用直线段电流磁场公式计算水冷磁体磁场.pdfVIP

第41卷第3期 中 国 绅 簪 敢 大 誊 辱 旅 Vo1．41，No．3 2011年 3月 J0URNALOFUNlVERS1TYOFSClENCEAND TECHNo 0GYOFCHlNA M ar．2011 文章编号：0253—2778(20]1)03—0189—07 用直线段电流磁场公式计算水冷磁体磁场 王忠建，高秉钧 (中国科学院强磁场科学中心，安徽合肥 230031) 摘要：水冷磁体设计，须计算水冷磁体产生的磁场 以获得磁体磁场的空间分布，使设计 出的磁体满 足实验要求．水冷磁体磁场计算在工程上常用的计算方法是椭圆积分法．此方法计算的水冷磁体的 磁场均匀度比实际做成的磁体产生的磁场均匀度偏高．原 因之一是磁体上的电流路径并不是工程 上假设的闭合圆环路径，而是与之等半径的螺旋线状的路径．这是工程理论计算磁场与实际磁体磁 场差异的重要原因．探索一种依托螺旋电流模型来计算水冷磁体磁场的方法，来澄清电流螺旋分量 对水冷磁体磁场与磁场均匀度的影响程度 ，这对水冷磁体的优化设计具有一定的指导意义．用足够 密直线段电流模拟螺旋电流来计算水冷磁体磁场的方法经验证是一种很好的方法．该方法在计算 水冷磁体的磁场时，取得了相对误差为 1×10 精度的结果，能够精确计算出磁体 电流螺旋分量对 水冷磁体磁场与磁场均匀度的影响． 关键词：水冷磁体 ；磁场 (磁感应强度)；直线段电流 中图分类号：TB972 文献标识码 ：A doi：10．3969／j．issn．0253—2778．2011．03．001 Calculatingmagneticfield ofawater-cooledmagnet bymeansoffinitestraightcurrentfilament WANGZhongjian．GAOBingjun (HighMagneticFieldLaboratory，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031，China) Abstract：W ater～cooledmagnetdesignrequirescalculatingmagneticfieldandobtainingitsdistributionin space．A commonmethodforcalculatingawater-cooledmagnet’SmagneticfieldinengineeringisElliptic integralmethod．The field homogeneity with thismethod ishigherthan thatofa rea1water-cooled magnet．Oneofthereasonsisthatthecurrentpath inthemagnetisnotcircular，butahelixone．This path isanimportantreasonforfielddifferencebetweenengineeringcalculationandrealmagnet．Exploring amoreaccuratemethod forcalculating magneticfield(including helix effect)willbeofgreatguiding importanceto clarifying helix effecton magneticfield and homogeneity．Using enough finitestraight currentfilamentstosimulatehelix-pathcurrentisagoodmethodforcalculatingawater-cooledmagnet’S magneticfield，whichcanmakerelativeerrorlessthan1×10 。incalculatingmagneticfield．Thismethod cancalculatewithaccura