高均匀度超导磁体已经被广泛应用于医用核磁共振和科研领域,这类磁体一般要求好场区域内的磁场均匀度能够达到10-6(ppm)量级,这对超导磁体的设计和加工提出了很高的要求。非对称超导磁体是近年来为了满足开放性和紧凑性的需求而发展起来的新型超导磁体结构,但是由于电磁场和结构的非对称性,对电磁设计、力学结构设计、等提出了一系列难点问题。本论文从超导基本理论和电磁场方程出发,将线形规划算法和下山单纯形算法相结合,提出了一种非对称磁体设计方法,通过不断优化磁体的设计参数及边界条件,得到非对称性磁体设计的优化解,解决了非对称磁体的电磁设计难点。结合力学分析、失超模拟,优化了非对称磁体的骨架结构和失超保护方案,解决了非对称性设计带来的骨架结构和失超保护问题。论文首先以7T Penning离子阱的非对称设计为实例对上述的设计方法和流程进行了详细介绍,并对比了非对称设计和对称设计各自的优缺点,阐述了非对称设计在紧凑性方面的优势,然后论文进一步将该方法应用于开放式核磁共振超导磁体的设计,将磁场从通常的0.5T提高到了1.5T,体现了该方法的非对称磁体设计上的高效性。由于其紧凑性和开放性,非对称超导磁体非常适合于头部和关节等局部器官的核磁共振成像磁体,相比全身磁共振成像磁体,它具有成本低,场地限制小,操作便捷,用户体验舒适等优势。论文设计和研制加工了1台非对称3T关节成像磁体,对非对称磁体的设计和加工方法进行了深入系统的研究。该磁体首先采用本文提出的方法得到了非对称电磁设计,进一步通过力学分析、磁场不确定性分析,得出合适的骨架结构设计和精度要求,另外还对该磁体进行一系列的失超分析模拟计算,设计出了有效的失超保护回路。根据最终的设计,进行了线圈的绕制、骨架的装配、保护回路组件的低温测试等工作,最终完成了磁体的整体组装。通过对该超导磁体进行降温及励磁测试,相关性能指标能够满足设计要求,完成匀场后的磁场测量结果与设计结果非常吻合,充分证实了非对称超导磁体的设计可行性,为后续类似超导磁体的研制奠定了基础,积累了经验。