Diferencias entre los motores de cubo de bicicleta eléctrica de transmisión directa y engranajes

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Sin duda habrá visto referencias a motores de cubo con engranajes y motores de cubo de transmisión directa (también conocidos como motores de cubo sin engranajes) en las descripciones de las bicicletas eléctricas. A menudo, las referencias mencionan los supuestos pros y contras de cada uno, pero parecen asumir que realmente sabes lo que significan los diferentes términos. Si necesita un resumen rápido de cuáles son estos dos tipos diferentes de diseño de motor y cuál podría ser adecuado para usted siga leyendo.

Diferencia entre los motores de cubo de engranajes y de transmisión directa en las bicicletas eléctricas

Los términos con engranajes y sin engranajes se refieren a la forma en que se transfiere la potencia del motor para impulsar la bicicleta hacia adelante. En la práctica, la distinción generalmente se aplica a los motores de cubo (que se encuentran en el centro de las ruedas) en lugar de los motores intermedios (que se encuentran alrededor de las bielas de los pedales): la gran mayoría de los motores intermedios son motores de engranajes.

Descripción general de los motores de cubo de engranajes

Un motor de cubo con engranajes utiliza un sistema de engranajes, dentro del propio cubo, que transfiere la fuerza de giro del motor al cubo y la rueda. Se ve más fácilmente en el diagrama anterior típico de un motor de cubo económico. El engranaje central, fijado al motor giratorio, gira a través de una serie de otros engranajes (llamados epicíclicos y anulares, pero eso no es realmente importante…) en el cubo de la rueda.

El punto principal a transmitir es que el engranaje dentro del cubo reduce la velocidad rápida a la que gira el motor para permitir que la rueda gire a una velocidad más adecuada. A los motores les gusta girar a gran velocidad, mucho más rápido de lo que gira la rueda de su bicicleta, de ahí la necesidad de engranajes. Los motores de cubo con engranajes son la forma más común y económica de motores de cubo.

Resumen de motores de cubo sin engranajes (accionamiento directo)

Sí, lo adivinó, ¡no hay engranajes dentro del cubo de la rueda en los motores de cubo sin engranajes! Como muestra la imagen de arriba, el cubo de la rueda en un sistema sin engranajes es el propio motor. El montón de cables de cobre que ves son parte del estator de la derecha. El estator se convierte en un electroimán cuando el controlador del motor extrae corriente de la batería hacia los cables. En la carcasa del cubo a la izquierda, están los imanes permanentes que el estator obliga a girar cuando se enciende, atrayendo y repeliendo hábilmente los imanes en el momento justo. Sin engranajes involucrados, solo fuerzas magnéticas, de ahí el apodo sin engranajes.

Si bien esto puede parecer la solución ideal, ¿por qué introducir engranajes adicionales en el buje si no es necesario? – no es tan simple como eso, como explicamos en la sección de pros y contras a continuación.

Ventajas de los motores de cubo con engranajes

  • Más pequeños y livianos que los gearless, y en los últimos años se han vuelto más pequeños y livianos. El engranaje dentro del cubo permite que la potencia del motor se aproveche de manera más efectiva, por lo que los motores de cubo de engranajes suelen ser más livianos y pequeños que sus contrapartes sin engranajes. Los motores de cubo con engranajes generalmente pesan entre 2 y 4 kg y tienen un diámetro pequeño, lo que les permite permanecer bastante discretos en la bicicleta.
  • Los motores de cubo con engranajes son mejores para aplicaciones de baja velocidad y alto par y, por lo tanto, a menudo se encuentran en bicicletas eléctricas de clase 1 y clase 2 que solo necesitan asistencia del motor hasta un máximo de 20 mph. Su capacidad para generar un alto torque significa que pueden ser una mejor opción para escalar colinas (generalmente, tiene que ir muy grande y pesado en términos sin engranajes para generar un torque similar).
  • La mayoría de los motores de cubo de engranajes tienen una rueda libre, lo que significa que son relativamente fáciles de pedalear cuando no hay asistencia eléctrica.
  • A menudo, más barato de fabricar y, por lo tanto, de comprar en comparación con los sistemas sin engranajes.

Contras de los motores de cubo con engranajes

  • Algunos motores de cubo con engranajes pueden ser ruidosos, aunque muchos motores de cubo con engranajes modernos son bastante silenciosos, ya que los fabricantes de motores han aprendido las ventajas de los nuevos materiales y diseños, como los engranajes con patrón helicoidal. Una prueba de manejo es realmente la única forma de averiguar si el nivel de ruido de un motor de cubo engranado en particular es aceptable para usted.
  • Los engranajes se desgastan y es posible que sea necesario reemplazarlos (aunque por lo general esto toma al menos unos miles de millas, con engranajes de motor de mejor calidad funcionando y funcionando durante muchos miles de millas). Aún así, como el engranaje es pequeño y está diseñado para hacer que una rueda gire rápido, los ciclistas mucho más pesados ​​​​y los ciclistas con mucha carga pueden tener problemas con la durabilidad a largo plazo, especialmente si el motor se trabaja muy duro regularmente en colinas empinadas.
  • Los fabricantes más conocidos de motores de cubo de engranajes incluyen Bafang, Shengyi y Mahle (eBikemotion).

Pros de los motores de cubo de transmisión directa (sin engranajes)

  • Funcionamiento prácticamente silencioso debido al hecho de que no hay ruido de engranajes
  • Mejor para bicicletas eléctricas de velocidad, por ejemplo, bicicletas eléctricas asistidas de 28 mph de clase 3. Su esfuerzo de pedaleo y el esfuerzo del motor se transmiten a la carretera con dos componentes: velocidad y ‘par’, o fuerza de giro. Como tienen una falta inherente de par (ver ‘contras’ a continuación), los motores sin engranajes funcionan mejor a la velocidad en la que pueden funcionar de manera más eficiente.
  • Posibilidad de frenado regenerativo, siendo la capacidad de recargar la batería cuando se utiliza el motor como freno electrónico. Si bien esto suena mágico, en realidad, la física simple dicta que es probable que se sienta decepcionado con la cantidad real de carga que se le devuelve a la batería. El frenado regenerativo es mucho más efectivo en vehículos más grandes y pesados ​​(como los trenes eléctricos) donde las pérdidas de energía son menores, en proporción al tamaño del vehículo.
    • Aún así, el frenado regenerativo puede ser una buena característica en descensos muy largos, ya que evita tener que frenar constantemente y también puede detener el desgaste excesivo de las pastillas de freno y ayudar a combatir el sobrecalentamiento de los frenos. Esto último puede ser un problema potencial con bicicletas eléctricas muy pesadas, como las bicicletas eléctricas de carga, en descensos largos y empinados.
  • Menos puertos móviles en comparación con los motorreductores y, por lo tanto, mecánicamente hablando, menos errores. Aún así, generalmente obtienes lo que pagas y, dado que el conjunto de imanes fijados a la carcasa del buje están esencialmente adheridos, se sabe que se despegan en motores de peor calidad o que trabajaron muy duro durante un largo período de tiempo.

Contras de los motores de cubo de transmisión directa (sin engranajes)

    • Una desventaja inherente es que un motor sin engranajes tiene que funcionar a la velocidad de la rueda, que puede ser de solo 200 rpm con ruedas de 26 pulgadas o de 300 a 400 rpm en una bicicleta con ruedas pequeñas. Esto es muy lento para un motor eléctrico y, aunque un diseño cuidadoso puede permitir que un motor de cubo sin engranajes funcione con bastante eficiencia a una velocidad tan baja, es probable que el diseño nunca compita con la eficiencia a baja velocidad de los motores de cubo con engranajes, donde el motor puede funcionar a una velocidad más alta. velocidad.
    • Carecen de par, lo que equivale a ‘fuerza de torsión’ o la importante habilidad para escalar colinas.
    • Generalmente grandes y pesados; tienen que serlo para superar su inherente falta de torque en el diseño sin engranajes. Por lo tanto, los motores sin engranajes consumen más energía para moverse y subir colinas empinadas. Por lo general, pesan entre 4 y 9 kg y tienen más de 20 cm (8 ″) de diámetro.
    • En relación con lo anterior, son menos eficientes y, en igualdad de condiciones, darán menos rango que los motores con engranajes.
    • La falta de una rueda libre significa que es más difícil pedalear cuando no hay asistencia eléctrica
    • Los bien hechos con frenado regenerativo pueden ser costosos

Buenos ejemplos de motores de cubo sin engranajes de alta calidad son Neodrives y las unidades Syno y Cyro utilizadas en las bicicletas eléctricas Stromer.

Cubo engranado vs. Motores de cubo de transmisión directa: ¿cuál es mejor para usted?

A estas alturas, probablemente hayas adivinado que la respuesta es: «depende».

Si mantener su bicicleta relativamente liviana es atractivo y si el sigilo, la conducción libre y el aumento de rango triunfan sobre la longevidad, entonces un motorreductor es probablemente su mejor opción.

Si espera depender mucho más del motor, anhelando una velocidad máxima más alta (más de 20 mph), un valor sólido de larga duración y un motor silencioso, entonces una transmisión directa súper robusta puede ser lo mejor para usted.

Sin embargo, no olvide que los motores con engranajes y sin engranajes son similares en muchos aspectos. Ambos se pueden configurar para usar la cadencia o la detección de par y/o el control del acelerador. Al final del día, si obtiene un motor de buje de buena calidad en una bicicleta eléctrica de buena calidad, tendrá una gran experiencia.

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