函數(shù)分布，然后利用By展開式對(duì)應(yīng)特定 η，m時(shí)表達(dá)式，容易找到電磁場(chǎng)與諧波函數(shù)分量之間的 對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而通過
求解電流密度系數(shù)鮮·。 (4) 流函數(shù)分布。將電流密度系數(shù)帶入圓柱面z，,方向電流·，:徐，然后根據(jù)電流密 度表達(dá)式得到流函數(shù)分布結(jié)果。 (5) 優(yōu)化參數(shù)。繼續(xù)利用電流密度凝，香計(jì)算產(chǎn)生的By磁場(chǎng)強(qiáng)度，然后與目標(biāo)電磁場(chǎng) 強(qiáng)度進(jìn)行比較，計(jì)算均勻度以及功率損耗函數(shù)P，將兩者加權(quán)和作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，對(duì)電流 密度系數(shù)^^進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，直到By磁場(chǎng)強(qiáng)度仿真結(jié)果與目標(biāo)函數(shù)值較為接近，且損耗函 數(shù)低，停止優(yōu)化。
[0021] (6)線圈結(jié)構(gòu)確定。根據(jù)最優(yōu)電流密度系數(shù)_#得出最優(yōu)電流密度分布以及流函數(shù) 分布，并據(jù)此得到勻場(chǎng)線圈的結(jié)構(gòu)。
[0022]本發(fā)明的實(shí)施例： a) 設(shè)定設(shè)計(jì)的電磁場(chǎng)諧波函數(shù)階數(shù)n，m，利用諧波函數(shù)階數(shù)與電流密度函數(shù)階數(shù)之間 的關(guān)系，確定1，k的數(shù)值； b) 根據(jù)諧波函數(shù)階數(shù)，確定電流密度函數(shù)各參數(shù)數(shù)值，得出對(duì)應(yīng)的電流密度表達(dá)式。
c) 設(shè)定霍爾巴赫磁體尺寸參數(shù)，包括內(nèi)徑r，DSV，高度L。根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式
以及F值，選擇m與k對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過查 表得出參數(shù)丨￡^，◎，芡&:,的系數(shù)。
[0024]表 1
d)通過__=:·%:(或者_(dá)海>|5_)求解電流密度系數(shù)
[0025] e)計(jì)算對(duì)應(yīng)階數(shù)n，m磁場(chǎng)強(qiáng)度值，根據(jù)上述參數(shù)在DSV內(nèi)選擇100個(gè)目標(biāo)點(diǎn)數(shù)，利用 目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算各點(diǎn)電磁場(chǎng)強(qiáng)度值。
以及諧波函數(shù)倌
f) 計(jì)算優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)丨
，其中線性度
線圈耗能
調(diào)整電流密度系數(shù):?值，重復(fù)步驟e_f，直到目標(biāo)函數(shù)T得 到一個(gè)較小的值為止。 g) 根據(jù)流函數(shù)S表達(dá)式，計(jì)算流函數(shù)分布，確定線圈分布。
[0027]下面以y勻場(chǎng)線圈為例，m=k_l時(shí)，步驟a得出（l，k)為(3,2)，步驟b確定J，幫值分 別為0，0，步驟C確定el，e2，c'l的系數(shù)分別為0，戲露，0，步驟d計(jì)算得到％ S[-3.98e-09，1 · 75e-09，-6 · 09e-10，1 · 05e-10]，步驟e結(jié)算得到By


步驟f計(jì)算得到T為32.0107,改變?%，繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)電流密度系數(shù)值，并計(jì) 算流函數(shù)，得到線圈分布如圖2所示，其中實(shí)線和虛線部分是表示電流流向相反的線圈。
[0028] 圖3給出了 m=k+l時(shí)，y梯度線圈優(yōu)化結(jié)果，為了進(jìn)一步對(duì)比m，k兩種關(guān)系下的結(jié)果， 對(duì)優(yōu)化之后兩種線圈結(jié)構(gòu)在180個(gè)目標(biāo)點(diǎn)上目標(biāo)電磁場(chǎng)和仿真電磁場(chǎng)結(jié)果的對(duì)比，如圖4,5 所示，可以通過對(duì)比明顯看出m=k-l時(shí)的設(shè)計(jì)結(jié)果更為接近目標(biāo)場(chǎng)，但m=k+l線圈結(jié)構(gòu)相對(duì) 更為簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
[0029] 下面對(duì)兩種類型的目標(biāo)函數(shù)結(jié)果，以及功率損耗和線性度做了進(jìn)一步對(duì)比，與上 文分析一致，見下表4
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種霍爾己赫磁體勻場(chǎng)線圈，其特征在于，所述霍爾己赫磁體結(jié)構(gòu)為:將不同磁化方 向的永磁體按照一定的偏轉(zhuǎn)角度排列成圓柱狀，磁場(chǎng)方向形成閉合回路，使得圓柱腔內(nèi)得 到均勻的，較強(qiáng)的電磁場(chǎng)而漏磁場(chǎng)較小， 在霍爾己赫型磁體內(nèi)部安裝電磁脈沖線圈，通過通電的各種勻場(chǎng)線圈產(chǎn)生特定空間分 布的磁場(chǎng)疊加在主磁場(chǎng)上，分別對(duì)應(yīng)抵消其中的不均勻場(chǎng)分量，從而提高主磁場(chǎng)均勻度。2. -種霍爾己赫磁體勻場(chǎng)線圈的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括W下步驟： 步驟1)確定電流密度表達(dá)式； 步驟2)利用奧薩瓦特定律，建立電流密度函數(shù)J與電磁場(chǎng)By之間的關(guān)系； 步驟3)確定電磁場(chǎng)與諧波函數(shù)分量對(duì)應(yīng)關(guān)系； 步驟4)確定流函數(shù)分布； 步驟5)優(yōu)化電流密度參數(shù)； 步驟6)確定線圈結(jié)構(gòu)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的霍爾己赫磁體勻場(chǎng)線圈的其設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟 (1) 中的電流密度表達(dá)式為：4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的霍爾己赫磁體勻場(chǎng)線圈的其設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟 (2) 中的諧波函數(shù)與電流密度階數(shù)之間的關(guān)系W及對(duì)應(yīng)的電磁場(chǎng)表達(dá)式為：5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的霍爾己赫磁體勻場(chǎng)線圈的其設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟 (3) 中的根據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和性能方面要求，靈活選擇n，m的關(guān)系，并對(duì)應(yīng)特定n，m表達(dá)式，找 到電磁場(chǎng)與諧波函數(shù)分量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系求解電流密度系數(shù)礙:。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的霍爾己赫磁體勻場(chǎng)線圈的其設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟 巧）中的根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)f =:洶媒半惠2賢，優(yōu)化線性度，線圈耗能，得到更合理的線圈分 布結(jié)構(gòu)。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的霍爾己赫磁體勻場(chǎng)線圈的其設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述設(shè)計(jì) 方法也可W利用在霍爾己赫磁體的梯度線圈設(shè)計(jì)中，即（η，m)為（1，0)，（ 1，1)，（ 1，-1)的情 況。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種霍爾巴赫磁體勻場(chǎng)線圈及其設(shè)計(jì)方法，具體針對(duì)霍爾巴赫磁體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主磁場(chǎng)方向，根據(jù)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)特征對(duì)電流密度函數(shù)進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)，然后利用比奧薩瓦特定律推導(dǎo)出電流密度與主磁場(chǎng)之間的關(guān)系，從而反演出電流分布函數(shù)，同時(shí)考慮勻場(chǎng)線圈對(duì)功率損耗函數(shù)，線性度等參數(shù)的要求，對(duì)線圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。本發(fā)明對(duì)霍爾巴赫磁體給出兩種結(jié)構(gòu)的線圈結(jié)果，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和性能方面各有利弊，可根據(jù)實(shí)際需求靈活進(jìn)行選擇。
【IPC分類】G01R33/385, H01F7/02
【公開號(hào)】CN105548925
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510949562
【發(fā)明人】徐雅潔, 楊曉冬, 陳巧燕
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月18日