随着脉冲强磁场技术在现代基础科学研究中的广泛应用,科研工作者开始不满足于传统脉冲磁体的形状与结构,对脉冲磁体提出了更高的要求,迫切需要异型结构的新型磁体。如应用于X射线衍射、中子散射等实验的分裂式磁体,不同于传统磁体整段式的线圈结构,分裂磁体的线圈是分成多段的,并在中心分段处开辟有令X射线与中子通行的径向窗口。分裂式脉冲磁体由于其特殊线圈结构的限制,使得磁体很难冲击更高的磁场强度。而且科学实验一般需要大量的重复数据,希望磁体可以尽可能实现频率更高地重复放电。因此,如何使分裂式脉冲磁体在冲击更高磁场强度的同时提高磁体的重复放电性能成为了世界各大强磁场实验室研究的重要内容。本文以设计高磁场强度、短放电间隔的分裂式重复脉冲磁体为目标,采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立了磁体的电磁热力多物理场耦合模型,该模型充分考虑了各物理模块间的耦合关系。在此基础上,分析了支撑结构中涡流效应的影响,提出采用不导电的G10环氧板作为支撑结构。通过揭示磁体各参数对磁体电磁、应力分布的影响规律,优化完成了20 T分裂式重复脉冲磁体的初始结构参数。在磁体电磁热分析与冷却方案设计方面,重点分析了脉冲过程各时刻下,磁体受涡流影响的温升分布特点,验证了磁体单次脉冲温升满足要求。并对磁体的冷却方案进行了理论分析,提出了采用径向散热通道与液氮沸腾冷却相结合的散热方案,建立了包含等效绝缘膜的磁体三维线圈电磁热耦合模型,分析了散热通道个数对磁体散热性能的影响,验证了磁体0.1 Hz重频放电的可行性。最后分析了由于导线的温升与塑性形变对磁体重复放电的精度影响。在磁体工艺设计与制作方面,基于仿真分析设计的磁体参数,设计开发了分裂式重复脉冲磁体的特殊绕制工艺,提出了支撑结构内开辟通道的进出线设计方案,该方法能在不降低磁体力学稳定性的同时实现双线圈串联结构,最后完成了样机的制造。在磁体的样机测试方面,搭建了分裂磁体的脉冲实验平台,开展了单次脉冲测试,该磁体在测试电压4.3k V的激励下中心磁感应强度达到20.16 T,并且实现了放电间隔27 s的重复脉冲测试,最终磁体平衡温度为134 K。理论分析了采用稳态直流等效替代脉冲放电的可行性,搭建了磁体直流实验平台,对磁体进行了160 A与170A直流测试,磁体温度均达到平衡,平衡温度为195 K与285 K,验证了磁体0.1 Hz重频放电性能,最后讨论了直流实验结果与仿真出现误差的影响因素。