【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁体结构领域，特别是涉及一种dct磁体场质量微调优化方法。
技术介绍
1、电磁线圈被广泛应用于社会各领域，从与日常生活息息相关的电磁炉，到医疗设备mri，再从小学生的科普道具到科学家的大型加速器科学装置，电磁线圈一直默默服务人类。随着科学技术的发展，电磁线圈经历了从低效低能的常导线圈到高效高能的超导磁体的应用发展；同时驱动于工业社会及科学技术发展的需求，尤其是当代粒子加速器磁体的需求，对电磁线圈的结构设计有了更高要求。
2、而其中dct(离散余弦角)线圈型磁体不仅可产生具有高场、高场质量的纯多极场或多极组合磁场，而且还具有结构紧凑、激磁效率高和适于大孔径等特征。在dct线圈的磁体应用中，理论上dct线圈的磁场质量可轻松达到1‰或更高，但对于粗导线绕制、采用主极流函数生成的dct线圈磁体，却是难以精确控制其场质量精度；另外，在加速器领域和其他科学应用领域中，有时需要好于100ppm或者更高的场质量精度，此时采用细规导线绕制、主极流函数生成的dct线圈也难以达到此精度。
3、dct线圈是利用离散电流线位置实现线圈工程电流密度沿切面环向呈余弦角分布的一种线圈，现有技术中cn202010418735.1中等效电流密度jz在环向近似以cos(mθ)的规律分布，理论上这种电流密度分布所激励的磁场具有天然的纯2m极量，相比于cct线圈通过抵消场轴向分量的多极场产生机制，dct线圈的激磁效率高很多，dct线圈的高场质量源自于磁体导体分布的余弦角分布逼近，在工程中，导体线规具有尺度，因此无法无限逼近理想余弦角
技术实现思路
1、本专利技术提供一种dct磁体场质量微调优化方法及设计方式，该方法通过调整流函数来控制dct线圈在切面内的导体角度分布，从而优化磁场设计，提高磁场质量，解决了现有dct线圈磁场控制主极量本征的一些多极谐波的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种dct磁体场质量微调优化方法，通过调整流函数来控制导体角度分布，以实现高精度的磁场设计，所述流函数为微调主极流函数或修正主极流函数。
3、可选的，所述微调主极流函数为：
4、
5、其中，m0为该流函数对应磁场的主极2m0极主磁场的本征参数，m为调谐项的序数，为该2m0极场主谐波量的调谐系数，通常仅取前1～2项，即和
6、
7、可选的，所述修正主极流函数为：
8、
9、其中，m0为该流函数对应主磁场的特征参数，m取不小于m0的任意整数，代表除主极场以外的任意2m极谐波磁场的特征参数，通常为1，其余am为调谐2m极谐波磁场的调谐系数，微调主极流函数为仅保留主极项和主极本征谐波项的修正主极流函数。
10、可选的，所述场质量优化用调谐系数的初始值设为所述主极流函数生成所述dct线圈各项谐波量的相反数，然后结合优化算法进行寻优。
11、可选的，所述优化算法可选择线性规划法、遗传算法或淬火算法等。
12、可选的，所述调谐系数矩阵取有限项，调控项为所述dct线圈若干本征谐波项中的一个或一组，如2m极磁场的本征谐波项系数为{a3m，a5m，a7m，……}中的一项或多项，此时修正主极流函数简化为更具一般性的微调主极流函数：其中，m0为该流函数对应主磁场的特征参数，m为调谐项的序数，通常只取前1～2项。
13、优选的，所述优化方法可以获得高于0.01％场质量精度的主极磁场。
14、本专利技术还提供一种dct磁体设计方式，上述的dct磁体场质量微调优化方法，通过设定所需多极场调谐系数形成特殊磁场。
15、可选的，形成特殊磁场的方式为两个或多个多极场以一固定的比例耦合加载。
16、可选的，所述特殊磁场为定比例二、四、六极磁体中的两个或三个的组合磁体。
17、本专利技术的有益效果：首先，本专利技术还提供了一种dct磁体场质量微调优化方法，通过调整流函数可以实现对dct线圈磁场的高精度优化，大大提高了磁场的质量和稳定性；并通过设定所需多极场调谐系数，可以快速生成满足特殊需求的dct线圈型磁体，大大提高了设计效率。本专利技术还提供了一种dct磁体设计方式，为具有特殊场形需求的物理需求情态提供了更加便捷的磁体设计方案。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种DCT磁体场质量微调优化方法，其特征在于：通过调整流函数来控制导体角度分布，以实现高精度的磁场设计，所述流函数为微调主极流函数或修正主极流函数。
2.根据权利要求1所述的DCT磁体场质量微调优化方法，其特征在于：所述微调主极流函数为：
3.根据权利要求1所述的DCT磁体场质量微调优化方法，其特征在于：所述修正主极流函数为：
4.根据权利要求2或3所述的DCT磁体场质量微调优化方法，其特征在于：所述场质量优化用调谐系数的初始值设为所述主极流函数生成所述DCT线圈各项谐波量的相反数，然后结合优化算法进行寻优。
5.根据权利要求4所述的DCT磁体场质量微调优化方法，其特征在于：所述优化算法可选择线性规划法、遗传算法或淬火算法。
6.根据权利要求2所述的DCT磁体场质量微调优化方法，其特征在于：所述调谐系数矩阵取有限项，调控项为所述DCT线圈若干主谐波量项中的一个或一组，如2m极磁场的主谐波项系数为{a3m，a5m，a7m，……}中的一项或多项，此时修正主极流函数简化为更具一般性的微调主极流函数：
7.根据权
8.一种DCT磁体设计方式，其特征在于：采用权利要求1-7任一项所述的DCT磁体场质量微调优化方法，通过设定所需多极场调谐系数形成特殊磁场。
9.根据权利要求8所述的DCT磁体设计方式，其特征在于：形成特殊磁场的方式为两个或多个多极场以一固定的比例耦合加载。
10.根据权利要求8所述的DCT磁体设计方式，其特征在于：所述特殊磁场为定比例二、四、六极磁体中的两个或三个的组合磁体。
...【技术特征摘要】
1.一种dct磁体场质量微调优化方法，其特征在于：通过调整流函数来控制导体角度分布，以实现高精度的磁场设计，所述流函数为微调主极流函数或修正主极流函数。
2.根据权利要求1所述的dct磁体场质量微调优化方法，其特征在于：所述微调主极流函数为：
3.根据权利要求1所述的dct磁体场质量微调优化方法，其特征在于：所述修正主极流函数为：
4.根据权利要求2或3所述的dct磁体场质量微调优化方法，其特征在于：所述场质量优化用调谐系数的初始值设为所述主极流函数生成所述dct线圈各项谐波量的相反数，然后结合优化算法进行寻优。
5.根据权利要求4所述的dct磁体场质量微调优化方法，其特征在于：所述优化算法可选择线性规划法、遗传算法或淬火算法。
6.根据权利要求2所述的dct磁体场质量微调优化方法，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：梅恩铭，吴巍，梁羽，尤玮，韩正男，童玉锦，陈玉泉，张翔，张京京，姚庆高，孙良亭，杨建成，马力祯，杨文杰，韩少斐，
申请(专利权)人：先进能源科学与技术广东省实验室，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。