核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,NMR）技术自1946年发现以来,便由于其无创伤和高精度等优点广受关注。主磁体是磁共振成像系统的核心结构,主磁体所提供稳定静磁场直接决定着系统的成像质量。以超导磁体为核心的高场强磁共振成像系统虽然成像精度高,但是体积大,成本高。而临床上急需一种轻量便携的磁体结构,超低场成像技术便应运而生。在超低场磁共振成像系统中,为了满足轻量化可移动的需求,需要一种足够轻量化并能够提供成像所需均匀静磁场的头部主磁体结构。本文在超低场磁共振成像的背景下,对头部主磁体结构进行了研究,分别从电磁型和永磁型磁体两个方向进行设计。设计过程将仿真软件和算法相结合,对传统的磁体在结构上和设计方法上都进行了优化。本文的主要工作如下:（1）鞍型常导电磁体的设计优化。本文对单回路鞍型磁体和双回路鞍型磁体进行了对比和研究,分析了双回路结构对磁场的补偿作用。通过将鞍型线圈离散化,计算出不同空间位置处每匝鞍型线圈对目标场磁场的影响,采用线性规划法进行搜索优化并结合非线性规划法对电流分布进行规则化的方式,成功得到满足设计要求的双回路鞍型电磁体结构。该电磁体结构工作电流21A,外回路磁体高2.2m,半径0.556m,弧度147.25°;内回路磁体高1.89m,半径0.476m,弧度58.7°。该磁体能够在直径240mm的球形区域内提供47m T的静磁场,其仿真均匀度为1881ppm。（2）H型永磁体的设计优化。本文通过搭建Matlab和Comsol联合仿真平台,实现了通过Matlab软件控制Comsol软件进行建模仿真,并将联合仿真平台和遗传算法相结合,大大提升了优化效率。通过采取分扇区的结构,将铁轭对目标场的影响降低,提高了目标区域磁场的均匀度。最终设计完成符合要求的H型永磁体结构,永磁体长0.85m,宽0.74m,高0.44m,能够在直径240mm的球形区域内提供59m T静磁场,其仿真均匀度为1498ppm。（3）H型永磁体的减重探究。通过对铁轭进行形状优化,能够保证在尽量不影响目标区域磁场分布的前提下进行减重,实际减重18.5kg。对理论上能够进一步减重的环形磁体进行了初步探究,分别对单环、双环、和三环结构进行了优化,得到了满足设计要求的初步优化结构,在同样条件下,相比于传统结构能够分别减重0.35%、2.43%、3.19%。（4）实验研究。本文对设计加工完成的H型磁体进行了磁场测量,未匀场时,实测均匀度为7486ppm。通过无源匀场的方式,将均匀度提高到59ppm。以H型主磁体为核心搭建了超低场磁共振成像平台,对正常人体和脑出血患者进行了头部成像实验,图像效果良好,能够明显分辨病变区域。