Qual è il metodo di regolazione della velocità di un motore per motocicletta elettrica?

In qualità di fornitore affidabile di motori per motociclette elettriche, ho assistito in prima persona alla rapida evoluzione di questo settore. Le motociclette elettriche stanno diventando sempre più popolari grazie al loro rispetto per l'ambiente, ai bassi costi di manutenzione e alle capacità ad alte prestazioni. Uno degli aspetti chiave che preoccupano sia i piloti che i produttori è il metodo di regolazione della velocità di un motore elettrico per motociclette. In questo blog esplorerò i vari metodi di regolazione della velocità, i loro vantaggi e il modo in cui possono influire sulle prestazioni complessive di una motocicletta elettrica.

1. Regolazione della tensione

La regolazione della tensione è uno dei metodi fondamentali di regolazione della velocità per i motori elettrici delle motociclette. La velocità di un motore DC è approssimativamente proporzionale alla tensione applicata. Regolando la tensione fornita al motore, possiamo controllarne efficacemente la velocità.

Esistono diversi modi per ottenere la regolazione della tensione. Un approccio comune è attraverso l'uso di un controller PWM (Pulse-Width Modulation). Un controller PWM funziona accendendo e spegnendo rapidamente l'alimentazione ad alta frequenza. Variando la larghezza degli impulsi (il ciclo di lavoro), è possibile regolare la tensione media applicata al motore. Ad esempio, se il ciclo di lavoro è del 50%, il motore riceve effettivamente la metà della tensione massima.

Il vantaggio della regolazione della tensione tramite PWM è la sua elevata efficienza. Poiché il controller si limita ad accendere e spegnere l'alimentazione, la perdita di potenza sotto forma di calore è minima rispetto ai tradizionali regolatori di tensione resistivi. Ciò si traduce in un migliore utilizzo dell’energia e una maggiore durata della batteria per la moto elettrica.

Tuttavia, anche la regolazione della tensione ha i suoi limiti. A basse tensioni, il motore potrebbe non generare una coppia sufficiente per avviare la motocicletta senza problemi. Inoltre, le prestazioni del motore potrebbero essere influenzate dalle variazioni della tensione della batteria man mano che la batteria si scarica.

2. Indebolimento del campo

L'indebolimento del campo è un altro importante metodo di regolazione della velocità, in particolare per i motori sincroni a magneti permanenti (PMSM) e i motori CC con campi eccitati separatamente. In un motore, il campo magnetico è responsabile della generazione della coppia che aziona il motore. Indebolendo il campo magnetico, il motore può funzionare a velocità più elevate.

In un PMSM, l'indebolimento del campo viene generalmente ottenuto iniettando una corrente negativa sull'asse D. Questa corrente crea un campo magnetico che si oppone al campo magnetico principale dei magneti permanenti, riducendo di fatto l'intensità complessiva del campo magnetico. Di conseguenza, il motore può ruotare a una velocità maggiore senza superare la tensione nominale.

Il vantaggio principale dell'indebolimento di campo è che consente al motore di raggiungere un intervallo di velocità più ampio. Ciò è particolarmente utile per le motociclette elettriche, che potrebbero dover circolare sia a bassa velocità nel traffico che ad alta velocità in autostrada. Tuttavia, l'indebolimento del campo riduce anche la coppia erogata dal motore alle alte velocità. Pertanto, viene solitamente utilizzato in combinazione con altri metodi di regolazione della velocità per garantire prestazioni ottimali.

3. Regolazione del rapporto di trasmissione

La regolazione del rapporto di trasmissione è un metodo di regolazione meccanica della velocità utilizzato da molto tempo nelle motociclette. Modificando il rapporto di trasmissione tra il motore e le ruote, è possibile modificare le caratteristiche di velocità e coppia della motocicletta elettrica.

Un rapporto di trasmissione più basso (più denti sull'ingranaggio condotto rispetto a quello conduttore) fornisce una coppia più elevata a basse velocità, ideale per avviare la motocicletta e salire in salita. D'altra parte, un rapporto di trasmissione più elevato (meno denti sull'ingranaggio condotto) consente alla motocicletta di raggiungere velocità più elevate con un numero di giri del motore inferiore.

Le moderne motociclette elettriche utilizzano spesso trasmissioni a più velocità o trasmissioni a variazione continua (CVT) per regolare il rapporto di trasmissione. Le trasmissioni multivelocità forniscono rapporti di trasmissione discreti, mentre i CVT possono variare continuamente il rapporto di trasmissione entro un certo intervallo. Ciò offre ai ciclisti una maggiore flessibilità nella scelta della combinazione ottimale di velocità e coppia per le diverse condizioni di guida.

Il vantaggio della regolazione del rapporto di trasmissione è la sua semplicità e affidabilità. Le trasmissioni meccaniche sono ben conosciute e hanno dimostrato di funzionare efficacemente in un'ampia gamma di applicazioni. Tuttavia, aggiungono anche peso e complessità alla motocicletta, il che può ridurne l’efficienza complessiva.

4. Regolatori elettronici di velocità (ESC)

I regolatori elettronici di velocità sono componenti essenziali nelle moderne motociclette elettriche. Integrano vari metodi di regolazione della velocità e forniscono un controllo preciso sulla velocità e sulla coppia del motore.

Gli ESC utilizzano in genere algoritmi di controllo avanzati, come il controllo vettoriale e il controllo diretto della coppia, per ottimizzare le prestazioni del motore. Il controllo vettoriale scompone la corrente del motore in due componenti: la componente che produce la coppia e la componente che produce il flusso. Controllando in modo indipendente questi due componenti, la coppia e la velocità del motore possono essere regolate con precisione.

Il controllo diretto della coppia, invece, controlla direttamente la coppia e il flusso del motore senza la necessità di complesse trasformazioni di coordinate. Ciò si traduce in tempi di risposta più rapidi e migliori prestazioni dinamiche.

Gli ESC offrono anche funzionalità aggiuntive come la frenata rigenerativa, che consente al motore di fungere da generatore e ricaricare la batteria quando la motocicletta decelera. Ciò non solo migliora l'efficienza energetica della moto, ma riduce anche l'usura dell'impianto frenante.

Quando si sceglie un motore per moto elettrica, è importante considerare il tipo di metodo di regolazione della velocità più adatto alle proprie esigenze. Nella nostra azienda offriamo una vasta gamma di motori elettrici per motociclette di alta qualità, inclusi iMotore elettrico per moto da 10 pollici 48 V - 96 V, ILMotore per bicicletta elettrica media, e ilMotore con chilometraggio ad alta efficienza da 10 pollici. Questi motori sono progettati con tecnologie avanzate di regolazione della velocità per fornire prestazioni, efficienza e affidabilità ottimali.

Se sei interessato a saperne di più sui nostri motori per motociclette elettriche o desideri discutere le tue esigenze specifiche, non esitare a contattarci. Siamo sempre pronti a fornirti consulenza e supporto professionale per aiutarti a fare la scelta migliore per la tua moto elettrica.

Riferimenti

• Chapman, AJ e Stephenson, JM (2012). Azionamenti di motori elettrici: modellazione, analisi e controllo. Wiley.
• Krishnan, R. (2010). Azionamenti di motori elettrici: modellazione, analisi e controllo. Prentice Hall.
• Nasar, SA e Boldea, I. (2011). Macchine e azionamenti elettrici. Stampa CRC.