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电动车机械变(减)速电机的意义和前景
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本帖最后由 afang 于
14:12 编辑
人对电动车使用机械变(减)速非常不解,不是一个控制器就行了吗?但他们不知道,现在的很多电动车在山区是用不了的,过马路的立交桥也是过不了的,我见这里有人老强调加大功率来解决这个问题,但这也同样带了路程短的问题了,要兼顾这个问题只能是机械变速电机。
& & 先说一下高速电机和低速电机，一般电动车电机是几百转每分的是低速电机，大于1500转的是高速电机，在选用控制器是注意不要&被忽悠了&，很多高速控制器说的是低速电机的，而不是高转速的控制器，我就上过当，当然也不是卖家诚心骗你，他们根本不懂！我说高转速时他们还笑我说我不懂，他们只知道电压和功率对就行，不知道还有转速高低的区别。我只想说他们是白痴，把厂家的名声都搞坏。
& & 高速电机配固定减速齿轮没有什么意义，只能提高起步速度而已，只有配多档减速比的齿轮才有意义。手动换档能方变买到的是达圣（有人说联系不上了），还有常州市奥星电器有限公司，这是轮鼓式的。这也有弊端，1是车轮过重对减震不利，2是整个变速系统处于震动之中有可能出现问题（有人弹簧掉了就是这个原因，还好我用了两年了还没事）。另外还有两个是吹牛多过实话的AST轮鼓电机，吹了几年不见东西有卖，一直叫你耐心等待。
& &机械换档的意义在于能增加爬坡能力，而不能增加速度和行驶距离（平路）。不过由于换档的存在，会使电能回收的效率加大，这就会使在有坡的道路行驶的距离加大。。。。。。
& & 其实我更看好的是中置机械换档轴传动电机，但又不喜欢还采用链条传动，在等待中置机械换档轴传动电机的出现，而且我有纯机械多挡自动变速机购的设方有待实现，但这只能是在我不忙的时侯搞了。
& & 注：AST自动换档是基于电子技术的，在野外一出问题就麻烦了，我想做的是纯机械可操作，有电子更好。我自身是学机械的，但现1搞的是IT。。。。。
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本帖最后由 玉枕纱橱 于
16:17 编辑
记得几年前有位叫wzlihoqjh的高手曾经在长沙KK99的电动车论坛发表过一篇关于“谈论一下电动摩托车采用机械变速的意义”的帖子
，对我的影响非常的大，当时我保存下来，刚才又找了下原帖地址在（”），但是里面说的很多话在主要是针对当时流行的铁鹰电机说的，我节选了一些发上来 供大家参考，对楼主的某些观点我存保留态度。
原文如下：（有删节）
这几年来电动自行车与电动摩托车发展得很能快，特别是现在的电动摩托车在驱动上还存在着很多明显的缺点，对电动摩托车来说，其驱动系统就同汽车、燃油摩托车的驱动系统一样重要。而对于电动摩托车来说：因其动力有限，驱动系统更要求结构简单、传动效率高、成本低，使得其传动系统的改进比汽车的驱动系统改进更为艰辛。
目前电摩驱动模式多为这样的两种：
1、低速电机直驱车轮，轮毂驱动模式：低速电机无减速，电机转速与车轮转速为一比一，扭力没有提升。
2、中、高速电机通过减速驱动，有中置和轮毂的驱动模式。
中置驱动模式：由于有长距离的传动结构，且相关部件都暴露在外，所以不稳定因素多，因此配用的电机一般为中速电机，减速比不可能做得较大，扭力提升不大。而中置电机，由于减速比不能可设计的比高速电机大，而采用的是转数介于高低之间的中速电机，在运行过程中，会出现更会陡峭的电流曲线。但中置传动的减速机设计及制作要求要比轮毂型式低，但对车架制作要求高。
配高速电机的轮毂：由于高速电机本身转速高，减速比很大，扭力提升较大。在整个转速过程中，电流曲线平滑。由于其高度的集成化设计，动力源和从动部件的终端之间的传动距离最小化，所有运转部件都整合在轮毂中，所以受外界因素的干扰被降到了最低，传动效率应该比中置驱动模式高；若高速电机如果本身质量达标，可靠性也应该比高中置驱动模式高。
现以电动摩托车为主要对象来论述，电机是用来作动力驱动，电机动力输出是否合理将直接影响着电动摩托车的整体性能。一般情况下，高速电机有较宽的高效率平台。负载较大时，高速电机的效率高于低速电机。但因电动摩托车取消了脚踏功能，更要考虑起动、超载与爬坡转矩。但电机若是依照起动和爬坡转矩作为设计依据，将导致使用过多的主特材料，加大了成本。作为电动摩托车用电机，应以满足需要为目的，不要追求过宽的高效率平台和过大的输出转矩，否则电机将消耗过多的主特材料，加大了制造成本，增加了电机体积和重量。可以认为，电动摩托车驱动系统的最佳化设计，应该是采用高速电机+机械减速（可变挡）传动，通过合适的传动比，使电机的运行点位于最高效率点附近。使用减速机最大的目的包括动力传递，或是获得某一速度，以及获得较大扭矩。
减速最主要的功用在弥补电机因为功率损耗影响效能，是一个扭矩提升的角色。这意味着电动摩托车电机确实是需要搭配减速机构，其决定因素主要是从应用的需求上及成本的考虑来决定。目前电动摩托车因电池的能源有限，配置的电机功率不可能太大，因此其特征在于将负载移动所需的扭矩往往还超过电机本身的扭矩容量，而通过减速机构来做电机输出扭矩的提升，便可以有效解决这个问题。对于电动机而言，最重要的是电机的额定效率而不是最高效率。电动摩托车驱动系统通过使用高速电机配置机械减速传动来获得较大扭矩，在起动和爬坡转矩设计控制在尽可能不超过电机的额定功率，减少用大电流使电机过载的方法来起动和爬坡，可避免大电流对蓄电池的冲击，减少蓄电池的深放电，能使车辆延长一次充电的行驶里程，提高蓄电池的使用寿命，保护控制电路的正常工作。
目前采用高速电机的电动轮毂是封闭的，基本上都是选用行星轮系统减速。因电动车轮毂的空间有限，行星轮系统减速的速比对理想高速电机（3600转左右）而言，在有限空间内其最大速比仍然不够。摆线、谐波类速比又过大，取最小值都过大，成本还高。由于一般的圆柱减速机、行星轮系减速机及柔性谐波减速机都是藉由齿与齿来咬合，就会有齿隔、磨耗及噪音之类的问题产生，所以对齿形类的加工条件要有较高的精度要求，质量才能保证。
行星轮系统减速内部齿轮的寿命出于成本的考虑，齿轮制作的较多地采用尼龙朔料。电动车的生产厂家要拼成本，用尼龙齿轮也是没办法的办法。用金属齿轮，加工难过关，不是噪音大就是寿命短；提高加工精度，最小也要达到四级精度，且对齿面的要求较高，成本大增，高价车又没多少人买，不得已而用之。且目前面市的高速电机带减速机构的电动车都是只有一种速比，对于在各种道路上行驶的车辆来说还不尽人意。
以目前已经商品化了的铁鹰高速电机轮毂为例分析：由于转子的2个6002定位轴承与太阳齿轮有一段距离，形成悬臂过长，齿面受压时产生偏摆……。行星齿轮不得不采用工程塑料。以此该电机的转速，论斜坡起步时所需的扭矩，速比要更大。现其速比是7.33，在道路纵坡度到了9.15% 时，单人骑行基本上不能零起步了。但因是行星轮系统减速，若是其轮毂壳与空间尺寸不变，要做到8.3的速比已经很难了。铁鹰高速电机轮毂碰到的二个主要问题应该是齿轮寿命与低速区段效率欠佳。不过在此还是感谢铁鹰电机厂的开路先锋作用。&&
一般来说，若要在小空间内实现大速比、可调速比、高功率、高效率一直都是机械变速的难点。现有常规的应用技术难以达到，就是若要达到的话所花费的成本可不是简单的提高一点点，那是要好多好多倍！因此，在小空间、大速比、低成本的机械变速器还没有出现之时，采用低速电机以1比1的转速直接驱动车轮还是一个不算好的办法。
配置低速电机的电动摩托车的输出扭矩若要再加大，可采用直接增大电机输出扭矩方式，但这种方式必须增加使用昂贵的磁性材料，电机还要增加结构刚度，扭矩的增大正比于控制电流的增大，此时采用功率较大的电机，功率电子元件和相关电器规格要增大，又会使控制系统的成本大幅增加，并对蓄电池的寿命产生影响。
当车辆负载惯量的匹配不当时，是导致电机控制系统不稳定的最大原因之一；若电机的转速过低，电机的控制性导致产生某程度上的衰减，尤其在对于低转速下的讯号撷取和电流控制的稳定性上，特别容易出故障。针对电动摩托车而言，在行驶过程中经常要有车速低、高扭矩的需求，车辆配置传动减速机，对于大的负载惯量，可以利用减速比的平方反比来调配最佳的等效负载惯量，以获得最佳的控制响应。所以从这个角度来看，应用减速机对电动摩托车电机的控制系统算是最佳的匹配。因此，采用减速机能使电机具有较高转速，使电机的输出功率得到增大，并可有效解决电机低速控制特性的衰减。
理论上，提高电机转速也是输出扭矩提升的方式，如可藉由增加电机的转速来使得电机的功率得到增加，而且不需要增加电机等控制系统元件的规格，也就是不需要增加额外的成本。而这就需通过减速机的搭配来达到“减速并提升扭矩”的目的了。所以说，电机要有大功率扭矩输出，比较合理的是搭配应用减速机，并非是将其省略不用。
若希望电动摩托车在有限的能源下获得较大的转矩，使用高速电机配置减速机也是一个较为经济、实用、可靠的传统办法。使用减速机最大的目的包括动力传递，或是获得某一速度，以及获得较大扭矩。减速最主要的功用在弥补电机因为功率损耗影响效能，是一个使电机扭矩得到提升的措施。
常规的摆线针系减速机构很难用于电动摩托车的减速系统。谐波齿轮减速机，传动精度高，减速比高且范围大，单级传动的减速比为50～500，最小的减速比大于电动摩托车所需的最大减速比，且输入转速不能过高，只能达到2000转/分，是其最大缺点。所以摆线、谐波类速比对于电动摩托车的减速系统来说因其速比过大，取最小值都过大，成本还高。
行星式齿轮减速机，基本结构由输入太阳轮、行星轮、输出行星臂架，以及固定的内齿环所构成，因此其加工精度要求较高，行星减速速比对理想高速电机而言在有限空间内其最大速比仍然不够。所以说：想要在小空间内实现大速比、可调速比、高功率、高效率、低成本一直都是电动车采用机械变速的难点，特别是在电动车这个低格位消费产品行业，减速机这成本一但过高使整车价格高，因消费者不太懂其原理导致市场难以接受。
电动摩托车在运行时不可能以单一的时速行驶，相应的，电动摩托车电机也在控制器的调节之下以不同的转速提供动力。如果此时的负载力矩不大于电机的额定力矩，则此时电机仍以“额定功率”输出动力，只是此时的“额定功率”因电机的转速不同而有别于电机铭牌上的标称值。这个“额定功率”可称之为“实际理论输出功率”。当负载力矩大于电机的额定力矩时，无论此时的转速如何，电机将运行在超载条件下。此时由于超出了电机的设计范围，电机的效率和寿命都不能保证。因此，厂家在提供电机的超载数据时，一般都规定了相应的超载时间。
而当电动摩托车在起步、加速和爬坡时，其电机转速一般不高，即此时实际理论输出功率小于其额定（标称）功率。但此时电动摩托车正是最需要功率的时候，例如设计时速在40公里的电动车，当它在13公里时速时加速时，其电机的实际额定输出功率仅为标定功率的1／3。此时除非电动摩托车电机具有足够的功率余量，否则电机必将超载运行。因此，电动摩托车增加变档变速控制势在必行。
电动摩托车电机作为驱动车体前进的动力源，若配置一个小型、轻巧的有换挡功能的机械变速装置来组成驱动系统，对于电动车来说，是有着十分重要的意义。通过换挡减速，增大了电机的输出转矩，限制电机只能在额定功率的区间附近运行，才能避免对蓄电池产生深放电。通过换挡减速，使车辆获得较大的起动转矩，以保证其良好的加速性，具有较宽的恒功率范围，以使车辆在路况较好时快速行驶的能力。因此电动摩托车配置可变挡的新驱动系统，就能够较好地延长蓄电池的使用寿命，加大对电气控制系统与电机的有效保护。
通过分析电动摩托车动力性的基础，速度特性是电机的功率、转矩等参数与电机动力输出轴转速之间的关系，因此，为了能准确分析电动摩托车的动力性，必须确定直流驱动系统的工作特性。目前的电动摩托车直流低速电机驱动系统的工作特性，基本上就是直流电机加上控制器后的机械特性。电机上标注的额定功率，只是满足于电动摩托车处于标准骑行状态时的功率。当负载变大时，电机的瞬时功率（输出功率）可以短暂地超过额定功率，若经常长时间的超过额定功率，过大的电流将缩短电机与蓄电池的使用寿命，特别是对蓄电池影响更大。过大的电流使电机过热产生退磁而引发变为电老虎，同时也对控制器带来故障的产生。
电动摩托车性能的好坏与其驱动系统直接相关，由动力性能分析可知：电动摩托车的动力性能指标包括最高车速、最大爬坡度以及加速时间。特别是对于城市的交通状况，电动摩托车必须具有较大的起动转矩，以保证其良好的加速性，也必须具有较宽的恒功率范围，以使其在路况较好时快速行驶的能力。
因此从理想化模型的角度来说，可认为额定功率就是电机正常工作时能够输出的最大功率。
电动摩托车在行驶过程中，驱动轮与地面发生纯滚动（轮子与地面接触点的速度相同即为零），地面给驱动轮一个向前的静摩擦力即为电动摩托车前进的牵引力，通常电动摩托车的后轮为驱动轮。电动摩托车在水平路面上行驶时，如果牵引力大于阻力，则电动摩托车的速度将继续增大，如果牵引力小于阻力，则速度将减小，因此电动摩托车运行的最大速度应该对应于电动摩托车的牵引力与阻力平衡，且瞬时功率达到额定功率，即P0=Fvm=fvm，电动摩托车的最大速度值为vm= P0/f。从中可以看出，电动摩托车的最大速度取决于（1）阻力的情况、（2）电机的额定功率值。设计电动摩托车时驱动系统时，电机的额定功率值是一个重要的参数，它将直接影响到电动摩托车的最大时速，影响到电气控制系统的稳定及成本，蓄电池的使用寿命。电动摩托车上坡时需要较大的牵引力，若车辆驱动系统配置有机械变速器的话，根据P=Fv，如果电动摩托车的输出功率恒定，驾车者通过换挡来减小电动摩托车的瞬时速度，可以得到较大的牵引力。
现在电动摩托车的造型设计相当新颖、变化很快，而车辆的驱动系统设计与外形设计却反差较大，绝大多数是配置技术同级的低速电机，少见有技术上的突破。而铁鹰电机厂率先使用高速电机加减速机来作为电动摩托车的驱动系统，使很多发烧友眼前一亮。试骑了一下装了铁鹰高速有齿轮毂的电摩车子，由于是高速电机与有机械减速传动，其特性够硬，平路时起步与加速性能都不错，只是车辆在低速区段时电机的功率可能还未完全发挥出来。若铁鹰高速有齿轮毂在现有一挡7.33速比的基础上，再加装一个12～15左右速比的挡位，应能基本上满足现阶段电动摩托车的一般要求。
电机是用来作动力驱动，电机动力输出是否合理将直接影响着电动摩托车的整体性能。一种观点认为对电动摩托车只需要合理利用电动机的参数，就可以接用电机驱动车轮，通过控制电机的转速来调整车辆的行驶速度；另一种观点认为，车辆低速起动时需要的扭矩大、高速时扭矩小，为了充分发挥电机的性能，应该配置减速传动系统，因此电动摩托车的驱动系统就同汽车的驱动系统一样重要。常见汽车、摩托车发动机的动力输出绝不可能是一种功率，一种性能。
但是电动摩托车大多数都是用于城镇交通代步，路况相对复杂，并且由于电动摩托车车体较大，方便载人与载货，因此不可能是处于一个理想的标准状态下骑行。另外，车辆的加速度性能也非常重要，因此选用高速电机并配置变换挡位的减速装置对于提高电动车的加速性能来说很有用，总比只单顺追求最高时速能达到多少较为好。采用高速电机并配置可换挡变速器的电动摩托车，它能自动适应车辆驱动轮负荷的变化。当行驶阻力增大时，电动摩托车通过换挡位降低速度，使驱动轮动力矩增加；当行驶阻力减小时，减小驱动力矩，增加车速。通过变速机构提高了电机功率的平均利用率，提高平均车速，提高了电动摩托车整体使用经济性；在一定行驶条件下，通过换挡装置能在一定范围内实现变速，与电机的最佳工况（转速）匹配，遵循最佳换挡规律，可使传动效率大为提高，有利于提高电动摩托车的动力性和平均车速。有了换挡功能，较为容易地控制车辆尽可能在电机的额定功率内运行，可降低大电流对蓄电池及电气元件的冲击伤害，增加一次充电的行驶里程，最终目的也为了延长电池的使用寿命，减小电气控制系统的故障，降低使用者的养车费用。保护人类生存环境成为主题的今天，在石油资源日渐枯竭的情况下，中国未来车辆的发展方向主要是电动车，电动车的发展有它的客观规律，一定是从小做到大的过程，先从电动自行车开始，然后扩展到电动摩托车，然后扩展到小轿车。从前景分析电动摩托车必有市场，只不过是目前的技术还不能支持它,目前的电摩是未来电摩成功之母,国内也要经历电自行车--电摩--电动汽车的最高阶段,这是自然发展的过程。
对于某些特殊利益团体勾结某些权力部门制作的“禁电”怪圈，也是玩不了多久的，在此不想多说。
再多说几句高速与低速电机的话，由于各种电机都各自有不同的最佳工作点，在不同功率点，电机需要的电流不同，输出的转矩也不同。通过对直流电机性能曲线的分析，在不同的功率点，电机的效率也不同，电机只有运行在某区段内，才能得到最高效率，没有达到这一区段或超过这一区段，电机效率是较低的。无论是低速电机还是高速电机，其“工作点”都不在效率曲线的最高点。大量的计算和实践表明，对于电自与电摩的电机，其性能差异主要是电机的转速，而不是有刷或无刷电机。因为电机的动态输出功率基本上与转速成正比的关系，配置低速电机的电动车在较低速度时对电机功率影响很大，电机在较低转速时输出的功率小。
电自与电摩车辆由于它的能源的特殊性，即尽可能将电机效率设计高一些。传统的电机设计有一种经典理论，即效率提高1%，有效材料要多消耗10%。对于电自与电摩电机来说，想要大幅度提高效率不仅仅是单纯的材料与成本问题，整车重量和体积恐怕都是不允许的。提高效率是以有效材料（铜线、导磁材料，永磁材料）的付出为代价，即效率越高，材料消耗越多，成本越高，电机也越重。对于转速高，电枢绕组电阻小的电机，最高效率出现在更大的负载区。
通过对同是台州市生产的电摩电机来看（一台是铁鹰无刷高速电机，另一台是王野公司的无刷低速电机），就不见得高速电机的生产成本会高于低速电机。
当消费者对电动摩托车有了较理性的认识后，电动摩托车驱动系统的整体性能如何就显得很重要了。以目前的电机技术，基本上能满足于现阶段的电动摩托车使用之要求，但适用于电动摩托车的变速器还未见出现，严重地制约了电动摩托车的更快、更完善地发展。尽管电动摩托车在国内遭到极少数人的封杀，这只不过是一个暂行的阶段。如果生产厂家把研制电动摩托车的塑料附件、款式和颜色的精神与拼劲放部分在驱动系统的研制之上，恐怕今日的电动摩托车已经有了一个质的飞跃了。
正如7楼TYSTYS网友所说，国外对电动摩托车的需求量很大。我也听过广东某家组装厂的老板说过，电摩的国外订单很多，就是因车辆性能不够稳定而头痛到不敢接单。个人认为，电动摩托车的驱动系统若选用中、高速电机加机械变速器，则现阶段电动摩托车的很多故障或问题都能得到有效的解决。
（据悉：已有一种针对电动摩托车设计的小空间、大速比、可变速比、低成本的机械减速器研制出来了，在此不想多说！）
其实理想的机械变速器不仅仅用于电动摩托车，电动自行车同时也非常适用。可有效地冲出目前的“禁电”怪圈。接着的是想谈一下体积小、耐用且成本低的变速器在电动车上的各种应用。
尽管直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，但都是希望电机稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器，做为速度之闭回路控制，同时也做为相序控制的依据。当车辆负载惯量的匹配不当时，是导致电机控制系统不稳定的最大原因之一；若电机的转速过低，电机的控制性导致产生某程度上的衰减，速度控制尤其是低速起动则因为回传的霍尔传感器信号变化变得更慢，在怎样撷取信号方式、处理时机以及根据电机特性适当配置控制参数值和电流控制的稳定性上，特别容易出故障。
电动摩托车选择高速电机配置有换挡功能的机械变速器来组成驱动系统，通过换挡减速，增大了电机的输出转矩，能使电机具有较高转速，争取使电机较多地在理想设定的转速区间附近运行，可有效解决电机低速控制特性的衰减，能加大对电气控制系统与电机的有效保护。
再说铁鹰高速有齿电机轮毂，仅仅是以该电机现在的技术，在减速增扭方面作一小小的改良，成本却不增加，性能即有所增加与改善。下面现以一个电摩车发烧车友作有限程度的改动为例分析。
因电动车轮毂的空间有限，当采用行星轮系统减速设计时,减速比对理想高速电机而言，在有限空间内其最大速比仍然不够。如铁鹰电机轮毂，现在的减速比设计为7.33，若其轮毂壳及内部空间尺寸不变，若要保证齿轮的结构刚度时，要做到8.3的速比已经比较因难了。
试骑行装铁鹰电机轮毂的车辆，满电压时最高车速可接近50km/h，但单人骑行时只能爬上纵坡度小于9%的斜坡，在这个纵坡度的斜坡上作零起步时有点困难了（可能是我试骑的车不是很好）。在网上有的网友较多地说该电机的齿的寿命问题，因此自己做了一个接近该减速比的改动，减速比为1比8，在这个减速比时，同是一个斜坡上（一次试验的设定的临界点纵坡度），原铁鹰产品速比为7.3的零时速时起不了步，本改动的速比为8的零时速时则勉强能起步，因此怀疑其电机的功率还未能完全发挥出来，故此又想再搞一个减速比为15的来测试其电机真正还有多少功率余量。
当减速比为8时的试跑，平路时加速都较快的（因为是高速电机，显得其特性较硬）很快就达到45km/h的时速，所用的车辆自重为100kg，骑行者体重为55kg，人车共重155 kg。跑平路过道路交叉口时混入燃油摩托车堆中等绿灯通行，灯一亮时即起步、加速与普通正常速度行驶的燃油摩托车基本同步。在斜坡上起步已感觉（心算了一下，换算成kgf的推力），已经接近了该电机公开的资料上介绍的最大转矩19.6Nm，也就是说扭矩基本上能发挥出来了。但因此时电机转速为较低，故怀疑该电机的最大功率还未表现出来，想象该电机还有功率潜力可挖，心一横继续发烧下去，再搞一个减速比为1比15的，决心把改装进行到底
无刷无齿电机的转速控制系统的造价比较高，控制器在使用中容易发生故障。且配置低速电机的电动摩托车行驶速度必须到35公里/小时以上时，才能发挥其最佳的工作效率。而高速电机的电气驱动系统以转速更高、用磁更省、可以实现转子轻小紧凑、低成本化设计而更为适合电动自行车与电动摩托车这个档次的产品。如德国的KOVO电技术公司，就已研制出转速达50000r/min、功率达1.5kW的无刷电动机。通过对同是台州市生产的电摩电机来看（一台是铁鹰无刷高速电机，另一台是王野公司的无刷低速电机），就可见高速电机具有用磁更省、转子轻小紧凑、低成本化设计的特点。
理论上，提高电机转速也是输出扭矩提升的方式，如可藉由增加电机的转速来使得电机的功率得到增加，而且不需要增加电机等控制系统元件的规格，也就是不需要增加额外的成本。要想原来的铁鹰电机有更大的功率转矩输出，比较合理、省事的是改变其减速比；若希望原有的铁鹰电机在有限的能源、额定功率只有500W的情况下获得更大的转矩，改变其减速比也是一个较为经济、实用、可靠的传统办法。使用减速机最大的目的包括动力传递，或是获得某一速度，以及获得较大转矩。减速最主要的功用在弥补电机因为功率损耗影响效能，是一个使电机扭矩得到提升的措施。在原车辆的电气控制系统不变，轮毂外形不变，仍用原有的铁鹰电机，只是把减速比增大一倍的情况下，测试一下原有电机的输出转矩到底有多大程度的提高。
如下表为道路设计的相关规范：
城 市 道 路 最 大 纵 坡
计算行车速度& && && && &80km/h&&60 km/h&&50 km/h&&40 km/h&&30 km/h&&20 km/h
最大纵坡度推荐值%& && & 4& && && &5& && && && & 5.5& && && &6& && && && & 7& && && && & 8
最大纵坡度限制值%& && & 6& && && &7& && && && &&&7& && && &&&8& && && && & 9& && && && & 9
立体交叉引道和匝道的最大纵坡度
计算行车速度& && && && & 80km/h& && && && &≤60 km/h
最大纵坡 %& && && && && && & 4& && && && && && && &&&5
一般公路最大纵坡
公路等级& && && &二& && && && &&&三& && && && && &四
地&&形& &&&平原微丘 山区重丘&&平原微丘 山区重丘&&平原微丘 山区重丘
最大纵坡%& &&&5& && & 7& && & 6& && & 8& && &&&6& && & 9
对减速比为1：15的轮毂试验：车试道路为一条已经超出国家道路建设规范的公园道路（相关标准公园行车的道路最大纵坡度≤12%），总长约300米，道路纵坡度平均为14.21%，最大纵坡度为16%，砼路面结构。
一般而言，电动摩托车少有理想的道路与路况行驶，常遇到有低速、高扭矩的需求，如过路口时的瞬间加速性能要高，车体适合载人与载货而常见的超载现象，各种道路的纵坡以及超载时的爬坡等等，采用变挡减速机构是个行之而有效的办法之一。以现阶段面市的应用技术来看，若把电动摩托车设想在理想的道路与路况行驶时，电机则可以设定在高速、低扭矩的最理想的工况下运行，也不必要考虑配用变挡减速机构；或根本上只考虑电机输出转矩而不必顾及蓄电池与控制器的使用寿命及故障时，可以采用低速无齿电机就是这个道理。
下面谈谈用原铁鹰电机将其减速比加大一倍时的爬坡性能的体会
试验重量为100kg，骑行者体重为55kg，合计共重155 kg，全程试验为单人骑行，试车之时的已充满电压为55V时。电机与轮毂的减速比为1：15，估算其最高时速约为24km/h。电机还是用原有电机，电机的通轴不变，轮毂壳外形及尺寸不变。
在第一条市区道路的斜坡上试车，道路标准为城市2级主干道，计算行车速度为20km/h：
1、纵坡度为7.8%，感觉到动力很够；
2、纵坡度为9.24%时，在斜坡上零起步很顺利，并能在这个纵坡度的斜坡上行驶了只有10多米左右里程时就已经能达到了设计的最高时速。
& & 在第二条公园道路的斜坡上试车，道路纵坡度已超出有关道路设计规范。
1、从坡底一直顺利地开上坡顶；
2、在道路纵坡度平均为14.21%，最大纵坡度为16%，总长约200米的斜坡，能一直开上坡顶。在14%的坡度能零起步，在16%的坡度上基本上能起步（不让车往下溜，单脚稍帮了一下力）；
3、按铁鹰电机厂的资料介绍，电机的最大转矩为19.6Nm，那是在速比为7.33时的；
现当速比为1：15时，在14.21%纵坡度的斜坡上，人车共重155kg时能起步并顺利上坡，通过换算得出其最大输出转矩已经比原电机的最大输出转矩提高了一倍以上。
4、此次试车，在14.21%与16%纵坡全速下坡（24km/h左右）作多次急刹车，对传动零件作大负载冲击试验（本次减速轮毂暂不装有超越离合器），所有传动零件均受得起冲击且确保不会损坏。
5、能顺利地在16%纵坡度的斜坡上上坡，确认了通过增大一倍的减速比能提高约一倍的输出转矩，证明了减速器的传动件的咬合是有力的，且无打滑现象产生。
本改动的减速器，要求在单级速比之时，生产成本不能高于原有的设计，传动效率不可低于原有的设计。本改动的减速器，基本上达到了小空间、大速比、低成本的设计目的。
由于今次的发烧改动只是用于验证其减速原理、设计计算、传递咬合能力、零件的结构刚度方面。而对降噪处理未作考虑，在下一次改动中要对噪声作降噪处理的考虑了。
通过这两次改动之后的实车运行试验，减速比为1：8的设计充满电后最高时速可达45km/h，但实际斜坡能零起步的纵坡度只能约为8%，当减速比为1：15时，估计能零起步的纵坡度约在14%以上（电压为48V、人重为70kg时估算）。
下面继续谈一下配置减速传动的体会。
一般情况下，现时电动车电机生产厂家不会将真实的电机效率曲线图对外公开，所公开的曲线图往往渗了水份，容易被误导。由于没有该电机真实的的效率曲线图，所以只能用此最蠢最笨的办法来玩玩。同时由于近段时间较多的网友在谈论铁鹰电机，那只好也就跟着潮流走，选台铁鹰电机作实践，体会一下减速传动在电动摩托车的作用及意义。
为了更接近原状的车况，所以本次发烧改动做到铁鹰轮毂外形尺寸一点不变，外观保持原状，原电机的通轴不变并以原通轴作所有的定位基准，原铁鹰产品速比为7.33，本改动（1）只为8，尽量接近原速比。个人认为原电机转子部件的转矩输出点的太阳齿轮，与转子2个6002定位轴承因形成悬臂过长，齿面受压时引起整个转子部件产生径向偏摆，因而取消了太阳齿轮输出的形式，改用类活齿原理结构形式，并在转子扭矩输出位置加装了一只定位轴承。因网友过多地谈论行星齿轮的寿命问题，同时也因本人也没有太多的时间进行试验，索性一并取消了行星齿轮的结构，改用类减速轴承原理的结构作扭力传递，采用这样的结构形式就完全没有了齿轮损坏的担忧了。
试车体会，所用的车辆为踏板车外型的车身，重量为100kg，算是普通大的那种商品化的电摩了。平路时加速都较快的（因为是高速电机，显得其特性较硬）很快就达到45km/h的时速。而在斜坡上起步试验时感觉到其电机公开的资料上介绍的最大转矩19.6Nm已经用尽了，但因此时车辆速度与电机转速为较低，电机的最大功率还未能发挥出来。因此再搞一个改动（2）为15的速比，检验一下该电机还有功率潜力还有多少可挖。
通过这次1比15的大速比的试验，在人车共重155kg的负荷时，在坡底零起步并能顺利走上纵坡度为14～16%，长约的300米的斜坡，并可在途中能零起步上坡，实践证明了原铁鹰电机轮毂的减速比增大一倍，电机的输出转矩能增大了一倍。即采用高速电机加机械减速传动的驱动系统，原电机额定功率不增加，电气控制系统不用改动，就能提升电机的输出转矩了。采用了本改动用了机械减速机构，只是在原传动端盖作一些修改，很容易地实现高低二速的传动了，变速比可以为1：5/1：11一种，或1：7/1：13一种；或1：8/1：15一种等等，且成本比原来的仅增加不多。
多余说句，有些时候咱们的发烧友哥儿们，玩起来有时候是会疯狂的，同时希望广大的发烧友们，大家一起把改装进行到底，自己认为怎么玩就怎么玩，要相信自己，走自己的路，玩出一个疯狂的境界。
接着想谈论一下电动摩托车加可变挡的机械变速器的意义及前景展望。
本来这个话题，附贴上一些功率或扭矩的曲线图、功率图表之类，就用不了这么啰啰嗦嗦了。不过怕有的网友不习惯看那些曲线与图表，不知我在唠叨些什么，偿试一下尽量用些简单的语言在此灌水，看看通不通。但又见全是些尽与技术类粘边的语言，自己都感觉到很烦了，这个帖则换个话题来灌一灌水，轻松一下。
眼见在有动力的交通工具中，四个轱轳的机动车象只猛虎常吃人；两个轮子的燃油摩托车象匹狼，狼虽然斗不过老虎，但偶尔也会咬死人的。而在中国，驴并没有什么恶名。“骑驴过小桥，独看梅花瘦”，它成了休闲一族的朋友；“细雨骑驴入剑门”，它陪伴着工薪一族、各种小商小贩们热爱着自已生活着的一方热土，建家立业、艰苦奋斗地走过漫漫征途。阿凡提的小毛驴是智慧的化身，聂隐娘女侠的纸驴惩恶扬善……更让人浮想联翩。翻开历史小说，在老百姓生活中的驴子也立下了汗马功劳。
而在某些眼球中，狼会与老虎抢食，于是越来越多地方出现禁狼了。但也有个别地方甚至也要禁驴，只希望在其圈地内，只准存在着奔跑迅速的老虎与行走缓慢的绵羊。
随着城区的不断扩大，工厂、学校、仓库、集市等越搬越远，人们的出行距离也越来越远。二三十里路程的来回也够呛的了。骑燃油摩托车诸多麻烦，摩托车的危险性，被舆论炒得“邪”乎，各种“历险记、有关违规”足可以编成一部辞海。
人的经历千差万别，人的感觉万别千差。但我这个老机动车驾驶员，却更喜欢毛驴，更偏爱“电驴”，它身型可轻巧或豪华，性能越来越优良；它功率合适，速度比人力车还快；骑行着它舒适，它也非常方便载货或带人。它可真的是适合俺们老百姓的啊。它真的是很适用于真正的社会财富制造者的使用啊。
俗话说“不能又要马儿好，又要马儿不吃草”，而“电驴”就恰恰是吃食少干活多。养它可少费心啦。靠它出门去挣够一天养家糊口的粮，而这只“电驴”却用不到一元钱的“草料”来喂养。有一头这样的驴确比乘其它什么的还省钱咧。
有急事，不管白天黑夜，一拧电匙，好比喊声“得儿”，这“驴子”便放开奔跑，气不粗喘，心不乱跳；闲暇时，放缓步子慢慢走，便清风拂面，野花飘香，令人心旷神怡。得意地开心观望，伴随我的和迎面跑来的与我的坐骑一样的“电驴”，互相按一按喇叭，彼此之间会意一笑而去，更有一番意味。
我爱“电驴”，爱它矫健的体态，爱它浑身钢肤铁骨，爱它吃苦耐劳的精神。它很会体贴主人，它更能为主人多省点钱。我差点儿愿与这“电驴”以兄弟相称了。
下帖再讲“电驴”的新心脏的强劲功能。
以人力自行车内三速变速器为例，该内三速的设计基本上是以行星减速系统的思路设计的，在这么小的空间内堆积了较多的小型机械零件，且齿轮的模数很小，难以承受大负荷的冲击。其整个系统结构复杂得象台发动机，就算应用在人力自行车上的内三速变速器，质量好点的价位也在目前的整个电动轮毂价格的左右。恐怕难以应用在大众牌子的电动摩托车之上。
如见在电动车行业上的较为权威性的专家曾经说过：“行星齿轮减速系统，齿轮制造精度不高，或材料和热处理等原因，易引起较大噪声及加速损坏。许多设计，为了取得高的速比，小齿轮直径做得非常小，特别是两个半轴结构，整体刚性更差，机械强度较勉强。
同步带减速 大轮毂结构, 目前此结构已经淘汰。
中轴驱动 同轴式减速机构 空心轴电机（如印刷绕组电机），谐波减速机构（减速比可达1:50左右）。 结构紧凑，整体性好，后轴可以安装变速轴。谐波减速机构由于成本等因素，目前此结构已经退出市场。
非同轴式减速机构 常规中高速永磁直流电机或无刷直流电机，带圆锥齿轮及圆柱齿轮多级减速（轴正交）或多级圆柱齿轮减速（轴平行，总减速比可达1:35左右）或齿轮-链混合传动。 电机设计灵活，可以获得高性能。后轴可以安装变速轴，中轴机构内可安装转矩传感器。整体设计合理，高可靠性，但结构较复杂，制造精度较高，车架专用。
& & 旁褂式 链传动驱动后轴 短铁芯电机，齿轮减速或1级链减速（减速比1:5左右），或1级同步带减速加1级链减速(总减速比可达1:22左右)。 结构简单，设计灵活，维修便利。电动自行车缺乏整体感。同步带减速结构已经退出市场。旁褂式目前主要用于将普通自行车改装成电动自行车。
& & 磨轮式 磨（车）轮驱动 中高速电机，轴伸带磨轮，直接驱动后轮。 结构特别简单，维修便利。电动自行车缺乏整体感。车轮磨损快。雨天和道路条件差时骑行困难。目前此结构已经退出市场。”
& & 若电动摩托车电机采用中、高速有刷或无刷电机，电机转速在rpm之间。高速电机尺寸小、重量轻、功率储备大，尤其适合我国的国情。无刷低速电机往往选择较多极数，极数越多对于磁场不均匀引起的换向位置不准确就越敏感；极数多，铁芯磁场的频率比较高，铁损也较大，电机的空载电流较大。电机的效率曲线，在低功率段或实际稳定骑行区效率并不高。低速电机与速电机比较：相同尺寸时电机最大功率较低，特性较软，重量较大。
按习惯做法，当电机在3000rpm以上时则需要到三级减速了，这容易产生制造成本过高，传动效率增加损耗及易引起较大噪声及加速损坏。所以说只有小空间、大速比、低成本的减速器才能比较适合大众化的电动摩托车使用。
下面介绍一下制造成本很低的单级减速比为1比15的减速机的情况。
一、爬坡试验
1、试验车辆：坐式摩托车型，重量为100kg，骑车人重55kg，合计共重155kg。
2、试验道路：某市的森林公园道路，试车道路全长为3680米，起点处K0+000海拔高度为19.5米（珠基），终点K3+368处海拔高度为320米（珠基）。道路纵坡度平均为12.246%，道路最大纵坡度约为20%。
3、所用电机为原铁鹰无刷高速电机，48V/500W，单级减速设计，减速比为1比15，最高时速约24km/h，原铁鹰轮毂外形尺寸与轴向尺寸不变。
在K0+000起点处观电压表时电压为53V，起步一路上斜坡，到了K0+800处停了约一分钟交费，然后一路上斜坡，当开到K1+960处听到“拍”的一声，车停下来了，一看仪表板，无电源批示了。一检查是断路开关跳闸，重新复位后再开，一路上到K3+160～K3+180处要下车拧住霍尔转把推车20米，此路段的纵坡度约为20%，人坐在车上不了这段20米的陡坡，过了这20米的路后再一直开着上到K3+368处停下，观察此时的电压表指示为50.5V。
国家城市道路建设规范规定，立体交叉引道和匝道的最大纵坡度为5%，城市道路的最大纵坡度也限制在9%以下；如一般的公路，四级标准的山区公路最大纵坡度也不能超过9%。可见，仅是以原有的铁鹰无刷高速电机，若减速比采用到1比15的话，其爬坡能力可以说是基本上满足了所有的道路爬坡了。
二、机电考验
在人车共重155kg时，连续爬行平均纵坡度为12.246%的斜坡，对原车的电机及控制器、电气线路都到了近似于破坏性的试验了，对机械传动系统来说，连续爬行平均纵坡度为12.246%的斜坡，也可检验出其咬合能力及零件的结构刚度了。
话说到此，大家也都明白减速机的作用了吧。
接着想谈谈电动摩托车采用可换挡（2～3个挡位）机械变速器的作用。
在前面已较多地谈了减速器的作用，本帖也再谈一下变速器的作用：
若电动摩托车配置了机械变速器之后，则变速器就算是是电动摩托车传动系中最主要的部件之一。它的作用是：在较大范围内改变摩托车行驶速度的大小和摩托车驱动轮上扭矩的大小。
电动摩托车使用的直流电机，其转矩的变化范围小,而复杂的使用条件则要求电动摩托车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化。为此, 电动摩托车传动系的传动比必须是可变的,能起到变速的作用。由于电动摩托车不可能常是在理想的行驶路况与条件下骑行，要求电动摩托车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。例如在较好的路况时车速应能达到40～50km/h，而在路况稍差时，车速常在20km/h以下。
单人骑行时电动摩托车在平直的道路上行驶时，行驶阻力很小，则当满载上坡时，行驶阻力便很大。电动摩托车有了变速器之后，可随着路况及车况的变化而改变传动比，满足不同行驶条件下对牵引力的需要，使直流电动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶速度要求。
本人使用骑将电机也有1年时间了，感觉有齿电机最大的问题还是加工精度，材料和表面调质处理，如果加工精度装配间隙达到了要求，有齿变档电机是很有发展前景的
我的原则，实用为主，抓住问题关键，花最小的代价做出最好的效果
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wzlihoqjh&&真是高手...
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这纯属是论文。。。。。。。。。。。。。。。。
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