Da Europa planlægger at blive en "CO2-neutral økonomi" i 2040, er fremtiden for mobilitet elektrisk.

Ud af de forskellige elektriske køretøjer, der findes i dag, er el-scootere den mest lovende løsning. Ud over at være mere miljøvenlige end andre elektriske transportalternativer gør deres bærbare karakter og kompakte størrelse dem ideelle til pendling i byen (og helt sikkert til en fremtidsrejse!).

I dag vil vi forsøge at forklare, hvordan denne fantastiske forlystelse fungerer.

En elektrisk scooter kører, som navnet antyder, på elektricitet. Den har et batteri, der lagrer elektrisk energi, som derefter omdannes til bevægelsesenergi af en motor. Den vigtigste arbejdsdel eller kraftværk på en elektrisk scooter er motoren.

Lad os prøve at forstå, hvordan det fungerer!

Hvordan fungerer en elektrisk scootermotor?

Fra acceleration og topfart til stigningsmuligheder er det motoren på en elektrisk scooter, der bestemmer næsten alle aspekter af dens ydeevne. 

Før vi ser på arbejdsmekanismen og typer af elektriske scooter motorer, lad os se, hvad der er de vigtigste ting, som vi kan ønske os af dem.

Ting, du kan ønske dig af en elektrisk scootermotor

En elektrisk scootermotor skal have nok startmoment til at flytte scooteren fra stilstand.

Den skal have tilstrækkelig kraft til at køre dig hvorhen du vil, uanset om det er op ad bakke eller ej. Den skal også kunne styres, så du kan variere hastigheden på din scooter efter dine behov.

Vigtigst af alt skal den være pålidelig og holdbar, så den holder i lang tid.

Typer af elektriske scootermotorer

Der er to almindelige typer af motorer, der anvendes i elektriske scootere. De er:

• Børstede DC-motorer. 
• Børsteløse DC-motorer.

Lad os se, hvordan de hver især fungerer, og hvilke fordele den ene har i forhold til den anden.

Børstet jævnstrømsmotor

En børstet jævnstrømsmotor er en motor, hvor den elektriske strøm leveres til elektromagnetspolerne på rotoren via et par børster. Det vigtigste kendetegn ved denne motor er, at strømmen tilføres den del af motoren, der roterer.

Denne type motor blev udviklet tilbage i begyndelsen af det 19. århundrede og er især populær på grund af dens lave pris og enkle drift.

Her er et diagram over en børstet jævnstrømsmotor, som kan hjælpe dig med at forstå, hvordan denne motor fungerer. 

Funktionelle dele af en børstet jævnstrømsmotor 

En børstet jævnstrømsmotor består af følgende dele:

The Pensler er fremstillet af et ledende materiale, der ikke er slibende. De er beregnet til at lede elektricitet fra kilden (scooterbatteriet) til rotorens elektromagnetiske spole. Dette gør det muligt for rotorens elektromagnetiske spoler at få strømforsyning, selv når de roterer i forhold til børsterne.

The Kommutator er normalt fremstillet af kobber eller et andet stærkt ledende metal. Den modtager elektricitet fra børsterne og leder den videre til rotorens elektromagnetviklinger. Der er to kommutatorkontakter til hver spole i motoren.

The Armatur, også kaldet rotoren, er den del af motoren, der roterer og omdanner den elektriske energi til kinetisk energi (bevægelse). Den har en række spoler af tråd viklet på sig, som genererer det magnetfelt, der får motorens aksel til at rotere.

The Stator er motorens hus med en permanentmagnet i. Denne magnet skaber det magnetiske felt, der interagerer med det magnetiske felt i rotorens elektromagneter for at rotere rotoren. Nogle jævnstrømsmotorer kan have en elektromagnet i statoren. I sådanne motorer trækker statorens elektromagnet elektricitet fra den samme kilde som rotorens spoler.

The Aksel er motorens udgangsdel, hvor energien bruges til at udføre arbejde, dvs. til at dreje hjulet på en scooter.

Hvad sker der, når du tænder for en børstet jævnstrømsmotor?

Når du tænder for en børstet jævnstrømsmotor, sker følgende rækkefølge af begivenheder: 

• Den elektriske strøm løber fra børsterne til kommutatoren og derefter til rotorens elektromagnetviklinger. 
• Dette inducerer et magnetfelt i rotoren, som interagerer med magnetfeltet i statorens permanente magneter.
• Samspillet mellem disse magnetfelter får rotoren til at rotere og omdanne kildens elektriske energi til rotationsenergi.

Det skal bemærkes, at magnetfeltet i rotorens viklinger ændrer retning hver 180 graders rotation. For at holde rotationsretningen konstant, vender kontakten mellem kommutatoren og børsterne strømmenes retning om hver 180 grader.

Desuden ændres retningen af den magnetiske kraft, der påføres rotoren, når den roterer. Det betyder, at motoren vil have forskellige hastigheder på forskellige rotationspunkter. Dette kompenseres ved at have flere spoler i rotoren, således at motoren altid har en ensartet hastighed og et ensartet drejningsmoment.

Hvad bestemmer effekten af en børstet jævnstrømsmotor? 

En af de vigtigste egenskaber ved en el-scootermotor er dens udgangseffekt. Da effekten i ethvert elektrisk system er et produkt af spænding og strøm, betyder det, at en forøgelse af en af disse to størrelser vil gøre motoren kraftigere. 

For at gøre en motor kraftigere kan man øge antallet af vindinger på rotoren, så der går mere strøm igennem dem. En forøgelse af indgangsspændingen øger også en jævnstrømsmotors udgangseffekt. Desuden kan man ved at bruge kraftigere magneter også øge motorens effekt.

Fordele og ulemper ved børstede jævnstrømsmotorer

Børstede jævnstrømsmotorer har visse fordele i forhold til børsteløse motorer. Disse omfatter:  

• Lave omkostninger.
• Højere drejningsmoment over et større område af rotorhastigheder.
• Jævn bevægelse ved lave hastigheder.
• God hastighedskontrol.
• Kan ombygges.
• Fungerer bedre i alle slags miljøer.
• Har ikke brug for en styring, når den kører med konstant hastighed.

Der er dog også nogle begrænsninger ved børstede jævnstrømsmotorer. Disse omfatter: 

• Lavere levetid på grund af den faste kontakt mellem kommutatoren og børsterne.
• Højere driftsstøj. 
• Høj rotortræghed.
• Elektromagnetisk interferens forårsaget af lysbuer fra børster.

Børsteløse jævnstrømsmotorer 

De fleste el-scootere bruger i dag en børsteløs jævnstrømsmotor i stedet. Det skyldes primært, at disse motorer kan monteres i hjulets nav og ikke behøver at blive monteret på rammen. 

En børsteløs jævnstrømsmotor (BLDC) har, som navnet antyder, ingen børster til at lede elektricitet. Den har en helt anden konstruktion og et helt andet funktionsprincip end en børstet motor. Denne motortype blev udviklet i 1970'erne og er meget populær, hovedsagelig på grund af dens lange levetid og mindre støj.

Her er et diagram over de indre dele af en BLDC-motor:

En BLDC-motor består af to hovedfunktionsdele. De er:

• Rotoren, som er en permanent magnet og er placeret inde i statoren. 
• Statoren, som er forsynet med elektromagnetspoler.

Nogle BLDC-motorer kan have faste elektromagnetspoler i midten og permanente magneter fastgjort til statoren. I sådanne motorer er det statoren, der roterer.

Hvordan fungerer en børsteløs jævnstrømsmotor?

Funktionsprincippet for en BLDC-motor er simpelt: Du tilfører elektrisk strøm til statorspolerne, og det resulterende magnetfelt roterer rotoren, som er en permanentmagnet. Som du kan bemærke, roterer spolerne i BLDC-motoren ikke, der er ikke behov for børster og en kommutator i en sådan motor. 

Men hvis spolerne er fastgjort, hvordan ændrer man så elektromagnetenes polaritet, hvilket er nødvendigt for at holde motorens rotation ensrettet? Det opnås ved at bruge en controller.

Styringen arbejder enten med en rotorpositionssensor eller ved hjælp af magneter på motorens hus. Her er forskellen mellem disse to typer controllere:

• Sensor-baserede BLDC-controllere: En sensor er fastgjort til rotoren, som bestemmer dens placering på et givet tidspunkt. Disse lokaliseringsdata sendes derefter til controlleren. Styringen sender strøm med en bestemt polaritet til bestemte spoler for at sikre, at magnetfeltet altid er i en position, så rotoren bliver ved med at dreje den rigtige vej.
• Sensorløse BLDC-controllere: I denne metode er elektromagneter placeret på motorens krop. Rotationen af rotoren inducerer en elektrisk strøm i disse elektromagnetspoler. Intensiteten og retningen af denne strøm fortæller controlleren, at den skal aktivere bestemte spoler på statoren for at få motoren til at rotere.

Behovet for en controller gør en BLDC-motor i sagens natur kompliceret i forhold til en børsteløs motor. BLDC-motorer har imidlertid en række fordele, som gør dem anvendelige til mange applikationer, især til brug i elektriske scootere.

Faktorer, der påvirker effekten af en BLDC-motor

Effekten af en BLDC-motor afhænger af følgende:

• Modstanden og dermed den strøm, der trækkes af spolerne i statoren.
• Styrken af den permanente magnet, der anvendes til at lave rotoren.
• Den spænding, der tilføres til statorspolerne.

Fordele og ulemper ved en BLDC-motor

BLDC-motorer, der også anvendes i e-bikes, er bedre end deres børstede modstykker, fordi de: 

• er kompakte i størrelse.
• Har et højere startmoment.
• giver bedre hastighedskontrol.
• Er mere effektive.

Alt dette har dog en pris. Der er også nogle ulemper ved BLDC-motorer, f.eks:

• De koster mere end børstemotorer.
• Ledningsføring af en børsteløs motor er kompliceret på grund af brugen af elektroniske controllere.
• Disse motorer har brug for en controller, selv ved brug med konstant hastighed.

Det bringer os til det næste spørgsmål: Hvilken type motor er bedst til en elektrisk scooter? 

Hvilken Elektrisk scooter motor er egnet til dig?

Svaret på det afhænger af mange faktorer. Den vigtigste af dem er omkostningerne. Derefter kommer pålidelighed og kompleksitet. Men i sidste ende kommer det hele an på din personlige beslutning. Som vi sagde tidligere, har begge motortyper deres egne fordele og ulemper.

En elektrisk scooter med en BLDC-motor kan være en bedre løsning for dig, hvis: 

• Du vil have en scooter med lavt støjniveau.
• Du ønsker at bruge scooteren meget ofte, og motorens alder bekymrer dig.
• Omkostningerne er ikke et problem for dig, og du har råd til at betale mere. 
• Du ønsker en finere styring af motorens hastighed.
• Du vil have en motor med et højt drejningsmoment i den lave ende, når du skal køre på skråninger ved lave hastigheder.

På den anden side kan du vælge en elektrisk scooter med en børstet DC-motor, hvis:

• Du vil have en scooter til en lavere pris.
• Motorens alder er ikke et problem for dig.
• Du ønsker enklere ledninger og elektronik i din scooter.

Vores dom over elektrisk scootermotor

Hvis du spørger os, vil vi sige, at en børsteløs DC-motor altid er et bedre valg til enhver bilapplikation, herunder elektriske scootere. Det skyldes, at disse motorer ikke kræver vedligeholdelse og kører mere støjsvagt. Desuden er de mere effektive og har en finere kontrol over hastighed og drejningsmomentudgang.