So funktioniert ein Mittelmotor: In der Kurbel, den Zahnrädern, den Sensoren und dem Drehmomentfluss

Wenn Sie die meisten Fahrer fragen, was ein Mittelmotor leistet, werden Sie die einfache Version hören: Er hilft Ihnen beim Treten. Stimmt, aber der interessante Teil liegt eine Ebene tiefer. Ein Mittelantriebsmotor ist eine kompakte elektrische Getriebemaschine, die Gleichstrom von der Batterie aufnimmt, ihn in Rotation umwandelt und diese Rotation in dasselbe Kettenblatt, dieselbe Kette und dieselbe Kassette einspeist, die Ihre Beine bereits verwenden. Da die Kraft in den Antriebsstrang gelangt, anstatt ihn zu umgehen, ergibt sich schnell alles, was das Fahrgefühl des Fahrrads ausmacht, von der Steigleistung über die Reichweite bis hin zum Kettenverschleiß, aus dieser einzigen Designentscheidung.

Wir bauen in Ningbo schon seit langem Nabenmotoren, was bedeutet, dass wir viele Stunden damit verbringen, auch das andere Layout zu studieren. Eine Mittelantriebseinheit löst einige Probleme wunderbar und schafft andere. Hier ist, was tatsächlich in diesem Gehäuse am Tretlager passiert.

Wo ein Mittelmotormotor sitzt

Am Tretlager ist ein Mittelmotor montiert, konzentrisch zur Kurbelachse und direkt zwischen den Pedalen. Sein Output erreicht das Kettenblatt, wandert dann entlang der Kette zur hinteren Kassette und schließlich zum Hinterrad.

Das macht die Kurbelgarnitur zu einer Verbindungsstelle. Dort treffen zwei Kraftquellen aufeinander, Ihre Beine und der Motor, und beide gehen über eine einzige Kette nach außen. Bei einem Fahrrad mit Nabenantrieb bleiben die beiden Wege getrennt: Ihre Beine treiben die Kette an, während der Motor in der Radnabe die Felge direkt dreht und niemals den Antriebsstrang berührt.

Im Inneren des Gehäuses: Vom Strom zum Kurbeldrehmoment

Stator, Wicklungen und Magnete

Fast alle Mittelantriebsmotoren sind dreiphasige bürstenlose Gleichstrommaschinen. Im Inneren des Gehäuses sitzt ein Stator mit Kupferwicklungen, um den sich ein Rotor mit Permanentmagneten dreht. Hall-Sensoren melden die Position des Rotors, sodass die Steuerung immer weiß ist, welche Spule als nächstes aktiviert werden muss. Bestromen Sie die Spulen nacheinander und der Rotor dreht sich; Das ist der ganze Trick.

Die Reduktionsstufe

Ein kleiner Motor dreht sich gerne mit ein paar tausend Umdrehungen pro Minute, während ein Mensch mit etwa 60 bis 90 Umdrehungen pro Minute in die Pedale tritt. Etwas muss diese Lücke schließen. Planetengetriebesätze, oft zweistufig mit kombinierten Übersetzungsverhältnissen von etwa 15:1 bis 25:1, tauschen Drehzahl gegen Drehmoment. Zahnform, Spiel und Fettauswahl entscheiden darüber, wie leise sich das Gerät anfühlt und wie gut es einen kalten Morgen übersteht.

Die Freilaufkupplung

Zwischen dem Getriebe und dem Kettenblatt sitzt eine Klemm- oder Rollenkupplung. Dadurch treibt der Motor die Kette an, ohne dass Ihr Pedal zurückgedrängt wird, sodass Sie bei ausgeschaltetem Motor im Leerlauf fahren oder in die Pedale treten können, ohne ein kaputtes Getriebe herumzuschleppen.

Wie der Motor weiß, wie stark er schieben muss

Drehmomentsensoren und Trittfrequenzsensoren

Es dominieren zwei Sensorfamilien. Ein Trittfrequenzsensor erkennt einfach, dass sich die Kurbeln drehen und schaltet die Unterstützung ein. Ein Drehmomentsensor misst, wie stark Sie drücken, normalerweise über Dehnungsmessstreifen im Tretlager oder durch Ablesen der Verdrehung in der Achse, und skaliert die Motorleistung entsprechend. Durch die Drehmomenterkennung fühlt sich ein Fahrrad mit mittlerem Antrieb eher wie eine Verlängerung Ihrer Beine als wie ein Schalter an.

Die Aufgabe des Controllers

Der Controller basiert auf diesen Sensoren, überwacht die Batteriespannung und -geschwindigkeit und zerlegt den Gleichstrom in dreiphasige Impulse. Mit der feldorientierten Steuerung passt es das Timing hunderte Male pro Sekunde an, wodurch der Motor leise und effizient bleibt, während gleichzeitig die Abschaltgeschwindigkeit erhöht und der Akku vor Tiefentladung geschützt wird.

Kraftfluss, Schritt für Schritt

1. Die Batterie versorgt den Controller mit Gleichstrom.
2. Sensoren melden Pedalkraft, Trittfrequenz und Radgeschwindigkeit.
3. Der Controller wandelt Gleichstrom in Drehstrom um und zündet die Statorspulen nacheinander.
4. Der Rotor dreht sich schnell und mit bescheidenem Drehmoment.
5. Planetengetriebe reduzieren die Drehzahl und vervielfachen das Drehmoment.
6. Eine Freilaufkupplung überträgt dieses Drehmoment auf das Kettenblatt.
7. Kette, Kassette und Hinterrad bringen es auf die Straße.

Warum Mittelmotoren so gut klettern

Der Vorteil liegt nicht in roher Kraft, sondern in der Hebelwirkung. Da der Motor den Antriebsstrang steuert, übernimmt er die Gänge des Fahrrads. Wenn Sie an einem steilen Gefälle einen niedrigen Gang einlegen, dreht sich der Motor weiterhin in seinem effizienten Bereich, während sich das Rad langsam mit vervielfachtem Drehmoment dreht. Ein Nabenmotor kann das nicht leisten: Seine Geschwindigkeit ist an die Radgeschwindigkeit gebunden, sodass er bei einem harten Anstieg langsam läuft, sich erwärmt und genau dann an Effizienz verliert, wenn Sie ihn am meisten brauchen.

Die Kompromisse sind genauso real. Das Motordrehmoment wird bei jeder Fahrt durch die Kette und die Kassette geleitet, sodass diese Teile schneller verschleißen. Außerdem muss der Fahrer mit Bedacht schalten, denn das Mitschleppen eines Mittelgetriebes in einem zu hohen Gang belastet den Antriebsstrang und das interne Getriebe gleichermaßen.

Mittlerer Antrieb vs. Hub-Drive auf einen Blick

Wo Nabenmotoren immer noch Sinn machen

Wir bauen Nabenmotoren, nehmen Sie das mit Vorsicht, aber das Layout verdient seinen Platz. Es gibt keine Kette, die durch den Motor läuft, kein Getriebe, das gewartet werden muss, und der Fahrer muss sich nicht um die Gänge kümmern. Die Kraft geht direkt ans Lenkrad, die Gasannahme ist sofort spürbar und die Wartung einer Flotte von Pendlerfahrrädern bleibt kostengünstig. Unser eigenes Getriebe-Nabenmotor-Technologie nutzt Verbundgetriebe und interne Untersetzung, um bei niedrigen Radgeschwindigkeiten ein nutzbares Drehmoment zu erreichen, ohne die Antriebsstrangnachteile eines Mittelgetriebes.

Für Lastenfahrräder auf flachen Stadtstrecken, Industrieplattformen und leichten Pendlern ist diese Kombination kaum zu übertreffen.

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Halten Sie beide Motoren gesund

• Halten Sie die Kette sauber und leicht geschmiert, insbesondere bei Mittelantrieb, wo sie das Motordrehmoment überträgt.
• Schalten Sie vor dem Hügel, nicht auf halber Höhe.
• Vermeiden Sie es, in einem so hohen Gang zu fahren, dass der Motor im Schritttempo arbeitet.
• Lagern Sie den Akku bei etwa 30 bis 80 Prozent Ladung, wenn das Fahrrad wochenlang steht.
• Achten Sie auf neue Geräusche. Stören, Klicken oder Rumpeln deuten normalerweise auf Lager, Zahnräder oder lockere Hardware hin.
• Überprüfen Sie nach den ersten paar hundert Kilometern Achsmuttern und Motorbefestigungsschrauben.

Wählen Sie ein Layout für Ihren eigenen Build

Beginnen Sie mit dem Gelände und dem Arbeitszyklus, nicht mit dem Datenblatt. Flache Strecken, Gaspedalvorlieben, knappe Budgets und Fahrer, die lieber nicht über einen Gangwechsel nachdenken möchten, sprechen alle für einen Nabenmotor. Lange Anstiege, schwere Lasten und Fahrer, die gerne mit den Gängen arbeiten, deuten auf einer mittleren Fahrt hin. Viele Produktlinien bieten auf jeden Fall beides an, und es ist nichts auszusetzen.

Wenn Sie einen Nabenantrieb für ein neues Modell in Betracht ziehen, ist unser Nabenmotorlösungen Decken Front- und Heckoptionen ab, von 250-W-Pendlereinheiten bis hin zu drehmomentstarken Modellen für Fracht- und Nutzfahrzeuge.

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Ein Mittelantriebsmotor ist eigentlich ein kleiner Hochgeschwindigkeitsmotor, ein zweistufiges Getriebe, eine Freilaufkupplung und eine Reihe von Sensoren, die als eine Einheit arbeiten. Der elektrische Teil ist unkompliziert. Der Clou daran ist, wohin die Leistung geht: in Ihrem Antriebsstrang, wo jeder von Ihnen gewählte Gang die Leistungsfähigkeit des Motors vervielfacht. Wenn Sie das verstehen, ist der Unterschied zwischen einem Mittelantrieb und einem Nabenantrieb keine Ansichtssache mehr, sondern eine einfache Frage zu Ihrer Route, Ihrer Ladung und dem Wartungsaufwand, mit dem Sie leben möchten.