Elektrische fietsen bieden trapondersteuning via een geïntegreerde elektromotor die het trappen van de berijder aanvult. Er worden verschillende soorten motoren gebruikt in elektrische fietsen, elk met zijn eigen voordelen. Door de verschillende soorten elektrische fietsmotoren en hun kenmerken te begrijpen, kunnen rijders de beste motoroptie selecteren die past bij hun specifieke rijbehoeften en voorkeuren. In deze gedetailleerde gids geven we een diepgaand inzicht in de verschillende soorten motoren die in elektrische fietsen worden gebruikt, waaronder naafmotoren, middenmotoren, krukaangedreven motoren, borstelloze versus borstelloze motoren en wrijvingsaandrijfmotoren.
Inhoudsopgave
Inhoudsopgave
Hoe werken e-bikemotoren?
De e-motor is het bepalende onderdeel van e-bikes die via elektrische ondersteuning een extra boost geven tijdens het trappen. Maar hoe genereren de verschillende soorten motoren die in elektrische fietsen worden gebruikt deze ondersteuning precies? Hier is een overzicht van de functionaliteit van de e-bike-motor en de interactie met andere e-bike-componenten:
Interactie met e-bikecomponenten
Op een e-bike werkt de elektromotor samen met de accu, de pedalen/crankstel, de aandrijflijn en het besturingssysteem, aangedreven door een oplaadbaar lithium-ionbatterijpakket. Terwijl de berijder trapt, detecteren sensoren het ritme en de kracht van het crankstel en de trapas en sturen deze gegevens naar het besturingssysteem of de controller, die op zijn beurt de elektrische ondersteuning van de motor activeert en moduleert. De elektromotor voor de fiets levert vervolgens een mechanisch vermogen dat de menselijke trapkracht aanvult, waarbij het vermogen via de aandrijflijn wordt overgebracht om de e-bike voort te stuwen.
Rol van sensoren
De verschillende typen motoren die in elektrische fietsen worden gebruikt, zijn afhankelijk van sensorinput om de vermogensafgifte te beheren. De meeste e-bikes met een elektromotor hebben een koppelsensor in het crankstel of de trapas die de menselijke trapkracht en cadans in realtime kan meten. De controller verwerkt deze gegevens samen met de input van wielsnelheids- en cadanssensoren en activeert en moduleert vervolgens de elektrische stroom van de accu naar de motor op een soepele, naadloze manier. Dankzij deze op sensoren gebaseerde bediening kunnen verschillende soorten e-bikemotoren proportionele krachtondersteuning bieden in harmonie met de eigen inspanning van de berijder, waardoor de rijervaring veilig en efficiënt wordt verbeterd.
Bedrijfsmodi
E-bikes
- Paddle Assist: De elektromotor levert alleen kracht als de berijder actief trapt.
- Throttle Assist: Hiermee kan de motor worden ingeschakeld om de e-bike aan te drijven zonder enige pedaalinvoer.
- Trapondersteuning: Levert kracht die evenredig is aan de cadans en kracht van de rijder, waardoor de menselijke input wordt versterkt.
Verschillende typen elektrische fietsmotoren kunnen een of meer van deze modi bieden, die kunnen worden bediend door de instellingen op het op het stuur gemonteerde display te wijzigen.
Kracht en efficiëntie
De controller regelt de precieze stroom van elektrisch vermogen van de accu naar een bepaald type e-bikemotor, meestal gemeten in watt. Hoewel de meeste e-bikemotoren een continu vermogen tussen 250 en 750 watt behouden, kan hun piekvermogen boven de 1000 watt uitkomen. Verschillende soorten elektrische fietsen vertonen een efficiëntie variërend van 60-90%. Een e-motor met een hoger rendement voor fietsen zet een groter deel van het batterijvermogen om in praktische mechanische output. Bovendien heeft het thermische ontwerp een aanzienlijke invloed op de motorprestaties en de levensduur. Over het algemeen optimaliseren e-bikemotoren de balans tussen kracht en efficiëntie.
Overzicht en vergelijking van verschillende e-bike-motortypen
Er zijn vijf hoofdtypen motoren die in elektrische fietsen worden gebruikt, elk met hun eigen voor- en nadelen. De keuze voor het optimale motortype hangt af van het ontwerp van de e-bike en de beoogde rijstijl. Hier is een overzicht en vergelijking van de verschillende soorten elektrische fietsmotoren:
1. Naafmotoren
Naafmotoren zijn het meest gebruikte type elektrische fietsmotor en vertegenwoordigen naar schatting 50-70% van de markt voor e-fietsmotoren. Zoals de naam al aangeeft, kunnen naafmotoren naadloos worden geïntegreerd in de voor- of achterwielnaven van de fiets. Dit soort elektrische fietsmotoren zijn verkrijgbaar in varianten met of zonder tandwieloverbrenging, en hun eenvoudige, op zichzelf staande ontwerp elimineert de noodzaak voor aanpassingen aan de aandrijflijn. Laten we nu meer leren over de voor- en achternaafmotoren!
1) Voornaafmotoren
Voordelen:
- Eenvoudiger installatie dan achternaven
- Een lekke band eenvoudig vervangen
- Heeft geen invloed op de versnellingen en aandrijflijn
Nadelen:
- Voeg meer onafgeveerd gewicht toe aan het voorwiel
- Verander de gewichtsverdeling en het zwaartepunt van de fiets
- Beïnvloedt de besturing en het rijgedrag bij hogere snelheden
- Vereist een stevig voorvorkontwerp
Over het algemeen raden de meeste deskundigen op het gebied van elektrische fietsen het gebruik van voornaafmotoren af, behalve in nichegevallen, omdat hun stuur- en stabiliteitsnadelen zwaarder wegen dan het eenvoudigere installatievoordeel - dit kan leiden tot risico's zoals onstabiel rijgedrag, wielrollen en verminderd remvermogen aan de voorkant.
2) Achternaafmotoren
Voordelen:
- Handhaaf een normale gewichtsverdeling en zwaartepunt van de fiets
- Heeft geen invloed op de besturing of voorvering
- Behoud een voorspelbaar rijgedrag en stabiliteit
Nadelen:
- Gecompliceerde demontage van het achterwiel bij reparatie van een lekke band
- Beïnvloedt de aandrijflijn, vooral bij motoren met versnellingsnaaf
- Verhoogt het onafgeveerde gewicht, wat het afstellen van de veerschok mogelijk bemoeilijkt
Conclusie
De meeste e-bikes uitgerust met naafmotoren kiezen voor een achternaafmotoropstelling om het vertrouwde rijgedrag van de fiets te behouden. Toch vereist het grotere onafgeveerde gewicht aan de achterkant aangepaste ophangingsparameters voor een optimale terreinbeheersing. In wezen profiteren achternaven van de voordelen van de naafmotor, terwijl ze de nadelen ervan minimaliseren.
Ideale toepassingen
Het op zichzelf staande, op wielen gebaseerde ontwerp en de stille werking maken naafmotoren ideaal voor veel e-bikes op instapniveau, vooral de eenvoudige en betaalbare e-bikes die zijn ontworpen voor vlak terrein, of recreatieve e-bikes in de stad en voor woon-werkverkeer waar hoge snelheid is niet vereist, zoals
2. Middenaandrijfmotoren
Middenaangedreven motoren zijn de afgelopen jaren steeds populairder geworden en vertegenwoordigen nu ongeveer 30% van de markt voor e-bikemotoren. Het middenaandrijfsysteem installeert de motor in het trapasgebied en drijft rechtstreeks het crankstel aan, waardoor hulpvermogen wordt geleverd dat via de achterste versnellingsset en het transmissiesysteem wordt overgebracht. Deze centrale positie optimaliseert de gewichtsverdeling en levert tegelijkertijd uitstekend vermogen en efficiëntie om de tractie, acceleratie en controle te maximaliseren.
Voordelen:
- Optimaliseer de gewichtsverdeling en stabiliteit van de fiets
- Behoud uitstekende tractie, zelfs bij hogere snelheden
- Behoud het natuurlijke rijgevoel en rijgedrag
- Biedt uitstekende mogelijkheden om heuvels te beklimmen
- Maak efficiënt gebruik van versnellingen om de vermogensband te maximaliseren
- Vereist minder batterijvermogen voor bepaalde prestaties
Nadelen:
- Verhoog de systeemcomplexiteit en -kosten
- Vereist geavanceerde
engine ering van krukaandrijving - Verminder de bodemvrijheid rond het crankstel
- Voeg gewicht toe op de centrale locatie op het frame
- Uitdagendere installatie en onderhoud
Conclusie
Middenaangedreven motoren maken optimaal gebruik van de voordelen van een elektrische fietsaandrijflijn dankzij hun centrale ligging en integratie met het fietsmechanisme. Het wordt erkend en gewaardeerd omdat het rijders een natuurlijke krachtoverbrenging en rijervaring biedt.
Ideale toepassingen
Middenaangedreven motoren maken krachtige e-bikes mogelijk die geschikt zijn voor atletisch rijden, heuvels en competitief gebruik - de centrale gewichtslokalisatie komt grote voordelen toe aan off-road e-mountainbikes. Deze elektrische fiets
3. Crankaandrijfmotoren
Crankaandrijvingsmotoren vertegenwoordigen een niche-subcategorie die momenteel wordt geschat op slechts 5-10% van de markt voor e-bikemotoren. Dit soort elektromotoren integreren de motor- en tandwielreductie intern in de trapas van het crankstel. Dit maakt de concentratie van het gewicht op de centrale kern van de fiets mogelijk en biedt tegelijkertijd bescherming tegen weersinvloeden voor de interne motoronderdelen. Crankaandrijvingen hebben echter een beperkt koppel in vergelijking met middenaangedreven systemen.
Hoe werken crankaandrijfmotoren?
Crankaangedreven e-bikemotoren integreren op slimme wijze de motor en het versnellingsreductiemechanisme in de extra grote krukas. Deze onconventionele plaatsing wordt bereikt met behulp van een speciaal ontworpen spindelbehuizing. Binnen het trapashuis roteren de stator en de rotor concentrisch, waardoor ze in wezen de binnenbehuizing van het frame vormen. Tegelijkertijd drijft de krukaandrijving de ketting aan via de rotatie van de krukas zelf en drijft de trein aan via geïntegreerde tandwielreductie. Dit type motor vereist een complex en robuust spindelontwerp om de interne krachten op te vangen en tegelijkertijd de trapprestaties te behouden.
Voordelen:
- Concentreer het gewicht centraal in het hart van de fiets
- Verbeter de algehele handlingstabiliteit en prestaties
- Bescherm de interne onderdelen van de motor tegen weersinvloeden en vuil
- Vereist geen wijziging aan de componenten van de achteraandrijving
- Zorgt voor een zeer stille werking
Nadelen:
- Integratie beperkt koppel en vermogen
- Verhoog het crankstelgewicht aanzienlijk
- Vereist geavanceerde spil
engine ering en ontwerp - Bieden minder koppelmogelijkheden en configuratieflexibiliteit in vergelijking met middenmotoren
- Hogere kosten door aangepaste spindelfabricage
Conclusie
Hoewel crankaandrijvingen enkele voordelen hebben, zorgen het beperkte koppel en de hogere kosten ervoor dat ze in dit stadium alleen het meest geschikt zijn voor speciale e-bikemodellen. Bovendien blijft de krukaandrijftechnologie minder volwassen in vergelijking met de meer beproefde middenaandrijfsystemen. De voortdurende vooruitgang op het gebied van spindelmaterialen en ontwerp kan echter de levensvatbaarheid van crankaandrijvingen in de loop van de tijd verbeteren als ze worden ingebouwd in typen motoren die in elektrische fietsen worden gebruikt.
4. Geborstelde versus borstelloze motoren
Elektrische fietsmotoren maken gebruik van borstel- of borstelloze motortechnologie. Borstelmotoren bestaan al tientallen jaren, terwijl borstelloze typen een recentere ontwikkeling zijn.
1) Geborstelde gelijkstroommotoren
Geborstelde DC-elektromotoren hebben stationaire magneten in de stator die een roterend anker omringen dat draadwikkelingen bevat die interageren met een vast magnetisch veld. Om een continue rotatie te behouden, keren een mechanische commutator en borstels de polariteit van de wikkelstromen om. Na verloop van tijd verslijten de borstels echter en moeten ze periodiek worden vervangen.
Voordelen:
- Eenvoudige, goedkope motorconstructie
- Eenvoudig te regelen snelheid door de spanning te variëren
- Zorgt voor een hoog startkoppel
Nadelen:
- De borstels verslijten uiteindelijk en moeten worden vervangen
- Minder efficiënt met meer energieverlies als warmte
- Genereer elektrische en elektromagnetische ruis
- Lagere vermogensdichtheid en piekvermogen
- Vereist onderhoud vanwege slijtage van de borstels
Conclusie
Geborstelde motoren vertegenwoordigden de vroege conventionele benadering die werd gebruikt in elektrisch gereedschap, huishoudelijke apparaten en veel elektrische fietsen. De nadelen ervan hebben echter geleid tot een toenemend gebruik van borstelloze elektromotoren (BLDC/EC).
2) Borstelloze gelijkstroom-elektromotoren
BLDC, of borstelloze motor, heeft permanente magneten die in de rotor zijn bevestigd en rond een stationair anker draaien. Om de rotatie te behouden, regelt complexe besturingselektronica de stroom in de wikkelingen. In tegenstelling tot borstelmotoren werkt hij zonder borstels, omdat de wikkelingen in de stator elektronisch worden gecommuteerd.
Voordelen:
- Voorkom het dragen van borstels voor minder onderhoud
- Lichter gewicht en compacter formaat
- Hoger piekvermogen
- Verbeterde thermische prestaties en levensduur
- Hogere systeemefficiëntie met minder energieverlies
- Genereer minimale ruis en elektromagnetische interferentie
Nadelen:
- Vereist complexe elektronische snelheidsregelaars
- Produceer minder koppel bij lage snelheden
- Kost meer dan een gelijkwaardige borstelmotor
- Gevoelig voor vuil, stof en vocht
- Complexe probleemoplossing en reparaties
Conclusie
De populariteit van EC/borstelloze motoren blijft toenemen dankzij substantiële verbeteringen op het gebied van prestaties, efficiëntie en betrouwbaarheid ten opzichte van borsteltypes. Bijna alle duurdere e-bikesystemen maken nu gebruik van borstelloze motor/BLDC-motortechnologie. De meeste populaire
3) Sensorloze BLDC-motoren
Sensorloze borstelloze DC (BLDC) elektromotoren bieden een variant van borstelloze technologie gericht op een eenvoudiger implementatie door fysieke sensoren te elimineren. In plaats van Hall-effectsensoren of encoders te gebruiken, vertrouwen sensorloze borstelloze
Hoe werken sensorloze borstelloze DC-elektromotoren?
Sensorloze BLDC-motoren schatten de hoekpositie van de rotor op basis van metingen van stroom en spanning binnen de motorwikkelingen. Door de tegen-EMK-spanning te bewaken, kunnen de bijbehorende nuldoorgangen worden gebruikt om de positie te bepalen tijdens normaal bedrijf. Bij stilstand en lagere snelheden veroorzaken gespecialiseerde elektronische aandrijfmethoden opvallende effecten die positieschatting mogelijk maken. Deze sensorloze aanpak elimineert afzonderlijke Hall-sensoren of encoders om de kosten, omvang en complexiteit te verlagen.
Voordelen:
- Elimineren van afzonderlijke fysieke sensoren en bijbehorende bedrading
- Maak een eenvoudiger, robuuster en vaak kleiner motorontwerp mogelijk
- Verminder de totale omvang, complexiteit en kosten van het motorsysteem
- Vereist geen herkalibratie of heruitlijning van sensoren
- Maak gebruik mogelijk onder zware omstandigheden met vuil, stof en vocht
Nadelen:
- Kan een minder soepele opstart en koppelregeling bij lage snelheid hebben
- Hebben vaak een lager rendement bij zeer lage motorsnelheden
- Vereist complexe algoritmen en elektronica voor het schatten van de toestand
- Moeilijk om optimale efficiëntie te bieden over het volledige snelheidsbereik
- Tolereer minder parametrische variabiliteit in de motorconstructie
Conclusie
Sensorloze technologie werkt goed voor veel kostengedreven toepassingen die geen ultieme precisie en soepelheid vereisen.
5. Wrijvingsaandrijfmotoren
Wrijvingsaandrijfmotoren vertegenwoordigen een nicheklasse die net begint op te komen voor elektrische fietsen en andere lichte elektrische voertuigen. Zoals de naam al aangeeft, gebruiken wrijvingsaandrijfmotoren wrijving tussen een rubberen wiel dat tegen de band wordt gedrukt om de fiets voort te stuwen. Deze aanpak resulteert in een extreem vereenvoudigd ontwerp zonder de fietsmechanica te beïnvloeden.Frictieaandrijfsystemen hebben echter ook merkbare nadelen wat betreft de prestaties.
Hoe werken wrijvingsaandrijfmotoren?
Wrijvingsaandrijfmotoren worden extern aan het fietsframe op het achterwiel bevestigd. Een kleine elektromotor met tandwieloverbrenging drijft een met rubber bekleed wiel aan dat tegen de achterband drukt. Wanneer geactiveerd, draait het wrijvingsaandrijfwiel tegen de band om de fiets voort te stuwen, vergelijkbaar met een hand die een wiel vasthoudt. De motor wordt vlakbij de naaf gemonteerd en is via een riem of tandwieltrein verbonden met het wrijvingsaandrijfwiel.
Voordelen:
- Extreem eenvoudig en lichtgewicht extern ontwerp
- Vereist geen aanpassing aan de aandrijflijn of wielnaven van de fiets
- Stille werking van de motor door externe montage
- Desgewenst eenvoudig achteraf te monteren op standaardfietsen
- Behoud het gevoel van trapfrictie als de motor uitstaat
Nadelen:
- Heb de neiging te slippen of grip te verliezen, vooral op heuvels of bij nat weer
- Beperkt het remvermogen en de prestaties van de achterrem
- Het wrijvingswiel verslijt na verloop van tijd en moet worden vervangen
- Minder robuustheid en weerbestendigheid bij externe blootstelling
- Over het geheel genomen lagere vermogens- en efficiëntiemogelijkheden
Conclusie
Wrijvingsaandrijfsystemen hebben interesse gewekt voor sommige goedkope elektrische fietsmodellen, maar hun prestatiebeperkingen maken ze ongeschikt voor e-bikes van hogere kwaliteit. De voortschrijdende materiaalwetenschap kan de levensvatbaarheid van motoren met wrijvingsaandrijving op de weg vergroten als ze worden ingebouwd in typen motoren die in elektrische fietsen worden gebruikt.
De beste e-bikemotor kiezen
Omdat er zo'n breed scala aan elektrische fietsmotoren is, kan het een uitdaging zijn om het optimale motortype voor uw behoeften en voorkeuren te selecteren. Hier volgen de belangrijkste factoren waarmee u rekening moet houden, samen met aanbevelingen op basis van rijstijl.
1. Belangrijke factoren waarmee u rekening moet houden
- Hoeveel hulp heeft u nodig - lager of hoger vermogen?
- Wat is jouw typische rijterrein: vlak of heuvelachtig?
- Welke eigenschappen van de fiets zijn het belangrijkst: stabiliteit of behendigheid?
- Hoeveel gewicht kun je verdragen als je de fiets toevoegt?
- Met wat voor soort aandrijflijn begin je?
- Welk niveau van weerbestendigheid is vereist?
- Wat is uw budget voor het motorsysteem?
2. Aanbevelingen op basis van rijstijl
Laten we de aanbevelingen bekijken op basis van veelvoorkomende rijtoepassingen:
1) Woon-werkverkeer en recreatief rijden
Voor casual ritten door de stad of op fietspaden biedt een naafmotor eenvoud en kosteneffectiviteit. Een achternaafmotor met of zonder tandwieloverbrenging biedt efficiënte, comfortabele stuurbekrachtiging zonder de handling te beïnvloeden. Middenschijven bieden hogere prestaties, maar kunnen overkill zijn als ze geen gebruik maken van de terreincapaciteiten.
2) Atletiekparcours en mountainbiken
Middenaangedreven systemen blinken uit bij offroad-rijden waarbij hun tractie, balans en klimvoordelen essentieel zijn. Bovendien bevordert de centrale gewichtsplaatsing ook de manoeuvreerbaarheid op trails. Kortom: middenmotoren met een hoger koppel passen goed bij het versnellingsbereik van MTB's.
3) Vrachtvervoer en zware ladingen
Het vervoeren van kinderen of zware vracht profiteert enorm van de brute kracht en verbeterde tractie van middenmotoren. Hun efficiëntie en gebruik van de uitrusting bieden duurzame hulp bij het sjouwen van extra gewicht de heuvels op. Bovendien kunnen middenmotoren met dubbele motor ook op een afstand van elkaar worden geplaatst voor bakfietsen met maximaal vermogen.
4) Elektrisch racefietsen op hoge snelheid
Om hogere aanhoudende snelheden te bereiken, kunnen middenmotoren de versnellingen van racefietsen beter benutten dan naafmotoren. Hun dynamische prestaties passen ook goed bij het wendbare rijgedrag dat bij hogere snelheden gewenst is. Een lagere luchtweerstand en gewicht bevorderen het accelereren en cruisen.
5) Budgetvriendelijke renovatieprojecten
Door een eenvoudige naafmotor toe te voegen, kun je een standaardfiets met een beperkt budget van elektriciteit voorzien als een gewone cruiser. Aandrijfsystemen met wrijving aan de achterkant maken het ook mogelijk om goedkoop te experimenteren met het eenvoudig en omkeerbaar motoriseren van bestaande fietsen.
Door uw prioriteiten te beoordelen op basis van deze belangrijke selectiecriteria, kunt u de ideale typen motoren identificeren die in elektrische fietsen worden gebruikt voor uw individuele behoeften en rijstijl. Daarnaast kan het testen van verschillende e-bikes, het uit de eerste hand ervaren van de motoreigenschappen en het combineren van gebruikerservaring met technische kennis ook helpen om tot de beste motorkeuze te komen. Een ander punt is dat je voorrang kunt geven aan sommige e-bikes die zijn uitgerust met bekende aandrijfmotoren, zoals Bosch ebike-motor, Bafang elektromotor (e-motor), etc.
Laatste gedachten
Ten slotte zijn er verschillende soorten motoren die in elektrische fietsen worden gebruikt, elk met inherente voor- en nadelen. Brede categorieën omvatten naafmotoren, middenmotoren, krukaandrijvingen, borstelmotoren, borstelloze motoren en wrijvingsaandrijvingen. Momenteel domineren middenmotor- en naafmotoren de e-bike-markt. De voortdurende innovatie van alle motortypes zal in de toekomst echter waarschijnlijk leiden tot een veranderende populariteit en uiteenlopende specialisaties. Houd rekening met uw voorkeuren en vereisten voor rijstijl en kies de juiste e-bikemotor voor uw fiets om uw rijavonturen leuk te maken!
Misschien bent u ook geïnteresseerd in:
Verschil tussen e-bike met riemaandrijving en ketting: kies de juiste voor fietsen
Een uitgebreide gids over wat een elektrische fiets is
Een elektrische fiets gebruiken: een beginnershandleiding voor fietsen
Waar u op moet letten bij een elektrische fiets?
Ontdek de 5 meest voorkomende typen e-bikes en kies er één om te kopen
