Elcyklar ger kraftassistans genom en integrerad elmotor som kompletterar förarens trampning. Det finns flera typer av motorer som används i elcyklar, alla med sina egna fördelar. Genom att förstå de olika typerna av elcykelmotorer och deras egenskaper kan förare välja det bästa motoralternativet för att passa deras specifika behov och preferenser. I den här detaljerade guiden kommer vi att ge en djupgående titt på de olika typerna av motorer som används i elcyklar, inklusive navmotorer, mellandrivna motorer, vevmotorer, borstade eller borstlösa motorer och friktionsdrivmotorer.
Innehållsförteckning
Innehållsförteckning
Hur fungerar elcykelmotorer?
E-motorn är den definierande komponenten av e-cyklar som ger en extra boost medan du trampar med hjälp av elektrisk assistans. Men exakt hur genererar de olika typerna av motorer som används i elcyklar denna power assist? Här är en översikt över e-cykelmotorfunktionalitet och interaktion med andra e-cykelkomponenter:
Interaktion med elcykelkomponenter
På en e-cykel fungerar elmotorn tillsammans med batteriet, pedaler/vevsatsen, drivlinan och styrsystemet, som drivs av ett uppladdningsbart litiumjonbatteri. När föraren trampar upptäcker sensorer rytmen och kraften från vevpartiet och vevfästet, och skickar dessa data till styrsystemet eller styrenheten, som i sin tur aktiverar och modulerar elektrisk assistans från motorn. Den elektriska motorn för cyklar ger sedan mekanisk effekt som kompletterar mänsklig trampkraft och överför kraft genom drivlinan för att driva e-cykeln framåt.
Sensorernas roll
De olika typerna av motorer som används i elcyklar är beroende av sensorinmatning för att hantera kraftleveransen. De flesta elcyklar med elmotor har en vridmomentsensor i vevpartiet eller vevfästet som kan mäta mänsklig trampkraft och kadens i realtid. Styrenheten bearbetar dessa data tillsammans med indata från hjulhastighets- och kadenssensorer, och aktiverar och modulerar sedan elektrisk kraft från batteriet till motorn på ett smidigt, sömlöst sätt. Denna sensorbaserade kontroll gör att olika typer av elcykelmotorer kan ge proportionell kraftassistans i harmoni med förarens egen ansträngning, vilket förbättrar körupplevelsen säkert och effektivt.
Driftslägen
Elcykel
- Paddle Assist: Elmotorn ger bara kraft när föraren aktivt trampar.
- Throttle Assist: Det gör att motorn kan kopplas in för att driva elcykeln utan någon pedalingång.
- Pedal Assist: Ger kraft proportionell mot förarens kadens och styrka, vilket förstärker mänsklig input.
Olika typer av elcykelmotorer kan erbjuda något eller alla dessa lägen, som kan styras genom att ändra inställningar på den styrmonterade displayenheten.
Kraft och effektivitet
Kontrollenheten orkestrerar det exakta flödet av elektrisk kraft från batteriet till en avsedd typ av elcykelmotor, vanligtvis mätt i watt. Medan de flesta elcykelmotorer upprätthåller en kontinuerlig effektklass mellan 250-750 watt, kan deras toppeffekter stiga över 1000 watt. Olika typer av elcyklar
Översikt och jämförelse av olika motortyper för elcykel
Det finns fem huvudtyper av motorer som används i elcyklar, var och en med sina egna för- och nackdelar. Att välja den optimala motortypen beror på e-cykelns design och avsedda körstil. Här är en översikt och jämförelse av de olika typerna av elcykelmotorer:
1. Navmotorer
Navmotorer är den mest använda typen av elcykelmotorer, som uppskattas representera 50-70 % av marknaden för elcykelmotorer. Som namnet antyder, integreras navmotorer sömlöst i antingen fram- eller bakhjulsnaven på cykeln. Den här typen av elcykelmotorer finns tillgängliga i växlade eller växellösa varianter, och deras enkla, fristående design eliminerar behovet av modifieringar av drivlinan. Låt oss nu lära oss mer om de främre och bakre navmotorerna!
1) Främre navmotorer
Fördelar:
- Enklare installation än bakre nav
- Byt lätt ett punkterat däck
- Påverka inte utväxling och drivlina
Nackdelar:
- Lägg till mer ofjädrad vikt på framhjulet
- Ändra cykelns viktfördelning och tyngdpunkt
- Påverkar styrning och hantering vid högre hastigheter
- Kräv en robust framgaffeldesign
Sammantaget rekommenderar de flesta elcykelexperter mot främre navmotorer förutom i nischfall, eftersom deras nackdelar med styrning och stabilitet överväger fördelarna med enklare installation - det kan leda till risker som instabil hantering, hjulrullning och minskad bromskraft framtill.
2) Bakre navmotorer
Fördelar:
- Behåll normal cykelviktsfördelning och tyngdpunkt
- Påverkar inte styrningen eller framfjädringen
- Bevara förutsägbar hantering och stabilitet
Nackdelar:
- Komplicerad demontering av bakhjul för reparationer av punkterade däck
- Påverkar drivlinan, speciellt med växelnavmotorer
- Ökar ofjädrad vikt, vilket potentiellt komplicerar fjäderchockinställningen
Slutsats
De flesta e-cyklar utrustade med navmotorer väljer en bakre navmotor för att bibehålla välbekant cykelhantering. Ändå kräver den förstärkta ofjädrade bakvikten justerade fjädringsparametrar för optimal terränghantering. I huvudsak drar baknav på fördelarna med navmotorer samtidigt som de minimerar deras nackdelar.
Ideala applikationer
Den fristående hjulbaserade designen och tysta driften gör navmotorer idealiska för många nybörjare-cyklar, särskilt de enkla och prisvärda e-cyklarna som är designade för platt terräng eller rekreations- stads- och pendlings-e-cyklar där höga hastighet krävs inte, såsom
2. Mellandrivna motorer
Mellandrivna motorer har blivit allt populärare de senaste åren och står nu för cirka 30 % av elcykelmotormarknaden. Mittdrivsystemet installerar motorn i vevfästet och driver vevpartiet direkt, vilket ger hjälpkraft som överförs genom den bakre växelsatsen och transmissionssystemet. Denna centrala position optimerar viktfördelningen samtidigt som den levererar enastående kraft och effektivitet för att maximera dragkraft, acceleration och kontroll.
Fördelar:
- Optimera cykelns viktfördelning och stabilitet
- Behåll utmärkt grepp även vid högre hastigheter
- Bevara den naturliga körkänslan och hanteringen
- Tillhandahåller bra klättringsförmåga
- Använd växeln effektivt för att maximera kraftbandet
- Kräver mindre batterikraft för en given prestanda
Nackdelar:
- Öka systemets komplexitet och kostnad
- Kräver avancerad
engine ering av vevdrift - Minska markfrigången runt vevpartiet
- Lägg till vikt på den centrala platsen på ramen
- Mer utmanande installation och underhåll
Slutsats
Mellandrivna motorer utnyttjar verkligen fördelarna med en elcykeldrivlina tack vare deras centrala placering och integration med cykelmekanik. Den är erkänd och uppskattad för att ge ryttare en naturlig kraftöverföring och åkupplevelse.
Ideala applikationer
Mellandrivna motorer möjliggör högpresterande e-cyklar som lämpar sig för atletisk körning, backar och tävlingsbruk - den centrala viktlokaliseringen gynnar i hög grad terrängcyklar för e-mountainbikes. Denna elcykel
3. Vevmotorer
Vevarvmotorer representerar en nischunderkategori som för närvarande uppskattas till bara 5-10 % av marknaden för elcykelmotorer. Denna typ av elmotorer integrerar motorn och växelreduktionen internt i vevpartiets vevfästes spindel. Detta tillåter koncentration av vikt vid cykelns centrala kärna samtidigt som det ger väderskydd för motorns inre delar. Vevdrev har dock begränsade vridmomentkapaciteter jämfört med mellandrivsystem.
Hur fungerar vevmotorer?
Vevdrivna elcykelmotorer integrerar på ett smart sätt motorn och växelreduktionsmekanismen inuti den överdimensionerade vevaxeln. Denna okonventionella placering uppnås med hjälp av ett specialdesignat spindelhus. Inuti bottenfästskalet roterar statorn och rotorn koncentriskt, vilket i huvudsak bildar ramens inre hölje. Samtidigt driver vevdriften kedjan genom rotationen av själva vevaxeln och driver tåget genom integrerad utväxlingsreduktion. Denna typ av motor kräver en komplex och robust spindeldesign för att hantera de inre krafterna samtidigt som trampprestanda bibehålls.
Fördelar:
- Koncentrera vikten centralt i cykelns kärna
- Förbättra övergripande hanteringsstabilitet och prestanda
- Skydda motorns inre delar från väder och skräp
- Kräver ingen förändring av de bakre drivkomponenterna
- Ge mycket tyst drift
Nackdelar:
- Integration begränsar vridmoment och effektkapacitet
- Öka vevpartiets vikt avsevärt
- Kräver avancerad spindel
engine ering och design - Erbjuder mindre vridmomentkapacitet och konfigurationsflexibilitet jämfört med mellandrev
- Högre kostnad på grund av specialtillverkning av spindel
Slutsats
Medan vevdrev har vissa fördelar, gör det begränsade vridmomentet och högre kostnaden dem bäst lämpade endast för specialmodeller av elcykel i detta skede. Dessutom förblir vevdriftstekniken mindre mogen jämfört med de mer beprövade mid-drivsystemen. De pågående framstegen inom spindelmaterial och design kan dock förbättra livskraften för vevdrifter över tid när de ingår i typer av motorer som används i elcyklar.
4. Borstade vs. borstlösa motorer
Elcykelmotorer använder antingen borstad eller borstlös motorteknik. Borstade motorer har funnits i decennier medan borstlösa typer är en nyare utveckling.
1) Borstade likströmsmotorer
Borstade likströmsmotorer har stationära magneter i statorn som omger ett roterande ankare som innehåller trådlindningar som samverkar med ett fast magnetfält. För att upprätthålla kontinuerlig rotation, vänder en mekanisk kommutator och borstar polariteten på lindningsströmmarna. Men med tiden slits borstarna och kräver periodiskt utbyte.
Fördelar:
- Enkel, billig motorkonstruktion
- Lätt att kontrollera hastigheten genom att variera spänningen
- Ge högt startmoment
Nackdelar:
- Borstar slits så småningom ut och behöver bytas ut
- Mindre effektiv med mer energiförlust som värme
- Generera elektriskt och elektromagnetiskt brus
- Lägre effekttäthet och toppeffektkapacitet
- Kräver underhåll på grund av slitna borstar
Slutsats
Borstade motorer representerade den tidiga konventionella metoden som användes i elverktyg, apparater och många elcyklar. Deras nackdelar har dock lett till ökad användning av borstlösa elmotorer (BLDC/EC).
2) Borstlösa likströmsmotorer
BLDC, eller borstlös motor har permanentmagneter fixerade i rotorn som roterar runt ett stationärt ankare. För att upprätthålla rotation, komplex styrelektronik sekvens effekt i lindningarna. Till skillnad från borstade motorer fungerar den utan borstar, eftersom lindningarna i statorn är elektroniskt kommuterade.
Fördelar:
- Eliminera slitna borstar för lägre underhåll
- Lättare vikt och mer kompakt storlek
- Högre toppeffektkapacitet
- Förbättrad termisk prestanda och livslängd
- Högre systemeffektivitet med mindre energiförlust
- Generera minimalt med brus och elektromagnetiska störningar
Nackdelar:
- Kräver komplexa elektroniska varvtalsregulatorer
- Producera mindre vridmoment vid låga hastigheter
- Kost mer än en motsvarande borstad motor
- Känslig för smuts, damm och fukt
- Komplex felsökning och reparationer
Slutsats
Populariteten för EC/borstlösa motorer fortsätter att öka på grund av avsevärda förbättringar av prestanda, effektivitet och tillförlitlighet jämfört med borstade typer. Nästan alla avancerade e-cykelsystem använder nu borstlös motor/BLDC-motorteknik. Till exempel använder de populäraste
3) Sensorlösa BLDC-motorer
Sensorlösa borstlösa DC (BLDC) elmotorer erbjuder en variant av borstlös teknologi som syftar till enklare implementering genom att eliminera fysiska sensorer. Istället för att använda Hall Effect-sensorer eller omkodare, förlitar sig sensorlösa borstlösa
Hur fungerar sensorlösa borstlösa likströmsmotorer?
Sensorlösa BLDC-motorer uppskattar rotorns vinkelposition baserat på mätningar av ström och spänning inom motorlindningarna. Genom att övervaka den bakre EMF-spänningen kan de tillhörande nollgenomgångarna användas för att bestämma position under normal drift. Vid stillastående och lägre hastigheter inducerar specialiserade elektroniska drivmetoder framträdande effekter som ger positionsuppskattning. Detta sensorlösa tillvägagångssätt eliminerar separata Hall-sensorer eller kodare för att sänka kostnader, storlek och komplexitet.
Fördelar:
- Eliminera separata fysiska sensorer och tillhörande ledningar
- Möjliggör enklare, robustare och ofta mindre motordesign
- Minska motorsystemets totala storlek, komplexitet och kostnad
- Kräver ingen omkalibrering eller omjustering av sensorer
- Tillåt drift under svåra förhållanden med smuts, damm, fukt
Nackdelar:
- Kan ha mindre smidig start och vridmomentkontroll vid låga hastigheter
- Har ofta lägre verkningsgrad vid mycket låga motorvarvtal
- Kräver komplexa tillståndsuppskattningsalgoritmer och elektronik
- Svårt att ge optimal effektivitet över hela hastighetsområdet
- Tolererar mindre parametrisk variation i motorkonstruktion
Slutsats
Sensorlös teknologi fungerar bra för många kostnadsdrivna applikationer som inte kräver den ultimata precision och jämnhet.
5. Friktionsdrivmotorer
Friktionsdrivmotorer representerar en nischklass som precis har börjat växa fram för elcyklar och andra lätta elfordon. Som namnet antyder använder friktionsdrivmotorer friktion mellan ett gummerat hjul som pressas mot däcket för att driva cykeln. Detta tillvägagångssätt resulterar i en extremt förenklad design utan att påverka cykelmekaniken.Friktionsdrivsystem har emellertid också märkbara nackdelar i prestanda.
Hur fungerar friktionsdrivmotorer?
Friktionsdrivmotorer fästs externt på cykelramen på bakhjulet. En liten växlad elmotor snurrar ett gummerat hjul som trycker mot bakdäcket. När det aktiveras roterar friktionsdrivhjulet mot däcket för att driva cykeln framåt på samma sätt som en hand som håller ett hjul. Motorn monteras nära navet och ansluts till friktionsdrivhjulet med en rem eller växel.
Fördelar:
- Extremt enkel och lätt yttre design
- Kräver ingen modifiering av cykelns drivlina eller hjulnav
- Tyst motordrift från extern montering
- Lätt att eftermontera på standardcyklar om så önskas
- Bevara trampfriktionskänslan när motorn stängs av
Nackdelar:
- Tenderar att halka eller tappa greppet, särskilt på kullar eller i vått väder
- Begränsar bakbromsförmågan och prestanda
- Friktionshjulet slits med tiden och kräver byte
- Mindre robusthet och väderbeständighet med extern exponering
- Lägre effekt och effektivitet totalt sett
Slutsats
Friktionsdrivsystem har väckt intresse för vissa billiga elcykelmodeller, men deras prestandabegränsningar gör dem olämpliga för elcyklar av högre kvalitet. Avancerad materialvetenskap kan öka livskraften för friktionsdrivmotorer på vägen när de ingår i typer av motorer som används i elcyklar.
Välja den bästa elcykelmotorn
Eftersom det finns ett så brett utbud av elcykelmotorer kan det vara utmanande att välja den optimala motortypen för dina behov och preferenser. Här är nyckelfaktorer att överväga tillsammans med rekommendationer baserade på körstil.
1. Viktiga faktorer att tänka på
- Hur mycket hjälp behöver du - lägre eller högre märkeffekt?
- Vilken är din typiska ridterräng - lägenheter eller kullar?
- Vilka cykelhanteringsegenskaper är viktigast - stabilitet eller smidighet?
- Hur mycket vikt tål du att lägga på cykeln?
- Vilken typ av drivlina börjar du med?
- Vilken nivå av väderbeständighet krävs?
- Vad är din budget för motorsystemet?
2. Rekommendationer baserade på körstil
Låt oss undersöka rekommendationer baserade på vanliga körtillämpningar:
1) Pendling och fritidsridning
För avslappnad cykling på stan eller på cykelvägar erbjuder en navmotor enkelhet och kostnadseffektivitet. Antingen en växlad eller växellös baknavsmotor ger en effektiv och bekväm kraftassistans utan att påverka hanteringen. Mellandrev erbjuder högre prestanda men kan vara överdrivet om de inte använder terrängkapacitet.
2) Athletic Trail och Mountainbike
Mellandrivna system glänser för terrängkörning där deras dragkraft, balans och klättringsfördelar är avgörande. Dessutom underlättar den centrala viktplaceringen också manövrerbarheten på stigar. Med ett ord, mellandrivna motorer med högre vridmoment matchar väl utväxlingsområdet på MTB:er.
3) Lasttransport och tunga laster
Att transportera barn eller tung last drar stor nytta av den råa kraften och förbättrade dragkraften hos mellandrivna motorer. Deras effektivitet och redskapsutnyttjande ger kontinuerlig hjälp med att släpa extra vikt uppför backar. Dessutom kan dubbla motordrivna mellandrev också placeras för lastcyklar med maximal kraft.
4) Elektrisk landsvägscykling med hög hastighet
För att nå högre upprätthållna hastigheter kan mellandrev utnyttja växeln på landsvägscyklar bättre än navmotorer. Deras dynamiska prestanda matchar också väl med den smidiga hantering som önskas vid högre hastigheter. Lägre luftmotstånd och vikt underlättar acceleration och cruising.
5) Budgetvänliga renoveringsprojekt
Genom att lägga till en enkel navmotor kan du elektrifiera en standardcykel på en budget som en avslappnad kryssare. Bakre friktionsdrivsystem tillåter också billiga experiment med att motorisera befintliga cyklar med enkelhet och reversibilitet.
Genom att utvärdera dina prioriteringar bland dessa viktiga urvalskriterier kan du identifiera de idealiska typerna av motorer som används i elcyklar för dina individuella behov och körstil. Utöver detta kan testköra olika e-cyklar, uppleva motoregenskaper från första hand, kombinera användarupplevelse med teknisk kunskap också hjälpa till att ge det bästa motorvalet. En annan sak är att man kan prioritera vissa elcyklar utrustade med välkända drivmotorer, som Bosch elcykelmotor, Bafang elmotor (e motor), etc.
Sluta tankar
Avslutningsvis finns det flera olika typer av motorer som används i elcyklar, var och en med inneboende fördelar och nackdelar. Breda kategorier inkluderar navmotorer, mellandrivna motorer, vevmotorer, borstade motorer, borstlösa motorer och friktionsdrivningar. För närvarande dominerar mellandrivna och navmotorer marknaden för elcykel. Men pågående innovation mellan olika motortyper kommer sannolikt att ge skiftande popularitet och divergerande specialisering framöver. Tänk på dina körstilspreferenser och krav och välj rätt elcykelmotor för din cykel för att göra dina ridäventyr roliga!
Du kanske också är intresserad av:
Skillnaden mellan bältesdrift och elcykel med kedja: Välj rätt för cykling
En omfattande guide om vad en Pedelec är
Hur man använder en elcykel: En nybörjarguide för ridning
Vad man ska leta efter på en elcykel?
Utforska de 5 vanligaste elcykeltyperna att välja en för att köpa
