[发明专利]一种计及非对称性的螺线管线圈电磁场数值计算方法

权利要求书

1.一种计及非对称性的螺线管线圈电磁场数值计算方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤1：利用微元法，分别将螺线管线圈和轴对称线圈划分为导线微元；

步骤2：比较轴对称线圈模型和螺线管线圈模型，得到螺线管线圈的导线微元与轴对称线圈的导线微元的夹角θ；

步骤3：计算螺线管线圈绕制的导线的斜率α，α＝tanθ；

步骤4：通过轴对称线圈的激励电流再叠加轴向激励电流，等效计算螺线管线圈绕制时的非对称性对电磁场的影响，将螺线管线圈的激励电流在三维坐标系下正交分解为I_x、I_y、I_z，I_x、I_y、I_z分别为螺线管线圈的激励电流的x轴分量、y轴分量和z轴分量，则I_x＝0，I_y＝I_zhou，I_zhou为轴对称线圈的激励电流，轴向激励电流即为I_z；

步骤5：计算步骤4的轴向激励电流I_z＝I_zhou tanθ，螺线管线圈的激励电流的大小I_luo与轴对称线圈的激励电流I_zhou的比例系数为

步骤6：结合轴对称线圈的激励电流I_zhou和比例系数γ，计算螺线管线圈的电磁场；

所述计算螺线管线圈的电磁场采用麦克斯韦公式

其中，表示哈密顿算子，表示磁场强度，表示电流密度，表示电流密度的Z轴分量，表示电流密度的Y轴分量，s表示单匝线圈的截面积，表示磁感应强度，表示电场强度，σ_e表示电导率，为螺线管线圈激励电流；

所述步骤6后对螺线管线圈的电磁场进行仿真验证，仿真验证方法包括以下步骤，

步骤1：采用有限元多物理场耦合软件建立二维轴对称的螺线管线圈模型，将线圈导线的参数及尺寸，线圈层数和匝数设置的与螺线管线圈一致；

步骤2：设定无限远处磁场强度为0，边界条件设置为磁绝缘；

步骤3：划分空气域和线圈域，将模型分为近场区域和远场区域，设置模型的边界尺寸；

步骤4：将近场区域以一定的网格密度划分，将远场区域以预定义的网格密度划分；

步骤5：有限元多物理场耦合软件设置为瞬态研究，并设置时间尺度、时间步长；

步骤6：进行仿真计算，添加二维绘图组，观察磁场的强度大小和分布。

2.根据权利要求1所述的计及非对称性的螺线管线圈电磁场数值计算方法，其特征在于，步骤2中，其中H为导线的线宽，h为导线的绝缘层厚度，r为此层螺线管线圈的半径。

3.根据权利要求1所述的计及非对称性的螺线管线圈电磁场数值计算方法，其特征在于，

所述仿真验证方法的步骤3中，所述近场区域为线圈模型尺寸2-3倍。

4.根据权利要求1所述的计及非对称性的螺线管线圈电磁场数值计算方法，其特征在于，所述远场区域为近场区域尺寸2-3倍。

5.根据权利要求1所述的计及非对称性的螺线管线圈电磁场数值计算方法，其特征在于，所述模型的边界尺寸为线圈模型尺寸的4-9倍。

6.根据权利要求1所述的计及非对称性的螺线管线圈电磁场数值计算方法，其特征在于，仿真验证方法的步骤4中，所述的一定的网格密度为网格密度不大于0.5mm。

7.根据权利要求1所述的计及非对称性的螺线管线圈电磁场数值计算方法，其特征在于，仿真验证方法的步骤5中，所述的时间尺度为8-10ms。

8.根据权利要求1所述的计及非对称性的螺线管线圈电磁场数值计算方法，其特征在于，仿真验证方法的步骤5中，所述的时间步长为0.01ms或0.001ms。