最近ヨーロッパでデビューした
YAMAHAのMT-125かなりかっこいいですね。値段次第ですが日本に入ってきたなら欲しいかも
電動バイクではアメリカの
ZERO SRがかなり洗練されてきました。パワーも上がって400ccのネイキッドとほぼ同等の性能です。お値段16995＄とかなり現実的な値段になってます。日本の充電器スタンドに多いCHAdeMOにも対応しており空の状態から1時間の急速充電で95%まで充電できるのもポイント高いです。高速走行時の航続距離が短いのだけがが気になりますがこのクラスの性能なら乗り方次第では日常的に使えそうです。日本にはまだ代理店がないのですがこのスペックであれば近いうちに日本に上陸しそうです。
メーカー製品情報ページ水溶液の新型バッテリーが開発される。リンク先から論文が見れるけどこれが期待通りに実用化したらバッテリーの歴史が変わる可能性がある。
英語ですがリンク先より開発元、論文が見れますので興味のある方はチェックしてみてください
New water-based organic battery is cheap, rechargeable and eco-friendly(英語)ちょっと前に日本でも少し話題に上げっていたようなのですがこのAAがリアルでできる電動自転車を発見しました。インドのニスタルキアという会社が作ったコンセプトバイクになります。ぜひ上下で見比べてください
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今回は電動自転車に採用されているモーターについて解説していきます。以下からは本文ですが、図や写真がないので退屈な説明文になってます。なるべくわかりやすく書いたつもりですが、興味ない方は見ない方がいいかも
モーターにはいろんな種類があり、使用する用途に合わせて選択するのですが、
電動自転車の場合、ブラシ付きモーターかDCブラシレスの2種類を押さえておけば問題ありません。
ブラシ付きモーターは昔から広く使われているモータでミニ四駆に使われる小型モーターから自動車のセルモーターなど幅広く使われています。
ブラシ付きモーターの場合は電源を接続すると全開で回り、パワー(スピード)の調整は電圧を下げることでパワー(スピード)が下がりますので効率を無視すればボリューム抵抗を付ければアクセルになります。電動自転車やそれより大きなモーターを動作させるときはスイッチング方式(チョッパ回路)で半導体を使い電源を細かくON-OFFを繰り返し擬似的に電圧(電流)を下げることで出力を調整します。
これに対してブラシレスモーターは最低3本の配線があり直接電源を接続しても動きません。
ブラシレスモーターは三相交流用のモーターと同じ構造で文字通りブラシがなくシンプルな構造となっていますが代わりにインバーター回路とローターの位置検出(ホールセンサーなど)が必要になります。インバータ回路は直流から交流を発生させる装置です。
基本的にローターの位置を検出して回転方向に合わせプラスマイナスを切り替えながらローターを回します。
出力をコントロールするのは2種類あり、通電時間の長さでコントロールするPWM方式と電圧をコントロールするPAM方式があります。一般的にはPAM方式が効率に優れているとされていますが電動自転車の場合は電圧が低いこともあり複雑な電子回路となるPAM方式が必ず優れるとは限りません。
当店のコントローラーの場合は擬似正弦波を出すS06Sコントローラーが擬似PAM方式ですがテストした限りではKU65に比べ効率に大きな変化は見出せませんでした。それでもモーターノイズは劇的に減少しました。
コスト的にはインバーター回路が必要となるブラシレスモーターの方が若干高くなりますがそれを上回るメリットがあり(効率が良、低振動、耐久性高い)電動自転車ではこのブラシレスモーターが一般的です。
モーターの特性としてブラシ付き、ブラシレスともどちらも電圧をあげると回転数が高まり、負荷がかかった時に電流を多く流せるほど大きなトルクを発生します。
モーターの無負荷回転数は電圧で決まり、トルクは流せる電流に依存すると理解していただければ間違いないです。
ブラシ付きモーターの場合はトルク（電流)をあげるには電圧を上げないと難しい場合が多いのですが
ブラシレスの場合は同じ電圧でもコントローラー(インバーター回路の制限電流)を変えることで電流を上げることができる場合が多です。
設計値以上の電流を流すと壊れることも多いので参考までに
また、電圧をあげた場合、同じW数ならエネルギーは同じはずなのですが、実測では電圧が高い方が発熱が少ないのです。理屈はジュール熱で検索するとわかりやすいかと思います。(配線などのボトルネックが大電流で発熱する。)
24Vのモーターに36Vのバッテリー、コントローラーを接続して同じ電流で回した場合、理論値で1.5倍の速度で回りますが実測でも大体同じような数値になります。
このような特性を頭に入れてから次に行きたいと思います。
海外仕様の電動自転車に多いハブモーター(インホイールモーター)の場合、電動アシスト自転車に多いセンターモーター式と比べ変速機構がないため必要な回転数に合わせてモーターの設計をする必要があります。
センターモータの場合は内装ハブや外装変速機などで人の足に合わせた必要な回転数を絞ることができますが、ハブモータの場合は0から最高回転数まで変速なしでカバーしないといけません。
ここでハブモーター(インホイールモーター)の場合は2種類に分かれます。一つがダイレクトドライブでモーターと車軸、ホイールが直結されておりモーターの無負荷回転数＝ホイールの最高回転数となるモーターと、減速ギアを用いて必要なトルクと回転数を両立させたギアードモーターとなります。
細かな特徴は
フル電動自転車 Wikiのこちらのページがくわしく書いているのでそちらをまずご覧いただき、もうちょっと詳しく掘り下げていきたいと思います。
基本的に出力の大きなモーターはダイレクトドライブ、出力が小さめなモーターはギアードになってくるのですが
ダイレクトドライブの場合モーターが常に回されるため空走時の抵抗があり、低回転からトルクを絞り出すためにどうしてもモーターが大型で重くなります。
ギアードモーターの場合、高回転型モーターをベースに減速をすることでダイレクトドライブモーターに比べ軽くコンパクトなモーターになりますが、その分出力特性は変わり同じワット数のモーターの場合低速のトルクが犠牲になります。
同じ出力(馬力)の自動車でもスポーツカーの300馬力と大型トラックの300馬力ではどちらも代替にならないのと同じです。
同じ出力でも軽い(コイルの重量が少ない)モーターほどスタート時のトルクが少なく、重い(コイルの重量が重い)ほどスタート時のトルクが大きくなります。
また、同じ重量のコイルでも巻き方やエナメル線の太さ、コイルの数などにより特性が大きく変化します。
コイルの数は基本的に3の倍数でギアードモーターの場合6個から18個で同じ重量であればコイルが多いほど低回転のトルクが大きく無負荷回転数が低くなり、コイルが少ないほど低速トルクが少なく無負荷回転数が高くなります。
これに減速ギアが絡んでくるのですが減速比が大きくなるほど低回転のトルクが大きく無負荷回転数が低くなり、減速比が小さくなるほど低速トルクが少なく無負荷回転数が高くなります。
例えば同じコイルで減速比が1：8のモーターと1：4のモーターがあった場合、無負荷回転数は1：4のモータはトルクが半分になる代わりに倍の回転数で回すことができます。（どちらも出力は同じです）
よく軽量コンパクトで高回転まで回るハブモーターが欲しいといわれるのですが、ギアードモーターの場合例えば24Vで200rpm回るモーターなら36Vで300rpm回せるのですが、実際にそれをするとスタート時のトルクが少なく原付の感覚でスタート時からアクセル全開にするとギアやモーターに設計以上の負荷が掛かり減速ギアが異常摩耗したり、発熱で配線が焼き切れたりといったトラブルに見舞われやすくなります。
最近の傾向として中国の各メーカーとも高回転用のモーターが減ってきてます。
EU他の25km/h規制に合わせたという事情もあるのでしょうが、実用性を考慮して低速から全開にしても問題ないよう無負荷回転数を抑えるようになってきました。
現在カセットフリーモーターは以前の36Vで300rpmを超えるモデルを再生産するよう交渉中です。
現在当店で販売しているカセットフリー用のモーター(36Vでの無負荷260rpm)を24Vで使用してトルクセンサーを付ければ国産アシストと同様の低速トルクでトルクセンサーにもよりますが規制ぎりぎりの国内アシスト仕様にできそうでそちらもテストしたいのですが、以前テストしていたトルクセンサーでは大昔のアシスト自転車と同等にしかならないので別のトルクセンサーを探しています。
個人的な趣味ならクランクかチェーンリングに
こんなセンサーか電動パワステ用のセンサーを仕込んで自作したいところですが、人に売れる商品にはならないので頭抱えています。
やっぱり国産アシスト自転車のセンサーなんかはよく考えられています。自分は大企業とは違うスタンスのオンリーワンなアシスト自転車を出せるように頑張りたいです。
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