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Imágenes Getty de Carrastock

Has oído hablar de (o tal vez ya tienes) una bicicleta eléctrica, un vehículo de dos ruedas que ayuda a impulsar tu pedaleo a través de un motor. Las bicicletas que funcionan con baterías se han generalizado (¡y son menos costosas!) a lo largo de los años. Pero aún evocan algunas preguntas sobre cómo funciona exactamente el motor y qué significa para la experiencia de conducción. Así que investigamos la creciente industria de las bicicletas eléctricas para descubrir todo lo que pudimos sobre los motores y la forma en que interactúan tanto con la bicicleta como con el ciclista.

Al hacerlo, hablamos con tres expertos: Justin Lemire-Elmore, fundador y propietario de Grin Technologies, una empresa de ingeniería con sede en Vancouver que se especializa en kits de bicicletas eléctricas de bricolaje; Pontus Malmberg, fundador de Blix Bikes y co-diseñador de motores de accionamiento por cubo SpinTech; y Jonathan Weinert, Ph.D., director de marketing estratégico, movilidad global, de Gates Corporation, que trabaja en bicicletas y bicicletas eléctricas. Aquí tienes todo lo que necesitas saber sobre los motores para bicicletas eléctricas.

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En esta guía

En el siguiente explicador, revise estos temas de motores de bicicletas eléctricas:

  • Cómo funcionan los motores de bicicletas eléctricas
  • Cómo funcionan los motores con el resto de la bicicleta eléctrica
  • Los diferentes tipos de motores
  • Motores de accionamiento medio frente a motores de cubo
  • Motores de cubo de transmisión directa frente a motores de cubo de engranajes
  • Qué significan las clasificaciones de potencia
  • Qué más buscar

    Esperamos que se vaya con una mejor comprensión de la tecnología, aunque solo sea para satisfacer su curiosidad sobre las bicicletas que hacen zumbido.


    Cómo funcionan los motores de bicicletas eléctricas

    Básicamente, los motores eléctricos traducen la energía eléctrica en energía mecánica. Las bicicletas eléctricas usan motores de CC sin escobillas, o motores BLDC, lo que significa que no usan escobillas para alternar la dirección de la corriente que fluye hacia el motor, como lo hacían los motores eléctricos más antiguos. Esas escobillas hacían que los motores fueran menos eficientes y tendían a desgastarse con el tiempo, por lo que los motores sin escobillas han sido el estándar durante más de una década.


    Los motores eléctricos sin escobillas utilizan imanes permanentes y electroimanes para convertir la energía eléctrica en energía mecánica. Wikimedia Commons

    Abra un motor BLDC y verá un montón de cables enrollados alrededor de una serie circular de polos. Ese es el estator; se convierte en un electroimán cuando el controlador del motor extrae corriente de la batería hacia los cables. También verá una serie circular de imanes permanentes, ya sea directamente dentro o fuera del estator. La orientación de los imanes en relación con el estator depende del tipo de motor BLDC, pero de cualquier manera, ese es el rotor.

    Comprender la interacción entre el rotor y el estator es crucial para comprender cómo funcionan los motores de las bicicletas eléctricas. Cuando la corriente pasa a través de los electroimanes de los estatores en una secuencia circular, esos electroimanes repelen y atraen los imanes permanentes del rotor, lo que hace que gire. El estator está unido a un eje. En un motor de tracción media, el eje gira para generar torque, y ese torque le brinda asistencia al pedalear a través de un pequeño plato conectado al eje. En los motores de cubo, el eje se convierte en eje y, por lo tanto, no gira. En cambio, el propio rotor gira, lo que hace que todo el motor (cubo) gire, creando así un par de torsión para hacer girar la rueda delantera o trasera.


    Cómo funcionan los motores con el resto de la bicicleta eléctrica

    Además del motor, todas las bicicletas eléctricas tienen controladores de motor y baterías. Los controladores modulan la cantidad de energía que fluye al motor, que usa su entrada para transferir la cantidad deseada de corriente de la batería al motor. Lo que hace que una bicicleta eléctrica sea una bicicleta eléctrica es la experiencia de cómo se distribuye la potencia, dice Lemire-Elmore.

    Las bicicletas eléctricas asistidas por pedales pueden usar un sensor de velocidad (también conocido como cadencia), que regula la asistencia electrónica al detectar la cadencia de pedaleo de los ciclistas, o sensores de torsión, que detectan la cantidad de torsión que el ciclista aplica a los pedales. Algunas bicicletas eléctricas tienen aceleradores que le permiten usar el motor independientemente de su pedaleo, aunque las leyes regionales definen dónde puede y dónde no puede usar bicicletas eléctricas equipadas con acelerador.


    Los diferentes tipos de motores

    A pesar de compartir la misma tecnología básica, los motores que verás en las bicicletas eléctricas actuales vienen en tres variantes básicas. Los motores de tracción media están colocados en el centro del cuadro de la bicicleta, donde normalmente se encuentra el pedalier. Las bicicletas eléctricas impulsadas por buje tienen motores dentro del buje delantero o trasero, y hay dos tipos de motores de buje.

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    Los motores de cubo de transmisión directa, además de sus cojinetes, no tienen partes móviles: el motor simplemente gira alrededor del eje, que está asegurado a las punteras del marco. Los motores de cubo con engranajes utilizan una serie de engranajes planetarios para reducir las RPM del motor y aumentar su par de salida.

    También encontrará kits de bicicletas eléctricas del mercado de accesorios que le permiten equipar una bicicleta estándar con un motor central o central y, entre los kits del mercado de accesorios, hay unidades de fricción, que usan una rueda giratoria que hace contacto con la llanta trasera para crear propulsión.

    Accionamientos intermedios


    Una vista ampliada de un motor de accionamiento medio de Bosch. Cortesía de Bosch

    Los motores de tracción media están ubicados entre las bielas de una bicicleta eléctrica. Un motor eléctrico genera un par que hace girar un eje que está conectado a un plato. Por lo tanto, el motor complementa su potencia de pedaleo dentro de la transmisión por cadena de la bicicleta, en lugar de agregar una fuente de energía adicional. También hay un sistema de reducción de engranajes dentro del paquete del motor. Los motores de bicicleta eléctrica de tracción media de Bosch giran cientos de veces por minuto, mucho más rápido de lo que podría pedalear, por lo que el engranaje interno del motor reduce las RPM en el eje, por lo tanto, optimiza el rendimiento del sistema a una cadencia amigable para el ciclista de 50 a 80 RPM, dice Weinert de Bosch. Todos, excepto los sistemas de transmisión intermedia de gama más baja, incluyen sensores de marcha que cortan la energía del motor mientras cambias de marcha para evitar romper la cadena mientras la bicicleta no está en marcha.

    Motores de cubo de transmisión directa


    Un motor de transmisión directa deconstruido. El cubo y el rotor (el elemento de la izquierda con los imanes) giran alrededor del estator (el elemento central con el cableado). Justin Lemire-Elmore

    Los motores de bicicleta eléctrica de buje de transmisión directa son los motores de bicicleta eléctrica más simples. El eje de los motores se convierte en el eje trasero. Debido a que el eje está fijo en su lugar, el motor (también conocido como el cubo) gira alrededor del eje, impulsándote hacia adelante. Los motores de transmisión directa tienden a tener un diámetro más grande que los motores de cubo de engranajes, dice Grin Technologies Lemire-Elmore, porque los cubos más grandes significan un mayor apalancamiento y mayores salidas de par, que se necesitan para suministrar la potencia adecuada a RPM más bajas. Las bicicletas eléctricas de conducción directa también pueden generar energía eléctrica durante el frenado en un proceso llamado frenado regenerativo.

    Los motores son perfectamente bidireccionales, dice Lemire-Elmore. Pueden avanzar y retroceder con igual eficiencia. Cuando aprieta los frenos, un interruptor de corte le dice al controlador del motor que se convierta en un generador, y la resistencia genera energía eléctrica. La energía recuperada del frenado regenerativo es mínimaYouTuber Tom Stanton encontró un aumento promedio de rango de 3.5 por ciento con su sistema regenerativo, aunque las ganancias de energía aumentan en rutas montañosas, pero el beneficio principal es el ahorro de potencia de frenado en descensos largos, ya que se absorbe la energía de frenado electrónicamente en lugar de por fricción.

    Motores de cubo con engranajes


    Un motor de cubo de engranajes deconstruido. Los engranajes planetarios (segundo desde la izquierda) reducen la velocidad del cubo (derecha). Justin Lemire-Elmore

    Los motores de cubo con engranajes funcionan como motores de cubo de transmisión directa, excepto que dentro del cubo hay un motor eléctrico que gira a una velocidad mucho más alta. Ese eje de motores se conecta a una serie de engranajes planetarios que se conectan al cubo, girando el cubo a una velocidad más baja. Este método genera más torque, pero menos velocidad máxima.

    Los motores de cubo con engranajes tienden a tener un diámetro más pequeño que los motores de transmisión directa porque no necesitan un motor tan grande para generar la misma cantidad de par en la rueda, pero los engranajes planetarios también hacen que los cubos sean más anchos. Los motores también incluyen una rueda libre: eso significa que no hay potencial para el frenado regenerativo, pero se deslizarán libremente en lugar de crear una resistencia menor cuando no estén bajo potencia, lo que hace que las bicicletas eléctricas equipadas con motor de buje reductor anden más como las bicicletas tradicionales.

    Motores de fricción

    Las bicicletas eléctricas impulsadas por fricción parecen arcaicas en comparación con las que tienen motores de cubo contemporáneos y sistemas de transmisión intermedia, pero el diseño de bajo costo tiene ventajas para los ciclistas que desean convertir una bicicleta tradicional con el mínimo esfuerzo. Un motor atornillado impulsa una pequeña rueda que hace contacto con el neumático, generalmente debajo de las vainas o encima de los tirantes del asiento, aunque algunos kits se conectan al soporte del freno de las horquillas. La rueda del motor hace girar el neumático y te impulsa hacia adelante. La fricción significa un mayor desgaste de los neumáticos, pero la ventaja es que los kits son fácilmente intercambiables entre bicicletas . No encontrará unidades de fricción en las bicicletas eléctricas nuevas porque tienden a ser engorrosas y menos eficientes, pero los kits todo en uno como este de Alizeti se encuentran entre las formas más fáciles de electrificar una bicicleta estándar.

    Sistemas de bricolaje

    Si tiene inclinaciones técnicas y no le importa ensuciarse las manos, puede adaptar casi cualquier bicicleta con un motor de buje o un sistema de transmisión intermedia. Elija el motor, el método de pedaleo asistido y el tamaño de la batería que mejor se adapte a sus necesidades con los kits de bicicletas eléctricas del mercado de accesorios. Los sistemas de motor de cubo de engranajes Bafang G310 son los favoritos entre los fabricantes de bicicletas eléctricas, por ejemplo, y el kit de bricolaje completo cuesta entre $ 479 y $ 2393, según la selección de componentes.

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    Motores de accionamiento medio frente a motores de cubo

    Decidir entre una bicicleta eléctrica impulsada por cubo o de transmisión media significa evaluar sus prioridades en una bicicleta. Con eso en mente, estos son los pros y los contras de cada diseño.

    Pros y contras de Mid-Drive

    En términos generales, las unidades intermedias suben colinas empinadas de manera más eficiente que las bicicletas eléctricas impulsadas por cubo porque pueden usar el tren de transmisión con engranajes existente de las bicicletas para aprovechar la mayor reducción de engranajes para el ascenso a baja velocidad, en lugar de complementarlo como un adicional sin engranajes. fuente de alimentación. (La desventaja de la eficiencia ocurre cuando un motor de buje no gira a sus RPM óptimas; un potente motor de buje con engranajes debería ser tan eficiente como un motor de transmisión intermedia). La posición centrada en la bicicleta también crea una conducción más equilibrada. Eso, combinado con la ventaja de escalar, los convierte en el motor de referencia para las bicicletas eléctricas de montaña.

    Cambiar neumáticos en bicicletas eléctricas de conducción media es más fácil porque no hay cableado entre el cuadro y el buje, y eso permite a los usuarios usar cualquier juego de ruedas.


    El sistema de transmisión intermedia Shimanos STEPS proporciona una distribución de peso centrada. Cortesía de Shimano

    La desventaja de agregar un motor de transmisión intermedia a una bicicleta impulsada por cadena es un mayor desgaste de la cadena. Los fabricantes respetables de bicicletas eléctricas no escatimarán en la calidad de la cadena, pero el par adicional significa que es posible que deba reemplazar las cadenas con más frecuencia. Los impulsores intermedios también son más caros porque contienen más componentes mecánicos y una mayor reducción de engranajes, lo que aumenta los costos.

    Pros y contras de Hub-Drive

    Debido a que los motores de cubo funcionan fuera de la transmisión por cadena de una bicicleta, no desgastan las cadenas ni los engranajes como lo hacen las transmisiones intermedias. También son más baratos porque se producen en masa en cantidades mucho mayores y no requieren que los fabricantes modifiquen un marco para que se ajuste a un motor específico.


    El motor de cubo de engranajes en Aventons Pace 500. Trevor Raab

    Los motores de cubo, especialmente los de transmisión directa, no suben tan eficientemente como los de transmisión intermedia. Si vas cuesta arriba a baja velocidad y el motor también gira a baja velocidad, estás convirtiendo gran parte de esa potencia en calor en lugar de en movimiento hacia adelante, dice Weinert. La mayor potencia requerida por los motores de cubo de transmisión directa significa motores y baterías más grandes, lo que agrega peso.

    La distribución del peso tampoco está tan centrada, aunque el efecto sobre el manejo de las motos depende del peso del motor. Por último, cambiar los neumáticos puede ser tedioso porque deberá desconectar los cables que alimentan y controlan el motor del cubo.

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    Motores de cubo de transmisión directa frente a motores de cubo de engranajes

    Si está considerando una bicicleta eléctrica impulsada por cubo, averigüe si el motor es de engranajes o de transmisión directa. Cada diseño tiene sus pros y sus contras.

    En términos generales, los motores con engranajes son mejores para aplicaciones de baja velocidad y alto par, y los motores de transmisión directa son mejores para usos de alta velocidad. [Los motores con engranajes] pueden tener la mitad del peso de un motor de transmisión directa que tiene el mismo par, dice Lemire-Elmore, debido a las RPM internas más altas de los motores con engranajes.

    Sin embargo, debido a que están reducidos para el par, los motores con engranajes luchan por alcanzar la misma velocidad máxima que los sistemas de transmisión directa, que pueden manejar velocidades más altas y más potencia sin sobrecargarse. Los motores con engranajes se deslizan con menos resistencia que los motores de accionamiento directo, aunque la resistencia adicional de deslizamiento de un motor de accionamiento directo es mínima; es equivalente a agregar otro juego de llantas, dice Lemire-Elmore.


    Los motores de transmisión directa como este tienden a ser altos y angostos. El apalancamiento proporcionado por un estator más grande los hace ideales para aplicaciones de alta velocidad. Justin Lemire-Elmore

    Los motores de transmisión directa tienden a ser más grandes y pesados ​​porque requieren más material magnético para generar un par de baja velocidad, pero esa potencia adicional y la simplicidad mecánica los ayudan a funcionar bien a velocidades más altas. También tienden a ser más silenciosos que los motores con engranajes, aunque los motores con engranajes más nuevos con engranajes de corte helicoidal (en lugar de engranajes de corte recto) también son casi inaudibles. Los accionamientos directos también pueden beneficiarse de una modesta autonomía adicional y un menor desgaste de los frenos debido al frenado regenerativo.


    Qué significan las clasificaciones de potencia

    Intentar comparar las clasificaciones de potencia de las bicicletas eléctricas es una excelente manera de perder la cordura. Eso se debe a que la potencia nominal, la métrica que utilizan algunos fabricantes, no equivale a la potencia de salida real de un motor ni a la potencia de salida potencial máxima. La potencia de salida real de un motor depende completamente de la carga que tenga en una situación determinada y de la potencia eléctrica máxima que el controlador permite que fluya hacia el motor, dice Lemire-Elmore. Tiene poco o nada que ver con una calificación en cualquier lugar.

    La potencia nominal puede indicar cuánta potencia está recibiendo durante un período de tiempo específico, aunque no existe un estándar universal para la duración máxima o nominal de la potencia. Eso podría ser 10 segundos o 30 segundos, dice Weinert. Algunos motores citan una potencia máxima de 750 vatios, pero es posible que solo pueda obtenerla durante 1 o 2 segundos.

    Así es como se analiza la jerga del fabricante. La potencia es una medida de la rapidez con que se realiza el trabajo . El torque, una métrica enumerada por algunos fabricantes, es una medida de fuerza rotacional. Para determinar la potencia de un motor en vatios, debe saber qué tan rápido gira: el par multiplicado por la velocidad de rotación es igual a la potencia. Por lo tanto, la potencia de salida de un motor alcanza su punto máximo en una cantidad específica de revoluciones por minuto, e incluso si conociera las RPM para la potencia máxima (buena suerte al obtener esa cifra), no estaría haciendo esas matemáticas a mitad de camino.

    Puede tener una idea de la potencia máxima que realmente sentirá si un fabricante enumera el voltaje y el amperaje (continuo) de las baterías de una bicicleta eléctrica del controlador del motor. Ese es un mejor indicador que la clasificación del motor porque las clasificaciones son arbitrarias, pero con respecto a la energía eléctrica, puede multiplicar voltios por amperios para obtener vatios. Por ejemplo, la Juiced Bikes CrossCurrent X tiene una potencia nominal de 750 vatios, también conocida como 1 caballo de fuerza. La batería tiene una potencia nominal de 52 voltios y el controlador del motor proporciona 20 amperios de corriente. Por lo tanto, 52 V x 20 A = 1040 W, pero no sentirá 1040 vatios porque los motores BLDC no son 100 por ciento eficientes. Probablemente sea un 75 por ciento eficiente [a ese nivel de potencia más alto], dice Lemire-Elmore sobre el motor Bafang. Si el motor tiene una eficiencia del 75 por ciento, las matemáticas dicen que sentirá un máximo de 780 vatios de potencia máxima, que está bastante cerca de la potencia nominal del motor de 750 vatios.


    El Blix Vika Travel utiliza motores de cubo delantero que tienen una potencia nominal de 250 vatios continuos. Cortesía de Blix

    En comparación, la bicicleta eléctrica plegable Blix Bikes Vika Travel tiene un motor de 250 vatios (continuos), pero la batería tiene una potencia de 36 voltios y el controlador del motor enumera 18 amperios. Incluso si el motor pierde el 25 por ciento de la potencia de entrada debido a la ineficiencia, la potencia de salida máxima teórica debe ser de 486 vatios, que es casi el doble de la clasificación de 250 vatios. Crucialmente, Blix señala que las bicicletas de 250 vatios son continuas, mientras que Juiced Bikes no dice cuánto tiempo se puede sostener su cifra de 750 vatios.

    El par es menos subjetivo. Si un fabricante enumera un pico de bicicletas eléctricas o un par sostenido en newton metros, hágalo. Mejor aún, los porcentajes de soporte (como enumera Bosch ) le indican cuánta ayuda le brinda el motor en un nivel determinado de asistencia electrónica. De lo contrario, si te mueres por saber cuánta potencia puede producir tu bicicleta durante un período prolongado de tiempo, te recomendamos que te comuniques con el fabricante y le preguntes el significado de la potencia nominal de la bicicleta antes de comprarla.

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    Qué más buscar

    Hay algunas cosas más que debe saber sobre las bicicletas eléctricas que afectan su experiencia de conducción a largo plazo. Esto es lo que más debe tener en cuenta.

    Tipo de sensor

    Las bicicletas eléctricas usan sensores para determinar los niveles de asistencia al pedaleo en función de la entrada del ciclista. Hay sensores de velocidad, también conocidos como sensores de cadencia, que distribuyen asistencia electrónica en función de la cadencia de tu pedaleo. Blix Bikes Malmberg dice que los sensores son asequibles, de bajo mantenimiento y brindan una experiencia de conducción relajada que muchos ciclistas aprecian. Si quieres ir más rápido, pedalea más rápido, no más fuerte, dice Malmberg. Por lo tanto, acelerar es tan simple como aumentar su cadencia, sin importar cuánto esfuerzo esté poniendo. Los sensores de velocidad son comunes en las bicicletas eléctricas impulsadas por cubo.

    Los sensores de torsión, por el contrario, determinan la cantidad adecuada de torsión del motor al medir la cantidad de torsión que está aplicando a los pedales. Para ir más rápido, debes pedalear más fuerte. La experiencia es más parecida a andar en bicicleta tradicional. Los sensores de torsión son populares en las bicicletas de conducción intermedia, especialmente en las bicicletas eléctricas de montaña, porque ofrecen a los ciclistas más control sobre la aplicación de la asistencia electrónica: no desea toneladas de potencia a la vez cuando transita por una sección complicada del sendero.

    Acelerador o no

    Algunas bicicletas eléctricas vienen con aceleradores que permiten a los ciclistas acceder a la asistencia electrónica de las bicicletas sin pedalear. Los aceleradores son una cuestión de preferencia del ciclista, aunque se vuelven especialmente útiles en bicicletas impulsadas por cubo si su transmisión se descompone a mitad de camino. También son una cuestión de legalidad: algunos estados definen las bicicletas eléctricas por clases . Una bicicleta eléctrica de clase 1 solo tiene asistencia de pedal y alcanza un máximo de 20 mph, una bicicleta eléctrica de clase 2 tiene asistencia de pedal y un acelerador y alcanza un máximo de 20 mph, y una bicicleta eléctrica de clase 3 tiene asistencia de pedal que puede alcanzar un máximo de 28 mph. Si las bicicletas eléctricas de clase 3 pueden tener aceleradores depende de a quién le preguntes: Aventons Pace 500 tiene asistencia de aceleración de hasta 20 mph y asistencia de pedal de hasta 28 mph. En otras palabras, consulte las leyes locales antes de comprar una bicicleta eléctrica con acelerador (o una con asistencia electrónica que supere las 20 mph).


    El acelerador de Aventons Pace 500 impulsa la bicicleta a 20 mph, aunque la asistencia de pedal sube a 28 mph. trevor raab

    Problemas de calidad y garantías

    A medida que disminuye el precio de una bicicleta eléctrica, es cada vez más importante verificar la información de la garantía antes de comprar. (En realidad, siempre es una buena idea). Aquí hay una razón: es posible que las bicicletas eléctricas de gama baja no tengan retroceso térmico, una característica que mide la temperatura interna del motor para evitar que se sobrecaliente. Piense en ello como el limitador de revoluciones en el motor de combustión interna de un automóvil. [Las empresas de bicicletas eléctricas baratas] aseguran sus apuestas de que la mayoría de las personas no intentan escalar un paso de montaña con el motor a plena potencia, dice Lemire-Elmore. Digamos que está tirando de un remolque cuesta arriba con dos niños, el sistema podría autodestruirse.

    Cuando un motor se calienta demasiado, el esmalte protector que rodea los cables del estator puede derretirse. En pocas palabras, una subida demasiado sostenida a baja velocidad puede freír un motor sin retroceso térmico, y su ausencia en una bicicleta no es algo que los fabricantes revelen fácilmente (aunque las bicicletas eléctricas nuevas sin retroceso térmico suelen tener motores que pueden manejar más potencia que los fabricantes los especifican en). Aún así, hay mucha documentación en Internet sobre el sobrecalentamiento de los motores de bicicletas eléctricas . Esa es solo una de las muchas cosas que pueden salir mal con un motor, una batería o un controlador de motor, por lo que es crucial saber en qué se está metiendo antes de comprar.

    Esperamos que ahora esté mejor equipado para comprar la bicicleta eléctrica adecuada para usted. Si tiene preguntas adicionales que no hemos cubierto, déjelas en los comentarios y haremos todo lo posible para actualizar este artículo con toda la información relevante que necesita saber sobre los motores de bicicletas eléctricas.

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