電動自転車ハブ モーターおよびスクーター ハブ モーター: テクニカル ガイドと選択のヒント

ハブモーターとは何ですか、そしてどのように機能しますか

ハブ モーターは、車両のホイール ハブに直接組み込まれた電気モーターです。チェーン、ベルト、またはギアボックスに依存して動力を伝達する従来のドライブトレイン システムとは異なり、ハブ モーターはトルクをホイールに直接伝達します。その結果、機械構造が単純になり、メンテナンスの必要性が低くなり、動作音が静かになります。

電動自転車やスクーターで使用されている最新のハブ モーターのほとんどは、 ブラシレス永久磁石同期モーター (BLDC/PMSM) 。この設計により機械的ブラシが不要になり、効率が大幅に向上し、耐用年数が延長されます。このカテゴリには、次の 2 つの主要な構成があります。

• ギアレス (ダイレクトドライブ) ハブ モーター — モーターローターは車輪そのものです。これらのユニットは堅牢で、回生ブレーキが可能で、高速アプリケーションに最適です。その代償として、重量が重くなり、低速でのトルクが減少します。
• ギヤードハブモーター — 内部遊星歯車セットによりトルク出力が増大します。これにより、モーターはより軽量でコンパクトになり、低速や傾斜地でも良好に動作しますが、時間の経過とともにギアに多少の騒音と摩耗が発生します。

電動自転車とスクーターの両方のアプリケーションはハブ モーター テクノロジーに依存していますが、各車両タイプの特定の要件は大きく異なります。当社の全製品をご覧ください ハブモーター製品 多様なエレクトロモビリティ用途向けに設計されています。

電動自転車ハブ モーターとスクーター ハブ モーター: 主な違い

基礎となる物理学は同じですが、電動自転車とスクーターのハブ モーターは、まったく異なる車両プラットフォームに基づいて設計されています。メーカー、インテグレーター、調達チームがコンポーネントを指定する場合、これらの違いを理解することが重要です。

電動自転車のハブ モーターは、効率、軽量、ペダル アシストの互換性を優先しています。ほとんどの市場の規制上の制約により、連続出力は 250W ～ 750W に制限されているため、エンジニアはバイクのジオメトリを崩さないようにモーターを十分にコンパクトに保ちながら、低中速域のトルク曲線を最適化する必要があります。

対照的に、スクーターのハブ モーターは、より高い持続負荷、より大きな発熱、より積極的な加速プロファイルに対応する必要があります。スクーターに特有の小さなホイール直径は、同等の車両性能を達成するために、モーターが車軸でより高いトルクを生成する必要があることを意味します。これが、スクーターモーターの定格がエントリーレベルのモデルであっても 1000W 以上であることが多い理由です。

アプリケーションに適したハブ モーターを選択する方法

ハブ モーターの選択には、相互に依存するいくつかのパラメーターのバランスをとる必要があります。どこか 1 つの領域で不一致があると、過熱、パフォーマンスの低下、または早期故障が発生する可能性があります。評価すべき主な要素は次のとおりです。

• ホイール直径とタイヤの互換性 — モーターはホイールハブ内に正確に収まる必要があります。電動自転車モーターは通常、20 インチ、26 インチ、27.5 インチ、または 700C リム用に設計されています。スクーター モーターは、8 インチ、10 インチ、または 12 インチのソリッド タイヤまたは空気入りタイヤ用に作られています。
• 電力および電圧定格 — モーターの定格電圧をバッテリー パックに合わせます。 36V システムで 48V モーターを実行すると、出力が低下し、不安定になる可能性があります。定格電圧を超えると過熱や絶縁破壊の危険があります。
• トルク要件 — 車両重量、最大勾配、目標加速度に基づいて必要なピークトルクを計算します。貨物や丘陵地で使用されるスクーターには、通常、80 Nm を超える最大トルクのモーターが必要です。
• 前輪と後輪の取り付け — フロントハブモーターは取り付けを簡素化し、均等な重量配分を提供しますが、滑りやすい路面ではトラクションが低下する可能性があります。リアハブモーターは、より優れたトラクションとより自然なライディングフィールを提供するため、パフォーマンス指向のデザインで主流を占めています。
• 熱管理 — 配達用スクーターやカーゴ電動自転車などの高負荷サイクルのアプリケーションの場合は、熱放散を促進する強化されたステーター材料とハウジング設計を備えたモーターを選択してください。

パフォーマンスロードバイクなど、コンパクトさとボトムブラケットの効率が最重要であるアプリケーションの場合、 ミッドドライブモーター ハブ モーター構成に代わる優れた代替手段となる可能性があります。

モーターとコントローラーのマッチングの重要性

ハブ モーターは単独で動作することはありません。現実世界のパフォーマンスは、次のような要素によって決まります。 モーターコントローラー モーター自体によるものと同様です。コントローラは、相電流、スイッチング周波数、弱め界磁戦略、および熱保護しきい値を制御します。これらはすべて、効率、応答性、寿命に直接影響します。

モーターとコントローラーのペアリングが不十分な場合、一般的に次のような結果が生じます。

• 電流制限の不一致による過剰な発熱
• 不適切な極対構成によって引き起こされるトルクリップルと振動
• 回生ブレーキ効率の低下
• 不安定な起動動作を引き起こすホール センサーの通信エラー

適切にマッチングするには、モーターの KV 値、極数、相抵抗、およびインダクタンスを、コントローラーの PWM 周波数、電流定格、および FOC (フィールド指向制御) アルゴリズムと調整する必要があります。 OEM 顧客とシステム インテグレーターにとって、モーターとコントローラーの両方を検証済みのペアとして提供するサプライヤーと協力することで、このエンジニアリング リスクの多くが排除されます。詳細を参照してください コントローラーとモーターのマッチングに関するアドバイス 当社の全製品ラインナップにわたる組み合わせガイドラインについては、こちらをご覧ください。

ハブモーターの専門メーカーと提携する理由

電動自転車やスクーターのハブモーターの世界市場は、排出ガス規制の強化、都市部のモビリティ需要の高まり、マイクロモビリティインフラの拡大によって急速に成長しています。自動車メーカーにとって、この成長は機会とリスクの両方をもたらします。今日行われる調達に関する決定が、今後数年間の製品の信頼性、保証コスト、ブランドの評判を決定します。

Shanghai APT Power Technology Co., Ltd. は、永久磁石同期モーターの駆動および制御システムの開発と製造を専門としています。当社の B2B 製品ポートフォリオは、次の 3 つの取り組みを中心に構築されています。

• 検証済みのドライブ システム — APT は、低い周囲温度でのコールドスタート状態から、要求の厳しい環境での持続的な高負荷サイクルに至るまで、動作範囲全体にわたって安定した動作を保証するために事前テストされた、適合するハブ モーターとコントローラー アセンブリを提供します。
• アプリケーション固有のカスタマイズ — 車両のプラットフォームが異なります。 APT は、電動自転車、スクーター、電動バイク、小型電気自動車の固有の要件を満たすために、カスタマイズされたモーター巻線仕様、ハウジング寸法、ファームウェア パラメータで OEM 顧客をサポートします。
• エンドツーエンドの技術サポート — 販売前のシステム設計コンサルティングからオンサイトでのコミッショニングおよび販売後のファームウェア更新に至るまで、APT は製品ライフサイクルのあらゆる段階で体系的な技術サポートを提供します。

電動モビリティが進化し続けるにつれて、コアドライブトレインコンポーネントに求められる基準は高まる一方です。モーターに関する深い専門知識、コントローラーの統合能力、世界的なサプライチェーンでの実績を兼ね備えたメーカーと提携することは、競争力があり信頼性の高い電気自動車製品への最も信頼できる道です。