Estudo de um atuador planar

Um novo atuador planar eletromagnético multifase foi investigado. Este tipo de atuador pode ser utilizado em sistemas que requeiram movimento bidirecional sobre o plano como, por exemplo, em máquinas operatrizes industriais. O dispositivo em estudo possui uma armadura plana, estacionária, sem ranhuras e um carro com mobilidade planar. O núcleo da armadura é composto de uma chapa de material ferromagnético macio, em torno da qual estão montados os dois enrolamentos da armadura, que são ortogonais entre si. Cada enrolamento está dividido em seções ou fases. O carro, que possui dois ímãs permanentes de NdFeB de alto produto energético, está mecanicamente conectado a um sistema de suspensão, composto de rolamentos lineares e de trilhos, que permitem o seu deslocamento sobre a superfície da armadura, com dois graus de liberdade. Quando os ímãs permanentes estão localizados sobre as fases do enrolamento da armadura energizado com corrente, uma força eletromagnética planar de propulsão atuará sobre o carro, provocando seu deslocamento paralelamente à superfície da armadura. O atuador planar foi modelado analítica e teoricamente, com vistas a prever seu comportamento estático. O primeiro protótipo construído foi testado com a finalidade de avaliar suas características estáticas de funcionamento e de validar os modelos analítico e numérico. Os valores de densidade de fluxo no entreferro, de força normal e de força planar de propulsão, obtidos através dos ensaios, apresentaram uma boa aproximação em relação aos valores obtidos através dos modelos teóricos Tanto nos modelos teóricos, como no protótipo construído, foram avaliados dois casos distintos: no caso 1 foram utilizados no carro ímãs permanentes de 6,0 mm de comprimento axial e no caso 2, ímãs permanentes de 8,0 mm de comprimento axial. Os testes indicaram que a sensibilidade média do atuador planar para o caso 1 é de 3,61 N/A e para o caso 2 é de 5,37 N/A, quando as duas fases do enrolamento x localizadas sob os ímãs permanentes, foram percorridas por corrente.

An adjustable focusing system for a 2 MeV H- ion beam line based on permanent magnet quadrupoles

A compact adjustable focusing system for a 2 MeV H- RFQ Linac is designed, constructed and tested based on four permanent magnet quadrupoles (PMQ). A PMQ model is realised using finite element simulations, providing an integrated field gradient of 2.35 T with a maximal field gradient of 57 T/m. A prototype is constructed and the magnetic field is measured, demonstrating good agreement with the simulation. Particle track simulations provide initial values for the quadrupole positions. Accordingly, four PMQs are constructed and assembled on the beam line, their positions are then tuned to obtain a minimal beam spot size of (1.2 x 2.2) mm^2 on target. This paper describes an adjustable PMQ beam line for an external ion beam. The novel compact design based on commercially available NdFeB magnets allows high flexibility for ion beam applications.

Frequency adjustable MEMS vibration energy harvester

Ambient mechanical vibrations offer an attractive solution for powering the wireless sensor nodes of the emerging "Internet-of-Things". However, the wide-ranging variability of the ambient vibration frequencies pose a significant challenge to the efficient transduction of vibration into usable electrical energy. This work reports the development of a MEMS electromagnetic vibration energy harvester where the resonance frequency of the oscillator can be adjusted or tuned to adapt to the ambient vibrational frequency. Micro-fabricated silicon spring and double layer planar micro-coils along with sintered NdFeB micro-magnets are used to construct the electromagnetic transduction mechanism. Furthermore, another NdFeB magnet is adjustably assembled to induce variable magnetic interaction with the transducing magnet, leading to significant change in the spring stiffness and resonance frequency. Finite element analysis and numerical simulations exhibit substantial frequency tuning range (25% of natural resonance frequency) by appropriate adjustment of the repulsive magnetic interaction between the tuning and transducing magnet pair. This demonstrated method of frequency adjustment or tuning have potential applications in other MEMS vibration energy harvesters and micromechanical oscillators.

Studio del processo di recupero di Terre Rare da motori di veicoli elettrici a fine vita

Il progetto di tesi consiste nello studio di un processo di recupero di terre rare (Nd, Pr, Dy) da motori di veicoli elettrici a fine vita. La prima parte della tesi è una introduzione che descrive le attuali problematiche legate alle terre rare, dal monopolio cinese a livello di estrazione e produzione alle problematiche di estrazione legate alla legislazione europea. E' presente una descrizione dei magneti permanenti a base NdFeB e le varie applicazioni in cui sono sfruttati. Viene descritta la destinazione attuale di prodotti a fine vita contenenti terre rare ed i principali metodi di recupero, diretti ed indiretti ad oggi conosciuti e studiati su scala di laboratorio. Nella seconda parte della tesi, quella sperimentale, sono illustrati i risultati ottenuti da studi di smagnetizzazione di magneti provenienti da motori di monopattini elettrici ed il loro utilizzo in vista di un eventuale processo di recupero. Sono stati presi come caso studio i componenti di 3 veicoli appartenenti a comuni classi di veicoli elettrici : un'utilitaria, un furgone elettrico ed un'auto ibrida. E' stato quindi effettuato un lavoro di quantificazione e caratterizzazione tramite ICP dei magneti contenenti REEs nei 3 veicoli per comprendere la potenzialità economica del loro riciclo.