en el núcleo central de la bicicleta y al mismo tiempo proporciona protección contra la intemperie para las partes internas del motor. Sin embargo, las transmisiones de manivela tienen capacidades de torsión limitadas en comparación con los sistemas de transmisión central.

Cómo funcionan los motores de cigüeñal?

Los motores de bicicleta eléctrica accionados por manivela integran inteligentemente el motor y el mecanismo de reducción de engranajes dentro del cigüeñal de gran tamaño. Esta ubicación poco convencional se logra con la ayuda de una carcasa de husillo especialmente diseñada. Dentro de la carcasa del pedalier, el estator y el rotor giran concéntricamente, formando esencialmente la carcasa interior del cuadro. Al mismo tiempo, la transmisión por manivela impulsa la cadena mediante la rotación del propio cigüeñal y acciona el tren mediante una reducción de engranajes integrada. Este tipo de motor requiere un diseño de eje complejo y robusto para manejar las fuerzas internas manteniendo el rendimiento del pedaleo.

Ventajas:

  • Concentrar el peso centralmente en el núcleo de la bicicleta
  • Mejorar la estabilidad y el rendimiento del manejo general
  • Protege los componentes internos del motor de la intemperie y los escombros
  • No requieren modificaciones en los componentes de la transmisión trasera
  • Proporciona un funcionamiento muy silencioso

Desventajas:

  • La integración limita las capacidades de par y potencia
  • Aumentar significativamente el peso del juego de bielas
  • Requiere husillo avanzado engineingeniería y diseño
  • Ofrece menos capacidades de torsión y flexibilidad de configuración en comparación con las unidades intermedias
  • Mayor costo debido a la fabricación del husillo personalizado

Conclusión

Si bien las transmisiones por manivela tienen algunas ventajas, el par limitado y el mayor costo las hacen más adecuadas solo para modelos especiales de bicicletas eléctricas en esta etapa. Además, la tecnología de transmisión por cigüeñal sigue siendo menos madura en comparación con los sistemas de transmisión central más probados. Sin embargo, los avances continuos en los materiales y el diseño de los husillos pueden mejorar la viabilidad de las transmisiones de manivela con el tiempo cuando se incorporen a los tipos de motores utilizados en bicicletas eléctricas.

4. Motores con escobillas y sin escobillas

Los motores de bicicletas eléctricas utilizan tecnología de motor con o sin escobillas. Los motores con escobillas existen desde hace décadas, mientras que los tipos sin escobillas son un desarrollo más reciente.

1) Motores eléctricos de CC con escobillas

Los motores eléctricos de CC con escobillas tienen imanes estacionarios en el estator que rodean una armadura giratoria que contiene devanados de alambre que interactúan con un campo magnético fijo. Para mantener una rotación continua, un conmutador mecánico y escobillas invierten la polaridad de las corrientes del devanado. Sin embargo, con el tiempo, las escobillas se desgastan y requieren reemplazo periódico.

Ventajas:

  • Construcción de motor simple y de bajo costo
  • Velocidad fácil de controlar variando el voltaje
  • Proporciona un alto par de arranque

Desventajas:

  • Las escobillas eventualmente se desgastan y es necesario reemplazarlas
  • Menos eficiente con más pérdida de energía en forma de calor
  • Generar ruido eléctrico y electromagnético
  • Menor densidad de potencia y capacidades de potencia máxima
  • Requiere mantenimiento debido al desgaste de las escobillas

Conclusión

Los motores con escobillas representaron el primer enfoque convencional utilizado en herramientas eléctricas, electrodomésticos y muchas bicicletas eléctricas. Sin embargo, sus desventajas han llevado a un mayor uso de motores eléctricos sin escobillas (BLDC/EC).

2) Motores eléctricos de CC sin escobillas

BLDC, o motor sin escobillas, tiene imanes permanentes fijados en el rotor que giran alrededor de una armadura estacionaria. Para mantener la rotación, una electrónica de control compleja secuencia la potencia en los devanados. A diferencia de los motores con escobillas, este funciona sin escobillas, ya que los devanados del estator se conmutan electrónicamente.

Ventajas:

  • Elimine el desgaste de las escobillas para un menor mantenimiento
  • Peso más ligero y tamaño más compacto
  • Mayor capacidad de potencia máxima
  • Rendimiento térmico y vida útil mejorados
  • Mayor eficiencia del sistema con menos pérdida de energía
  • Generar mínimo ruido e interferencia electromagnética

Contras:

  • Requieren controladores de velocidad electrónicos complejos
  • Produce menos torque a bajas velocidades
  • Cuesta más que un motor con escobillas equivalente
  • Sensible a la suciedad, el polvo y la humedad
  • Solución de problemas y reparaciones complejas

Conclusión

La popularidad del motor EC/sin escobillas continúa aumentando debido a mejoras sustanciales en el rendimiento, la eficiencia y la confiabilidad con respecto a los tipos con escobillas. Casi todos los sistemas de bicicletas eléctricas de gama alta utilizan ahora tecnología de motor sin escobillas/BLDC. Por ejemplo, las bicicletas ENGWE más populares utilizan motores sin escobillas, como E26, M20, EP-2 Pro, etc. En la mayoría de los casos , las desventajas de mayor complejidad y costo de los motores sin escobillas se compensan con importantes ventajas funcionales. ventajas, lo que resulta en una mejor experiencia de usuario.

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3) Motores BLDC sin sensores

Los motores eléctricos de CC sin escobillas (BLDC) ofrecen una variante de tecnología sin escobillas destinada a una implementación más sencilla mediante la eliminación de sensores físicos. En lugar de utilizar codificadores o sensores de efecto Hall, los enginesin escobillas y sin sensores se basan en mediciones de voltaje y corriente para proporcionar la posición estimada del rotor para la secuenciación de conmutación electrónica.

Cómo funcionan los motores eléctricos de CC sin escobillas y sin sensores?

Los motores BLDC sin sensores estiman la posición angular del rotor basándose en mediciones de corriente y voltaje dentro de los devanados del motor. Al monitorear el voltaje EMF posterior, los cruces por cero asociados se pueden usar para determinar la posición durante el funcionamiento normal. En reposo y a velocidades más bajas, los métodos de accionamiento electrónico especializados inducen efectos de prominencia que proporcionan una estimación de la posición. Este enfoque sin sensores elimina codificadores o sensores Hall separados para reducir costos, tamaño y complejidad.

Ventajas:

  • Eliminar sensores físicos separados y cableado asociado
  • Permite un diseño de motor más simple, más robusto y, a menudo, más pequeño
  • Reducir el tamaño, la complejidad y el costo general del sistema motor
  • No requiere recalibración ni realineación de sensores
  • Permitir el funcionamiento en condiciones adversas con suciedad, polvo y humedad

Desventajas:

  • Puede tener un arranque menos suave y un control de par a baja velocidad
  • A menudo tienen menor eficiencia a velocidades de motor muy bajas
  • Requieren electrónica y algoritmos de estimación de estado complejos
  • Es difícil proporcionar una eficiencia óptima en todo el rango de velocidad completa
  • Tolera menos variabilidad paramétrica en la construcción de motores

Conclusión

La tecnología sin sensores funciona bien para muchas aplicaciones basadas en costos que no requieren lo último en precisión y suavidad.

5. Motores de accionamiento de fricción

Los motores de tracción por fricción representan una clase de nicho que apenas comienza a surgir para las bicicletas eléctricas y otros vehículos eléctricos ligeros. Como su nombre indica, los motores de tracción por fricción utilizan la fricción entre una rueda de goma presionada contra el neumático para impulsar la bicicleta. Este enfoque da como resultado un diseño extremadamente simplificado sin afectar la mecánica de la bicicleta.Sin embargo, los sistemas de transmisión por fricción también tienen inconvenientes notables en el rendimiento.

Cómo funcionan los motores de tracción por fricción?

Los motores de tracción por fricción se conectan externamente al cuadro de la bicicleta en la rueda trasera. Un pequeño motor eléctrico con engranajes hace girar una rueda de goma que presiona contra el neumático trasero. Cuando se activa, la rueda motriz por fricción gira contra el neumático para impulsar la bicicleta hacia adelante, de manera similar a una mano que sostiene una rueda. El motor se monta cerca del cubo y se conecta a la rueda motriz de fricción mediante una correa o un tren de engranajes.

Ventajas:

  • Diseño externo extremadamente simple y liviano
  • No requiere modificaciones en la transmisión de la bicicleta ni en los cubos de las ruedas
  • Funcionamiento silencioso del motor desde montaje externo
  • Fácil de adaptar a bicicletas estándar si se desea
  • Conserva la sensación de fricción del pedaleo cuando el motor está apagado

Desventajas:

  • Tiende a resbalar o perder tracción, especialmente en colinas o en clima húmedo
  • Limita la capacidad y el rendimiento del frenado trasero
  • La rueda de fricción se desgasta con el tiempo y requiere reemplazo
  • Menos robustez e impermeabilidad con exposición externa
  • Capacidades de menor consumo y eficiencia en general

Conclusión

Los sistemas de transmisión por fricción han despertado interés en algunos modelos de bicicletas eléctricas de bajo costo, pero sus limitaciones de rendimiento los hacen inadecuados para bicicletas eléctricas de mayor calidad. Los avances en la ciencia de los materiales pueden aumentar la viabilidad de los motores de accionamiento por fricción en el futuro cuando se incorporen a tipos de motores utilizados en bicicletas eléctricas.

Elección del mejor motor para bicicleta eléctrica

Dado que existe una gama tan amplia de motores para bicicletas eléctricas, puede resultar complicado seleccionar el tipo de motor óptimo para sus necesidades y preferencias. A continuación se detallan factores clave a considerar junto con recomendaciones basadas en el estilo de conducción.

1. Factores clave a considerar

  • Cuánta asistencia necesita: potencia nominal más baja o más alta?
  • ¿Cuál es su terreno típico para andar en bicicleta Llanuras o colinas?
  • Qué rasgos de manejo de la bicicleta son más importantes: estabilidad o agilidad?
  • ¿Cuánto peso puedes tolerar agregar a la bicicleta?
  • ¿Con qué tipo de transmisión estás empezando?
  • Qué nivel de impermeabilización se requiere?
  • ¿Cuál es su presupuesto para el sistema motor?

2. Recomendaciones basadas en el estilo de conducción

Examinemos recomendaciones basadas en aplicaciones de conducción comunes:

1) Desplazamientos y viajes de placer

Para paseos ocasionales por la ciudad o por carriles bici, un motor de cubo ofrece simplicidad y rentabilidad. Un motor de buje trasero con o sin engranajes proporciona una asistencia eléctrica cómoda y eficiente sin afectar el manejo. Las transmisiones intermedias ofrecen un mayor rendimiento, pero pueden resultar excesivas si no se aprovechan las capacidades del terreno.

2) Sendero atlético y ciclismo de montaña

Los sistemas de tracción central brillan en la conducción todoterreno, donde sus ventajas de tracción, equilibrio y subida de pendientes son esenciales. Además, la colocación central del peso también ayuda a la maniobrabilidad en los senderos. En una palabra, los motores de tracción media con mayor par se adaptan bien al rango de engranajes de las MTB.

3) Transporte de carga y cargas pesadas

El transporte de niños o carga pesada se beneficia enormemente de la potencia bruta y la tracción mejorada de los motores de tracción media. Su eficiencia y utilización del equipo brindan una asistencia sostenida para cargar peso adicional cuesta arriba. Además, las transmisiones centrales con motor dual también se pueden espaciar para bicicletas de carga de máxima potencia.

4) Ciclismo de carretera eléctrico de alta velocidad

Para alcanzar velocidades sostenidas más altas, las transmisiones intermedias pueden aprovechar mejor el cambio de las bicicletas de carretera que los motores de buje. Su rendimiento dinámico también coincide bien con el manejo ágil deseado a velocidades más altas. La menor resistencia y peso ayudan a acelerar y navegar.

5) Proyectos de modernización económicos

Agregar un motor de cubo simple te permite electrificar una bicicleta estándar con un presupuesto limitado como una bicicleta informal. Los sistemas de transmisión por fricción trasera también permiten experimentar de forma económica con la motorización de bicicletas existentes con simplicidad y reversibilidad.

Evaluar sus prioridades entre estos criterios de selección clave permite identificar los tipos ideales de motores utilizados en bicicletas eléctricas para sus necesidades individuales y estilo de conducción. Además de esto, probar diferentes bicicletas eléctricas, experimentar las características del motor de primera mano y combinar la experiencia del usuario con conocimientos técnicos también puede ayudar a elegir el mejor motor. Otro punto es que puede dar prioridad a algunas bicicletas eléctricas equipadas con motores de accionamiento conocidos, como el motor de bicicleta eléctrica Bosch, el motor eléctrico Bafang (motor electrónico), etc.

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Pensamientos finales

Para terminar, existen varios tipos distintos de motores utilizados en bicicletas eléctricas, cada uno con ventajas y desventajas inherentes. Las categorías amplias incluyen motores de cubo, motores de accionamiento central, accionamientos de manivela, motores con escobillas, motores sin escobillas y accionamientos de fricción. Actualmente, los motores de tracción media y de buje dominan el mercado de las bicicletas eléctricas. Sin embargo, la innovación continua en todos los tipos de motores probablemente generará una popularidad cambiante y una especialización divergente en el futuro. ¡Tenga en cuenta sus preferencias y requisitos de estilo de conducción y elija el motor de bicicleta eléctrica adecuado para su bicicleta para que sus aventuras de conducción sean divertidas!

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