Семейство продуктов COMSOL®

Модуль AC/DC

Simulate Static and Low-Frequency Electromagnetics with the AC/DC Module

Модуль Акустика

МОДЕЛИРОВАНИЕ КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ: Модель демонстрирует катушку индуктивности на 50-Гц, намотанную на ферромагнитный сердечник. Сложная геометрия концентрической обмотки может быть с лёгкостью промоделирована с помощью функции многовитковой катушки. Визуализация показывает плотность магнитного потока (стрелки) и норму плотности магнитного потока в ферромагнитном сердечнике.

Моделирование конденсаторов, индукторов, изоляторов, катушек, электродвигателей и сенсоров

Модуль AC/DC (Переменный/постоянный ток) используется для моделирования электрических, магнитных и электромагнитных полей в статических и низкочастотных системах. Типовые случаи включают моделирование конденсаторов, индукторов, изоляторов, катушек, электродвигателей, соленоидов и сенсоров с применением специализированных инструментов для извлечения таких параметров как сопротивление, емкость, индуктивность, импеданс, сила и крутящий момент.

Посмотреть скриншот »

Материалы и материальные уравнения определены в терминах диэлектрической проницаемости, магнитной проницаемости, удельной электропроводности и остаточных полей. Допускается изменение свойств материалов в пространстве, в зависимости от времени и с учетом анизотропии. Также допускаются потери. Электрические и магнитные среды могут включать нелинейности, такие как кривые намагничивания B-H, или даже могут описываться неявно заданными уравнениями.

Граничные условия и бесконечные элементы

Модуль AC/DC (Переменный/постоянный ток) предоставляет доступ к набору важных граничных условий таких, как электрический и магнитный потенциалы, электрическая и магнитная изоляция, нулевой заряд, а также характеристики поля и значения тока. Кроме этого в модель включается ряд таких сложных граничных условий, как терминальные условия для подключения к цепям SPICE, плавающие потенциалы, условия для обеспечения симметрии и периодичности, поверхностный импеданс, поверхностные токи, распределенное сопротивление, емкость, импеданс и контактное сопротивление. Бесконечные элементы используются для моделирования неограниченных или больших моделируемых областей как для электрических, так и для магнитных полей. При добавлении слоя бесконечных элементов к наружной границе моделируемой области конечных размеров производится автоматическое масштабирование уравнений поля. Это позволяет представить бесконечную область в виде модели конечных размеров и избежать искусственных явлений усечения величин на границе модели.

Посмотреть скриншот »


Дополнительные изображения с примерами:

МОТОР/ГЕНЕРАТОР: Данные результаты демонстрируют трёхмерный статический анализ магнитных полей в окрестности ротора и статора. Использованы постоянные магниты и нелинейные магнитные материалы, при этом нелинейность материала моделируется с помощью интерполяционной функции. МОТОР/ГЕНЕРАТОР: Данные результаты демонстрируют трёхмерный статический анализ магнитных полей в окрестности ротора и статора. Использованы постоянные магниты и нелинейные магнитные материалы, при этом нелинейность материала моделируется с помощью интерполяционной функции.
СИЛОВОЙ ИНДУКТОР: Опция одновитковой катушки используется для учета скин-эффекта в проволоке, т.к. толщина скин-слоя в этой катушке сравнима с толщиной токонесущих проводов на рабочей частоте. Данная модель показывает, как вычислять свойства индуктора как при постоянном, так и при переменном поле, а также адмиттанс и индуктивность. СИЛОВОЙ ИНДУКТОР: Опция одновитковой катушки используется для учета скин-эффекта в проволоке, т.к. толщина скин-слоя в этой катушке сравнима с толщиной токонесущих проводов на рабочей частоте. Данная модель показывает, как вычислять свойства индуктора как при постоянном, так и при переменном поле, а также адмиттанс и индуктивность.
ПОСТОЯННЫЙ МАГНИТ: Этот вводный пример моделирования магнитного поля описывает типичный магнит в виде подковы и железный стержень, при этом граничное условие симметрии используется для сокращения размера задачи. Рассчитаны магнитные поля и силы. ПОСТОЯННЫЙ МАГНИТ: Этот вводный пример моделирования магнитного поля описывает типичный магнит в виде подковы и железный стержень, при этом граничное условие симметрии используется для сокращения размера задачи. Рассчитаны магнитные поля и силы.
МАГНИТНОЕ ЗАТУХАНИЕ: Данная модель симулирует конструкционное затухание (проводящего твердого тела, колеблющегося в статическом магнитном поле. Она рассчитывает эффект, возникающий при гармоническом возбуждении кантилеверной балки и помещении ее в сильное магнитное поле. МАГНИТНОЕ ЗАТУХАНИЕ: Данная модель симулирует конструкционное затухание (проводящего твердого тела, колеблющегося в статическом магнитном поле. Она рассчитывает эффект, возникающий при гармоническом возбуждении кантилеверной балки и помещении ее в сильное магнитное поле.
МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: Подземные залежи железной руды приводят к магнитным аномалиям. Данная модель вычисляет отклонения в фоновом магнитном поле Земли, вызванные присутствием залежей железа. Формулировка приведенного поля решается для небольших отклонений от фонового поля. МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: Подземные залежи железной руды приводят к магнитным аномалиям. Данная модель вычисляет отклонения в фоновом магнитном поле Земли, вызванные присутствием залежей железа. Формулировка приведенного поля решается для небольших отклонений от фонового поля.

Объединение цепей и схем с двухмерными и трехмерными моделями

При расчете электрических компонентов, входящих в состав более крупной системы, модуль AC/DC (Переменный/постоянный ток) обеспечивает интерфейс с перечнем цепей SPICE, из которого можно выбрать элементы цепи для последующего моделирования. Более сложные модели систем могут использоваться с применением метода моделирования на основе цепей, при этом сохраняются связи с моделями, разрабатываемыми для полного поля для ключевых устройств в цепи, что позволяет совершенствовать разработку и осуществлять оптимизацию на обоих уровнях. Электронные схемы могут быть введены для анализа в модуль AC/DC (Переменный/постоянный ток) с помощью модуля ECAD Import (Импорт данных из ECAD). Моделирование таких схем не ограничивается только электромагнитными параметрами.

Посмотреть скриншот »

Соединение с САПР, MATLAB®, и Excel®

Для упрощения анализа электромагнитных свойств механических моделей САПР компания COMSOL предлагает модуль CAD Import (Импорт данных из ЕCAD) и решения LiveLink™ для ведущих систем САПР в составе наших программных комплексов. Решения LiveLink позволяют сохранять параметрическую модель САПР целиком в ее исходной среде, но при этом управлять геометрическими размерами из модуля COMSOL Multiphysics®, а также проводить одновременный параметрический анализ для нескольких параметров модели. Для повторяющихся задач моделирования решение LiveLink™ for MATLAB® позволяет проводить моделирование в COMSOL® с помощью сценариев и функций MATLAB®. К любой операции, доступной в COMSOL Desktop®, можно получить альтернативный доступ с помощью команд MATLAB. Также можно совместно использовать команды COMSOL в среде MATLAB с существующим программным кодом MATLAB. Для электромагнитного моделирования, управляемого из электронных таблиц, решение LiveLink™ for Excel® предлагает удобный альтернативный инструмент для моделирования из COMSOL Desktop с синхронизацией данных электронных таблиц с параметрами, заданными в среде COMSOL.

База данных нелинейных магнитных материалов

В состав модуля AC/DC (Переменный/постоянный ток) входит база данных по 165 ферромагнитным и ферримагнитным материалам. В базе данных содержатся кривые намагничивания BH и HB, которые позволяют использовать свойства материалов в формулах магнитных полей. Данные для кривых тщательно отбирались и были подвергнуты обработке для устранения эффекта гистерезиса. За пределами диапазона данных, полученных экспериментальным путем, используется линейная экстраполяция для обеспечения максимальной численной устойчивости.

Учитывайте в своих разработках мультифизические параметры

Несмотря на то, что устройства в основном могут характеризоваться электромагнитными параметрами, на них также оказывают влияние другие физические процессы. Тепловые воздействия, например, могут изменять электрические свойства материала, а при разработке генераторов необходимо полностью понимать процессы электромеханической деформации и вибрации. Модуль AC/DC (Переменный/постоянный ток), который полностью интегрирован в среду COMSOL, позволяет учитывать в виртуальных моделях широкий диапазон физических воздействий.

Посмотреть скриншот »

Электромагнитные оболочки

Для всех конструкций малой толщины модуль AC/DC (Переменный/постоянный ток) содержит ряд специальных формул для эффективного моделирования электромагнитных параметров в случаях, когда в геометрии модели толщину конструкций можно представить не в виде физической толщины, а в виде оболочки. Такие формулы для тонкостенных оболочек доступны для моделирования постоянных токов, электростатики, магнитостатики и индуктивности и особенно важны для моделирования электромагнитного экранирования для обеспечения электромагнитной совместимости и защиты от электромагнитного излучения.

Единый рабочий процесс для моделирования явлений электромагнетизма

Последовательность операций модуля описывается следующими этапами:определение геометрии, выбор материалов, выбор соответствующего интерфейса для переменного/постоянного тока, определение граничных и начальных условий, автоматическое создание сетки конечных элементов, решение и визуализация результатов. Ко всем этим этапам обеспечен доступ через COMSOL Desktop®. Модели, созданные с помощью модуля AC/DC (Переменный/постоянный ток), могут подключаться ко всем программным решениям COMSOL почти любыми вообразимыми способами с помощью комплекса заранее заданных мультифизических связей или связей, заданных пользователем. Типовая предустановленная связь представляет собой связь между модулем AC/DC (Переменный/постоянный ток) и модулем Particle Tracing (Трассировка частиц), где электрические или магнитные поля воздействуют на заряженные частицы, которые могут обладать массой или быть безмассовыми. Модуль Optimization (Оптимизация) может использоваться совместно с модулем AC/DC (Переменный/постоянный ток) для оптимизации в отношении напряжения и возбуждения током, свойств материалов, геометрических размеров и прочих параметров.

Посмотреть скриншот »

Гибкость и надежность

Модуль AC/DC (Переменный/постоянный ток) позволяет моделировать статические и динамические электрические и магнитные поля, как в двухмерном, так и трехмерном пространстве. Модуль AC/DC (Переменный/постоянный ток) позволяет составлять и решать уравнения Максвелла, а также задавать свойства материалов и граничные условия. Уравнения решаются методом конечных элементов с применением численно устойчивой дискретизации граничных элементов с помощью современных решателей. Различные формулы позволяют моделировать статические, частотные и временные области. Результаты представляются в графическом окне с помощью предустановленных графиков электрических и магнитных полей, токов и напряжений, либо в виде выражений физических величин, свободно задаваемых пользователем, а также в табличной форме.

Посмотреть скриншот »

Модуль AC/DC

Ключевые особенности

  • Биологический нагрев
  • Выделение параметров контура (матрицы R, L, Z)
  • Комбинированный контур SPICE и имитация поля
  • Сопротивление контакта
  • Распределение и визуализация тока и поля
  • Поле электрического смещения и диэлектрическая нагрузка
  • Электромагнитная сила и момент
  • Электромагнитное экранирование
  • Электромеханическая деформация
  • Индукционный нагрев
  • Расчет силы Лоренца
  • Нелинейные материалы, включая графики B-H
  • Паразитная емкость и индуктивность
  • Пористые материалы
  • Резистивный нагрев

Область применения

  • Катушки и соленоиды
  • Электродуговая сварка
  • Электроизоляция
  • Электромагнитная совместимость (EMC)
  • Электромагнитные помехи (EMI)
  • Электромагнитное экранирование
  • Электромеханическое оборудование
  • Надежность электроники и электромиграция
  • Индукционные печи
  • Индукционный каротаж
  • Изоляторы, конденсаторы и диэлектрики
  • Электродвигатели, генераторы и прочее электромеханическое оборудование
  • Постоянные магниты и электромагниты
  • Плунжеры
  • Датчики
  • Трансформаторы и индукторы

Поддерживаемые форматы файлов

Формат файла Раcширение Импорт Экспорт
SPICE Circuit Netlist .cir Да Да
Touchstone .s2p, .s3p, .s4p, ... Нет Да

Current Transformer Design That Combines Finite Element Analysis and Electric Circuit Simulation

Simulation of Magnetic Flux Leakage Inspection

Switching Made Easy

Magnets Improve Quality of High-Power Laser Beam Welding

How Reclosers Ensure a Steady Supply of Power: It’s All in the Magnet

Enhancing Transmission Line Performance: Using Simulation to Optimize Design

Upgrading the Nuts and Bolts of the Electrical Grid for a New Generation

Simulation-Based Design of New Implantable Hearing Device

Lightning-Proof Wind Turbines

Modeling Scar Effects in Electrical Spinal Cord Stimulation

Reduced-Weight Reaction Sphere Makes Way for Extra Satellite Payload

MRI Tumor-Tracked Cancer Treatment

Multiphysics Simulation Helps Miele to Optimize Induction Stove Designs

Multiphysics Simulations Help Track Underground Fluid Movements

Multiphysics Software, a Versatile, Cost-Effective R&D Tool at Sharp

Dielectric Stress Simulation Advances Design of ABB Smart Grid-Ready Tap Changers

Control of Joule Heating Extends Performance and Device Life

Innovative Packaging Design for Electronics in Extreme Environments

Optimized Induction Heating Techniques Improve Manufacturing Processes

Optimizing Hematology Analysis: When Physical Prototypes Fail, Simulation Provides the Answers

Actuation Technique for Miniature Robots Developed using Multiphysics Simulation

Simulation Enables the Next Generation of Power Transformers and Shunt Reactors

Making Smart Materials Smarter with Multiphysics Simulation

Keeping Cool: SRON Develops Thermal Calibration System for Deep-Space Telescope

Getting Touchy-Feely with Touchscreen Design

Permanent Magnet Motor in 3D

Permanent Magnet

Inductive Heating of Copper Cylinder

E-Core Transformer

Induction Heating of a Steel Billet

Modeling of a 3D Inductor

Vector Hysteresis Modeling

Tunable MEMS Capacitor

Magnetic Prospecting of Iron Ore Deposits

Inductor in an Amplifier Circuit

Следующий шаг:
Договоритесь о демонстрации
программного пакета

Каждая компания имеет уникальные требования к моделированию. Чтобы точно определить, подойдет ли программный пакет COMSOL Multiphysics® для решения ваших задач, свяжитесь с нами. Обсудив это с одним из наших торговых представителей или менеджером по продажам, вы получите личные рекомендации и подробные примеры, которые помогут вам сделать верный выбор и подобрать подходящую конфигурацию продуктов и тип лицензии.

Просто нажмите кнопку "Связаться с представителем COMSOL", укажите свою контактную информацию, замечания или вопросы и отправьте нам. В течение одного рабочего дня с вами свяжется наш торговый представитель или менеджер.