[发明专利]一种基于电动力平衡的多极磁阱线圈的参数配置方法

摘要

本发明提供一种基于电动力平衡的多极磁阱线圈参数的配置方法。所述的多极磁阱系统由三个盲鳗线圈和一个补偿线圈组成。该方法是以多极磁阱中磁感应强度最小为目标；以多极磁阱线圈所受的电磁力极向平衡为约束条件；通过遗传算法对多极磁阱线圈的安匝数进行计算配置，得到盲鳗线圈和补偿线圈的最佳安匝数。本发明所述的方法可以减少多极磁阱线圈之间的电动力，避免由电动力导致的多极磁阱线圈结构变形，提高了多极磁阱装置工作的可靠性。

主权项

1.一种基于电动力平衡的多极磁阱线圈的参数配置方法，包括：步骤21：根据毕奥萨代尔定律计算多极磁阱中的各个线圈在空间中任意一点产生的磁感应强度，其柱坐标系下的分量为Br、Bz，由磁场叠加定理可知，多极磁阱中的磁感应强度为：其中，B1r、B2r、B4r、B3r和Bsr为在柱坐标系下的r向分量，B1z、B2z、B4z、B3z和Bsz为z向分量；步骤22：根据安培定律计算多极磁阱中盲鳗线圈所产生的电动力，内部盲鳗线圈受到的电动力相互抵消，则只计算外部盲鳗线圈受到的电动力F2为：其中，F2r为在柱坐标系下电动力F2在r方向受到的电动力，F2z为电动力F2在z方向受到的电动力，R2为第二盲鳗线圈(2)的半径，J2为第二盲鳗线圈(2)的安匝数；步骤23：对多极磁阱线圈进行受力分析，忽略多极磁阱盲鳗线圈的径向力Fr，由于第二盲鳗线圈(2)和第四盲鳗线圈(4)是对称的，所以只需要计算第二盲鳗线圈(2)和第四盲鳗线圈(4)的极向力合力Fz为零即可，以此为条件建立多极磁阱线圈极向电磁力平衡方程为：步骤24：确定多极磁阱线圈安匝数的取值范围方程为： J 1 M i n < J 1 < J 1 M a x J 2 M i n < J 2 < J 2 M a x J 3 M i n < J 3 < J 3 M a x J s M i n < J s < J s M a x ]]>其中，J1，J3，Js为第一盲鳗线圈(1)，第三盲鳗线圈(3)和螺线管线圈(5)的安匝数；步骤25：确定多极磁阱磁场的磁感应强度的最小作为目标函数的方程为： B r 2 + B z 2 = B M i n ]]>步骤26：根据步骤23、步骤24、步骤25的方程，使用MATLAB中遗传算法进行求解，其仿真计算的基本设置参数如下：种群个体数50，最大进化代数51，交叉概率为0.80，变异概率为0.01，则可以得到多极磁阱线圈的安匝数，实现了对多极磁阱线圈的参数配置。