同极相对斜向磁电执行组件、系统及控制方法与流程

本发明涉及磁电执行及磁电动力装置，具体涉及一种同极相对斜向磁电执行组件、包含该组件的磁电动力系统及相关控制方法。

背景技术：

1、磁电动力装置通过磁场与磁性构件或载流导体之间的相互作用，实现电能与机械能之间的转换。切向磁作用参与形成输出转矩或驱动力，法向磁作用影响支承载荷、相对位置及磁工作间隙，磁源配置、相对安装关系和励磁方式需协调上述作用。

2、在采用机械支承的电机中，法向磁载荷由轴承、机架及相关支承构件承担或平衡。已有磁悬浮电机、无轴承电机及其他磁电执行装置通过磁路配置和控制方式结合支承与驱动作用。轴向磁通磁悬浮电机还涉及悬浮力、水平力及非均匀间隙条件下的磁场变化，各结构需要按照受力对象、载荷分配和控制方式确定配合关系。

3、斜向磁场可以通过磁化方向倾斜、多磁性单元的磁化方向递进、磁性单元整体偏置以及非均匀几何配置等方式形成。采用halbach阵列或其他多单元组合时，磁场分布与各单元的磁化方向、尺寸及相对位置共同相关；美国专利文献us20240258850a1（公开日：2024年8月1日）记载了采用法向磁化段和切向磁化段的halbach转子，并通过磁体侧面的形状配合协调不同磁化段受到的径向载荷。采用单块或其他非halbach磁源形式时，磁场分布同样受到磁体形状、磁化配置及周围磁性构件的影响。磁化方向、空间磁场方向与装机后的总受力方向具有不同含义，单一磁化角或局部磁场方向不足以完整表征磁作用单元的驱动特性。对于需要独立安装、组合或更换的模块，还需要明确磁源方位、工作面与安装关系之间的联系，以及模块属性与装机磁作用之间的对应关系。

4、两侧磁性结构隔着磁工作间隙相向设置时，对应局部区域的同极相对可形成磁斥作用。在相应磁源配置、相对位置及励磁状态下，磁作用同时具有法向分量和切向分量。局部同极相对不直接确定整个运行周期内的切向作用方向；磁性部分的空间配合、相对位置以及建流和衰减过程均会影响总力或总转矩，需要据此确定预定驱动作用位置、允许励磁区间及对应励磁状态。

5、在电磁执行结构中，工作导体、端部连接和返回部分共同构成完整电流回路。圆线绕组、成形绕组以及扁线绕组具有不同的导体排列和连接方式，相关设计不仅涉及导体截面，还涉及绝缘、端部空间、并联支路、连接工艺及散热路径。国际专利文献wo2022002378a1（公开日：2022年1月6日）记载了位于不同层面的两组导体，并通过子组及重叠连接区形成绕组线圈，体现了导体层位与连接关系对完整通路的共同限定。采用扁线或发卡绕组时，导体的空间布置需要与成形、插装、端部连接及绝缘要求相适应；导体尺寸、层数、支路连接和工作频率还会影响交流损耗及温升。采用条带形式的导体时，同样需要明确有效工作段、连接部分与返回部分之间的关系，仅依据导体呈扁平外形，难以完整说明整个模块的磁场分布及损耗特性。

6、当电流通路跨越不同模块，或者利用外壳、背轭等兼具其他功能的构件导电时，模块的电气连接与机械装配之间可能形成相互依赖。对于独立安装和独立控制的电磁模块，需要明确端子之间的完整电流路径，以及该路径与工作区域、磁源配置之间的关系。仅描述局部工作导体，难以完整确定模块的电气边界，也难以说明返回部分和端部连接对模块整体磁作用的影响。

7、磁工作间隙及导体相对磁源的位置，是磁电装置结构设计中的重要因素。两侧磁作用单元之间的间隙、模块内部磁体与导体之间的距离，以及用于磁场评价的观察偏移，分别对应不同的物理对象。改变上述距离，可能分别影响装机磁耦合、导体所在位置的磁场或磁场评价结果，需要按照各自的作用对象加以区分。间隙内的磁通密度及装机磁作用还与磁体尺寸、磁化方向、漏磁、导磁构件、励磁状态和相对位置有关，不能仅由间隙大小或同极相对关系确定。因此，磁源与导体的相对布置需要结合完整电流回路和装机作用进行分析，并与绝缘、散热、装配公差及运动空间要求协调。

8、法向磁斥作用可以承担指定方向的部分载荷或减轻机械支承负担。径向、轴向或姿态偏移后的磁力及磁力矩变化，与支承结构、阻尼和控制共同决定运行稳定性。在高速或小间隙结构中，切向输出变化还可能伴随法向载荷及间隙变化，需要在相应运行条件下协调驱动状态与载荷分配。

9、在励磁控制方面，运动位置、电流方向、电流幅值和通电时序共同影响磁电装置的驱动作用。美国专利文献us4684867a（公告日：1987年8月4日）记载了用于开关磁阻电机的再生式单极性变换器，按照转子位置安排励磁及关断，并利用续流和电容储能路径加快相电流衰减、回收磁场储能。实际电流的建立与衰减受到支路电感、端电压及运动电势等因素影响，几何上的作用位置范围并不直接等同于实际允许通电范围。对于采用分组励磁的装置，需要处理各组的进入、退出和交接与实际电流变化之间的关系，避免在不适当的位置维持电流而产生不利切向作用或额外载荷。对于采用固定参考电流方向的控制方式，还需要明确参考方向与实际端子、电流状态之间的对应关系，并处理分组选择、幅值调节、续流及退出过程。

10、已有可变磁通技术通过不同方式调节磁链或磁场状态。其中，可变磁通记忆电机可利用充去磁电流脉冲改变永磁体的磁化水平，并在脉冲结束后保持相应磁化状态；其他调磁方式可以通过励磁电流或磁路配置实现磁场调节。独立分组控制主要涉及不同分组的电流、参与位置和工作状态安排，与改变并保持永磁体磁化水平的控制机制有所不同。对于采用独立电气支路的分组结构，各组电流和工作状态的变化仍可能通过共同磁场影响其他分组及运动构件。电气支路的独立性并不直接对应磁作用的独立性，因此需要处理分组参与、励磁接续与总切向输出、法向载荷及姿态影响之间的关系。

11、当磁电装置兼具驱动与发电功能时，还需要区分各分组的能量交换状态。分组处于发电状态时，能量输出不仅与运动引起的磁链变化有关，还与完整电流通路、端口电压、电流及电能接收条件有关。开路电压或整流极性本身不足以完整表征实际能量输出状态。分组退出发电或停止参与磁作用时，电流衰减与电气阻断之间也需要协调，以处理支路储能、电能接收条件和退出阶段残余电流产生的磁作用。

12、在轴向盘式构型中，盘面间隙与轴向磁作用、盘体变形、倾斜及装配误差相互关联；磁体、导体、绝缘、支承和散热结构还需在有限轴向空间内配合。采用模块化磁作用单元及分组控制时，需要结合模块安装关系和各组作用，处理转矩输出、间隙均匀性及法向载荷，不能仅以局部磁通密度或局部切向作用评价装置。

13、申请人在先公开的中国专利文献cn121923524b（授权公告日：2026年6月26日，发明名称为“一种基于halbach阵列的单侧斜向推力相斥磁悬浮动力装置”，对应申请公布号为cn121923524a）记载了相对设置的磁场发生模块和磁场响应模块，通过halbach阵列各磁性单元的相位递进磁化、整体偏置旋转角或非均一非对称几何配置，在工作间隙内组织同极相对的斜向磁作用；该文献还记载了永磁、电磁及混合磁源形式。

14、申请人在先公开的中国专利文献cn122678356a（公开日：2026年9月1日，发明名称为“同极相对斜向峰值推力磁电动力系统及控制方法”）记载了根据相对位置确定有效工作窗口，选择物理或虚拟分组磁场单元，并控制对应可控磁场执行单元的通电相位、电流方向、电流幅值或通断状态，以维持、接续建立或重新建立目标磁场关系。该文献通过结构错相接续、峰值极性跟随式换相接续或二者组合组织斜向磁作用，并记载了非halbach斜峰梯度磁源、分区电磁导电桥以及驱动和回馈状态控制。

15、在进一步采用模块化结构构建磁电执行组件及动力系统时，需要明确不同磁源形式和装配关系下的模块属性与装机作用之间的联系。局部磁场分布、模块完整区域的磁场属性，以及随相对位置变化的装机磁作用，分别涉及不同的评价对象和条件。若上述对象及条件未予区分，可能影响模块间的比较、装配后的作用分析及控制条件的确定。

16、因此，对于采用斜向磁作用的两侧磁电执行组件，需要处理磁源配置、工作区域及相对安装关系与切向作用、法向载荷和磁工作间隙之间的联系；对于包含电磁执行结构的实施方式，还需要明确完整电流通路与磁作用之间的关系；在由上述组件构成的动力系统中，则需要结合实际励磁动态和能量交换状态，协调分组参与、驱动接续及退出过程。

技术实现思路

1、（一）要解决的技术问题

2、在组件层面，本发明要解决的技术问题是，明确斜向磁场执行模块与对侧配合结构之间的磁源配置、工作区域及相对安装关系，以及上述关系与同一装机状态下的局部同极相对、切向驱动和法向支撑或卸载之间的联系。

3、在包含电磁执行结构的实施方式中，本发明进一步要解决的技术问题是，明确工作导体、端部连接和返回部分共同构成的完整电流通路及模块电气边界，使完整通路与模块磁作用之间的关系能够确定。

4、在系统及控制方法层面，本发明要解决的技术问题是，使分组参与、驱动接续和发电退出与实际励磁动态及能量交换状态相适应，并在相应实施方式中协调切向输出与法向、径向或姿态附加载荷。

5、（二）技术方案

6、为解决上述技术问题，本发明提供同极相对斜向磁电执行组件、包含该组件的磁电动力系统，以及分组励磁接续方法和分组发电控制方法。

7、1. 同极相对斜向磁电执行组件

8、所述组件包括能够相对运动的第一磁作用单元和第二磁作用单元，两个磁作用单元的磁工作面隔着磁工作间隙相向设置。第一磁作用单元包括斜向磁场执行模块，第二磁作用单元包括与所述斜向磁场执行模块配合的永磁结构、电磁执行结构或永磁与电磁组合结构。

9、所述斜向磁场执行模块包括模块本体、磁工作面和固定于模块本体的磁源组件。模块本体设有安装基准部和紧固接口，磁源组件与模块本体形成可独立安装的固定组合，并相对于安装基准部保持预定方位。磁源组件的方位、模块磁工作面的朝向及模块的安装位置通过上述固定关系相互对应。

10、所述安装基准部包括定位基准面、基准点和有向基准线。以基准点沿磁工作面局部法向投影至磁工作面的位置为局部坐标原点，由定位基准面确定该原点处朝向磁工作间隙的局部单位法向，由有向基准线在该原点处磁工作面切平面上的非零投影归一化确定参考单位切向。所述局部单位法向和参考单位切向相对于模块固定，不由磁场评价结果反推，也不随运行指令中的目标运动方向改变。

11、所述磁工作面具有由模块结构确定的完整功能区域，区域边界及相对于安装基准部的位置由模块上可识别的结构边和相应几何尺寸关系确定。

12、纯永磁形式采用单一连续永磁体或连续磁体本体面向间隙的完整设计顶面，或者采用多个永磁件面向间隙的完整设计顶面的并集，件间不属于任一所述顶面的空隙不计入。纯电磁形式采用磁工作面的实际完整外轮廓所围成的工作侧表面区域，外轮廓由磁工作面与侧面、端面或后退台阶的交线确定，该外轮廓内的导体间绝缘及间隙对应区域一并计入。永磁与电磁并存的形式采用该模块磁工作面上的同一个完整功能区域。纯电磁形式及永磁与电磁并存形式的区域边界，均由上述结构边和几何尺寸关系确定。

13、沿局部单位法向，将所述完整功能区域完整投影至预定观察平面，得到工作观察区域。所述预定观察平面平行于局部坐标原点处的磁工作面切平面，观察平面相对于安装基准部的位置由预定法向偏移尺寸确定。工作观察区域及观察平面相对模块固定并随模块运动，不按照磁场评价结果或相对位置改选、裁剪。

14、在模块自身场评价条件下，保留模块全部结构，不设置第二磁作用单元，也不设置用于增强或偏转磁场的外部附加磁性构件。属于模块自身的回磁构件、导磁构件及辅助永磁件均予以保留。

15、纯永磁形式的自身场评价状态为不施加外部励磁电流；含电磁励磁导体的形式，按规定端子极性及规定电流幅值施加稳定直流。规定电流幅值为磁场评价前确定并在该次评价过程中保持不变的非零值。实际运行允许电流依据导体允许温升、绝缘等级及通电条件另行确定。

16、在上述条件下，磁源组件及模块自身磁性构件形成的磁通密度在整个工作观察区域上的法向面积平均分量和切向面积平均分量均非零，分别满足：

17、

18、

19、式中，为工作观察区域的面积；两个面积平均分量均为保留投影符号的面积平均量。所述两个面积平均分量由同一磁作用区的倾斜磁化或倾斜励磁产生的磁场提供，或者由固定于同一模块本体内的多个永磁磁作用区各自产生的磁场共同形成。

20、模块自身场评价用于确定该模块在规定环境和规定励磁状态下的磁场属性。组件装机运行时设置第二磁作用单元，并另行确定两侧共同形成的装机磁场和作用于磁作用单元的合力。

21、第一磁作用单元与第二磁作用单元的安装关系、装机磁作用关系以及含电磁执行结构时的允许电流，共同确定至少一个预定驱动作用位置以及各位置对应的励磁状态。所述装机磁作用关系包括用于确定驱动作用的总力或总转矩随相对位置及励磁状态的变化关系。

22、在任一所述预定驱动作用位置及其对应励磁状态下，由两侧工作面结构和相对安装位置确定的、实际彼此面对的各对对应局部区域分别同为n极或同为s极，构成局部同极相对关系。

23、各侧局部极性按照该侧自身磁源在相应局部工作面间隙侧产生的磁场，相对于该处朝向间隙的外法向的出入方向确定：向间隙出射为n极，向该侧入射为s极。局部极性判定保留各侧自身磁性构件，并采用对应励磁状态；永磁与电磁并存时，考察该侧两部分共同形成的自身场，不以两侧装机合成场分别认定两侧极性。存在多个局部区域时，逐对判定实际彼此面对的局部区域之间的同极相对关系。

24、在上述同一装机状态下，作用于第一磁作用单元的磁作用合力同时具有法向分量和切向分量。法向分量沿所述局部单位法向的反方向，朝向使磁工作间隙增大的方向，用于提供法向支撑或卸载作用；切向分量在所述参考单位切向上的投影非零，且投影符号与该预定驱动作用位置对应的预定驱动方向一致。所述预定驱动方向为参考单位切向的正向或反向。

25、2. 磁源组件及安装基准的具体形式

26、在一种实施方式中，斜向磁场执行模块的磁源组件包括具有单一磁化方向的单一连续永磁体。该磁化方向相对于磁工作面的局部单位法向倾斜，并在所述局部单位法向和参考单位切向上的投影均非零。采用该磁源形式的组件满足前述完整工作观察区域上的自身场条件，以及装机状态下的局部同极相对和受力条件。

27、在另一种实施方式中，磁源组件具有第一永磁磁作用区和第二永磁磁作用区。第一永磁磁作用区的磁化方向沿所述局部单位法向，第二永磁磁作用区的磁化方向相对于所述局部单位法向倾斜，并在所述参考单位切向上具有非零投影。

28、所述两个永磁磁作用区可以由同一连续磁体本体内磁化方向不同且不存在机械拼接界面的两个区域形成，也可以由共同固定于模块本体的第一永磁件和第二永磁件分别形成。两个永磁磁作用区各自产生的磁场，在同一工作观察区域内共同形成所述法向面积平均分量和切向面积平均分量。

29、在设置回磁构件的实施方式中，模块设有与磁源组件磁耦合的独立软磁回磁构件。该回磁构件位于磁源组件背离磁工作面的一侧、周边，或者同时位于背侧和周边，并与磁源组件共同固定于模块本体。在不设置独立软磁回磁构件的实施方式中，模块本体采用非磁性支承结构。两种实施方式均按照各自完整模块结构确定自身场。

30、所述定位基准面用于与外部承载件或支承件贴合，以确定局部单位法向；所述有向基准线用于与安装参考方向对准，以确定参考单位切向；所述紧固接口用于固定按安装基准部定位的模块。

31、在一种具体评价方式中，以局部坐标原点处的磁工作面切平面为基准，沿局部单位法向偏移预定距离，得到自身场评价参考平面。完整功能区域在该参考平面上的完整投影构成预设有效工作区，所述与工作观察区域为同一区域。评价时，模块按安装基准部定位于非磁性支承件，并保留属于模块自身的磁性构件。

32、所述为自身场评价的法向观察偏移距离，与两侧磁作用单元之间的磁工作间隙及模块内部构件间距分别确定。

33、3. 二端电磁模块的完整电流通路

34、在包含电磁励磁导体组的一种实施方式中，斜向磁场执行模块的磁源组件包括第一外接电连接端子和第二外接电连接端子。两个端子分别构成电磁励磁导体组的两个外接端，用于连接外部功率变换支路，提供驱动输入接口和感应电能输出接口。

35、第一外接电连接端子经第一端分流连接件，在分流节点连接至少两条并联有效载流条带的第一端。各有效载流条带的第二端经第二端转向汇流件，在汇流节点汇合；汇流后经公共返回导体组和第二端返回连接件，连接第二外接电连接端子。

36、按照以第一外接电连接端子为电流输入端确定的参考电流方向，公共返回导体组位于汇流节点下游，承载各有效载流条带汇合后的返回电流。所述导体、连接件及外接端子在装机前固定于同一模块，形成端到端连续导电通路，工作电流不经外壳、整机背轭或相邻模块完成返回。

37、模块自身场的确定保留上述完整通路，使有效载流条带、端部连接和公共返回共同形成的磁场纳入同一模块的评价。

38、4. 永磁与电磁共同固定的混合模块

39、在另一种实施方式中，斜向磁场执行模块的磁源组件同时包括共同固定于模块本体的永磁部分和电磁励磁部分。电磁励磁部分具有从该模块引出的第一外接电连接端子和第二外接电连接端子。

40、在保留模块全部结构且电磁励磁部分未通电时，永磁部分采用同一磁作用区的倾斜磁化，或者采用多个永磁磁作用区各自产生的磁场共同形成的方式，在所述工作观察区域内形成非零的法向面积平均磁通密度分量和非零的切向面积平均磁通密度分量。

41、电磁励磁部分在规定端子极性和规定电流幅值下提供受控励磁增量。在稳定直流励磁状态下，由永磁部分、电磁励磁部分及模块自身磁性构件共同形成的模块自身场，仍满足上述两个面积平均分量均非零的条件。

42、未通电状态与稳定直流励磁状态采用同一模块结构、同一完整功能区域及同一工作观察区域。两种状态下各侧局部极性，分别按照对应状态中该侧自身场在相应局部工作面间隙侧的出入方向确定。

43、5. 磁电动力系统及装机构型

44、本发明还提供一种磁电动力系统，包括能够相对运动的第一运动构件、第二运动构件，以及上述同极相对斜向磁电执行组件。第一磁作用单元和第二磁作用单元分别安装于第一运动构件和第二运动构件。斜向磁场执行模块按自身安装基准部定位，磁工作面朝向两磁作用单元之间的磁工作间隙。

45、对于第个斜向磁场执行模块，将按照前述规则确定的完整功能区域，沿该模块的局部单位法向，完整投影至与该模块局部坐标原点处磁工作面切平面平行的装机观察平面，得到局部观察区域。

46、装机观察平面相对于模块安装基准部的位置在磁场评价前确定并保持固定，局部观察区域随该模块运动。在任一所述预定驱动作用位置，整个局部观察区域均位于实际磁工作间隙内。

47、在所述预定驱动作用位置及其对应励磁状态下，保留两侧实际磁源及装机磁性构件所形成的合成磁通密度，在整个局部观察区域上，相对于该模块局部单位法向和参考单位切向的两个面积平均分量均非零。装机合成场与模块自身场分别在各自观察位置及规定状态下确定。

48、系统可以采用以下构型之一：两个运动构件经轴向磁工作间隙相对设置并能够绕转轴相对转动的轴向盘式构型；经径向磁工作间隙相对设置的筒形或环形构型；沿直线导引相对运动的直线构型；或者经球面磁工作间隙相对设置的球面构型。

49、多个斜向磁场执行模块沿与所采用构型对应的周向、轴向、直线方向或球面网格布置。在所述预定驱动作用位置及其对应励磁状态下，两侧对应局部区域保持所述局部同极相对关系。具有电磁励磁导体组的模块安装于旋转侧时，经旋转供电接口连接对应电气单元。

50、6. 独立电磁分组及工作状态

51、在包含电磁执行结构的系统实施方式中，系统设置具有独立励磁接口的电磁分组。

52、电磁分组由斜向磁场执行模块中具有电磁励磁导体组及外接电连接端子的模块构成，或者由与永磁形式的斜向磁场执行模块隔着磁工作间隙配合的电磁执行结构构成。所述电磁执行结构包括励磁导体及电气端子，各电磁分组分别通过本分组的电气端子连接独立控制的功率变换支路。

53、所述功率变换支路连接直流供电接口及电能接收装置。电能接收装置为能够接收回馈电能的储能装置、负载或双向供电装置。

54、系统设置控制单元，分别控制各功率变换支路，将各电磁分组独立控制为驱动状态、发电状态或待机状态。处于驱动状态的分组，在相应预定驱动作用位置采用对应励磁状态。

55、选择发电模式时，使一个、多个或全部分组进入发电状态。处于发电状态的分组利用相对运动引起本分组完整导电通路的耦合磁通变化，并经对应功率变换支路向电能接收装置输出电能。

56、7. 分组励磁接续方法

57、本发明还提供一种应用于上述同极相对斜向磁电执行组件的分组励磁接续方法。

58、所控制的电磁分组，由具有电磁励磁导体及电气端子的斜向磁场执行模块构成，或者由与永磁形式的斜向磁场执行模块隔着磁工作间隙配合的电磁执行结构构成。各电磁分组具有第一电气端子和第二电气端子，分别构成该电磁分组完整导电通路的两个外接端；各电磁分组具有独立励磁接口，并连接独立控制的功率变换支路。

59、所述方法获取各电磁分组与相应配合磁作用区域之间的相对位置、相对运动速度、目标运动方向、力或转矩指令，以及各电磁分组的实际端子电流。根据装机总力或总转矩关系、允许电流以及所述预定驱动作用位置及其对应励磁状态，确定允许励磁区间，并在允许励磁区间内选择参与励磁的电磁分组，调节各电磁分组的电流幅值。

60、以流入各电磁分组第一电气端子并由第二电气端子流出的电流方向为参考正方向。该参考正方向由本电磁分组的端子接线固定确定。

61、按所述参考正方向定义第个电磁分组的实际端子电流，在励磁及退出衰减期间控制。

62、式中，为该电磁分组的允许电流上限。根据各电磁分组实际端子电流的建立过程和衰减过程，安排与允许励磁区间对应的进入时刻、退出时刻及交接时序。

63、在采用电流反馈的实施方式中，各电磁分组对应的功率变换支路分别检测该分组的实际端子电流，并在该分组第一电气端子与第二电气端子之间检测端电压。电流检测通路在方法实际执行的供电、续流及受控退磁状态下均反映对应分组的端子电流，并将检测结果用于该分组的电流反馈调节。

64、在计入附加载荷约束的实施方式中，确定允许励磁区间时同时计入附加载荷约束；选择电流组合时，对同一受力对象同时校核切向力或转矩以及法向、径向或姿态附加载荷。不满足附加载荷约束时，限制该电流组合或进入受控停机。

65、8. 分组发电控制方法

66、本发明还提供一种应用于上述同极相对斜向磁电执行组件的分组发电控制方法。电磁分组采用前述分组构成，各电磁分组的第一电气端子和第二电气端子分别构成其完整导电通路的两个外接端；各电磁分组具有独立励磁接口，并连接独立控制的功率变换支路。

67、所述方法获取各电磁分组与相应配合磁作用区域之间的相对位置、相对运动速度、运行模式指令，以及各电磁分组的实际端子电流和端电压。根据装机感应电动势关系、装机总力或总转矩关系、允许电流及外部电能接收能力，确定允许发电区间，并选择进入发电状态的电磁分组。

68、使所选择的电磁分组通过对应功率变换支路与外部电能接收装置形成闭合输出通路，利用电磁分组与配合磁作用区域的相对运动，引起该分组完整导电通路的耦合磁通变化而产生感应电动势，并通过所述闭合输出通路输出电能。

69、以流入各电磁分组第一电气端子并由第二电气端子流出的方向为参考正方向，该参考正方向由本电磁分组的端子接线固定确定。按该方向定义实际端子电流，以第一电气端子相对于第二电气端子的电位差定义端电压。

70、在发电输出期间，控制实际端子电流满足。

71、在所选择的电磁分组进入发电状态之前，确定平均时段的起止规则，并在按该规则确定的平均时段内，使端口功率的时间平均值为负。当电能接收端达到允许电压或接收电流上限时，降低相应电磁分组的电流目标，并执行退出控制。

72、在采用受控退出的实施方式中，退出发电时降低电流目标，控制对应功率变换支路提供使正向端子电流衰减的负端电压，并在正向端子电流衰减期间保持续流或受控退磁通路导通。正向端子电流衰减至零后，关断串接于该分组端子支路的可控双向阻断开关，以阻止反向端子电流建立。

73、（三）有益效果

74、本发明通过上述组件、系统及控制方法，在相应实施方式中具有如下有益效果。

75、1. 将法向支撑或卸载与切向驱动落实到同一两侧组件

76、斜向磁场执行模块与对侧配合磁作用单元通过磁源配置及相对安装关系，在预定驱动作用位置及其对应励磁状态下，使同一第一磁作用单元同时受到朝向间隙增大方向的法向分量和预定方向的切向分量。法向分量承担指定方向的部分载荷或减轻支承负担，切向分量形成驱动作用，使驱动与支承载荷对应同一组件及装机状态。运行稳定性仍由各方向的力和力矩变化、支承结构及控制共同决定。

77、2. 使模块的结构方位、完整区域及装机作用具有明确对应关系

78、磁源组件与模块本体共同固定，安装基准部确定磁源相对方位及局部方向基准；完整功能区域和工作观察区域由结构边、几何尺寸及预定观察位置确定，并相对模块固定。拆装、定位及相对运动时可按同一规则复现区域和方向，减少坐标改变、区域变化或测后裁剪造成的评价差异。无对侧条件下确定完整模块的自身场，装机后另行确定两侧磁作用，使模块属性与装机受力分别对应明确对象。

79、3. 为斜向磁源提供与模块化装配对应的具体实现形式

80、采用单一连续永磁体时，倾斜磁化配置落实于一个连续磁体，减少对多个磁性单元之间磁化相位和相对装配关系的依赖。采用两个永磁磁作用区时，两区在同一模块及观察区域内共同形成所需场分量；连续本体形式无机械拼接界面，两件形式通过共同固定保持相对位置。选用的回磁构件或非磁性支承结构均与模块边界和安装关系对应。

81、4. 使工作条带、端部连接及返回部分形成完整的模块电气边界

82、分流连接、并联有效载流条带、转向汇流及汇流下游的公共返回共同固定于模块，在两个外接端子之间形成连续通路，使工作电流返回不依赖外壳、整机背轭或相邻模块。明确的电气边界便于独立安装、外部接线及完整通路的绝缘、连接、散热和磁场分析；该效果来自通路及共同固定关系，不以导体截面形式代替。

83、5. 使永磁基准状态与受控励磁状态在同一混合模块上对应

84、永磁部分与电磁励磁部分共同固定，未通电与规定直流励磁状态保留同一结构、完整功能区域及观察位置，使永磁基准场和受控励磁增量可在一致的几何对象上比较，无需拆除电磁部分或重选区域。永磁基准作用与电磁调节作用由同一可安装模块承担，局部极性按各对应状态的模块自身场确定。

85、6. 将完整模块区域与实际装机间隙相对应

86、完整功能区域通过固定的装机观察平面对应实际磁工作间隙；在各预定驱动作用位置，整个局部观察区域均位于实际磁工作间隙内，而非仅中心点位于间隙内。自身场与装机合成场分别确定，使模块评价、装机间隙和运行状态相对应，为轴向盘式、筒形或环形、直线及球面构型中的切向输出、法向载荷和间隙保持提供明确的结构对象。

87、7. 将电磁作用的参与程度落实到可独立控制的分组

88、各电磁分组通过本分组端子连接独立控制的功率变换支路，控制单元可分别安排驱动、发电或待机状态，选择一个、多个或全部分组参与相应能量交换。分组状态、电流及输出通路对应具体电气接口，调节不以改变并保持永磁体磁化水平为必要过程。

89、8. 使驱动接续对应实际电流过程，并兼顾共同载荷

90、依据装机总力或总转矩关系确定允许励磁区间，并按实际端子电流的建立与衰减安排进入、退出及交接，使几何位置与电流动态相对应。固定端子参考方向及覆盖供电、续流和受控退磁的电流反馈，使接续依据实际支路电流实施。进一步计入共同载荷约束时，对同一受力对象同时校核切向力或转矩及适用的附加载荷，不满足约束时限制电流组合或受控停机。

91、9. 使发电输出判定与退出过程具有一致的端口依据

92、在进入发电状态前确定功率平均时段，按固定端口参考方向以该时段的负平均功率判断净输出电能，避免仅凭开路电压、瞬时功率或整流极性判断发电。退出时先受控退流，保留衰减通路，电流降至零后再阻断反向电流，使能量接收限值、电流衰减和电气隔离相衔接。