Аналіз продуктивності колісного та серединного приводів на спеціальному електричному велосипеді

Вибір правильного типу двигуна — одна з найважливіших рішень під час створення індивідуального електровелосипеда. Незалежно від того, чи ви обираєте двигун у ступиці колеса чи серединний привід, цей вибір принципово впливає на керованість, прискорення та загальну продуктивність вашого індивідуального електровелосипеда в різних умовах рельєфу й експлуатації. Розуміння механічних і практичних відмінностей між цими двома конфігураціями двигунів допоможе вам прийняти зважене рішення, яке відповідає вашим особистим цілям щодо їзди та бюджету.

Архітектура двигуна, яку ви обираєте, впливатиме на все: від характеристик керування до вимог щодо технічного обслуговування, ефективності в різноманітних ландшафтах і загального враження від поїздки.

Архітектура двигуна та передача потужності

Як працюють двигуни у ступиці колеса в індивідуально зібраних електровелосипедах

Мотор-колеса інтегровані безпосередньо в ступицю колеса, а електродвигун замінює традиційну вісь колеса. Коли ви збираєте індивідуального парку електробіків з мотор-колесом, двигун безпосередньо приводить у рух колесо, не задіюючи ланцюг чи передачі велосипеда. Такий безпосередній привід усуває необхідність механічної передачі потужності через трансмісію, тож у системах з мотор-колесами практично відсутні втрати потужності через ланцюг або касету.

Мотор-колеса бувають двох типів: безредукторні та редукторні. Безредукторні мотор-колеса важчі й потужніші, їх зазвичай використовують у високопродуктивних індивідуальних електрогірських велосипедах, де найважливішими є чистий крутний момент і надійність. Редукторні мотор-колеса використовують внутрішнє редукторне приводне пристроювання для збільшення крутного моменту при одночасному зменшенні маси й габаритів двигуна, тому їх часто застосовують у компактних індивідуальних електровелосипедах та моделях для міського використання.

Конструкція й механіка серединного двигуна

Мотори з приводом у середині встановлюються поблизу каретки й передають потужність через існуючу ланцюгову передачу, касету та систему переключення передач велосипеда. Така архітектура дозволяє вашим індивідуально сконструйованим електровелосипедам використовувати механічну перевагу системи передач велосипеда, тобто вихідний крутний момент мотора збільшується, коли ви використовуєте нижчі передачі.

Оскільки мотори з приводом у середині працюють через існуючу систему передач, вони забезпечують надзвичайну ефективність та збільшення крутного моменту на складному рельєфі. Мотор з приводом у середині потужністю 500 Вт може забезпечувати ефективну потужність, еквівалентну значно більшій потужності в певних умовах їзди, оскільки система передач збільшує крутний момент мотора так само, як і силу вашого натискання на педалі. Ця механічна ефективність є однією з причин, чому індивідуальні електрогірські велосипеди часто використовують конфігурації з приводом у середині для крутіших, технічно складних стежок, де збільшення крутного моменту має вирішальне значення.

Керованість, вага та характеристики їзди

Центр ваги та вплив на баланс

Мотор-колеса розміщують значну вагу на ободі колеса, що збільшує обертову масу й впливає на керування вашим індивідуальним електровелосипедом під час проходження поворотів та прискорення. Мотори заднього колеса зміщують вагу до задньої частини велосипеда, через що заднє колесо може відчуватися трохи відокремленим від центру маси велосипеда під час різких маневрів.

Мотори середнього розташування розміщують вагу нижче й ближче до центру рами велосипеда, зберігаючи природну геометрію й баланс традиційних велосипедів. Оскільки мотор кріпиться до каретки, ваш індивідуальний електрогірський велосипед або спеціально створений електровелосипед для трейлів зберігає характеристики керування, близькі до звичайних велосипедів, навіть за наявності електричної підтримки.

Реакція прискорення та відчуття потужності

Системи двигунів у ступиці передають потужність пропорційно швидкості обертання колеса, забезпечуючи лінійну й передбачувану криву потужності. Коли колесо обертається швидше, двигун плавно надає відповідну потужність. Це створює м’яке, поступове прискорення, яке ідеально підходить для неформального руху в місті та тривалих поїздок на великі відстані. Індивідуальні електричні гірські велосипеди з двигунами у ступиці забезпечують стабільну роботу на всіх діапазонах швидкості без ускладнень, пов’язаних із перемиканням передач, що впливає на подачу потужності.

Двигуни з проміжним розташуванням створюють враження потужної підтримки при педалюванні, а подача потужності залежить від вибраної передачі. Під час підйому на круті схили на індивідуальних електричних велосипедах із системами проміжного розташування двигуна можна знизити передачу, щоб максимізувати крутний момент так само, як і на звичайному велосипеді без електроприводу, а двигун посилює цю перевагу, надану передачами.

Обслуговування, міцність та надійність у реальних умовах експлуатації

Знос ланцюга та навантаження на трансмісію

Мотор-колеса повністю обходять ланцюг, усуваючи його зношування через крутний момент двигуна. Ваш ланцюг для індивідуально сконструйованого електровелосипеда відповідає лише за передачу потужності вашого педалювання, значно подовжуючи термін служби ланцюга та касети порівняно з системами з проміжним розташуванням двигуна. Індивідуально сконструйовані електровелосипеди з мотор-колесами часто проїжджають 3200–4800 км на одному ланцюзі, тоді як індивідуальні електровелосипеди з проміжним розташуванням двигуна, що продаються, зазвичай потребують заміни ланцюга кожні 1300–2400 км через те, що крутний момент двигуна сильніше навантажує ланцюг.

Мотори з проміжним розташуванням передають крутний момент мотора через існуючу ланцюгову передачу й касету, що прискорює їхнє зношування. Крутний момент мотора в поєднанні з педальним зусиллям створює більше загальне навантаження на трансмісію, ніж будь-яка з цих сил окремо. Однак саме ця особливість означає, що система передач у вашому спеціалізованому електричному гірському велосипеді залишається простою й звичною, а компоненти для заміни, доступні в будь-якому магазині велосипедів, легко знайти скрізь, де обслуговують велосипеди. Заміна ланцюга в спеціалізованих електровелосипедах залишається простою й недорогою, навіть якщо її доводиться виконувати частіше.

Надійність мотора та термін служби підшипників

Мотори в ступиці працюють усередині конструкції колеса й повністю герметизовані від бруду, води й мулу. Мотори в ступиці з безпосереднім приводом не мають внутрішніх шестерень, отже, кількість механічних компонентів, які можуть вийти з ладу, менша. Спеціалізовані електровелосипеди з моторами в ступиці демонструють відмінну довготривалу надійність у важких умовах, оскільки мотор працює в герметичному корпусі й захищений від зовнішнього абразивного впливу.

Двигуни з проміжним розташуванням встановлюються ззовні рами й працюють у менш герметичному середовищі. Двигун піддається впливу бризок ланцюга, водяного сплею та вібрації від ударів об перешкоди на стежці. Електровелосипеди індивідуального виготовлення з системами проміжного розташування вимагають більш ретельного обслуговування, зокрема періодичного очищення й захисних кришок для тривалої їзди по стежках. Однак оскільки системи проміжного розташування все більше стандартизуються в галузі, ремонт та постачання компонентів залишаються порівняно доступними порівняно зі старими або надзвичайно пропрієтарними конструкціями двигунів у ступиці.

Ефективність, запас ходу та ефективність на різноманітному рельєфі

Енергоефективність у різних діапазонах швидкості

Двигуни у ступиці зберігають відносно сталу ефективність у більшості діапазонів швидкості, перетворюючи приблизно 85–92 % енергії акумулятора на обертальний рух колеса. Це робить електровелосипеди індивідуального виготовлення для продажу з двигунами у ступиці передбачуваними щодо оцінки запасу ходу та управління акумулятором. На рівнинній місцевості або під час сталого руху з постійною швидкістю двигуни у ступиці забезпечують надійну ефективність кілометр за кілометром.

Мотори з проміжним розташуванням досягають максимальної ефективності в середньому діапазоні системи передач велосипеда, зазвичай приблизно на 60–70 % від максимальної швидкості ланцюга. Оскільки система передач збільшує крутний момент, спеціалізовані електричні гірські велосипеди потребують меншої потужності мотора для підйому на круті схили, що збільшує запас ходу в пагорбистій місцевості. Індивідуально розроблені електровелосипеди, оптимізовані для крутого й технічно складного рельєфу, забезпечують вищу ефективність на ватт завдяки архітектурі мотора з проміжним розташуванням, оскільки збільшення крутного моменту мотора зменшує енергію, необхідну для подолання сили тяжіння та опору кочення під час підйому. Ваші індивідуальні е-велосипеди для продажу в гірських регіонах забезпечать помітно більший запас ходу з системами моторів з проміжним розташуванням на складному рельєфі.

Продуктивність на різних типах рельєфу

Мотор-колеса чудово працюють на рівних, асфальтованих поверхнях і м’яких стежках, де важливіша постійна подача потужності, ніж збільшення крутного моменту. Індивідуальні електровелосипеди з мотор-колесами відчуваються чутливими в урбаністичному середовищі й забезпечують стабільну, передбачувану подачу потужності на велодоріжках та легкому гравії. Оскільки прискорення мотор-колеса залишається лінійним незалежно від рельєфу, водії отримують знайомі, передбачувані характеристики потужності в різноманітних умовах їзди.

Мотори з проміжним розташуванням переважають на крутому, технічно складному рельєфі, де ваш індивідуальний електричний гірський велосипед потребує максимальної потужності крутного моменту на ватт. Під час підйому схилами з кам’яними поворотами чи подолання значного перепаду висот механічна перевага трансмісії означає, що енергія мотора використовується набагато ефективніше, ніж у відповідних мотор-колес.

Часті запитання

Який тип мотора мені варто обрати для мого індивідуального електровелосипеда, якщо я надаю перевагу простоті?

Мотор-колеса забезпечують вищу простоту, оскільки мотор повністю розміщений усередині колеса й не вимагає змін у ланцюзі, перекидному механізмі чи трансмісії вашого індивідуально створеного електровелосипеда. Ви уникаєте складності інтеграції мотора з системою передач, що робить індивідуальні електровелосипеди з мотор-колесами механічно простими. Встановлення полягає у кріпленні зборки «мотор-колесо» та підключенні електричних роз’ємів — немає потреби в налаштуванні натягу ланцюга чи перевірці сумісності з перекидним механізмом. Для водіїв, які надають перевагу малозатратній, безпроблемній експлуатації своїх індивідуальних електровелосипедів, що продаються, мотор-колеса пропонують неперевершену простоту.

Чи можна використовувати будь-який із цих типів моторів на крутому гірському рельєфі з моїм індивідуальним електрогірським велосипедом?

Обидва типи двигунів можуть працювати на крутому рельєфі, але вони забезпечують дуже різні характеристики продуктивності. Двигуни з проміжним приводом переважають, оскільки система передач збільшує крутний момент, що робить підйоми на круті схили ефективнішими й чутливішими. Колісні двигуни також працюють на крутому рельєфі, але потребують більшої потужності в ваттах для забезпечення аналогічної потужності підйому, оскільки вони не мають збільшення крутного моменту.

Яка основна відмінність у технічному обслуговуванні між колісними й проміжними двигунами на індивідуально виготовлених електровелосипедах?

Індивідуальні електровелосипеди з мотор-колесом потребують мінімального обслуговування трансмісії, оскільки мотор повністю обходить ланцюг і касету. Системи з середньорозташованим мотором на індивідуальних електровелосипедах, що продаються, призводять до швидшого зношування ланцюга й касети, бо крутний момент мотора навантажує трансмісію сильніше, ніж лише педальна потужність. Індивідуальні електровелосипеди з мотор-колесом потребують заміни ланцюга кожні 3 200–4 800 км, тоді як системи з середньорозташованим мотором на індивідуальних електрогірських велосипедах зазвичай потребують заміни ланцюга кожні 1 300–2 400 км. Загальне навантаження на обслуговування залежить від вашої терпимості до частого обслуговування ланцюга порівняно зі складністю обслуговування підшипників мотор-колеса.