摇臂式音圈电动机电磁参数的理论分析
张江陵 黄章颂(机电部)
(摘 要)根据摇臂式音圈电动机的运动状态,对其两个主要的电磁参数进行推导,引入力矩常数的概念,并导出摇臂式音圈电动机的力矩常数和电阻的计算式。文中附有应用举例,证明公式具有参考价值。
(叙 词)音圈电动机,电磁参数,力矩常数,电阻,计算,公式
0引 言
由于磁盘驱动器向大容量化、高密度化迅速发展,因而用步进电机或直线式音圈电机作为其定位机构已远远不能满足要求。目前大容量的硬磁盘驱动器都采用摇臂式音圈电机作为定位执行机构。摇臂式音圈电机不仅具有精确定位的特性,而且具有快速存取数据的功能,但是具有如此优越性能的摇臂式音圈电机的主要电磁参数的设计计算目前尚无成熟的公式,一般都依赖于直线式音圈电机,而二者在运动状态上有本质的区别。摇臂式音圈电机是作。c (a< 90度)角度的旋转运动,直线音圈电机是作直线运动。因此引用直线式音圈电机的公式来设计摇臂式音圈电机显然是不合理的。本文根据摇臀式音圈电机的运动状态,推导出其电磁参数计算式。
1 摇臂式音圈电机两个主要
电磁参数的推导
摇臂式音圈电机的电磁参数计算可由电压平衡方程式和运动方程式给出。
电压平衡方程式
因动圈电感很小,所以忽略式(1)中则得到
代入式(2)并整理得
假定摇臂式音圈电机处于理想的恒电压工作状态,即在加速段令(4)式中e= eo= const,
在减速段令 e=-eo- const,则有
式(5)为一阶线性微龄方程,赋予初始条件,可解得加速段摇臂式音圈电机的角速度表达式为
同样,赋予减速段的初始条件,亦可解出此时的角速度表达式
根据(6)(7)两式可作出图l中co与t的关系曲线。
由式(6)可得。
定义(为摇臂式音圈电机的力矩常数)从图l可知,减少机械时间常数和增大饱和角速度都能缩短平均寻道时间,所以增大力矩常数(blr)值,一方面可减少械时间常数t。而使t缩短,另一方面,饱和角速度(om的减少又使得丁增大,因此,力矩常数( blr)必然存在着一个理论****值,使得丁为最小。根据****控制理论,假定动圈的时间t进行定位所转过的角度θ,那么首先加一个正极性电压eo,在f时间内****加速,紧接着改变电压极性,在t2时间内****减速,使摇臂式音圈电机在整个行程的终端角速度为零。代人(6)(7)两式,并积分可得加速段摇臂式音圈电机转过的角度
减速段摇臂式音圈电机转过的角度全部工作行程
由 20可得
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