摩托车你的爱与Bimotal和Ansys模拟

Bimotal Elevate是一种可拆卸的轻型电动自行车马达，安装在自行车的盘式制动器上。

你所有骑山地车的朋友都在买电动自行车，即使你也在考虑加入他们，但你也有一个问题:你太喜欢你现在的自行车了，不想把它换掉。你的自行车重量和手感都很合适，你们一起经历了很多。现有的电动自行车或改装套件都没有完美的功能组合。

幸运的是，从Bimotal提升便携式电动马达组件将很快在市场上。设计使用Ansys Motor-CAD仿真软件获得的一部分Ansys启动程序Elevate是一种重量轻的装置，可以在几秒钟内安装，使用快速连接的凸轮杠杆在你现在的自行车后轮的制动转子上。车把上的节气门控制装置可以让你决定什么时候打开马达来快速爆发动力，帮助你爬上前面的小山。而且，如果你准备好了一个多岩石的下坡跑，想要减少非弹簧的重量，你可以很容易地断开它，把它放在你的背包里。

Toby Ricco, Bimotal的创始人兼首席执行官

Elevate是Bimotal创始人兼首席执行官托比•里科和“电机专家”(这是他的官方头衔)查德•弗瑞的创意结晶。弗瑞是一位专注于电机设计的电气工程师，两人几年前曾在特斯拉共事。Jason Roesslein和Matt Rounds也是Ricco和Furey的前同事，他们于2020年夏天加入了这个团队。当里科在2018年的一次滑雪事故中弄伤了膝盖时，他担心自己可能无法再享受山地自行车的乐趣，因为他的膝盖缺乏推动一些山丘的力量。

瑞科说:“我开始寻找全电动自行车和电动自行车改装系统，发现它们都非常重、昂贵、笨重。“我想在自行车上安装一个超级轻的马达，让我可以随时取下。这个系统和公司就是这样诞生的。”

寻找更好的电动自行车方式

膝盖需要很长时间才能痊愈，这给了Ricco以新的方式看待电动自行车设计的空间。

Ricco说:“每天晚上下班后，膝盖受伤的我盯着自行车看一个小时。”“我想，‘一定有更好的办法。’这样的情况持续了好几个月……我一直在找。”

作为参考，典型的中驱电动自行车的电机位于曲轴前的底部支架上，踏板位于此。对于大多数速度(任何高于5，也许8英里/小时)，电机在踏板上减速，然后通过安装在后轮轮毂上的自行车链和齿轮减速。因此，电机在较低的总电机-轮传动比下运行，这需要更多的电机扭矩，并且在相同的功率下固有地效率较低或较重。其他常见的电动自行车由轮毂电机提供动力，轮毂电机将扭矩直接传递给车轮，通常只有有限的齿轮减速，这再次导致在给定扭矩和效率的情况下，车轮需要更重的电机。

Bimotal公司表示，Elevate的马达和电池可以在20秒内拆卸。

“我一直在想，‘我怎样才能给车轮施加扭矩?’”里科说。“最终我明白了:刹车可以承受很大的扭矩。当时电动自行车的世界里还不存在驱动车轮的电机变速箱，尽管每辆电动汽车都是这样做的。”

在确定了基本理念后，挑战在于如何将其简单化。在Ricco的脑海中，它必须是这么简单:把Elevate马达固定在制动支架上，然后开始骑行。

通过仿真实现电动自行车的理念

随着Elevate电机的想法确立，Bimotal于2019年7月成立了一家公司，真正的工作开始了。当Ricco致力于电机安装设计、快速连接系统和传动装置以驱动自行车的制动转子时，Furey则忙于模拟电池驱动电机的各个方面，以使Elevate系统成为最轻、最安静、最高效的系统，并具有最高的功率密度。

Bimotal使用motor - cad中的热模型来了解电机在各种操作条件下的温升。

作为一家资金很少的初创公司，设计和工程必须尽可能经济地完成。Furey说:“当你开始寻找仿真软件，并询问Ansys是否有更适合初创公司的产品时，你很快就会了解到Ansys的创业计划。“我们很高兴能够以如此低廉的价格使用Ansys软件。”

很快，Furey使用了他自己的，完善的过程，使用MATLAB与他编写的自定义脚本，一次自动评估数万到100,000个设计，其次是Ansys Motor-CAD上的最佳候选人。只需对设计进行一些调整，大量的模型就会迅速堆积起来。

“我想确定磁铁应该这么大还是这么大，或者转子应该这么大还是这么大?”弗瑞说。“你有10个磁铁变化、10个转子变化和10个热变化，很快你就有了1000个迭代。所以在电机设计中，有100个参数需要调整，迭代次数就会激增。”

使用这种蛮力方法，Furey可以快速评估所有这些组合的基本可行性，然后使用Motor-CAD仔细研究10或15个最可行的候选方案。

Furey说:“我对优秀的候选人进行提炼，并使用Motor-CAD来确保一切顺利。”

他使用了motor - cad中的热模型来很好地感受电机在各种操作条件下的温升。该软件生成效率图，可以帮助他确定驱动轮廓和电机设计关键点的损耗。电机cad还帮助决定使用表面永磁体或内部永磁体。

Furey说:“在Motor-CAD中尝试这些都是非常简单的事情。“我可以进行实验，看看‘嘿，我能把扭矩密度提高到更高吗?’”

优化系统

Ricco设计了最小的凸轮杠杆连接系统之一，具有1000牛顿的夹紧力，以确保在崎岖的骑行中，Elevate包裹留在自行车上。你可以看到连接电机是多么容易在这里．

最后，尽管Elevate发动机是一个小系统，你可以用一只手拿着，但有很多工程要做。“这是整个系统优化的挑战，”Ricco说。“我们到底需要多大的能量?”一辆自行车需要多少钱?然后，基本上，我们需要排除多少热量或者我们可以排除多少热量?我们能把散热器做得多小?我们能把马达做得多小，还能保持这个强大的系统?”

Motor-CAD在回答所有这些问题和更多问题上发挥了作用。由此产生的Elevate电机仅重两磅，可产生高达750瓦的功率。在Ansys仿真软件的帮助下，他们忠于自己的座右铭，帮助人们“继续骑你喜欢的自行车”。Bimotal将于2021年第二季度开始交付Elevate，之后他们将专注于微型电动传动系统设计自行车、踏板车和其他形式的最后一英里交通工具。

瑞科说:“我们的使命是减少无车出行的障碍，我们正在成为电机、变速箱、电池和电子设备方面的专家。”在Ansys工具的帮助下，电机和变速箱的优化速度更快、效率更高。”

了解更多有关Ansys启动程序．