[发明专利]一种可降低磁屏蔽耦合效应的偶极均匀磁场线圈设计方法

权利要求书

1.一种可降低磁屏蔽耦合效应的偶极均匀磁场线圈的设计方法，其特征在于，所述可降低磁屏蔽耦合效应的偶极均匀磁场线圈，包括以Z轴作为线圈中心对称轴的偶数组闭环的线圈，所述偶数组闭环的线圈以垂直于Z轴的r轴作为对称轴对称布置，所述偶数组闭环的线圈的口径相同且以两组线圈为单位分布，每一个单位内的两组线圈之间电流方向相反，且围绕r轴对称的两组线圈之间的电流方向相同，r轴同一侧的所有线圈的匝数总和为零，所述设计方法包括：

1)确定偶极均匀磁场线圈的结构参数和性能需求；

2)设置偶极均匀磁场线圈的匝数和位置分布；

3)利用磁屏蔽内线圈磁场理论优化偶极均匀磁场线圈的结构参数，仿真计算偶极均匀磁场线圈的性能；

4)判断偶极均匀磁场线圈的性能是否满足性能需求，若不满足性能需求，则跳转执行步骤2)以修改线圈环数和匝数分布；否则得到优化后的偶极均匀磁场线圈的结构参数；

步骤2)中设置偶极均匀磁场线圈的匝数和位置分布时，包括为r轴指定方向侧的任意第i组线圈设置匝数n_i和轴向位置c_i，且匝数n_i以正负值表示电流方向、且所有线圈的匝数n_i总和为零，轴向位置c_i为第i组线圈到r轴的距离；步骤3)中利用磁屏蔽内线圈磁场理论优化偶极均匀磁场线圈的结构参数时，采用的线圈优化函数的函数表达式为：

F_op({c_i},{n_i})＝δB_z({c_i},{n_i})+δB_zc({c_i},{n_i})

其中，F_op({c_i},{n_i})为第i组线圈的线圈优化函数，δB_zc({c_i},{n_i})为第i组线圈的磁屏蔽耦合强度，通过改变磁屏蔽特性引起的线圈磁场变化量作为标定；δB_z({c_i},{n_i})为第i组线圈的线圈不均匀度，且计算函数表达式为：

上式中，B_2m(z,r,{c_i},{n_i})表示偶极均匀磁场线圈在任意位置(z,r)处的磁场，B_2m(0,0,{c_i},{n_i})表示偶极均匀磁场线圈在位置(0,0)处的磁场。

2.根据权利要求1所述的可降低磁屏蔽耦合效应的偶极均匀磁场线圈的设计方法，其特征在于，步骤1)中确定的偶极均匀磁场线圈的结构参数包括磁屏蔽半径b、r轴一侧的半高h和线圈半径a，且其中一种或多种为可调的参数、其余为常数。

3.根据权利要求1所述的可降低磁屏蔽耦合效应的偶极均匀磁场线圈的设计方法，其特征在于，步骤1)中确定的偶极均匀磁场线圈的性能需求包括线圈不均匀度与磁屏蔽耦合强度。