COMSOL Multiphysics® 5.6 Release Highlights


AC/DC Module Updates


AC/DC 모듈 사용자를 위해 새로운 Magnetic Fields, Currents Only 인터페이스, 실증적 손실 모델 및 기존의 Electrical Circuit 인터페이스에 대한 다양한 개선 사항을 제공합니다. 아래에서 이러한 업데이트와 기타 AC/DC 모듈 업데이트에 대해 자세히 살펴 보시기 바랍니다.

New Physics Interface for Inductance Matrix Computations


새로운 Magnetic Fields, Currents Only 인터페이스는 PCB(인쇄회로 기판)에서 흔히 볼 수 있는 복잡한 회로의 집중 인덕턴스 매트릭스를 3D로 효율적으로 계산하도록 설계되었습니다. 비 솔레노이드 컨덕터라고도 하는 개방 컨덕터에 의해 생성된 자기장의 부분적 기여도를 계산하는데 사용할 수 있습니다. 개방형 컨덕터를 처리하는 능력은 상호 인덕턴스 매트릭스를 해석해야 하는 사용자의 모델링 복잡성을 크게 줄여줍니다.

인터페이스는 자기 벡터 포텐셜을 종속 변수로 사용하고, 모든 영역이 비 자성이라는 가정하에 전류에 의해 생성된 자기장을 계산합니다(즉, “1”의 균일한 상대 투자율을 가짐). 이 새로운 공식은 도체 전류가 발산되지 않도록 요구하지 않습니다. 자유공간에서 Biot–Savart 적분 값을 반환합니다. 인터페이스는 Stationary 및 Stationary Source Sweep 연구 단계를 지원합니다. 후자는 다수의 터미널을 효율적으로 쓸 수 있는 방법입니다. 이 인터페이스는 새로운 Inductance Matrix Calculation of PCB Coils 튜토리얼 모델과 업데이트된 Magnetic Field of a Helmholtz Coil 모델에서 볼 수 있습니다.

Magnetic Fields, Currents Only 인터페이스를 사용하여 코일 스윕을 수행하는 유도 결합 PCB 코일 배열. 결과로 나온 L-매트릭스는 PCB의 집중 회로 표현을 구성하는데 사용할 수 있습니다.

Magnetic Fields, Currents Only 인터페이스를 사용하여 코일 스윕을 수행하는 유도 결합 PCB 코일 배열. 결과로 나온 L-매트릭스는 PCB의 집중 회로 표현을 구성하는데 사용할 수 있습니다.


Loss Models for Laminated Cores and Yokes in Motors and Transformers


새로운 Loss Calculation 기능은 실증적 모델(Steinmetz, Bertotti, 또는 사용자 정의)을 사용하여 자기 히스테리시스, 와전류 및 모터나 변압기와 같은 (적층)코어 또는 계철(요크)의 기타 영향으로 인한 철손을 계산합니다. 구리와 같은 재료에 대한 대체 옵션으로 사이클 평균 저항 손실을 제공 할 수 있습니다.

모델 빌더에서 Loss CalculationAmpère’s Law 노드, 도메인 Coil 노드, Faraday’s Law 노드, 그리고 Magnetic Flux Conservation 노드의 하위 노드로 사용할 수 있습니다. Time Dependent 및 Frequency Domain 연구 모두에 사용할 수 있습니다. Time Dependent 해석의 경우, Loss Calculation 기능은 전용의 Time to Frequency Losses 해석 단계와 함께 사용하도록 설계 되었습니다. 이 해석 단계는 시간 종속 솔루션에 존재하는 다른 고조파를 결정하고, 주파수 종속 실증적 손실 모델 중 하나를 이에 삽입합니다. 이 새로운 기능은 아래 업데이트된 모델에서 볼 수 있습니다.

  • permanent_magnet_motor_in_3d
  • modeling_of_an_electric_generator_in_3d
  • generator_in_2d
  • e_-_core_transformer


적층된 고정자 요크의 주기 평균(주파수 의존)손실을 결정 하는데 사용되는 실증적 손실 모델 Steinmetz. 다양한 고조파를 개별적으로 분석할 수 있습니다.

적층된 고정자 요크의 주기 평균(주파수 의존)손실을 결정 하는데 사용되는 실증적 손실 모델 Steinmetz. 다양한 고조파를 개별적으로 분석할 수 있습니다.


Wide Support for Eigenfrequency Analysis


Eigenfrequency 해석은 AC/DC모듈 인터페이스의 대부분을 지원합니다. Electric Currents, Electric Currents in Shells, Electric Currents in Layered Shells, Electrical Circuit, Electrostatics 및 Magnetic Fields 가 이에 해당합니다. Magnetic Fields 인터페이스에서 전파 캐비티 모드 분석을 지원하는 것 외에도 전기 회로가 포함된 모델을 사용하여 고유주파수 분석을 수행할 수 있습니다. 고유진동수 지원은 주로 AC/DC 모듈을 위해 개발되었지만, 영향을 받는 물리 인터페이스의 고유진동수를 제공하는 다른 모듈도 이점을 얻을 수 있습니다.

간단한 RLC 회로의 공진 피크. 고유진동수와 Q-인자가 해석되고, 분석적으로 결정된 값과 비교됩니다.

간단한 RLC 회로의 공진 피크. 고유진동수와 Q-인자가 해석되고, 분석적으로 결정된 값과 비교됩니다.


New and Enhanced Functionality for the Electrical Circuit Interface


Time Dependent 해석의 경우 Electrical Circuit 인터페이스에 “이벤트 기반” Switch 기능이 내장되었습니다. 이를 통해 회로의 특정 연결에 대한 “즉각적인” 온-오프 스위칭을 모델링 할 수 있습니다. 스위치는 전류제어, 전압제어, 또는 사용자 정의 부울 표현식으로 제어할 수 있습니다.

또한 Parameterized Subcircuit Definitions 가 추가되었습니다. Subcircuit Instance와 함께 이를 통해 더 작은 회로를 포함하는 자체 빌딩 블록을 생성하고, 더 큰 회로에서 빌딩 블록의 여러 매개 변수화된 변형을 사용합니다. 마지막으로, 상태, 이벤트, 그리고 솔버가 개선되었으며, 특히 비선형 장치(반도체)의 과도 모델링이 보다 강력 해졌습니다.

회로의 개선점은 주로 AC/DC 모듈을 위해 개발되었지만, Electrical Circuit 인터페이스에 접속을 제공하는 다른 모듈도 이점을 얻을 수 있습니다. 아래 업데이트된 모델에서 새로운 기능을 볼 수 있습니다.

  • operational_amplifier_with_capacitive_load
  • battery_over_-_discharge_protection_using_shunt_resistances
  • p_-_n_diode_circuit
  • reverse_recovery_of_a_pin_diode


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New Default Plots for the Magnetic Physics Interfaces


자기장을 지원하는 물리 인터페이스를 위한 새로운 기본 플롯이 특별히 개발되었습니다. Magnetic FieldsMagnetic Fields, No CurrentsRotating Machinery, Magnetic 다중물리 인터페이스입니다. 자속 밀도 놈(norm)은 필드 방향을 나타내는 유선 또는 등고선과 함께 다중 슬라이스 또는 표면 결과로 보여줍니다. 2D 및 2D 축 대칭 모델에서 유선은 발산이 없는 자기장을 보여줍니다. 가능할 때마다 면 외 자기 벡터 포텐셜의 등고선이 포함됩니다. 이는 유선보다 더 정확하고, 등고선이 닫혀 있다는 의미에서 등고선 밀도는 국부 자속밀도에 정비례합니다. 3D에서 유선은 슬라이스 평면에 투영되어 자기장을 따릅니다. 결과 패턴은 반드시 발산이 없는 것은 아니지만, 3D필드가 어떻게 생겼는지 명확하고 직관적인 표시를 제공합니다. 다음 모델에서 이 새로운 플롯 기능을 볼 수 있습니다.

  • inductance_matrix_calculation_of_pcb_coils (새모델)
  • generator_in_2d
  • voltage_induced_in_a_coil_by_a_moving_magnet
  • modeling_of_a_3d_inductor
  • magnetic_damping_of_vibrating_conducting_solids
  • vector_hysteresis_modeling


자기회로의 위상 최적화 모델에서 라우드 스피커에서 보여주고 있는 새로운 기본 플롯

자기회로의 위상 최적화 모델에서 라우드 스피커에서 보여주고 있는 새로운 기본 플롯


Generator in 2D 모델에서 모터 및 발전기에서 보여주고 있는 새로운 기본 플롯.

Generator in 2D 모델에서 모터 및 발전기에서 보여주고 있는 새로운 기본 플롯.


Ferroelectric Material Model in Electrostatics


Electrostatics 인터페이스의 Charge Conservation에서 Ferroelectric 재료 옵션이 유전체 재료 모델 목록에 추가되었습니다. 강유전성 재료 모델은 Jiles Atherton 자기 히스테리시스 유전적 등가 모델입니다. 시변 자화 대신 시변 분극을 모델링 합니다. 이 기능은 새로운 Hysteresis in Ferroelectric Material 튜토리얼 모델에서 볼 수 있습니다.

이 재료 모델은 비선형 압전 특성을 나타내는, 강유전성 재료의 분석을 위한, 정전기 부분의 새로운 Ferroelectroelasticity 다중물리 인터페이스입니다. Ferroelectric 재료 옵션은 AC/DC 모듈에 포함되어 있습니다. 그러나, Ferroelectroelasticity 다중물리 인터페이스는 MEMS 모듈 또는 Structural Mechanics 모듈이 추가로 필요합니다.

강유전성 재료 튜토리얼 모델의 히스테리시스 이미지. 사용된 재료와 히스테리시스 곡선을 결과로 보여줍니다.

강유전성 재료 튜토리얼 모델의 히스테리시스 이미지. 사용된 재료와 히스테리시스 곡선을 결과로 보여줍니다.


Magnetic Materials from Bomatec


AC/DC 재료 라이브러리는 Bomatec사의 자성 재료를 포함해서 확장되었습니다. 여기에는 모든 NdFeB 표준 등급(“일반”, M, H, SH, UH, EH, AH, BH, /S, M/S, H/S, SH/S, UH/S, EH/S, AH/S, BH/S, H/ST, SH/ST, UH/ST, EH/ST, AH/ST, 및 BH/ST), NdFeB(접합, 사출 성형 및 압출), 페라이트(등방성, 이방성 및 사출 성형), SmCo(사출 성형), SmFeN(사출 성형), SmCo5등급; Sm2Co17 등급 및 AlNiCo(주조 및 소결)이 포함됩니다.

재료에는 전자기 특성 – 비 유전율 ε_r, 리코일 투자율 μ_r, 그리고 잔류자속밀도 ∥B_r∥ – 뿐만 아니라 열 모델링과 연관된 여러 특성이 포합됩니다. 열전도율 k, 밀도 ρ, 그리고 정압 열용량 C_p 입니다.

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Enhanced Feature: Coil with Slanted Cut


Coil 도메인 기능(Single Conductor및 Homogenized Multiturn모델 모두의 경우)에 Slanted Cut(비스듬한 단면)을 위한 지원이 내장 되었습니다. Slanted Cut 설정을 사용하면 코일 형상을 결정하는데 사용되는 제약 조건을 완화할 수 있습니다(입/출력 경계조건이 국부가 아닌 “평균으로” 적용됨). 전류(또는 와이어)의 자연스러운 방향이 입력 또는 출력 법선에 대해 각을 이루는 경우 제약 조건을 완화해야 합니다. 전형적인 예는 입력/출력 경계가 주기성 평면을 나타내는 나선형 코일입니다. 꼬인 3상 케이블이나 완전히 분해된 Litz 와이어 또는 Miliken 컨덕터의 경우도 그렇습니다. 업데이트된 Cable Tutorial Series 튜토리얼 모델에서 이 새로운 기능을 볼 수 있습니다.

3상 케이블 모델에서 시연된 경사 절단 설정

3상 케이블 모델에서 시연된 경사 절단 설정


경사 절단 설정의 효과로 인한 전류 방향은 오른쪽 와이어에 설명되어 있습니다.

경사 절단 설정의 효과로 인한 전류 방향은 오른쪽 와이어에 설명되어 있습니다.


Faster Cable Analysis: New Tutorial Model


짧게-꼬인 주기성을 시연하기 위해 케이블 튜토리얼 시리즈가 업데이트 되었습니다. 이러한 주기성으로 3D 꼬임 케이블 모델을 완전히 해석하는데 필요한 계산 처리 노력을 줄일 수 있어, 대형 클러스터 시스템에서 몇 시간 해석해야 하는 것을 랩톱에서 약 1분으로 줄일 수 있습니다. 사용된 주기성 논리는 두 개 이상의 꼬임 길이, 완전히 분해된 Miliken 컨덕터가 있는 케이블, 연선 스크린 또는 이중 외장(armor)을 포함하는 경우를 예로 들어 자세히 설명합니다.

꼬인 가닥에 대한 이론과 적절한 메시의 사용은 가장 최신에 나온 수치 연구를 따르며, 대규모의 절연 해저 케이블 및 엄빌리컬(umbilical) 케이블, EV 충전 케이블, 완전 분해된 Litz 와이어 케이블 및 가공 전력선으로 사용되는 베어 케이블 모두 적용됩니다. 또한 이 시리즈는 케이블 시스템의 저항성, 용량성, 유도성 및 열적 특성뿐만 아니라, 단일 지점 접합, 솔리드 접합, 교차 접합과 같은 다양한 접합 방식에 대해 설명합니다. 업데이트된 Cable Tutorial Series 튜토리얼 모델에서 이 새로운 기능을 볼 수 있습니다.

  • 자세한 내용 확인 : Modeling Busbars and Cables in COMSOL Multiphysics®
  • 특정 2차원 모델 : Modeling Cable Systems in COMSOL


케이블 튜토리얼 시리즈에서 논의된 디자인과 이론에 직접 기반하는 이중 외장을 보여주는 데모 모델. (참고: 이중 외장 모델은 시리즈에 명시적으로 포함되지 않고 직접 파생됩니다.)

케이블 튜토리얼 시리즈에서 논의된 디자인과 이론에 직접 기반하는 이중 외장을 보여주는 데모 모델. (참고: 이중 외장 모델은 시리즈에 명시적으로 포함되지 않고 직접 파생됩니다.)


New Tutorial Models

AC/DC 모듈에 몇 가지 새로운 튜토리얼 모델을 제공합니다.



Hysteresis in Ferroelectric Material

강유전성 물질의 비선형 분극 거동을 분석하는 방법을 보여줍니다. 이미지는 서로 다른 최대 인가 전압에 대해 3주기 후 완전히 확립된 히스테리시스 루프를 보여줍니다.

강유전성 물질의 비선형 분극 거동을 분석하는 방법을 보여줍니다. 이미지는 서로 다른 최대 인가 전압에 대해 3주기 후 완전히 확립된 히스테리시스 루프를 보여줍니다.

High-Voltage Insulator

일반적인 고전압 절연체의 전위 분포를 보여주는 이미지 입니다. 절연체는 전류가 타워를 통해 지상으로 흐르지 않도록 하고, 매달린 도체의 무게를 지탱하기 위해 고전압 송전선로에서 널리 사용됩니다.

일반적인 고전압 절연체의 전위 분포를 보여주는 이미지 입니다. 절연체는 전류가 타워를 통해 지상으로 흐르지 않도록 하고, 매달린 도체의 무게를 지탱하기 위해 고전압 송전선로에서 널리 사용됩니다.





Position Optimization of Grading Rings

고전압 절연체 모델에Optimization인터페이스를 사용하여 그레이딩 링의 최적 위치를 찾는 방법을 보여주는 확장 모델입니다. 이 그림은 서로 다른 케이스에 대해 라인 끝에서 처음 6개의 쉐드 표면을 따라 접선 전기장의 z성분을 비교합니다.

고전압 절연체 모델에Optimization인터페이스를 사용하여 그레이딩 링의 최적 위치를 찾는 방법을 보여주는 확장 모델입니다. 이 그림은 서로 다른 케이스에 대해 라인 끝에서 처음 6개의 쉐드 표면을 따라 접선 전기장의 z성분을 비교합니다.

Inductance Matrix Calculation of PCB Coils

Magnetic Fields, Currents Only 인터페이스를 사용하여 일련의 도체의 인덕턴스 매트릭스를 계산하는 방법을 보여주는 모델입니다. 이미지는 12개의 독립적인 도체로 구성된 PCB를 계산한 인덕턴스 매트릭스를 보여줍니다.

Magnetic Fields, Currents Only 인터페이스를 사용하여 일련의 도체의 인덕턴스 매트릭스를 계산하는 방법을 보여주는 모델입니다. 이미지는 12개의 독립적인 도체로 구성된 PCB를 계산한 인덕턴스 매트릭스를 보여줍니다.