Etwas Grundsätzliches was für jeden E Motor und jedes interne Reduziergetriebe gilt.
Jeder E Motor hat im wesentlichen 4 Betriebspunkte:
- Leerlaufdrehzahl (Maximaldrehzahl wird erreicht bei null abgegebenen Leistung an der Welle)
- Drehzahl der größten Effizienz (bester Wirkungsgrad)
- Drehzahl der maximalen Leistungsabgabe
- Null Drehzahl/ Blockierung): Maximale Drehmomentabgabe
zu 1: Die Leerlaufdrehzahl ist ein theoretischer Wert den der Motor ohne Belastung (Leistungsabgabe) erreichen würde, und stellt eine fundamentale Bezugsgröße dar.
zu 2: Die Drehzahl der größten Effizienz liegt bei 65-75% der maximalen Drehzahl. Der Wirkungsgrad liegt ebenfalls bei ca. 65-75%
zu 3: Die Drehzahl der maximalen Leistungsabgabe liegt recht genau bei 50% der Maximaldrehzahl.
zu 4: Bei der Blockierung (Anfahrsituation) fließt der maximal mögliche Strom und der Motor erzeugt das theoretisch maximale Drehmoment. Da er aber keine Leistung abgibt wird der Strom zu 100% in Wärme umgewandelt.
Diesen Betriebspunkt würde der Motor nur wenige Sekunden aushalten ohne Durchzubrennen.
Langsamläufer bezeichnet man Motoren die eine Leerlaufdrehzahl von ca. 4000-6000 Umin aufweisen. (Brose/ Bosch)
Schnellläufer bezeichnet man Motoren die über 10.000Umin Leerlaufdrehzahl besitzen (Shimano hat vermutlich ca. 18.750 Umin)
Vorteil/Nachteil Langsamläufer:
- weniger scharfe Getriebeuntersetzungsstufen werden benötig um auf die Kurbeldrehzahl zu kommen (Gesamtuntersetzung Brose/Bosch= ca. 1:27)
- hoher Wirkungsgrad
- schwerer wie Schnellläufer
- vertragen besser häufiger Belastungen im maximalen Leistungsbereich da mehr Wärmekapazität (mehr Masse) sich erwärmen kann
Vorteil/Nachteil Schnelläufer:
- leichter, kleiner, weniger Masse
- etwas geringerer Wirkungsgrad (hohe Drehzahl= mehr Wirbelstrom und Reibungsverluste)
- große interne Getriebeuntersetzung notwendig 1:125
- hohe Drehzahl des Motors erfordert eine schrägverzahntes Stirnradgetriebe um die Geräuschentwicklung zu reduzieren
- weniger Hitzetolerant bei häufiger Belastung im maximalen Leistungsbereich gute Kühlung unbedingt notwendig
Für beide Motoren gilt: wenn sie dauerhaft im Maximalen Leistungsbereich betrieben werden (50% der Leerlaufdrehzahl) muss gewährleistet sein das über 300Watt Wärmeverlust abgeführt werden muss.
Alle Motoren mögen es nicht wenn man dauerhaft hohe Leistungen bei niedriger Kurbeldrehzahl abfordert. Da der Wirkungsgrad im Betriebspunkt der maximalen Leistung bereits bei "nur" 50% liegt
Pedaliert man noch langsamer (langsamer wie 75Umin) und fordert hohe Leistungen ab sinkt der Wirkungsgrad noch drastischer in den Keller.
Beispiel:
Wenn der Motor bei 90 Umin Kurbelumdrehung seine bestes Effizenz aufweist (65-75% Wirkungsgrad) dann hat er bei ca. 75Umin seine höchste Leistung aber nur noch einen Wirkungsgrad von 50%. Bei 50Umin ist der Wirkungsgrad bereits nur noch 30%. (Bei null Kurbelumdrehung= 0% Wirkungsgrad.....)
Fazit:
Am besten fährt man wenn man den Motor zwischen dem Betriebspunkt "höchste Effizienz" und "höchste Leistung" betreibt (grob gesagt zwischen 75 und 90 Umin).
Dauerhaft die Leistung im Betriebspunkt "höchste Leistung" (75Umin) abzurufen lässt den Motor stark erwärmen und die die Reichweite/Reichhöhe sinkt unter umständen drastisch.
Fährt man möglichst oft mit hoher Drehzahl, also ca. 80-90 Umin erhöht sich die Reichweite/Reichhöhe enorm.
Spitzenleistung im Bereich 75U/min sollten immer nur kurzfristig abgerufen werden.
Drehzahlen unterhalb der maximalen Leistung machen technisch gesehen keinen Sinn und sollten möglichst vermeiden werden.
Natürlich könnte man jetzt in Zukunft die Betriebspunkte "beste Effizienz und höchste Leistung" durch eine andere interne Getriebeabstimmung absenken, mit der Folge das leider der menschliche Kurbeltrieb immer mehr an Bedeutung und Leistung verlieren würde. Der Mensch bringt seine maximale Leistung ebenfalls bei ca. 75Umin und hat lustigerweise seine beste Effizienz (Dauerleistung) bei +/-90 Umin. (siehe Stundenweltrekord)
Leistung ist immer das Produkt aus Drehzahl mal Drehmoment (das goldenen Gesetz aller Radfahrer).
Wenn der E Motor seine maximale Leistung bringt, sollte der Mensch auch sein Maxiumum an Leistung einbringen können. Dann ist eine bestmögliche Syncronisierung beider Antriebe gewährleistet.