Come funziona un motore elettrico per bicicletta

Un motore elettrico fornisce energia alle ruote in quattro modi. La britannica Cytronex produce un kit innovativo, leggero e altamente tecnologico, che utilizza un motore al mozzo anteriore a ingranaggi (che però appesantisce la bicicletta).

I motori a trazione diretta possono offrire la frenata rigenerativa e l'assistenza nelle salite.

Montato su mozzo

I motori al mozzo sono incorporati nei mozzi delle ruote delle biciclette elettriche e sono più spesso presenti sulle ruote anteriori o posteriori. I motori al mozzo sono comunemente descritti come naturali, più leggeri e più piccoli dei motori mid-drive, e offrono una maggiore versatilità senza la necessità di regolare le curve di coppia. Inoltre, possono essere rimossi rapidamente per le riparazioni o la sostituzione, rendendo la manutenzione o gli aggiornamenti più semplici e consentendo riparazioni o sostituzioni senza troppi problemi.

I motori al mozzo possono essere molto efficienti alle alte velocità, dove sfruttano appieno la potenza disponibile, ma possono risultare deboli alle basse velocità, in quanto sono progettati più per la velocità di pedalata che per sfruttare appieno il loro potenziale. Inoltre, è noto che i raggi si rompono più frequentemente rispetto ad altri sistemi di trasmissione e possono richiedere un design del telaio leggermente diverso per integrarsi perfettamente.

I motori al mozzo possono aiutare a distribuire il peso in modo più uniforme dalla parte anteriore a quella posteriore della bicicletta elettrica, migliorando la maneggevolezza e la qualità di guida. Inoltre, questi motori al mozzo possono consentire ai ciclisti di utilizzare tutte le marce disponibili - anche se ciò dipende dal design del motore - offrendo al contempo ridondanza, poiché ogni motore funziona in modo indipendente dalla sua catena e continuerà a funzionare anche se questo componente si guasta.

Esistono diversi produttori di motori per mozzi affidabili. La sede di Bafang a Suzhou, vicino a Shanghai, e ZEHUS sono due grandi fornitori, ma anche aziende di piccole e medie dimensioni producono motori di qualità. Globe, Electra, VanMoof Hummingbird Neomouv Velotric sono alcuni marchi popolari di e-bike che utilizzano motori al mozzo.

Bimotal offre un sistema di motore al mozzo rimovibile, che si fissa e si rimuove facilmente dal telaio della bicicletta, il che rappresenta una soluzione eccellente quando si percorrono sentieri, salite e altre condizioni di terreno impegnative. Inoltre, è possibile passare a un motore più potente senza modificare la struttura del telaio.

Azionamento centrale

I sistemi mid-drive si differenziano dai motori al mozzo perché sono integrati direttamente nella guarnitura e nella scatola della batteria per fornire un'assistenza alla pedalata potente ma equilibrata ed efficiente. I sistemi mid-drive funzionano facendo passare la corrente attraverso gli elettromagneti dello statore che attivano i rotori a girare ad alta velocità per generare la coppia che fornisce assistenza alla pedalata attraverso le piccole corone della bicicletta.

L'efficienza del motore risiede nella sua capacità di far girare solo una parte della ruota in qualsiasi momento, il che significa che il suo rotore può essere più piccolo rispetto alle guarniture tradizionali, pur producendo una potenza paragonabile a quella di biciclette con ruote più grandi con potenze simili.

Una volta installato nella guarnitura, il motore distribuisce uniformemente il peso tra la ruota anteriore e quella posteriore per un equilibrio ottimale e un centro di gravità ridotto, semplificando la pedalata e riducendo le sollecitazioni sul telaio (in particolare se si usa l'acceleratore). Questo facilita anche l'uso dell'acceleratore!

I motori mid-drive possono anche rendere più efficiente la pedalata in collina, consentendo di percorrere più strada e più velocemente con una sola carica grazie all'adattamento della cadenza al cambio interno. Si trovano spesso su mountain bike come la Tern GSD S10, ma anche su e-bike più performanti come la Kalkhoff Entice 3b Move.

I sistemi di trasmissione centrale richiedono una maggiore manutenzione rispetto ai motori al mozzo, poiché sono collegati direttamente alla catena e agli ingranaggi che si muovono direttamente con il motore. La pulizia e la lubrificazione di routine contribuiscono a mantenere questo tipo di sistema in condizioni ottimali per gli anni a venire.

I motori mid-drive possono usurarsi più rapidamente a causa della forza supplementare applicata quando si usa l'acceleratore, rendendo i mid-drive inadatti a spostamenti frequenti o a percorsi su terreni impegnativi.

I motori mid-drive tendono ad avere dimensioni maggiori rispetto ai motori al mozzo, il che può aumentare il peso complessivo della bicicletta. Alcuni ciclisti optano invece per i sistemi con motore al mozzo, che si adattano facilmente alla maggior parte dei telai esistenti senza modificarli; inoltre, i motori al mozzo possono spesso essere meno costosi perché non richiedono ruote speciali con hardware del motore integrato.

Azionamento a frizione

I motori elettrici per biciclette a frizione utilizzano un rullo che entra in contatto con il pneumatico della bicicletta per fornire energia. Di solito sono montati sulla ruota posteriore e vengono controllati con l'acceleratore o con un sistema di pedalata assistita: l'ideale per aggiungere un po' di muscoli senza spendere una fortuna. Questo tipo di motore offre un grande valore a chi vuole aggiungere un po' di cavalli senza spendere un occhio della testa!

Una caratteristica interessante dei motori elettrici per biciclette a frizione è la loro adattabilità: possono essere montati praticamente su qualsiasi bicicletta. Fissati al telaio e dotati di rulli a molla che entrano in contatto con i pneumatici anteriori o posteriori, facilitano il montaggio su biciclette diverse e possono essere facilmente rimossi quando non servono.

Questo tipo di motore può non fornire la stessa potenza dei motori al mozzo o mid-drive, ma rappresenta una soluzione semplice e leggera per aggiungere potenza alla bicicletta elettrica. Inoltre, il suo costo è in genere molto più ragionevole.

I motori elettrici per biciclette a frizione sono tipicamente destinati all'uso con biciclette leggere da strada o da città e si attaccano direttamente al tubo sella della bicicletta. La maggior parte dei telai standard può ospitare questi motori e la loro semplice configurazione di montaggio li rende un'opzione eccellente per chi vuole convertire la propria bicicletta esistente in un'opzione da pendolare o da città.

I motori elettrici per biciclette a frizione possono essere una soluzione eccellente per molti ciclisti; tuttavia, l'utilizzo di questi sistemi presenta alcuni svantaggi. Il più evidente di tutti è che il motore può causare un'usura significativa dei componenti della trasmissione quando viene utilizzato per aiutare a salire le colline o a coprire lunghe distanze. Inoltre, questo tipo di sistema spesso produce rumore e vibrazioni durante l'uso, fattori che dovrebbero essere attentamente considerati prima di acquistare uno di questi motori.

Tutto in uno

Rubbee offre un kit economico che trasforma qualsiasi bicicletta normale in una bici elettrica montando un piccolo motore sulla ruota posteriore. Il kit, che si dice pesi meno del pneumatico e della camera d'aria messi insieme, si adatta facilmente a telai di diametro compreso tra 16 e 29 pollici, ha una batteria propria, può essere ricaricato tramite dinamo quando è spento e il prezzo parte da 579 euro.

Pendix offre kit all-in-one che integrano il motore direttamente nel telaio, come questo modello del marchio tedesco Pendix. Questo sistema sostituisce le staffe inferiori delle biciclette pieghevoli e di quelle convenzionali; si afferma che sia più leggero del 30% rispetto ai sistemi di trasmissione centrale Bafang e che sia dotato di sensore di coppia per soddisfare le normative europee sulle ebike; il suo prezzo parte da 999 euro con un'autonomia stimata fino a 28 km.

I motori a ruota anteriore tendono a fornire un'esperienza di guida più fluida, ma il loro peso aggiuntivo può rendere lo sterzo meno reattivo e la maneggevolezza meno equilibrata. Inoltre, un motore controllato dall'acceleratore potrebbe mettere i ciclisti a maggior rischio durante i salti o i passaggi; la campionessa belga di ciclocross Femke Van den Driessche ha usato uno di questi dispositivi con motore anteriore, noto come Vivax Assist, nel 2016 per vincere il suo titolo di campione di casa, solo che poi le autorità di gara hanno scoperto questo fatto e li hanno vietati per sei anni!

Un modo efficace per stimare la potenza di un determinato motore è quello di guardare il suo wattaggio nominale, che i produttori di solito elencano in termini di coppia applicata e velocità di rotazione. È quindi possibile moltiplicare queste due cifre e determinare la potenza nominale totale, anche se probabilmente il calcolo verrà effettuato durante la guida.

Alcuni sistemi di ebike sono del tutto privi di ingranaggi e si qualificano quindi come trasmissioni dirette; questi sistemi sono meno comuni sulle biciclette nuove. Altri, come questa Zipforce, sono caratterizzati da un sistema di ingranaggi convenzionale, ma incorporano un motore elettrico all'interno del mozzo che può essere attivato/disattivato per ottenere una potenza supplementare, con la quale è possibile selezionare la quantità desiderata utilizzando un display di bordo/acceleratore manuale, un sensore di cadenza della pedalata e un sensore di coppia per il controllo.