미드 드라이브 모터 작동 방식: 크랭크, 기어, 센서 및 토크 흐름 내부

대부분의 라이더에게 미드 드라이브 모터가 무엇인지 물어보면 간단한 버전을 듣게 될 것입니다. 페달을 밟는 데 도움이 됩니다. 사실이지만 흥미로운 부분은 한 층 더 깊은 곳에 있습니다. 미드 드라이브 모터는 배터리에서 직류를 받아 회전으로 변환하고 그 회전을 다리가 이미 사용하는 것과 동일한 체인링, 체인 및 카세트에 공급하는 소형 기어 전기 기계입니다. 동력은 구동계를 우회하지 않고 구동계에 들어가기 때문에 등반 동력부터 주행 거리, 체인 마모까지 자전거의 느낌에 관한 거의 모든 것이 단일 설계 결정에 따릅니다.

우리는 오랫동안 닝보에서 허브 모터를 제작해 왔습니다. 이는 다른 레이아웃도 연구하는 데 많은 시간을 소비한다는 것을 의미합니다. 미드 드라이브 유닛은 일부 문제를 아름답게 해결하고 다른 문제를 만들어냅니다. 바텀 브라켓의 하우징 내부에서 실제로 일어나는 일은 다음과 같습니다.

미드 드라이브 모터가 위치하는 곳

미드 드라이브 모터는 바텀 브래킷에 장착되며, 크랭크 축과 동심원이고 페달 바로 사이에 있습니다. 그 출력은 체인링에 도달한 다음 체인을 따라 뒤쪽 카세트로 이동하고 마지막으로 뒷바퀴로 이동합니다.

이는 크랭크셋을 접합부로 만듭니다. 두 가지 동력원, 즉 다리와 모터가 만나서 둘 다 단일 체인을 통해 나갑니다. 허브 구동 자전거에서는 두 경로가 분리되어 있습니다. 즉, 다리가 체인을 구동하는 반면 휠 허브 내부의 모터는 림을 직접 회전시키며 구동계에 닿지 않습니다.

하우징 내부: 전류에서 크랭크 토크까지

고정자, 권선 및 자석

거의 모든 미드 드라이브 모터는 3상 브러시리스 DC 기계입니다. 구리 권선이 있는 고정자는 하우징 내부에 위치하며 영구 자석이 있는 회전자는 하우징 주위를 회전합니다. 홀 센서는 회전자의 위치를 ​​보고하므로 컨트롤러는 항상 다음에 전원을 공급할 코일을 알 수 있습니다. 코일에 순차적으로 전원을 공급하면 로터가 회전합니다. 그게 전부입니다.

감소 단계

작은 모터는 수천 rpm으로 회전하는 반면 인간은 대략 60~90 rpm으로 페달을 밟습니다. 그 격차를 해소할 무언가가 있어야 합니다. 유성 기어 세트는 약 15:1 ~ 25:1의 결합 비율을 갖는 2단계로 구성되며 속도는 토크와 교환됩니다. 톱니 모양, 백래시 및 그리스 선택은 장치가 얼마나 조용한지, 추운 아침에 얼마나 잘 견딜 수 있는지를 결정합니다.

원웨이 클러치

기어박스와 체인링 사이에는 스프래그 또는 롤러 클러치가 있습니다. 페달을 백드라이브하지 않고도 모터가 체인을 구동할 수 있으므로 데드 기어박스를 끌지 않고도 모터를 끄고 타력 주행하거나 페달을 밟을 수 있습니다.

모터가 밀기 힘든 정도를 아는 방법

토크 센서 및 케이던스 센서

두 가지 센서 제품군이 지배적입니다. 케이던스 센서는 크랭크가 회전하고 있음을 감지하고 스위치가 켜집니다. 토크 센서는 일반적으로 버텀 브래킷의 스트레인 게이지를 통해 또는 축의 비틀림을 판독하여 사용자가 누르는 힘을 측정하고 이에 맞게 모터 출력의 크기를 조정합니다. 토크 감지는 미드 드라이브 자전거를 스위치가 아닌 다리의 연장처럼 느끼게 만드는 것입니다.

컨트롤러의 임무

컨트롤러는 해당 센서를 읽고, 배터리 전압과 속도를 관찰하고, DC를 3상 펄스로 절단합니다. 자속 기준 제어를 통해 초당 수백 번씩 타이밍을 조정하여 모터를 조용하고 효율적으로 유지하는 동시에 차단 속도를 강화하고 팩을 과방전으로부터 보호합니다.

전력 흐름, 단계별

1. 배터리는 컨트롤러에 DC를 공급합니다.
2. 센서는 페달 힘, 케이던스 및 휠 속도를 보고합니다.
3. 컨트롤러는 DC를 3상 전류로 변환하고 고정자 코일을 순차적으로 점화합니다.
4. 로터는 적당한 토크로 빠르게 회전합니다.
5. 유성 기어는 속도를 줄이고 토크를 증가시킵니다.
6. 단방향 클러치는 해당 토크를 체인링에 전달합니다.
7. 체인, 카세트, 뒷바퀴가 이를 도로로 전달합니다.

미드 드라이브 모터가 잘 올라가는 이유

장점은 원초적인 힘이 아니라 레버리지입니다. 모터는 구동계에 전력을 공급하기 때문에 자전거의 기어를 물려받습니다. 가파른 경사면에서 낮은 기어를 넣으면 모터는 효율적인 범위에서 계속 회전하며 바퀴는 증가된 토크로 천천히 회전합니다. 허브 모터는 그렇게 할 수 없습니다. 속도는 휠 속도에 연결되어 있으므로 힘든 오르막에서는 천천히 작동하고 가열되며 가장 필요할 때 정확히 효율성을 잃습니다.

절충안은 실제와 같습니다. 모터 토크는 주행할 때마다 체인과 카세트를 통과하므로 해당 부품이 더 빨리 마모됩니다. 또한 라이더는 미드 드라이브를 너무 높은 기어에 넣으면 구동계와 내부 기어박스 모두에 부담을 주기 때문에 현명하게 변속해야 합니다.

미드 드라이브와 허브 드라이브 한눈에 보기

허브 모터가 여전히 의미가 있는 곳

우리는 허브 모터를 제작하므로 이를 적절하게 고려하되 레이아웃이 그 자리를 차지합니다. 모터를 통과하는 체인도 없고, 정비할 기어박스도 없으며, 라이더가 기어에 대해 생각할 필요도 없습니다. 동력은 곧바로 휠로 전달되고, 스로틀 반응은 즉각적으로 느껴지며, 출퇴근용 자전거는 유지 비용이 저렴합니다. 우리 자신의 기어드 허브 모터 기술 복합 기어링과 내부 감속을 사용하여 중간 드라이브의 드라이브트레인 페널티 없이 낮은 휠 속도에서 유용한 토크에 도달합니다.

평평한 도시 경로, 산업 플랫폼 및 가벼운 통근자용 배달 자전거의 경우 이러한 조합은 타의 추종을 불허합니다.

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모터를 건강하게 유지하기

• 특히 모터 토크가 전달되는 중간 드라이브에서는 체인을 깨끗하게 유지하고 가볍게 윤활유를 바르십시오.
• 언덕 중간이 아니라 언덕 앞에서 변속하십시오.
• 모터가 걷는 속도로 작동할 정도로 높은 기어를 사용하지 마십시오.
• 자전거를 몇 주 동안 놓아두면 배터리를 약 30~80% 정도 충전하여 보관하십시오.
• 새로운 소음을 들어보세요. 윙윙거리는 소리, 딸깍거리는 소리, 웅웅거리는 소리는 일반적으로 베어링, 기어 또는 느슨한 하드웨어를 나타냅니다.
• 처음 몇 백 킬로미터 후에 액슬 너트와 모터 장착 볼트를 확인하십시오.

나만의 빌드를 위한 레이아웃 선택

사양표가 아닌 지형과 듀티 사이클부터 시작하십시오. 평평한 경로, 스로틀 선호도, 빠듯한 예산, 모든 지점을 허브 모터로 전환하는 것을 생각하지 않는 라이더. 긴 오르막, 무거운 짐, 기어 조작을 즐기는 라이더는 중간 드라이브를 향합니다. 많은 제품 라인이 결국 두 가지를 모두 제공하게 되는데, 거기에는 아무런 문제가 없습니다.

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미드 드라이브 모터는 실제로 소형 고속 모터, 2단 기어박스, 단방향 클러치 및 하나의 단위로 작동하는 센서 세트입니다. 전기적인 부분은 간단합니다. 영리한 부분은 출력이 구동계로 들어가는 곳입니다. 즉, 선택한 모든 기어가 모터의 성능을 배가시키는 곳입니다. 이를 이해하시면 미드 드라이브와 허브 드라이브의 차이는 단순히 의견의 문제가 아니라 경로, 부하 및 얼마나 많은 유지 관리를 원하는지에 대한 간단한 질문이 됩니다.