COMSOL® 製品概要

AC/DC モジュールでの低周波静電磁界シミュレーション

低周波電磁気・電気機械部品のためのシミュレーションソフトウェア

静的低周波範囲の電磁システムとプロセスの解析には, 強力で柔軟なシミュレーションツールが必要です. COMSOL Multiphysics®プラットフォームのAC/DCモジュールアドオンには, 幅広いモデリング機能とEMI/EMCおよび電磁場調査のためのマクスウェル方程式による数値解法がついてきます.

COMSOL®ソフトウェアのマルチフィジックス機能によって, 電磁気モデル上の熱伝導, 構造力学, 音響など他の物理的効果の影響を調べることができます.

AC/DCモジュールについてくるもの

COMSOL Multiphysics®をAC/DCモジュールで拡張すると, COMSOL Multiphysics®ソフトウェアプラットフォームの中心機能に加え, 特殊低周波電磁場モデリング機能も利用することが可能になります.

AC/DCモジュールで利用できるモデリングツール

  • コンデンサー
  • インダクタ―
  • 絶縁体
  • 誘電応力
  • コイル
  • モーター
  • センサー
  • ソレノイド
  • 回路パラメーター抽出(R-, L-, Z-メトリクス)
  • 寄生キャパシタンスとインダクタンス
  • 複合SPICE回路とフィールドシミュレーション
  • 電気溶接
  • 電気絶縁
  • EMI/EMC
  • 電磁遮蔽
  • 容量性タッチスクリーン
  • 磁気軸受
  • エレクトロマイグレーション
  • 誘導炉
  • インダクション検層
  • 誘電体
  • 発電機
  • 永久磁石
  • 電磁石
  • アクチュエーター
  • プランジャー
  • 変圧器
  • 送電線
  • グラフィン
  • 電子機械
  • 電子機器信頼性
  • 電気接触抵抗
  • 多孔質媒体における電磁場
An example of modeling transformers with the AC/DC Module. An E-core transformer example model that takes into account the effect of a nonlinear B-H curve in the soft-iron core. The results include the magnetic and electric fields, the magnetic saturation effect, transient response, and more.

マルチフィジックスカップリング

AC/DCモジュールに含まれている機能

  • 誘導加熱 
  • ジュール加熱と抵抗加熱
  • 電磁力およびトルクによる変形と損傷
  • 固体と液体におけるローレンツ力

追加モジュールで利用できる機能

  • 熱放射
  • 接触熱抵抗
  • 生体加熱
  • 静電気変形
  • 圧電効果
  • ピエゾ抵抗効果
  • 電歪
  • 磁歪
  • 熱電気効果
  • 層状材料におけるジュール加熱
  • 誘導結合性プラズマ
  • 容量結合性プラズマ
  • 組織アブレーション
  • 荷電粒子飛跡
  • 誘電泳動
  • 一般的なシングルフィジックスまたはマルチフィジックス最適化
An example of modeling the heating of a steel billet with the AC/DC Module. The temperature in a steel billet is shown as well as the magnetic field around and current within the coils.

AC/DCモジュールの特長・機能

下記のAC/DCモジュール各機能をクリックすると, より詳しい説明が表示されます.
AC/DCモジュールには, 静電場, 電流, 静磁場, 誘導効果を含む時変電磁場などの多数のアプリケーション分野における解析設定のためのフィジックスインターフェースが多くついています. これらのインターフェースを組み合わせて, より一般的なモデリング機能を得ることができます.

Did You Know? A physics interface is a user interface for a specific physics area that defines equations together with settings for mesh generation, solvers, visualization, and results.

AC/DCモジュールのフィジックスインターフェース

  • 電流保存による電流
  • 電流-層状シェル
  • SPICEネットリストインポートの電気回路
  • 電荷保存による静電気
  • 磁場と電場
  • 磁場定式化
  • 磁場
  • 磁場-電流なし
  • 粒子場-相対的
  • 2D, 3D, 磁場における回転機器
  • 静電場-境界要素
  • 磁場-電流なし・境界要素
A screenshot of the COMSOL software GUI when modeling a tunable capacitor. A tunable capacitor is modeled with a hybrid FEM-BEM approach with an automatic coupling between the two in order to compute the electric potential.

電位, 電流, 電荷, フィールド値などの基本境界条件に加え, 更に高度な境界条件が幅広くついてきます. ターミナル, 浮遊電位, 回路ターミナル境界条件などは, 2D・3Dモデルからの抵抗やキャパシタンス, インダクタンス, インピーダンスの値やマトリクスといった同等の回路条件の抽出に使われます.

AC/DCモジュールの境界条件

  • 回路ターミナル
  • 接触抵抗
  • 誘電遮蔽
  • 分布キャパシタンス
  • 分布インピーダンス
  • 分布抵抗
  • 電気遮蔽
  • 電気接触
  • 集中ポート
  • 周期的境界条件 
  • セクター対称性
  • 表面インピーダンス
  • 表面磁流
  • 低透過率差
  • 転移
  • コイル励起
  • 均質化マルチターン
  • シングルコンダクター
  • 浮遊電位
  • 磁界
  • 磁束密度
  • 磁気絶縁
  • 磁位
  • 完全磁性伝導体
  • 表面電流
  • 境界電流源
  • 連続性
  • 変位場
  • 電気絶縁性
  • 電位
  • 接地電位・零電位
  • 通常電流密度
  • 表面電荷密度
  • 零電荷
  • 磁気遮蔽
  • B-H・H-B曲線入力
An example of a model for analyzing touchscreen device designs. A touchscreen device model. Electrodes are frequently modeled with fixed potential, charge, or current values together with floating potential conditions for metallic surfaces of unknown potential.

薄型構造のモデリング

超薄型構造のモデリングには, 直流, 静電, 静磁, 誘導シミュレーション用のシェル定式化を使うことができます. 多層シェル内の特化ユーザーインターフェースを直流モデリングに利用することができます. 電磁シェルモデリングによって, CADモデル内の薄い固体の厚みを変えることができます.

無限領域・広範領域

無限領域や広範領域を精密にモデリングするために, 様々な電場・磁場要素を無制限に利用できます. 静電・静磁モデリングには, 広範領域や無限領域のモデリングのための代替法としての境界要素法 (BEM) が利用でき, 有限要素法 (FEM) 基盤のフィジックスインターフェースと組み合わせることができます.

コイルモデリング

特化したコイル機能が, 様々な静磁モデルまたは低周波電磁モデルのためのコイルプロセス設定の簡素化に利用できます. そのようなアプリの多くで, ケーブルや導線, コイル, ソレノイド等の導電材料を流れる電流によって磁場が発生します. 特化コイル機能は, このような構造を簡単にモデル化し, 電流や電圧などの一括量を電流密度や磁場などの分散量に変換するのに使われます. シングルコンダクターや均質化マルチターンコイルは, 完全3D・2D軸対称モデルによって定義されます. 部品ライブラリには, 完全にパラメーター化されたコイル・磁気形状が揃っており, 変圧器やインダクター, モーターやアクチュエーターの解析において, より速いモデルセットアップができるようになっています.

回転機器と直線運動

回転機器用のビルトインインターフェースを使うと, モーターや発電機のモデル化が簡単です. 例えば, PMモーターの伝導行動, とりわけ磁石内で起こる渦電流損を理解することができます. 電磁モーションのシミュレーションに使うモデルでは, 磁力やトルクの影響下での剛体動力学や柔軟体動力学, また機械負荷とばね構成を調べることができます.

多目的移動メッシュ機能によって, モデルの直線移動が可能になります. これは磁力スイッチや一般アクチュエーターなどのプランジャーを含む部品作動を理解するのに重要です.

A submarine model shown in the COMSOL software GUI.

A submarine is modeled with thin structures via the Magnetic Shielding boundary condition. The magnetic signature can be found at large distances with the boundary element method.

 

豊富なデータを含む材料データベースから下記等を選ぶことができます.

  • 強磁性材料
  • フェリ磁性材料
  • B-H曲線
  • H-B曲線

また, 他のアドオン製品によって利用可能となるライブラリから, 材料を選んで使うこともできます.

材料は空間的変化, 異方性, 時変性, 不可逆性, 不連続性などの性質を持つことがあります. 少し手を加えるだけでシミュレーションのスコープを広げることは簡単です. 数式や検索表,または両方を使って独自の材料を定義することができます. または第三者定義によるC言語で書かれた材料を使うことも可能です.

一般的には, 方程式基盤モデリング機能を用いて境界条件や材料特性, 方程式等を変更することで, シミュレーションをニーズに合わせてカスタマイズ化することが可能です.

An example of using equation-based modeling with the AC/DC Module to include custom materials. A Jiles-Atherton anisotropic hysteretic material model is used to model the magnetic field in an e-core model, with the results showing a B-H curve and the magnetic flux density norm.

AC/DCモジュールによって, 自動または半自動な適合格子生成が可能になります. フードの下でAC/DCモジュールは, 他の最新ソルバーと共にFEM, BEMまたは両方を用いてマクスウェル方程式を定式化し求解します. 数種類の有限要素と境界要素格子要素が利用可能です.

AC/DCモジュールにおける数値解法

  • FEM
  • BEM
  • 線状高次節点基盤・エッジ要素離散化
  • 四方状, プリズム状, ピラミッド形, 六面形, 三角形, 四辺形要素の組合せ
  • 線状・非線状ソルバー

AC/DCモジュールのスタディタイプ

  • 静的
  • 周波領域
  • 時間領域
  • 回路条件抽出のための自動ターミナルスイープ
An example of solving electric and magnetic field models with the AC/DC Module.

It is easy to include multiple solver steps by adding studies. In this generator example, Coil Geometry Analysis, Stationary, and Time Dependent studies are added all at once in sequential order.

初期設定の可視化は, 使用したインターフェースに自動適応しており, 電磁流, 電磁負荷, 電磁圧のプロットを含んでいます. フィールド値の複合方程式とその導関数などを簡単に可視化・カスタマイズ化できます.

ポスト処理ツールはキャパシタンスまたはインぺダンスメトリクスなどの集中パラメーターメトリクス, および合計値・平均値・最大値・最小値の作成に使うことができます. 例えば, 耐電圧がモデル内で超過しないようにしたり, 負荷密度を表面セット上に合成することで負荷合計を得たりするのに最大フィールド評価を使うことができます. カットラインやカットサーフェスをを用いてモデルの任意断面のフィールド値を調べることが可能です.

AC/DCモジュールのポスト処理機能・可視化機能

  • 圧力プロット
  • 電場プロット
  • 磁場プロット
  • 電流密度プロット
  • 電荷密度プロット
  • 物理量の任意方程式
  • R-, L-, C-, Z-, Y-, S-メトリックスの集計抽出量
  • 電磁流・電磁負荷合計
  • 力とトルクVS時間
An example of visualizing EM plots with the AC/DC Module. The opening and closing of a power switch is modeled and then visualized with postprocessing tools. The electric losses are shown for three different times, simultaneously.

ビルトインアプリケーションビルダーによって, カスタマイズしたインプットやアウトプットでモデルを特化アプリに作り変え, シミュレーションプロセスを更に効率よくすることができます. シミュレーション専門家に頼らずともアプリの配布が可能, 誰でもが解析を実行し設計・プロセスをストリームライン化することができます.

シンプルなワークフロー

  1. 電磁モデルを特殊ユーザーインターフェース (アプリ) に変換
  2. ユーザーのニーズに合わせたインプットとアウトプットを選び, アプリをカスタマイズ化
  3. ユーザーインターフェースロジック用のオプションコードや標準外のオペレーションを追加
  4. COMSOL Server™COMSOL Compiler™を使い, チームメンバーにアクセスを許可
  5. サポート不要でのチームによる独自の設計解析

シミュレーションアプリの作成・利用で, チームや組織, クラスルームや顧客や取引相手のシミュレーション能力がアップします.

An example of an app built for efficiently simulating touchscreens. The Touchscreen Simulator app was created with COMSOL Multiphysics® and the AC/DC Module. By building apps like this one, you can help streamline the EM device design process.

MATLAB®ソフトウェアを使い, MATLAB®スクリプトと機能によって COMSOL Multiphysics®シミュレーションを簡単に実行することができます. LiveLink™ for MATLAB® インターフェース連結製品で, MATLAB®環境内で直接 MATLAB®コマンドにより COMSOL®のオペレーションにアクセスでき, これらのコマンドを既存の MATLAB®コードに組み合わせることができます.

CADモデルの電磁特性と電子レイアウトの解析の簡素化するため, COMSOLの製品一式にはECAD Import Module, CAD Import Module, Design Module, および主要CADシステム用のLiveLink™製品が含まれています. LiveLink™ 製品によって, パラメトリックCADモデルをネイティブ環境で完全なままの状態にしておきつつ, COMSOL Multiphysics®ソフトウェア内でジオメトリック側面の調整および数個のモデルパラメーターにわたって同時パラメトリックスイープの作成ができます.

LiveLink™ for Excel®インターフェース連結製品を使って COMSOL Multiphysics®環境で定義した条件での Microsoft®Excel® 表データとも同期できます.

入手可能なインターフェース製品

  • LiveLink™ for MATLAB®
  • ECADインポートモジュール
  • CADインポートモジュール
  • デザインモジュール
  • 主要CADソフト用 LiveLink™製品
  • LiveLink™ for Excel®

利用できるインターフェース製品は, 製品一覧でご覧ください.

An example of importing an IPC-2581 test file into COMSOL Multiphysics. An IPC-2581 test file of a six-layer PCB was imported into COMSOL Multiphysics® with the ECAD Module for simulation analysis. Test case courtesy of Cadence Design Systems, Inc.

実環境のための電磁デバイス設計

静的範囲・低周波範囲のために設計した製品・デバイス・部品は, 実環境における安全な作動が必須です. COMSOL Multiphysics®ソフトとAC/DCモジュールを使い, 様々な物理要素の設計への影響を調べることで, 包括的な解析が可能です.

多くの電磁部品・デバイス・製品が, 熱伝導・構成メカニズム・音響などの様々な物理要素に影響を受けます. 最精密スタディのためには, これら複数の影響を同時に調べる必要があります. COMSOL Multiphysics®プラットフォームによって, 複数の物理要素の影響を単一ソフト環境で組み合わせて調べることができます.

An example of designing real-world electromagnetic devices with the COMSOL Multiphysics software. An induction motor is modeled with the AC/DC Module and the Multibody Dynamics Module to account for electromechanical effects. The von Mises stress distribution in the housing is shown.

どのビジネスもシミュレーションニーズもそれぞれ違います. COMSOL Multiphysics® ソフトウェアがお客様のご要望を満たすかどうかをきちんと評価するために, 我々にご連絡ください. 我々のセールス担当と話をすれば各個人に向いたお勧めや, しっかり文書化されたモデルなどをお送りすることができ, 最大限の評価結果を引き出すことができます. 最終的にどのライセンスオプションがあなたの要望にとって最適かを選択することができます.

"COMSOL へコンタクト" ボタンを押し, あなたの連絡先詳細と特別なコメントや質問があればそれを記入して, 送信していただくだけで済みます. 1営業日以内に我々のセールス担当者から返事が届きます.

次のステップ:
ソフトウェア
デモをリクエスト