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