表面永磁体的目标场设计

我们提出了一种目标场方法，用于利用永磁体解析设计磁场。我们假设其磁化强度被约束在二维表面上，并由一组完整的表面模式基组成。通过使用格林函数建立磁标量势与磁化强度之间的泊松方程，我们推导出确定每种模式产生的磁场的简单积分。通过推导用于优化圆柱面和圆平面表面轴向磁化强度的控制积分，我们展示了该方法。我们对控制积分进行数值近似，并将其纳入正则化最小二乘优化程序中，以设计能够产生均匀轴向和横向目标磁场的永磁体。与最优分离的轴向磁化环对产生的磁场相比，所得均匀轴向磁场分布在等效目标区域内的均匀性提高了十倍以上，并通过有限元方法模拟进行了验证。我们通过一个简单示例研究了如何利用薄三维体积来模拟二维表面磁化分布，并确定了精确近似连续变化表面模式所需的离散区间数量。使用我们的方法设计的磁体可以为电机、核聚变、基础物理、磁阱等领域提供更高质量的偏置场。