Como funciona um motor Mid-Drive: dentro da manivela, engrenagens, sensores e fluxo de torque

Pergunte à maioria dos pilotos o que um motor mid-drive faz e você ouvirá a versão simples: ele ajuda você a pedalar. É verdade, mas a parte interessante fica uma camada mais profunda. Um motor de acionamento intermediário é uma máquina elétrica compacta com engrenagens que recebe corrente contínua da bateria, converte-a em rotação e alimenta essa rotação na mesma coroa, corrente e cassete que suas pernas já usam. Como a potência entra no sistema de transmissão em vez de contorná-lo, quase tudo sobre a sensação da bicicleta, desde a subida de potência até a autonomia e o desgaste da corrente, decorre dessa única decisão de design.

Há muito tempo que construímos motores de cubo em Ningbo, o que significa que também passamos muitas horas estudando o outro layout. Uma unidade intermediária resolve alguns problemas lindamente e cria outros. Aqui está o que realmente está acontecendo dentro daquela caixa no suporte inferior.

Onde fica um motor No meio da viagem

Um motor de acionamento intermediário é montado no suporte inferior, concêntrico com o eixo da manivela e bem entre os pedais. Sua saída chega à coroa, depois desce pela corrente até o cassete traseiro e, finalmente, até a roda traseira.

Isso faz do pedaleiro uma junção. Duas fontes de energia se encontram ali, suas pernas e o motor, e ambas saem por uma única corrente. Em uma bicicleta com tração no cubo, os dois caminhos permanecem separados: suas pernas acionam a corrente enquanto o motor dentro do cubo da roda gira o aro diretamente e nunca toca o sistema de transmissão.

Dentro da carcaça: da corrente ao torque da manivela

Estator, enrolamentos e ímãs

Quase todos os motores de acionamento intermediário são máquinas CC trifásicas sem escovas. Um estator com enrolamentos de cobre fica dentro da carcaça e um rotor com ímãs permanentes gira em torno dele. Os sensores Hall informam a posição do rotor para que o controlador sempre saiba qual bobina energizar em seguida. Energize as bobinas em sequência e o rotor gira; esse é o truque completo.

A fase de redução

Um pequeno motor gira felizmente a alguns milhares de rpm, enquanto um ser humano pedala a cerca de 60 a 90 rpm. Algo tem que preencher essa lacuna. Conjuntos de engrenagens planetárias, geralmente de dois estágios com relações combinadas em torno de 15:1 a 25:1, trocam velocidade por torque. O formato do dente, a folga e a seleção da graxa decidem o quão silenciosa a unidade se sente e quão bem ela sobrevive a uma manhã fria.

A embreagem unidirecional

Entre a caixa de câmbio e a coroa fica uma embreagem de roda ou rolo. Ele permite que o motor acione a corrente sem acionar os pedais para trás, para que você possa desacelerar ou pedalar com o motor desligado sem arrastar uma caixa de câmbio morta.

Como o motor sabe o quanto é difícil empurrar

Sensores de torque e sensores de cadência

Duas famílias de sensores dominam. Um sensor de cadência simplesmente detecta que as manivelas estão girando e liga a assistência. Um sensor de torque mede a força com que você empurra, geralmente por meio de extensômetros no suporte inferior ou pela leitura da torção no eixo, e dimensiona a saída do motor para corresponder. A detecção de torque é o que faz com que uma bicicleta intermediária pareça uma extensão de suas pernas, em vez de um interruptor.

O trabalho do controlador

O controlador lê esses sensores, observa a tensão e a velocidade da bateria e divide a CC em pulsos trifásicos. Com controle orientado para o campo, ele ajusta a temporização centenas de vezes por segundo, o que mantém o motor silencioso e eficiente, ao mesmo tempo que reforça a velocidade de corte e protege o conjunto contra descargas profundas.

Fluxo de energia, passo a passo

1. A bateria fornece CC ao controlador.
2. Os sensores relatam a força do pedal, a cadência e a velocidade da roda.
3. O controlador converte CC em corrente trifásica e dispara as bobinas do estator em sequência.
4. O rotor gira rápido e com torque modesto.
5. As engrenagens planetárias reduzem a velocidade e multiplicam o torque.
6. Uma embreagem unidirecional passa esse torque para a coroa.
7. Corrente, cassete e roda traseira entregam-no à estrada.

Por que os motores Mid-Drive sobem tão bem

A vantagem não é o poder bruto, é a alavancagem. Como o motor alimenta o sistema de transmissão, ele herda as marchas da bicicleta. Coloque uma marcha baixa em uma rampa íngreme e o motor continuará girando em sua faixa eficiente enquanto a roda gira lentamente com torque multiplicado. Um motor de cubo não pode fazer isso: a sua velocidade está ligada à velocidade da roda, por isso, numa subida difícil, ele funciona lentamente, aquece e perde eficiência exatamente quando você mais precisa dele.

As compensações são igualmente reais. O torque do motor passa pela corrente e pelo cassete a cada viagem, de modo que essas peças se desgastam mais rapidamente. Os pilotos também precisam mudar de marcha de maneira sensata, porque carregar uma marcha intermediária em uma marcha muito alta sobrecarrega tanto o sistema de transmissão quanto a caixa de câmbio interna.

Mid-Drive vs Unidade central em resumo

Onde os motores de cubo ainda fazem sentido

Nós construímos motores de cubo, então considere isso com cautela, mas o layout ganha seu lugar. Não há corrente passando pelo motor, nenhuma caixa de câmbio para fazer manutenção e nenhum requisito para o motociclista pensar nas marchas. A potência vai direto para o volante, a resposta do acelerador parece imediata e a manutenção de uma frota de bicicletas de transporte diário permanece barata. Nosso próprio tecnologia de motor de cubo engrenado usa engrenagens compostas e redução interna para atingir o torque útil em baixas velocidades das rodas sem as penalidades do sistema de transmissão de uma tração intermediária.

Para bicicletas de entrega em rotas urbanas planas, plataformas industriais e passageiros leves, essa combinação é difícil de superar.

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Mantendo qualquer motor saudável

• Mantenha a corrente limpa e levemente lubrificada, especialmente em uma transmissão intermediária, onde ela carrega o torque do motor.
• Mude antes da colina, não na metade dela.
• Evite andar com uma marcha tão alta que o motor trabalhe em ritmo de caminhada.
• Armazene as baterias entre cerca de 30 e 80 por cento de carga se a bicicleta ficar parada por semanas.
• Ouça novos ruídos. Gemidos, cliques ou estrondos geralmente apontam para rolamentos, engrenagens ou ferragens soltas.
• Verifique as porcas do eixo e os parafusos de montagem do motor após as primeiras centenas de quilômetros.

Escolhendo um layout para sua própria construção

Comece com o terreno e o ciclo de trabalho, não com a folha de especificações. Rotas planas, preferência de aceleração, orçamentos apertados e pilotos que preferem não pensar em mudar tudo apontam para um motor central. Subidas longas, cargas pesadas e ciclistas que gostam de trabalhar as marchas apontam para uma direção intermediária. Muitas linhas de produtos acabam oferecendo os dois, e não há nada de errado nisso.

Se você estiver pesando o acionamento do cubo para um novo modelo, nosso soluções de motores de cubo abrangem opções dianteiras e traseiras, desde unidades de transporte regional de 250 W até construções de alto torque para veículos de carga e comerciais.

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Um motor de acionamento intermediário é, na verdade, um pequeno motor de alta velocidade, uma caixa de câmbio de dois estágios, uma embreagem unidirecional e um conjunto de sensores funcionando como uma unidade. A parte elétrica é simples. A parte inteligente é para onde vai a saída: para o sistema de transmissão, onde cada marcha selecionada multiplica o que o motor pode fazer. Entenda isso, e a diferença entre um mid-drive e um hub drive deixa de ser uma questão de opinião e se torna uma simples pergunta sobre sua rota, sua carga e com quanta manutenção você deseja conviver.