Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorers funktion? Specifikt BLDC-motorer med halleffektssensorer.
Håller på med ett projekt där vi använder BLDC-motorer med egentillverkad spindel och främre lagerblock. Problemet vi har är att motorn drar på tok för mycket ström obelastad (1.2-1.4 A!). Magnetens placering är exakt (på under tiondelen av en millimeter) densamma som på samma motor med tillverkarens axel i, men i orginalutförande drar motorn bara 0.4 A obelastad. För att vara säker på att det inte är ökad friktion med vår spindel och lager som står för den ökade strömmen så har jag testat att driva vårt assembly med en orginalmotor (samma driver!), och då drar den (som förväntat) ca 0.6 A. Det är samma magneter, skillnaden är att orginalaxeln är 6 mm OD, vår axel är genom magneten 9.9 mm OD och i bakre lagret 7.95 mm.
I princip den enda skillnaden, förrutom axelns dimensioner är att vi har en axel i rostfritt (har också testat att tillverka en från något vanligt järn, med samma resultat). Materialet i orginalaxeln är okänt.
Kan ett annat material i axeln påverka så mycket att motorn helt plötsligt drar mer än det dubbla obelastad?
Någon annan idé på vad som kan vara orsaken till den kraftigt ökade tomgångsströmmen? (Som naturligtvis medför en hel del värme. Efter 5 minuter obelastad ligger motorns yttertemperatur på ca 80°C.
Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Re: Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Av beskrivningen gissar jag att det är en inrunner. Är det så att magnetfältet längst in ska slutas via axeln eller ligger det någon annan metall mellan axeln och magneterna?
Om inte, så kan det vara så att era axlar har mycket lägre magnetisk permeabilitet an originalet och därför blir det resulterande magnetfältet svagare.
Sen är det ju aldrig bra att magneterna blir för varma eftersom de då kan tappa sin magnetiska förmåga. Nu är väl 80 grader inte så farligt, men det kan ju vara högre inuti motorn.
Om inte, så kan det vara så att era axlar har mycket lägre magnetisk permeabilitet an originalet och därför blir det resulterande magnetfältet svagare.
Sen är det ju aldrig bra att magneterna blir för varma eftersom de då kan tappa sin magnetiska förmåga. Nu är väl 80 grader inte så farligt, men det kan ju vara högre inuti motorn.
Re: Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Japp, det är en inrunner, alltså att axeln med magneten snurrar, medans ytterhöljet med lindningarna är still. Själva magneten ligger precis innanför halleffektsensorerna, varför man tycker att materialet i axeln bör ha mindre betydelse (men i det här läget utesluter jag givetvis inte nåt!). Den enda metall som finns mellan magneterna och axeln är "bussningen" som det magnetiska materialet är limmat mot. Där finns det ingen skillnad mot orginal-magnet och våra modifierade magneter (som är modifierade av fabrik, vi tillhandahåller enbart själva axeln själva).
När jag testar att stoppa i en magnet, oavsett om det är en orginalmagnet eller en av våra modifierade, rakt ner i motorn, så drar den ca 0.5 A (d.v.s. med en magnet helt utan axel, lager, e.t.c, den bara ligger där och vobblar runt). Tar jag ut den magneten och stoppar i en axel med limmad magnet så går förbrukningen prompt upp till 1.2 A.
Det som irriterar mig är att det inte spelar någon roll om jag kör med en axel av rostfritt, eller en axel av vanligt järn. Jag får ungefär samma strömförbrukning. Men så fort jag stoppar i en orginalaxel, även om jag skiter i lagerblock (d.v.s. låter den vobbla runt i motorn) så är tomgångsströmmen nere på 0.5 A.
Dessutom har jag ju fått för mig att det är själva magneten som ska påverka halleffektssensorerna, eftersom magneten snurrar precis innanför dessa. Även om jag tar en orginalmotor och drar isär den så magneten har 3-4 millimeter avstånd till halleffektssensorerna så får jag samma resultat, d.v.s. ca 0.5 A. Men i samma sekund som jag stoppar i vår axel så drar den 1.2 A.
När jag testar att stoppa i en magnet, oavsett om det är en orginalmagnet eller en av våra modifierade, rakt ner i motorn, så drar den ca 0.5 A (d.v.s. med en magnet helt utan axel, lager, e.t.c, den bara ligger där och vobblar runt). Tar jag ut den magneten och stoppar i en axel med limmad magnet så går förbrukningen prompt upp till 1.2 A.
Det som irriterar mig är att det inte spelar någon roll om jag kör med en axel av rostfritt, eller en axel av vanligt järn. Jag får ungefär samma strömförbrukning. Men så fort jag stoppar i en orginalaxel, även om jag skiter i lagerblock (d.v.s. låter den vobbla runt i motorn) så är tomgångsströmmen nere på 0.5 A.
Dessutom har jag ju fått för mig att det är själva magneten som ska påverka halleffektssensorerna, eftersom magneten snurrar precis innanför dessa. Även om jag tar en orginalmotor och drar isär den så magneten har 3-4 millimeter avstånd till halleffektssensorerna så får jag samma resultat, d.v.s. ca 0.5 A. Men i samma sekund som jag stoppar i vår axel så drar den 1.2 A.
Re: Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Det här med magnetism ligger inte riktigt inom mitt kompetensområde men är originalaxeln magnetisk. Det vill säga går det att sätta fast en magnet på den?
Re: Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Är inte med hur du menar med hallsensorerna. De påverkar inte hur mycket ström som motorn drar (så vida de inte är felmonterade) utan bara läget då drivsteget ska kommutera lindningarna.
Labmaster har en poäng att testa hur bra en magnet fäster på de olika axlarna. Då får du en indikation hur permeabiliteten är för dem.
Labmaster har en poäng att testa hur bra en magnet fäster på de olika axlarna. Då får du en indikation hur permeabiliteten är för dem.
Re: Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Är det exakt samma magneter (storlek, styrka) på båda axlarna (original vs din konstruktion)?
Re: Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Kan inte vissa magneter tappa magnetism av att man demonterar dem. De får inte vara utan en magnetisk "kortslutning". Jag är inte så insatt, men det är en teori.
Re: Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Walle, hur gick det med motorn? Hittade ni något som avvek?
Re: Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Sorry, har varit ett par intensiva dagar av felsökning, har inte hunnit/orkat uppdatera tråden.
Den första magneten vi körde med svarvades ur i änden för att få plats med en mutter/gängad bussning för att låsa magneten. Så här:
Men vi har även kört med magneter där bussningen är lika lång som det magnetiska materialet, samt att vi har testat att limma magneten som är ursvarvad och alltså inte haft någon mutter/gängad bussning där. Vi får ingen skillnad i strömförbrukning alls, vare sig vi kör med rostfri axel eller axel i järn, heller ingen skillnad mellan de olika magneterna.
Andax: Avvikelser har jag hittat, dock inget som direkt förklarar den stora effektförlusten.
Jag har testat att köra motorerna som generatorer. Kopplade en Y-last av resistorer på 330 Ohm och drev motorerna med en annan motor i 6250 rpm. Då ger orginalmotorn 18 V över en av belastningsresistorerna, modifierad med vår magnet, axel och lagerblock får jag 16.5 V. Att de verkligen roterar med samma hastighets verifieras av periodtiden. Mätte med oscilloskopet. Avvikelsen är under 10%.
Funderar på att bygga en ad-hoc fluxmätare genom att lägga ett magnetiskt material på en känslig våg, och sedan hålla magneterna med ett bestämt avstånd ovanför vågen för att se ifall det går att upptäcka någon avvikelse i magnetismen.
Japp, den är av något kolstål (exakt material ej specificerat). Vi har testat med axlar i rostfritt (icke-magnetiskt) och av någon form av järn (magnetiskt). När jag testar med en magnet mot orginalaxeln och vår axel tillverkad av järn så märker jag ingen avgörande skillnad i hur hårt magneten fäster. Dock har jag ju ingen testutrustning för att kunna se fina skillnader, utan kan bara lita på känslan i fingrarna..labmaster skrev:Det här med magnetism ligger inte riktigt inom mitt kompetensområde men är originalaxeln magnetisk. Det vill säga går det att sätta fast en magnet på den?
Tanken med om halleffektsensorerna på något vis påverkades av axeln var att om så var fallet så kanske drivningen inte synkroniserar med läget på magneten helt ok, då borde man ju få förluster (och värme). Detta är testat genom att koppla upp oscilloskopet mot dels en lindning och dels halleffektsensorerna, och jämfört resultatet mellan vår modifierade motor och orginalmotorn. Det finns ingen synbar skillnad i fördröjning mellan de två motorerna (eller faktiskt samma motor, med två olika axlar och främre lagerblock).Andax skrev:Är inte med hur du menar med hallsensorerna. De påverkar inte hur mycket ström som motorn drar (så vida de inte är felmonterade) utan bara läget då drivsteget ska kommutera lindningarna.
Labmaster har en poäng att testa hur bra en magnet fäster på de olika axlarna. Då får du en indikation hur permeabiliteten är för dem.
Både ja och nej, skillnaden ligger i innerdiametern. Den skillnaden är dock enbart innerdiametern i metallbussningen som det magnetiska materialet är limmat på. Ytterdiameter, längd och tjocklek på det magnetiska (sintrade) materialet är identiskt. Det finns dock ytterligare en skillnad, och det är att på magneterna som sitter monterade på orginalaxlarna så går inte den inre bussningen hela vägen ut till det magnetiska materialets ände, utan slutar ca 1.5 mm innanför. Så här:janbjorn skrev:Är det exakt samma magneter (storlek, styrka) på båda axlarna (original vs din konstruktion)?
Den första magneten vi körde med svarvades ur i änden för att få plats med en mutter/gängad bussning för att låsa magneten. Så här:
Men vi har även kört med magneter där bussningen är lika lång som det magnetiska materialet, samt att vi har testat att limma magneten som är ursvarvad och alltså inte haft någon mutter/gängad bussning där. Vi får ingen skillnad i strömförbrukning alls, vare sig vi kör med rostfri axel eller axel i järn, heller ingen skillnad mellan de olika magneterna.
Vi har varit inne på det också, men enligt en stor amerikansk importör av samma motorer så magnetiseras magneterna innan montering. Svenska importören vet ej, och tillverkaren i Kina är svår att få kontakt med (går enbart genom den Svenska importören). Tillverkaren i Kina har dock hela tiden varit medveten om exakt vad som ska göras, att planen är att använda rostfri axel, o.s.v. De borde ha reagerat om det inte skulle gå att använda rostfri axel, eller om magneterna skulle tappa magnetism av att ligga utan axel. De har ju skickat magneterna lösa.danei skrev:Kan inte vissa magneter tappa magnetism av att man demonterar dem. De får inte vara utan en magnetisk "kortslutning". Jag är inte så insatt, men det är en teori.
Andax: Avvikelser har jag hittat, dock inget som direkt förklarar den stora effektförlusten.
Jag har testat att köra motorerna som generatorer. Kopplade en Y-last av resistorer på 330 Ohm och drev motorerna med en annan motor i 6250 rpm. Då ger orginalmotorn 18 V över en av belastningsresistorerna, modifierad med vår magnet, axel och lagerblock får jag 16.5 V. Att de verkligen roterar med samma hastighets verifieras av periodtiden. Mätte med oscilloskopet. Avvikelsen är under 10%.
Funderar på att bygga en ad-hoc fluxmätare genom att lägga ett magnetiskt material på en känslig våg, och sedan hålla magneterna med ett bestämt avstånd ovanför vågen för att se ifall det går att upptäcka någon avvikelse i magnetismen.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Ok, är med lite mer nu. Jag tror lösningen ligger i bussningen! Normalt har man man material med så hög magnetisk permeabilitet som möjligt i de material som ska "guida" magnetfältet till luftgapet mellan stator och rotor (det är fältstyrkan i luftgapet som bestämmer hur stark motorn är). Därför brukar statorstackens laminat ha hög permeabilitet, och även den ring som magneterna limmas på.
Det är det material som ligger närmas magneterna på insidan som ska så att säga kortsluta magnetfältet så att det guidas tillbaka med så lite magnetiskt motstånd som möjligt, dvs bussningen i detta fall.
Det är troligtvis därför bussningen är lite kortare än magneten också eftersom man inte vill guida tillbaka magnetfält över kortändan eftersom det inte kommer att bidra till motorns rotation.
Apropå att mäta magnetfältet så kan du kanske bygga mätare av en linjär halleffektssensor. (fast den får nog vara ganska okänslig eftersom det är kraftiga (kring 1 T) magnetfält nära magneterna)
EDIT: Glömde fråga, men jag antog att magneterna är exakt samma som original? Det kan skilja ganska mycket i hur starka de är.
Det är det material som ligger närmas magneterna på insidan som ska så att säga kortsluta magnetfältet så att det guidas tillbaka med så lite magnetiskt motstånd som möjligt, dvs bussningen i detta fall.
Det är troligtvis därför bussningen är lite kortare än magneten också eftersom man inte vill guida tillbaka magnetfält över kortändan eftersom det inte kommer att bidra till motorns rotation.
Apropå att mäta magnetfältet så kan du kanske bygga mätare av en linjär halleffektssensor. (fast den får nog vara ganska okänslig eftersom det är kraftiga (kring 1 T) magnetfält nära magneterna)
EDIT: Glömde fråga, men jag antog att magneterna är exakt samma som original? Det kan skilja ganska mycket i hur starka de är.
Re: Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Hoppsan, glömde att följa upp denna tråd!
Efter korrespondens med den kinesiske motortillverkaren har problemet ej lösts. Vi har förklarat exakt vilka tester vi har gjort och hur de har utförts, men de fortsätter att efterfråga ännu mer specifik information om hur vi har gjort. Nästa steg skulle vara att i detalj beskriva varje moment "monterade axeln. Skruvade i de fyra skruvarna som håller ihop motorn. Kopplade in kontrollerna till nätaggregatet." osv.
Istället tog vi en annan väg ur problemet, vi ändrade designen på produkten så vi istället använder en borrbussning som adapter mot orginalaxeln som motorerna normalt levereras med, och så svarvar vi vår egen axel betydligt kortare. Mindre jobb för oss, och enklare att monteras, med nackdelen att främre lagret i motorn är orginal (vi monterade betydligt större lager än orginal). Första prototypen är färdig och ute på test. Ett par prototyper till ska ut på test några veckor innan vi släpper produkten på marknaden.
Fick byta halleffektsensorkort i motorn i första prototypen idag, en av halleffektsensorerna gav en mycket märklig signal, vilket medförde att motorn vägrade starta från fyra positioner på varvet. Det hade kommit in en del vatten i motorn (på grund av att prototypen saknar tätning runt axeln, samt att den har tvättats genom att köras i vatten), men jag har svårt att se att det skulle ha orsakat den märkliga signalen från halleffektssensorn, snarare tror jag att den sensorn var defekt och att jag missade det vid montering.
Efter korrespondens med den kinesiske motortillverkaren har problemet ej lösts. Vi har förklarat exakt vilka tester vi har gjort och hur de har utförts, men de fortsätter att efterfråga ännu mer specifik information om hur vi har gjort. Nästa steg skulle vara att i detalj beskriva varje moment "monterade axeln. Skruvade i de fyra skruvarna som håller ihop motorn. Kopplade in kontrollerna till nätaggregatet." osv.
Istället tog vi en annan väg ur problemet, vi ändrade designen på produkten så vi istället använder en borrbussning som adapter mot orginalaxeln som motorerna normalt levereras med, och så svarvar vi vår egen axel betydligt kortare. Mindre jobb för oss, och enklare att monteras, med nackdelen att främre lagret i motorn är orginal (vi monterade betydligt större lager än orginal). Första prototypen är färdig och ute på test. Ett par prototyper till ska ut på test några veckor innan vi släpper produkten på marknaden.
Fick byta halleffektsensorkort i motorn i första prototypen idag, en av halleffektsensorerna gav en mycket märklig signal, vilket medförde att motorn vägrade starta från fyra positioner på varvet. Det hade kommit in en del vatten i motorn (på grund av att prototypen saknar tätning runt axeln, samt att den har tvättats genom att köras i vatten), men jag har svårt att se att det skulle ha orsakat den märkliga signalen från halleffektssensorn, snarare tror jag att den sensorn var defekt och att jag missade det vid montering.
Re: Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Jag har läst lite löst på http://www.endless-sphere.com/forums
Det är några på det forumet som labbar med specialmotorer de beställt från Kina. Hallsensorernas placering verkar ha stor inverkan på tomgångsströmmen. En annan sak sak som inverkar är lagrena. När de byter från kinalager till något kvalitetslager från t.ex. SKF sjunker tomgångsströmmen.
Så, ni verkar ju vara på rätt spår.
Det är några på det forumet som labbar med specialmotorer de beställt från Kina. Hallsensorernas placering verkar ha stor inverkan på tomgångsströmmen. En annan sak sak som inverkar är lagrena. När de byter från kinalager till något kvalitetslager från t.ex. SKF sjunker tomgångsströmmen.
Så, ni verkar ju vara på rätt spår.
Re: Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Sa ni inte lösningen i de två senaste postsen nu? Motorn drar mindre ström med fina tyska lager och den drar mycket mer med ert mycket större lager. Är inte det svaret?
Re: Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Nej, det beror inte på lagret. Vi har testat att göra en axel med samma dimension genom magneten som vår ursprungliga axeldesign, men som passar med kinesernas orginallager, och med den axeln drar motorn lika mycket som med stora lagret. Jag har dessutom testat att driva vår modifierade motor med en orginalmotor, och då drar orginalmotorn bara 0.5 A, så Jag ser det som helt uteslutet att det är något mekaniskt som ligger bakom den höga tomgångsströmmen.
Re: Spelar materialet i axeln någon roll för BLDC-motorer?
Jag tycker att det borde vara möjligt att kolla så att hallsensorerna ligger rätt med hjälp av ett tvåkanaligt oscilloskop. Sätt snurr på motorn och mät en lindning. Leta rätt på motsvarande hallsensor och kolla att signalerna ligger i fas. Mät sedan på övriga lindningar.
