e-cyklar är mer populära än någonsin och finns på nästan varje prispunkt. Om du funderar på att köpa en, är chansen att du har några frågor om elmotorn som driver dig över kullar och levererar omöjliga Strava KOMs. Vi gjorde det också, så vi undersökte heck ut ur den växande e-cykelindustrin för att ta reda på allt vi kunde om motorerna och hur de interagerar med e-cykel och ryttare.,
På så sätt pratade vi med experter som Justin Lemire-Elmore, grundare och ägare av Grin Technologies, ett Vancouver-baserat teknikföretag som specialiserat sig på DIY e-bike Kit. Pontus Malmberg, grundare av Blix Cyklar och co-designer av SpinTech hub-enheten motors, och Jonathan Weinert -, försäljnings-och marknadschef för Bosch eBike Systems, som också bidragit med sin expertis.,
i den här guiden
i följande förklarare granskar vi dessa e-cykelmotorer ämnen:
hur e-cykelmotorer fungerar
hur motorer fungerar med resten av e-cykeln
de olika typerna av motorer
mid-Drive motorer vs Hub motorer
Direktdrivnavmotorer vs geare Hub motorer
vilka effektbetyg betyder
vad mer att leta efter
Vi hoppas att du kommer att gå iväg med en bättre förståelse för tekniken, om bara för att tillfredsställa dina nyfikenheter om cyklar som går whirrrrr.,
hur e-cykelmotorer fungerar
i grunden översätter elmotorer elektrisk energi till mekanisk energi. E-cyklar använder borstlösa likströmsmotorer eller BLDC-motorer, vilket innebär att de inte använder borstar för att växla strömriktningen som strömmar till motorn, som äldre elmotorer gjorde. Dessa borstar gjorde motorerna mindre effektiva och tenderade att slita ut över tiden, så borstlösa motorer har varit standard i mer än ett decennium.,
öppna en BLDC-motor och du ser en massa trådar lindade runt en cirkulär serie poler. Det är statorn; det blir en elektromagnet när motorstyrenheten drar ström från batteriet till ledningarna. Du ser också en cirkulär serie permanenta magneter, antingen direkt inuti eller utanför statorn., Magneternas orientering i förhållande till statorn beror på typen av BLDC-motor, men hur som helst är det rotorn.
att förstå samspelet mellan rotorn och statorn är avgörande för att förstå hur e-cykelmotorer fungerar. När strömmen går genom statorns elektromagneter i en cirkulär sekvens, avstöter dessa elektromagneter och lockar de permanenta magneterna på rotorn, vilket får den att snurra. Statorn är fäst vid en axel. På en mid-drivmotor snurrar axeln för att generera vridmoment, och det vridmomentet ger dig pedaleringshjälp via en liten kedja ansluten till axeln., På navmotorer blir axeln axeln och snurrar därför inte. Istället snurrar rotorn själv, vilket gör att hela motorn (navet) snurrar, vilket skapar vridmoment för att snurra fram-eller bakhjulet.
hur motorer fungerar med resten av e-cykeln
förutom motorn har alla e-cyklar motorstyrenheter och batterier. Styrenheterna modulerar mängden ström som strömmar till motorn, som använder din ingång för att överföra önskad mängd ström från batteriet till motorn., ”Det som gör en e-cykel till en e-cykel är upplevelsen av hur makt är doled ut”, säger Lemire-Elmore. Pedal-assisterade e-cyklar kan använda en hastighetssensor (Alias cadence), som reglerar e-assist genom att detektera ryttarens pedalkadens eller vridmomentsensorer, vilket känner av hur mycket vridmoment ryttaren sätter i pedalerna. Vissa e-cyklar har gasreglage som gör att du kan använda motorn oberoende av din trampa, även om regionala lagar definierar var du kan och inte kan använda gasreglage utrustade e-cyklar.,
de olika typerna av motorer
trots att de delar samma grundläggande teknik, kommer motorerna du ser på dagens e-cyklar i tre grundläggande varianter. Mid-drive motorer är placerade i mitten av cykelns ram, där du normalt skulle hitta den nedre fästet. Nav-drivna e-cyklar har motorer inom den främre eller bakre navet, och det finns två typer av NAV motorer. Direktdrivna navmotorer, förutom deras lager, har inga rörliga delar: motorn snurrar bara runt axeln, som är fäst vid ramens dropout., Växlade navmotorer använder en serie planetväxlar för att sänka motorns varvtal och öka dess vridmomentutgång. Du hittar också eftermarknaden e-cykel kit som gör att du kan utrusta en vanlig cykel med en mid-drive eller nav motor, och bland eftermarknaden kit, Det finns friktionsenheter, som använder ett snurrande hjul som kommer i kontakt med det bakre däcket för att skapa framdrivning.
Mid-Drives
mid-drive motorer är placerade mellan en e-bike vevar. En elektrisk motor genererar vridmoment som snurrar en axel som är ansluten till en kedja. Motorn kompletterar därför din trampkraft inom cykelns kedjedrift, snarare än att lägga till en extra strömkälla. Det finns också ett växellådsreduceringssystem i motorpaketet., Bosch mid-drive motorer snurrar hundratals gånger per minut-mycket snabbare än du kunde pedal-så motorns interna växling minskar varvtalen vid axeln, vilket optimerar systemets prestanda till en ryttarvänlig kadens på 50 till 80 RPM, säger Bosch Weinert. Alla utom de lägsta-end mid-drive-systemen inkluderar växelsensorer som skär strömmen till motorn medan du byter växlar för att undvika att bryta kedjan medan cykeln inte är i växel.,
direkta Drivnavmotorer
direkta drivna navmotorer är de enklaste e-cykelmotorerna. Motorns axel blir bakaxeln. Eftersom axeln är fastsatt på plats snurrar motorn (aka navet) runt axeln och driver dig framåt., Direktdrivna motorer tenderar att vara större i diameter än inriktade navmotorer, säger Grin Technologies ” Lemire-Elmore, eftersom större nav betyder ökad hävstång och högre vridmomentutgångar, vilket behövs för att leverera tillräcklig effekt vid lägre varvtal. Direktdrivna e-cyklar kan också generera elektrisk energi under bromsning i en process som kallas regenerativ bromsning. ”Motorerna är helt Dubbelriktade”, säger Lemire-Elmore. ”De kan gå framåt och bakåt med samma effektivitet.,”När du trycker på bromsarna, en brytare berättar motorstyrenheten att bli en generator, och motståndet genererar elektrisk energi. Den energi som återvunnits från regenerativ bromsning är minimal-YouTuber Tom Stanton hittade en genomsnittlig intervallökning på 3.5-procent med sitt regenerativa system, även om energivinsterna ökar på kuperade vägar—men den primära fördelen är bromsbesparande stoppkraft på långa nedgångar, eftersom bromsenergin absorberas elektroniskt snarare än genom friktion.,
Geared Hub Motors
anpassade navmotorer fungerar som direktdrivna navmotorer, förutom att inom navet finns en elektrisk motor som snurrar med en mycket högre hastighet. Den motorens axel ansluter till en serie planetväxlar som ansluter till navet och spinner Navet med en lägre hastighet., Denna metod genererar mer vridmoment, men mindre topphastighet. Växlade navmotorer tenderar att vara mindre i diameter än direktdrivna motorer eftersom de inte behöver lika stor av en motor för att generera samma mängd vridmoment på hjulet, men planetväxlarna gör också naven bredare. Motorerna innehåller också ett frihjul: det betyder att det inte finns någon potential för regenerativ bromsning, men de kommer att kusten fritt istället för att skapa mindre drag när de inte är under kraft, vilket gör att geared hub motor-utrustade e-cyklar rider mer som traditionella cyklar.,
Friktionsmotorer
Friktionsdrivna e-cyklar verkar arkaiska jämfört med dem med moderna navmotorer och mid-drive-system, men den billiga designen har meriter för cyklister som vill konvertera en traditionell cykel med minimal ansträngning. En bultmotor driver ett litet hjul som kommer i kontakt med däcket, vanligtvis under kedjestagen eller över sätet stannar, även om vissa kit fäster vid gaffelns bromsfäste. Motorns hjul snurrar däcket och kör dig framåt. Friktionen innebär ökat däck slitage, men uppsidan är att kit är lätt utbytbara mellan cyklar., Du hittar inte friktionsenheter på nya e-cyklar eftersom de tenderar att vara besvärliga och mindre effektiva, men allt-i-ett-kit som den här från Alizeti är bland de enklaste sätten att elektrifiera en standardcykel.
DIY-System
om du är tekniskt benägen och inte har något emot att få händerna smutsiga, kan du eftermontera nästan vilken cykel som helst med en navmotor eller mid-drive-system. Välj motor, metod för pedal assist, och batteristorlek för att passa dina behov med eftermarknaden e-cykel Kit., Bafang g310 geared hub motor är en favorit bland e-cykeltillverkare, till exempel, och hela DIY kit kostar mellan $405 och $1,056, beroende på ditt val av komponenter (och inte inklusive batteriet). För mindre arbete finns Köpenhamnshjulet, en direktdrivnavmotor och fälg som glider rakt in i dina bakre dropouts.
mid-Drive Motors vs Hub Motors
att bestämma mellan en hub-driven eller en mid-drive e-bike innebär att utvärdera dina prioriteringar i en cykel. Med detta i åtanke är dessa för-och nackdelar med varje design.,
mid-Drive fördelar och nackdelar
generellt sett klättrar Mid-drives branta kullar mer effektivt än navdrivna e-cyklar eftersom de kan använda cykelns befintliga geared drivlina för att dra nytta av högre växelreduktion för låg hastighet klättring, snarare än att komplettera den som en extra icke-inriktad kraftkälla. (Effektivitetsnackdelen händer när en navmotor inte spinner vid sitt optimala varvtal—en kraftfull växlad navmotor ska vara lika effektiv som en mid-drive.) Deras centrerade position på cykeln skapar också en mer balanserad åktur., Det, kombinerat med klättring fördel, gör dem till go-to motor för e-mountainbikes. Byta däck på mid-drive e-cyklar är lättare eftersom det inte finns några ledningar mellan ramen och navet, och som tillåter användare att köra någon hjulpar.
nackdelen med att lägga till en mid-drive motor till en kedjedriven cykel är ökat kedjeslitage., Respektabel e-cykel tillverkare kommer inte snåla på kedja kvalitet, men det extra vridmomentet innebär att du kan byta kedjor oftare. Mid-enheter är också dyrare eftersom de innehåller mer mekaniska komponenter och högre växelreduktion, vilket driver upp kostnaden.
Hub-Drive fördelar och nackdelar
eftersom navmotorer arbetar utanför en cykel kedja enhet, de inte bära ner kedjor och kuggar som mitten enheter kan. De är också billigare eftersom de är massproducerade i mycket större mängder och kräver inte att tillverkarna ändrar en ram för att passa en viss motor.,
navmotorer, särskilt direkta enheter, klättrar inte lika effektivt som mellan enheter. ”Om du kryssar uppförsbacke med låg hastighet och motorn snurrar också med låg hastighet, vrider du mycket av den kraften i värme snarare än framåtriktad rörelse”, säger Weinert. Den högre wattal som krävs av direct-drive hub motorer innebär större motorer och batterier, vilket ökar vikten., Viktfördelningen är inte heller lika centrerad, även om effekten på cykelns hantering beror på motorns vikt. Slutligen kan byte av däck vara tråkigt eftersom du måste koppla bort ledningarna som driver och styr navmotorn.
Direct-Drive Hub Motors vs Geared Hub Motors
om du funderar på en hub-driven e-cykel, ta reda på om motorn är inriktad eller direkt-enhet. Varje design har sina fördelar och nackdelar.
generellt sett är växelmotorer bättre för låg hastighet, högmoment och direktdrivmotorer är bättre för höghastighetsanvändning., ”kan vara hälften av vikten av en direktdrivmotor som har samma vridmoment”, säger Lemire-Elmore, på grund av den växlade motorns högre inre varvtal. Men eftersom de är inriktade på vridmoment, kämpar växlade motorer för att uppnå samma toppfart som direktdrivningssystem, som kan hantera högre hastigheter och mer kraft utan att bli överbelastade. Geared motors coast med mindre motstånd än direct-drive-motorer, även om det extra rostmotståndet hos en direktdrivmotor är minimal; det motsvarar att lägga till en annan uppsättning däck, säger Lemire-Elmore.,
direkta drivmotorer tenderar att vara större och tyngre eftersom de kräver mer magnetiskt material för att generera lågt varvtalsvridmoment, men att extra kraft och mekanisk enkelhet hjälper dem att fungera bra vid högre hastigheter., De tenderar också att vara tystare än växlade motorer, även om nyare växlade motorer med spiralformade växlar (snarare än raka växlar) är nästan ohörbara också. Direkta enheter kan också dra nytta av blygsamma extra intervall och minskat bromsslitage på grund av regenerativ bromsning.
vilka Effektbetyg betyder
försök att jämföra e-cykel Power betyg är ett bra sätt att förlora ditt förnuft. Det beror på att ”nominell effekt”, det metriska som vissa tillverkare använder, inte motsvarar motorns faktiska uteffekt eller maximal potentiell uteffekt., ”Den faktiska effekten av en motor beror helt och hållet på hur tungt den är laddad i en given situation och den maximala elektriska effekten som regulatorn låter strömma in i motorn”, säger Lemire-Elmore. ”Det har lite att ingenting att göra med ett betyg någonstans.”
effektvärdet kan indikera hur mycket ström du får under en viss tid, även om det inte finns någon universell standard för topp-eller nominell effekttid. ”Det kan vara 10 sekunder eller 30 sekunder”, säger Weinert. ”Vissa motorer citerar toppeffekt vid 750 watt, men du kanske bara kan få det i 1 till 2 sekunder.,”
Så här tolkar du tillverkarens jargong. ”Power” är ett mått på hur snabbt arbete görs. Vridmoment, ett mått som anges av vissa tillverkare, är en rotationsmätning av kraft. För att bestämma motorns effekt i watt måste du veta hur snabbt det snurrar: vridmoment multiplicerat med rotationshastighet är lika med ström. En Motors uteffekt toppar därför vid en viss mängd varv per minut, och även om du visste varven för toppkraft (lycka till att få den siffran) skulle du inte göra den matematiska midriden.,
Du kan få en uppfattning om hur mycket maximal effekt du faktiskt kommer att känna om en tillverkare listar ett e-cykelbatteri spänning och (kontinuerlig) strömstyrka från motorstyrenheten. Det är en bättre indikator än motorns betyg eftersom betyg är godtyckliga, men när det gäller elektrisk energi kan du multiplicera volt med ampere för att få watt. Till exempel är Juiced Bikes CrossCurrent X rankad på 750 watt, Alias 1 hästkrafter. Batteriet är klassat vid 52 volt och motorstyrenheten levererar 20 ampere av ström., Därför 52V x 20A = 1,040 W, men du kommer inte att känna 1,040 Watt eftersom BLDC-motorer inte är 100 procent effektiva. ”Det är förmodligen 75 procent effektivt”, säger Lemire-Elmore om Bafang-motorn. Om motorn är 75 procent effektiv, säger matematiken att du kommer att känna högst 780 Watt toppkraft,vilket är ganska nära 750 watt motor betyg. Som jämförelse har Blix Bikes Vika Travel folding E-bike en motor som är betygsatt på 250 (kontinuerlig) watt, men batteriet är betygsatt på 36 volt och motorstyrenheten listar 18 ampere., Även om motorn förlorar 25 procent av ingångseffekten till ineffektivitet, bör den teoretiska maximala uteffekten vara 486 watt,vilket är nästan dubbelt så mycket som 250 watt. Avgörande noterar Blix cykelns 250 watt är kontinuerliga, medan Juiced Bikes inte säger hur länge dess 750-watt siffra kan upprätthållas.
vridmomentet är mindre subjektivt., Om en tillverkare listar en e-cykel topp eller ihållande vridmoment i newton meter, gå med det. Ännu bättre, procentsatser av stöd (som Bosch listor) berätta hur mycket hjälp motorn ger dig på en viss nivå av e-assist. Annars, om du vill veta hur mycket ström din cykel kan producera under en längre tid, rekommenderar vi att du når ut till tillverkaren och ber om betydelsen av cykelns effektklassificering innan du köper.
vad mer att leta efter
det finns några fler saker att veta om e-cyklar som påverkar din långsiktiga körupplevelse., Här är vad du bör notera.
Sensor typ
e-cyklar använder sensorer för att bestämma pedal-assist nivåer baserat på rider ingång. Det finns hastighetssensorer, Alias kadenssensorer, som släpper ut e-assist baserat på kadens av din pedaling. Blix Bikes ’ Malmberg säger att sensorerna är prisvärda, lågt underhåll och ger en avslappnad körupplevelse som många cyklister uppskattar. ”Om du vill gå snabbare, pedal snabbare, inte hårdare”, säger Malmberg. Att påskynda är därför så enkelt som att öka din kadens, oavsett hur mycket ansträngning du lägger in., Hastighetssensorer är vanliga på navdrivna e-cyklar.
Momentsensorer bestämmer däremot rätt mängd motorvridmoment genom att mäta hur mycket vridmoment du applicerar på pedalerna. För att gå snabbare måste du trampa hårdare. Erfarenheten är mer besläktad med att rida en traditionell cykel. Momentsensorer är populära i mitten av drivcyklar, särskilt e-mountainbikes, eftersom de erbjuder ryttare mer kontroll över tillämpningen av e-assist: du vill inte ha massor av kraft på en gång när du förhandlar om en knepig del av leden.,
för att strypa eller inte
vissa e-cyklar kommer med strypningar som tillåter ryttare att komma åt cykelns e-assist utan trampa. Strypningar är en fråga om ryttare preferens, även om de blir särskilt användbara på nav-drivna cyklar om din drivlina bryter ner midride. De är också en fråga om laglighet: vissa stater definierar e-cyklar av klasser. En klass 1 e-cykel har bara pedal-assist och toppar ut vid 20 mph, en klass 2 e-cykel har pedal-assist och en gasreglage och toppar ut vid 20 mph, och en klass 3 e-cykel har pedal-assist som kan toppa ut vid 28 mph., Om klass 3 e-cyklar kan ha strypningar beror på vem du frågar: Aventons Pace 500 har gasreglage-assist upp till 20 mph och pedal-assist upp till 28 mph. Med andra ord, kontrollera din lokala lagar innan du köper en e-cykel med en gasreglage (eller en med e-assist som överstiger 20 mph).
kvalitetsfrågor och garantier
eftersom priset på en e-cykel minskar är det allt viktigare att kontrollera garantiinformationen innan du köper. (Det är alltid en bra idé, faktiskt.) Här är en anledning: nedre e-cyklar kanske inte har termisk återgång, en funktion som mäter motorns inre temperatur för att hålla den från överhettning. Tänk på det som rev limiter på en bils förbränningsmotor., ”säkra sina insatser att de flesta inte försöker klättra över ett bergspass med motorn på full kraft”, säger Lemire-Elmore. ”Säg att du drar en släpvagn uppförsbacke med två barn, systemet kan självförstöras.”
När en motor blir för varm kan den skyddande emaljen som omger statorkablarna smälta av., Enkelt uttryckt, för mycket ihållande, låg hastighet klättring kan steka en motor utan termisk rollback, och dess frånvaro från en cykel är inte något tillverkare kommer lätt att avslöja (även om nya e-cyklar utan termisk rollback vanligtvis har motorer som kan hantera mer kraft än tillverkare spec dem på). Fortfarande, det finns massor av dokumentation runt Internet av e-cykel motorer överhettning. Det är bara en av många saker som kan gå fel med en motor, batteri eller motorstyrning, så det är viktigt att veta vad du kommer in innan du köper.,
Vi hoppas att du nu är bättre rustad att köpa rätt e-cykel för dig. Om du har ytterligare frågor som vi inte har täckt, släpp dem i kommentarerna och vi gör vårt bästa för att uppdatera den här artikeln med all relevant information du behöver veta om e-bike motors.