Der Elektromotor
Die Drehbewegung eines Elektromotors beruht auf den Kräften, die verschiedene Magnetfelder aufeinander ausüben. Ein Elektromotor wandelt die Kraft, die von einem Magnetfeld auf einen stromdurchflossenen Leiter einer Spule ausgeübt wird, in Bewegungsenergie um. Damit ist der Elektromotor das Gegenstück zum Generator. Im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren stellen Elektromotoren über einen großen Drehzahlbereich ein gleichmäßiges Drehmoment stufenlos zur Verfügung – ein Getriebe oder eine Kupplung sind dabei ebenso wenig notwendig wie eine Abgasanlage. Der hohe Wirkungsgrad hat zur Folge, dass auch die Abwärme – verglichen mit der eines Verbrennungsmotors, gering ausfällt. Das eigentliche „Herz“ eines Elektroantriebs ist der Energiespeicher, meist in Form von Akkumulatoren, die den Strom für den Elektromotor liefern.
Vor allem als platz- und gewichtssparende Radnabenmotoren gelten E-Motoren als äußerst ausgereift. Das liegt nicht zuletzt daran, dass der Elektromotor sogar einige Jahrzehnte früher erfunden wurde als der Verbrennungsmotor. Bereits 1834 entwickelte Hermann Jacobi den ersten praxistauglichen, 220 Watt starken Elektromotor, 1837 erhielt der US-Amerikaner Thomas Davenport das weltweit erste Patent.
Der Elektromotor eines E-Bikes kann an drei verschiedenen Stellen am E-Bike installiert werden. Als Mittelmotor zentral im Rahmen um das Tretlager herum, als Heckmotor im Hinterrad oder als Frontmotor im Vorderrad. Alle drei Antriebssysteme haben dabei ihre Vorzüge, wobei die Wahl des Antriebs natürlich vom jeweiligen Einsatzzweck und Gesamtkonzepts des Fahrrads abhängig ist und am besten durch eine Probefahrt zu ermitteln ist.
Mittelmotor/Tretlagermotor
Das meistverkaufte Antriebssystem, das sehr ausgereift ist, ist der Tretlagermotor oder auch Mittelmotor. Motor und Akku sitzen hier zentral am Rahmen und bilden eine kompakte Einheit, so dass auf außen verlaufende Kabel verzichtet werden kann.
Durch seine Lage in der Mitte des Rades wirkt sich der Motor auch günstig auf den Fahrzeugschwerpunkt aus, was ein sehr stabiles Fahrverhalten des Rades bewirkt. Weiterer Vorteil des Mittelmotors ist, dass sowohl eine Kettenschaltung als auch eine Nabenschaltung möglich ist.
Heckmotor
Der Hinterradmotor findet vor allem bei sportlichen Fahrradnutzern aus dem Mountainbikebereich seinen Einsatz, da hier die gesamte Kraft des Motor direkt auf das Hinterrad wirkt und den Antriebsstrang dabei nicht belastet. Durch das Gewicht des Fahrers, das zum größten Teil auf dem Hinterrad liegt, kommt es auch auf glatten oder sandigen Untergründen nicht zum Wegrutschen oder Durchdrehen des Rades. Systembedingt ist nur eine Kettenschaltung möglich. Jedoch besteht je nach eingebautem Hinterradnabenmotor die Möglichkeit der Bremskraftrückgewinnung, so dass bei jedem Bremsvorgang und bei steilen Abfahrten der Akku wieder aufgeladen wird.
Frontmotor
Der im Vorderrad eingebaute Frontmotor ist eine optimale Lösung für alle City-Räder. So sind die aktuellen Vorderradnabenmotoren inzwischen so klein, dass sie ohne weiteres mit einem Nabendynamo verwechselt werden können und haben den Vorteil, dass sowohl eine Kettenschaltung als auch eine Nabenschaltung möglich ist. Bedingt durch die ausgeglichener Gewichtsverteilung des Fahrrads hat man ein sehr sicheres Fahrgefühl und der Frontmotor sorgt dafür, dass auch ein mit einer Lenkertasche beschwertes Vorderrad beim Beschleunigen gerade gezogen wird. Dank modernster Motorsteuerungen, die für ein sanftes Einsetzen des Motors sorgen, hat man bei allen üblichen Steigungen ausreichende Bodenhaftung.
Ein besonderen Vorteil bietet der Frontmotor allen, die nicht auf einen Rücktritt verzichten wollen, da nur dieses Antriebssystem mit einer Rücktrittbremse ausgestattet werden kann.
