COMSOL Multiphysics® 6.0 Release Highlights


AC/DC Module Updates


AC/DC 모듈 사용자를 위해 COMSOL Multiphysics® 버전 6.0은 향상된 모터 모델링 지원, 적층 재료의 완전 결합 유도 가열 및 Magnetic Fields, Currents Only 인터페이스에 대한 주파수 영역 지원을 제공합니다. 아래에서 이러한 업데이트에 대해 자세히 살펴 보시기 바랍니다.

Arkkio Torque Calculation for the Rotating Machinery, Magnetic Interface

회전 기기는 일반적으로 회전자와 고정자 사이에 원통형 공극이 있으며, 여기서 전자기장이 교환되고 힘과 토크가 작용합니다. Rotating Machinery, Magnetic 인터페이스의 새로운 Arkkio Torque Calculation 기능은 이 공극의 필드를 분석하고 2D 및 3D 모두에서 회전자와 고정자에 가해지는 총 토크를 쉽게 평가할 수 있도록 합니다. 또한 모터 설계에서 중요한 여러 후처리 물리량을 사용할 수 있습니다. 여기에는 방사형 힘 밀도, 방위각 힘 밀도, 방사형 자속 밀도 및 공극의 방위각 자속 밀도가 포함됩니다. Arkkio Torque Calculation 기능에는 AC/DC 모듈이 필요하며, 다음 튜토리얼 모델에서 시연됩니다:

  • pm_motor_2d_introduction
  • pm_motor_3d
  • electric_motor_parameter_optimization

고정자에 3상 권선이 있고 회전자에 표면 장착 영구 자석이 있는 동기 모터

고정자에 3상 권선이 있고 회전자에 표면 장착 영구 자석이 있는 동기 모터


Periodic Pair for the Magnetic Fields Interface


Magnetic Fields 인터페이스의 새로운 Periodic Pair 기능은 2D에서 선형 기계(모터, 발전기, 액추에이터 및 센서와 같은 기계)의 모델링을 단순화합니다. 전체 장치를 모델링하는 대신 주기성이 가정됩니다. 일반적으로 하나 또는 두 개의 단위 셀이 포함되고 종단 효과는 무시됩니다. 이 기능에는 AC/DC 모듈이 필요하며, 2D 튜토리얼 모델의 새로운 Linear Motor in 2D 에서 시연됩니다.

고정 부분에 3상 권선이 있고, 움직이는 부분에 영구 자석이 있는 동기 선형 모터.

고정 부분에 3상 권선이 있고, 움직이는 부분에 영구 자석이 있는 동기 선형 모터.


Magnetomechanics Multiphysics Interfaces


자기와 기계적 효과의 결합을 분석 하기 위한 두 개의 새로운 물리 인터페이스가 추가되었으며, Magnetomechanics 및 Magnetomechanics, No Currents입니다. 이러한 인터페이스를 추가하면 Solid Mechanics 와 Magnetic Fields 또는 Magnetic Fields, No Currents의 두 가지 물리 인터페이스가 모델에 추가됩니다. 이러한 인터페이스는 Add Physics 트리의 Electromagnetics and Mechanics 분기에서 찾을 수 있습니다. 새로운 Deformation of an Iron Plate by Magnetic Force 튜토리얼 모델에서 이 기능을 볼 수 있습니다.
이러한 인터페이스에는 AC/DC 모듈 외에도 MEMS 모듈, Structural Mechanics 모듈 또는 Acoustics 모듈 중 하나가 필요합니다.

AC 접촉기의 동적 동작. AC 접촉기는 AC 전류를 코일에 공급하여 활성화되는 특정 종류의 스위치입니다.

AC 접촉기의 동적 동작. AC 접촉기는 AC 전류를 코일에 공급하여 활성화되는 특정 종류의 스위치입니다.


Magnetostriction for the Rotating Machinery, Magnetic Interface


자기 변형 재료는 자기장의 영향으로 자유 변형을 나타냅니다. 예를 들면, 이 효과는 변압기에서 나오는 낮은 톤의 허밍 소리를 유발합니다. 이전에는 Solid Mechanics 및 Magnetic Fields 인터페이스에만 사용할 수 있었지만, 이제 Magnetostriction 다중물리연동을 사용하여 Solid Mechanics 및 Rotating Machinery, Magnetic 물리 인터페이스를 연결할 수 있습니다. 3D, 2D, 2D 축대칭에서 사용할 수 있습니다. 자기 변형은 기존 Nonlinear Magnetostrictive Transducer 튜토리얼 모델에서 시연됩니다.

이러한 다중물리 결합은 AC/DC 모듈 외에도 MEMS 모듈, Structural Mechanics 모듈 또는 Acoustics 모듈 중 하나가 필요합니다.

동기식 영구 자석 모터의 고정자는 자기 변형으로 인해 변형됩니다(코깅력은 제외되고 변위는 비례하지 않음).

동기식 영구 자석 모터의 고정자는 자기 변형으로 인해 변형됩니다(코깅력은 제외되고 변위는 비례하지 않음).


Frequency Domain Support for the Magnetic Fields, Currents Only Interface


복잡한 회로의 집중(lumped) 인덕턴스 행렬과 저항 행렬을 3D에서 효율적으로 계산 하기 위해 설계된 Magnetic Fields, Currents Only 인터페이스가 이제 주파수 영역 지원을 포함하도록 확장되었습니다. 이것은 새로운 Frequency Domain Source Sweep with Initialization 연구 단계를 사용하여 수행됩니다. 인쇄 회로 기판(PCB)에서 흔히 볼 수 있는 것과 같이 개방 도체에 의해 생성된 자기장의 부분 기여도를 계산하는 데 사용할 수 있습니다. 이 연구 단계는 기존 Inductance Matrix Calculation of PCB Coils 튜토리얼 모델에서 시연됩니다.
COMSOL Multiphysics® 버전 5.6에 도입된 Stationary Source Sweep과의 주요 차이점은 주파수 영역 솔루션이 표피 및 근접 효과를 고려한다는 것입니다. 이것은 낮은 주파수에서 중간 주파수(용량성 효과가 아직 지배적이지 않은 범위)까지 인덕턴스 매트릭스를 추출하는 것을 가능하게 합니다. 또한 저항 및 인덕턴스 매트릭스에 대한 자동화된 후처리 기능이 크게 향상되었습니다. Magnetic Fields, Currents Only 인터페이스 및 해당 연구 유형에는 AC/DC 모듈이 필요합니다.

12개의 PCB 코일 인덕턴스 매트릭스는 Frequency Domain Source Sweep을 사용하여 추출됩니다.

12개의 PCB 코일 인덕턴스 매트릭스는 Frequency Domain Source Sweep을 사용하여 추출됩니다.


Split by Connectivity Option for Terminals, Conductors, and the Lumped Port


새로운 Split by Connectivity 옵션은 예를 들면, Electrostatics 및 Magnetic and Electric Fields 인터페이스에서 Terminal 노드, Magnetic Fields, Currents Only 인터페이스에서 Conductor 노드 그리고 Magnetic Fields 인터페이스에서 Lumped Port 에서 사용할 수 있습니다.
이 옵션은 모델에 전기 전도성 도메인이 많이 포함되어 있고, 그 중 일부는 접촉하고, 일부는 나머지와 절연되어 있는 경우에 유용합니다. 이 상황은 PCB 또는 터치스크린에서 일반적입니다. 이러한 장치에 대한 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 매트릭스를 추출할 때 일반적으로 각 개별 “conductor”(또는 모든 전도성 도메인을 포함하는 선택의 각 절연 부분)를 가져와 각각에 Terminal 또는 Port 기능을 할당하고, 그런 다음 스윕을 수행합니다. 이 새로운 기능을 사용하면 모델에 단일 Terminal 기능을 추가하고 모든 컨덕터를 포함하는 단일 선택 항목을 부여한 다음, Split by Connectivity 를 선택하여 각 개별 컨덕터에 대해 별도의 Terminal 기능을 자동으로 생성할 수 있습니다. 이렇게 하면 작업 속도가 크게 빨라집니다.
이 기능을 사용하려면 AC/DC 모듈이 필요하며, Inductance Matrix Calculation of PCB Coils 및 Modeling a Capacitive Position Sensor Using FEM 튜토리얼 모델에서 시연됩니다.

추가스크린샷 보기

Layered Transition Boundary Condition for the Magnetic Fields Interface


저 주파수에서 중간 주파수까지 Magnetic Fields 인터페이스의 새로운 Layered Transition Boundary Condition은 뮤-메탈 및 구리 레이어 또는 회로 기판의 금도금 구리와 같은 복합 전자기 차폐 재료를 모델링 하는데 사용할 수 있습니다. 더 높은 주파수에서 이 기능은 RF 메타물질 및 반사 방지 코팅을 모델링 하는 데에도 사용할 수 있지만, 이러한 적용 분야인 경우 일반적으로 RF 모듈 또는 Wave Optics 모듈에서 해당 기능을 사용합니다. 이 기능은 전역 Materials 노드의 Layered Material 와 Materials 노드의 Layered Material Link가 같이 사용됩니다. 확장된 Electromagnetic Heating, Layered Shell 다중물리 결합과 함께 Layered Transition Boundary Condition은 레이어 스택에서 완전히 결합된 유도 가열을 지원합니다. Layered Transition Boundary Condition 기능은 AC/DC 모듈을 필요로 합니다.

추가스크린샷 보기

Fully Coupled Electromagnetic Heating for the Layered Transition Boundary Condition


Electromagnetic Heating, Layered Shell 다중물리연동은 2D 및 3D에서 frequency-stationary 및 frequency-transient 해석타입에 대한 Magnetic Fields 인터페이스의 Layered Transition Boundary Condition을 지원하도록 확장되었습니다. Layered Transition Boundary Condition은 각 개별 레이어에 대해 잠재적으로 온도 종속적인 레이어 평균 재료 특성을 취하여 레이어 스택의 전자기장 전파 및 전력 손실을 계산하는 데 사용합니다. 레이어 평균 열원은 열 시뮬레이션으로 피드백 됩니다. Heat Transfer in Solids 인터페이스의 Thin Layer 기능과 함께 사용하여 레이어 스택의 온도 분포를 조사할 수 있습니다. 일반적인 사용사례로 적층 복합 재료의 유도 용접이 있습니다. Electromagnetic Heating, Layered Shell 다중물리 결합에는 Heat Transfer 모듈 또는 AC/DC 모듈이 필요합니다.

금속 및 폴리머 층을 포함하는 필름은 외부 전자기장을 받습니다. 유도된 전류로 인해 적층된 재료가 가열됩니다.

금속 및 폴리머 층을 포함하는 필름은 외부 전자기장을 받습니다. 유도된 전류로 인해 적층된 재료가 가열됩니다.


금속 및 폴리머 층을 포함하는 필름은 외부 전자기장을 받습니다. 유도된 전류로 인해 적층된 재료가 가열됩니다.

금속 및 폴리머 층을 포함하는 필름은 외부 전자기장을 받습니다. 유도된 전류로 인해 적층된 재료가 가열됩니다.


Symmetry Plane Features for Various Interfaces


Electrostatics, Electric Currents, Magnetic Fields, 및 Magnetic Fields, No Currents 인터페이스에서 새로운 Symmetry Plane 기능을 사용할 수 있습니다. Electrostatics 및 Electric Currents에 대한 대칭 평면은 전기장에 대한 대칭 및 반대칭 조건을 제공합니다. Magnetic Fields 및 Magnetic Fields, No Currents 인터페이스의 경우 자속 밀도 B 및 자기장 H에 대해 각각 대칭 유형을 설정할 수 있습니다. 다음과 같은 여러 튜토리얼 모델에서 이 새로운 기능을 볼 수 있습니다:

  • vector_hysteresis_modeling
  • permanent_magnet
  • dielectric_shielding_comparison

추가스크린샷 보기

Debye Dispersion Models for Dielectrics


유전체 재료에 대한 새로운 감쇠 모델이 추가되었습니다. Charge Conservation에서 재료 유형을 Solid로 설정하면 Dispersion 유전 재료 모델을 사용할 수 있습니다. Dispersion 하위 노드에서 Debye와 Multipole Debye 분산 모델 중에서 선택할 수 있습니다. 이 기능은 주파수 영역 및 시간 종속 분석에 사용할 수 있습니다. 이 재료 모델에는 AC/DC 모듈 또는 MEMS 모듈이 필요합니다.

추가스크린샷 보기

New Algebraic Multigrid Preconditioner for Linear Curl Elements


Auxiliary-Space Algebraic Multigrid (ASAMG) 프리컨디셔너(preconditioner)는 Auxiliary-Space Maxwell (AMS) 솔버를 구현한 것입니다. AC/DC 모듈의 경우 Magnetic Fields 인터페이스의 기본 솔버 구성에서 미리 구성된 대안 솔버로 사용할 수 있습니다. 이는 3D에서 해당 인터페이스의 이산화가 Linear 로 설정된 경우 사용할 수 있습니다. 3D 자기장 인터페이스는 AC/DC 모듈이 필요합니다.

Auxiliary-Space AMG 프리컨디셔너는 Magnetic Fields 인터페이스의 이산화가 Linear으로 설정되어 있을 때 나타납니다.

Auxiliary-Space AMG 프리컨디셔너는 Magnetic Fields 인터페이스의 이산화가 Linear으로 설정되어 있을 때 나타납니다.


Geometry Part Library for Electric Motors


2D에서 회전 기기를 모델링 하기 위해 특별히 새로운 Geometry Part Library가 추가되었습니다. 3개의 내부 영구자석 회전자 및 하나의 코일이 장착된 외부 고정자로 구성됩니다. 로터 설계는 완전히 매개변수적이며, embedded magnet, embedded magnet (V-shape configuration), 및 surface-mounted magnet 유형을 포함합니다. 이러한 형상 부품은 다음 튜토리얼 모델에서 사용됩니다:
• pm_motor_2d_introduction
• generator_2d
• sector_generator_3d
• electric_motor_parameter_optimization

추가스크린샷 보기

Improved Plot Defaults


COMSOL Multiphysics® 버전 5.6에 포함된 기본 플롯 개선 사항에 대한 확장으로 AC/DC 모듈의 플롯 기본값은 Streamline Multislice 플롯과 같은 새로운 플롯 기능과 새로운 컬러 테이블을 사용합니다. 새로운 Prism 컬러 테이블은 electric field norm 또는 magnetic flux density norm과 같은 특이 경향이 있는 벡터 필드 놈(norm)을 위해 특별히 설계되었습니다. 멀티슬라이스 및 유선형 플롯은 필드 강도와 방향을 모두 나타내도록 결합되었습니다. 스칼라 전위 공식을 사용하는 물리 인터페이스의 경우— Electrostatics, Electric Currents, Magnetic and Electric Fields, Magnetic Fields, No Currents —대칭 Dipole 컬러 테이블을 사용하는 추가 플롯 그룹이 추가되었습니다.

Magnetic Fields인터페이스에 해당하는 새로운 기본 플롯(자속밀도 분포)

Magnetic Fields인터페이스에 해당하는 새로운 기본 플롯(자속밀도 분포)

추가스크린샷 보기

Touchstone Export Support in Postprocessing


Electrostatics, Electric Currents, Magnetic Fields 인터페이스는 포트 또는 터미널 스윕을 통해 S-파라미터 행렬을 생성할 수 있습니다. 이전 소프트웨어 버전의 Touchstone 내보내기 기능 외에도 후처리 중에도 이러한 물리 인터페이스는 Touchstone 내보내기 기능을 사용할 수 있습니다.

추가스크린샷 보기

Electric Circuit Improvements


Electric Circuit 인터페이스는 많은 수정과 확장이 적용되었습니다. 이러한 개선 사항에는 상호 인덕턴스 SPICE 요소 K 가져오기 및 내보내기 지원과 보다 강력하고 일반적인 SPICE 불러오기가 포함됩니다. 이 인터페이스는 AC/DC, MEMS, Plasma, RF, Semiconductor, Battery Design모듈을 포함한 많은 제품에서 지원됩니다.

New Tutorial Models


COMSOL Multiphysics® 버전 6.0은 AC/DC 모듈에 몇 가지 새로운 튜토리얼 모델을 제공합니다.


Linear Motor in 2D

가동부에 영구자석을 부착한 3상 선형 동기 전동기

가동부에 영구자석을 부착한 3상 선형 동기 전동기



Permanent Magnet Motor in 2D

영구 자석 모터의 회전자와 고정자 코어의 체적 손실 밀도

영구 자석 모터의 회전자와 고정자 코어의 체적 손실 밀도



Parameter Optimization of an Electric Motor

최대 평균 토크에 최적화된 영구 자석 모터 설계.

최대 평균 토크에 최적화된 영구 자석 모터 설계.



Shape Optimization of Coils

축에 균일한 자기장을 갖도록 최적화된 코일 형상 설계.

축에 균일한 자기장을 갖도록 최적화된 코일 형상 설계.



Deformation of an Iron Plate by Magnetic Force

말굽 자석의 정자력에 의해 굴곡된 판.

말굽 자석의 정자력에 의해 굴곡된 판.



Electrical Heating in a Busbar with Terminals

버스바의 온도 분포.

버스바의 온도 분포.