A new method for designing stellarators with variable-thickness perpendicular permanent magnets has been developed, based on a two-step magnet design strategy that we previously proposed for designing stellarators with standardized magnet blocks. Our design strategy uses a 'local compensation' method to obtain an initial magnet design and a 'global fine-tuning' method to further optimize the initial design. The new method is compared to the previously proposed Fourier decomposition method, and the results indicate that this new method can yield a similar magnet design for an Nfp = 2 quasi-axisymmetric stellarator at a lower computational cost. High accuracy is achieved, as demonstrated by a normal magnetic field square on the plasma surface of , a maximum residual of for a ∼1 T total field, and a flux-surface-averaged residual Bn of relative to the total field. Furthermore, the new method can automatically yield a magnet design with large areas of continuous vacancies for ports and plasma access, which is more flexible than the Fourier decomposition method. These results indicate that the new method is robust and effective when used to design stellarators with variable-thickness perpendicular permanent magnets, and, most importantly, that the two-step magnet design strategy has great potential to develop permanent magnet design methods suitable for various magnet layouts.
可変厚さの垂直永久磁石を用いたステラレータの設計手法が新たに開発された。これは、標準化された磁石ブロックを用いたステラレータを設計するために我々が先に提案した2段階磁石設計戦略に基づくものである。本設計戦略は、「局所補償」法を用いて初期磁石設計を得て、「大域微調整」法を用いて初期設計をさらに最適化する。本新手法を、先に提案したフーリエ分解法と比較した結果、Nfp = 2の準軸対称ステラレータに対して、本手法はより低い計算コストで同等の磁石設計を得られることが示された。プラズマ表面上の法線磁場の二乗平均が、全磁場約1 Tに対して最大残差が であり、磁束面平均残差Bnが全磁場に対して相対的に であることから、高い精度が達成されていることが実証された。さらに、本新手法は、ポートやプラズマへのアクセスのための連続的な空白領域を広く有する磁石設計を自動的に生成でき、フーリエ分解法よりも柔軟である。これらの結果は、可変厚さの垂直永久磁石を用いたステラレータの設計において本新手法が頑健かつ効果的であること、そして最も重要なこととして、2段階磁石設計戦略が様々な磁石配置に適した永久磁石設計手法を開発する上で大きな可能性を有することを示している。