Umbau von sensorlosen Brushlessmotoren auf Sensoren (integriert oder extern)

Hallo zusammen,

ich starte mal ein neues technisches Thema, welches ich hier im Forum noch nicht gefunden haben:

Ich habe bisher noch keinen BL Motor/Regler oder Einstellungen gefunden, mit dem ein sanfter Start bzw. extrem niedrige Drehzahlen von BL Motoren möglich sind. Mit sensorlosen BL Motoren ist das im Prinzip auch nicht möglich, da beim Anfahren die Position des Rotors bzw. die Drehrate nicht bekannt ist. Hier wird auf „gut Glück“ gestartet, was zu Ruckeln bzw. kurzzeitig falsches Anlaufen führt. Durch verschiedene Tricks und Einstellungen kann das verbessert werden, aber perfekt wird das nicht, hier sind Bürstenmotoren von Vorteil. Sobald eine gewissen Drehzahl erreicht ist, funktioniert das gut, hier wird dann in der unbetriebenen Spule das vom Rotor induzierte Feld gemessen und damit die Regelung optimiert. In meinen Helis oder bei den BL Pumpen merkt man also nichts…

https://de.wikipedia.org/wiki/B%C3%BCrs…leichstrommotor

Es gibt aber seit längeren auch gesensorte BL Motoren, die vor allem in E-Skateboards und anderen e-Mobility Systemen Anwendung finden, hier wird über drei Hall Sensoren die Position des Rotors bestimmt und der Regler weiß genau, welche Spulen er ansteuern, bzw. wie er weiterschalten muss… Damit ist ein sehr sanftes Anfahren von BL Motoren, fast bis auf „Schritte“ möglich.

Mein neuer Komatsu Radlader hat nur so einen sensorlosen BL Motor als Fahrantrieb, mit dem Quicrun BL Regler habe ich das Fahrverhalten schon deutlich verbessert, aber für meine Ansprüche passt es noch nicht. Ein einfacher Tausch gegen einen gesensorten Motor scheitert am Einbauraum und an der Verfügbarkeit: Die Sensor BL Motoren, die sind fast immer größer meistens ab 5065. Der im WA480 ist nur ein 4250 (42mm Durchmesser, 50mm lang, 560kV). Als alter Chinaeinkäufer habe ich einen Hersteller gefunden, der mir einen 4250 560kV mit Sensoren gebaut hätte, aber die Kosten für die „Nullserie“ hätte ich tragen müssen, was 750$ für die ersten 5 Motoren gewesen wären, das war mir zu viel.

Jetzt bin ich auf alte Berichte von 2010-2014 in Skateboardforen gestoßen, hier wurden sonsorlose BL Motoren mit Hallsensoren umgebaut, das soll ganz gut funktionieren. Integrieren Hallsensoren in den Strator gehen bei so kleinen 4250 Motoren nur schwer, somit bin ich zum Testen auf externe Hallsensoren gegangen.

hier mal ein altes Video, dass den Vergleich zeigt:

Aktuell habe ich mir im CAD einen „Sensorring“ gezeichnet, der auf den Fuß vom BL Motor gesteckt wird und der über 3 Schrauben fixiert wird, hier kann man noch das Timing einstellen, durch den Ring wird die Position der Hallsensoren genau im Winkel fixiert. Dies ist entscheidend für den ruhigen Betrieb. Ich habe hier zum Testen 2 Set-ups im Ring erstellt: Die 120° Versatz pro Sensor also im Dreieck, was der integrierten Lösung entspricht und eine „serielle“ Lösung wo die Sensoren im Winkel von 17,14° stehen, was dem Abstand der Magnetpolen bei diesem 14P Motor entspricht (das wurde damals oft von den Skateboardfahren genommen, wohl auch aus Platzproblemen, da man nur eine Ecke am Motor als Raum braucht).

So sieht das im CAD aus, ich warte noch auf den Ersatz 4250 Motor und die Stecker für den Sensoranschluss an den Regler, dann werde ich das Ganze mal Testen…

Wenn alles so funktioniert, wird das dann in meinen Lader eingebaut, ich erhoffe mir da ein deutlich feinfühligeres Anlaufen… ein paar kleiner Schwierigkeiten gibt es noch, da die Position der Sensoren relativ zu den Wicklungen bestimmt werden muss, eine falsche Position könnte ein Durchbrennen vom Motor oder Regler zur Folge haben, hier werde ich mit Strombegrenzung am Netzteil arbeiten… darum auch der Ersatzmotor…

Hat jemand schon sowas ähnliches mal gemacht? Oder gibt es sonst Hinweise oder Rückmeldungen…

Und vielleicht kann die Idee ja jemand nutzen, die BL Motoren findet man ja häufiger in Modellen, mir schwebt, da bereits der Drehmotor meines Baggers vor, aber der ist noch kleiner, da wüsste ich aktuell nicht, wie ich da drei Hallsensoren rein bringe…

Ich berichte hier mal, evtl. aber erst ab Anfang Oktober, wenn die Teile ankommen...

Gruß

Wolfgang

HI Stephan,

ja genau so muss das ausschauen, das Thema gesensorte BL Motoren ist nichts besonderes, das Problem sind hier die 560KV in einer 4250 Baugröße, evtl. würde ein 5050 Motor noch gehen... die meisten für die Crawler verfügbaren gesensorten BL Motoren haben 1. eine höhere kV (>1000) und / oder sind länger und sind 3 Innenläufer. Hinter dem Motor ist der Platz mit Servos für die Ventile bzw. die Diff Sperre belegt...

Darum muss ich einen sensorlosen 4250 Motor umbauen. Bei Amazon gibt es einen Anbieter, der angeblich einen Sensored 4250 560kV verkauft, Aber wenn man da die Sprache umstellt seht sensorless dort, denk mal das ist ein Übersetzungsfehler, der Händler checkt das erst.

Und so bin ich auf die Nachrüstung gestoßen, mit dem 3D Drucker ist das Herstellen so eines Rings kein Problem, die Taschen für die Hallsensoren drucke ich gleich mit, so habe ich den Abstand / Winkel gleich passend... Das System könnte man so auch einfach auf andere Motoren adaptieren...

Zitat von tody

Baust Du den Regler selber?

den Regler gibt es fertig, ich habe mir jetzt mal diesen bestellt:
https://www.monsterhopups.de/Hobbywing-HW30…Sensored-Regler

der ist klein und kann trotzdem sensored, mal schauen wie gut der klappt, sonst müsst man die EZRUN Serie nehmen, die haben aber die Taster zum Starten, das blöd ist...

Das ist die Theorie, mal schauen wie es praktisch funktioniert....

Gruß

Wolfgang

Hi Markus,

ja den kenne ich, leider ist die niedrigsten Drehzahl bei 1200KV, ich brauche ja nur 560KV, damit meine Getriebeübersetzung passt...

Und der ist mit 64mm 14mm länger als der aktuell verbaute Motor... sonst hätte ich den sofort genommen, den finde ich genial...

Muss man da immer den Taster zum Einschalten drücken? der hat ja einen Taster anstatt Einschalter, ich habe hier ja einen echten Hauptschalter, so kann ich den Akku sogar angeklemmt lassen, wird ja komplett leckstromfrei und galvanisch getrennt...

Wie gesagt, mich reizt es hier einen Standard BL Motor umzurüsten, damit man so an der Mechanik nichts machen muss... und nachdem alle anderen Motoren so nicht passen, muss ich diesen Weg gehen...

Gruß

Wolfgang

PS: Das mit der "Funktechnik" vs "F u m o t e c" habe ich schon verstanden, denke das war gewollt, wir kaufen ja auch in der "Bucht" und nicht "ebay"

HI Tom,

cool, dass da schon jemand "geforscht" hat, den Ring habe ich mir von den "Skateboardjungs" abgeschaut. Man kann ja noch an den Hallsensoren was drehen, hier z.B: Typen nehmen die etwas empfindlicher sind wie ein DRV5013ADQLPG... Es wär halt eine Lösung die ohne mechanische Eingriffe in den Motor adaptierbar ist.

Deshalb habe ich ja einen zweiten 4250 Motor bestellt, so kann ich experimentieren, am liebsten würde mir eine komplett integrierte Lösung wie die von Maytech oder Saite Motor gefallen...

https://german.alibaba.com/p-detail/Senso….10fa1941mHua8U

das ist aber ein B2B Händer, bzw. die B2B Alibaba Plattform, da bekommt man eben nicht 1 Stück... mit dem war ich schon in Kontakt, das ist der mit den 750$ Angebot

Ich habe mir zur Ideenfindung auch einen 5065 Motor mit Sensoren bestellt: Wie die die Hallsensoren eingebaut haben... man könnte auch oben an Metallkern vom Strator kleine Buchten einfräsen, wo die Hall Sensoren reinkommen.

Dann gibt es in England noch eine Firma, die Hallsensorleiterplatten für 42mm Motoren vertreibt, aber da ist der Versand teuer und dann kommt noch Zoll drauf, bzw. das Thema mit dem Verzollen allgemein...

https://alienpowersystem.com/shop/rc-ev-acc…ors-120-degree/ da müsste man schauen wieviel Platz man da oben im 4250 hat...

Aber jetzt erstmal eins nach dem Anderen, nicht gleich alles kaufen, mal einen Testmotor und so einen gedruckten Ring, da ist nicht viel kaputt, ich denke aber schon, dass ich das hinbekomme...

HI Lukas,

das Scorpion hier nicht anspringt war mir klar, die sind zu groß, bzw. fokussieren sich ja großen Markt von Drohnen und früher RC Helis... da brauchst Du Firmen, die eher kleiner unterwegs sind, da wäre "Shenzhen Saite Motor Co., Ltd." schon interessant, aber 750$ für 5 Motoren ist nicht so viel. Auf der anderen Seite, wenn ich davon 4 verkaufe, kostet einer 150$ Wenn man die Arbeitszeit umrechnet ist das gar nicht teuer...

Gruß

Wolfgang

Hi Tommy,

danke fürs suchen, aber der Motor hat auch keinen Sensor, man sieht das auf den Bilder, da gehen nur die drei Stromkabel weg. In der Beschreibung steht dann auch nichts mehr von sensored... das waren die typischen "Falschinfos oder Übersetzungsfehler...

Und dann wäre der Motor viel zu schnell, der hat 4500 kv, also fast 8x so viel wie mein jetziger (560kV), da wäre der WAS480 ein Rennlader... und das Thema sanftes losrollen hätte sich auch erledigt...

Heute Abend hat der Drucker schon was passendes gedruckt, ok 0,6mm Löcher werden nicht wirklich was, hier habe ich noch etwas nachbohren müssen, und auch etwas Verlust an Werkzeugen gehabt, die 0,6mm Platinenbohrer brechen einfach super schnell ab... ok das Ganze in der Tischbohrmaschine ohne eingespanntes Werkstück ist blöd, egal, ich habe da noch viel in der Kiste, sind aus dem Austausch bei unserer alten Leiterplattenfertigung,.

So das ist rausgekommen, der Ring ist fertig und die Hallsensoren sind in den Taschen fixiert. Ich kann damit die 120° und die 17,14° testen, und den Ring noch leicht verdrehen... Evtl. muss ich die Aufnahme innen noch etwas nachdrehen, aber das mache ich wenn der Motor da ist:

Ich werde die Tage die Sensoren mal an einem anderen BL Motor testen, wie die das Magnetfeld erkennen, ich denke es sollte reichen... in den 4250 sind schon relativ große Magnete drin...

Jetz heißt es warten, bis die fehlenden Teile das sind...

Gruß

Wolfgang

Hallo zusammen....

Heute konnte ich mal etwas am BL Sensorring weiter basteln und ich finde es hat sich gelohnt.

Der 4250 Sensorless und der 5065 Motor mit Sensoren sind zusammen mit den ZH Steckern die Tage gekommen, und ich habe zuerst den Stecker vom 5065 umgebaut, da sind die Hallensoren in den Taschen vom Strator drin, aber das hat zusammen mit dem Quicrun Regler nicht funktioniert, ich denke da ist auch ein Denkfehler drinnen, entweder 120° oder man muss den Winkel der Magneten... nehmen....

Egal, ich habe mich dann an den Einbau der Sensoren in den gedruckten Ring gemacht, angeschlossen habe ich die Sensoren wie im 5065, da die Wicklungen da auch gleich aufgebaut waren: Nachdem der Ring noch nicht verschraubt war, habe ich durch Drehen auf dem Strator das richtige Timing suchen können, bis der Motor schön weich in beiden Richtungen angelaufen ist...

So sieht das dann aus, ok die Verdrahtung muss ich noch etwas schöner machen. Jetzt ist der Ring erstmal mit einer M2,5 Schraube gesichert, kann sich also nichtmehr verdrehen:

Und hier ein erstes Testvideo, man sieht deutlich den Unterschied, wie sauber der Motor nun anläuft und vor allem auch mit Belastung läuft er ohne zu stottern...

Ich hoffe, dass ich die Woche noch etwas Zeit finde, das Ganze im Radlader zu testen. Die Motorbremse funktioniert übrigens auch gut, das ist das Pfeifen, wenn ich schnell stoppe...

Schönen Abend

Wolfgang

Hallo,

so der gesensorte Motor ist eingebaut, den Ring musste ich noch etwas modifizieren, aber das war schon vorgesehen:

Der hintere Abgang vom VTG (ist übrigens ein einstufiges Riemengetriebe) wäre mit dem Sensorsing kollidiert. Nachdem ich den Ring mit mehren Schrauben fixiert hatte, konnte ich hier leicht ein Stück rausschneiden, die Position ist ja fest.

Der Ein- und auch der Ausbau waren nicht easy, da waren die Lenkzylinder im Weg, aber es ging ohne diese zu demontieren. Dann kam die nächste Ernüchterung, die Drehrichtung passte nicht. Leider kann man das bei einem gesensorten Motor nicht durch tauschen von 2 Leitungen erledigen, auch der Trick dazu noch zwei Hallsensoren zu tauschen ist nicht erfolgreich, da man das Timing anpassen müsste. Der Motor hat dann beim Rückwärtsfahren gestottert. Kommerzielle gesensorte BL Motoren (z.B: Innenläufer für Crawler) haben hier die Möglichkeit das Timing zu verändern…) ich hätte neue Löcher bohren müssen und er Ring war ja schon aufgeschnitten….

So was ist nun zu tun?

Die Lösung war dann ziemlich einfach: ich habe den Regler mit vertauschen „Endwerten“ vom Sender angelernt: beim Anlernen an den Empfängern, habe ich für die Vorwärtsposition den Sender auf Rückwärts gestellt und beim nächsten Endpunkt „Rückwärts“ dann Vollgas nach vorne gegeben. Das hat geklappt, so läuft der Lader wieder richtig, und die Rückfahrscheinwerfer passen auch…. Also merken, wenn man keine Drehrichtungsumkehr machen kann, einfach andersrum anlernen….

So wieder zu viel geschrieben, hier sind einige Bilder wie der Ring am Getriebe aussieht und noch ein Video, wo man den neuen Motor/Regler in Betrieb sieht.

Ich finde, das Ergebnis ist mehr als zufriedenstellend. So langsam und sanft konnte man bisher nicht fahren, denke da ist man schon sehr nahe am brushed Motor…

Ach ja, der Lader hat gleich eine ordentliche RKL bekommen, statt der China 2 Euro habe ich eine Pistenking verbaut… dazu aber mehr im WA480 Beitrag…

Ich denke solche Umbauten, könnte man auch bei anderen BL Antrieben machen, man sieht es funktioniert und er Aufwand ist „überschaubar“…

Bis denn

Wolfgang