Редукторный или безредукторный мотор-редуктор: какой выбрать?

Если вы выбираете между мотор-редуктор и безредукторный мотор-редуктор (с прямым приводом). , вот краткий ответ: мотор-редукторы лучше подходят большинству гонщиков — особенно для тех, кому нужен крутящий момент при подъеме на холм, меньший вес и свободное движение накатом. Безредукторные ступичные электродвигатели — лучший выбор, если вы отдаете предпочтение долговечности, тишине и высокой скорости движения с минимальным обслуживанием. Правильный выбор зависит от вашей местности, стиля катания и того, как вы сопоставляете диапазон с чистой мощностью.

Как работает каждый тип двигателя

Редукторный мотор-концентратор

В мотор-редукторе со ступицей используется небольшая внутренняя планетарная передача между обмотками двигателя и ступицей колеса. Двигатель вращается с высокой частотой вращения (обычно 300–500 об/мин внутри ) и понижение передачи — обычно около от 4:1 до 5:1 — умножает крутящий момент до того, как он достигнет колеса. Это позволяет двигателю быть физически меньше и легче, сохраняя при этом высокий крутящий момент на низких скоростях. Встроенный механизм сцепления также позволяет колесу свободно вращаться, когда он не работает, обеспечивая настоящий свободный ход.

Безредукторный мотор-концентратор (с прямым приводом)

Безредукторный двигатель-концентратор не имеет внутренних шестерен — внешняя оболочка двигателя представляет собой саму ступицу колеса. Статор закреплен на оси, а ротор (с магнитами) вращается непосредственно вокруг него. Поскольку здесь нет понижающей передачи, двигатель должен быть намотан так, чтобы он напрямую соответствовал рабочей скорости колеса, что требует более крупный и тяжелый мотор . Двигатели с прямым приводом обычно весят еще 5–8 фунтов чем аналогичные редукторы, но они не имеют механически изнашиваемых частей.

Прямое сравнение: ключевые показатели производительности

Крутящий момент и подъем на гору: где доминируют мотор-редукторы

Для гонщиков, которые регулярно преодолевают холмы или начинают ездить по городу. Мотор-редукторы с ступицей обеспечивают превосходный крутящий момент на низких оборотах на ватт . Поскольку двигатель вращается быстрее внутри и использует редуктор для увеличения силы, он работает в более эффективном диапазоне оборотов с места. Типичный мотор-редуктор мощностью 500 Вт может создавать крутящий момент, сравнимый с безредукторным агрегатом мощностью 750 Вт в диапазоне 0–15 миль в час.

Например, мотор-редуктор Bafang G060 мощностью 500 Вт производит около 40 Нм крутящего момента на колесе , в то время как двигатель с прямым приводом аналогичного размера мощностью 500 Вт может выдавать только 20–25 Нм. На подъеме с уклоном в 10% эта разница в крутящем моменте заметна сразу: мотор-редукторы поддерживают скорость, не тормозя так быстро.

Однако при длительных подъемах в гору (непрерывно 15 минут) мотор-редукторы могут перегреться, поскольку их меньшие корпуса удерживают меньшую тепловую массу. Напротив, большой алюминиевый корпус двигателя с прямым приводом действует как радиатор, что делает его более подходящим для сценариев с устойчивыми высокими нагрузками, таких как грузовые перевозки или горные маршруты.

Эффективность и дальность действия: зависит от вашей скорости

Ни один из типов двигателей не выигрывает по эффективности по всем направлениям — это зависит от вашей типичной скорости езды:

• Ниже 20 миль в час: Редукторные мотор-редукторы более эффективны. Они чаще работают на оптимальной частоте вращения, а это означает, что меньше энергии тратится в виде тепла.
• Выше 25–28 миль в час: Двигатели с прямым приводом становятся более эффективными. Их обмотку можно настроить так, чтобы она соответствовала движению на высокой скорости, и при этом не требуется преодолевать трение в шестернях.
• Преимущество свободного хода: Мотор-редукторы отключаются в состоянии покоя, поэтому вращение педалей или движение накатом без питания почти не требует дополнительной энергии. Магниты двигателя с прямым приводом создают сопротивление примерно Эквивалентное сопротивление 20–50 Вт когда отключено питание.

Регенеративное торможение предназначено исключительно для безредукторных двигателей. На практике регенерация обычно восстанавливается. 5–10% диапазона при городской езде с частыми остановками — это важно, но не меняет правила игры. Некоторые системы с прямым приводом премиум-класса, такие как те, что используются EVELO или Biktrix, утверждают, что на холмистой местности коэффициент восстановления достигает до 15%.

Вес и управляемость: практический аспект

Вес имеет значение, особенно в колесе. Неподрессоренная масса (вес самого колеса) влияет на качество езды, управляемость и усилие, необходимое для подъема или маневрирования велосипеда. Редукторный мотор-редуктор добавляет примерно 3,5–5 фунтов к колесу. Двигатель с прямым приводом добавляет 8–15 фунтов .

Для складных электронных велосипедов, легких пригородных велосипедов или велосипедов, которые часто поднимают по лестнице, мотор-редукторы почти всегда являются практичным выбором. Для грузовых электронных велосипедов, мопедов или высокопроизводительных моделей, где дополнительный вес менее заметен, потолок мощности и долговечность прямого привода делают его целесообразным.

Техническое обслуживание и срок службы: безредукторные двигатели служат дольше

Это одна из самых явных побед двигателей с прямым приводом. Без внутренних движущихся частей, кроме подшипников, качественный безредукторный двигатель прослужит долго. 10 000–20 000 миль с минимальным обслуживанием. Основным обслуживаемым компонентом является подшипник оси, ремонт которого осуществляется просто и недорого.

В мотор-редукторах используются нейлоновые планетарные шестерни, которые со временем изнашиваются. В зависимости от качества двигателя и условий езды эти шестерни обычно требуют замены каждый раз. 3000–10 000 миль . Высококачественные двигатели, такие как Shimano STEPS или Bafang, используют закаленные шестерни и рассчитаны на более высокий уровень. Бюджетные моторы с шестернями из мягкого нейлона могут выйти из строя гораздо раньше при большой нагрузке.

Комплекты для замены шестерен доступны для большинства популярных мотор-редукторов и стоят недорого. 10–30 долларов США , что делает обслуживание доступным, если вы умеете выполнять простой ремонт своими руками.

Шум: прямой привод тише

Мотор-редукторы издают характерный пронзительный вой планетарного ряда, особенно заметный на малых скоростях или при ускорении. Большинство гонщиков описывают это как тихое жужжание или жужжание — не неприятное, но слышимое. Двигатели с прямым приводом почти бесшумны, издают лишь слабый электромагнитный шум на очень высокой мощности.

Для гонщиков, которые ценят скрытную и тихую езду, особенно для тех, кто использует электронные велосипеды в чувствительных к шуму местах, таких как парки или ранние утренние районы, прямой привод предлагает заметно более приятные акустические ощущения.

Какой двигатель подходит для вашего случая использования?

Используйте это краткое руководство, чтобы подобрать тип двигателя в соответствии с реальной ситуацией вождения:

Популярные примеры двигателей, которые стоит знать

Сравнение реальных двигателей помогает определить характеристики реальных продуктов:

• Bafang G060 (с редуктором, 500 Вт): Один из наиболее широко используемых мотор-редукторов в мире. Весит около 5,5 фунтов, обеспечивает сильный крутящий момент при подъеме на гору, используется в сотнях пригородных электронных велосипедов среднего класса.
• Shengyi SX (с редуктором, 250 Вт): Обычно встречается на электронных велосипедах начального уровня на европейском рынке. Легкий вес около 4 фунтов, тихий для редуктора, но ограниченная максимальная мощность.
• Серия Crystalyte Crown (безредукторная, 500–1500 Вт): Хорошо зарекомендовавший себя двигатель с прямым приводом, используемый в высокопроизводительных моделях. Весит ~ 10–13 фунтов, поддерживает рекуперативное торможение, создан для езды на большие расстояния и на высокой скорости.
• MAC Motor 10T (безредукторный, ~500 Вт): Компактный двигатель с прямым приводом, который иногда называют «легким» вариантом DD, весом около 7,5 фунтов. Популярен для сборок, ориентированных на скорость, где важны регенерация и тишина.

Итог

Для большинства водителей электронных велосипедов — пассажиров, велосипедистов-любителей и тех, кто передвигается по холмистой местности — мотор-редуктор является лучшей отправной точкой. Он легче, более отзывчив на низких скоростях и позволяет нормально крутить педали, когда вы хотите отключиться от двигателя. Компромисс — износ шестерен и слабый шум при работе.

Безредукторные ступичные электродвигатели завоевывают свое место в приложениях с большим пробегом, высокой скоростью или тяжелыми условиями эксплуатации. где тишина, рекуперативное торможение и практически нулевое обслуживание оправдывают дополнительный вес и стоимость. Их выбирают серьезные гонщики на дальние расстояния, производители грузовых велосипедов и все, кому нужен двигатель, который никогда не изнашивается механически.

В конечном счете, ни один из типов двигателей не является универсальным — правильный ответ тот, который соответствует вашей местности, полезной нагрузке и тому, как вы на самом деле ездите.