BL Motor Induktivitäten/Magneten/Qualität

[Siro]

Hallo,

vorab:
ich habe mir einen tollen Bausatz zum Messen von Kondensatorn und Induktivitäten gekauft.
Misst bis runter auf 0,1 Piko Farad und Spulen wohl ab 10 Nano Henry.
Sehr empfehlenswert für 37 Euro mit LCD Display

Aber nun zu meiner Frage:
Ich habe die Induktivitäten von Brushlessmotoren gemessen.
Im Ruhezustand, also völlig statisch. Dabei ist mir aufgefallen, das je nach Position des Motors (Glocke, Aussenläufer) sich die Induktivität ändert. Wenn man den Motor dreht merkt man deutlich das Rasten durch die Magneten, dann hat man wieder eine Ruhestellung. In der Ruhestellung hätte ich vermutet, dass die Induktivität immer identisch sein sollte, was aber nicht der Fall ist.
Man merkt auch mechanisch, dass der Motor nicht gleichmässig rastet.

Sind die Magneten im Motor evtl. schlecht eingeklebt, ausgerichtet / ungleich ?
und Frage 2 : Kann ich über diese Messung eine Aussage über die Qualität des Motors machen ?

Ich habe einen teureren Brushless Motor gemessen, hier waren die Abweichungen (Induktivitäten) wesentlich geringer und er läuft auch viel gleichmässiger.

Hier mal die 18 Messwerte für eine komplette Umdrehung (Angaben in Mikro Henry)
5,28
4,46
4,87
5,20
3,30
3,98
5,27
4,44
4,86
5,20
3,38
4,04
5,27
4,46
4,84
8,18
3,24
4,00
5,26 wie erster Wert

Gemessen hab ich zwischen 2 Phasen (Sternschaltung)
An den Mittelpunkt komme ich nicht heran.

Siehe Bilder:

Oh Entschuldigung, ich sehe grad es gibt ein Forum für Motoren, vielleicht lässt sich mein Beitrag verschieben :p

[Peter(TOO)]

Hallo,

ich habe mir einen tollen Bausatz zum Messen von Kondensatorn und Induktivitäten gekauft.
Misst bis runter auf 0,1 Piko Farad und Spulen wohl ab 10 Nano Henry.

Das glaube ich dir nicht, aber da geht es schon los mit deinem Verständnis für Messfehler und Toleranzen ;-)

Der Wert wird mit einer Auflösung von 0.1pF angezeigt, ob dieser Wert stimmt ist eine ganz andere Geschichte.
Schon der Anschluss auf der Leiterplatte wird ein paar pF haben. Hinzu kommt dann die Kapazität, welche das Messkabel bildet.

Das ist wie bei den ungeeichten Personenwaagen. Die Zeigen auch in Schritten von 100g an, können aber einige kg daneben liegen, bzw. bei ungeeichten Geräten gibt es gar keine Vorschriften wie gross die Abweichung sein darf!
Aber auch eine geeichte Wage kann man nicht unendlich genau machen. Schon von der Theorie her, kann eine Digitalanzeige nicht genauer als +/-1 Digit sein, es gibt nun mal keine halben Bits. Zudem wiegst du auch nicht überall auf der Erde das selbe. Am Äquator bist du etwas leichter als am Pol, weil sich die Erde dreht und die Zentrifugalkraft deiner Gewichtskraft entgegenwirkt. Hinzu kommt, dass die Erde nicht überall die selbe Dichte hat. z.B. über einem grossen Eisenlager ist die Erdbeschleunigung etwas höher als anderswo.
Praktisch macht dir aber schon die Temperatur Probleme, die Elektronik und Mechanik verändert sich schon mit der normalen Umgebungstemperatur.


Ich habe die Induktivitäten von Brushlessmotoren gemessen.
Im Ruhezustand, also völlig statisch. Dabei ist mir aufgefallen, das je nach Position des Motors (Glocke, Aussenläufer) sich die Induktivität ändert. Wenn man den Motor dreht merkt man deutlich das Rasten durch die Magneten, dann hat man wieder eine Ruhestellung. In der Ruhestellung hätte ich vermutet, dass die Induktivität immer identisch sein sollte, was aber nicht der Fall ist.

Sind die Magneten im Motor evtl. schlecht eingeklebt, ausgerichtet / ungleich ?

Tja, willkommen in der Realität!

Zwei identische Teile sind nie identisch, da gibt es immer Unterschiede! Und sei es, dass das eine Teil aus 10 Atomen mehr besteht!
Die erlaubte Bandbreite der Abweichung nennt man Toleranz.
http://de.wikipedia.org/wiki/Toleranz_(Technik)

Bei deinem Motor geht das schon bei den Magneten los:
- Sie haben unterschiedliche Abmessungen
- Die Feldstärke ist auch unterschiedlich

Dann ist der Luftspalt auch nicht an jeder Stelle genau gleich. Hinzu kommen noch Fehler durchs Lager, das hat immer auch noch etwas Spiel.

Selbst die Spule ist nicht perfekt symmetrisch gewickelt.

Und selbst dein Messgerät erzeugt einen Messfehler. Welche Werte hast du letzte Woche beim selben Motor gemessen?



und Frage 2 : Kann ich über diese Messung eine Aussage über die Qualität des Motors machen ?
Da fragt sich zuerst einmal, was du unter Qualität verstehst?

Praktisch ist es ein Anhaltspunkt über die Fertigungstoleranzen, sagt aber z.B. nichts über die Lebenserwartung der Lager aus.
Daraus kannst du aber auch nicht ableiten wie heiss der Motor im Betrieb bei Nennleistung wird, was auch ein Punkt für die Lebenserwartung ist.
Die Unwucht (Vibrationen) ist auch noch ein wichtiges Qualitätsmerkmal, welches mit deiner Messung nicht bestimmt werden kann.

Bei Widerständen waren früher +/-20% durchaus Üblich. Vor so 30 Jahren lag die übliche Toleranz für Industrieware noch bei +/-5% heute sind +/-2 bis +/-1% üblich. Vor 30-40 Jahren waren dies noch Präzisionswiderstände, heute hat man die Technologie besser im Griff.

Bei Siebelkos sind -20/+80% auch noch übliche Werte.
Und bei einem klassierten BC546B liegt der Verstärkungsfaktor zwischen 200 und 450.

+/-0% Abweichung gibt es in der Praxis nirgends.

MfG Peter(TOO)

[Che Guevara]

Hi,

unabhängig von den Toleranzen deiner Geräte gibt es durchaus einen Zusammenhang der Induktivität mit der Statorposition!
So kann zb auch im Stillstand die Rotorposition ermittelt werden, siehe zb hier:
https://www.roboternetz.de/community/threads/36088-Rotorposition-bei-BLDC-Motoren-im-Stillstand-bestimmen

Zu dem Thema gibts auch npaar Seiten im Netz, finde ich sehr spannend.

Gruß
Chris

[Siro]

Moin zusammen

@Peter:

Schon im ersten Satz wird einem Unfähigkeit diagnostiziert.
Schonmal was von einer Nulltaste gehört, da interessiert mich die Zuleitung nicht mehr.
Wie genau das Messgerät ist, stand auch nicht zur Debatte.


Somit schliesse den Thread gleich wieder.

aber nicht ohne dem Chris zu danken,
denn er hat in 2 Zeilen wirklich gute Informationen geliefert.
Danke Dir Chris.

[White_Fox]

Komm mal wieder runter Siro.
Peter hat völlig Recht. Beweist du grade im letzten Post:


Schon im ersten Satz wird einem Unfähigkeit diagnostiziert.
Schonmal was von einer Nulltaste gehört, da interessiert mich die Zuleitung nicht mehr.
Wie genau das Messgerät ist, stand auch nicht zur Debatte.
Dir fehlt auch das Verständnis dafür, wie es zu parasitären Kapazitäten/Induktivitäten kommt. Deine "Nulltaste" hilft dir genau gar nichts. Die parasitäre Kapazität deiner Zuleitung ändert sich schon, wenn du nur die Kabel anders hinlegst. Und je nach Meßverfahren heben sich Kapazitäten und Induktivitäten gegenseitig auf. Und wenn du schon nach einer Erklärung für das Auseinanderdriften deiner Meßergebnisse fragst kommt man um eine Debatte über die Genauigkeit deines Schätzeisens nicht herum, das gehört dazu.
Dein tolles "Meßgerät" haben die Chinesen übrigens von hier zusammenkopiert:
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Transistortester

Jetzt zieh dir den Stock aus dem Arsch und sei nicht mehr eingeschnappt...Peter ist ja nichtmal unfreundlich gewesen oder so.

[PICture]

Hallo!

Ja, das LC Messgerät ist schon etwas älter: https://www.roboternetz.de/community/threads/7406-Induktivit%C3%A4t-einer-Spule-messen?p=542512&viewfull=1#post542512 und für evtl. Selbstbauer die aktualisierte Ursprungsquelle: https://sites.google.com/site/vk3bhr/home/index2-html . ;)

[Siro]

Moin Leute, also ich zieh mal mal den Stock aus dem Arsch :-)

Nulltaste:
Die Nulltaste gleicht doch die zusätzlichen Fehlmessungen aus. Dafür ist sie ja da.

Solange ich meine Messleitungen nicht bewege, ändern sich auch nichts an deren Werten.
Also bleibt mein Nullpunkt exakt erhalten.

Das Messgerät zeigt 0 und alle anderen Werte sind irgendwas....
Genuigkeit vorerst unerheblich.
Habe ich eine Testreihe, die mir bestätigt dass die Abweichungen identisch sind wenn ich die Motorglocke drehe,
dann habe ich auch einen Unterschied in dem Messwert. Diese Änderungen waren reproduzierbar. Und genau darum ging es mir.
Da ich feststellte das die Motoren sich recht unterschiedlich verhalten war jetzt meine Vermutung, dass
die Magneten nicht exakt eingeklebt wurden und meine Frage nach Qualität bezog sich nur auf diese Vermutung. (schlechte Verarbeitung)
Könnte auch sein, dass es durch die Wicklungen selbst zu den Unterschieden kommt.
Möglichkeiten gibt es da viele. Wie Peter schon schrieb Luftspalt....

Sorry Peter, aber ich fühlte mich angegriffen...
Mein Verständnis für Messfehler und Toleranzen steht mal aussen vor, da ich selbst
lange Zeit in der Mikroohm-Messtechnik gearbeitet habe, hier wurden vor der Messung sogar Thermospannungskompensationen
gemacht. Messgenauigkeitn von 0,1 Promille waren Standard.
Das mein "Schätzeisen" vermutlich nicht genau ist, will ich garnicht abstreiten, habe keine Vergleichsmöglichkeiten,
aber die Auflösung fand ich schon beeindruckend.

Ich bin nicht mehr eingeschnappt :-)
Siro

[Peter(TOO)]

Hallo Siro,

Sorry Peter, aber ich fühlte mich angegriffen...
Mein Verständnis für Messfehler und Toleranzen steht mal aussen vor, da ich selbst
lange Zeit in der Mikroohm-Messtechnik gearbeitet habe, hier wurden vor der Messung sogar Thermospannungskompensationen
gemacht. Messgenauigkeitn von 0,1 Promille waren Standard.
Das mein "Schätzeisen" vermutlich nicht genau ist, will ich garnicht abstreiten, habe keine Vergleichsmöglichkeiten,
aber die Auflösung fand ich schon beeindruckend.
So war's ja nicht gemeint!

Aber frag mal im Kaufhaus nach, wie genau eine Personen- oder Küchenwaage ist.
Antwort: "Die zeigt auf 1g genau an!" :-(
Auflösung und Genauigkeit sind nun mal unterschiedliche Dinge.
Und in der Anleitung steht auch nichts über die Genauigkeit, da muss man schon eine geeichte im Fachgeschäft kaufen.

OK, du kennst dich somit mit dem Unterschied aus, aber das wusste ich nicht.
Und viele Leute, auch hier, werfen Auflösung und Genauigkeit gerne durcheinander.

So um 1980 hatte ich mal einen 12-Bit plus Vorzeichen AD-Wandler, welcher keine brauchbaren 8-Bit lieferte. Lag aber nicht an meinem Aufbau, sondern an ein paar Designfehlern im Chip (der war von Analog Device) :-(


Ich bin nicht mehr eingeschnappt :-)
Also nicht mehr "Schnappi das kleine Krokodil...." ;-)
Keine Angst, ich sing jetzt nicht!!

MfG Peter(TOO)

[White_Fox]

Nun Siro...wie es um deine Fähigkeiten steht kann ja keiner wissen, das konnte ich nu aus deinem ersten Beitrag abschätzen. Ich wollte dir kein Unrecht tun.

Aber noch ein Wort zum Nulltaster:

Nulltaste:
Die Nulltaste gleicht doch die zusätzlichen Fehlmessungen aus. Dafür ist sie ja da.

Solange ich meine Messleitungen nicht bewege, ändern sich auch nichts an deren Werten.
Also bleibt mein Nullpunkt exakt erhalten.
Das Meßgerät kann Kapazitäten im Wesentlichen nur bei offender Meßleitung messen. Ich nehme an du weißt wie ein Kondensator aufgebaut ist...die parasitäre Kapazität entsteht genauso. Wenn du die Meßleitung schließt wird die parasitäre Kapazität überbrückt-aber ohne Brücke kann das Meßgerät die Induktivität nicht feststellen. Für diesen Vorgang wirst du die Leitung wohl oder übel bewegen müssen. (Und wirksam sind Induktivitäten/Kapazitäten immer-egal ob die Leitung offen ist oder nicht.)

Aber lassen wir die parasitären Elemente der Leitungen (und des Gerätes an sich) mal außen vor:
Dadurch, dass eine Motorspule aus eng gewickeltem Draht mit sehr dünner, aber recht wirksamer Isolierung besteht, neigen Spulen zu einer nicht unerheblichen parasitären Kapazität. Wenn du eine Spule an einen Funktionsgenerator anschließt und Strom und Spannung mit einem Oszilloskop in verschiedenen Frequenzbereichen beobachtest wirst du feststellen, daß du eigentlich keine Spule, sondern einen schönen Schwingkreis vor dir zu liegen hast. Deine Motorspulen werden sich genauso verhalten.

Ich weiß nicht mit welchem Verfahren dein Bausatz mißt (könnte man aber rausfinden wenn du einen Schaltplan von dem Gerät hast und ihn hochlädst)...ich würde aber nicht zuviel erwarten. Ich würde nichtmal davon ausgehen, daß das Testsignal sonderlich sinusförmig ist, Und daß dein Meßgerät Induktivitäten und Kapazitäten innerhalb derselben Meßanordnung unterscheiden kann glaube ich auch nicht. Genau daß wäre für deinen Anwendungsfall Motor jedoch durchaus von Bedeutung. Denn wie gesagt-Induktivitäten und Kapazitäten kompensieren sich gegenseitig. (Dieser Effekt wird bekanntlich bei induktiven Lasten wie z.B. Asynchronmotoren sehr gern genutzt.)
Noch dazu sind diese Zusamenhänge nicht linear. Wenn du also einen exakt bekannten Prüfling hast und die bekannten Werte mit dem vergleichst was dir dein Meßgerät anzeigt, so kannst du damit noch lange nicht auf die wahren Werte deines Motors schließen.

Noch dazu spielen auch Störeinflüsse von außen eine Rolle: Mobilfunk, Radio, elektrische Leitungen in der Nähe, andere Geräte...lauter Faktoren die dir eine Messung mehr oder weniger versauen. Alles Dinge, dir die Nulltaste einfach nicht weiterhilft.
Du sagst du hast selbst in der Meßtechnik gearbeitet und hast beschrieben, was für Korinthenkackerei beim Messen sehr kleiner Widerstände betrieben wird. Glaube nicht, daß es bei Induktivitäten oder Kapazitäten anders ist mit brauchbaren Ergebnissen. Man hantiert zwar mit drei- oder zweistelligen Zahlen, das kleine 'µ' vergißt man da leicht. Stell dir einfach vor, du versuchst 500µΩ hinreichend exakt zu messen...mit einem 30€-Bausatz.

[PICture]

@ White_Fox

Hast du mein Link zum Messgerät übersehen ? Wenn ja, dann schaue bitte in: https://sites.google.com/site/vk3bhr/home/index2-html und klicke auf "the original". ;)

[ranke]

Vielleicht nochmal ein Gedanken zur ersten Ausgangsfrage, warum die gemessene Induktivität nicht bei jeder Raststellung gleich ist:
Soweit ich weiss ist die Anzahl der Ständernuten ungleich der Polpaarzahl des Felds des Erregerfelds (Permanentmagnete). Dass sich aus der Wechselwirkung der Statornutung mit dem Feld der Permanentmagneten eine mechanische Rastung ergibt, kann man sich leicht vorstellen. Weniger offensichtlich ist, wie viele Rastungen sich dabei ergeben. Bei Dir sind es wohl 18, das wäre auch eine gebräuchliche Nutzahl. Wenn es bei jeder Nut einmal rastet, steht aber das Erregerfeld für einen bestimmten, bewickelten Zahn jedesmal anders (weil das Erregerfeld nicht 18 Pole hat, sondern vermutlich deutlich weniger). Damit stehen auch die Lücken zwischen den eingeklebten Magneten anders zum Zahn und der gesamte Feldlinienfluß ist anders. Für einen bestimmten bewickelten Zahn wundert mich eine Abweichung also nicht. Wenn Dein Motor keine 18 Nuten hat, aber 18 Raststellungen, dann wundert es mich noch weniger.
Allerdings misst Du ja jetzt über 2 der 3 Wicklungen, damit könnte man annehmen dass sich mancher Unterschied wieder ausmittelt, wonach es ja nicht aussieht. Genaueres als diese Gedanken kann ich aber im Moment auch nicht beitragen.

[PICture]

Genaueres als diese Gedanken kann ich aber im Moment auch nicht beitragen.

Richtig, weil Anzahl der Magneten und seine Anordnung am Rotor vom Bauart des bisher unbekannten BLDCs abhängig ist. :D