Unterschiede zwischen Direktantrieb und Getriebenabenmotoren für Elektrofahrräder

Bei RegenWir wissen, dass die Wahl des richtigen Motors nicht nur eine technische, sondern auch eine strategische Entscheidung ist. Für Marken, Händler und Ingenieure in der E-Bike-Branche, insbesondere in der Europäischer LastenfahrradmarktDas Verständnis der Motortypen ist der Schlüssel zur Bereitstellung von Leistung, Zuverlässigkeit und Kundenzufriedenheit.

Wir haben unzählige Kunden bei der Optimierung ihrer E-Cargo-Bike-Antriebssystemeund hilft ihnen, die Vor- und Nachteile von Direktantrieb Und Getriebenabenmotoren. In diesem Leitfaden teilen wir unsere Erkenntnisse – basierend auf echten Projekten, nicht nur auf Theorie.

1. Einleitung: Warum die Wahl des Motors wichtig ist

In der wachsenden Welt der E-Bikes kann die Motorauswahl den Erfolg Ihres Produkts bestimmen. Für Lastenfahrräder, wo Last, Gelände und Effizienz wichtiger sind als je zuvor, kann der falsche Motor zu schlechter Steigfähigkeit, eingeschränkter Reichweite oder unnötigem Gewicht führen.

Bei Regen sind wir spezialisiert auf maßgeschneiderte Motorlösungen für europäische Marken. Wir haben aus erster Hand gesehen, wie das Verständnis des Unterschieds zwischen Getriebenabenmotoren Und Direktantriebsmotoren führt zu besseren Designs, zufriedeneren Kunden und einer stärkeren Marktpositionierung.

In diesem Artikel geht es hauptsächlich um Getriebe-Nabenmotoren und Direktantriebsmotoren. Bei Interesse können Sie den vorherigen Artikel lesen:

• Was ist ein Mittelmotor?

• Was sind die Unterschiede, Vor- und Nachteile zwischen einem Mittelmotor und einem Nabenmotor?

Technischer Überblick

Funktionsweise von Nabenmotoren mit Getriebe

A Getriebenabenmotor Integriert ein Planetengetriebe im Nabengehäuse. Der Motor selbst arbeitet mit hoher Drehzahl (Umdrehungen pro Minute), doch durch das Untersetzungssystem wird diese Geschwindigkeit in eine niedrigere, besser nutzbare Radgeschwindigkeit umgewandelt, während das Drehmoment deutlich erhöht wird. Diese Konstruktion ermöglicht es kleineren, leichteren Motoren, ausreichend Leistung zu liefern, insbesondere für Anwendungen, die häufiges Anfahren, Stoppen und Steigfähigkeit erfordern.

Diese Motoren wiegen typischerweise zwischen 2 bis 4 kg, wodurch sie kompakt sind und sich leicht in verschiedene Fahrraddesigns integrieren lassen, ohne das Gesamtgewicht wesentlich zu beeinflussen. Der integrierte Freilaufmechanismus ermöglicht zudem, dass der Fahrer ohne Widerstand in die Pedale treten kann, wenn der Motor nicht in Betrieb ist.

Funktionsweise von Direktantriebs-Nabenmotoren

Im Gegensatz dazu Direktantrieb-Nabenmotor kommt komplett ohne Innengetriebe aus. Der Stator des Motors ist an der Achse befestigt, während sich die mit Permanentmagneten versehene Außenhülle direkt mit dem Rad dreht. Die Kraftübertragung erfolgt durch elektromagnetische Kraft und sorgt für einen sanften und geräuschlosen Betrieb.

Diese Einfachheit geht jedoch auf Kosten von Größe und Gewicht. Direktantriebsmotoren wiegen im Allgemeinen zwischen 4 bis 9 kg, mit Durchmessern oft über 20 cmDa sich diese Motoren mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Rad drehen müssen, sind sie bei niedrigen Geschwindigkeiten naturgemäß weniger effizient, eignen sich jedoch hervorragend für Fahrten mit hoher Geschwindigkeit.

Vor- und Nachteile: Vergleich Zwischen Getriebenabenmotoren und Direktantriebsnaben

Bei Regen bewerten wir Motortypen nicht nur nach allgemeinen Vorteilen, sondern auch danach, wie sie im Hinblick auf kritische technische Parameter wie Drehmomentabgabe, Energieeffizienz, Haltbarkeit und Systemintegration abschneiden.

Getriebenabenmotoren

Vorteile:

• Hohes Drehmoment: Ideal für Bergauffahrten, den Transport schwerer Lasten und häufige Stop-and-Go-Bedingungen, die typisch für die städtische Logistik sind.
• Leicht und kompakt: Unterstützt ein besseres Handling und erfüllt problemlos gewichtssensitive Vorschriften wie EN 15194.
• Freilauffunktionalität: Ermöglicht gleichmäßiges Treten ohne Motorwiderstand im unbestromten Zustand.
• Energieeffizienz bei niedrigen bis mittleren Geschwindigkeiten: Optimiert für Stadtfahrten und Lieferstrecken.
• Kostengünstige Fertigung: Niedrigere Produktionskosten führen zu wettbewerbsfähigen Preisen für OEMs und ODMs.

Nachteile:

• Mechanischer Verschleiß: Innenzahnräder unterliegen im Laufe der Zeit einem Verschleiß, typischerweise nach 10.000 bis 15.000 km, je nach Beladung und Gelände.
• Betriebsgeräusche: Obwohl der Geräuschpegel durch moderne Materialien und Schrägverzahnungskonstruktionen gesenkt werden konnte, ist er immer noch höher als bei getriebelosen Systemen.
• Kein 1TP2-Terativbremsen: Der Freilauf verhindert die Energierückgewinnung beim Bremsen.

Direktantrieb-Nabenmotoren

Vorteile:

• Leiser Betrieb: Da keine mechanischen Kontaktpunkte vorhanden sind, ist der Betrieb nahezu geräuschlos und der Fahrkomfort wird erhöht.
• Regenerative Bremsfähigkeit: Wandelt kinetische Energie zurück in Batteriestrom um, was bei langen Abfahrten nützlich ist und den Bremsverschleiß reduziert.
• Haltbarkeit: Weniger bewegliche Teile führen im Laufe der Zeit zu einer geringeren mechanischen Ausfallrate.
• Stabile Hochgeschwindigkeitseffizienz: Die beste Leistung wird bei konstant höheren Geschwindigkeiten erreicht, daher ist es für Speed-Pedelecs und den Überlandverkehr geeignet.

Nachteile:

• Schwer und sperrig: Erhöht das Gewicht erheblich, was sich insbesondere bei Lastenrädern negativ auf das Fahrverhalten auswirken kann.
• Niedriges Drehmoment beim Start: Schlechte Leistung in steilen oder Stop-Start-Umgebungen ohne übergroße Designs.
• Magnetischer Widerstand: Das Fehlen eines Freilaufs erschwert das Treten ohne Unterstützung.
• Geringere Effizienz im städtischen Umfeld: Höherer Energieverbrauch bei langsamen Fahrten und häufigem Beschleunigen.

Anwendungseinblicke von Regen

Mit umfangreicher Projekterfahrung in verschiedenen Märkten hat Regen einen strukturierten Ansatz für die Motorauswahl entwickelt, insbesondere für E-Lastenräder, wo die betrieblichen Anforderungen je nach Geografie, Nutzlast und Nutzungsmustern stark variieren.

Motorauswahl basierend auf dem Anwendungsfall

• Urbane Lastenräder: Für Lieferfahrräder in der Stadt, die häufigen Stopps, Verkehr und Steigungen ausgesetzt sind, empfehlen wir konsequent Getriebenabenmotoren. Ihr hohes Drehmoment und ihr leichtes Design machen sie ideal für die Navigation in dichten städtischen Umgebungen bei gleichzeitiger Maximierung der Batterieeffizienz.
• Güterfernverkehr: Wenn die Strecken flaches Gelände und längere Reisegeschwindigkeiten erfordern, Direktantriebsmotoren Eine sinnvolle Option. In solchen Fällen kann die Rekuperation des Bremsens, insbesondere auf Strecken mit langen Gefällestrecken, zu einer schrittweisen Effizienzsteigerung führen.
• Anwendungen auf gemischtem Gelände: In Regionen mit unterschiedlichem Gelände umfasst unser Ansatz häufig erweiterte Drehmomentsimulationen und Lastanalysen, um festzustellen, ob verbesserte Getriebesysteme oder Hybridlösungen eine bessere Leistung bieten.

Verweise

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7. Europäisches Komitee für Normung. (2023). EN 15194: Fahrräder mit elektrischer Antriebsunterstützung – EPAC-Fahrräder.

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