Comment fonctionne un moteur à entraînement central : à l'intérieur de la manivelle, des engrenages, des capteurs et du flux de couple

Demandez à la plupart des cyclistes ce que fait un moteur à entraînement central et vous entendrez la version simple : il vous aide à pédaler. C’est vrai, mais la partie intéressante se situe à un niveau plus profond. Un moteur à entraînement central est une machine électrique à engrenages compacte qui prend le courant continu de la batterie, le convertit en rotation et alimente cette rotation dans le même plateau, la même chaîne et la même cassette que vos jambes utilisent déjà. Étant donné que la puissance pénètre dans la transmission au lieu de la contourner, presque tout ce qui concerne la sensation du vélo, de la puissance de montée en puissance à l'usure de la chaîne, découle de cette décision de conception unique.

Nous construisons des moteurs de moyeu à Ningbo depuis longtemps, ce qui signifie que nous passons également de nombreuses heures à étudier l'autre configuration. Une unité à entraînement central résout magnifiquement certains problèmes et en crée d’autres. Voici ce qui se passe réellement à l’intérieur de ce boîtier au niveau du boîtier de pédalier.

Où se trouve un moteur à entraînement central

Un moteur à entraînement central se monte sur le boîtier de pédalier, concentrique à l'axe de manivelle et juste entre les pédales. Sa sortie atteint le plateau, puis descend la chaîne jusqu'à la cassette arrière et enfin jusqu'à la roue arrière.

Cela fait du pédalier un carrefour. Deux sources d'énergie s'y rencontrent, vos jambes et le moteur, et toutes deux partent via une seule chaîne. Sur un vélo à entraînement par moyeu, les deux chemins restent séparés : vos jambes entraînent la chaîne tandis que le moteur à l'intérieur du moyeu de roue fait tourner directement la jante et ne touche jamais la transmission.

À l'intérieur du boîtier : du courant au couple de manivelle

Stator, enroulements et aimants

Presque tous les moteurs à entraînement central sont des machines à courant continu triphasées sans balais. Un stator portant des enroulements en cuivre se trouve à l’intérieur du boîtier et un rotor doté d’aimants permanents tourne autour de lui. Les capteurs à effet Hall signalent la position du rotor afin que le contrôleur sache toujours quelle bobine alimenter ensuite. Alimentez les bobines en séquence et le rotor tourne ; c'est tout le truc.

L'étape de réduction

Un petit moteur tourne volontiers à quelques milliers de tr/min, tandis qu'un humain pédale à environ 60 à 90 tr/min. Il faut que quelque chose comble cet écart. Les trains planétaires, souvent à deux étages avec des rapports combinés d'environ 15:1 à 25:1, échangent la vitesse contre le couple. La forme des dents, le jeu et le choix de la graisse déterminent le degré de silence de l'appareil et sa capacité à survivre à une matinée froide.

L'embrayage unidirectionnel

Entre la boîte de vitesses et le plateau se trouve un embrayage à cames ou à rouleaux. Il permet au moteur d'entraîner la chaîne sans faire reculer vos pédales, de sorte que vous pouvez rouler en roue libre ou pédaler avec le moteur éteint sans traîner une boîte de vitesses morte.

Comment le moteur sait à quel point il est difficile de pousser

Capteurs de couple et capteurs de cadence

Deux familles de capteurs dominent. Un capteur de cadence détecte simplement que les manivelles tournent et active l'assistance. Un capteur de couple mesure la force avec laquelle vous poussez, généralement via des jauges de contrainte dans le boîtier de pédalier ou en lisant la torsion de l'essieu, et adapte la puissance du moteur en conséquence. La détection de couple est ce qui donne l'impression qu'un vélo à entraînement central est une extension de vos jambes plutôt qu'un interrupteur.

Le travail du contrôleur

Le contrôleur lit ces capteurs, surveille la tension et la vitesse de la batterie et découpe le courant continu en impulsions triphasées. Grâce à un contrôle orienté champ, il ajuste la synchronisation des centaines de fois par seconde, ce qui maintient le moteur silencieux et efficace tout en renforçant la vitesse de coupure et en protégeant le pack d'une décharge profonde.

Flux de puissance, étape par étape

1. La batterie fournit du courant continu au contrôleur.
2. Les capteurs signalent la force de pédale, la cadence et la vitesse des roues.
3. Le contrôleur convertit le courant continu en courant triphasé et allume les bobines du stator en séquence.
4. Le rotor tourne rapidement et avec un couple modeste.
5. Les engrenages planétaires réduisent la vitesse et multiplient le couple.
6. Un embrayage unidirectionnel transmet ce couple au plateau.
7. La chaîne, la cassette et la roue arrière le transportent sur la route.

Pourquoi les moteurs à entraînement central grimpent si bien

L’avantage n’est pas la puissance brute, mais l’effet de levier. Parce que le moteur alimente la transmission, il hérite des vitesses du vélo. Passez à une vitesse basse sur une pente raide et le moteur continue de tourner dans sa plage efficace tandis que la roue tourne lentement avec un couple multiplié. Un moteur de moyeu ne peut pas faire cela : sa vitesse est liée à la vitesse des roues, donc lors d'une montée difficile, il tourne lentement, chauffe et perd de son efficacité exactement au moment où vous en avez le plus besoin.

Les compromis sont tout aussi réels. Le couple du moteur passe à travers la chaîne et la cassette à chaque trajet, de sorte que ces pièces s'usent plus rapidement. Les pilotes doivent également changer de vitesse de manière judicieuse, car trimballer un rapport intermédiaire dans un rapport trop haut met à rude épreuve la transmission et la boîte de vitesses interne.

Mi-entraînement vs Lecteur de moyeu en un coup d'œil

Là où les moteurs de moyeu ont encore du sens

Nous construisons des moteurs à moyeu, alors prenez cela avec le grain de sel approprié, mais la configuration mérite sa place. Il n'y a pas de chaîne qui traverse le moteur, pas de boîte de vitesses à entretenir et aucune obligation pour le pilote de penser aux vitesses. La puissance va directement au volant, la réponse de l’accélérateur est immédiate et une flotte de vélos de déplacement reste peu coûteuse à entretenir. Le nôtre technologie des moteurs à moyeux réducteurs utilise un engrenage composite et une réduction interne pour atteindre un couple utile à basse vitesse de roue sans les pénalités de transmission d'un entraînement central.

Pour les vélos de livraison sur les itinéraires urbains plats, les plates-formes industrielles et les navetteurs légers, cette combinaison est difficile à battre.

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Garder l'un ou l'autre moteur en bonne santé

• Gardez la chaîne propre et légèrement lubrifiée, en particulier sur un entraînement intermédiaire, où elle transporte le couple moteur.
• Déplacez-vous avant la colline, pas à mi-hauteur.
• Évitez de rouler avec un rapport si haut que le moteur travaille au rythme du pas.
• Stockez les batteries entre 30 et 80 % de charge environ si le vélo reste assis pendant des semaines.
• Écoutez les nouveaux bruits. Un gémissement, un clic ou un grondement indique généralement des roulements, des engrenages ou du matériel desserré.
• Vérifiez les écrous d’essieu et les boulons de fixation du moteur après les premières centaines de kilomètres.

Choisir une mise en page pour votre propre construction

Commencez par le terrain et le cycle de service, pas par la fiche technique. Itinéraires plats, préférence pour l'accélérateur, budgets serrés et pilotes qui préfèrent ne pas penser à tout déplacer vers un moteur à moyeu. Les longues montées, les charges lourdes et les cyclistes qui aiment travailler les vitesses pointent vers un entraînement à mi-course. De nombreuses gammes de produits finissent par offrir les deux, et il n’y a rien de mal à cela.

Si vous envisagez un entraînement de moyeu pour un nouveau modèle, notre solutions de moteur de moyeu couvrent les options avant et arrière, depuis les unités de banlieue de 250 W jusqu'aux versions à couple élevé pour les véhicules cargo et commerciaux.

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Un moteur à entraînement central est en réalité un petit moteur à grande vitesse, une boîte de vitesses à deux étages, un embrayage unidirectionnel et un ensemble de capteurs fonctionnant comme une seule unité. La partie électrique est simple. La partie intelligente est là où va la production : dans votre transmission, où chaque vitesse que vous sélectionnez multiplie ce que le moteur peut faire. Comprenez cela, et la différence entre un entraînement central et un entraînement central cesse d'être une question d'opinion et devient une simple question sur votre itinéraire, votre charge et le niveau d'entretien avec lequel vous souhaitez vivre.