[发明专利]一种柱面轴向梯度线圈设计中磁场与电感值的计算方法

摘要

本发明公开了一种柱面轴向梯度线圈优化设计过程中磁场与电感值的快速计算方法，包括如下步骤：在优化算法开始之前，将线圈的轴向坐标在正半轴的分布区间分成N1等份，计算每个坐标点处的麦克斯韦线圈对在各个磁场采样点产生的磁场；计算单个圆环的自感，并用一个变量存储；将线圈的整个轴向分布区间分成N2等份，计算两个圆环在每个采样间隔的互感；将所有计算结果用变量存储，并在迭代时根据各个离散点处的结果，将每个采样点处的磁场以及电感值分别用插值函数表示。该方法与传统方法相比，能够最大限度的节省计算量，提高计算速度节省计算时间，使得高效的非线性优化梯度线圈算法成为可能。

主权项

1.一种柱面轴向梯度线圈设计中磁场与电感值的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：以梯度线圈的柱面中心为原点，轴线方向为z轴建立坐标系，确定M个磁场采样点的坐标，假定柱面轴向梯度线圈的最大轴向长度为2Z；步骤二：将轴向区间[0，Z]等间隔分为N1等份，每段的长度为Δz＝Z/N1，其中Δz≤1cm，分别计算坐标点为zi＝±i·Δz，i＝1,2...N1的麦克斯韦线圈在采样点产生的磁场，并将结果存储在维数为M×N1的数组中，其中每个麦克斯韦线圈对应两个圆环，两个圆环的轴向坐标分别为±z1，圆环半径为a，电流方向相反；步骤三：计算单个圆环的自感Ls，并用一个变量存储；步骤四：将轴向区间[0,2Z]等间隔分为N2等份，每段的长度为Δd＝2Z/N2，其中Δd≤1cm，计算轴向间隔为di＝i·Δd，i＝1,2...N2的两个线圈的互感，并将结果存储在一个维数为N2的数组中；步骤五：在优化迭代过程中，将步骤二里的坐标点与步骤四里的圆环间隔距离作为插值点，位于其他位置的麦克斯韦线圈轴向坐标绝对值|z|为[0,Z]内任意值时各个采样点的磁场以及两个圆环间隔d为[0,2Z]内任意值的互感的两个圆环产生的互感用插值函数表示。