[发明专利]一种基于矩形截面的直DCT型线圈实体建模方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于矩形截面的直DCT型线圈实体建模方法及装置，包括获取直DCT型线圈参数方程；沿着导体路径将直DCT线圈分为若干离散导体块；基于线圈参数方程，建立所有离散导体块两端矩形截面顶点的坐标；将所有离散导体块的矩形截面顶点的坐标顺序连接，得到线圈的实体模型。因此，本发明采用参数化建模方法，能够实现直DCT型线圈模型方便、准确建模。

技术领域

本发明是关于一种基于矩形截面的直DCT(Discrete Cosine Theta离散型余弦电流分布)型线圈实体建模方法、装置、设备及介质，涉及超导磁体技术领域。

背景技术

粒子加速器技术未来的发展方向是高能量、高流强和高亮度，这就要求磁体系统必须兼具高场强和高场质量的特点。

超导磁体技术可满足高场要求，其中，DCT型线圈是用离散电流线空间位置的方式来实现具有特定空间分布磁场，用来产生磁场的电流密度在空间的分布呈cos(mθ)分布，m代表磁场的阶数，m＝1代表二极场，m＝2代表四极场，以此类推。DCT型线圈理想的磁场分布和多层可嵌套特点，使该结构非常适合应用于各类有高场强和高场质量需求的磁体。DCT型线圈具有尺寸紧凑、励磁效率高及易于加工等优点，超导DCT磁体技术的发展和应用对未来高能物理实验研究具有非常重要的意义。

超导磁体的设计过程中，需要精确确定电流分布位置，尽可能真实地还原线圈结构。然而直DCT型线圈结构复杂，现有建模过程极为繁琐。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，针对上述问题，本发明的目的是提供提出一种自底向上方便快捷的基于矩形截面的直DCT型线圈实体建模方法、装置、设备及介质。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种基于矩形截面的直DCT型线圈实体建模方法，包括：

获取直DCT型线圈参数方程；

沿着导体路径将直DCT线圈分为若干离散导体块；

基于线圈参数方程，建立所有离散导体块两端矩形截面顶点的坐标；

将所有离散导体块的矩形截面顶点的坐标顺序连接，得到线圈的实体模型。

进一步地，直DCT型线圈参数方程为：

f(z)·sin(mθ)＝(i-1/2)/n

式中，f(z)为形函数，m为线圈极数，θ为导线的角位置，n为导线匝数，i为单根导线数；

对于端部而言，f(z)遵从一定形函数分布：

f(z)＝cos(·(z-L_s/2)/(2·L_e))

式中，L_s为直边段的长度，L_e为直边段末端到导体最端部的距离，z为线圈在z方向的位置变量。

进一步地，沿着导体路径将直DCT线圈分为若干离散导体块，其中，单个离散导体块的几何形状基于离散导体块在所有节点的位置分布确定。

进一步地，对于矩形截面的导体，采用八节点确定每个离散导体块的形状。

进一步地，矩形截面顶点的坐标(x,y,z)：

x＝r*cos(θ+θ′)

y＝r*sin(θ+θ′)

z＝f^-1(z)

式中，r为矩形截面中心点O′与全局坐标系中心O的距离，θ′为角度偏移，f^-1为f(z)的逆函数。