Tehokkaat keskimoottorit 5kW ->

Meillä on Akkutehtaalla jo aikaa sitten herännyt mielenkiinto ottaa tehokkaiden napamoottoreiden rinnalle vaihtoehdoksi myös tehokkaat keskimoottorit (yli 5kW) 

Mehän olemme perinteisesti myyneet varsin tehokkaita sähköistyssarjoja ja kokonaisia tehokkaita sähköpyöriä suoravetoisilla napamoottoreilla varustettuina ja ne napamoottorit toki tulevat edelleenkin puolustamaan paikkaansa, varsinkin maastoajon ulkopuolella.

Mutta kieltämättä se 9,5kg:n painoinen 3K-takanapamoottori siellä rankemmassa metsäajossa ei valitettavasti ole ihan omimmillaan, eikä taas toisaalta kevyempi napamoottorikaan oikein ole sitten varsinkaan sen paljon herkemmän kuumenemisen takia juurikaan sen parempi vaihtoehto, varsinkin kun esim. 1K-suoravetoinen napamoottori pelkästään painaa sekin edelleen n. 6,5kg:n verran siellä takapäässä.

Tehokkaan keskimoottorin kanssakin takanapaan tulee luomupyörään verrattuna hivenen lisää painoa, koska sinne tulee 219/67T-takaratas ja sen adapteri yms.

Mutta niilläkin lisäpainoa tulee varmaan max. n. 0,5kg, joten ollaan erittäin kaukana mistään napamoottoreista takakiekon kokonaispainon suhteen.

Nyt onkin sopivasti ilmennyt, että muillakin ryhmäläisillä olisi samankaltaisia haaveita, joten päätin siitä kirjoitella hieman tänne, josko saataisiin yhdessä kehiteltyä hommaa eteenpäin. 

Tai siis tokihan me sitä joka tapauksessa kehittelemme täällä pikkuhiljaa, kun nyt talvella on siihen sikäli hyvä tilaisuus, kun keväällä/kesällä/syksyllä ei tunnu kerkeävän.

Mutta josko muidenkin näkemyksillä ja ideoilla löydettäisiin parempia ratkaisuja.

Nämä kevyet ja tehokkaat keskimoottoriratkaisut ovat toki maailmalla olleet jo vuosia käytössä eräillä massamerkkeihin verrattuina pienemmillä fillarivalmistajilla, kuten vaikkapa Sur-Ron, Boxxbike, LMX, jne. 

Kaikissa noissa ei toki ole edes polkimia.

Nyt siis tarkoitus olisi seuraavaksi selvittää mihin noista keskimoottoreista todellisuudessa on.

Ja kaikki halukkaat saavat jo tässä vaiheessa ilmaista halukkuutensa, jos tällainen tehokas ja tehoihinsa nähden kevyt keskimoottoritekniikka kiinnostelee.

Koskapa esim. moottoreiden yms. saamiseen menee oma aikansa, niin siinä on äkkiä kevät pitkällä, jos niitä aletaan vasta alkukeväästä tilailemaan.

Samoin jos sopivaa aihiota pitää tilata esim. Kiinasta, niin niissäkin on omat toimitusaikansa.

Vaikkakin näitä tehokkaita keskimoottoreita on tosiaan tarjolla varsin mukavasti, niin niissä on sellainen ongelma, jonka takia ne eivät ole (vielä) kunnolla yleistyneet, että niiden sovittaminen fillariin ei ole ihan yksioikoista.

Ne ovat kuitenkin vasta itse moottoreita, vailla mitään kiinnitysosia, voimansiirron osia yms. fillariin.

Eli kaikki pitää ensin suunnitella ja valmistaa.

Amerikkalainen Lightning Rods https://lightning-rods10.mybigcommerce.com/ onkin tehnyt ansiokasta työtä näiden tehokkaiden jälkiasenteisten keskimoottoreiden kanssa jo vuosia ja heillä onkin varsinkin USA:ssa kertynyt mainetta heidän kehitellessään sopivia, valmiita moottori/voimansiirtokittejä kaikkine kiinnikkeineen ja adaptereineen päivineen.

Tuota meidän olisi siis täällä koto-Suomessa tarkoitus myös päästä omalta osaltamme kehittelemään, koska noissa tuntuu piilevän reilusti potentiaalia.

Kuten moni tietääkin, olemme Akkutehtaalla rakentaneet jo vuosien aikana myös lukuisia keskimoottorisia sähköpyöriä, joissa on ollut moottorina Bafangin BBSHD:ta 1,5kW:n tehoisena, sekä Cyclonen keskimoottorisarjaa 3-4,5kW:n tehoisena, joten tuntumaa keskimoottoreihinkin on ollut, mutta ainakaan nuo em. moottorit eivät ole täyttäneet niitä kaikkia vaatimuksia, joita haluamme kunnolliselta, maastokäyttöönkin soveltuvalta tehokkaan ja pystyvän sähköpyörän tekniikalta, jossa olisi paitsi tarpeeksi paukkua, niin myös sietokykyä kuumenemista vastaan.

Esim. Cyclonessakin on tuolla 4,5kW:n tehoisena jo ihan kivasti potkua mennä mäkiä ylös, mutta se on kovin tarkka siitä että sen kierrokset pidetään riittävän suurina tarpeeksi pienillä vaihteilla, muuten se alkaa kuumenemaan pian.

Ja toki noilla tehoilla saa pyörän voimansiirtoa olla huoltamassa aika ajoin.

Koska pyörän omaa voimansiirtoa, jota BBSHD ja Cyclonekin käyttää, ei kuitenkaan ole tarkoitettu noille tehoille, niin rataspakan hampaat ja ketjut ovat kovilla. Takanavan vapaaratasta unohtamatta.

Ja kyllähän BBSHD:stäkin saa toki otettua reilusti vakiotehoa (n.1,5kW) enemmän tehoa virikontrollerilla, esim. Kellyn KLS7212S:llä ja 72-voltin akulla n. 4,5kW, mutta sitten alkavat sen alennusvaihteiston muoviset hammasrattaat jossakin vaiheessa antautumaan. Siihen on toki saatavilla maailmalta kestävämpiäkin rattaita, mutta niissäkin tuntuu saatavuus vaihtelevan. Ja lisäksi, kun rattaat alkavat kestämään, niin BBSHD:n akseli saattaa mennä seuraavaksi poikki.

Kaikki eivät halua hankkia jotakin Sur-Ronin kaltaista “sähkömopoa” ilman polkimia, jossa painoakin on tehoihin nähden liikaa, samoin sen kestävyydestä on ollut epäilyksiä.

Esim. Sur-Ron Light Bee X painaa 56kg, tehoa 6kW.

Mielestäni 6kW:n tehot pitäisi saada ihan polkimien/vaihteiston kera paljon pienemmälläkin painolla.

Akun kapasiteettia siinä on sentään ihan kivat 2189Wh.

Mutta akun painossa on eroa 1000Wh -> 2189Wh vain n. 6kg, jos ko. akut on tehty samoilla tehokennoilla, kuten esim. Molicelin P42A tai Samsungin 40T.

Ja toki 56kg:n painoinen laite ilman polkimia syö akkua enemmän, kuin esim. 35kg:n painoinen fillari polkimilla.

Mutta kuka haluaa tuonne keskuspuistoihin ja muihin metsiin fillaristien sekaan lähteä ajelemaan jollakin mopon näköisellä vehkeellä ilman polkimia?

No niinpä, siksi tätä pohdimme ja kun tähän tarkoitukseen soveltuvista aihioistakin on ollut keskustelua ja kyselyä, niin siihenkin olisi nyt jotakin ehdotusta. Tosin tässäkin olisi hyvä, jos pystyisimme yhdessä niitä seulomaan eri kriteereillä.

Tehokkaaksi keskimoottoriksi on tänä päivänä jo varsin hyvin tarjolla jos jonkinlaista keskimoottoria, joten niitäkin on tarjolla jo aikamoinen valikoima.

About kaikki ne tulevat Kiinasta, joten niitä on turha haaveilla saavansa jonkin tunnetun Boschin tms. logolla Saksasta tms.

Tässä siis nyt hieman lisää aiheesta, mutta muistetaan tässä vaiheessa, että osa kommenteista ja arvioista ovat valideja, vasta kun ko. moottoreita on päästy kokeilemaan kunnolla erilaisissa ympäristöissä.

Keskimoottorin valinta

Keskimoottoria valittaessa kannattaa muistaa muutama oleellinen asia.

Ensinnäkin monet keskimoottorit ovat tarkoitettuja ennemminkin sähköprätkiin, kuin sähköpyöriin, joten keskimoottoriksi ei ehkä kannata valita jotakin halkaisijaltaan lähemmäs 20cm:n kokoista ja 25cm:n pituista mallia, joka on jo turhankin painava, kookas  ja sitä mukaa hankala (ei kuitenkaan mahdoton) asennettavaksi fillarin poljinkeskiön eteen.

Sopivia voisivat sitä vastoin olla halkaisijaltaan max. n. 120-128mm:n staattorilla varustetut mallit, joita on varsinkin noita 120mm:n malleja saatavilla eri levyisillä magneeteilla, yleensä välillä 30-80mm. Moottorin ulkohalkaisija on silloin luokkaa 140mm jäähdytysripoineen, joka mitta muuten on sama, kuin esim. Cyclonen 3000W-moottorin ulkohalkaisijakin, tuossa esimerkkinä Cyclone asennettuna Sector Oneen, se on tosin kuvassa polkimen takana hieman jemmassa:

Moottorin “teho”

Tätä asiaa ihmetellään vuodesta toiseen.

Huomaa siis jälleen kerran, että kaikki moottorinvalmistajat pyrkivät ilmoittamaan moottoreilleen jonkin “tehon” kuten esim. “500W” tai “3000W” jne.

Mutta koska moottoreissa ei edelleenkään ole mitään “tehoa” niin myöskään nuo watit eivät moottoreiden kohdalla tarkoita oikeastaan yhtään mitään, se on perinteisesti ollut ennemminkin moottorivalmistajien tapa erottaa eri moottorimallit toisistaan, ikäänkuin jotenkin asiakasystävällisempään suuntaan. Mielestämme se on erittäin hämäävää.

Moottorille se teho syötetään nimittäin kontrollerilta (ja akulta) ja se moottori joko kestää sen tai sitten ei. Ja siihen kestävyyteen vaikuttaa taas lukemattomat seikat, joten se ei ole mikään yksiselitteinen asia, jonka mukaan moottorille voisi kukaan luvata jonkin tehonkeston tms.

Joten älkää antako sen hämätä, jos ilmenee, että jonkin ehdottamamme moottorin “teho” on esim. 500W, tai 2000W,

Siitä on tarkoitus ottaa käytännössä selkeästi enemmän tehoa ja kaiken järjen mukaan se sen myös kestää, kunhan siinä on lämpöanturi ja lämpöjä hallitaan esim. Cycle Analystin kautta.

Moottorin magneettien leveys

Nyt jos moottorin halkaisijaksi valittaisiin siis esim. 120mm:n staattorin mitalla olevia malleja, niin ollaan aika lähellä sitä, mitä tällaiselta vielä kohtuullisen kevyeltä ja tehokkaalta sähköpyörältä halutaan.

Tällä hetkellä arviomme on, että esim. 30mm:n magneeteilla varustetusta 3,3kg:n keskimoottorista olisi mahdollista ottaa n. 5kW:n piikkitehot.

Vastaavasti 60mm:n/6,3kg:n versiosta voisi kuvitella ottavansa jopa yli 10kW:n tehot.

Ja 80mm:n mallista vielä enemmän, jne.

Nämä vaativat ihan ensin sen, että ratastus, eli välityssuhde saadaan tarpeeksi tiheäksi.

Mutta wattilukemien sijaan esim. moottorin magneettien leveys taas vaikuttaa melkein kaikkeen.

Leveämmillä magneeteilla varustettu moottori on tietysti painavampi, mutta toisaalta myös vääntävämpi ja mikä oleellisinta, se sietää enemmän tehoa kuumenematta.

Jossakin se raja moottorin painon suhteenkin toki menee, mutta esimerkkinä, 30mm:n magneeteilla varustettu 120mm:n moottori painaa n. 3,3kg ja 60mm:n magneeteilla varustettu malli n. 6,3kg.

Moottorin paino siis n. tuplaantuu, mutta jos mikään muu pyörässä ei muutu, niin se 3kg:n ero ei välttämättä pyörän lopullisessa painossa tunnu juurikaan, toki makuasia onko esim. 30kg:n ja 33kg:n pyörien painoero paljon, jos sillä 60mm:n mallilla saadaan about tuplasti vääntöä, eikä moottori kuumene läheskään niin herkästi rajummanpuoleisessa maastoajossakaan..

Kiusaus toki tulee ruokkia esim. sitä 60mm:n moottoria paljon tehokkaammalla kontrollerilla, joka taas vaatii yleensä järeämmän akun, jne..jolloin lopullinen painoero saattaakin olla jo paljon enemmän, kuin se 3kg.

Mutta mikään pakko ei ole tehdä niin, vaan sitä 60mm:n moottoria voi ihan hyvin ruokkia pienemmälläkin kontrollerilla/akulla, jos se riittää omiin tarpeisiin.

Lightning Rodsilla on mallistossaan neljä eri moottoria, jos nuo LR:n alla antamat tehonkestolupaukset pitävät jotensakin paikkaansa, niin paino/tehosuhde on kyllä hyvin kohdillaan niissä:

Tietääksemme Lightning Rodsin Small-Block vastaa tätä 30mm:n magneeteilla varustettua malliamme ja XL sitä 60mm:n magneeteilla olevaa malliamme.

Tuo LR:n “XXL” on muuten 128mm:n staattorin halkaisijalla varustettu versio, jota LR kuvailee, että se soveltuu lähinnä prätkiin asennettavaksi, eikä se todellakaan ole enää sähköpyörään sopiva moottori, jonka asentaminen fillariin tapahtuu sitten omalla vastuulla.

Kuulostaa juurikin moottorilta, joka meidän on pakko laittaa johonkin fillariimme jossakin vaiheessa 😉

Eli tuotakin moottoria saamme hankittua varmaan ja jos tuntuu, ettei sekään riitä, niin esim. 140mm:n/160mm/180mm:n staattorin halkaisijan omaavia malleja on myös saatavilla, korvaamaan esim. QS273-tyyppisen järeän napamoottorin.

Moottorin tyyppi, SPM vs. IPM

Toinen oleellinen asia, joka vaikuttaa moottorin käytökseen sekä siitä otettaviin tehoihin ja kierroksiin, on sen magneettien sijoitus moottorissa, SPM vs. IPM.

Perinteisessä SPM-moottorissa (Surface Permanent Magnet) magneetit ovat asennettuina roottorin pinnalle sen kaarevaan muotoon:

SPM- moottorille on tyypillistä sen hyvä vääntö pienillä kierroksilla.

Suurilla kierroksilla se sen sijaan alkaa herkästi ns. saturoimaan, jolloin kaikki ylimääräinen siihen syötetty teho muuttuu vain lämmöksi.

Samoin se ei suostu ottamaan kunnolla kierroksiakaan kuorman alla.

Ja kun ko. moottorityyppi pääsee kuumenemaan, niin magneettien magnetointivoima heikkenee joka kerta sen kuumentuessa, jolloin moottorin hyötysuhde alkaa laskemaan voimakkaasti.

Joten jatkossa päästäksesi sen tutun mäen ylös pienellä teholla, tarvitseekin nyt enemmän tehoa, jolloin moottori kuumenee taas entistä herkemmin jne.jne. jolloin kierre on valmis ja magneetit kuumenemisen seurauksena pilalla ja kohta myös moottorin käämit, jotka alkavat näin kuumenemaan erittäin paljon.

Lisäksi SPM-tyyppisen moottorin pintaan liimatut magneetit saattavat monesti irrota, kun niitä kiinnipitävä liima kuumenee irti ja silloin meno loppuukin yleensä siihen, jos irti päässyt magneetti jumittaa moottorin.

Tätä tapahtuu varsinkin suoravetoisissa napamoottoreissa silloin tällöin, kun niistä magneettien liimaukset pettävät, joko kuumenemisen takia, tai muusta syystä.

Pyrimme siis suosimaan IPM-tyyppisiä moottoreita näissä tehokkaissa keskimoottoreissamme.

Moottorin optimaalinen kierrosluku

Vanha sanontahan kertoo, että sähkömoottori tykkää kierroksista ja juuri näinhän se menee.

Nythän meillä on kuitenkin mahdollisuus syöttää kontrollerille esim. 72-voltin jännitettä, jopa enemmänkin ja lisäksi monet nykyaikaiset kontrollerit tukevat ns. kentänheikennysominaisuutta, jolla kierroksia saadaan vielä lisää.

Mutta, onneksi on olemassa SPM-moottoreiden vaihtoehtona myös IPM-moottoreita (Internal Surface Magnet) jossa magneetit onkin asennettu roottorin sisäpuolelle:

Nykyaikaisella kentänheikennystoiminnolla varustetut kontrollerit hyötyvät erittäin paljon juurikin IPM-moottorin ominaisuuksista ajaa niitä tarvittaessa korkeilla kierroksilla, varsinkin kun moottoreiden jatkeena on tarpeeksi “ratastusta” eli välityssuhde moottorilta takanapaan on valittu varsin tiheäksi.

Roottorin sisäpuolisilla magneeteilla varustetuissa IPM-moottoreissa eivät magneetit pääse kuumenemaan niin paljon, kuin SPM-moottoreissa.

Lisäksi roottorin sisäpuolella olevat magneetit eivät pääse irtoamaan kuumenemisen tai liiallisten kierroksien takia, koska ne ovat siellä roottorissa sisällä “suojassa” eli jumissa.

Näillä näkymin saisimme hankittua sitä 60mm:n magneeteilla varustettua moottoria kahtena eri versiona.

Paremmassa mallissa olisi erillinen, ulkopuolelta irroitettava Hall-anturilevy, joten jos moottorin Hall-anturiin tulisi vika, niin koko moottoria ei tarvitse purkaa, vaan tuon Hall-levyn pystyy vaihtamaan moottorin ulkopuolelta, sen takapäästä. Edullisemmassa versiossa on normaalisti Hall-anturit moottorin sisällä.

Lisäksi tämä parempi moottoriversio on ns. potattu versio, eli sen käämitys on täytetty lämpöä käämityksestä kuoreen johtavalla massalla, joten se jäähtyy tehokkaammin, kuin normaali pottaamaton versio. 

Tässä versiossa on myös n. 30mm:n pituinen akseli, joten siihen olisi mahdollista saada se hihnavedon vaatima hihnapyörä kiinni.

Moottorin Kv-arvo

Ja kuten aina, niin myös moottorin Kv-arvo vaikuttaa moottorin ominaisuuksiin ja sen käytökseen, sekä myös lämpökäyttäytymiseen moottoria kuormitettaessa.

Siksi se pitäisi olla about sopiva, ei siis liian matala, eikä liian korkea.

Kv-arvo tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että kuinka paljon moottori pyörii minuutissa per 1 voltti.

Suoravetoisissa napamoottoreissa Kv-arvo on keskimäärin n. 8RPM/V/min.

Joten esim. 72-voltin jännitteellä se pyörii ilman vastusta 576 kierrosta minuutissa.

Kun puhutaan keskimoottoreista, jolloin moottorin ja takakiekon välissä on aina ketju ja sopivan kokoiset rattaat moottorissa ja takanavassa, niin Kv-arvon ollessa matala, ei tarvita moottorin ja takakiekon välissä niin jyrkkää “ratastusta” koska matalan Kv-arvon takia moottori on tarkoitettu toimimaan pienilläkin kierroksilla.

Tässä on nyt sitten se haittapuoli, että matalan Kv-arvon omaava moottori ei kestä samalla tavalla lämpökuormaa, kuin korkeamman Kv-arvon omaava moottori.

Esim. suoravetoisissa napamoottoreissa lämpökäytöksen muutos on varsin suuri, vertailtaessa esim. MXUS:n 3K Turbo-moottoreiden eri käämitysversioita (5T/4T/3T), eli Kv-arvoltaan 7.4 / 8.9 / 11-moottoreita toisiinsa.

Lisäksi tietysti se, että huippunopeutta ei tällaisella matalan Kv-arvon omaavalla moottorilla saavuteta samalla tavalla.

Joten optimivaihtoehtohan olisi valita mahdollisimman suuren Kv-arvon omaava moottori, jota pyritään ratastamaan, eli välittämään tiheäksi niin paljon, että se saadaan kiertämään kunnolla.

Kunnollinen ratastaminen on mahdollista vain tiettyyn pisteeseen asti, normaalistihan, kun välitys tehdään single-tyyliseksi, niin moottorissa on esim. 12-hampainen ratas ja takanavassa suurin mahdollinen, kuten esim. 97-hampainen malli, jolloin välityssuhteeksi tulee “vain” hieman yli 8:1.

Tämä saattaa tuhdimmalla moottorilla ja crossimopojen pienehköillä rengasko’lla riittääkin ihan ok.

IPM-moottoreiden kanssa olisi suotavaa saada sitä mielellään suuremmaksikin, koska kuten muistetaan, niin se moottori pitää saada kiertämään kunnolla!

Varsinkin kun fillaripuolella on kuitenkin esim. mopoihin verrattuina varsin kookkaat renkaat, kuten 26”-Fat, 27,5” ja 29”

Toki joku ei edes aja tällaisella pyörällä juurikaan maastossa ja nimenomaan haluaa, että pyörä liikkuu esim. 100km/h ja on silloin valmis tinkimään alakierrosväännöstä ja samalla sietää sitä, että moottori kuumenee herkemmin.

Moottorin ja takanavan välinen välitys

Tässä asiassa on oivallinen idea käyttää poljinkeskiötä laakerointipisteenä, jotta saadaan kätevästi ko. välitys tehtyä kahdessa vaiheessa ja kokonaisvälitys näin hieman suuremmaksi, vieläpä ilman jättikokoista 97T-takaratasta, joka on noista 219-kartingrattaista se suurin helposti saatavilla oleva koko.

Tämä mahdollistaa siis myös fiksumman kokoisen takarattaan, jonka saa lisäksi sijoitettua sivusuunnassa optimaalisemmin, sivusuunnassa kun ei ketjulle/rattaille ole välttämättä hyvin tilaa fillarissa. 

Silloin ensiövälitys olisi esim: 12T -> 63T= 5.25:1 ja toisiovälitys olisi esim. 32T -> 67T = 2.09:1.

Näin kokonaisvälitys olisi 5.25 x 2.09 = 11:1, eli päästään suurempienkin rengaskokojen kanssa hyvään välityssuhteeseen.

Alaspäinhän voidaan noista aina mennä, ihan ensimmäisenä voisi moottorin ratas olla 2-3-hammasta suurempi.

Lightning Rods on vuosien varrella tehnyt jos jonkinlaisia versioita aiheesta voimansiirto moottorin ja takanavan välissä.

Ja heidän asiakkaat varmaan myös, tässä esimerkkinä erilaisia toteutuksia:

1. Toteutus yhdellä sinkulaketjulla moottorin ja takanavan välissä, kuva väärältä puolelta, mutta idea varmaan selviää tästäkin:

Tämä on toki kaikkein yksinkertaisin ratkaisu, mutta tällä välitys jää maksimissaan n. 8:1, joka tuollaisella pienehköllä rengaskoolla saattaa olla ihan ok, mutta ei välttämättä suuremmilla fillarinrenkailla.

2. Sitten löytyy kahdella ketjulla moottorin ja takanavan välissä, jolloin välissä on siis esim. poljinkeskiön akseli toimimassa ns. väliakselina:

Näillä näkymin tämä numero 2 olisi se vaihtoehto, jota lähdemme kokeilemaan, jäykkäperäiseen FAT-protopyöräämme tilataan pian laserleikatut ja koneistettavat osat sitä varten.

Tässä on siis valiakselin ansiosta mahdollista saada helposti n. 11:1-välitykset, joka pitäisi riittää suuremmillekin fillarinrenkaille.

Silloin esim. 30mm:n moottorimme, jonka Kv-arvo on 59RPM/V, saataisiin napamoottoreihin verrannollinen Kv-arvo muutettua välityksellä olemaan n. 5,4:1, jonka pitäisi taata reipas vääntö pienilläkin nopeuksilla, kuten myös hyvä vaste lämpörasitukseen. Esim. MXUS:n 3K-moottoin 4T-käämitysversion Kv-arvo on 8.9RPM/V, joten tuon pitäisi olla hyvä lähtökohta keskimoottorille, jonka massa on kuitenkin vain n. 35% em. suoravetomoottorista. Jos välitys tuntuu ihan liian tiheältä, eli moottorista saatava vääntö on liiankin hätäinen, moottoria ei saa kuumaksi melkein millään ja/tai huippunopeutta ei saada käytössä olevalla kontrolleilla/jännitteellä tarpeeksi suureksi, niin välitystähän voi aina pidentää, esim. 5,4:1 -> 7,0:1, mutta toisinpäin se alkaa tuottamaan ongelmia.

Muistetaan toki, että pienten nopeuksien vääntömomentti ja saavutettava huippunopeus ovat ainakin jossakin määrin kompromisseja toisiinsa nähden, varsinkin jos pyörän omaa voimansiirtoa ja vaihteistoa ei haluta käytettävän moottorin kanssa.

 3. Ja sitten vielä sama systeemi, mutta ensiöketjun sijaan hihnalla:

4. Löytyy myös sellaista väliakseliratkaisua, jossa väliakselin jälkeen veto meneekin pyörän omalle eturattaalle ja siitä normaalin vaihteiston kautta takanavalle.

Tämä on varmasti kaikkein monimutkaisin konstruktio, jossa huollettavaa riittää, samoin noilla tehoilla räksyy ja poksuu monet osat rikki:

Tehokkaiden keskimoottoreiden haasteet ja huonot puolet

Täydellistä moottorityyppiä, joka soveltuisi ihan kaikkeen käyttöön, ei valitettavasti ole vielä olemassa. Joten näissä tehokkaissa keskimoottoreissakin on tiettyjä huonoja puolia ja ihan haasteitakin, varsinkin tässä alkutaipaleella, kun niihin liittyviä juttuja alamme kehittelemään, olemmehan niiden soveltamisessa fillareihin yms. kuitenkin vasta ihan protoasteella, vaikkakin kokemusta muista moottorityypeistä on nyt kertynyt työn puolesta jo n. kuuden vuoden ajalta.

Ja toki näistä tehokkaista keskimoottoreista on niihin liittyvää tietoa imetty jo pari vuotta, joten ihan nollista ei kuitenkaan tarvitse lähteä.

Tarkoitus olisi tarjota siis esim. 120mm:n moottoreita esim. 30mm:n ja 60mm:n magneeteilla ja kehittää niihin yhteistyökumppanimme kanssa laserleikattuja kiinnikkeitä, joilla moottorin saa poljinkeskiöön kiinni. Jotkin pidemmän alaputken omaavat pyörät saattavat tarvita pidemmät kiinityskorvakkeet, jotta moottori ei jäisi roikkumaan alaputken alle rumasti, ottaen kiinni ensimmäiseen ylitettävään kiveen.

Laserleikkausta ja osien koneistusta tullaan tarvitsemaan muissakin kohdissa, koska esim. keskiöakseli ja siihen tuleva laakeripesä yms. adapterit tarvitaan sopivan mittaisina.

Takanapaan pitää saada adapterilla 219-kartingratas (esim. 67T) kiinni sopivaan kohtaan ja samalla takapäähän tulee 220mm:n jarrulevy.

Tarkoitus on myös selvittää pikkuhiljaa, että minkä tyyppiset fillarit olisivat optimaalisia ko. moottorille ja voimansiirrolle ja minkä tyyppisiin pyöriin ne eivät soveltuisi ollenkaan.

Joissakin pyörissä saatetaan esim. joutua sanomaan vaihteistolle heippa, kun moottorin veto tulee korvaamaan sen.

Mutta tätä pitäisi toki pyrkiä välttämään, mikäli mahdollista.

Kaikkein helpoin kohde on varmaan jäykkäperäinen Fätti, jossa on leveyssuunnassa hyvin tilaa, eikä täpäreistä tuttu jousituksen liike muuttaisi ketjun kireyttä. Sellainen siis protopyörästämmekin tulee, moottorin ominaisuudet saadaan siinä selville toki ihan yhtälailla, kuin täysjousitetussa pyörässäkin.

Ketjuun toki saa aina kiristimen laitettua, mutta jäykkäperäisessä fäteissä ei ainakaan tarvitsisi luopua vaihteistosta.

Huonoja puolia verrattaessa suoravetoista napamoottoria tällaiseen tehokkaaseen keskimoottoriin on jo nyt selvillä:

• Monimutkaisempi konstruktio, vaatii hieman enemmän huoltoa ketjun rasvauksineen jne.
• Varsinkin moottorin pieni 12T-ratas saattaa kulua kohtuulllisen nopeasti, se on toisaalta helppo ja nopea vaihtaa ja uusi maksaa muutaman kympin.
• Suoravetoinen moottori on äänetön, mutta keskimoottori kaksine ketjuineen on varmasti ainakin jonkin verran äänekkäämpi.
• Hintaakin tulee väkisinkin kaikkine customina teetettävine osineen yms. enemmän, kuin napamoottorille, tosin mielestäni vastinetta pitäisi saada vähintään yhtälailla sijoitetulle summalle.
• Ei välttämättä sovi kaikkiin pyöriin, tosin ei sovi napamoottorikaan kaikkiin pyöriin.

Jossakin vaiheessa on mahdollista, että kehitämme voimansiirtoa niin, että ensiövedon ketju korvataan hammashihnalla, kuten LR on tehnyt.

Sillä saadaan kuulemma voimansiirtoa reilusti hiljaisemmaksi, kun toinen ketju poistuu ja hihnalla korvattava ketju on juurikin se, joka pyörii nopeammin.

Hihnahan ei ääniä päästele, mutta se vaatii vielä hieman tutkimustyötä sopivien komponenttien löytämisessä, esim. suurempi hihnapyörä joudutaan teettämään erikseen, kun sopivia valmiita ei ole olemassa.

Samoin hihna on arka väärälle kireydelle, liian löysällä siitä lähtee sen hammastus ja liian kireällä sen mekaaninen lujuus joutuu koetukselle, samoin laakereihin tulee tarpeettomasti rasitusta.

Toki sillä on optimitilanteessa varmaan pidempi elinikä, kuin esim. moottorin 12T-ketjupyörällä.

Sopivan aihion metsästys

Ylipäätään jos ollaan sähköistämässä alunperin luomupyörää, niin projektin kanssa ei kannata lähteä ihan soitellen sotaan ja ostaa Tori.fi:stä ensimmäinen mukavalta vaikuttava pyörä siihen hommaan.

Näin erittäin moni asiakkaamme on valitettavasti ensin tehnyt ja sitten yhdessä ihmetellään, kun läpiakselinapaiseen ja keskellä runkokolmiota olevalla iskarilla varustettuun pyörään ei oikein saakaan, ei akkua eikä ainakaan mitä tahansa napamoottoria.

Siis sen sijaan, että asiakas olisi ensin ollut yhteydessä meihin ja kertonut aikomuksistaan, niin olisimme voineet yhdessä pohtia, että mikä olisi ollut paljon helpompi ja sopivampi aihio.

Ja nyt tämän tehokkaan keskimoottoritekniikan kanssa tuo kaikki on monin paikoin vielä tarkempaa.

Yksi kiinnostavan kuuloinen aihio oli nimittäin aluksi se Scottin ja Boldin täpäri, joissa on takaiskari asennettu oikein fiksusti, jolloin runkokolmiossa on tilaa yllinkyllin, ihan kuten jäykkäperäisissä pyörissäkin on:

Tuo on siis tosiaan täysjoustopyörä, jossa takaiskari on sijoitettu tuonne poljinkeskiön yläpuolelle kokonaan piiloon. 

Mukavaa olisi myös, jos poljinkeskiön etupuolella olisi kunnolla tilaa keskimoottorille, ilman keskimoottorin optimaalista paikkaa varastavaa alaputkea, joka tuppaa nykymuodin mukaisesti lähteä monessa pyörässä ensin ennemminkin hieman eteenpäin ja vasta sitten ylöspäin.

Optimaalista olisi siis, että se alaputki lähtisi mahdollisimman nopeasti ja jyrkästi ylöspäin, ikään kuin pois keskimoottorin tieltä. Tämä ei ihan kunnolla toteudu ko. Scottissa ja Boldissa.

Eli näin sen pitäisi lähteä, kuten kuvan Mondrakerissa:

Mutta sitten jos ajatellaan, että mikä estää varsin totaalisesti tällaisen keskimoottorisetin asentamisen johonkin pyörään, niin se saattaa olla valitettavasti niinkin yksinkertainen asia, kuin takajarrusatulan kiinnityspiste väärässä paikassa.

Kuten kuvan Mondrakerissa on punaisella rinkulalla merkattuna.

Sama tilanne on muuten Scottissa, mutta esim. Boldin Linkin Pro 150-pyörässä, mutta siinä tuo alaputki taas lähtee hieman hankalasti:

Monissa nykyaikaisissa pyörissä jarrusatulan kiinnitys on nimittäin valitettavasti päätetty laittaa takahaarukan ala- ja yläputken “väliin”, jolloin varsinkin pienemmällä 219-takarattaalla jarrusatula osuu, tai ainakin saattaa osua juurikin 219-ketjulinjan tielle, koska siinä jarrusatula on 219-takarattaan etupuolella, eli juurikin siinä linjassa, johon 219-ketju lähtee eteenpäin takarattaalta.

Näinhän ei perinteisessä takajarrusatulan sijoituksessa käy, koska jarrusatula on siellä 219-takarattaan “yläpuolella” eikä ketjulinjan tiellä.

Nyt jos joku löytäisi esim. netin syövereistä runkoa, jossa nuo kaikki kohdat toteuisivat, niin saa kertoa meillekin 😉

Eli täysjoustorunko, jossa takapäässä n. 150mm:n jousto ja toki “nykyaikaisella geometrialla”, eli esim. n. 64-66-asteen keulakulma ja n. 74-78-asteen efektiivinen seatpost-kulma olisivat toivottavia.

Samoin toivottavien listalla olisivat läskirenkaiden asennusmahdollisuus, tai jos eivät läskit mahdu, niin ainakin hieman leveämmät kuin jotkin 2,3″ nakkirenkaat, koska moni ajaa näillä myös talvella.

Yksi lisäksi huomioitava seikka on se, että miten vapaasti aihiossa on tilaa poljinkeskiöstä takanavalle menevälle 219-ketjulle, jotta ketju ei esim. ottaisi kiinni takahaarukkaan missään vaiheessa jousituksen liikkuessa liikeratansa päästä päähän.

No mutta, joitakin tehokkaan keskimoottorin kanssa soveltuvia aihioita olemme onnistuneet löytämään, joissa tosin tuo sama ketjulinja-asia pitäisi ainakin vielä selvittää.

Sattumoisin kaikki ehdokkaat ovat jo valmiiksi sähköpyörän runkoja, joissa kaikissa on lähinnä Bafangin keskimoottorin (esim. M620) kiinnitys ja jonkinlainen käyttökelpoinen tila akulle, joka olisi mielellään laajennettavissa.

Tuo Bafangin keskimoottorin kiinnitys on esim. pituudeltaan sellainen, että sinne pitäisi keskiöputki + 120mm:n keskimoottori mennä juuri ja juuri.

Samoin moottorille on looginen paikka, koska niissä ei ole ollenkaan alaputkea, joka tulisi moottorin asennuskohdan tielle.

1. Listamme ensimmäinen potentiaalinen vaihtoehto olisi ryhmämme Matiaksen Aliexpressistä tilaama Seroxat-runko, jossa nuo kaikki vaatimukset täyttyvät, poislukien fättirenkaat. Taakse pitäisi silti mahtua juuri ja juuri 27,5″ x 3″ nastarengas. Eteenhän voi halutessaan laittaa 29″-kiekon, jolloin saa mullett-pyörän. Tässäkin pyörässä se vapaa ketjulinja pitäisi vielä varmistaa:

Matias on pyörällään ajellut 3 vuoden aikana arvionsa mukaan jo toistakymmentätuhatta kilometriä, eikä rungon kestävyyden suhteen ole ilmennyt moitteen sijaa.

Runko on alumiinia.

Takajousituksen linkuston laakerit ovat vaatineet kertaalleen vaihtoa ja siihen on laakerit löytyneet.

Näissä on tuo irroitettava akkukotelo, johon esim. 18650-suurkapasiteettisilla kennoilla menee max. 882Wh, tehoa siitä saa silloin max. n. 2,5kW.

Eli ne kaivatut 5kW:n tehot ja kapasiteetti tarkoittaisivat joko kiinteää 3D-tulostettua akkukoteloa, tai sitten pitäisi ainakin tuon akkukotelon irroitettava/lukittava pohjaosa mallintaa ja koittaa saada siihen 3D-tulostettu yläosa päälle, jos siitä akusta halutaan edelleen irroitettava.

Matias on vaihtanut vakion 190x51mm:n iskarin tilalle 200x57mm:n iskarin, jolla vakio 150mm:n joustomatka takapäässä on nyt arvion mukaan n. 163mm.

Keulakulma tuossa rungossa on vakiona 66-astetta ja seatpost-kulma on 76-astetta.

Pidemmän takaiskarin tuomaa keulakulman ym. muutosta hän on kompensoinut Rockarin 29″ Lyrik-keulalla, jossa joustoa 180mm, joten keulakulma lienee nyt max. 65-asteen paikkeilla.

Kiekkoina edessä ja takana hänellä 27,5″

Tätä runkoa valmistetaan M/L/XL-kokoisina.

2. Listamme kakkosehdokkaana on Ansbern-runko, niitä löytyy ainakin Alibabasta:

Tätä runko on saatavilla 17″ ja 18,5″-kokoisina ja sitä löytyy 27,5″ ja 29″-kiekoille sopivana versiona, mutta myös Fättikiekoille sopivana versiona!

Ja kuten geometriataulukosta näkyy, niin nyt on varsin modernin geon omaava fätti kyseessä!

Ne ovat varsin harvassa, varsinkin kun ei puhuta varsinaisista 250W-“merkkipyöristä”

Tuossa on tosin havaittavissa, että takajarrusatulan kiinnitys saattaa sijaita liian edessä, jolloin jarrusatula saattaa tulla 219-ketjun tielle, mutta varmuutta ei ole.

Sitten lisää Aliexpress-löytöjä:

Tässä Exess-nimisen fillarivalmistajan runko, jota saa nyt siis Alista, tosin tällä hetkellä jostakin syystä vain XL-kokoisena:

Tämä on siis kuiturunko, jonka paino on valmistajan mukaan n. 3,55kg ja tässä rungossa on eri värivaihtoehtoja hyvin tarjolla.

Valmis pyörä näyttää tältä: