CN112231880B - 一种超导磁体线圈设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超导磁体线圈设计方法。该方法将布线区域内电流方向分为三种类型：正向电流、反向电流、方向未知电流，根据电流方向针对性的构建待优化的数学模型，并根据求解该数学模型得到的电流密度确定电流方向未知的区域内的电流方向，然后调整输入参数并重新求解该数学模型，直到得到满意的电流密度分布，然后根据电流密度分布得到线圈的参数信息，若线圈参数不满足要求则在此基础上进行进一步优化，得到最终的线圈结构。该方法与传统算法相比能极大的提升优化算法的效率。

Description

一种超导磁体线圈设计方法

技术领域

本发明涉及一种超导磁体线圈设计方法，更具体地涉及核磁共振成像系统中的超导磁体线圈的设计方法。

背景技术

超导磁体在工业和科研上应用极广，例如磁共振设备、选矿设备、超导回旋加速器等。目前发展起来的超导磁体线圈设计方法有很多种。早期设计超导磁体线圈一般都是将问题本身进行简化。例如在一些文献中，作者假定每个线圈内的电流不等，每个螺线管线圈的尺寸为预先给定的值，仅仅优化每个线圈内的电流，这样将问题归结为一个线性问题，但是该方法得到的线圈具有非常小的实用性。除此之外，一些文献采用非线性最小二乘法来优化超导磁体线圈的尺寸。该方法仅在不考虑每个螺线管线圈的尺寸且不考虑屏蔽时比较成功。另一种研究较多的算法是随机优化算法。例如，1998年A.Ishiyama提出了用模拟退火算法设计超短腔超导磁体线圈。2006年，F.Campelo采用免疫算法优化超导磁体线圈。由于这些种算法都为随机搜索算法，存在优化时间过长，容易陷入局部最优解的问题，并且采用这两种算法需要设计人员具有大量的设计经验，不易于推广。目前比较成功的方法是混合算法。混合算法将线圈设计分为两个步骤，第一步通过优化算法给出粗略的线圈位置、层数、匝数等信息，然后将这些信息当做初始解采用非线性优化方法对线圈结构进一步优化。该算法的关键是第一步。进行第一步优化一种比较好的方法是采用Xu Hao在文献“Homogeneous Magnet Design Using Linear Programming”中提出的线性规划算法。XuHao提出的线性规划算法具有很强大的功能，但是所构建的线性规划问题的规模庞大，从而极大的降低了优化的效率。本发明通过对布线区域内的电流进行分析，构建优化方程，从而能够尽可能的减小问题的规模，提升算法效率。

发明内容

发明目的：本发明目的在于提供一种超导磁体线圈设计方法，将布线区域划分为若干网格，并将每个网格内的电流方向标记为三种状态，即：电流方向为正，电流方向为负，电流方向未知。根据电流的状态，针对性的构建优化问题，从而能够极大的提升优化算法的效率。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种超导磁体线圈设计方法，超导磁体线圈由若干螺线管线圈串联组成，所有螺线管线圈的轴线相重合，所述方法的设计步骤如下：

(1)确定线圈设计参数，包括布线区域尺寸、背景场强度B₀、成像区域范围、磁场均匀度E、超导线内的工作电流取值范围[I_min,I_max]以及超导线尺寸；

(2)取通过线圈轴线的任意二维平面，并在二维平面内建立坐标系，设轴线方向为Z轴方向，与Z轴垂直的方向为R方向，设置布线区域并对布线区域进行网格划分，并将所有网格内的电流状态归为三类：正向电流、负向电流、方向未知电流，分别用P、Q、N表示；给每个网格进行编号，并标记每个网格内电流的状态；假定正向电流网格、负向电流网格、方向未知电流网格的数量分别为：M_P、M_Q、M_N，网格总数为M＝M_P+M_Q+M_N；

(3)假定每个网格内的电流密度均匀分布，在三种电流状态的网格内，电流密度集合J_P、J_Q、J_N分别表示为：

J_P＝{J_P,m}，m＝1,2...M_P

J_Q＝{J_Q,m}，m＝1,2...M_Q

J_N＝{J_N,m}，m＝1,2...M_N

式中，J_P,m、J_Q,m、J_N,m分别表示电流方向为正、电流方向为负、电流方向未知的区域内编号为m的网格内的电流密度；

所有网格内的电流密度组合在一起编号，得到的电流密度集合为：

J＝{J_P∪J_Q∪J_N}＝{J_m},m＝1,2...M

在电流方向未知的网格内额外定义一组与电流密度有关的辅助变量，令：

χ＝{χ_m},m＝1,2...M_N

总的未知量为：

N＝M+M_N

两个变量组合，形成待求解的全部变量：

X＝{x_m},m＝1,2...,N

当m≤M时，x_m＝J_m

当m＞M时，x_m＝χ_m-M

(4)在成像区域内取K个采样点，每个采样点处的坐标为r_k，k＝1,2,3.....K,假定所有网格内均匀分布单位电流密度，计算每个网格在每个采样点处产生的轴向磁感应强度值，得到成像区域内采样点处的磁感应强度矩阵：

B_z＝[B_z,kj],1≤k≤K,1≤j≤M

式中B_z,kj为编号为j的网格内均匀分布单位电流密度时在第k个采样点处产生的轴向磁感应强度；

在线圈外取P个采样点，每个采样点处的坐标为r_p，p＝1,2,3.....P,假定所有网格内均匀分布单位电流密度，计算每个网格在每个采样点处产生的轴向磁感应强度值与径向磁感应强度值，得到线圈外采样点处的磁感应强度矩阵：

B_zs＝[B_zs,pj],1≤p≤P,1≤j≤M

B_rs＝[B_rs,pj],1≤p≤P,1≤j≤M

式中B_zs,pj与B_rs,pj分别为编号为j的网格内均匀分布单位电流密度时在第p个采样点处产生的轴向磁感应强度与径向磁感应强度；

(5)求解如下的带约束条件的优化问题：

s.t.

B₀(1-e)I_K≤B_zJ≤B₀(1+e)I_K

-αB_sI_P≤B_zsJ≤αB_sI_P

-βB_sI_P≤B_rsJ≤βB_sI_P

|J_N,m|≤χ_m,m＝1,2....M_N

0≤J_P,m≤J_MAX

-J_MAX≤J_Q,m≤0

0≤χ_m≤J_MAX

上式中，r_P,m、r_Q,m、r_N,m分别为电流方向为正、电流方向为负、电流方向未知的网格内编号为m的网格中心的径向坐标，B_s为线圈外的采样点处所允许的最大磁感应强度值，e表示在成像区域内所允许的场均匀度，J_MAX表示布线区域内所允许的最大电流密度，I_K表示全部元素值为1的K维列矢量，I_P表示全部元素值为1的P维列矢量，α,β为自定义的参数；

(6)如果(5)不收敛，则改变e、J_MAX、α、β的值，重复第(5)步，直至算法收敛；

(7)根据收敛结果确定电流方向未知的网格内的电流方向，并判断网格内的电流密度分布是否合理；如果电流密度分布不合理，则改变e、J_MAX、α、β的值，重复上述第(5)步，直至得到合理的电流密度分布；

(8)根据得到的电流密度分布，计算螺线管线圈个数、每个螺线管内的电流方向、层数、匝数以及线圈的位置。

进一步，步骤(5)中，未知量{x_m}，m＝1,2...N全部定义为浮点型变量，采用线性规划算法对步骤(5)中的优化问题进行求解。

进一步，步骤(8)之后还包括步骤(9)将线圈位置与工作电流作为未知量，对线圈性能进行进一步优化。

进一步，采用内点法对步骤(9)中的线圈结构进行优化。

进一步，超导磁体线圈中不包含屏蔽线圈，在线圈设计算法中，不包含权1中关于线圈外的采样点处的磁感应强度约束条件。

进一步，主磁体线圈包含螺线圈线圈个数为4-8个，屏蔽线圈包含螺线管线圈个数为2个。

进一步，屏蔽线圈内的电流方向为负。

进一步，e≤E,0＜α≤1,0＜β≤1，I_min/S≤J_MAX≤I_max/S，其中S为导线的横截面积。

有益效果：与现有技术相比，本发明设计方法的优点是：在一些网格内的电流流向能预先确定时，根据电流方向针对性的构建优化函数与约束条件，能减小待优化的数学问题的规模。在规划算法收敛后，根据得到的电流分布确定电流方向未知的网格内的电流方向，从而在保证算法功能的前提下能极大的减小约束条件的规模，提高算法的收敛速度。

附图说明

图1是有源屏蔽超导磁体线圈布线区域网格剖分示意图。

图2是采用线性规划算法得到的布线区域内的电流分布图。

图3是设计得到的超导磁体线圈结构示意图。

具体实施方式

本部分结合具体实施例对本发明作具体的介绍。

超导磁体线圈为轴对称形结构，由若干螺线管线圈串联构成。因此在考虑线圈结构时，只需要考虑线圈的一个剖面上的导线分布或者电流分布。本实施例考虑有源屏蔽超导磁体线圈的设计，假定主线圈与屏蔽线圈的布线区域均为矩形，下面将采用本方法设计超导磁体线圈的过程描述如下：

一种超导磁体线圈设计方法，超导磁体线圈由若干螺线管线圈串联组成，所有螺线管线圈的轴线相重合，所述方法的设计步骤如下：

(1)确定线圈设计参数，包括布线区域尺寸、背景场强度B₀、成像区域范围、磁场均匀度E、超导线内的工作电流取值范围[I_min,I_max]以及超导线尺寸；

(2)取通过线圈轴线的任意二维平面，并在二维平面内建立坐标系，设轴线方向为Z轴方向，与Z轴垂直的方向为R方向，设置布线区域并对布线区域进行网格划分，并将所有网格内的电流状态归为三类：正向电流、负向电流、方向未知电流，分别用P、Q、N表示；给每个网格进行编号，并标记每个网格内电流的状态；假定正向电流网格、负向电流网格、方向未知电流网格的数量分别为：M_P、M_Q、M_N，网格总数为M＝M_P+M_Q+M_N；

(3)假定每个网格内的电流密度均匀分布，在三种电流状态的网格内，电流密度集合J_P、J_Q、J_N分别表示为：

J_P＝{J_P,m}，m＝1,2...M_P

J_Q＝{J_Q,m}，m＝1,2...M_Q

J_N＝{J_N,m}，m＝1,2...M_N

式中，J_P,m、J_Q,m、J_N,m分别表示电流方向为正、电流方向为负、电流方向未知的区域内编号为m的网格内的电流密度；

所有网格内的电流密度组合在一起编号，得到的电流密度集合为：

J＝{J_P∪J_Q∪J_N}＝{J_m},m＝1,2...M

在电流方向未知的网格内额外定义一组与电流密度有关的辅助变量，令：

χ＝{χ_m},m＝1,2...M_N

总的未知量为：

N＝M+M_N

两个变量组合，形成待求解的全部变量：

X＝{x_m},m＝1,2...,N

当m≤M时，x_m＝J_m

当m＞M时，x_m＝χ_m-M

(4)在成像区域内取K个采样点，每个采样点处的坐标为r_k，k＝1,2,3.....K,假定所有网格内均匀分布单位电流密度，计算每个网格在每个采样点处产生的轴向磁感应强度值，得到成像区域内采样点处的磁感应强度矩阵：

B_z＝[B_z,kj],1≤k≤K,1≤j≤M

式中B_z,kj为编号为j的网格内均匀分布单位电流密度时在第k个采样点处产生的轴向磁感应强度；

在线圈外取P个采样点，每个采样点处的坐标为r_p，p＝1,2,3.....P,假定所有网格内均匀分布单位电流密度，计算每个网格在每个采样点处产生的轴向磁感应强度值与径向磁感应强度值，得到线圈外采样点处的磁感应强度矩阵：

B_zs＝[B_zs,pj],1≤p≤P,1≤j≤M

B_rs＝[B_rs,pj],1≤p≤P,1≤j≤M

式中B_zs,pj与B_rs,pj分别为编号为j的网格内均匀分布单位电流密度时在第p个采样点处产生的轴向磁感应强度与径向磁感应强度；

(5)求解如下的带约束条件的优化问题：

s.t.

B₀(1-e)I_K≤B_zJ≤B₀(1+e)I_K

-αB_sI_P≤B_zsJ≤αB_sI_P

-βB_sI_P≤B_rsJ≤βB_sI_P

|J_N,m|≤χ_m,m＝1,2....M_N

0≤J_P,m≤J_MAX

-J_MAX≤J_Q,m≤0

0≤χ_m≤J_MAX

上式中，r_P,m、r_Q,m、r_N,m分别为电流方向为正、电流方向为负、电流方向未知的网格内编号为m的网格中心的径向坐标，B_s为线圈外的采样点处所允许的最大磁感应强度值，e表示在成像区域内所允许的场均匀度，J_MAX表示布线区域内所允许的最大电流密度，I_K表示全部元素值为1的K维列矢量，I_P表示全部元素值为1的P维列矢量，α,β为自定义的参数；

本步骤中，未知量{x_m}，m＝1,2...N全部定义为浮点型变量，采用线性规划算法对优化问题进行求解。

(6)如果(5)不收敛，则改变e、J_MAX、α、β的值，重复第(5)步，直至算法收敛；

(7)根据收敛结果确定电流方向未知的网格内的电流方向，并判断网格内的电流密度分布是否合理；如果电流密度分布不合理，则改变e、J_MAX、α、β的值，重复上述第(5)步，直至得到合理的电流密度分布；

(8)根据得到的电流密度分布，计算螺线管线圈个数、每个螺线管内的电流方向、层数、匝数以及线圈的位置；

(9)在得到线圈初始设计结果后，将线圈位置与工作电流作为未知量，对线圈性能进行进一步优化。可采用内点法对线圈结构进行优化，进一步优化的数学模型，可采用倪志鹏的专利文件“一种磁共振成像超导磁体系统的设计方法”中的非线性优化数学模型。

下面对上述步骤中的一些问题进行一些说明。首先是步骤(7)中，如何判定电流密度分布是否合理。合理的电流密度分布为：电流密度的绝对值远大于0的网格集中分布在几个不连续的区域，且每个区域内的电流密度方向相同。在主线圈骨架上，所有电流密度的绝对值远大于0的区域靠近内边界。在屏蔽线圈骨架上，所有电流密度的绝对值远大于0的区域靠近外边界。据此，可以得到步骤(8)中的一些参数。每个电流密度集中分布区域对应一个螺线管线圈，根据每个区域内的电流密度的符号可确定对应的螺线管内的电流方向。根据每个区域内的电流密度可以计算出该区域内的总电流值。根据电流分布区域的形状以及总电流值，可确定每个螺线管线圈内的绕线层数与匝数以及线圈位置。步骤(8)中得到的线圈不一定满足最终设计要求，但是将步骤(8)中得到的线圈位置作为步骤(9)中的优化算法的初始解，往往可以很快收敛到满足要求的解。

若超导磁体线圈中不包含屏蔽线圈，在线圈设计算法中，不包含关于线圈外的采样点处的磁感应强度约束条件。这时候，需要优化的数学模型变为：

s.t.

B₀(1-e)I_K≤B_zJ≤B₀(1+e)I_K

|J_N,m|≤χ_m,m＝1,2....M_N

0≤J_P,m≤J_MAX

-J_MAX≤J_Q,m≤0

0≤χ_m≤J_MAX

本发明实施例中，主磁体线圈包含螺线圈线圈个数为4-8个，屏蔽线圈包含螺线管线圈个数为2个。屏蔽线圈内的电流方向为负。上述优化模型中e≤E,0＜α≤1,0＜β≤1，I_min/S≤J_MAX≤I_max/S。

在线圈设计之前，一些网格内的电流方向是已知的，例如在屏蔽线圈内的电流方向始终为负，端线圈内的电流方向始终为正。本发明通过这些先验信息针对性的建立优化问题，所构建的优化问题的规模就可以极大的减小。并且在进行一次线性规划问题求解之后，就可以确定每个网格内的电流方向，进一步优化时可以使问题的规模缩减为最小。经测试，采用本发明中的算法，进行一次线性规划求解一般只需数秒至数十秒。但是在实际工程中，我们的目的不仅是设计出符合要求的线圈，而且希望线圈的性能尽可能的好。为了获得最佳的超导线圈性能，进行线圈设计时往往需要多次修改参数并求解线性规划模型，采用本发明中的方法能使线性规划的时间大幅度缩短，从而极大提高算法的效率。

下面根据具体的算例给出仿真结果。设计一具有对称结构的超导磁体线圈，设计要求为：背景场为1.5T；直径为45cm的球形区域内的峰峰值场均匀度为10ppm；工作电流幅值为490A±5A；导线尺寸为：1.5mm×2.5mm。主线圈所在区域范围为：0.5m≤R≤0.55m，0≤|Z|≤0.8m；屏蔽线圈所在区域范围为：0.83m≤R≤0.86m；0.4m≤|Z|≤0.8m。用2.0mm×2.5mm的网格进行剖分，得到的布线区域网格如图1所示。

下面采用本发明中的算法优化该问题。在实际工程问题中，屏蔽线圈往往只需要一组，上面的电流方向肯定为负。除此之外，主骨架上的端线圈为最大的线圈，电流方向为正。取主线圈布线区域内0.5≤|Z|≤0.8m范围内的电流为正向。这样，只有在主骨架上0.0≤|Z|＜0.5m范围的电流方向不确定。我们根据以上分析确定各个部分网格内的电流状态，然后构建线性规划模型。在线性规划算法中，取e＝4.0ppm,α＝0.9,β＝0.8α。第一次线性规划用时80秒，得到的电流密度分布图如图2所示。

根据图2可以看出，电流密度集中分布在四个区域。在其他位置的电流值可以忽略不计。主线圈内最右侧的电流密度集中区域包含两部分，一部分属于正向电流所在区域，另一部分属于电流方向未知的区域，这部分仍为正向电流。四个区域内的总电流与工作电流之比以及根据电流密度分布图得到的线圈层数与匝数如表1所示。

表1：第一次线性规划得到的初始结果

区域编号	1	2	3	4
					总电流/工作电流	593.07	873.40	2300.54	-1344.10
层数	10	14	20	12
					匝数	59	62	115	112

根据图2可以估算每个螺线管线圈的位置，并将线圈位置与工作电流作为变量，估算的位置作为初始解，采用内点法进一步优化，得到的线圈尺寸如表2所示。

表2：第一次优化得到的超导磁体线圈的尺寸

线圈编号	R1(m)	R2(m)	Z1(m)	Z2(m)
					1	0.500197	0.515197	0.016159	0.163659
2	0.50335	0.52435	0.217147	0.372147
					3	0.500066	0.530066	0.504156	0.791656
4	0.841911	0.859911	0.440703	0.720703

第一次运行得到的结果不一定为最佳结果。为此，逐渐增大e,α,β的值继续优化。根据第一次优化结果，后面的优化中令主骨架上的电流方向均为正，运行一次线性规划用时约为10秒。经测试，当e＝4.5ppm,α＝0.9,β＝0.8α时为最佳设计结果，线圈数据如表3所示。

表3：多次尝试后得到的超导磁体线圈的尺寸

线圈编号	R1(m)	R2(m)	Z1(m)	Z2(m)
					1	0.501225	0.519225	0.026551	0.149051
2	0.501026	0.522026	0.214701	0.369701
					3	0.500193	0.530193	0.503978	0.791478
4	0.844737	0.859737	0.409402	0.744402

设计的工作电流为：493.166744A，导线总长度为38.65km。线圈在空间的分布如图3所示。因为结构对称，图中只显示了轴向坐标为正的部分。为了节省篇幅，本发明中不再给出线圈的各项性能指标，感兴趣的朋友可以根据线圈数据自行验证。

最后为了比较，将本发明中的线性规划模型替换为Xu Hao的线性规划模型，则每进行一次线性规划优化用时215秒。而且每次求解时间相同。当多次改变输入参数来确定最佳的线圈结构时，需要的时间会非常漫长。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种超导磁体线圈设计方法，其特征在于，所述超导磁体线圈由若干螺线管线圈串联组成，所有螺线管线圈的轴线相重合，所述方法包括如下步骤：

(1)确定线圈设计参数，包括布线区域尺寸、背景场强度B₀、成像区域范围、磁场均匀度E、超导线内的工作电流取值范围[I_min,I_max]以及超导线尺寸；

(2)取通过线圈轴线的任意二维平面，并在二维平面内建立坐标系，设轴线方向为Z轴方向，与Z轴垂直的方向为R方向，设置布线区域并对布线区域进行网格划分，并将所有网格内的电流状态归为三类：正向电流、负向电流、方向未知电流，分别用P、Q、N表示；给每个网格进行编号，并标记每个网格内电流的状态；正向电流网格、负向电流网格、方向未知电流网格的数量分别为：M_P、M_Q、M_N，网格总数为M＝M_P+M_Q+M_N；

(3)每个网格内的电流密度均匀分布，在三种电流状态的网格内，电流密度集合J_P、J_Q、J_N分别表示为：

J_P＝{J_P,m}，m＝1,2...M_P

J_Q＝{J_Q,m}，m＝1,2...M_Q

J_N＝{J_N,m}，m＝1,2...M_N

式中，J_P,m、J_Q,m、J_N,m分别表示电流方向为正、电流方向为负、电流方向未知的区域内编号为m的网格内的电流密度；

所有网格内的电流密度组合在一起编号，得到的电流密度集合为：

J＝{J_P∪J_Q∪J_N}＝{J_m},m＝1,2...M

在电流方向未知的网格内额外定义一组与电流密度有关的辅助变量，令：

χ＝{χ_m},m＝1,2...M_N

总的未知量为：

N＝M+M_N

两个变量组合，形成待求解的全部变量：

X＝{x_m},m＝1,2...,N

当m≤M时，x_m＝J_m

当m＞M时，x_m＝χ_m-M

(4)在成像区域内取K个采样点，每个采样点处的坐标为r_k，k＝1,2,3.....K,所有网格内均匀分布单位电流密度，计算每个网格在每个采样点处产生的轴向磁感应强度值，得到成像区域内采样点处的磁感应强度矩阵：

B_z＝[B_z,kj],1≤k≤K,1≤j≤M

式中B_z,kj为编号为j的网格内均匀分布单位电流密度时在第k个采样点处产生的轴向磁感应强度；

在线圈外取P个采样点，每个采样点处的坐标为r_p，p＝1,2,3.....P,所有网格内均匀分布单位电流密度，计算每个网格在每个采样点处产生的轴向磁感应强度值与径向磁感应强度值，得到线圈外采样点处的磁感应强度矩阵：

B_zs＝[B_zs,pj],1≤p≤P,1≤j≤M

B_rs＝[B_rs,pj],1≤p≤P,1≤j≤M

式中B_zs,pj与B_rs,pj分别为编号为j的网格内均匀分布单位电流密度时在第p个采样点处产生的轴向磁感应强度与径向磁感应强度；

(5)求解如下的带约束条件的优化问题：

s.t.

B₀(1-e)I_K≤B_zJ≤B₀(1+e)I_K

-αB_sI_P≤B_zsJ≤αB_sI_P

-βB_sI_P≤B_rsJ≤βB_sI_P

|J_N,m|≤χ_m,m＝1,2....M_N

0≤J_P,m≤J_MAX

-J_MAX≤J_Q,m≤0

0≤χ_m≤J_MAX

上式中，r_P,m、r_Q,m、r_N,m分别为电流方向为正、电流方向为负、电流方向未知的网格内编号为m的网格中心的径向坐标，B_s为线圈外的采样点处所允许的最大磁感应强度值，e表示在成像区域内所允许的场均匀度，J_MAX表示布线区域内所允许的最大电流密度，I_K表示全部元素值为1的K维列矢量，I_P表示全部元素值为1的P维列矢量，α,β为自定义的参数；

(6)如果(5)不收敛，则改变e、J_MAX、α、β的值，重复第(5)步，直至算法收敛；

(7)根据收敛结果确定电流方向未知的网格内的电流方向，并判断网格内的电流密度分布是否合理；如果电流密度分布不合理，则改变e、J_MAX、α、β的值，重复上述第(5)步，直至得到合理的电流密度分布；

(8)根据得到的电流密度分布，计算螺线管线圈个数、每个螺线管内的电流方向、层数、匝数以及线圈的位置。

2.根据权利要求1所述的超导磁体线圈设计方法，其特征在于，步骤(5)中，未知量{x_m}，m＝1,2...N全部定义为浮点型变量，采用线性规划算法对步骤(5)中的优化问题进行求解。

3.根据权利要求1所述的超导磁体线圈设计方法，其特征在于，步骤(8)之后还包括步骤(9)将线圈位置与工作电流作为未知量，对线圈性能进行进一步优化。

4.根据权利要求3所述的超导磁体线圈设计方法，其特征在于，采用内点法对步骤(9)中的线圈结构进行优化。

5.根据权利要求1所述的超导磁体线圈设计方法，其特征在于，超导磁体线圈中不包含屏蔽线圈，在线圈设计方法中，不包含关于线圈外的采样点处的磁感应强度约束条件。

6.根据权利要求1所述的超导磁体线圈设计方法，其特征在于，主磁体线圈包含螺线圈线圈个数为4-8个，屏蔽线圈包含螺线管线圈个数为2个。

7.根据权利要求1所述的超导磁体线圈设计方法，其特征在于，屏蔽线圈内的电流方向为负。

8.根据权利要求1所述的超导磁体线圈设计方法，其特征在于，e≤E,0＜α≤1,0＜β≤1，I_min/S≤J_MAX≤I_max/S，其中S为导线的横截面积。

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