Studium permanentních magnetů

Jakub Jaroš

Bachelor's thesis

Study of permanent magnets

Abstract:

Tato práce shrnuje mé pokusy při úpravách průtokoměrů využívajících magnetickou indukci a to nahrazením cívek permanentními magnety. První kapitola se věnuje vysvětlení obecného pojmu magnetismus, jeho vzniku, vlastnostem, permanentním magnetům jako zdrojům magnetického pole a v poslední řadě teorii průtokoměrů využívajících především Maxwellovy zákony. Druhá kapitola seznamuje se simulačním softwarem Comsol Multiphysics a to nejen s jeho možnostmi, ale také historií a značnou univerzálností použití s možností spolupráce s řadou dalších softwarů. Dále práce v Comsolu, kde je navrhováno a optimalizováno umístění, tvar, velikost a materiál permanentních magnetů včetně porovnání nasimulovaných hodnot magnetické indukce s naměřenými a zhodnocením homogennosti magnetického pole. Ve čtvrté kapitole jsou výsledky laboratorního testování teoretických výsledků z předešlé kapitoly při reálném proudění vodivé kapaliny průtokoměrem. V závěru je shrnutí výsledků a zodpovězení otázky, která byla položena již při zadání práce, a to zda je možné nahradit cívky vytvářející střídavé magnetické pole permanentními magnety vytvářející neměnné pole s velkou výhodou odpadnutí nutnosti napájení cívek a snížení energetické náročnosti s napájením pouhých měřicích a komunikačních obvodů.

Abstract:

This work summarizes my attempts to modify magnetic induction flow meters by replacing coils with permanent magnets. The first chapter deals with the explanation of the general concept of magnetism, its origin, properties, permanent magnets as sources of magnetic field and, last but not least, the theory of flowmeters using Maxwell's laws in particular. The second chapter introduces the Comsol Multiphysics simulation software, not only with its capabilities, but also with the history and versatility of using it with collaboration with a variety of other softwares. Furthermore, the work in Comsol, where the location, shape, size and magnet of permanent magnets is designed and optimized, including the comparison of the simulated magnetic induction values with measured and the homogeneity of the magnetic field. The fourth chapter presents the results of laboratory testing of the theoretical results from the previous chapter, when the flow of the conductive liquid is actually flow through the flowmeter. In conclusion, summarizing the results and answering a question that was asked at the time of the assignment, whether it is possible to replace the coils creating an alternating magnetic field with permanent magnets creating an unchangeable field with the great advantage of dropping the need to supply coils and reducing the energy intensity by feeding only measuring and communication circuits.

Keywords

Průtokoměr, magnetická indukce, permanentní magnet, neodym, Comsol, metoda konečných prvků

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 5. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Lubomír Slavík, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Bachelor programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Electronic Information and Control Systems