用有限尺寸磁体产生均匀场的解析方法

通过永磁体的策略性排布可以产生均匀磁场。Halbach阵列是遵循这一原理的有效设计的一个突出例子。然而，它是一种二维方法，因为当在圆周上放置无限长磁体——即线偶极子——时，它是最优的。如果要使用更短、更现实的磁体，磁矩的最优排布就会偏离经典的Halbach几何构型。本文给出了针对点偶极子计算的三维排布的最优解，包括单环和双环堆叠的优化取向。这些解在磁场强度和均匀性方面均优于原始的Halbach排布和文献中描述的一种改进方案。本文为这两种情况提供了解析公式，并通过实验实现进行了检验。