具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是针对零部件的本身轮廓而言的，此外，本公开实施例中使用的术语“第一”“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1至图4所示，本公开提供一种永磁装置，该永磁装置包括磁发生部和分别设置在磁发生部的两极的第一磁轭11和第二磁轭12，第一磁轭11的末端设置有第一极头13，第二磁轭12的末端设置有第二极头14，第一极头13和第二极头14相对设置以形成气隙磁场100。其中，磁发生部包括第一永磁体10和第二永磁体20，由于一些情况下永磁体的设备比较大，无法直接整体制造，因此第一永磁体10和第二永磁体20可以分别由若干尺寸、磁性以及极性均相同的小磁体通过粘接等方式构成，并且粘接后的永磁体外围可以由固定框架等装置进行固定。本公开中，第一永磁体10固定在第一磁轭11和第二磁轭12之间，使得第一永磁体10的第一磁场的方向固定不变，第一永磁体10作用在第一磁轭11和第二磁轭12中的磁通始终保持不变；第二永磁体20可转动地设置在第一磁轭11和第二磁轭12之间，以使第二永磁体20所产生的第二磁场作用在第一磁轭11和第二磁轭12中的磁通随第二永磁体20的转动而变化；而且随着第二永磁体20的转动，作用到第一磁轭11和第二磁轭12的第二磁场的极性也会发生变化，即当第二永磁体20转动到某一角度时，其N极端面与第一磁轭11最接近，当第二永磁体20转动到另一角度时，其N极端面与第二磁轭12最接近。第一极头13和第二极头14分别设置在第一磁轭11和第二磁轭12上的相对的一侧上，即下述C形结构的内侧，且第一极头13和第二极头14的结构相同，以使气隙磁场100的磁感应强度均匀。为了使得第一磁轭11和第二磁轭12的导磁率更高，将第一永磁体10和第二永磁体20设置为与第一磁轭11和第二磁轭12相接近或相接触，以尽可能地减少漏磁。

通过上述技术方案，第一永磁体10和第二永磁体20与第一磁轭11和第二磁轭12共同产生气隙磁场100，其磁感应强度大小由第一磁场和第二磁场作用在第一磁轭11和第二磁轭12中的磁通共同决定。第一永磁体10产生的第一磁场作用在第一磁轭11和第二磁轭12中的磁通始终保持不变，通过转动第二永磁体20，使得第二永磁体20的第二磁场作用在第一磁轭11和第二磁轭12中的磁通发生改变，这样使得气隙磁场100的磁感应强度随之发生变化。通过设置可转动的第二永磁体20，从而实现气隙磁场100的磁感应强度在一定范围内的持续可调，当该永磁装置应用于正负粒子对撞机中时，可以使得用于形成粒子轨道的多个永磁装置的气隙磁场100的磁感应强度统一，进而保证粒子对撞的精准性，并且该永磁装置可以满足不同能量的粒子束对撞时对气隙磁场100的磁感应强度的不同需求，适用能力强。此外，相较于电磁式的调节方式，本公开的永磁装置大幅地降低了使用及维护成本。

根据本公开的一种实施方式，如图1至图4所示，第一磁轭11和第二磁轭12可以围成C形结构，第一极头13和第二极头14设置在C形结构的开口端，第二永磁体20设置在C形结构的边壁，第一永磁体10设置在开口端和边壁之间，且第一永磁体10与第二永磁体20间隔设置。需要说明的是，这里的C形结构指的是第一磁轭11和第二磁轭12围成的大体形状，即指的是具有用于形成气隙磁场100的开口的装置，而非整个装置的形状，其并不会对第一磁轭11和第二磁轭12的具体结构构成限制。永磁装置的C形结构可以变化为U形等一端开口的相近似形状。其中，第一磁轭11和第二磁轭12之间并不会产生直接接触，以使第一永磁体10的第一磁场和第二永磁体20的第二磁场的磁力线穿过第一磁轭11或第二磁轭12进而导通至第一极头13和第二极头14处，以形成气隙磁场100。第二永磁体20设置在C形结构的边壁，即设置在靠近永磁装置外缘的位置，设置在该位置提供给第二永磁体20较大的操作空间，更便于永磁装置在安装时的调节。将第一永磁体10设置在开口端和边壁之间，即设置在C形结构的中间区域，这也有效提高了永磁装置的空间利用率。

参照图1至图4，第一永磁体10的一个磁极可以通过第五磁轭15与第一磁轭11连接，另一个磁极可以通过第六磁轭16与第二磁轭12连接。由于将第一磁轭11和第二磁轭12与第五磁轭15和第六磁轭16一体成型的制造工艺复杂，且成本较高，因此采用本公开实施例中的这种将第一永磁体10通过另外两个磁轭连接到第一磁轭11和第二磁轭12上的方式，既便于制造，又具有较高的经济性。这里，第五磁轭15和第六磁轭16可以分别连接在C形结构的侧壁(即图1至图4中图面方向上下两侧的两壁)上。

本公开实施例中，如图1至图4以及图6所示，考虑到第二永磁体20的材料性能以及其体积大小，为了便于第二永磁体20的结构安装，永磁装置还可以包括分别夹持在第二永磁体20的两极的第三磁轭21和第四磁轭22，以及用于驱动第三磁轭21和第四磁轭22转动的驱动机构。同时，第三磁轭21和第四磁轭22也可以保护第二永磁体20在转动过程中不受损坏。其中，第三磁轭21和第四磁轭22的结构可以相同。

根据本公开的一种实施方式，如图1至图4所示，第三磁轭21和第四磁轭22的背离第二永磁体20的一侧分别形成为以第二永磁体20的转动轴为轴线的圆弧柱面，第一磁轭11和第二磁轭12分别形成有与圆弧柱面形状匹配的圆弧凹面，即圆弧凹面和圆弧柱面均是以第二永磁体20的转动轴为轴线，这样使得第三磁轭21和第四磁轭22可以较好地与第一磁轭11和第二磁轭12匹配或贴合，并使第二永磁体20始终沿着圆弧凹面的轮廓转动。其中，参照图6，第三磁轭21和第四磁轭22的背离第二永磁体20的一侧指的是与第二永磁体20接触的一侧的相对一侧。第三磁轭21和第四磁轭22的用于夹持第二永磁体20的一侧的形状与第二永磁体20的外轮廓相匹配，以增强对第二永磁体20的导磁效果。

根据本公开的一种实施方式，参照图1至图4，圆弧凹面的弧度可以与圆弧柱面的弧度相等。这样，一方面可以确保第二永磁体20每旋转一个角度都可以改变第二磁场作用在第一磁轭11和第二磁轭12的磁通，进而实现气隙磁场100的磁感应强度的调整，避免在旋转第二永磁体20后出现气隙磁场100的磁感应强度不变的情况，影响永磁装置控制的精准性。另一方面，这种设计也方便第一磁轭11、第二磁轭12、第三磁轭21以及第四磁轭22的制造。

具体地，下面结合附图对本公开一种实施例中的永磁装置的调节进行简单描述。图1中永磁装置的第一磁场产生的磁力线穿过第一磁轭11和第二磁轭12中的磁力线方向与第二磁场产生的磁力线穿过第一磁轭11和第二磁轭12中的磁力线方向相同，此时整个气隙磁场100的磁感应强度为第一磁场和第二磁场作用在第一磁轭11和第二磁轭12中磁通的叠加，这种情况下，气隙磁场100的磁感应强度最大；图2中的第二永磁体20顺时针旋转一定角度，此时由于第三磁轭21和第四磁轭22相较于第一磁轭11和第二磁轭12的偏转，使得第二磁场在第一磁轭11和第二磁轭12中的磁阻增大，则第二磁场作用在第一磁轭11和第二磁轭12中的磁通减小。在这种情况下，气隙磁场100的磁感应强度会随之减小；图3中第二永磁体20进一步地顺时针旋转，此时第二永磁体20的第二磁场作用在第一磁轭11和第二磁轭12中的磁通减小，第二磁场产生的磁力线穿过第一磁轭11和第二磁轭12中的磁力线方向发生变化，其方向与第一磁场产生磁力线穿过第一磁轭11和第二磁轭12中的磁力线方向相反，在这种情况下，第二磁场作用在第一磁轭11和第二磁轭12中的磁通具有抵消部分第一磁场作用在第一磁轭11和第二磁轭12中的磁通的作用，使得气隙磁场100的磁感应强度较上一过程进一步减少；图4中第二永磁体20继续顺时针转动至第二磁场与第一磁场的方向相反的位置，此时气隙磁场100的磁感应强度为由第一磁场作用在第一磁轭11和第二磁轭12中的磁通和第二磁场作用在第一磁轭11和第二磁轭12中的磁通之差，这种情况下，气隙磁场100的磁感应强度达到最小；然后继续顺时针转动第二永磁体20，气隙磁场100的磁感应强度会逐渐变大并回到原始状态，具体原理与上述过程相同，这里不再进行重复。综上可知，永磁装置的磁路中的磁通可调范围为第一磁场与第二磁场之差到第一磁场与第二磁场之和的范围之间，气隙磁场100的磁感应强度范围由可调的磁通的范围提供，当第一磁场作用在第一磁轭11和第二磁轭12中的磁通和第二磁场作用在第一磁轭11和第二磁轭12中的磁通相等时，气隙磁场100的磁感应强度的最小值为0。

参照图6，用于驱动第二永磁体20转动的驱动机构可以包括电机30、与电机30输出轴连接的第一齿轮31、与第一齿轮31啮合的第二齿轮32以及同轴安装在第二齿轮32上的安装轴33，第三磁轭21和第四磁轭22分别固定在安装轴33上。使用齿轮转动稳定性更高，使得第二永磁体20的转动精准性好。其中，第一齿轮31的直径可以小于第二齿轮32的直径，由此可以实现减速传动，使得第二永磁体20能够进行小角度转动，以对气隙磁场100的磁感应强度进行微调。其中，电机30的开启及转速可由控制终端进行远程精准控制，从而调整第二永磁体20的转动角度，例如，在气隙磁场100附近可以设置有用于检测气隙磁场100的磁感应强度信号的传感器，然后将该信号反馈至控制终端，控制终端从而发出相应命令对电机30进行控制。在其他实施方式中，驱动机构的驱动方式也可以为带传动或涡轮蜗杆等驱动方式，本公开对此不进行限定。

参照图1至图4，第一磁轭11和第二磁轭12之间安装有能够将气隙磁场100和第一永磁体10隔开的铅板42。当高能粒子在多个气隙磁场100组成的环形轨道内运动时，向心加速度会引致粒子产生高能电磁辐射，使得高能粒子会在其运行过程中时刻向周围释放辐射，高剂量的强辐射会导致永磁材料的晶体结构发生畸变，导致永磁体的剩磁下降甚至导致永磁体损坏，铅的防辐射效果好，因此通过设置铅板42将气隙磁场100和第一永磁体10分隔开，可以有效避免第一永磁体10遭受电磁辐射而损坏，由于第二永磁体20位于第一永磁体10的远离气隙磁场100的一侧，所以铅板42设置在第一永磁体10和气隙磁场100之间也可以同时防止第二永磁体20受到辐射，当第二永磁体20位于其他位置时，也可以在第二永磁体20和气隙磁场100之间另外设置铅板。铅的材质较软，铅板42的两端可以分别粘接在第一磁轭11和第二磁轭12上以进行固定。根据本公开的另一种实施方式，第一磁轭11和第二磁轭12之间可以安装有不导磁的支撑梁41，铅板42也可以固定在支撑梁41上，如可以通过螺栓固定或铆接的方式实现对铅板42的安装。无磁的支撑梁41作用是顶在如上述形成为C形结构的第一磁轭11和第二磁轭12之间，对第一磁轭11和第二磁轭12进行支撑，保证永磁装置结构的稳固性。支撑梁41的材料可以为无磁或弱磁性的不锈钢、铜合金或陶瓷等，以避免对永磁装置的磁路产生影响。

此外，铅板42的数量为可以多块，参照图1至图4，如可以为两块铅板42分设在支撑梁41的两侧。设置多块铅板42可以增强永磁体的防辐射功能，延长永磁体的使用寿命。

参照图1，本公开实施例中，永磁装置构造为以C形结构的中心线为对称轴的对称结构。本领域中，将磁体的N极与S极之间的对称面称为中性面，换言之，永磁装置构造为以中性面为对称面的对称结构，并且第二永磁体20的转动轴经过该对称面，由此使得永磁体所产生的磁力线经由第一磁轭11和经由第二磁轭12到达气隙磁场100的路径长度相等，也就是说永磁体两极的磁阻相等，因而使得气隙磁场100的磁感应强度的均匀性最佳。

如图1至图4所示，第一极头13和第二极头14的侧边分别设置有能够相互接近或远离的调场板43。气隙磁场100处的磁力线之间相斥，因此磁力线在气隙磁场100的边沿位置会产生朝向极头外侧的弯曲，通过调整调场板43相向移动，可以减少磁力线的膨出，保证气隙磁场100的均匀性，以更好地控制粒子的运行轨迹。并且可以通过调整调场板43的厚度来提高气隙磁场100的均匀性，调场板43的厚度越厚，导出的磁力线越多，其对气隙磁场100的均匀性调整的效果越明显。

根据本公开的一种实施方式，如图5所示，第一永磁体10的侧面可拆卸地安装有温度补偿片51和/或导磁片52。其中，温度补偿片51是一种居里温度接近室温的弱磁性的Ni-Fe合金，可以起到抵消第一永磁体10的磁性随温度产生的变化的作用，使气隙磁场100的场强随温度变化的幅度保持在稳定的范围内，避免由于温度影响永磁装置的正常工作；导磁片52是指一种包括铁片、钢片等铁磁性的薄片，因其导磁率高，可从第一永磁体10的N极将部分磁力线直接导通至S极，从而减小由第一永磁体10作用在磁轭的磁通，导磁片52的数量越多，气隙磁场100的总磁通就越少，可以根据设置不同数量的导磁片52，进而起到调整气隙磁场100磁感应强度上下限的作用，从而保证多台设备的一致性。温度补偿片51和导磁片52可以单独作用于第一永磁体10，也可以共同作用于第一永磁体10，其中，温度补偿片51贴设在第一永磁体10上，以快速准确感知第一永磁体10的温度，导磁片52可以通过紧固件安装在温度补偿片51上。温度补偿片51和导磁片52可以设置在第一永磁体10的所有未连接有磁轭的侧边上。在不具有温度补偿片51的情况下，也可以通过转动第二永磁体20来平衡因温度变化引起的气隙磁场100的变化。

同样地，第二永磁体20的侧面也可以可拆卸地安装有温度补偿片51和/或导磁片52，其安装方式以及原理作用与上述相同，在此不进行赘述。

本公开实施例中，第一永磁体10和第二永磁体20的材料可以为稀土永磁材料，如可以为Nd-Fe-B材料或Sm-Co材料，或者也可以为铁氧体、铝镍钴或其他永磁材料，也可以为不同永磁材料的组合。极头、磁轭、调场板43以及导磁片52的材料均可以为高导磁性的材料，如可以为纯铁、铁钴合金或碳钢等。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。