Diferenças entre motores de cubo de bicicleta elétrica com transmissão direta e com engrenagens

No RegenSabemos que escolher o motor certo não é apenas uma decisão técnica - é uma decisão estratégica. Para as marcas, os retalhistas e os engenheiros da indústria das bicicletas eléctricas, especialmente nos Mercado europeu de bicicletas de cargaPara a empresa, compreender os tipos de motores é fundamental para garantir o desempenho, a fiabilidade e a satisfação do cliente.

Apoiámos inúmeros clientes na otimização das suas sistemas de alimentação para bicicletas eléctricasajudando-os a navegar pelos prós e contras de transmissão direta e motores de cubo com engrenagem. Este guia partilha as nossas ideias - baseadas em projectos reais e não apenas em teoria.

1. Introdução: Porque é que a escolha do motor é importante

No crescente mundo das e-bikes, a seleção do motor pode definir o sucesso do seu produto. Para bicicletas de cargaQuando a carga, o terreno e a eficiência são mais importantes do que nunca, o motor errado pode levar a uma fraca capacidade de subida, a uma autonomia limitada ou a um peso desnecessário.

Na Regen, especializámo-nos em soluções de motor à medida para marcas europeias. Vimos em primeira mão como compreender a diferença entre motores de cubo com engrenagem e motores de acionamento direto conduz a melhores concepções, a clientes mais satisfeitos e a um posicionamento mais forte no mercado.

Este artigo trata principalmente dos motores de cubo com engrenagem e dos motores de transmissão direta. Se estiver interessado, pode ler o artigo anterior:

• O que é um motor de montagem intermédia?

• Quais são as diferenças, vantagens e desvantagens entre um motor de montagem central e um motor de cubo?

Visão geral técnica

Como funcionam os motores de cubo com engrenagem

UM motor de cubo com engrenagens integra um conjunto de engrenagens planetárias no interior da caixa do cubo. O próprio motor funciona a elevadas RPM (rotações por minuto), mas através do sistema de redução de engrenagens, esta velocidade é convertida numa velocidade de roda mais baixa e mais utilizável, aumentando significativamente a produção de binário. Este design permite que motores mais pequenos e mais leves forneçam potência suficiente, especialmente para aplicações que requerem arranques, paragens e capacidades de subida frequentes.

Estes motores pesam normalmente entre 2 a 4 kgO motor de um motor de bicicleta é um motor de alta velocidade, o que o torna compacto e fácil de integrar em vários modelos de bicicletas sem afetar significativamente o peso total. A inclusão de um mecanismo de roda livre também significa que quando o motor não está a ser utilizado, os ciclistas podem pedalar sem resistência.

Como funcionam os motores de cubo de transmissão direta

Em contrapartida, um motor de cubo de transmissão direta elimina completamente as engrenagens internas. O estator do motor é fixado ao eixo, enquanto o invólucro exterior, com ímanes permanentes, roda diretamente com a roda. A potência é fornecida através da força electromagnética, proporcionando um funcionamento suave e silencioso.

No entanto, esta simplicidade tem o custo do tamanho e do peso. Os motores de transmissão direta pesam geralmente entre 4 a 9 kgcom diâmetros frequentemente superiores a 20 cm. Uma vez que estes motores têm de rodar à mesma velocidade que a roda, são inerentemente menos eficientes a baixas velocidades, mas são excelentes para manter a velocidade de cruzeiro a alta velocidade.

Prós e contras: comparação Entre motores de cubo com engrenagem e cubo de transmissão direta

Na Regen, avaliamos os tipos de motores não apenas pelas vantagens genéricas, mas também pelo seu desempenho em relação a parâmetros técnicos críticos, como a produção de binário, a eficiência energética, a durabilidade e a integração do sistema.

Motores de cubo com engrenagem

Vantagens:

• Saída de binário elevado: Ideal para subidas de montanha, transporte de carga pesada e condições frequentes de pára-arranca típicas da logística urbana.
• Leve e compacto: Permite um melhor manuseamento e cumpre facilmente os regulamentos sensíveis ao peso, tais como EN 15194.
• Funcionalidade da roda livre: Permite pedalar suavemente sem resistência do motor quando não está a ser alimentado.
• Eficiência energética a velocidades baixas a médias: Optimizado para condução urbana e percursos de entrega.
• Produção rentável: Os custos de produção mais baixos traduzem-se em preços competitivos para OEMs e ODMs.

Desvantagens:

• Desgaste mecânico: As engrenagens internas estão sujeitas a desgaste ao longo do tempo, normalmente após 10.000 a 15.000 kmdependendo da carga e do terreno.
• Ruído operacional: Embora os materiais modernos e as concepções de engrenagens helicoidais tenham reduzido os níveis de ruído, este continua a ser superior ao dos sistemas sem engrenagens.
• Não 1TP2Freio de emergência: O mecanismo de roda livre impede a recuperação de energia durante a travagem.

Motores de cubo de transmissão direta

Vantagens:

• Funcionamento silencioso: A ausência de pontos de contacto mecânicos resulta num desempenho quase silencioso, aumentando o conforto do condutor.
• 1TP2Capacidade de travagem generativa: Converte a energia cinética em energia da bateria, útil em descidas longas e reduzindo o desgaste dos travões.
• Durabilidade: Menos peças móveis conduzem a taxas de falha mecânica mais baixas ao longo do tempo.
• Eficiência estável a alta velocidade: O seu melhor desempenho é obtido a velocidades constantemente mais elevadas, o que o torna adequado para pedelecs de velocidade e transportes interurbanos.

Desvantagens:

• Pesado e volumoso: Acrescenta um peso significativo, o que pode afetar negativamente o manuseamento, especialmente no caso das bicicletas de carga.
• Binário baixo no arranque: Fraco desempenho em ambientes íngremes ou de paragem/arranque sem concepções sobredimensionadas.
• Resistência magnética: A ausência de uma roda livre torna mais difícil pedalar sem assistência.
• Menor eficiência em condições urbanas: Maior consumo de energia durante operações a baixa velocidade e acelerações frequentes.

Informações sobre aplicações do Regen

Com uma vasta experiência em projectos em diversos mercados, a Regen desenvolveu uma abordagem estruturada para a seleção de motores, particularmente para bicicletas de carga elétricasA indústria de transporte aéreo é uma das mais importantes do mundo, onde as exigências operacionais variam muito em função da geografia, da carga útil e dos padrões de utilização.

Seleção do motor com base no caso de utilização

• Bicicletas de carga urbanas: Para bicicletas de entrega em cidade que enfrentam paragens frequentes, trânsito e inclinações, recomendamos sistematicamente motores de cubo com engrenagem. O seu elevado binário e o seu design leve tornam-nos ideais para navegar em ambientes urbanos densos, maximizando a eficiência da bateria.
• Transporte de carga de longa distância: Quando os percursos envolvem terreno plano e velocidades de cruzeiro prolongadas, motores de acionamento direto se torne uma opção viável. Nesses casos, a travagem regenerativa pode oferecer ganhos incrementais de eficiência, especialmente em percursos com longas secções de descida.
• Aplicações em terrenos mistos: Em regiões com terreno variável, a nossa abordagem envolve frequentemente a simulação avançada de binário e a análise de carga para determinar se os sistemas de engrenagens melhorados ou as soluções híbridas oferecem um melhor desempenho.

Referências

1. Bicicletas Espin. (2022). Motores de cubo com engrenagem vs. de transmissão direta: Qual é o melhor? Recuperado de https://www.espinbikes.com
2. Ebikes.ca. (2024). Compreender o Regenerative Braking nas bicicletas eléctricas. Recuperado de https://www.ebikes.ca
3. MacArthur, J., Harpool, M., & Scheppke, D. (2021). O potencial da E-Bike: Avanços na tecnologia das bicicletas eléctricas. Centro de Investigação e Educação em Transportes (TREC). https://doi.org/10.15760/trec.274
4. Bafang. (2023). Whitepaper sobre tecnologia de motores. Recuperado de https://www.bafang-e.com
5. Mahle. (2024). Sistema X20: A próxima geração de motores leves para bicicletas eléctricas. Recuperado de https://mahle-smartbike.com
6. Neodrives. (2023). Soluções eficientes de transmissão direta para bicicletas eléctricas. Recuperado de https://www.neodrives.com
7. Comité Europeu de Normalização. (2023). EN 15194: Bicicletas com assistência eléctrica - EPAC Bicycles.

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