Модуль AC/DC

Программное обеспечение для моделирования явлений электромагнетизма

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 »

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

Innovative Packaging Design for Electronics in Extreme Environments

Simulation-Based Design of New Implantable Hearing Device

MRI Tumor-Tracked Cancer Treatment

Magnets Improve Quality of High-Power Laser Beam Welding

Modeling Scar Effects in Electrical Spinal Cord Stimulation

Enhancing Transmission Line Performance: Using Simulation to Optimize Design

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

Control of Joule Heating Extends Performance and Device Life

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

Switching Made Easy

Multiphysics Simulation Helps Miele to Optimize Induction Stove Designs

Optimized Induction Heating Techniques Improve Manufacturing Processes

Multiphysics Simulations Help Track Underground Fluid Movements

Lightning-Proof Wind Turbines

Simulation Enables the Next Generation of Power Transformers and Shunt Reactors

Making Smart Materials Smarter with Multiphysics Simulation

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

Reduced-Weight Reaction Sphere Makes Way for Extra Satellite Payload

Simulation of Magnetic Flux Leakage Inspection

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

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

Actuation Technique for Miniature Robots Developed using Multiphysics Simulation

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

Getting Touchy-Feely with Touchscreen Design

Permanent Magnet

Inductive Heating of Copper Cylinder

Modeling of a 3D Inductor

E-Core Transformer

Electron Beam Diverging Due to Self Potential

Induction Heating of a Steel Billet

Inductor in an Amplifier Circuit

Mutual Inductance and Induced Currents in a Multi-Turn Coil

Tunable MEMS Capacitor

Vector Hysteresis Modeling