Laboratorium Mechanika i Mechatronika	Rok akad.: 2011/2012
		Rodzaj studiów: SI
Temat ćwiczenia:
Skład sekcji:
		1. Paweł Górski
		2. Patryk Lizut
		3. Krzysztof Widak 4. Jarosław Szulc
Data wykonania:
7.12.2011	21.12.2011

Wstęp teoretyczny

Obiektem badań w naszym ćwiczeniu był silnik VCM napędzający system zawieszenia głowic, znajdujący się w dyskach twardych komputerów. Naszym zadaniem był pomiar siły z jaką działała końcówka E-bloku na ramieniu „R” na końcówkę przetwornika pomiarowego siły.

Nasze ćwiczenie można było przeprowadzić na dwa sposoby, pierwszym z nich był pomiar przy użyciu siłomierza, zasilacza prądu stałego oraz amperomierza z kolei drugi sposób to pomiar, symulacja komputerowa przy użyciu bezpłatnego programu FEMM.

1. Przebieg ćwiczenia

2.1 Pomiar przyrządami

Po zmontowaniu całego układu, rozpoczęliśmy pomiar siły wywieranej na siłomierz, przy odpowiednich kątach ustawienia ramienia.

Przy pomocy wzorów obliczyliśmy również indukcję uzwojenia silnika.

L = 20mm = 0, 02m

N = 282

F = B * I * L

F = 2 * N * L_cz * B * I

$$B = \frac{F}{2*N*L*I}$$

Gdzie N to liczba zwoi silnika, B indukcja, F siła, L długość boku cewki

Opracowanie wyników pomiarów dla poszczególnych kątów:

2.1.1 Kąt 27°

φ = 27°
I [mA]
21
53
82
110,5
147,9
174,9
218,3
253,2
285
310
342
386
392,2

2.1.2 Kąt 35°

φ = 35°
I [mA]
36
48
82
115
135
168
219
247,7
273
310,8
354,8
375
398

2.1.3 Kąt 40°

φ = 40°
I [mA]
20
48
80
112
147,6
172,7
219
254
282
310,2
354,2
374,6
397,3

2.1.4 Kąt 45°

φ = 45°
I [mA]
56
71
117
143
172,7
207
253
278
310
354,7
363,4
397

2.1.5 Kąt 50°

φ = 50°
I [mA]
35
80
107
144
172
219
264
287
310,5
339,8
354,5
371
397,5

2.1.6 Kąt 55°

φ = 55°
I [mA]
52,4
74
113,9
143
173,2
207,3
253,4
285
310,8
354,7
365
397,8

2.1.7 Kąt 60°

φ = 60°
I [mA]
49,1
58,8
80,1
116,7
172,6
219,6
265,5
277,5
310,1
334,1
350
365
397,4

2.2 Dla odwrotnej polaryzacji

2.2.1 Kąt 30°

φ = 30°
I [mA]
48
83
122
157
173
220
266
311
353
396,6

2.2.2 Kąt 40°

φ = 40°
I [mA]
62
82
125
173
220,4
266,6
311,4
356
399,3

2.2.3 Kąt 50°

φ = 50°
I [mA]
56
82
125
173
220,4
266
311
355
399

2.3 Pomiar z wykorzystaniem programu FEMM

Przy pomocy oprogramowania utworzyliśmy przekrój silnika VCM, w którym ostały uwzględnione wszystkie jego elementy czyli uzwojenie silnika, magnesy. Podczas modelowania należy zwrócić szczególną uwagę przy wprowadzaniu wielkości danych elementów oraz przy wprowadzaniu właściwości materiałowych.

Przekrój poprzeczny silnika VCM:

Przy pomocy tego programu możemy otrzymać wyniki które nas interesują, m.in. rozkład indukcji w płaszczyźnie przecięcia silnika:

Przekrój poprzeczny silnika VCM (2):

Rozkład indukcji w płaszczyźnie przecięcia silnika (2):

Rozkład indukcji wzdłuż szczeliny powietrza:

3. Wnioski

Silniki VCM są wykorzystywane w napędach głowic dysków twardych, w których ruch ramienia odbywa się po łuku. Analizując nasze pomiary widać że pomiar został przeprowadzony na dwa sposoby, pierwszy z nich przy użyciu aparatury takiej jak siłomierz, zasilacz zaś drugi przy pomocy oprogramowania komputerowego. Pierwszy rodzaj pomiaru posiada czynniki które mogą spowodować błędne otrzymanie wyników, przykładem może być złe usytuowanie siłomierza do końcówki E-bloku, pomiar ten jest dość czasochłonny. Analizując jego wyniki i wykreślone charakterystyki widać że przy wzroście prądu, który był podawany na uzwojenie silnika, powodował że końcówka E-bloku chciała zmienić swoje położenie, siła która była wywierana na siłomierz wzrastała. Wykonując pomiar dla mniejszych kątów, np. dla 30 i 35 stopni występowały problemy z odczytem odpowiedniej ilości wyników, ponieważ siłomierz „spadał” z ramienia. Pomiar przy użyciu darmowego programu FEMM pozwolił na szybkie wykonanie ćwiczenia. W programie tworzyliśmy przekrój poprzeczny silnika VCM definiując wewnątrz odpowiednich obszarów, właściwości materiałów które zostały wykonane do zbudowania tego silnika. Dzięki oprogramowaniu wyznaczyliśmy rozkład indukcji w płaszczyźnie silnika oraz rozkład indukcji w szczelinie powietrznej.