回旋加速器目前广泛应用于国防基础科学研究、同位素生产以及诊断、治疗等医学应用领域。本文以100MeV 强流负氢离子回旋加速器主磁铁的设计为主线,对磁铁设计的方法进行研究,建立了基于ANSYS 的磁铁设计方法,并使用该方法设计出两种类型的磁铁模型,为100MeV 强流负氢离子回旋加速器主磁铁的建造提供参考。本文共分六章。第一章是绪论,介绍了课题的来源、研究意义和磁铁设计方面的进展。第二章概述了回旋加速器束流动力学基本理论,并给出了束流动力学计算程序COAMD,为磁铁设计提供了重要的理论指导。第三章对有限元实施中的一些问题进行了研究,比较了二维分析与三维分析的差别,讨论了外围空气建模、模型细节以及网格划分对计算结果的影响,发现了ANSYS 对称面上磁场计算的不合理之处,编写了ANSYS 对称面上磁场改进程序FEM_AF_ANSYS。第四章讨论了磁铁各参数,包括谷区深度、角度、磁极间隙、线圈形状等对中平面上磁场的影响,总结了相关影响规律,结论对回旋加速器磁铁设计有一定的参考价值。第五章开介绍了通过修正叶面张角实现磁铁模型的循环优化设计的过程,开发了基于ANSYS 有限元分析软件的磁铁设计软件CMEF。该软件集成了自主开发的ANSYS 的APDL 计算程序,ANSYS 对称面磁场改进程序和束流动力学计算程序,简化了磁铁设计过程,实现了磁铁设计的流程化。第六章利用磁铁设计软件CMEF,根据100MeV 强流负氢离子回旋加速器主磁铁系统的参数要求,设计出分离扇型和螺旋扇型两种类型的回旋加速器磁铁,给出了详细的磁铁尺寸参数,磁场分布以及束流动力学计算结果。分析表明,设计结果理论上满足要求。