2808185989

LABORATORIUM z MECHATRONIKI

TEMAT: WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI SILNIKA PRĄDU STAŁEGO NAPĘDZAJĄCEGO AKTUATOR GŁOWIC

DYSKÓW TWARDYCH

1. CEL ĆWICZENIA I WSTĘP TEORETYCZNY.

W ćwiczeniu tym przedstawiono pomiary dla wyznaczenia charakterystyki statycznej silnika 1= f(F) - siła ciągu cewki, przy pięciu różnych położeniach kątowych cewki silnika, w celu weryfikacji modelu matematycznego silnika prądu stałego, tzw, silnika VCM, napędzającego aktuator głowic dysku twardego.

W analizie dynamiki aktuatorów głowic dysków twardych używane są uproszczone modele matematyczne silników^r VCM (Voice Coil Motor - łukowe sil.ni.ki prądu stałego wzbudzone od magnesów trwałych). Podstawowym założeniem upraszczającym jest przyjęcie równomiernego rozkładu pola magnetycznego w szczelinie silnika z pominięciem zjawisk skrajnych, co jest poprawne przy małych zakresach kątowych ruchu cewki silnika. W przypadku dużych zakresów kątowych ruchu cewki silnika przyjęcie stałej wartości indukcji w szczeknie prowadzi do znacznych błędów w modelowaniu stanów dynamicznych aktuatorów głowic. Przy dużych zakresach kątowych ruchu, silnik wytwarza różne wartości momentu napędowego (najmniejsze w położeniach skrajnych, a największe w położeniach środkowych).

Silnik VCM w istocie swojego działania wykorzystuje zjawisko powstawania siły oddziaływującej na przewodnik z prądem umieszczony w polu magnetycznym Zakładając jednorodne pole magnetyczne (pochodzące od magnesu trwałego) pomiędzy dolnym i górnym jarzmem stojana, prostopadle skierowane do płaszczyzny wyznaczonej przez cewkę silnika VCM, siłę tą można obliczyć ze wzoru:

F(t)=2NlBi(t)

gdzie N- liczba zwoi cewki, 1- czynna długość boku cewki, B- indukcja w szczeknie, i(t)- prąd cewki. Ponieważ ruch cewki odbywa się po łuku na promieniu r, to moment działający na cewkę wynosi:

T_e(t)=2NlBi(t)r=K_li(t) gdzie: Kt - oznacza stałą momentową silnika VCM.

Napięcie indukowane w cewce na skutek jej ruchu w jednorodnym polu magnetycznym, można obliczyć ze wzoru:

^e,„ =2B1V / £A_CMr =K„ś2_VCM

gdzie: il_VcM - prędkość kątowa.