CALCOLO DELLA COPPIA TRASFERITA IN TRASMISSIONI MAGNETICHE COASSIALI TRAMITE SIMULAZIONI MICROMAGNETICHE

This thesis explores the calculation of the torque transferred in coaxial magnetic transmissions through nanomagnetic simulations. Nanomagnetic transmissions, which use magnetic fields instead of mechanical contact, offer numerous advantages such as high transmission ratios, high torque, low noise, reduced vibrations, and the absence of wear and lubricants. They represent a promising invention for precise motion control at the nanometer scale, leveraging the unique properties of magnetic materials: a deep understanding of these materials is necessary to advance design and fabrication, but especially to achieve the desired controllability and transmission torques. To better understand these properties, simulations will be conducted during the course of the thesis by varying the distance between the two coaxial nanomagnetic gears: the parameter we will focus on, in particular, will be the torque transmitted between the two gears. In the simulations conducted, an additional difference in the behavior of torque transmission that we will highlight will be in the global observation of the nanoring and in the observation of its internal section. However, challenges remain related to energy losses due to friction and hysteresis, as well as the stability and controllability of the gears. The results obtained provide a deeper understanding of magnetic interactions at the nanometric level, contributing to the improvement of performance and reliability of magnetic nanotransmissions, with potential applications in various fields, including biomedicine and energy harvesting systems.

La presente tesi esplora il calcolo della coppia trasferita nelle trasmissioni magnetiche coassiali tramite simulazioni nanomagnetiche. Le trasmissioni nanomagnetiche, che utilizzano campi magnetici anziché il contatto meccanico, offrono numerosi vantaggi come elevati rapporti di trasmissione, alta coppia, bassa rumorosità, ridotte vibrazioni e assenza di usura e lubrificanti. Esse rappresentano un’invenzione promettente per il controllo preciso del movimento su scala nanometrica, sfruttando le proprietà uniche dei materiali magnetici: è necessaria una profonda conoscenza di questi ultimi per poter progredire nella progettazione e fabbricazione, ma soprattutto per ottenere la controllabilità e le coppie di trasmissione desiderati. Al fine di comprendere meglio queste proprietà, nel corso della tesi verranno effettuate delle simulazioni al variare della distanza tra i due ingranaggi nanomagnetici coassiali: il parametro che attenzioneremo sarà, in particolare, la coppia trasmessa tra i due ingranaggi. Nelle simulazioni condotte, un’ ulteriore differenza nell’andamento della trasmissione della coppia che evidenzieremo sarà nell’osservazione globale del nanoring e nell’osservazione di una sua sezione interna, Tuttavia, permangono sfide legate alle perdite di energia per attrito e isteresi, nonché alla stabilità e controllabilità degli ingranaggi. I risultati ottenuti forniscono una comprensione più approfondita delle interazioni magnetiche a livello nanometrico, contribuendo al miglioramento delle prestazioni e all'affidabilità delle nanotrasmissioni magnetiche, con potenziali applicazioni in vari settori, inclusa la biomedicina e i sistemi di raccolta di energia.