AC/DC 模块

AC/DC 模块

计算电磁学的模拟软件

声学模块

线圈建模：该模型显示绕铁磁芯缠绕的 50-Hz AC 线圈。复杂的线圈绕组几何可使用多匝线圈特征来轻松建模。可视化图形显示了铁磁芯中的磁通密度（箭头图）和磁通密度模。

模拟电容器、电感器、绝缘子、线圈、电机和传感器

AC/DC 模块用于模拟静态和低频应用中的电场、磁场和电磁场。典型应用包括电容器、电感器、绝缘子、线圈、电机、执行器和传感器，并提供了用于提取诸如电阻、电容、电感、阻抗、力和扭矩等参数的专业工具。

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材料属性和本构关系通过介电常数、磁导率、传导率和剩余场定义。材料属性是空间依赖、时间依赖、各向异性和包含损耗。电介质和磁介质均可包括非线性因素（例如 B-H 曲线），或通过隐式方程进行描述。

边界条件和无限元

AC/DC 模块使您可以使用一系列基本边界条件，例如电势和磁势、电绝缘和磁绝缘、零电荷以及场和电流等。此外还包含了一系列高级边界条件，例如，与 SPICE 电路连接的终端、悬浮电位、对称性和周期性边界条件、表面阻抗、表面电流、分布电阻、电容、阻抗和接触电阻等。要模拟无限大或大尺度模型，可对电场和磁场使用无限元方法。在有限大的模型区域外部添加一个无限元层时，将自动调整物理场方程的尺度。这使得可以使用一个有限大的模型表示无限大的域，并避免模型边界的人工截断效应。

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  • 电动机/发电机：结果显示了转子和定子周围磁场的三维静态分析情况。模型包含永磁体和非线性磁性材料，材料的非线性通过插值函数进行建模。 电动机/发电机：结果显示了转子和定子周围磁场的三维静态分析情况。模型包含永磁体和非线性磁性材料，材料的非线性通过插值函数进行建模。
  • 电感器：由于工作频率下线圈中的趋肤深度相当于载流导线的厚度，因此可以使用单匝线圈特征来捕捉电线中的趋肤效应。此模型显示了如何计算电感器的 DC 和 AC 属性以及导纳和电感。 电感器：由于工作频率下线圈中的趋肤深度相当于载流导线的厚度，因此可以使用单匝线圈特征来捕捉电线中的趋肤效应。此模型显示了如何计算电感器的 DC 和 AC 属性以及导纳和电感。
  • 永磁体：本介绍性示例对典型蹄形磁铁和铁棒的磁场建模进行了描述，在此使用了对称条件来减小问题尺寸，并计算了磁场和力。 永磁体：本介绍性示例对典型蹄形磁铁和铁棒的磁场建模进行了描述，在此使用了对称条件来减小问题尺寸，并计算了磁场和力。
  • 磁阻尼：此模型模拟了传导固体在静磁场中发生振动时的结构阻尼；并计算了对强磁场中的悬臂梁进行谐波激励时产生的影响。 磁阻尼：此模型模拟了传导固体在静磁场中发生振动时的结构阻尼；并计算了对强磁场中的悬臂梁进行谐波激励时产生的影响。
  • 磁法勘探：地下铁矿床会造成地磁异常。此模型计算了矿床的存在对地球背景磁场的干扰。“约化场”公式可对背景场中的小干扰进行求解。 磁法勘探：地下铁矿床会造成地磁异常。此模型计算了矿床的存在对地球背景磁场的干扰。“约化场”公式可对背景场中的小干扰进行求解。

二维或三维的电路和布局耦合仿真

将电气元件视为一个更大系统的一部分时，AC/DC 模块提供了一个带有 SPICE 电路列表的接口，供您选择用于进一步模拟的电路元件。使用基于电路的模拟可以开发更复杂的系统模型，同时保持与电路中关键器件的完整物理场模型之间的关联，从而可以同时在两个层级上实现设计创新和优化。电子器件的布局可以通过 ECAD 导入模块，使用 AC/DC 模块来进行分析。而且这种布局的仿真并不仅仅局限于电磁场。

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与 CAD、MATLAB® 和 Excel® 链接

为了方便您分析机械 CAD 模型的电磁属性，COMSOL 提供了 ECAD 导入模块、CAD 导入模块和高级 CAD 系统的 LiveLink™ 模块。LiveLink 模块可以将参数化 CAD 模型保留在各自的环境中，并从 COMSOL Multiphysics® 内控制几何尺寸，还可以对多个模型参数同时进行参数化扫描。对于重复性模拟作业，LiveLink™ for MATLAB® 允许您使用 MATLAB® 脚本或函数来运行 COMSOL® 模型。COMSOL Desktop® 中用到的所有操作都可以改为通过 MATLAB 命令行的方式来运行。您还可以在 MATLAB 环境中将 COMSOL 命令与现有的 MATLAB 代码混合使用。对于从电子表格中操作的电磁仿真，LiveLink™ for Excel® 提供了一种从 COMSOL Desktop 与包含COMSOL 环境中定义的参数的电子表格数据同步建模的方法。

非线性磁性材料数据库

在AC/DC模块中包含了165种铁磁体和亚铁磁性材料的材料数据库。数据库中包含BH曲线和HB曲线，可用于进行磁场仿真。曲线数据采用密集采样，经过处理消除磁滞效应。超出实验数据范围的取值，采用线性外推获得最大的数值稳定性。

在产品设计时考虑多物理场

虽然设备属性可能主要由电磁场决定其特性，但它们也会受其他类型的物理场影响。例如，热效应可以改变材料的电气属性，在发电机的每一步设计过程中，都需要充分了解发电机中的机电挠度和振动。AC/DC 模块全面地集成在 COMSOL 环境中，可以考虑各种各样的影响虚拟模型的物理效应。

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电磁壳

对于非常薄的结构，AC/DC 模块提供了一系列专用公式来进行高效的电磁仿真，此时结构的物理厚度不再需要在几何模型中表示出来，而是改为使用一个薄壳表示。这种薄壳公式可用于直流、静电、静磁和感应仿真，对于电磁兼容 (EMC) 和电磁干扰 (EMI) 中的电磁屏蔽特别重要。

连贯的电磁场建模流程

以下步骤描述了该模块简洁的建模流程：定义几何结构、选择材料、选择适合的 AC/DC 模块接口、定义边界条件和初始值、自动创建有限元网格、求解，以及结果可视化。所有这些步骤均从 COMSOL Desktop® 中访问。通过一系列预定义的多物理场耦合接口或用户自定义耦合，使用任何能想象到的方式，可将 AC/DC 模块仿真与每个 COMSOL 模块耦合。一个典型的预定义模式是 AC/DC 模块和粒子追踪模块之间耦合模式，这里电场或磁场会作用于有质量或无质量的带电粒子。优化模块可以与 AC/DC 模块耦合，对电压和电流激励、材料属性、几何尺寸等参数进行优化。

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灵活性与鲁棒性

AC/DC 模块包含了二维和三维的静态和动态电磁场分析。AC/DC 模块会在底层方程中生成麦克斯韦方程组，并根据材料属性和边界条件进行求解。软件使用有限元方法，通过数值稳定的棱边元离散，配合最先进的求解器求解这些方程。静态、频域和时域模式分别使用不同的公式进行仿真。结果图形窗口中会呈现一些预设绘图：电场与磁场、电流与电压，或用户自定义物理量与派生值。

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