- Máy khuấy từ gia nhiệt Van điều chỉnh
T tr ng ngoài
4.5.1 Hệ thống từ trường từ hóa cách ạt nano
4.5.1.1 Thiết kế yoke sử dụng phần mềm mô phỏng
Để xác định được các thông số thiết kế cho các bộ phận của phần cứng hệ thống, trước hết hệ thống từ trường từ hóa cần được tiến hành chạy mô phỏng để có kết quả tối ưu. Từ các kết quả mô phỏng, các thông số thiết kế cho các thành phần khác còn lại của hệ thống sẽ được tính toán theo thiết kế hệ thống từ trường.
Phần mềm mô phỏng từ trường sử dụng trong nghiên cứu này là một phần mềm thương mại chuyên dụng MagNet® v.7.1 của Infolytica Corp [118], được sử dụng cho các mô phỏng từ trường tĩnh và động cho các hệ từ tính.
Sau nhiều phép chạy mô phỏng sử dụng phần mềm MagNet, kết quả mô phỏng từ trường tối ưu được chỉ ra cho 2 cấu trúc của gọng từ (yoke) khác nhau như trình bày trên Hình 4.30. Theo kết quả mô phỏng này, mức độ đồng đều của từ trường ở vùng tâm hệ nam châm gần như giống nhau cho cả hai loại gọng từ có cấu trúc đối xứng (Hình 4.30a) và nửa đối xứng (Hình 4.30b). Mặc dù miền từ trường đồng nhất trong cấu trúc nửa đối xứng nhỏ hơn nhưng vẫn vừa đủ đáp ứng yêu cầu đặt ra. Như vậy cấu trúc yoke như trên Hình 4.30b sẽ có ưu điểm hơn bởi ít nhất 2 lý do: cần ít nguyên vật liệu chế tạo và
126
có không gian xử lý mẫu đo lớn hơn. Từ kết quả này, các thông số của yoke được giữ cố định, các thành phần khác của hệ thống được thiết kế dựa trên các thông số này. Thiết kế của yoke được trình bày trên Phụ lục.
a) b)
Hình 4.30. Kết quả mô phỏng từ trường của hệ nam châm vĩnh cửu. a) từ trường tạo bởi mô hình đối xứng; b) từ trường tạo bởi mô hình nửa đối xứng.
4.5.1.2 Chế tạo hệ thống từ trường từ hóa
Yoke được chế tạo theo đúng thiết kế (xem phần Phụ lục) với vật liệu hợp kim sắt không gỉ SUS-420J2. Đây là vật liệu không quá đắt tiền và rất dễ gia công cơ khí. Để đạt được khả năng dẫn từ tối ưu, các góc của yoke được gia công lượn tròn với bán kính 5 mm.
Từ trường từ hóa cần có cường độ từ 1 kOe (80 kA/m) đến 5 kOe (400 kA/m) trong một không gian hẹp như trình bày ở kết quả mô phỏng trên đây. Với lý do này, hai nam châm vĩnh cửu NdFeB giống nhau có kích thước mỗi chiếc là 21mm×21mm×10mm đã được sử dụng.
Sản phẩm thu được: từ trường từ hóa đồng đều trong miền ± 10 mm (sai số 0,5%) là 3,2 kOe (256 kA/m).
127