[发明专利]一种跑道型截面线圈主导型超导磁体设计方法及系统

权利要求书

1.一种跑道型截面线圈主导型超导磁体设计方法，其特征在于，包括：

采用有限元方法对关键部分进行参数化建模，并设定各关键部分的各自变化范围；所述关键部分包括铁芯结构、截面线圈分布和端部线圈分布；

通过组合式优化方法对好场区磁场进行优化，在优化迭代过程中各关键部分在各自变化范围内同时进行变化，以求在大参数空间内寻求可能的最优解，完成磁体设计。

2.如权利要求1所述跑道型截面线圈主导型超导磁体设计方法，其特征在于，所述铁芯结构的参数化建模是确定铁芯倒角、铁芯内部挖槽和铁芯端部垫补参数，利用铁芯倒角、铁芯内部挖槽、铁芯端部垫补的细致结构精调好场区内各处磁场。

3.如权利要求1所述跑道型截面线圈主导型超导磁体设计方法，其特征在于，所述截面线圈分布的参数化建模是指通过跑道型截面中线圈电流的分布进行归一化，然后对电流分布进行多项式拟合，将线圈分布的数值解转化为带参数的解析表达式。

4.如权利要求1所述跑道型截面线圈主导型超导磁体设计方法，其特征在于，所述端部线圈分布的参数化建模是指在线圈端部回线位置，对端部引入函数化的偏移量。

5.如权利要求1所述跑道型截面线圈主导型超导磁体设计方法，其特征在于，所述通过组合式优化方法对好场区磁场进行优化，以求在大参数空间内寻求可能的最优解，包括：

根据初步计算确定线圈外轮廓分布，通过离散化电流分布确定磁铁线圈截面及端部的电流分布函数中的各项系数；

对各系数进行第一级优化，在大参数空间上顺找预设参数范围的初步最优解作为第一级参数范围；

对第一级优化后的各系数进行第二级优化，将第一级参数范围优化为第二级参数范围；

对第二级参数范围进行第三级优化，将第二级参数范围进一步优化为第三级参数范围。

6.如权利要求5所述跑道型截面线圈主导型超导磁体设计方法，其特征在于，所述第一级优化、所述第二级优化都采用遗传算法进行优化，所述第三级优化采用粒子群算法进行优化。

7.如权利要求5所述跑道型截面线圈主导型超导磁体设计方法，其特征在于，所述预设参数范围根据磁体结构可行性进行预先设置。

8.如权利要求5所述跑道型截面线圈主导型超导磁体设计方法，其特征在于，所述第二级参数范围为第一级优化结果的50％～150％。

9.如权利要求5所述跑道型截面线圈主导型超导磁体设计方法，其特征在于，所述第三级参数范围为第二级优化结果的90％～110％。

10.一种跑道型截面线圈主导型超导磁体设计系统，其特征在于，包括：

第一处理模块，采用有限元方法对关键部分进行参数化建模，并设定各关键部分的各自变化范围；所述关键部分包括铁芯结构、截面线圈分布和端部线圈分布；

第二处理模块，通过组合式优化方法对好场区磁场进行优化，在优化迭代过程中各关键部分在各自变化范围内同时进行变化，以求在大参数空间内寻求可能的最优解，完成磁体设计。