PS-PERMAG Screenshots

PS-PERMAG 3.3: Das Bild unten zeigt eine typische Eingabemaske für eine 3D Analyse auf der linken unteren Seite des Bildausschnitts. Da nur eine geringe Zahl von Parametern eingegeben werden muss, kann die eigentliche Feldberechnung schon nach wenigen Sekunden gestartet werden. Auch die Berechnung selbst benötigt bis auf wenige Ausnahmen auf modernen Personalcomputern nur wenige Sekunden. Die Handhabung von PS-PERMAG ist sehr einfach und wird durch ein umfangreiches Hilfesystem unterstützt, welches unten mittels eines Beispiels auf der rechten Seite dargestellt ist.

PS-PERMAG 3.3: Neben Diagrammen und Ergebnislisten kann in PS-PERMAG ab Version 3.0 eine 3D-Darstellung des definierten Magneten inklusive des gewählten Berechnungspfades angezeigt werden. Hiermit ist leicht überprüfbar, inwieweit die Problemgeometrie bei der Eingabe korrekt vorgegeben wurde.Im Beispiel ist ein 6-poliger Ringmagnet mit kreisförmigem Pfad dargestellt.

PS-PERMAG 3.3: Radiale Feldverteilung eines lateral magnetisierten Magneten um seine äußere Mantelfläche. Leicht erkennt man die sinusförmige Feldform. Zusätzliche Parameter wie Extremwerte oder Pfadintegrale werden automatisch von PS-PERMAG berechnet.

PS-PERMAG 3.3: Im nächsten Bild werden berechnete Feldwerte in Listenform als Funktion des Winkels dargestellt. PS-PERMAG berechnet alle drei Raumkomponenten auf einem jeweils definierten kreisförmigen oder geraden Pfad. Neben dem Listing direkt im Programm ist es auch möglich, die Felder als ASCII-File zu exportieren, so dass diese z.B. in einem Programm zur Tabellenkalkulation weiter verwendet werden können.

PS-PERMAG 3.3: Neben der externen Analyse der Felder, die durch Export der Werte als ASCII-File ermöglicht wird, gibt PS-PERMAG auch eine Reihe intern berechneter Parameter wie minimale und maximale Feldwerte, Integrale oder Feldwinkel aus. Ein Feature, welches besonders in der Sensortechnik Verwendung findet, ist die harmonische Analyse (Fourieranalyse) der Felder. Unten stehendes Bild gibt die Fourierreihenentwicklung eines zweipolig radial magnetisierten Magneten in seiner radialen Feldkomponente graphisch wieder.

PS-PERMAG 3.3: Bei der Fourieranalyse periodischer Funktionen werden harmonische Koeffizienten bis zur Ordnung N berechnet, wobei N die Anzahl der Pfadpunkte pro halber Periode bezeichnet. Daneben lassen sich in PS-PERMAG auch nichtperiodische Felder mittels Fourierintegralen analysieren. Neben der Darstellung als Listing lassen sich die Resultate auch als graphisches Fourierspektrum darstellen, wie unten stehendes Beispiel anhand eines zweipolig radialen Zylinders zeigt.

PS-PERMAG 3.3: Die Software PS-PERMAG analysiert nicht nur zylindrische Systeme mit diskreter Rotationssymmetrie, sondern es ist ebenso möglich hexaedrische Geometrien (Quader) mit unterschiedlicher Anzahl von Polen sowie Segmentanordnungen verschiedener Formen zu berechnen. Das Beispiel unten zeigt zwei stirnflächig polarisierte Magneten im Abstand. Der Ergebnispfad ist hier eine Gerade oberhalb der Polflächen. Die Magnete befinden sich dabei auf einer weichmagnetischen Platte.

PS-PERMAG 3.3: Für alle Arten von Magnetgeometrien lassen sich sowohl geradlinige als auch kreisförmige Feldpfade definieren. Des weiteren lassen sich alle Felder sowohl in kartesischen als auch zylindrischen Koordinaten berechnen. In der nachfolgenden Abbildung wird der typische Abfall des Magnetfeldes vor der Polmitte eines zweipoligen Magnetzylinders auf einem geradlinigen Pfad gezeigt.

PS-PERMAG 3.3: Sowohl hexaedrische Systeme (Cuboids) als auch axial zylindrische Systeme lassen zusätzlich die Anwesenheit weichmagnetischer Platten zu. Daneben lassen sich auch einfache Modelle für elektrische Maschinen behandeln. Hierbei werden Anker und Rückschluss als weichmagnetische Ringe behandelt. Die alternierend magnetisierten Dauermagnete können den Rotorkörper voll ausfüllen oder mittels eines Füllfaktors < 1 in ihrer Winkelausdehnung reduziert werden. Es sind sowohl homogene als auch radiale Magnetisierungen der Segemente möglich sowie innere als auch äussere Rotoranordnungen verfügbar. Im Gegensatz zu den übrigen Systemen handelt es sich bei den elektrischen Maschinen um 2D-Modelle. Unten stehendes Beispiel zeigt eine Anordnung mit homogen magnetisierten Dauermagneten.

PS-PERMAG 3.3: Für elektrische Gleichstrommaschinen kann die Software über den Magnetfluss im Luftspalt die Drehmomentkonstante und damit die charakteristischen Motorparameter berechnen. Dies sind die Größen Drehzahl, Leistung, Wirkungsgrad und Strom als Funktion des Drehmomentes. Die nachfolgende Graphik zeigt hierzu ein Beispiel. Als unabhängige Größen für das Motorsystem sind dabei die Motorkonstante, die Versorgungsspannung, der ohmsche Widerstand, das Reibmoment sowie die axiale Motorlänge einzugeben.

PS-PERMAG 3.3: Für die Herstellung von Sensorsystemen, insbesondere für MR- oder Hall-Systemen mit zwei Outputsignalen, ist die Kenntnis der Winkelverteilung der Felder in der Sensorebene von Relevanz. Ziel für z.B. eine Drehwinkeldetektierung ist eine besonders gute Linearität des Signal. Die nachfolgende Abbildung gibt als Beispiel hier die Auswertung des Feldwinkels eines multipolar lateralen Magneten in seiner r-phi-Ebene wieder, welcher eine solche Linearität aufweist.

PS-PERMAG 3.3: In PS-PERMAG sind für axial magnetisierte Zylinder sowie für Blockmagnete auch unregelmäßige Polstrukturen verfügbar. Die Lage der Einzelpole wird mittels entsprechender Eingabemasken festgelegt. Es können maximal bis zu 8 Pole eingegeben werden. Die einzelnen Segmente können dabei auch durch Lücken räumlich voneinander getrennt sein.

PS-PERMAG 3.3: Unregelmäßige Segmentstruktur für radial magnetisierte Segmente. Wie für axial magnetisierte Segmente sind auch hier Pollücken möglich. Modelliert werden können bis zu acht Segmente.

PS-PERMAG 3.3: In einer der letzten Versionen wurden zweipolige Sensormagnete mit Vertiefungen und Aussparungen eingeführt. Derartige Strukturen beeinflussen die Homogenität des Feldes, was für das Design und die Optimierung von z.B. Positionssensoren für rotatorische Systeme von großer Bedeutung ist. Die Vertiefungen und Aussparungen werden durch die Angabe von bis zu vier Zusatzvolumina definiert, die vom zylindrischen Basiskörper abgezogen werden, siehe die z.B. die Eingabemaske im unten stehenden Bild. Derartige Magnete können mit diametraler, zweipolig axialer oder mit zweipolig axial-lateraler Magentisierung (einseitg bogenförmig) berechnet werden.