COMSOL Multiphysics® 5.3a Release Highlights



AC/DC Module Updates


COMSOL Multiphysics®버전 5.3a는 AC/DC 모듈 사용자를 위해 Magnetic Fields, No Currents, Boundary Elements라 부르는 새로운 물리 인터페이스와, 이전에 출시된 Electrostatics, Boundary Elements인터페이스의 후처리 업데이트, 영구자석 모델링을 위한 새로운 재질 모델 인터페이스, 그리고 새로운 Surface Magnetic Current Density 경계조건을 제공 합니다. AC/DC모듈 업데이트를 아래에서 자세히 확인 하십시오.

New and Updated Boundary Element Interfaces

경계요소법(BEM)에 기반한 새로운 물리 인터페이스인 Magnetic Fields, No Currents, Boundary Elements 인터페이스가 개발되었습니다. 스칼라 자위를 풀고, 선형이며 일정하고 균질한 특성을 가진 연질 영구자석을 모델링 하는 독립형 인터페이스로 사용될 수 있습니다. 이 인터페이스는 또한 유한요소 기반 Magnetic Fields, No Currents 및 Magnetic Fields 인터페이스와 함께 사용할 때, 보다 복잡한 시나리오를 위해 유한요소법(FEM)과 경계요소법(BEM)을 결합하기 위한 다중물리 결합 기능을 제공합니다. 예를 들어, 하이브리드 FEM-BEM모델은 FEM 식을 기반으로 한 비선형 이방성 자성재질 모델과 새로운 Magnetic Fields, No Currents, Boundary Elements인터페이스를 활용하는 배경 도메인 모델이 사용될 수 있습니다.
COMSOL Multiphysics® 버전 5.3에서 소개된 Electrostatics, Boundary Elements인터페이스는 정전기기력 계산과 경계의 새로운 후처리 변수 지원으로 개선 되었습니다. 또한, 경계요소 기반 필드의 후처리 및 시각화가 경계 근처 자동 평활화로 개선되었습니다.

잠수함 1km 아래의 자기적 특징. 잠수함과 박스는 20배 확대하여 플롯되었습니다. 이 모델에서, 박스 외부의 열린 공간을 모델링 하는데 경계요소법을 사용하는 반면 유한요소법은 잠수함과 그 주변을 모델링 하는데 사용됩니다.

잠수함 1km 아래의 자기적 특징. 잠수함과 20배 확대하여 플롯되었습니다. 이 모델에서, 박스 외부의 열린 공간을 모델링 하는데 경계요소법을 사용하는 반면 유한요소법은 잠수함과 그 주변을 모델링 하는데 사용됩니다.


Updated Interface for Rotating Machinery

AC/DC모듈의 Rotating Machinery, Magnetic인터페이스는 업데이트 된 이동 메시(moving mesh) 기능을 사용합니다. 이동 메시 설정은 이제 물리 인터페이스와 공유 되므로 설정이 중복되지 않습니다. 이것은 이전 버전에 비해 훨씬 쉽게 움직이는 도메인의 다중 물리 모델링을 용이하게 합니다. 다른 장점 중 하나는 회전 기계에서 전자기와 유체를 결합 하는 것이 훨씬 쉽습니다.

Material Model for Soft Permanent Magnets

연질 영구자석을 모델링 하기 위한 새로운 소재 모델이 Magnetic Fields; Magnetic Fields, No Currents; 그리고 Rotating Machinery, Magnetic 인터페이스에 추가 되었습니다. 새로운 소재 모델을 지원하는 사용자 정의 재료의 템플리트 역할을 하기 위한 AlNiCo5의 근사치 특성을 가지는 일반적인 감자 영구자석이 AC/DC 재료 데이터베이스에 추가 되었습니다. 두 가지 중요한 영구자석 재료는 AlNiCo(연질자석)와 NdBFe(경질자석)입니다. AlNiCo자석은 큐리 온도가 NdBFe자석의 310-400°C와 달리 700-860°C의 범위에 있기 때문에 높은 동작 온도에서 NdBFe보다 유리합니다. 이러한 이유로 AlNiCo는 종종 NdBFe 자석에게는 너무 높은 온도의 영구자석 모터(PM)에 사용됩니다. 이러한 모터의 핵심 설계 고려 사항은 자석의 자속밀도가 비가역적 자기 손실 및 성능 저하를 초래하는 자화 곡선의 “knee”아래로 떨어지지 않아야 한다는 것입니다.

연질 영구자석 예: 연질 영구자석(실린더)의 자속 경로가 철심(회색)에 의해 폐로되면, 연질 자성재료는 자화 곡선의 knee 위 안전한 영역에 머물러 있게 됩니다. 자유 공간으로 이동하면 knee아래로 내려가 원래 곡선을 따라 되돌아 가지 않고 점선으로 표시된 빨간색 선을 따라갑니다. 그것은 영구적 감자를 허용할 것입니다.

연질 영구자석 예: 연질 영구자석(실린더)의 자속 경로가 철심(회색)에 의해 폐로되면, 연질 자성재료는 자화 곡선의 knee 위 안전한 영역에 머물러 있게 됩니다. 자유 공간으로 이동하면 knee아래로 내려가 원래 곡선을 따라 되돌아 가지 않고 점선으로 표시된 빨간색 선을 따라갑니다. 그것은 영구적 감자를 허용할 것입니다.


자유 공기로 이동할 때, 연질 영구자석은 초기 자화를 잃어서 그 변화가 돌이킬 수 없게 됩니다.

자유 공기로 이동할 때, 연질 영구자석은 초기 자화를 잃어서 그 변화가 돌이킬 수 없게 됩니다.


Magnetic Scalar Potential Discontinuity

Magnetic Fields, No Currents인터페이스의 스칼라 자위 공식을 이용하는 모델을 만들 때, 에지 전류 루프의 Magnetic Scalar Potential Discontinuity기능을 도입 할 수 있습니다. 이 기능은 Advanced Physics Options을 활성화 할 때 사용할 수 있으며, 보다 일반적인 벡터자위 공식을 사용하는 것과 비교해 보다 계산량이 적고 효율적인 모델이 될 수 있습니다.

회색 원형 경계에 새로운 Magnetic Scalar Potential Discontinuity기능이 적용된 토로이드 인덕터 모델은 관련된 원형 에지를 따라 1[kA]의 선전류를 부과하는 것과 동일합니다.

회색 원형 경계에 새로운 Magnetic Scalar Potential Discontinuity기능이 적용된 토로이드 인덕터 모델은 관련된 원형 에지를 따라 1[kA]의 선전류를 부과하는 것과 동일합니다.

Surface Magnetic Current Density

표면 자기 전류밀도는 이제 표면에 삽입된 3D 벡터 필드로 지정할 수 있습니다. Magnetic Fields인터페이스에 추가된 새로운 Surface Magnetic Current Density경계조건으로 자기 전류 밀도는 표면 경계에 투영되며, 수직 성분은 무시됩니다. 이를 통해 모델의 내부 및 외부 경계 모두에서 표면 자기 전류 밀도를 지정할 수 있습니다. 이 새로운 경계 조건은 전기 쌍극자 모델링과 같은 특수 모델링 상황에 적용할 수 있습니다.

Lamination Modeling Example in the Time Domain

Rotating machinery 3D 튜토리얼 모델은 회전자 적층의 예를 제공하도록 업데이트 되었습니다. 모델의 회전하는 실린더는 Rotating Machinery, Magnetic인터페이스에서 절연경계 조건의 유무를 시뮬레이션하고 결과를 비교합니다. 적층된 회전자 일 때, 와전류 손실이 현저히 감소된 결과를 보여줍니다.

실린더가 자신의 축을 중심으로 회전을 하며, 영구자석으로부터 생성되는 자기장에 의해 와전류를 발생시키는 회전 기계 사례. 전류밀도는 절연층이 없는(상단 이미지, 왼쪽 범례) 및 절연층이 있는(하단 이미지, 오른쪽 범례) 두 가지 상황에 대해 계산된다.

실린더가 자신의 축을 중심으로 회전을 하며, 영구자석으로부터 생성되는 자기장에 의해 와전류를 발생시키는 회전 기계 사례. 전류밀도는 절연층이 없는(상단 이미지, 왼쪽 범례) 및 절연층이 있는(하단 이미지, 오른쪽 범례) 두 가지 상황에 대해 계산된다.

스크린샷 보기

Application Library path:

ACDC_Module/Motors_and_Actuators/rotating_machinery_3d_tutorial

Magnetic Force Verification Models

자기힘과 토크를 각각 계산 하는 두 개의 새로운 튜토리얼 모델이 Application Library에 추가 되었습니다. 이들은 Magnetic Fields, No Currents 그리고 Magnetic Fields, No Currents, Boundary Elements 인터페이스를 사용하는 계획된 튜토리얼 시리즈의 부분입니다. 두 모델 모두 BEM과 FEM을 분석적 모델과 비교합니다. 모델은 정자계에 대한 경계요소법을 제안하는 역할을 합니다.

1미터 떨어져 있는 1미터 길이의 평행 자화 봉 두 개. 두 봉 사이의 반발력이 정확히 1뉴턴이 되도록 분석적 모델이 예측하는 봉 내부의 잔류 자속 밀도가 선택됩니다.

1미터 떨어져 있는 1미터 길이의 평행 자화 봉 두 개. 두 봉 사이의 반발력이 정확히 1뉴턴이 되도록 분석적 모델이 예측하는 봉 내부의 잔류 자속 밀도가 선택됩니다.

Application Library paths:

ACDC_Module/Verification_Examples/force_calculation_02_magnetic_force_bem
ACDC_Module/Verification_Examples/force_calculation_03_magnetic_torque_bem

Updated Tutorial Model: Lumped Loudspeaker Driver Using Lumped Mechanical System

이 모델은 움직이는 코일 라우드스피커 모델로, 전기적 및 기계적 스피커 구성 요소의 동작을 일괄 파라미터가 유추하여 나타냅니다. Thiele-Small 파라미터(소신호 파라미터)는 일괄모델의 입력으로 사용됩니다. 이 모델에서, 움직이는 질량, 서스펜션 컴플라이언스 및 서스펜션 기계적 손실과 같은 기계적 스피커 구성 요소는 Lumped Mechanical System인터페이스를 사용하여 모델링 됩니다.

등가면(스피커 콘 위)과 표면 플롯(스피커 콘 아래)으로 그려진 압력 필드.

등가면(스피커 콘 위)과 표면 플롯(스피커 콘 아래)으로 그려진 압력 필드.

Application Library path:

Acoustics_Module/Electroacoustic_Transducers/lumped_loudspeaker_driver_mechanical