[发明专利]一种矢量磁体结构

权利要求书

1.一种矢量磁体结构，其特征在于，该磁体结构包括第一线圈、第二线圈和/或第三线圈；

所述第一线圈采用一对极头沿X轴方向放置的DCT二极线圈，用以产生沿X轴方向分布的Bx矢量磁场；

所述第二线圈采用一对极头沿Y轴方向放置的DCT二极线圈，用于产生沿Y轴方向分布的By矢量磁场，其中，所述第二线圈设置在所述第一线圈外侧，使其空间上呈现所述第二线圈包覆所述第一线圈的结构；

所述第三线圈，用于产生沿Z轴方向分布的Bz矢量磁场；

其中，XYZ为笛卡尔坐标系，Z轴为所述DCT二极线圈的中心轴方向，所述DCT二极线圈极头方向为Y轴，所述DCT二极线圈极间对称面上垂直于Z轴的方向为X轴。

2.根据权利要求1所述的矢量磁体结构，其特征在于，所述第三线圈放置在所述第二线圈外侧组成矢量磁体，空间结构上呈现套于所述第一线圈和第二线圈的线圈组合；

或者所述第三线圈与第一线圈和第二线圈同骨架，所述第三线圈在轴向加持所述第一线圈和第二线圈组成矢量磁体；

或者所述第三线圈内嵌于所述第一线圈内部组成矢量磁体。

3.根据权利要求2所述的矢量磁体结构，其特征在于，所述第三线圈采用螺管型磁体、跑道型磁体或马鞍型磁体。

4.根据权利要求1所述的矢量磁体结构，其特征在于，所述DCT二极线圈包括由两个单极线圈围设成的筒式电磁线，所述筒式电磁线固化在骨架上形成筒式磁体结构，所述单极线圈之间串联连接；其中，每一所述单极线圈包括间隔环绕设置的N匝电磁线圈，其中，N为整数，是设定的单极线圈的总电磁线匝数。

5.根据权利要求4所述的矢量磁体结构，其特征在于，所述筒式电磁线的电流密度J在环向分布近似呈cos(θ)的规律分布，即j_z＝j₀ cos(θ)，其中，j₀为通过电磁线横截面内的电流密度，j_z为环向分布的等效电流密度Z分量，θ指以X轴为起始轴，绕Z轴逆时针旋转的角度。

6.根据权利要求5所述的矢量磁体结构，其特征在于，所述筒式电磁线在环向的位置分布满足流函数sin(θ)＝(i-1/2)/N，其中，i为电磁线序号，为{1，N}之间的任意整数。

7.根据权利要求6所述的矢量磁体结构，其特征在于，电流线角度分布θ_i＝Arcsin((i-1/2)/N)。

8.根据权利要求7所述的矢量磁体结构，其特征在于，所述筒式电磁线各匝的直边段坐标为(Rcos(θ_i)，Rsin(θ_i)，z)，其中，R为电磁线在极坐标系下分布的半径，筒式电磁线各匝连续要求的弧段其坐标z满足流函数：

cos(π·(z-hl)/(2·he))·sin(θ)＝(i-1/2)/N，

其中，hl指直边段长度的一半，he指线圈弧段在z方向的最大长度。

9.根据权利要求1所述的矢量磁体结构，其特征在于，所述DCT二极线圈可以多层嵌套组合实现功能增强需求，即采用多个同轴不同R的DCT二极线圈组合成具有设定磁场要求的磁体，多层组合DCT二极线圈可采用串联或并联连接加电，也可各自独立加电，其中，R为电磁线在极坐标系下分布的半径。

10.根据权利要求1～9任一项所述的矢量磁体结构，其特征在于，所述第一线圈、第二线圈和第三线圈均采用超导线缆制作；

或者，所述第一线圈、第二线圈和第三线圈均采用低导电性能的常规线缆制作。