POLITECHNIKA ŚLĄSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

KATEDRA MECHATRONIKI

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Przedmiot:

Mechatronika

Symbol ćwiczenia:

M4

Tytuł ćwiczenia:

Wyznaczanie

charakterystyk

kątowych

momentu rozruchowego silnika VCM

SPIS TREŚCI

Spis

1

1.

Cele ćwiczenia

2

2.

Wyposażenie stanowiska

2

3.

Podstawowe wiadomości

2

4.

Struktura układu pomiarowego

3

5.

Program ćwiczenia – wykaz zadań do realizacji

4

6.

Raport

4

7.

Pytania

4

Literatura

4

Mechatronika

Wyznaczanie charakterystyk kątowych momentu rozruchowego silnika VCM

2

1. CELE ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest pomiarowe zdjęcie charakterystyk momentu rozruchowego silnika

VCM w funkcji położenia kątowego cewki silnika i prądu płynącego przez uzwojenie.

2. WYPOSAŻENIE STANOWISKA

W skład stanowiska wchodzą:

 Badny silnika VCM,
 Miernik siły Fg2000,
 Zasilacz z regulowanym napięciem wyjściowym,
 Multimetr cyfrowy.

3. PODSTAWOWE WIADOMOŚCI

Konstrukcja silnika VCM jest relatywnie prosta. Cewka wirnika silnika VCM

umieszczona jest w polu magnesów trwałych segmentowych (obecnie coraz rzadziej
stosowanych) lub jednolitych, w taki sposób, że każdy bok cewki porusza się w polu
magnetycznym skierowanym w przeciwnych kierunkach. Na rys.1. przedstawiono wygląd
przykładowego magnetowodu silnika VCM, składającego się z jarzma górnego i dolnego –
(1), magnesów segmentowych – (2) (pomiędzy którymi porusza się cewka wirnika silnika
VCM – w płaszczyźnie prostopadłej rysunku), dwóch kolumn (3) zamykających obwód
magnetyczny.

Rys. 1. Uproszczony geometrycznie obwód magnetyczny silnika VCM

Na rys.2. oznaczono główne elementy składowe przykładowego aktuatora głowic, tzn.: E-

blok – (1), system zawieszenia głowic – (2), ruchoma cewka silnika VCM – (3), dolna cześć
jarzma z magnesem trwałym silnika VCM – (4) (ze względu na przejrzystość rysunku górną
część jarzma zdemontowano), wał z parą łożysk kulkowych – (5) (oś obrotu aktuatora), taśma
doprowadzająca zasilanie do silnika VCM oraz transmitująca sygnały do/i z głowic
zapisujących i odczytujących – (6).

Rys. 2. Współczesny aktuator głowic dysku twardego napędzany silnikiem VCM

Mechatronika

Wyznaczanie charakterystyk kątowych momentu rozruchowego silnika VCM

3

4. STRUKTURA UKŁADU POMIAROWEGO

Stanowisko pomiarowe, na którym możliwe jest wyznaczenie momentu rozruchowego

silnika VCM w funkcji położenia kątowego wirnika składa się z następujących elementów:
(1) – sztywna podstawa (oryginalna podstawa dysku twardego), (2) – silnik VCM, (3) –
miniaturowe sprzęgło mieszkowe, (4) – precyzyjny potencjometr (wykorzystywany jako
przetwornik położenia), (5) – E-blok aktuatora głowic. Stanowisko dodatkowo wyposażone
jest w zasilacz laboratoryjny o regulowanym napięciu wyjściowym, umożliwiający zasilanie
silnika VCM napięciem stałym. Pomiar momentu rozruchowego jest pomiarem pośrednim
polegającym na pomiarze siły, jaką wywiera końcówka E-bloku na ramieniu „R” na
końcówkę przetwornika pomiarowego siły. Końcówkę pomiarową przetwornika siły należy
każdorazowo przykładać (podczas pomiarów) w punkcie (6) przedstawionym na rys.3.

.

Rys. 3. Zdjęcie stanowiska pomiarowego

5. PROGRAM ĆWICZENIA – WYKAZ ZADAŃ DO REALIZACJI

Po zmontowaniu i sprawdzeniu poprawności połączeń, należy ustawić ramię aktuatora

głowic (E-blok) w pożądanym położeniu kątowym. Następnie należy do końcówki E-bloku
przyłożyć przetwornik pomiarowy siły, należy zadbać o to, aby kąt pomiędzy E-blokiem a
przetwornikiem pomiarowym siły wynosił zawsze 90

o

. Pomiaru siły dokonujemy dla kilku

wybranych wartości prądu. W każdej kolejnej serii pomiarowej (przy innej pozycji kątowej
ramienia aktuatora głowic) należy dokonywać pomiarów wartości siły dla takich samych
wartości prądów jak w seriach wcześniejszych. Nie należy przekraczać wartości prądu
cewki silnika wynoszącej 400 mA.

6. RAPORT

Raport z przeprowadzonego ćwiczenia laboratoryjnego powinien zawierać:

 opis i rysunki stanowiska pomiarowego,

 podstawowe parametry urządzeń pomiarowych,

 wyznaczoną charakterystykę momentu rozruchowego w funkcji prądu oraz

przemieszczenia kątowego,

 podsumowanie i wnioski.

7. PYTANIA

 Dlaczego charakterystyki momentu rozruchowego opisane są pękiem prostych o różnych

nachyleniach?

 Co to jest E-blok?

LITERATURA

[1]. Trawiński T.: Model matematyczny silnika VCM z nierównomiernym rozkładem pola

magnetycznego w szczelinie powietrznej, Przegląd Elektrotechniczny nr 12/2007, s. 114-
117, 2007.

Opracowanie: Tomasz Trawiński