Мотор-концентратор для электровелосипеда и мотор-концентратор для скутера: техническое руководство и советы по выбору

Что такое ступичный мотор и как он работает

Мотор-концентратор — это электродвигатель, встроенный непосредственно в ступицу колеса автомобиля. В отличие от традиционных систем трансмиссии, в которых для передачи мощности используются цепи, ремни или коробки передач, мотор-ступица передает крутящий момент непосредственно на колесо, что приводит к более простой механической конструкции, меньшим требованиям к техническому обслуживанию и более тихой работе.

Большинство современных ступичных моторов, используемых в электрических велосипедах и скутерах, бесщеточные синхронные двигатели с постоянными магнитами (BLDC/PMSM) . В этой конструкции отсутствуют механические щетки, что значительно повышает эффективность и продлевает срок службы. В этой категории есть две основные конфигурации:

• Безредукторные мотор-концентраторы (с прямым приводом) — Ротор двигателя — это само колесо. Эти агрегаты надежны, способны к рекуперативному торможению и хорошо подходят для высокоскоростных применений. Их компромиссом является больший вес и снижение крутящего момента на низких скоростях.
• Редукторные мотор-редукторы — Внутренний планетарный ряд увеличивает выходной крутящий момент. В результате получается более легкий и компактный двигатель, который хорошо работает на более низких скоростях и на уклонах, хотя шестерни со временем создают некоторый шум и изнашиваются.

Приложения как для электровелосипедов, так и для скутеров основаны на технологии ступичного двигателя, но конкретные требования для каждого типа транспортного средства существенно различаются. Изучите наш полный ассортимент продукты мотора ступицы предназначен для различных применений электромобильности.

Мотор-концентратор Ebike и мотор-концентратор скутера: ключевые различия

Хотя основная физика одинакова, ступичные моторы для электровелосипедов и скутеров созданы на базе совершенно разных транспортных платформ. Понимание этих различий имеет решающее значение для производителей, интеграторов и отделов закупок при выборе компонентов.

В ступичных моторах Ebike приоритет отдается эффективности, легкому весу и совместимости с педалью. Нормативные ограничения на большинстве рынков ограничивают непрерывную выходную мощность до 250–750 Вт, что заставляет инженеров оптимизировать кривые крутящего момента для диапазонов низких и средних скоростей, сохраняя при этом двигатель достаточно компактным, чтобы не нарушать геометрию велосипеда.

Ступичные электродвигатели скутеров, напротив, должны выдерживать более высокие постоянные нагрузки, большее выделение тепла и более агрессивные профили ускорения. Меньший диаметр колес, типичный для скутеров, означает, что двигатель должен создавать более высокий крутящий момент на оси для достижения эквивалентных характеристик автомобиля — именно поэтому двигатели скутеров часто имеют мощность 1000 Вт или выше даже для моделей начального уровня.

Как правильно выбрать мотор-редуктор для вашего применения

Выбор ступичного двигателя предполагает балансировку нескольких взаимозависимых параметров. Несоответствие в какой-либо одной области может привести к перегреву, снижению производительности или преждевременному выходу из строя. Вот основные факторы, которые следует оценить:

• Диаметр колеса и совместимость шин — Двигатель должен точно входить в ступицу колеса. Двигатели для электровелосипедов обычно предназначены для дисков диаметром 20, 26, 27,5 дюймов или 700C. Двигатели скутеров рассчитаны на цельные или пневматические шины диаметром 8, 10 или 12 дюймов.
• Номинальная мощность и напряжение — Сопоставьте номинальное напряжение двигателя с напряжением вашего аккумуляторного блока. Работа двигателя на 48 В в системе с напряжением 36 В снижает выходную мощность и может вызвать нестабильность; превышение номинального напряжения грозит перегревом и пробой изоляции.
• Требования к крутящему моменту — Рассчитайте необходимый пиковый крутящий момент на основе веса автомобиля, максимального уклона и целевого ускорения. Для скутеров, используемых для перевозки грузов или по холмистой местности, обычно требуются двигатели с максимальным крутящим моментом выше 80 Нм.
• Установка переднего и заднего колес — Передние ступичные электродвигатели упрощают установку и обеспечивают равномерное распределение веса, но могут снизить сцепление с дорогой на скользких поверхностях. Задние ступичные электродвигатели обеспечивают лучшее сцепление с дорогой и более естественное ощущение от езды, поэтому они доминируют в конструкциях, ориентированных на производительность.
• Управление температурным режимом — Для применений с высокой нагрузкой, таких как грузовые скутеры или грузовые электровелосипеды, выбирайте двигатели с улучшенными материалами статора и конструкцией корпуса, способствующей отводу тепла.

Для применений, где компактность и эффективность каретки имеют первостепенное значение, например, для шоссейных электровелосипедов, двигатель среднего привода может быть превосходной альтернативой конфигурации с ступичным двигателем.

Важность согласования двигателя и контроллера

Мотор-концентратор никогда не работает изолированно. Его реальная производительность во многом определяется его контроллер двигателя как и сам мотор. Контроллер управляет фазным током, частотой переключения, стратегией ослабления поля и порогами тепловой защиты — все это напрямую влияет на эффективность, быстроту реакции и долговечность.

Общие последствия плохого сопряжения двигателя и контроллера включают в себя:

• Чрезмерное тепловыделение из-за несоответствия предельных значений тока.
• Пульсации крутящего момента и вибрация, вызванные неправильной конфигурацией пары полюсов
• Снижение эффективности рекуперативного торможения
• Ошибки связи датчика Холла, приводящие к неустойчивому поведению при запуске

Правильное согласование требует согласования значения KV двигателя, количества полюсов, фазового сопротивления и индуктивности с частотой ШИМ контроллера, номинальным током и алгоритмом FOC (полеориентированное управление). Для OEM-клиентов и системных интеграторов работа с поставщиком, который предлагает двигатель и контроллер в виде проверенной пары, в значительной степени устраняет этот инженерный риск. Обратитесь к нашему подробному Рекомендации по согласованию контроллера и двигателя рекомендации по сочетанию всей нашей линейки продуктов.

Зачем работать с профессиональным производителем ступичного двигателя

Мировой рынок ступичных двигателей для электровелосипедов и скутеров быстро растет благодаря ужесточению норм выбросов, растущему спросу на городскую мобильность и расширению инфраструктуры микромобильности. Для производителей автомобилей этот рост несет как возможности, так и риски: решения о выборе поставщиков, принятые сегодня, будут определять надежность продукции, гарантийные расходы и репутацию бренда на долгие годы вперед.

Компания Shanghai APT Power Technology Co., Ltd. специализируется на разработке и производстве систем привода и управления синхронными двигателями с постоянными магнитами. Наш портфель продуктов B2B построен на трех обязательствах:

• Валидированные приводные системы — APT поставляет согласованные узлы мотор-ступицы и контроллера, предварительно протестированные для обеспечения стабильной работы во всем рабочем диапазоне — от условий холодного запуска при низких температурах окружающей среды до длительных циклов высокой нагрузки в сложных условиях.
• Индивидуальная настройка для конкретного приложения — Платформы автомобилей различаются. APT поддерживает OEM-клиентов, предоставляя индивидуальные характеристики обмотки двигателя, размеры корпуса и параметры прошивки для удовлетворения уникальных требований электронных велосипедов, скутеров, электрических мотоциклов и легких электромобилей.
• Комплексная техническая поддержка — От предпродажных консультаций по проектированию системы до ввода в эксплуатацию на месте и послепродажных обновлений встроенного ПО, APT обеспечивает структурированную техническую поддержку на каждом этапе жизненного цикла продукта.

Поскольку электрическая мобильность продолжает развиваться, стандарты, предъявляемые к основным компонентам трансмиссии, будут только повышаться. Партнерство с производителем, который сочетает в себе глубокий опыт в области двигателей, возможности интеграции контроллеров и опыт работы в глобальных цепочках поставок, — это наиболее надежный путь к конкурентоспособному и надежному продукту для электромобилей.