COMSOL Multiphysics^®6.1 发布亮点

AC/DC 模块更新

COMSOL Multiphysics^®6.1 版本为“AC/DC 模块”的用户极大地改善了电机建模的可用性，添加了新的磁流体动力学多物理场接口，并扩展和改进了集总参数提取功能。

电机的磁体阵列

新的磁体特征可用于模拟磁化域或规则样式的磁化域，其中磁化方向可以通过数学表达式或简单地选择北和南极边界来指定。这个新增的特征包含专门的功能，使您可以轻松设置 Halbach 阵列和复杂的转子模式。

磁体特征有以下两种形式：

1. 用于旋转机械，磁接口的非导电磁体特征以及磁场，无电流接口的磁体特征
2. 用于旋转机械，磁接口的导电磁体特征以及磁场接口的磁体特征

导电磁体特征使您能够在内部边界上应用电绝缘，从而更容易地计算分段磁体中的循环电流和损耗。此外，还支持损耗计算子特征。这两种形式都支持剩余磁通密度和非线性永磁体本构关系。您可以在以下模型中查看这一新特征的应用演示：

• generator_2d
• linear_motor_2d
• one_sided_magnet
• permanent_magnet
• pm_motor_2d_introduction
• pm_motor_3d
• rotating_machinery_3d_tutorial
• sector_generator_3d
• static_field_halbach_rotor_3d

电机的绕组布局

多相绕组特征通常用于在二维电机仿真中为规则线圈样式的电机绕组进行建模。在这种模式下，以相同的相角携带相同电流的一个或一组线圈通常称为一个相。多相绕组特征通过强制执行标准的绕组布局来简化多相系统的激励，并可以自动检测不一致的配置。对于不遵循标准模式的情况，该特征还可以支持用户定义的布局配置。

多相绕组特征支持损耗计算子特征，可以自动确定电阻损耗。在进行二维仿真时，该特征可用于旋转机械，磁物理场接口。您可以在现有的永磁电机二维模型中查看这一新特征的应用演示。

用于磁场和旋转机械的无源导体特征

磁场和旋转机械，磁接口中的无源导体特征可以在内部边界上施加电绝缘，使您可以更容易地计算分段导体中的循环电流和损耗。此特征与导电磁体特征有许多相似之处，但不同的是，前者仅支持不包含磁化的 B-H 本构关系，即相对磁导率、B-H 曲线和有效 B-H 曲线。与导电磁体特征一样，无源导体特征支持损耗计算子特征，用于确定电阻损耗。旋转机械三维建模教程模型演示了这一新特征的使用。

磁致伸缩材料模型得到更新

磁致伸缩多物理场耦合已拆分为非线性磁致伸缩和压磁效应耦合。（后者也称为线性磁致伸缩。）

除了这些新的多物理场耦合以外，还引入了两个新的安培定律变体（安培定律，非线性磁致伸缩和安培定律，压磁）和两个新的多物理场接口（非线性磁致伸缩和压磁）。新的多物理场接口基于磁场与固体力学接口之间的耦合。新的安培定律，非线性磁致伸缩特征支持损耗计算子特征，这个子特征可以使用 Steinmetz 或 Bertotti 等经验损耗模型自动确定叠片铁芯中的电阻和磁损耗。

普通的安培定律特征中添加了新的本构关系解析磁化曲线（假设其材料类型已设置为固体）。新的多物理场耦合、安培定律特征和本构关系在磁场和旋转机械，磁接口中提供，此耦合功能和专用特征需要结合使用“AC/DC 模块”与“结构力学模块”、或“声学模块”，或“MEMS 模块”。新的本构关系只需要“AC/DC 模块”。您可以在非线性磁致伸缩换能器模型中查看这些磁致伸缩更新功能。

基于槽填充因子计算线圈导线横截面积

对于线圈特征，均匀多匝导线模型已得到更新，其中添加了常用于电机建模的新设置。现在可以从定子槽的填充因子（也称为槽填充因子）推导出线圈导线横截面积，然后，根据所选域的面积和线圈横截面中所需铜的相对量推导出导线的厚度。您可以在永磁电机二维模型中查看这一新特征的应用演示。

包含无源导体的阻抗矩阵计算

磁场，仅电流接口中的无源导体特征是该接口的导体特征的简化版本，用于计算阻抗矩阵，并指派给未主动激励或终止但可能携带涡流的导电域。它通常没有终端或接地边界，并且不会在阻抗矩阵中生成任何条目。该特征支持电绝缘子特征，用于对内部边界上的电绝缘薄层进行建模，从而可以更轻松地计算分段导体中的循环电流和损耗。

电路提取

电路提取器插件可以将集总量的矩阵转换为电路，然后，可以将这些电路用作电磁设备的集总表示。常用场景为，对有限元模型进行源扫描研究，并提取集总矩阵；然后将这些矩阵馈送到电路提取器插件中。一旦经过验证，该电路就可以作为集总表示，用于解决有限元计算过于消耗资源的情况。这种方法可以看作是一种基于物理场的降阶建模 (ROM) 形式。

静电、电流和静电，边界元接口现在可以产生电容（和电阻）矩阵，其格式与电路提取器插件直接兼容。磁场和电场接口现在支持稳态源扫描和频域源扫描研究类型，并生成阻抗、电阻和电感矩阵，其格式与电路提取器插件兼容。电路提取器本身已扩展为支持阻抗矩阵，您可以在电路提取器和从电磁仿真中提取电路模型中查看其应用演示。

磁流体动力学建模

新的磁流体动力学多物理场接口耦合了流体流动与电磁场，可用于对液态金属和某些等离子体进行建模。新接口包含磁场接口（或磁场和电场接口）、层流接口以及磁流体动力学多物理场耦合，其中将电磁物理场中的洛伦兹力应用于层流，并将层流中的洛伦兹速度项应用于电磁物理场。

这个多物理场接口有三种变体：具有面外电流的二维、具有面内电流的二维，以及三维。具有面外电流的二维变体使用磁场接口，而其他两个变体则使用磁场和电场接口，这三种变体都只在“AC/DC 模块”中提供。多物理场耦合特征可以单独使用，并在“AC/DC 模块”和“等离子体模块”中提供。哈特曼边界层和磁流体动力学泵模型演示了这一耦合功能。

磁流体动力学的液态金属材料库

AC/DC 材料库已得到扩展，现在包含Liquid Metals文件夹用于磁流体动力学建模。这个新文件夹包含各种液态金属（包括钛、钢、铁、镍、铜、铝、镁、锡、锂、钠等）以及它们的材料属性，包括热导率、电导率、动力黏度和密度。您可以在磁流体动力学泵模型中查看这一更新。

“磁场和电场”接口支持时域

磁场和电场接口现在支持瞬态研究类型。此外，默认的外部边界条件已从具有电绝缘子特征的磁绝缘更新为具有接地子特征的磁绝缘，使其与磁场接口中的默认磁绝缘边界条件一致。电磁制动器模型演示了这一更新功能。

轴对称电磁仿真具有更好的性能、数值稳定性和精度

二维轴对称的磁场与磁场和电场接口现在基于协变公式，与以前版本中使用的公式相比，前者可以提供更好的性能、数值稳定性和精度。协变公式可以处理柱坐标系中对称轴的固有奇异属性。您可以在三维电感器模型的轴对称近似分析、电感器中的小信号分析以及电动悬浮装置模型中查看这些功能改进。

超导体建模工作流程得到改进

磁场，无电流和磁场公式接口之间新增的多物理场耦合特征尤其适用于超导体建模。“磁场公式”、“磁场，无电流”耦合特征可以确保法向磁通密度和跨边界的切向磁场之间的连续性。

超导带，其中使用混合电位公式（使用磁场 H 和磁标势 V_m）进行建模。

使用“多层阻抗边界条件”在基板上模拟薄层

新的多层阻抗边界条件是对阻抗边界条件特征的扩展，支持在基板顶部模拟一系列几何薄层。该边界条件用于外部边界，其中已知物理场仅穿透边界外的一小段距离。简而言之，此特征结合了多层过渡边界条件和阻抗边界条件。这个新特征适用于磁场接口。

显示层堆叠中电流和热量分布的全保真模型。

新的和更新的教学案例

COMSOL Multiphysics^®6.1 版本的“AC/DC 模块”引入了多个新的和更新的教学案例。