Le e-bike sono più popolari che mai e disponibili a quasi tutti i prezzi. Se stai pensando di acquistarne uno, è probabile che tu abbia qualche domanda sul motore elettrico che ti spinge sulle colline e fornisce KOM Strava impossibili. Anche noi l’abbiamo fatto, quindi abbiamo studiato a fondo l’industria delle e-bike in espansione per scoprire tutto il possibile sui motori e sul modo in cui interagiscono con l’e-bike e il pilota.

In tal modo, abbiamo parlato con esperti come Justin Lemire-Elmore, fondatore e proprietario di Grin Technologies, un’azienda tecnologica con sede a Vancouver specializzata in kit di e-bike fai-da-te. Anche Pontus Malmberg, fondatore di Blix Bikes e co-progettista dei motori con mozzo SpinTech, e Jonathan Weinert, responsabile vendite e marketing di Bosch eBike Systems, hanno contribuito con la loro esperienza.

In Questa Guida

Nella prossima spiegazione, esamina bene questi argomenti sui motori per e-bike:

Cos’altro cercare?

Speriamo che te ne andrai con una migliore comprensione delle tecnologie, se non altro per soddisfare le tue curiosità sulle bici che ronzano.

Il Modo In Cui Funzionano I Motori Per Bici Elettriche

Fondamentalmente, i motori elettrici traducono l’energia elettrica in energia meccanica. Le e-bike utilizzano motori CC senza spazzole o motori BLDC, il che significa che non usano spazzole per alternare la direzione della corrente che scorre verso il motore, poiché i motori elettrici più vecchi si guastavano. Quelle spazzole hanno reso i motori meno efficaci e tendevano a funzionare nel tempo, quindi i motori brushless sono la norma per più di un decennio.

I motori elettrici senza spazzole utilizzano magneti permanenti ed elettromagneti per trasformare l’energia elettrica in energia meccanica. Wikimedia Commons

Apri un motore BLDC e vedrai molti cavi avvolti attorno a una serie circolare di poli. Quello è lo statore; diventa un elettromagnete una volta che il controllo del motore attira la corrente dalla batteria nei cavi. Vedrai anche una collezione rotonda di magneti permanenti direttamente all’interno o all’esterno dello statore. L’orientamento di questi magneti rispetto allo statore dipende dal tipo di motore BLDC, ma in entrambi i casi si tratta del rotore.

Comprendere l’interazione tra il rotore e lo statore è fondamentale per sapere come funzionano i motori delle e-bike. Quando presenti attraversa gli elettromagneti statori in una disposizione circolare, tali elettromagneti respingono e attirano i magneti permanenti sul rotore, provocandone la torsione. Lo statore è collegato ad un albero rotante. Su un motore a trazione centrale, l’albero ruota per creare coppia e quella coppia fornisce assistenza alla pedalata tramite una piccola corona collegata all’albero rotante. Sui motori a impulsi, l’albero diventa l’asse e quindi non gira. Piuttosto, il rotore stesso gira, facendo ruotare l’intero motore (mozzo), creando così una coppia per torcere la ruota anteriore o posteriore.

Come Funzionano I Motori Con Il Resto Dell’E-Bike

Insieme al motore, tutte le e-bike sono dotate di controller del motore e batterie. I controller modulano la quantità di elettricità che scorre nel motore, che utilizza il tuo input per trasferire la quantità specificata di corrente nella batteria al motore. Ciò che rende una e-bike un’e-bike è l’esperienza di come viene distribuita l’elettricità, afferma Lemire-Elmore. Le e-bike a pedalata assistita potrebbero utilizzare un sensore di velocità (aka cadenza), che regola l’e-assist scoprendo la cadenza di pedalata dei ciclisti, o sensori di coppia, che rilevano la quantità di coppia che il ciclista sta immettendo nei pedali. Alcune e-bike sono dotate di manette che consentono di utilizzare il motore indipendentemente dal proprio sommergibile, anche se la legislazione regionale specifica dove è possibile e non è possibile utilizzare e-bike dotate di acceleratore.

I Vari Tipi Di Motori

Nonostante condividano esattamente lo stesso tecnico standard, i motori che vedrai sulle e-bike di oggi sono disponibili in tre varianti di base. I motori mid-drive sono posizionati al centro del telaio della bici, dove normalmente si trova la staffa più bassa. Le e-bike con mozzo hanno motori all’interno del mozzo anteriore o posteriore e ci sono due tipi di motori del mozzo. I motori del mozzo a trasmissione diretta, a parte i loro artigli, non hanno parti mobili: il motore gira semplicemente attorno all’asse, che è fissato al forcellino del telaio. I motori con mozzo con riduttore utilizzano una serie di ingranaggi planetari per abbassare il numero di giri del motore e aumentare la coppia erogata. Troverai anche kit di e-bike aftermarket che ti consentono di equipaggiare una bici standard con un motore mid-drive o mozzo e, tra i kit aftermarket, ci sono ancora unità a frizione, che utilizzano una ruota che gira che contatta la bicicletta posteriore per creare propulsione.

Mid-Drive

Una vista esplosa di un motore Bosch mid-drive.I motori mid-drive si trovano tra le pedivelle di una e-bike. Un motore elettrico genera una coppia che fa girare un albero collegato a una corona. Il motore sta quindi integrando la tua potenza di pedalata all’interno della trasmissione a catena della bicicletta, invece di aggiungere un’alimentazione extra. C’è anche un sistema di riduzione dell’ingranaggio all’interno del pacco motore. I motori Bosch mid-drive girano centinaia di volte al minuto, molto più velocemente di quanto potresti pedalare, quindi l’ingranaggio interno dei motori riduce gli RPM nell’albero, massimizzando quindi le prestazioni del sistema in una cadenza adatta al ciclista da 50 a 80 RPM, Bosch Weinert dice.Tutti tranne i sistemi di trasmissione media di fascia più bassa includono sensori di marcia che riducono la potenza al motore mentre si cambia marcia per evitare di rompere la catena mentre la bicicletta non è in marcia.

Motori del mozzo a trasmissione diretta

Un motore a presa diretta decostruito. Il mozzo e il rotore (la cosa a sinistra con i magneti) girano attorno allo statore (l’elemento centrale con tutto il cablaggio). Justin Lemire-Elmore

I motori del mozzo a trasmissione diretta sono i motori per e-bike più semplici. L’albero motore diventa l’asse posteriore. Poiché l’albero è fissato in posizione, il motore (ovvero il cuore) gira attorno all’albero rotante, spingendoti in avanti. I motori a trasmissione diretta tendono ad avere un diametro maggiore rispetto ai motori con mozzo con ingranaggi, afferma Grin Technologies Lemire-Elmore, poiché mozzi più grandi significano una maggiore leva e una coppia più elevata, necessaria per fornire una potenza adeguata a bassi regimi. Le e-bike a trazione diretta possono anche generare energia elettrica durante la frenata in un processo chiamato frenata rigenerativa. I motori sono perfettamente bidirezionali, afferma Lemire-Elmore. Potevano andare avanti e indietro con uguale efficacia. Se premi i freni, un interruttore di interruzione indica al controller del motore di trasformarsi in un generatore e l’immunità genera energia elettrica.L’energia recuperata dalla frenata rigenerativa è minima-YouTuber Tom Stanton ha riscontrato una crescita media dell’autonomia del 3,5% con il suo sistema rigenerativo, sebbene gli aumenti di energia aumentino sui percorsi panoramici, ma il vantaggio principale è il risparmio di potenza frenante sulle lunghe discese, perché la frenata l’energia viene consumata elettronicamente invece che per attrito.

Motori con mozzo ad ingranaggi

Un motore del mozzo mirato decostruito. Gli ingranaggi planetari (secondo da sinistra) rallentano la velocità del mozzo (corretto ). I motori del mozzo Justin Lemire-ElmoreGeared funzionano come i motori del mozzo a trasmissione diretta, tranne che all’interno del cuore, c’è un motore elettrico che gira a una velocità significativamente più alta. L’albero del motore si collega a una serie di ingranaggi planetari che si collegano al cuore, trasformando il battito cardiaco a una velocità inferiore. Questa tecnica genera più coppia, ma non come tasso fisso. I motori con mozzo a ingranaggi sono normalmente di diametro inferiore rispetto ai motori a trasmissione diretta poiché non hanno bisogno di un motore altrettanto grande per creare esattamente la stessa quantità di coppia sulla ruota, ma gli ingranaggi planetari rendono i mozzi più larghi. I motori incorporano anche una ruota libera: ciò significa che non c’è potenziale per la frenata rigenerativa,ma costeranno liberamente invece di creare una minore resistenza quando non sono sotto il potere, rendendo le e-bike dotate di motore con mozzo mirate a guidare più come le biciclette tradizionali.

Motori a frizione

Le e-bike a frizione sembrano primitive in contrasto con le persone con motori a mozzo contemporanei e sistemi di trasmissione media, ma il layout a basso costo ha valori per i ciclisti che vogliono convertire una bici tradizionale con un lavoro minimo. Un motore imbullonato spinge una piccola ruota che entra in contatto con il pneumatico, di solito sotto i foderi posteriori o sopra i foderi del sedile, sebbene alcuni kit si colleghino alla staffa del freno della forcella. La ruota del motore fa girare la gomma, spingendoti in avanti. L’attrito significa una migliore usura dei pneumatici, ma il vantaggio è che i kit possono essere intercambiabili tra le biciclette. Non troverai unità a frizione sulle nuove e-bike perché tendono ad essere ingombranti e meno efficienti, ma i kit completi come questo di Alizeti sono uno dei modi più semplici per elettrificare una bici standard.

Sistemi fai da te

Se sei tecnicamente incline e non ti dispiace sporcarti le mani, puoi adattare qualsiasi bicicletta con un motore del mozzo o un sistema di trasmissione centrale. Scegli il motore, il metodo di pedalata assistita e le dimensioni della batteria per soddisfare le tue esigenze con i kit di e-bike aftermarket. Il motore del mozzo con cambio Bafang G310 è popolare tra i produttori di e-bike, ad esempio, e l’intero kit fai-da-te costa tra e dipende dalla tua collezione di componenti (e non include la batteria). Per molto meno lavoro, c’è la Copenhagen Wheel, un motore con mozzo a trasmissione diretta e un cerchio che scivola direttamente nei forcellini posteriori.

Motori Mid-Drive Vs Motori Hub

Decidere tra una e-bike con mozzo o mid-drive significa valutare le tue priorità in bicicletta. Con questo in mente, questi sarebbero i pro ei contro di ogni layout.

Pro e contro di Mid-Drive

Generalmente, i mid-drive salgono le colline ripide in modo più efficiente rispetto alle e-bike con mozzo poiché possono utilizzare la trasmissione con ingranaggi delle bici presenti per sfruttare al meglio una maggiore riduzione dell’ingranaggio per il ridimensionamento a bassa velocità, invece di integrarla come l’ennesima non geared risorsa elettrica. (Lo svantaggio delle prestazioni si verifica quando un motore del mozzo non gira al suo numero di giri ottimale: un potente motore del mozzo con ingranaggio deve essere efficace quanto un motore centrale.) La loro posizione centrata sulla bici crea anche una guida più sana. Questo, combinato con la scalabilità, li rende il motore ideale per le e-mountain bike. Cambiare le gomme sulle e-bike mid-drive è più facile perché non c’è cablaggio tra il telaio e il mozzo e ciò consente agli utenti di utilizzare qualsiasi set di ruote.

Il programma Shimano STEPS mid-drive offre una riduzione del peso centrata.

Lo svantaggio di incorporare un motore a trazione centrale in una bicicletta con trasmissione a catena è l’elevata usura della catena. I produttori rispettabili di e-bike non faranno affidamento sul calibro delle corde, ma la coppia extra significa che potresti sostituire le catene più spesso. Le unità intermedie sono un po’ più costose poiché contengono più componenti meccanici e una maggiore riduzione degli ingranaggi, che fa aumentare i costi.

Pro e contro di Hub-Drive

Poiché i motori del mozzo funzionano all’esterno di un vialetto d’accesso a catena di biciclette, non consumano catene e ingranaggi come possono fare le unità intermedie. Sono anche più economici poiché sono prodotti in serie in quantità sostanzialmente maggiori e non hanno bisogno che i produttori cambino una struttura per adattarsi a un motore specifico.

Il motore del mozzo mirato su Aventons Pace 500. Trevor Raab

I motori del mozzo, in particolare quelli a trasmissione diretta, non crescono con la stessa efficienza dei motori intermedi. Nel caso in cui stai viaggiando in salita a bassa velocità e anche il motore gira a velocità ridotta, stai trasformando molta di quell’elettricità in calore invece che in movimento in avanti, dice Weinert. La maggiore potenza richiesta dai motori del mozzo a trasmissione diretta significa motori e batterie più grandi, che aggiungono peso. Anche la distribuzione del peso non è centrata, anche se l’effetto sulla manovrabilità della bici dipende dal peso del motore. Infine, cambiare le gomme può essere faticoso perché dovrai scollegare i cavi che controllano e alimentano il motore del mozzo.

Motori Con Mozzo A Trasmissione Diretta Vs Motori Con Mozzo Con Riduttore

Se stai considerando una e-bike con mozzo, scopri se il motore è mirato o a trazione diretta. Ogni design ha i suoi pro e contro.

In generale, i motoriduttori sono molto migliori per applicazioni a bassa velocità e coppia elevata e i motori a trasmissione diretta sono molto migliori per usi ad alta velocità. Può essere la metà del peso di un motore a trasmissione diretta che ha la stessa identica coppia, afferma Lemire-Elmore, a causa dei più alti RPM interni dei motoriduttori. Ma poiché sono orientati verso il basso per la coppia, i motoriduttori faticano a raggiungere la stessa velocità massima dei sistemi a trasmissione diretta, che possono gestire velocità più elevate e più potenza senza sovraccaricarsi. I motoriduttori ruotano con una resistenza inferiore rispetto ai motori a trasmissione diretta, sebbene l’immunità aggiuntiva all’inerzia di un motore a trasmissione diretta sia nominale; è come aggiungere un altro treno di pneumatici», afferma Lemire-Elmore.

I motori a trasmissione diretta come questo tendono ad essere stretti e alti. La leva fornita con uno statore più grande li rende adatti per applicazioni ad alta velocità. I motori Justin Lemire-Elmore Direct-drive tendono ad essere più grandi e spessi perché richiedono più sostanza magnetica per creare una coppia a bassa velocità, ma la potenza aggiunta e la semplicità meccanica li aiutano a funzionare bene a velocità più elevate. Tendono anche ad essere più silenziosi dei motoriduttori ( anche se i nuovi motori mirati con ingranaggi a taglio elicoidale (invece di ingranaggi a taglio dritto) sono quasi impercettibili.Anche gli azionamenti diretti possono beneficiare di una piccola gamma aggiuntiva e di una minore usura dei freni a causa della frenata rigenerativa.

Cosa Significano Le Valutazioni Di Abilità?

Cercare di confrontare le valutazioni della potenza delle e-bike è un ottimo modo per perdere la sanità mentale. Questo perché la potenza nominale, la metrica utilizzata da alcuni produttori, non equivale alla potenza reale del motore o alla potenza massima possibile. La vera potenza di un motore dipende da quanto profondamente viene caricato in una posizione specifica e dalla potenza elettrica massima che il controller lascia fluire nel motore, afferma Lemire-Elmore. Ha poco o niente a che fare con un punteggio ovunque.

La classificazione energetica potrebbe indicare quanta elettricità stai ricevendo per un determinato periodo di tempo, ma non esiste uno standard universale per la durata della potenza nominale o di picco. Potrebbero essere 10 secondi o 30 secondi, dice Weinert. Alcuni motori indicano un picco di elettricità a 750 watt, ma potresti avere la capacità di riceverlo solo per 1 o 2 minuti.

Ecco il modo migliore per analizzare il gergo del produttore. L’elettricità è una misura di quanto velocemente è stato fatto il lavoro. La coppia, una metrica elencata da alcuni produttori, è una dimensione rotazionale della forza. Per accertare la potenza di un motore in watt, è necessario conoscere la velocità di rotazione: la coppia moltiplicata per la velocità di rotazione è uguale alla potenza. Di conseguenza, il segnale di uscita dell’elettricità di un motore raggiunge un picco a un particolare numero di giri al minuto, e anche se conoscessi gli RPM per l’elettricità di picco (buona fortuna a ottenere quella quantità), non faresti questa matematica a metà.

È possibile avere un’idea di quanta potenza massima sentirai davvero se un produttore elenca una tensione delle batterie e-bike e un amperaggio (continuo) dal controller del motore. Questo è un indicatore migliore del punteggio del motore perché le valutazioni sono casuali, ma per quanto riguarda l’energia elettrica, è possibile moltiplicare i volt per gli ampere per ottenere i watt. Ad esempio, la Juiced Bikes CrossCurrent X ha una potenza nominale di 750 watt, ovvero 1 cavallo di potenza. La batteria ha una potenza nominale di 52 ampere e il controller del motore produce 20 ampere di corrente. Pertanto, 52 V x 20 A = 1.040 W, ma non rileverai 1.040 watt poiché i motori BLDC non sono efficaci al 100%. È probabilmente efficiente al 75%, dice Lemire-Elmore di questo motore Bafang. Se il motore è efficace al 75%, la matematica dice che sentirai che un massimo di 780 watt di potenza di picco,che può essere abbastanza vicino alla potenza nominale del motore da 750 watt. Il Blix Vika Travel utilizza un motore a impulsi anteriore che ha una potenza nominale di 250 watt continui.

La coppia è meno soggettiva. Se un produttore elenca un vertice di e-bike o una coppia sostenuta in newton metri, scegli questo. Meglio ancora, le percentuali di servizio (come gli elenchi Bosch) ti dicono quanto aiuto ti sta dando il motore a un dato livello di e-assist. Ma se stai morendo dalla voglia di sapere quanta potenza può produrre la tua bici per un periodo di tempo prolungato, il matrimonio consiglia di contattare il produttore e richiedere il significato della potenza nominale della bicicletta prima di acquistarla.

Cos’altro Cercare?

Ci sono ancora un paio di cose da capire sulle e-bike che influiscono sulla tua esperienza di guida a lungo termine. Ecco cos’altro dovresti notare.

Tipo di sensore

Le e-bike utilizzano rilevatori per accertare i livelli di pedalata assistita in base all’input del ciclista. Esistono sensori di velocità, noti anche come rilevatori di cadenza, che erogano l’e-assist in base alla cadenza della pedalata. Blix Bikes Malmberg afferma che i rilevatori sono economici, richiedono poca manutenzione e offrono un’avventura di guida rilassata che molti ciclisti amano. Se vuoi andare più veloce, pedala più veloce, non più difficile, afferma Malmberg. Accelerare è tanto semplice quanto aumentare la cadenza, indipendentemente dallo sforzo che stai facendo. I sensori di velocità sono tipici delle e-bike con mozzo.

I sensori di coppia, al contrario, determinano la corretta quantità di coppia del motore misurando quanta coppia stai applicando ai pedali. Per andare più veloce, devi pedalare più forte. L’esperienza è più simile alla guida di una bicicletta convenzionale. I sensori di coppia sono molto popolari nelle bici mid-drive, in particolare nelle e-mountain bike, poiché forniscono ai passeggeri un maggiore controllo sull’applicazione dell’e-assist: non è necessaria molta potenza tutta in una volta quando si affronta una parte difficile ovviamente.

Accelerare o meno

Alcune e-bike sono dotate di acceleratori che consentono ai ciclisti di accedere all’e-assist della bicicletta senza pedalare. Le valvole a farfalla sono un problema di preferenza dei ciclisti, anche se diventano particolarmente utili sulle bici con mozzo se la trasmissione si rompe a metà corsa. Sono anche una questione di legalità: molti stati definiscono le e-bike per classi. Una e-bike di corso 1 ha solo la pedalata assistita e raggiunge il massimo a 32 km/h, una e-bike di corso 2 include la pedalata assistita più acceleratore e raggiunge il massimo a 32 km/h, e una e-bike di corso 3 pedalata assistita che può raggiungere i 45 km/h. Se le e-bike di classe 3 possono avere l’acceleratore dipende da chi chiedi: Aventons Pace 500 ha l’assistenza all’acceleratore a circa 32 km/he la pedalata assistita a circa 45 km/h. In altre parole, controlla le tue leggi regionali prima di acquistare una e-bike con acceleratore (o una con e-assist che superi i 32 km/h).

L’acceleratore su Aventons Pace 500 spinge la bicicletta a 32 km/h, sebbene la pedalata assistita si estenda fino a 45 km/h. Trevor Raab

Problemi di qualità e garanzie

Poiché il prezzo di acquisto di una e-bike diminuisce, è sempre più importante esaminare le informazioni sulla garanzia prima dell’acquisto. (È sempre un’idea fantastica, in realtà.) Ecco un motivo: le e-bike di fascia bassa potrebbero non avere il rollback termico, una caratteristica che misura la temperatura interna dei motori per evitare che si surriscaldino. Pensalo come il limitatore di giri su un motore a combustione interna di un’auto. Scommetti che la maggior parte delle persone non sta cercando di scavalcare un passo di montagna con il motore alla massima potenza, afferma Lemire-Elmore. Supponiamo che tu stia trainando un rimorchio in salita con due bambini, il sistema potrebbe autodistruggersi.

Quando un motore diventa troppo caldo, lo smalto protettivo che circonda i fili dello statore può fondersi. Per dirla diversamente, un’arrampicata troppo continua e a bassa velocità può friggere un motore senza rollback termico, e la sua assenza da una bicicletta non è qualcosa che i produttori riveleranno prontamente (sebbene le nuove e-bike senza rollback termico in genere abbiano motori in grado di gestire più potenza di quella specificata dai produttori). Tuttavia, c’è molta documentazione sul Web sul surriscaldamento dei motori delle e-bike. Questa è solo una delle tante cose che potrebbero non funzionare utilizzando un motore, la durata della batteria o un controller del motore, quindi è fondamentale sapere in cosa ti stai imbattendo prima di acquistare.

Ci auguriamo che ora tu sia meglio attrezzato per acquistare la bici elettrica giusta per te. In caso tu abbia ulteriori domande che non abbiamo trattato, inseriscile nei commenti e fai del nostro meglio per aggiornare questo articolo con tutte le informazioni rilevanti che devi comprendere sui motori per e-bike.

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