AC/DC 模块更新

COMSOL Multiphysics® 5.4 版本为“AC/DC 模块”的用户提供了预置的线圈和磁芯零件库,新增了多层薄结构中的电流和焦耳热,以及利用虚功计算非线性材料所受电磁力的功能。请阅读以下内容,进一步了解“AC/DC 模块”的所有更新功能。

多层壳中的电流

在多层导电薄壳中的电感效应可以忽略(也就是说,集肤深度远大于所研究的器件)的情况下,新的电流,多层壳 接口可用于计算多层壳中的电流和电势分布。该接口支持在三维表面上进行稳态分析。

“传热模块”具有类似的功能,通过多层壳传热实现。您可以将这两个模块结合使用,分析多层结构中的焦耳热。不仅如此,通过将此功能与新的“复合材料模块”结合使用,您还可以同时分析多层结构中的焦耳热和热膨胀。

以下模型使用了此功能:

使用“电流,多层壳”接口模拟的 PCB 线圈。 带过孔的 PCB 线圈表面的电势分布。 带过孔的 PCB 线圈表面的电势分布。

线圈和磁芯零件库

“AC/DC 模块”新增的“零件库”包含各种形状的线圈和磁芯。在分析变压器、电感器、电动机和执行器时,使用新的“零件库”可以提高建模效率,其中的零件是完全参数化的实体、表面和曲线,您可以根据需要将这些零件组合成更复杂的形状。软件会自动生成一些重要的边界选择(如馈电边界)使建模更加便捷。

“AC/DC 模块”的“零件库”中提供的线圈和磁芯。 “AC/DC 模块”的新“零件库”包含完全参数化的线圈和磁芯。 “AC/DC 模块”的新“零件库”包含完全参数化的线圈和磁芯。

利用虚功计算非线性材料所受的电磁力

新版本为通过 B-H 曲线表征的非线性磁性材料定义了磁能密度和磁共能密度。利用虚功方法计算磁力时,磁能和磁共能非常有用,计算结果往往比使用麦克斯韦应力张量更精确。虚功方法可以给出总力和扭矩,主要适用于将零件视为刚体的情况——例如,为电动机和执行器建模时常使用这一假设。与动网格灵敏度 特征结合使用时,支持这种建模方法。

三相同步电机动画,其中装有表贴式永磁体(蓝色/黄色),该模型用于计算磁通密度(顶部图例)和电流密度(底部图例)。

磁饱和材料模型得到改进

通过在 B-H 曲线及其反曲线 H-B 曲线的插值函数中去除重复输入数据的要求,改进了磁饱和模型。举例来说,从“AC/DC 模块”材料数据库中的 Soft Iron 材料着手设置新的用户定义材料时,改进的模型可将工作量减少两倍。

新增教学案例

COMSOL Multiphysics® 5.4 版本新增了三个教学案例。