ミッドドライブモーターの仕組み: クランク、ギア、センサー、トルクの流れの内部

ほとんどのライダーにミッドドライブモーターの役割を尋ねると、ペダルを漕ぐのに役立つという単純な答えが返ってくるでしょう。確かにその通りですが、興味深い部分はさらに深いところにあります。ミッドドライブモーターは、バッテリーから直流電流を受け取り、それを回転に変換し、その回転を足がすでに使用しているのと同じチェーンリング、チェーン、カセットに供給するコンパクトなギア付き電気機械です。パワーはドライブトレインをバイパスするのではなくドライブトレインに入力されるため、登坂力から航続距離、チェーンの摩耗に至るまで、バイクの感触に関するほとんどすべてが、その 1 つの設計上の決定によって決まります。

当社は長年にわたって寧波でハブ モーターを製造してきました。つまり、他のレイアウトの研究にも多くの時間を費やしています。ミッドドライブユニットはいくつかの問題を見事に解決し、また別の問題を生み出します。以下は、ハウジング内のボトムブラケットで実際に何が起こっているかです。

ミッドドライブモーターが設置されている場所

ミッドドライブモーターは、クランク軸と同心のボトムブラケット、ペダル間の右側に取り付けられています。その出力はチェーンリングに到達し、次にチェーンを伝ってリアカセット、そして最後に後輪に伝わります。

これにより、クランクセットがジャンクションになります。そこでは脚とモーターという 2 つの動力源が合流し、両方とも 1 本のチェーンを介して出力されます。ハブ ドライブ バイクでは、2 つの経路は別々に保たれます。足でチェーンを駆動し、ホイール ハブ内のモーターがリムを直接回転させ、ドライブトレインに触れることはありません。

ハウジング内部：電流からクランクトルクまで

固定子、巻線、磁石

ほぼすべてのミッドドライブモーターは三相ブラシレス DC マシンです。銅の巻線を巻いたステーターがハウジング内にあり、永久磁石を備えたローターがその周りを回転します。ホール センサーはローターの位置を報告するため、コントローラーは次にどのコイルに通電すべきかを常に認識します。コイルに順番に通電するとローターが回転します。それがすべてのトリックです。

削減段階

小型モーターは数千 rpm で快適に回転しますが、人間はおよそ 60 ～ 90 rpm でペダルを踏みます。何かがそのギャップを埋める必要があります。遊星歯車セットは、多くの場合、組み合わせ比が 15:1 ～ 25:1 程度の 2 段構成で、速度とトルクを引き換えにします。歯の形状、バックラッシュ、およびグリースの選択によって、ユニットがどれだけ静かに感じられるか、寒い朝にどれだけ耐えられるかが決まります。

ワンウェイクラッチ

ギアボックスとチェーンリングの間には、スプラグまたはローラー クラッチが配置されています。ペダルを逆回転させずにモーターでチェーンを駆動できるため、故障したギアボックスを引きずることなく、モーターをオフにして惰性走行したり、ペダルを漕いだりすることができます。

モーターが押す強さをどのように認識するか

トルクセンサーとケイデンスセンサー

2 つのセンサー ファミリが優勢です。ケイデンスセンサーはクランクが回転していることを検出するだけで、アシストがオンになります。トルク センサーは、通常はボトム ブラケットのひずみゲージを介して、または車軸のねじれを読み取ることによって、押す強さを測定し、それに合わせてモーター出力を調整します。トルクセンシングにより、ミッドドライブバイクはスイッチではなく脚の延長のように感じられます。

コントローラーの仕事

コントローラーはこれらのセンサーを読み取り、バッテリーの電圧と速度を監視し、DC を三相パルスに分割します。フィールド指向の制御により、1 秒間に数百回タイミングを調整するため、カットオフ速度を強化し、パックを深放電から保護しながら、モーターの静かさと効率を維持します。

パワーフローのステップバイステップ

1. バッテリーはコントローラーに DC を供給します。
2. センサーはペダルの力、ケイデンス、ホイール速度を報告します。
3. コントローラーは DC を三相電流に変換し、ステーター コイルを順番に点火します。
4. ローターは高速かつ適度なトルクで回転します。
5. 遊星歯車は速度を低下させ、トルクを増大させます。
6. ワンウェイクラッチはそのトルクをチェーンリングに伝えます。
7. チェーン、カセット、後輪が道路に届けます。

ミッドドライブモーターが非常によく上昇する理由

利点は生の力ではなく、レバレッジです。モーターはドライブトレインに電力を供給するため、バイクのギアを継承します。急な坂道で低速ギアに入れると、モーターは効率的な範囲で回転し続け、ホイールは倍増したトルクでゆっくりと回転します。ハブ モーターではそれができません。ハブ モーターの速度は車輪の速度に依存するため、きつい登りでは動作が遅くなり、発熱し、最も必要なときに効率が低下します。

トレードオフも同様に現実的です。走行するたびにモーターのトルクがチェーンとカセットに伝わるため、これらの部品の摩耗が早くなります。また、ミッドドライブを高すぎるギアに持ち込むと、ドライブトレインと内部ギアボックスの両方に負担がかかるため、ライダーは賢明にシフトチェンジする必要があります。

ミッドドライブとハブドライブの概要

ハブモーターが依然として意味をなす場所

私たちはハブ モーターを製造しているので、これについては割り引いて考えてください。ただし、レイアウトにはその場所があります。モーターの中をチェーンが通っているわけではなく、ギアボックスを整備する必要もなく、ライダーがギアについて考える必要もありません。パワーはハンドルに直接伝わり、スロットル応答は即座に感じられ、通勤用自転車の維持費は安価に保たれます。私たち自身の ギア付きハブモーター技術 複合ギアと内部減速を使用して、ミッドドライブのようなドライブトレインのペナルティを発生させることなく、低速ホイール速度で有効なトルクを実現します。

市内の平坦なルート、産業用プラットフォーム、軽度の通勤者を走る配達用自転車にとって、この組み合わせに勝るものはありません。

HENTACH E-Cargo バイクハブモーターシリーズ さまざまな荷重や地形に対応するフロント、リア、スルーアクスルのオプションを備えた 250W ～ 2000W のカーゴ電動自転車用 HENTACH ハブ モーターをご覧ください。 製品を見る→

どちらかのモーターを健全に保つ

• 特にモーターのトルクがかかる中間ドライブでは、チェーンを清潔に保ち、軽く潤滑してください。
• 坂の中腹ではなく、坂の手前でシフトしましょう。
• モーターが歩く速度で作動するほど高いギアに乗らないでください。
• バイクを数週間放置する場合は、バッテリーを約 30 ～ 80% 充電した状態で保管してください。
• 新しいノイズに耳を傾けてください。鳴き声、クリック音、ゴロゴロ音は通常、ベアリング、ギア、またはハードウェアの緩みを示しています。
• 最初の数百キロ走行後に、アクスルナットとモーター取り付けボルトを確認してください。

独自のビルドのレイアウトを選択する

仕様書ではなく、地形とデューティ サイクルから始めます。平坦なルート、スロットルの好み、予算が限られている、シフトを考えたくないライダーはすべてハブ モーターを重視しています。長い登り、重い荷物、ギアを操作することを楽しむライダーはミッドドライブを好みます。多くの製品ラインは最終的に両方を提供しますが、それは何の問題もありません。

新しいモデルのハブ ドライブを検討している場合は、 ハブモーターソリューション 250W の通勤用ユニットから貨物車や商用車用の高トルク構造まで、フロントとリアのオプションをカバーします。

E-Type Pro RC750 カーゴおよび eMTB 用リアハブモーター 85Nm トルク、142mm ドロップアウト、高荷重貨物および eMTB ビルド向けの 8 ～ 10 スピード カセット互換性を備えた 350 ～ 750W リア ハブ モーター。 製品を見る→

ミッドドライブ モーターは、実際には小型の高速モーター、2 段ギアボックス、ワンウェイ クラッチ、および 1 つのユニットとして機能する一連のセンサーから構成されています。電気部分は単純です。賢い部分は、出力がドライブトレインに送られるところです。そこでは、選択したギアごとにモーターの能力が倍増します。それを理解すれば、ミッド ドライブとハブ ドライブの違いは意見の問題ではなくなり、ルート、負荷、どの程度のメンテナンスに耐えたいかという単純な質問になります。