Multipolar homogen magnetisierter Magnet mit acht Polen

Dieses Beispiel ist ein Tutorial, welches die grundlegende Handhabung von PS-PERMAG sowie dessen Eigenschaften zeigt. Das beschriebene Berechnungsproblem besteht hier in einem aus acht anisotropen Ferritsegmenten hergestellten Zylinder, wobei jedes Segment eine Remanenzinduktion von 0.40T aufweist. Das Tutorial zeigt die Bedienung hier noch anhand der Version 2.4, allerdings erfolgt in der aktuellen Verison 2.5 die Bedienung der hier gezeigten Schritte analog. Die weiteren Features der Version 2.5 sowie die unten gezeigten Funktionen sind ausserdem leicht anhand des ausführlichen Hilfesystems erlernbar.

Nach dem Programmstart von PS-PERMAG klicken Sie bitte auf das M-Symbol in der oberen Symbolleiste der Software, welches für homogen alterierend magnetisierte Zylindermagnete steht, siehe nächstes Bild. Dies öffnet einen entsprechenden Eingabedialog, in den die grundlegenden Parameter für diesen Magneten eingegeben werden. Basis ist im Fall von Zylindermagneten immer ein zylindrisches Koordinatensystem, wie im Bild oben dargestellt. Dies bedeutet zum Beispiel, daß auf halber axialer Höhe des Magneten immer z=0 ist. Beim Winkel phi=0 beginnt jeweils immer ein nach Aussen weisender Pol. Nach Eingabe der Magnetdaten und Drücken der OK-Taste clicken Sie bitte auf das “GO”-Symbol in der oberen Symbolleiste. Die Felder werden nun berechnet wobei ein entsprechender Fortschrittsbalken gezeigt wird. Eine typische Berechnungszeit mit modernen Personalcomputern liegt für das hier dargestellte Problem bei etwa einer Sekunde.

Wir kommen nun zur Betrachtung der ersten Resultate, siehe unten. In der oberen Symbolleiste klicken Sie bitte auf das erste der vier grauen Symbole mit den weiß angedeuteten Kurven. Dieses Symbol sollte die Buchstaben r und x beinhalten. Hiermit wird ein Kurvendiagramm angezeigt, welches die r- also die radiale Komponente oder die x-Komponente des Feldes als Funktion des Ortswinkels oder der Pfadposition wiedergibt. Die anderen drei grauen Symbole stehen für die graphische Darstellung der übrigen Feldkomponenten sowie des Feldbetrages. Anstatt den vollen Bereich des Feldes wiederzugeben, kann man den Winkelbereich oder Streckenbereich auch einschränken. Hierzu klicken Sie bitte auf das entsprechende Symbol in der zweiten Symbolreihe (Options Bar), womit sich ein entsprechender Eingabedialog öffnet.

Die Felder können natürlich auch in der Form von Zahlenkolonnen dargestellt werden, wozu man auf die entsprechenden grünen Symbolknöpfe in der ersten Symbolleiste klickt. Der erste dieser Knöpfe öffnet die entsprechenden Liste für das radiale Feld im Fall zylindrischer Ergebnisskordinaten.Im Fall von kartesischen Koordinaten wird in der Tabelle die x-Komponente aufgelistet. Durch Anklicken des entsprechende Buttons mit den zwei gepunkteten Linien in der zweiten Symbolleiste, wie unten per Pfeil spezifiziert, kann man die Anzahl der berechneten Werte pro Pfad verändern. Anschließend ist dann eine Neuberechnung der Felder notwendig.  

Zusätzliche Auswertungen, die auf die einzelnen Feldwerte basieren, sind zum Beispiel Fourier-Reihen- Entwicklungen von periodischen Feldkonfigurationen. Im Fall daß  eine graphische Übersicht über eine derartige Approximationen z.B. für das r-Feld gewünscht wird, klicken Sie bitte in der dritten Symbolreihe (Evaluation Bar) auf das erste graue Symbol mit dem Buchstaben r. Darauf wird die Originalkurve der r-Komponente zusammen mit der Annäherung durch Fourierreihen unterschiedlicher Ordnung angezeigt. Unten ist dies für die ersten beiden Pole des Magneten nach Einschränkung der graphischen Anzeige auf  90grad dargestellt. Welche und wie viele Ordnungen dargestellt werden, kann durch Klick auf den ersten Knopf in der zweiten Symbolreihe bestimmt werden. Eine numerische Liste aller Fourierkoeffizienten kann für die jeweilige Feldkomponente durch Klicken auf das entsprechende Symbol in Violett in der dritten Symbolreihe angezeigt werden, wie unten per Pfeil spezifiziert. Neben den drei Feldkomponenten läßt sich auch der Absolutbetrag des Feldes in seiner Fourierreihenentwicklung darstellen.

Eine weitere mögliche Auswertung der Feldkomponenten bezieht sich auf die Feldwinkel, deren Kenntnis zum Beispiel in der Sensortechnik von Relevanz ist. Mittels der untersten Symbolreihe kann durch das Anklicken eines der dunkelvioletten Knöpfe der jeweilige Verlauf des Feldwinkels als Funktion des geometrischen Winkels (bei Zylinderkoordinaten)oder als Funktion der Ortsposition (bei kartesischen Koordinaten) graphisch dargestellt werden. Im Bild unten ist zum Beispiel der Winkel der Feldprojektion in der r-phi-Ebene als Funktion des Pfadwinkels gezeichnet. Die dunkelgrünen Knöpfe der unteren Symbolreihe ermöglichen das jeweilige numerische Listing. Alle Winkel sind zwischen -180grad und +180grad definiert. Graphikfarben können generell durch Klick in der Optionsleiste und im anschließenden Dialog gewählt werden, wie ebenfalls im Bild unten gezeigt wird.

Zum Abschluß dieses Tutorials sollten noch einige weitere Möglichkeiten der Software erwähnt werden (hier nur für Version 2.4): Durch Klick in der oberen Symbolreihe kann ein Dialog zur Texteingabe einer Beschreibung der laufenden Analyse geöffnet werden. Des weiteren besteht die Möglichkeit, die momentane Anzeige von PS-PERMAG in den Speicher zu kopieren, um diese zum Beispiel in Berichten in der Form von Graphiken weiter zu verwenden. Dies erfolgt durch Klicken auf das Kamerasymbol. Neben dem üblichen binären Speichern der primären und sekundären Analyseresultate, welches auch eine Vielzahl der momentanen Programmeinstellungen umfaß, besteht auch die Möglichkeit durch Klick auf das “txt”-Symbol die Felder als ASCII-File zu exportieren Ein anderer wichtiger Button ist in der ersten Symbolreihe der rote Knopf neben dem “Go”-Symbol, welcher einen Abbruch der laufenden Berechnung ermöglicht. In der Optionsleiste sind in Ergänzung zu den bisher erwähnten Möglichkeiten Dinge wie das Ändern der Rechengenauigkeit oder die Eingabe und Speicherung der wichtigsten User-Daten möglich, welche dann in den ausführlichen Ausdrucken von PS-PERMAG stets mit angegeben werden. Die Größe von Schrift und Graphiken kann durch Bedienung der + und - Buttons den jeweiligen Bedürfnissen des Anwenders angepaßt werden. Drei Sorten von Symbolknöpfen zur Speicherung und Wiederherstellung der Grundeinstellungen der Software stehen in der Optionsleiste ebenfalls zur Verfügung. Nicht zu vergessen ist, daß alle Symbole auch ihre Entsprechung in einem jeweiligen Menübefehl haben. Die Menübefehle sind mittels der Menüleiste ganz oben im  Programmfenster zugänglich.

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