【亲测免费】 Magpylib：强大的开源磁场计算工具

项目介绍

Magpylib 是一个开源的 Python 包，专门用于计算静态磁场，支持多种磁源（如磁铁、电流等）的磁场计算。它利用解析表达式和向量化计算，使得磁场计算变得极其快速。此外，Magpylib 还集成了 Python 生态系统中的强大可视化工具，为用户提供了直观且高效的磁场分析手段。

项目技术分析

Magpylib 的核心技术在于其对磁场计算的优化。它采用了向量化计算方法，避免了 Python 循环的低效问题，从而大幅提升了计算速度。此外，Magpylib 还依赖于 NumPy、Scipy、Matplotlib 和 Plotly 等科学计算库，确保了计算的准确性和可视化的高质量。

项目及技术应用场景

Magpylib 适用于多种磁场计算场景，包括但不限于：

• 科研领域：用于物理实验中的磁场模拟和分析。
• 工程设计：在电机、传感器等设备的设计中，用于磁场分布的计算和优化。
• 教育培训：作为教学工具，帮助学生理解磁场理论和计算方法。

项目特点

1. 高效计算：采用向量化计算，极大提升了磁场计算的速度。
2. 丰富的可视化：支持 Matplotlib、Plotly 和 Pyvista 等多种图形后端，提供高质量的磁场可视化。
3. 灵活的对象操作：支持对磁源对象的位置和方向进行灵活操作，包括移动和旋转。
4. 多样的磁源类型：支持多种磁源类型，包括磁铁、电流等，满足不同应用需求。
5. 强大的文档支持：提供详细的文档和示例，帮助用户快速上手和深入使用。

快速开始

以下是一个简单的 Magpylib 使用示例：

import magpylib as magpy

# 创建一个边长分别为 1cm、2cm 和 3cm 的立方体磁铁，极化强度为 1000 mT，指向 x 方向
cube = magpy.magnet.Cuboid(
    polarization=(1, 0, 0),  # 单位：T
    dimension=(0.01, 0.02, 0.03),  # 单位：m
)

# 默认情况下，磁铁位置为 (0,0,0)，方向为单位旋转
print(cube.position)  # --> [0. 0. 0.]
print(cube.orientation.as_rotvec())  # --> [0. 0. 0.]

# 通过 move 和 rotate 方法操作对象的位置和方向
cube.move((0, 0, -0.02))  # 单位：m
cube.rotate_from_angax(angle=45, axis="z")
print(cube.position)  # --> [0. 0. -0.02]
print(cube.orientation.as_rotvec(degrees=True))  # --> [0. 0. 45.]

# 计算一组观测点处的磁场 B，单位：T
observers = [(0, 0, 0), (0.01, 0, 0), (0.02, 0, 0)]  # 单位：m
B = magpy.getB(cube, observers)
print(B.round(2))  # --> [[-0.09 -0.09  0.  ]
#                         [ 0.   -0.04  0.08]
#                         [ 0.02 -0.01  0.03]]  # 单位：T

# 使用传感器计算 H 场，单位：A/m
sensor = magpy.Sensor(position=(0, 0, 0))
sensor.rotate_from_angax(angle=45, axis=(1, 1, 1))
H = magpy.getH(cube, sensor)
print(H.round())  # --> [-94537. -35642. -14085.]  # 单位：A/m

# 显示系统图形
magpy.show(cube, sensor, backend="pyvista")

更多详细信息和功能，请参阅 Magpylib 文档。

如何引用此库

如果您在研究或项目中使用了 Magpylib，请引用以下文献：

@article{ortner2020magpylib,
  title={Magpylib: A free Python package for magnetic field computation},
  author={Ortner, Michael and Bandeira, Lucas Gabriel Coliado},
  journal={SoftwareX},
  volume={11},
  pages={100466},
  year={2020},
  publisher={Elsevier}
}

软件引用：

@software{magpylib,
    author = {{Michael-Ortner et al.}},
    title = {magpylib},
    url = {https://magpylib.readthedocs.io/en/latest/},
    version = {5.1.0dev},
    date = {2023-06-25},
}

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