2. Ведущий микродвигатель диска. Режим работы.

Бесколлекторные двигатели имеют инверсное исполнение, т.е. обмотки якоря располагаются на неподвижном статоре, а ротор представляет собой постоянный магнит.

В современной аудиовизуальной технике получили распространение бесколлекторные микродвигатели постоянного тока БДПТ с тремя обмотками, соединенными звездой, и ротором Р с одной парой полюсов, рис.3.1, а. Встречаются двигатели с двумя и тремя парами полюсов.

Рис.2.1. Инверсная схема исполнения бесколлекторных микродвигателей - а, структура их построения – б

Типовыми параметрами таких двигателей являются:

- напряжение питания U_П = (3..40) В;

- мощность на валу (0.1..50) Вт;

- частота вращения (200..6000) об/мин.

По способу соединения эти двигатели иногда называют трехфазными по аналогии с асинхронными двигателями.

Двигатели могут работать только в составе определенной структуры. В этой структуре самостоятельно, по сигналам, поступающим от датчика положения ротора ДП, с помощью коммутатора К, осуществляется подключение обмотки двигателя к источнику питания U_П. Частота вращения зависит от приложенного напряжения U_П и от момента нагрузки M_Н.

В состав структуры БДПТ входят:

ВД - непосредственно m-фазный бесколлекторный ведущий микродвигатель с ротором в виде постоянного магнита;

ДП - датчик положения полюсов ротора. С помощью ДП определяется момент прохождения полюса ротора около обмотки, во время которого и формируется сигнал f(α) для подключения очередной обмотки к источнику питания U_П. ДП реагирует на каждый из полюсов магнита.

К - коммутатор, выполняющий функции коллектора. С помощью К осуществляется подключение обмоток к источнику питания U_П. Порядок коммутации обмоток определяется сигналами f(α). Значение этого сигнала зависит от угла поворота α ротора.

Рассматриваемые двигатели можно отнести к группе синхронных микродвигателей, применяющихся в системах автоматики. Ротор таких двигателей всегда вращается синхронно со скоростью, равной частоте вращения поля статора. Увеличивая число пар полюсов (p=1, p=2, ...), можно уменьшить частоту вращения БДПТ, сделать двигатель тихоходным.

Условия работы двигателя определяются технологическим процессом считывания цифровой информации с диска.

В соответствии с существующим стандартом при считывании сигналов с диска должна быть обеспечена постоянная линейная скорость V_Л информационной дорожки при меняющейся по определенному закону угловой скорости Ω.

Можно выделить два характерных режима работы двигателя в лазерном считывающем устройстве:

а) режим "Начало считывания" (решим НС)

В этом режиме частота вращения двигателя n_МАКС, угловая скорость Ω⁵⁰⁰ и напряжение на фазных обмотках U₀⁵⁰⁰ - максимальны. Частота вращения диска в этом режиме n_МАКС=500об/мин.

б) режим "Окончание считывания" (режим ОС)

При окончании считывания информации с диска частота вращения двигателя n_МИН, угловая скорость Ω²⁰⁰ и напряжение на фазной обмотке U₀²⁰⁰ - максимальны. Частота вращения n_МИН=200об/мин.

В дальнейшем, для анализа работы БДПТ в указанных режимах, для построения семейства механических характеристик и получения параметров двигателя, воспользуемся приведенными ниже соотношениями.

При определенных допущениях для расчета основных данных и характеристик БДПТ можно воспользоваться методикой, которая применяется для коллекторных микродвигателей постоянного тока.

Угловая скорость двигателя в режиме НС, n_МАКС=500об/мин:

[рад/с]

(3.1)

То же, в режиме ОС, n_МИН=200об/мин:

[рад/с]

(3.2)

Угловая скорость холостого хода в режиме НС:

[рад/с]

(3.3)

Конструктивный коэффициент двигателя C_Е, который определяет обратную ЭДС на фазных обмотках двигателя e_L=C_Е•Ω:

[В•с•рад-1]

(3.4)

Активное сопротивление фазной обмотки:

[Ом]

(3.5)

Коэффициент передачи двигателя по возмущению M_Н:

[рад•Н-1•см-1•с-1]

(3.6)

Коэффициент передачи двигателя по напряжению питания U₀ обмотки:

[рад•В-1•с-1]

(3.7)

Напряжение на обмотках якоря двигателя в режиме ОС, n_МИН=200об/мин:

[В]

(3.8)

Пусковой момент двигателя в режиме ОС:

[Н•см]

(3.9)

Угловая скорость холостого хода в режиме ОС:

[рад/с]

(3.10)

Максимальное f_{К МАКС} и минимальное f_{К МИН} значения частоты подключения транзисторных ключей к источнику питания U_П (рис.1.1) по сигналам датчика положения ДП:

[Гц] [Гц]

(3.11)