Bürstenlose Gleichstrommotoren PDF Drucken E-Mail

Unsere bürstenlosen Gleichstrommotoren ("brushless DC"=BLDC), die hallsensorgesteuert oder hallsensorfrei angesteuert werden können, sind in mehreren  Varianten erhältlich:

  • als leichte und kleine 250W Freilauf-Getriebemotoren für Pedelecs 
  • als grosse und schwere sog. "205er" directdrive-Motoren von 250W bis ca 650W

Dabei sind die Freilauf-Getriebemotoren für den Einsatz in "normalen" Fahrrädern gedacht, und die Directdrive-Motoren für Fahrräder, bei denen ein Maximum an Wartungsfreiheit angestrebt wird, zb Lastenfahrräder und mehrspurige Fahrräder, die ein hohes Drehmoment und/oder eine hohe Dauerleistung brauchen. (Allerdings spricht technisch mal nichts dagegen, einen Directdrive-Motor in ein "normales" Fahrrad einzubauen.)

Die Entscheidung, welcher dieser beiden Motortypen "der bessere" ist, ist grundsätzlicher Natur und oft nicht leicht zu treffen. 

Grundsätzlich gilt: Ein Fahrrad mit Getriebemotor fühlt sich noch als "Fahrrad" an (PKW), ein Fahrrad mit directdrive fühlt sich eher wie ein Kleinmofa an (LKW), wobei man immer noch mittreten kann.

Rechtlicher Hinweis: Fahrzeuge mit mehr als 250W elektrisch erzeugter Dauerleistung "an der Motorwelle" sind in den meisten EU-Ländern und der Schweiz zulassungspflichtig.

Fahrzeuge mit mehr als 250W Dauerleistung (S1-Leistung), aber nur 25km/h Nenngeschwindigkeit (plus Toleranz) gelten als "Kleinkraftrad mit geringer Leistung bis 25km/h", die Anmeldung ist einfach und kostengünstig. Ein Versicherungskennzeichen wird ausgestellt. Ein Pedelec-Sensor ist nicht erforderlich. Das ist auch der Grund, warum ia Controller, die eine Leistung wesentlich über 250W erlauben, gar keinen Pedelecsensor-Eingang haben (bei uns sind das die 22A und 30A Controller).

Fahrzeuge bis 45km/h Nenngeschwindigkeit müssen höhere Anforderungen erfüllen. Auch hier ist eine Zulassung möglich, allerdings sehr aufwändig. Ein Pedelec-Sensor ist nur erforderlich, falls das Fahrrad als sog "S-Pedelec" zugelassen wird (eine Unterart der 45km/h-Fahrzeuge), da ein solches nur 20km/h ohne Mittreten fahren darf ("erweiterte Anfahrhilfe"). Es gibt keine Bausätze mit einer fertigen Zulassung für 45km/h, da die grössten Anforderungen an das Fahrrad selbst gestellt werden (zertifizierte Komponenten, etc).

Technischer Hinweis: Alle unsere Motoren sind sowohl im sog. "hallsensorgesteuerten" Modus, wie auch im "sensorlosen" Betrieb betriebsfähig, wie dies für moderne BLDC Motoren typisch ist. Näheres dazu unter Technik/Controller.

Modulares Drehzahl- und Drehmomentkonzept

Darunter verstehen wir, dass die Drehzahl und das Drehmoment unserer Motoren, Ihren speziellen Bedürfnissen angepasst werden kann, indem die Motoren bei uns, auf Ihren Anwendungsfall zugeschnitten, zusammengebaut werden.   

Unsere Motoren sind, wie auch die meisten anderen erhältlichen Umbausatz-Motoren, standardmässig so ausgelegt, dass sie im normalen Betrieb, bei 36V mit einer sog. "nativen Wicklung" (26" Wicklung in 26" Laufrad, 20" in 20" etc) ihre Nenngeschwindigkeit (NG) (Geschwindigkeit die auf ebener Strecke ohne Gegenwind bei einem normalen Fahrrad ohne Mittreten erreicht wird) von ca 26km/h erreichen. Durch verschiedene Einflüsse kann die reale Nenngeschwindigkeit um einige % variieren.

Davon unterschieden werden muss die sog. "Unterstützungsgrenze (UG)", die ca 10% höher liegt. Diese darf bei Pedelecs 25km/h (plus Toleranz) betragen. Wir legen unsere Motoren so aus, dass sie mit nativer Wicklung im Betrieb mit 36V-Akkus möglichst in dieser Bandbreite bleiben, um pedelec-legal zu sein.

Letzlich haben wir aber auf die real erzielte Geschwindigkeit im Detail keinen Einfluß, da diese von vielerlei Faktoren abhängt, so ist zb die Unterstützungsgrenze linear von der Akkuspannung abhängig: Ein schwächelnder Akku mit schnell abfallender Nennspannung wird also im Betrieb sehr bald eine geringere Geschwindigkeit ergeben als ein neuer Akku, der die Spannung konstant hält. Aber auch der Luftwiderstand wirkt sich auf die reale Unterstützungsgrenze stark aus - bei Gegenwind wird die optimale UG zb nicht erreicht.

Dzt bieten wir folgende Drehzahlen der Motoren an:

  • 26/28" 'Bergwicklung', ca 6rpm/V, also ca 200rpm bei 36V (nur mehr Restbestände)
  • 26/28" nativ, ca 6.5 rpm/V, also ca 230 rpm bei 36V
  • 24" nativ, ca 7.5 rpm/V, also ca 270 rpm bei 36V
  • 20" nativ, ca 9.0 rpm/V, also ca  320 rpm bei 36V
  • 16" nativ, ca 11.0 rpm/V, also 400 rpm bei 36V
  • 12" nativ, ca 15.0 rpm/V, also 550rpm bei 36V (nur experimentell, auf Anfrage)
Wie man sieht, sind die Motor-Wicklungen für 26" und 28" identisch, da der Unterschied des Reifenumfanges keine eigene Wicklung rechtfertigen würde. So gesehen ist bei gleichem Motor ein 28" Rad um 1-2km/h schneller, aber auch am Berg etwas weniger kräftig.

Der Effekt einer "Bergwicklung" (langsamer als Nenngeschwindigkeit, aber bergstärker) kann bei jedem Laufrad (bei 26/28" nur eingeschränkt, da extrem langsame Wicklungen nicht zur Verfügung stehen) durch Einbau einer langsameren Wicklung als der nativen, also der Wicklung einer grösseren Felge erreicht werden (zb 26/28" Wicklung in 20" Laufrad etc). So eine Kombination ist pedelec-legal, dh der Gesetzgeber hat gegen eine Erhöhung des Drehmomentes zulasten der Geschwindigkeit nichts einzuwenden. Solche Kombinationen sind in der Tabelle unten grün markiert.

Beim Einbau einer schnelleren Wicklung als dies der Felge entspricht (also der nativen Wicklung eines kleineren Laufrades), ergibt sich ein höherer Nennbereich auch bei 36V, so ein Fahrzeug ist nicht mehr Pedelec-legal und muss, um beim Betrieb auf öffentlichen Strassen legal zu sein, als Kleinkraftrad bis 45km/h angemeldet werden (siehe oben). Beim Einsatz von 48V-Akkus gilt dasselbe auch schon für native Wicklungen.

Da die Leistung beim Einbau einer schnelleren Wicklung gleich bleibt, sinkt das Drehmoment, dh so ein Motor ist beim Anfahren und am Berg schwächer. Grob gilt, dass man das an Drehmoment verliert, was man an Geschwindigkeit gewinnt. Auch der Verbrauch des Motors steigt ia an, da der Motor in einem schlechteren Wirkungsgradbereich läuft, und natürlich der höhere Luftwiderstand sich erheblich auswirkt.

Im Gegensatz dazu, bewirkt eine höhere Akkuspannung immer höhere Geschwindigkeit und höhere Leistung, dh das Drehmoment ("Bergleistung") bleibt gleich. Diese Methode ist besonders verschleissend für die Getriebezahnräder, da höhere Geschwindigkeit und höhere Leistung den Abrieb vergrössern. 

Einen Überblick über die Unterstützungsgrenzen "UG", beim Einsatz von verschiedenen Laufrädern und Wicklungen, beim 36V-Betrieb finden Sie in der folgenden Tabelle:

 

 v Wicklung v // Felge ->UG 16"
UG 20"
 UG 24"
UG 26"
UG 28"
26/28" native Wicklung (ca 230rpm@36V) 1823
 2528
29
24" nativ = Schnellwicklung 'light'(ca 270rpm@36V)2125
 2933
35
20" nativ = Schnellwicklung (ca 320rpm@36V)
25
29
 3337
40
16" nativ = Superschnellwicklung (ca 420rpm@36V)
2937
 4350
53
12" nativ = Hyperschnellwicklung testweise (ca 500rpm@36V)
33
45 5463
66

 

Wie man erkennen kann, liegt beim Einsatz einer "nativen" Wicklung auch bei 36V (typisch für LiMn) die Unterstützungsgrenze UG noch im Pedelec-legalen Bereich von 25km/h plus einer gewissen Toleranz. Diese Kombinationen sind fett markiert.

Leider ist es uns dzt, trotz Nachfrage, nicht möglich, Wicklungen mit < 230rpm@36V zu bekommen, dh "Bergwicklungen 26/28". Verwenden Sie in diesem Fall bitte stärkere Controller, zb 17A statt 14A, damit lässt sich das Drehmoment um 20% steigern. 

Der 17A Controller hat allerdings auch gewisse Nachteile:

  • durch erhöhtes Drehmoment ergibt sich auch ein erhöhter Getriebeverschleiss. Wie konkret sich das Wartungsintervall von Zahnrädern oder Getriebefreilauf verkürzt, hängt von sehr individuellen Faktoren ab. Da Zahnräder und Freilauf Standard-Ersatzteile sind, ergibt sich jedenfalls kein unlösbares Problem.
  • der Akku muss die 17A auch liefern können, ohne selbst dabei Schaden zu nehmen. Im Fall von LiMn Akkus ist das grenzwertig. Dh bei täglicher Nutzung des Akkus sollte besser LiFePo verwendet werden, der die 17A leicht liefern kann. Für den LiMn Akku ergibt sich durch häufiges Belasten mit 17A eine Verringerung seiner Zyklenfestigkeit. Ein seltenes, kurzes Belasten in diesem Bereich ist eher unbedenklich.
Abgesehen davon ist die Stromerhöhung ein billiger und einfacher Weg, zu mehr Leistung am Berg zu kommen (ca +20%).

Wenn Sie nicht wissen, welche Drehzahl/Drehmoment für Sie die beste ist, kontaktieren Sie uns bitte per mail unter Diese E-Mail-Adresse ist gegen Spambots geschützt! Sie müssen JavaScript aktivieren, damit Sie sie sehen können. , wir werden dann für Ihren speziellen Anwendungsfall die beste Kombination erarbeiten.