【技术实现步骤摘要】
一种螺线管线圈磁场快速计算方法
本专利技术涉及电磁场数值计算，具体涉及一种螺线管线圈磁场快速计算方法。
技术介绍
在工程中的很多问题都需要计算螺线管产生的磁场。例如，超导磁共振系统中，超导磁体内部产生磁场的部件就是由多个螺线管线圈串联构成；此外，还有变压器等设备也是有螺线管线圈构成。这类设备的特点是，线圈里面的导线圈数多，导线长。因此如果直接采用比奥-撒伐尔定律进行磁场计算是一件非常耗时的工作。在磁共振系统中，要求的磁场均匀度在百万分之几量级。因此，磁场计算不但要求高效率，而且需要高精度。这为线圈的磁场分析以及线圈设计工作带来极大的挑战。因此，有必要提出高效的螺线管线圈磁场计算方法。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是给出一种螺线管线圈快速计算方法，在保证磁场计算精度的前提下提高计算效率。技术方案：一种螺线管线圈快速计算方法，包括以下步骤：以螺线管线圈的轴线为z轴，垂直轴线方向为r轴建立柱坐标系，将螺线管线圈所在空间分为近场区与远场区；对于远场区，利用远场区磁场计算公式计算得到远场区磁...
【技术保护点】
1.一种螺线管线圈磁场快速计算方法，其特征在于，所述方法包括：/n以螺线管线圈的轴线为z轴，垂直轴线方向为r轴建立柱坐标系，将螺线管线圈所在空间分为近场区与远场区；对于远场区，利用远场区磁场计算公式计算得到远场区磁场，所述远场区磁场计算公式是将磁场计算的三维积分公式转化为用多项式与对数的乘积表示的公式；对于近场区，利用近场区磁场计算公式计算得到近场区磁场，所述近场区磁场计算公式是将三维积分转化为用三角函数与对数表示的积分公式。/n
【技术特征摘要】
1.一种螺线管线圈磁场快速计算方法，其特征在于，所述方法包括：
以螺线管线圈的轴线为z轴，垂直轴线方向为r轴建立柱坐标系，将螺线管线圈所在空间分为近场区与远场区；对于远场区，利用远场区磁场计算公式计算得到远场区磁场，所述远场区磁场计算公式是将磁场计算的三维积分公式转化为用多项式与对数的乘积表示的公式；对于近场区，利用近场区磁场计算公式计算得到近场区磁场，所述近场区磁场计算公式是将三维积分转化为用三角函数与对数表示的积分公式。
2.根据权利要求1所述的螺线管线圈磁场快速计算方法，其特征在于，所述利用远场区磁场计算公式计算得到远场区磁场包括：
在螺线管线圈内沿r方向取P1个采样点，沿z方向取P2个采样点，每个采样点处的坐标为(ρ'i,z'j)，则螺线管线圈在空间坐标(ρ,z)处产生的磁场如下：
其中，(Bρ,Bz)表示螺线管线圈在场点产生的ρ,z方向的磁场分量，ωρi、ωzj为对应的权重系数，J表示线圈内的电流密度，S是螺线管线圈的横截面面积，两个拟合函数pz(ρ'i,z'j,ρ,z)，pρ(ρ'i,z'j,ρ,z)的表达式如下：
当ρ＝0时：
pρ(ρ'i,z'j,ρ,z)＝0
当ρ≠0时：
其中，μ0为真空中的磁导率，I为圆环载流，π表示圆周率，an,bn,cn,dn为多项式拟合系数，K为多项式阶次，参数k的定义如下：
eρ、ez的定义如下：
3.根据权利要求2所述的螺线管线圈磁场快速计算方法，其特征在于，所述多项式阶次K＝4，所述多项式系数an,bn,cn,dn的值为：
a0＝1.0,b0＝0
a1＝0.44325141463,b1＝0.24998368310
a2＝0.06260601220...
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