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中置电机与轮毂电机哪个好?优劣势对比?

日期:2019-01-21 08:33

  轮毂电机顾名思义就是将电机马达整合在花鼓内部,通电后电机将电能转化为机械能,从而带动车轮旋转,驱动车辆前进。

  通常设计师都会将轮毂电机安装在后轮,尤其是运动车型,因为相比于前叉,后三角在结构强度上要更加稳定可靠,力矩踏频信号的传递和走线也会更方便(前提是你想买的是电助力自行车而不是电驴)。市面上还有一些玲珑小巧的小轮径城市车为了兼顾内变速花鼓和车辆的整体外形,选用前轮毂方案也是ok的。一些品牌为了追求更强大的动力,给前后轮都装上了电机,额定功率甚至高达1000W,这种类型产品已经要被归入电摩的行列了。

  轮毂电机凭借成熟的设计方案和相对低廉的价格、占据了电助力自行车的大半壁江山。但由于电机是整合在车轮上,因此会打破整车的前后重量平衡,同时在山地越野时受颠簸冲击影响大;对于全避震车型,后轮毂电机还会增加簧下质量,后避震需要应对更大的惯性冲击,因此大品牌的运动车款通常都会选用中置电机。

  轮毂电机有两种类型:有齿电机也称为齿轮电机(通常是行星齿轮设计)和无齿电机也称直驱式电机。

  行星齿轮在电机里起到类似杠杆作用,它能够降低转速,放大输出力矩,使小巧轻量的电机也能有强劲的动力输出。上图是一个有齿轮毂电机的内部结构。

  早期的有齿轮毂电机受限于精度和材质,会出现摩擦阻力、噪音和磨损等问题。随着工业技术的发展,现在大多数有齿轮毂电机都制作得非常精良,这一点大家可以不必担心。

  当电力系统关闭,车辆处于滑行状态或者当我们用人力踩踏时,有齿轮毂电机的阻力要比无齿电机更小。听起来可能有点难以理解,这是因为有齿轮毂电机内部通常会设计一个离合装置,踩踏的力量通过离合装置分解直接作用于后轮,并不会带动电机内部的电磁结构旋转,因此不会带来过多的额外阻力。

  如上图所示,无齿轮毂电机的内部结构比较传统,没有复杂的行星减速装置,直接依靠电磁转化产生机械能来驱动车辆。

  无齿轮毂电机的内部可能没有离合装置(此类电机也被称为直接驱动式),因此断电骑行时需要克服磁阻,但正因如此,这种结构的轮毂电机可以实现动能回收,即在下坡时,将动能转化成电能储存在电池内。

  并非所有的无齿直驱式轮毂电机都能实现动能回收,尽管这听起来是一个很棒的点子,但实际实施起来需要更大的成本,并且会增加整个电助力系统的复杂程度,相比于回收的那一点点电量,显然是得不偿失的。

  上文说到高端的山地电助力自行车为了取得更好的运动性能表现,通常会采用中置电机的方案。中置电机顾名思义就是安置在车架中部(牙盘处)的电机。而根据安装方式,中置电机又分为车架整合一体式和外挂式两种。如果按照电机的结构和外形,又可分为同轴中置电机和平行轴中置电机。

  中置电机的优势在于能够尽量保持整车的前后重量平衡,并且不会影响避震器动作,电机所承受的路面冲击也更小,超高的整合度可以减少不必要的线管外露,因此在越野操控性、稳定性、通过性等方面要优于搭配轮毂电机的车款。同时玩家还可以自由选配轮组和变速器,花鼓的日常拆装保养也更为简单。

  当然,这里并不是说中置电机一定就会比轮毂电机出色,任何品牌产品都有等级高低之分,对比时也要综合性能、售价、用途等多个维度,大家在挑选时需理性看待。事实上,中置电机也并非完美无缺,由于驱动力需要通过齿盘和链条来传递给后轮,因此与轮毂电机相比,它会加剧齿盘和链条的磨损,并且在变速时踩踏需要稍微温柔一点才能避免链条与飞轮发出可怕的咯嘣声。

  同为中置电机,还有另一种同轴结构。同轴中置电机外部呈圆形,电机的动力输出轴和人力踩踏的牙盘轴位于同一轴心线上,内部同样有一系列的降速齿轮和离合装置,将电机的高转速降至与我们踩踏踏频接近,同时放大助力扭矩,来帮助我们对抗陡坡。

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