AC/DC モジュールアップデート
AC/DC モジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics® バージョン6.0 ではモーターモデリングのサポート, 積層材料における完全連成誘導加熱, および磁場 (電流のみ) インターフェースにおける周波数領域のサポートが強化されています. これらのアップデートの詳細については以下をご覧ください.
回転機械 (磁場)インターフェースの Arkkio トルク計算
回転機械は通常, ローターとステーター間に円筒形の空気ギャップがあり, そこで電磁場が交換され, 力とトルクが加えられます. 回転機械 (磁場) インターフェースの新機能, Arkkio トルク計算は, このギャップ内の磁場を解析し, ローターとステーターにかかる総トルクを2Dと3Dの両方で簡単に評価できるようにします. また, モーター設計に重要ないくつかのポスト処理量も利用できるようになりました. これらには, 半径方向の力密度, 方位方向の力密度, 半径方向の磁束密度, 空気ギャップ内の方位角方向の磁束密度が含まれます. Arkkio トルク計算機能には AC/DC モジュールが必要です. 以下のチュートリアルモデルで使われています:
ステーターに3相巻線, ローターに表面実装型永久磁石を備えた同期モーター.
磁場インターフェースの周期ペア
磁場インターフェースの新機能, 周期ペアは, 2D での線形機械 (モーター, 発電機, アクチュエーター, センサーなどの機械) のモデリングを簡素化します. デバイス全体をモデル化するのではなく, 周期性を仮定します. 通常, 1つまたは数個のユニットセルが含まれ, 末端効果は無視されます. この機能はAC/DCモジュールを必要とし, 新しい 2D チュートリアルモデルの Linear Motor in 2D で示されています.
ステーター部に3相巻線, 可動部に永久磁石を備えた同期線形モーター.
磁気力学マルチフィジックスインターフェース
磁気と機械の連成効果を解析するためのフィジックスインターフェースとして, 磁気力学と磁気力学 (電流なし) の2つが追加されました. これらのインターフェースを追加すると, モデルに固体力学と磁場, または磁場 (電流なし) のいずれか2つのフィジックスインターフェースが追加されます. 新しい磁気力学的力マルチフィジックスカップリングも追加されます. これらのインターフェースは, フィジックス追加ツリーの電磁気学と力学ブランチにあります. この機能は, 新しいチュートリアルモデルDeformation of an Iron Plate by Magnetic Force で見ることができます.
なお, これらのインターフェースには, AC/DC モジュールに加えて, MEMSモジュール, 構造力学モジュール, 音響学モジュールのいずれかが必要であることにご注意ください.
ACコンタクターの動的挙動. AC コンタクターは, AC 電流を流すコイルによって作動する特殊なスイッチです.
回転機器 (磁場) インターフェースの磁歪
磁歪材料は, 磁場の影響を受けると自由な歪みを示します. 例えば, 変圧器から発生する低音のハム音は, この効果によるものなのです. 以前は固体力学と磁場のインターフェースでのみ利用可能でしたが, 磁歪マルチフィジックスカップリ ングは固体力学と回転機械 (磁場) のフィジックスインターフェースの接続にも使用できるようになりました. 3D, 2D, 2D 軸対称で利用可能です. 磁歪は, 既存のNonlinear Magnetostrictive Transducer チュートリアルモデルで実証されています.
なお, このマルチフィジックスカップリングには, AC/DCモジュールに加えて, MEMS モジュール, 構造力学モジュール, 音響モジュールのいずれかが必要であることにご注意ください.
同期永久磁石モーターのステーターが磁歪により変形する様子 (コギング力を除く, 変位は縮尺どおりではありません).
磁場 (電流のみ) インターフェースでの周波数領域サポート
複雑な回路の集中インダクタンス行列や抵抗行列を3次元で効率的に計算するために設計された磁場 (電流のみ) インターフェースが, 周波数領域にも対応するように拡張されました. これは, 新しい周波数領域ソーススイープ (初期化付き) スタディステップを使用して行われます. これは, プリント回路基板 (PCB) によく見られるような開放導体から発生する磁場の部分的な寄与を計算するために使用することができます. このスタディステップは, 既存のチュートリアルモデル Inductance Matrix Calculation of PCB Coilsで実証されています.
COMSOL Multiphysics® バージョン5.6 で導入された定常ソーススイープと比べた主な違いは, 周波数領域の解が表皮効果と近接効果を考慮する点です. これにより, 低～中周波 (容量効果がまだ支配的でない範囲) でインダクタンスマトリックスを抽出することが可能になります. また, 抵抗やインダクタンスマトリックスの自動後処理も大幅に改善されました. なお, 磁場 (電流のみ) インターフェースとそのスタディタイプは, AC/DCモジュールを必要とすることにご注意ください. 12個の PCB コイルのインダクタンスマトリクスは, 周波数領域ソーススイープを使用して抽出されます.
端子, 導体, 集中ポートの接続性による分割オプション
新しい接続による分割オプションは, 例えば静電および磁場と電場インターフェースにおける端子ノード, 磁場 (電流のみ) インターフェースにおける導体ノード, および磁場インターフェースにおける集中ポートに対してコンテキストメニューにて利用可能です.
このオプションは, モデルが多くの導電性ドメインを含み, そのうちのいくつかは接触しており, いくつかは他から絶縁されている場合に役に立ちます. この状況は, PCB やタッチスクリーンでよく見られます. このようなデバイスの抵抗, インダクタンス, キャパシタンスマトリックスを抽出する時, 通常, 個々の導体 (または全ての導電性ドメインを含む選択範囲の各絶縁部分) を取り出し, それらに端子またはポート機能を割り当て, そしてスイープを実行したい場合があります. この新機能により, モデルに単一の端子機能を追加し, すべての導体を含む単一の選択範囲を作成し, 接続性による分割を選択して, 個々の導体に個別の端子機能を自動的に生成することができます. これにより, ワークフローが大幅に高速化されます.
この機能はAC/DCモジュールを必要とし, PCB コイルのインダクタンスマトリックス計算と Inductance Matrix Calculation of PCB Coils and Modeling a Capacitive Position Sensor Using FEM チュートリアルモデルで実証されています.
磁場界面の層状遷移境界条件
低周波数から中周波数では磁場インターフェースの新しい層状遷移境界条件を使用して, ミューメタルと銅の層を含む複合電磁シールド材や, 例えば, 回路基板上の金メッキ銅などをモデリングすることが可能です. より高い周波数では, この機能は RFメタマテリアルや反射防止コーティングのモデリングにも使用できますが, これらの用途では通常, RF モジュールまたは波動光学モジュールにある対応する機能を使用することになります. この機能は, グローバルな材料ノードの層状材料, および材料ノードの層状材料リンクと組み合わせて使用します. 拡張された電磁加熱, 積層シェルマルチフィジックスカップリングと合わせて, 層状遷移境界条件は層状スタックの完全結合誘導加熱をサポートします. 層状遷移 境界条件機能を使用するには, AC/DC モジュールが必要であることにご注意ください.
層状遷移境界条件おける完全結合型電磁波加熱
電磁加熱 (層状シェル) マルチフィジックスカップリングが拡張され, 2D および 3D の周波数定常および周波数過渡スタディタイプの磁場インターフェースで層状遷移境界条件をサポートするようになりました. 層状遷移境界条件は, 個々の層の平均化された, 温度に依存する可能性のある材料特性を使用し, 層スタック内の電磁場伝搬と電力散逸を計算することができます. そして, 層平均化された熱源は, 熱シミュレーションにフィードバックされます. 伝熱 (固体) インターフェースの薄層機能を併用すれば, 層スタック内の温度分布を調査することも可能です. 典型的な使用例としては, 層状複合材料の誘導溶接などがあります. 電磁加熱 (積層シェル)」マルチフィジックスカップリングは伝達モジュールまたはAC/DCモジュールのいずれかを必要とすることにご注意ください.
金属層と高分子層を含むフィルムに外部電磁場を印加する様子. 誘導電流により, 層状物質が発熱しています.
様々なインターフェースのための対称面機能
新しい対称面機能は, 静電気, 電流, 磁場, 磁場 (電流なし) のフィジックスインターフェースで利用可能です. 静電気と電流の対称面は, 電場の対称と反対称の条件を提供します. 磁場と磁場 (電流なし) インターフェースでは, 磁束密度Bと磁場Hに対してそれぞれ対称型を設定することができます. この新機能は, 以下のいくつかのチュートリアルモデルで確認することができます.
誘電体のデバイ分散モデル
誘電体材料に新しいダンピングモデルが追加されました. 電荷保存で材料の種類を固体に設定すれば, 分散誘電体材料モデルが利用可能になります. 分散サブノードでは, デバイおよびマルチポールデバイ分散モデルのいずれかを選択することができます. この機能は, 周波数領域解析と時間依存解析で利用できます. なお, この材料モデルには, AC/DC モジュールまたは MEMS モジュールが必要となります.
線形カール要素のための新しい代数的マルチグリッド前処理
補助空間代数マルチグリッド (ASAMG) 前処理は, 補助空間マックスウェル (AMS) ソルバーの実装です. AC/DCモジュールでは, 磁場インターフェースのデフォルトのソルバー設定において, 代替の事前設定されたソルバーとして利用できるようになりました. これは, そのインターフェースの離散化が3Dで線形に設定されているときに利用できます. 3Dでは, 磁場インターフェースは AC/DC モジュールを必要とすることにご注意ください.
電気モーター用ジオメトリパーツライブラリ
回転機械の 2D モデリングに特化したジオメトリパーツライブラリを新たに追加しました. これには, 3つの内部永久磁石回転子と, コイルを装備した1つの外部ステーターが含まれています. ローターの設計は完全パラメトリックで, 埋め込み型磁石, 埋め込み型磁石 (V字型構成), 表面実装型磁石の各タイプが用意されています. これらのジオメトリパーツは, 以下のチュートリアルモデルで使用されています:
プロットデフォルトの改善
COMSOL Multiphysics® バージョン 5.6 のデフォルトプロットの改良に伴い, AC/DC モジュールのデフォルトプロットに新しいカラーテーブルと流線マルチスライスプロットなどの新機能が追加されました. 電場ノルムや磁束密度ノルムのような特異な傾向を持つベクトル場ノルムに特化した新しいプリズムカラーテーブルも追加されました. マルチスライスおよび流線プロットは, 場の強さと方向の両方を示すために組み合わされます. スカラーポテンシャルを使用するフィジックスインターフェース (静電気, 電流, 磁場と電場, 磁場 (電流なし) ) には, 対称ダイポールカラーテーブルを使用するプロットグループが追加されました.
ポスト処理におけるタッチストーンエクスポートのサポート
静電気, 電流, 磁場の各インターフェースは, ポートまたはターミナルのスイープによりSパラメーター行列を生成することができます. 旧バージョンのタッチストーンエクスポート機能に加えて, これらのフィジックスインターフェースは, ポスト処理中に利用可能なタッチストーンエクスポート機能をサポートするようになりました.
電気回路の改善
電気回路インターフェースでは, 多くの修正と拡張が行われました. これらの改善には, 相互インダクタンス SPICE 要素Kのインポートとエクスポートのサポート, よりロバストで一般的なSPICEインポートが含まれています. このインターフェースは, AC/DC, MEMS, プラズマ, RF, 半導体, バッテリデザインモジュールを含む多くの製品でサポートされています.
新しいチュートリアルモデル
COMSOL Multiphysics® バージョン6.0 では新しいチュートリアルモデルが AC/DC モジュールに加わりました.
2D永久磁石モーター
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pm_motor_2d_introduction
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電気モーターのパラメーター最適化
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electric_motor_parameter_optimization
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コイルの形状最適化
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coil_shape_optimization
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