The usage of permanent magnets to shape the confining magnetic field of a stellarator has the potential to reduce or eliminate the need for non-planar coils. As a proof-of-concept for this idea, we have developed a procedure for designing an array of cubic permanent magnets that works in tandem with a set of toroidal-field (TF) coils to confine a stellarator plasma. All of the magnets in the design are constrained to have identical geometry and one of three polarization types in order to simplify fabrication while still producing sufficient field accuracy. We present some of the key steps leading to the design, including the geometric arrangement of the magnets around the device, the procedure for optimizing the polarizations according to the three allowable magnet types, and the choice of magnet types to be used. We apply these methods to design an array of rare-Earth permanent magnets that can be paired with a set of planar TF coils to confine a quasi-axisymmetric plasma with a toroidal magnetic field strength of about 0.5 T on axis.
ステラレーターの閉じ込め磁場を形成するための永久磁石の使用は、非平面コイルの必要性を低減または排除する可能性を秘めている。このアイデアの概念実証として、我々は、ステラレータープラズマを閉じ込めるためにトロイダル磁場（TF）コイルのセットと連携して機能する永久磁石のアレイを設計する手順を開発した。設計におけるすべての磁石は、製造を簡素化しながらも十分な磁場精度を維持するために、同一の形状と3種類の分極タイプのいずれかを有するように制約されている。我々は、装置周辺での磁石の幾何学的配置、3つの許容される磁石タイプに従った分極の最適化手順、および使用する磁石タイプの選択を含む、設計に至る主要なステップのいくつかを提示する。我々はこれらの手法を適用して、軸上で約0.5 Tのトロイダル磁場強度を持つ準軸対称プラズマを閉じ込めるために、平面TFコイルのセットと組み合わせることができる希土類永久磁石のアレイを設計する。