Motor de cubo Leafbike 1500W, el hot rod de tamaño mediano.

Leafbike ha estado produciendo un motor de buje de transmisión directa que se ha ganado un lugar de respeto entre los entusiastas de las bicicletas eléctricas, y he decidido que es hora de explicar por qué sigue superando a la competencia en este rango de tamaño. Entonces, echemos un vistazo…

Lo que hace que esto sea especial son las laminaciones extrafinas de 0,35 mm en el núcleo del estator, y hablaré de eso en un momento. Pero primero... Me gustaría hablar un poco sobre la popularidad de los motores de cubo de transmisión directa en este rango de tamaño. Los kits de bicicletas eléctricas más asequibles son los llamados motores de cubo de transmisión directa de 1000 W. Por lo general, tienen un estator que usa las laminaciones comunes de 205 mm de diámetro y luego los apila para hacer que el motor sea más ancho si desea más potencia. Hay motores de cubo comunes anunciados como 1000W, 1500W y 3000W que comparten las mismas laminaciones. Esta similitud de piezas hace que estas laminaciones sean más asequibles debido a la producción en masa.

Una vez que se ensambla el ancho de la pila de laminación, el fabricante envuelve cables de cobre alrededor de cada "diente" de la pila de laminación para hacer que los electroimanes se enciendan y apaguen para encender el motor. La popularidad del tamaño de 1500 W se debe a que es el motor de cubo más ancho que todavía permite que un cuadro de bicicleta normal con punteras de 135 mm de ancho use una rueda libre común y asequible de 7 velocidades.

Esto significa que el tamaño de 1500 W se ve casi idéntico al tamaño común de 1000 W en el exterior. El enorme monstruo QS 205/50H solo deja espacio suficiente para una rueda dentada de una sola velocidad, lo que hace que su gran ancho sea aún más visible.

Hace años, cuando alguien que era nuevo en las bicicletas eléctricas compró un motor de cubo de transmisión directa (DD) de 1000 W barato, a menudo se enamoraba de él, pero... querían más caballos de fuerza. Simplemente agregar un controlador y una batería más potentes generalmente terminaba con un motor frito. Así que... volvieron a conectarse y compraron un Crystalyte H35 más grande. El "35" en el nombre se debe a que los imanes del rotor tienen una "altura" de 35 mm y, como resultado, la pila de laminación correspondiente también tiene 35 mm de ancho. Los motores de cubo de 1000 W normalmente tenían un estator de 28 mm de ancho.

Esos motores de estator de 35 mm de ancho funcionaron bastante bien cuando los limitó a los 1500 W nominales, pero... su rendimiento fue excelente si duplicó eso durante unos segundos para una ráfaga de aceleración usando 3000 W.

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laminaciones delgadas

La verdadera magia está en las finas laminaciones. Parece extraño que una laminación ligeramente más delgada pueda tener un gran efecto, pero lo tiene. Lo que es aún más extraño es que cuesta menos de $ 10 por motor cambiar de laminaciones comunes de 0,50 mm a 0,35 mm más delgadas y, sin embargo, no son tan comunes como podría pensar.

Esto afecta un fenómeno llamado “corrientes de Foucault”. Cuando un imán pasa sobre un material ferroso (como el hierro en láminas de acero), algunos de los electrones de las moléculas de hierro son atraídos y empujados por el campo magnético de los imanes. Después de que los electroimanes se apagan y los imanes permanentes pasan, estos electrones rebotan hacia cualquier molécula de hierro desequilibrada cercana. Cuanto mayor es la distancia que recorren de un lado a otro, más calor generan. El uso de láminas más delgadas limita la distancia que pueden viajar las corrientes de Foucault.

Debido a esto, los motores de cubo Leafbike se enumeran con una eficiencia del 93%, que es mejor que el promedio. Hace años pensé que unos pocos puntos porcentuales más de eficiencia significaban que un motor determinado podía proporcionar un poco más de rango con la misma batería, así que... Realmente no me importaba eso. Así que descubrí que esos pocos puntos porcentuales de eficiencia significaban que el motor menos eficiente estaba convirtiendo más vatios de la batería en calor residual. Como resultado, menos vatios de batería se convirtieron en trabajo. El motor de cubo Leafbike 1500W que puede obtener alta potencia mientras produce menos calor desperdiciado es donde está la magia.

Entonces, ¿cuánta energía puede consumir realmente la Leafbike 1500W? Los kits de bicicletas eléctricas de China a menudo se encuentran con clasificaciones de potencia extremadamente inexactas. Algunos están degradados para hacer que un componente poderoso se vea genial, y otros están sobrevalorados para impresionar a los compradores con lo poderosos que son. Basado en varios años de ebike hot rodders que usan este motor de cubo, puedo decir con confianza que 50V X 30A es su clasificación constante, lo que significa que... se quemará.

Si ha leído muchos de los artículos que hemos escrito en el pasado, sabrá que la clasificación máxima temporal de un motor de cubo suele ser el doble del nivel de potencia continua. Eso significa que he estado calificando este motor como capaz de 3000 W durante bastante tiempo antes de que tengas que apagarlo y dejar que se enfríe un poco. Eso es bastante loco para un motor de cubo que no es demasiado grande o pesado. Se vuelve aún más loco si lees la siguiente sección sobre modos de disipación de calor...

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deshacerse del calor

En algún lugar alrededor de 3.000 W, este motor alcanza la saturación. Esto significa que si agrega más amperios además de eso, obtendrá un poco más de potencia, pero no tanto como cuando está usando un nivel de potencia más bajo. La cantidad de masa de cobre en un estator de 35 mm de ancho puede tomar 30 A todo el día, pero alrededor de 60 A, el calor realmente comienza a acumularse mucho por amperio adicional. Si ocasionalmente golpea este motor con 60A, es posible que no desee hacerlo durante mucho tiempo. Agotará la batería rápidamente y "absorberá el calor" de los devanados del estator porque también está excediendo la capacidad del motor para liberar calor.

Hace unos años, hubo muchos experimentos sobre cómo ayudar a estos motores de cubo a liberar más calor. El método más simple y obvio era perforar agujeros grandes en las placas laterales. Si agregara un sensor de temperatura al estator (muy recomendado para todos los motores de cubo hot rod), esto le permitiría saber cuándo se acerca a una zona de peligro donde el calor podría dañar el estator. Este tipo de modificación le permitió usar 60A con más frecuencia y durante más tiempo cada vez que lo golpeó.

Sin embargo, perforar orificios grandes en las placas laterales permite que entre suciedad en el motor, lo que puede dañar los cojinetes del eje, entre otras cosas. Hacer esto todavía funciona para una carrera a corto plazo, pero no es una solución que recomiendo para viajes diarios a largo plazo. Si desea mantener sellada la carcasa del motor del cubo, las opciones restantes son... agregar ATF, actualizar a un núcleo de estator de aluminio fundido o agregar ferrofluido (FF).

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ATF, núcleo de aluminio fundido o hierro fluido?

Aunque las placas laterales de un motor de cubo DD son de aluminio (que se sabe que absorbe y disipa bien el calor), hay un espacio de aire entre los electroimanes calientes en el estator estacionario y el rotor de imán permanente giratorio. Si agrega aproximadamente una taza de café de fluido de transmisión automática (ATF) sintético al interior del motor del cubo, este fluido se esparcirá tan pronto como el motor comience a girar y llene ese espacio de aire. Esto proporciona una forma de acelerar el calor en el estator golpeando las placas laterales de aluminio para que el calor pueda liberarse al aire exterior.

Esto está bien para un alto rendimiento de amplificación, pero tiene un precio. No importa qué tan bien intente sellar las placas laterales, ATF ocasionalmente tendrá fugas y goteo, o peor aún, será arrojado sobre los frenos traseros. Las pruebas incluso han verificado que el núcleo del motor al calentarse y enfriarse hace que el motor "respire" a través de diminutas ventilaciones de aire en los cables de cobre en los cables de fase del motor, así que... también debe agregar una pequeña ventilación a una placa lateral para evitar diferencias de presión. Agregar ATF es como los orificios de ventilación de los que hablamos antes... bueno para una carrera, pero no vale la pena para un luchador callejero a largo plazo.

Y eso nos lleva a la opción de utilizar un núcleo de estator de aluminio fundido a presión en lugar de una placa fina de acero estampado. Por supuesto, el núcleo de los electroimanes del estator individuales siguen siendo pilas de estas láminas de acero laminado, pero entre el eje y los electroimanes debe haber alguna estructura de soporte. Una vez compré un motor de cubo con núcleo de aluminio fundido y funcionó como se anuncia. La gruesa masa de aluminio absorbió picos de calor de los amplificadores de temperatura fuertes y luego eliminó ese calor con el tiempo cuando estaba conduciendo mi Speed ​​​​top. La aceleración fuerte consume muchos amperios, pero mantener la velocidad en realidad consume muy pocos amperios en comparación.

Entonces, ¿por qué no es esto lo que estoy recomendando? Funciona y no tiene nada de malo. El núcleo de aluminio fundido se vio por primera vez en grandes motores de cubo de motocicleta como el QS 205/50H. Debido a la demanda popular, incluso los motores de cubo de tamaño mediano han tenido esta opción añadida a su catálogo. El MXUS 3000W se puede comprar de cualquier manera, con un núcleo de acero estampado o aluminio fundido. La conclusión es que el núcleo del estator de aluminio fundido es más caro y más pesado.

Cuando una motocicleta eléctrica usa 8,000W o más, unas pocas libras o libras de peso extra en el motor no son tan notables, pero... la Leafbike 1500W realmente brilla cuando se usa en un cuadro de bicicleta bastante liviano debido a su peso razonable y excepcional. poder. .

Y eso nos lleva a la última opción, que es la que recomiendo. Agregar Fluid Iron (FF) significa que ha mejorado drásticamente la capacidad de disipación de calor del motor, y eso significa que puede usar 3000 W o 60 A con mucha frecuencia y durante períodos sorprendentemente largos.

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Ferro-Fluid y el motor del cubo Leafbike

El FF se desarrolló para ayudar a los imanes de los altavoces de alto rendimiento a disipar el calor, lo que permitió que los altavoces más pequeños alcanzaran un nivel de sonido más alto. No sale a través de pequeños espacios porque se adhiere a los imanes, como los imanes permanentes en el rotor de un motor de cubo de bicicleta eléctrica.

Escribimos sobre el FF en 2017 (para ver ese artículo, haga clic aquí), y después de varios años de uso de hot rodders, no se descubrieron desventajas. Esta cosa funciona. Fue tan popular que también escribimos una guía de instalación en 2018 (para ver ese artículo, haga clic aquí). El uso de FF significa que puede tener la versión más liviana de un motor de cubo, sin dejar de tener el potencial de potencia pico alto.

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¿Por qué no 72V?

Se puede hacer que el motor Leafbike funcione a 72 V (20 celdas en serie / 20 S), y esto proporciona más potencia sin calor adicional. Sin embargo, soy un gran admirador de 48V o 52V para bicicletas eléctricas. Este es un rango de voltaje mucho más seguro para trabajar, las baterías son más baratas y hay una mejor selección de baterías.

Como nota al margen, si experimenta un corte de energía, los inversores etiquetados como entrada de 48 V aceptarán baterías 13S y 14S para la entrada (48 V y 52 V). Eso significa que estas baterías para bicicletas eléctricas pueden alimentar un inversor para proporcionar 120 V CA en caso de emergencia.

Si ha leído nuestro artículo sobre la comprensión de los términos del motor (para leer ese artículo, haga clic aquí), este tamaño de motor puede tener una selección de varios devanados diferentes, llamados motores "Kv". Esto afecta la cantidad de RPM que obtendrá por voltio aplicado al motor.

Dado que todas estas diferentes opciones de Kv usan los mismos estatores, todas tienen la misma cantidad de espacio de aire alrededor de cada diente del estator. Esto significa que las bobinas se pueden fabricar con muchas vueltas de alambre más delgado o menos vueltas de alambre más grueso. Como los motores Kv más rápidos (menor número de vueltas) usan un cable más grueso, tienen menos resistencia, incluso si solo usa la mitad del potencial de velocidad más alta. A continuación se enumeran los recuentos de vueltas disponibles en la Leafbike. Recomiendo el 4-Turn, incluso si no viaja a esa velocidad máxima. Las velocidades máximas enumeradas a continuación son para una rueda de 26 pulgadas y una llanta de 2 pulgadas.

4T / 13,1 Kv = 631 rpm a 48 V = 39 mph
5T / 10,1 Kv = 485 rpm a 48 V = 30 mph
6T / 7,0 Kv = 336 rpm a 48 V = 21 mph

Leafbike llama al modelo 4T su devanado Kv de "45 MPH", pero esa velocidad es con el motor descargado y girando en el aire.

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Una propuesta de Cargobike

De vez en cuando me preguntan qué tipo de sistema es el más fiable. Mi bicicleta eléctrica favorita es una de conducción intermedia, pero debo admitir que la simplicidad de un motor de buje DD es difícil de superar. Y una forma más de hacer que suba colinas mejor con menos calor es atarlo a un aro más pequeño, como un aro BMX fuerte de 20 pulgadas. Esto reduce la velocidad máxima y aumenta el par de las ruedas, sin otros cambios.

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cual controlador

Si eres un hot rodder desde hace mucho tiempo, no necesitas ningún consejo de mi parte sobre el controlador. Sin embargo, si eres relativamente nuevo en los juegos de bicicletas eléctricas, definitivamente te recomiendo que primero te quedes con el controlador y el acelerador de fábrica (además, obtén un acelerador de repuesto para solucionar problemas, son baratos). Esto asegura que todos los componentes sean plug and play. Un controlador de onda sinusoidal costaría un poco más, pero funcionaría casi en silencio. Los controladores de stock asequibles utilizan una "onda trapezoidal" que a veces se denomina onda cuadrada y tiene un ligero zumbido al acelerar.

Encontré el sitio web de Leafbike un poco incómodo para navegar, pero el controlador predeterminado para el kit Leafbike 1500W es una unidad de 40A que usa 12-FET, pero... tienen un controlador de 18-FET clasificado para 55A. Si quieres el controlador más grande, busca:

"48V/52V 2000W Fat Snow Bike Motor Controller"

En la foto de abajo, podemos ver que la Leafbike usa el tamaño y la forma comunes de laminación de 51 dientes del estator. Es trifásico, por lo que 17 electroimanes por fase. El rotor tiene 46 imanes permanentes de neodimio, por lo que al programar un controlador personalizado, debe ingresar 23 "pares de polos" (alternan el norte y el sur mirando hacia el estator). Outrunner radial con tres sensores Hall para que el controlador conozca la posición del rotor mientras gira. Un eje robusto y grueso. La placa negra en el centro es el delgado soporte del estator de acero estampado. Los cables de fase tienen un grosor de 3 mm cuadrados en el área de la sección transversal. En realidad, "se parece" a docenas de otros modelos de motores de cubo, pero esta foto no muestra que las laminaciones tengan un grosor de 0,35 mm, en lugar del grosor común de 0,50 mm. De ahí viene la eficiencia y el bajo calor.

Para obtener un enlace al motor básico, haga clic aquí.

Para obtener un enlace al kit completo Leafbike 1500W, haga clic aquí

En cuanto a la batería, si no tienes preferencia, te recomiendo el pack Luna Cycles Wolf 52V. Si le gusta esta opción, especifique la versión de potencia que puede generar 50A.

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Escrito por Ron/spinningmagnets, marzo de 2022