专利名称：用于从水流产生能量的装置、发电机和螺旋桨部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于从水体提取能量的设备。更具体地说，本发明涉及如独立的权利要求1、17、18的前序中公开的包括一种能够安置在水体下面的底部上或漂浮在水体上的构件的用于从水体的水流产生能量的装置和多个由该构件支承并由水流驱动的可以替换的发电机组和一种如独立的权利要求20的前序中公开的用作安置在水体中的发电机组内的能量供给器的转动部件，以及一种发电机，更具体地说，是一种如独立的权利要求26和31的前序中公开的其定子和转子可以彼此相对地转动的发电机。该装置利用洋、海、江河或其它水体的水面下方的水流。这些水流例如可以是由潮汐变化和/或水下地貌(如沟槽、河床或其它水下狭窄通道)产生的。
按照本发明的发电机能够通过使用任何能源而产生电力，但特别适合于被风力和水流驱动，尤其是被低速水流驱动。该发电机还能用作电动机。
背景技术：
大型水体中的水流如由潮汐变化产生的水流是一种可以再生的能源，该能源至今尚未在挪威得到利用，即使这些水流沿挪威海岸可以可靠地预报和本身易于利用。
当大型水体(如海洋或江河)中的水流被迫通过沟槽或其它狭窄通道时，流动速度将提高并将在极大程度上被准直。该狭窄通道的中心区域中的水流将具有通过整个所讨论的截面的几乎相等的速度，这意味着在该区域中安置一台发电机是有利的。
从洋流中产生能量有若干已知的设备和方法。
挪威专利申请1999 1984(Hammerfest Strφm)描述一种用于从洋流和河流中产生电力的装置。整个装置安置在水面下并包括多个具有叶片的涡轮、一个支承系统、一个停留系统和一台发电机。涡轮轴的取向垂直于水的移动方向，而叶片是翼形的、因此不管水的移动方向如何，该涡轮都沿同一方向转动。该涡轮轴支承在固定于该支承和轴泵系统的浮箱的框架上。该装置用组件构成。该装置具有由浮箱和固定在水面下的停留系统调节的正浮力，使得该装置由该停留系统保持在水面下。该装置使用常规叶片。
丹麦专利155454(Hans Marius Pedersen)描述一种浮动水流电站，由利用系缆桩而锚定在水底上的锚上的环状浮子组成。所有涡轮都是可以替换的并排列在一根共同的梁上而能作为一个单元在由该环状浮子限定的区域内被向上摆动到水面。该电站可以围绕该系缆桩而移动，系缆桩的上端连接在前浮子上而桩的下端固定在锚上。
美国专利5,440,176描述一种可以潜水的水涡轮装置，包括悬持在张力支脚型潜水式平台下方的不同组合的涡轮/发电机。
具有相反转动的转子和定子的发电机是众所周知的。在风能技术领域中同轴的相反转动的螺旋浆是已知的，尤其是作为取出当空气流通过第一螺旋桨时供给的转动能的措施。这些相反转动的螺旋桨可以在发电机的同一侧面上，或者在其每个侧面上。这些螺旋桨或者利用齿轮连接在同一发电机上，或者一个螺旋桨连接在转子上而另一个螺旋桨连接在磁场线圈上。早先已知的连接在同一发电机上的相反转动的螺旋桨需要复杂的齿轮驱动和传动，这造成能量的进一步损失。从机械观点看，一个分别连接在转子和定子上的相反转动的螺旋桨要简单得多，但是在至今已知的解决方案中这些磁场线圈需要滑动环，这可能使该解决方案更为复要，此外，还存在电力和机械能的损失。
在螺旋桨位于发电机(和塔架)的每一侧面上的已知情况中，作为规则而优先的是，下游的螺旋桨应当小于上游的螺旋桨，并设定安装在较大的风速下。
在从水流产生电力时，要求尽可能低的螺旋桨速度。后果是高的转矩以及难于定一个解决方案的标准齿轮的尺寸。
已知的发电机解决方案通常具有恒定的转动速度(螺旋桨的间距调整)和静止的定子。这导致发电机外壳具有非常大的直径，那是不利的。
美国专利4,291,233描述一种具有相反转动的转子和定子的风力涡轮发电机。从具有最好是水平轴的风力驱动的涡轮(螺旋桨)来的转动能量通过一个伞形齿轮传动机构转换为两个最好同心的轴中的转动能量。该涡轮轴附接在该伞形齿轮传动机构上，后者啮合沿相反方向转动的上下小齿轮。这两个小齿轮固定在各自的轴上，这两个轴最好同心而垂直配置。这两个沿相反方向转动的轴各自连接在转子和定子上。
DE 43 04 577 A1描述一种有两对叶片的风力涡轮发电机，这两对叶片分别连接在一个转子和一个定子上，以便沿相反方向转动这两对叶片。两对叶片配置在发电机的同一侧，起两个相反转动的双叶片螺旋桨的作用。该文献没有公开有关定子和转子的相互作用的任何进一步的细节。
DE 196 43 362描述一种具有相反转动的转子和定子的风力涡轮发电机。一个具有连接在涡轮或螺旋桨3上的第一端部10的轴8固定在转子9上。定子13固定在第二轴端部11上，后者转而连接在涡轮或螺旋桨4上。轴端部11通过轴承14支承在轴8上，使得转子和定子能够彼此相对地转动。
也参考辅助转子17和辅助定子18，其中转子17固定在外壳上。因此，部件17和18之间的相对速度是部件9和13之间的速度的一半。
已知的相反转动的发电机能够分成两类(i)转子和定子由同一涡轮或螺旋桨驱动；(ii)转子和定子由其各自的涡轮或螺旋桨供给转动能。
第一类发电机可用US 4,291,233(如上所述)来例示。该发电机的缺点是在用于相反转动该定子的许多传动中损失许多能量。其次，该发电机很庞大，其制造和维护可能很费钱。因此，需要一种简化类型的发电机，其中转子和定子由同一涡轮或螺旋桨驱动，而且其中使用最少的齿轮传动和不使用伞形齿轮。
第二类发电机可用DE 196 43 362(如上所述)来例示。该发电机的缺点是该发电机包括一个不转动的外部件，装有一个常规的定子绕组。该外壳同时有基座支脚并吸收约一半的总转矩。
主气缸假定在两侧有磁体并通过一个独立的轴转动。在该转子内有另一转动的定子(或转子)。在最内部的转子(9)和磁体转子(13)之间产生的转矩并不冲击基座支脚，而是被螺旋桨之间的磁场吸收。因此，需要一种简化类型的发电机，其中转子和定子的各自的涡轮或螺旋桨向转子和定于供给转动能，其中该基座不需要吸收转子和定子之间的发电机中的转矩，而且其中螺旋桨的转矩全部用于产生电力。
发明概述因此，本发明提供一种上述类型的如附属的专利权利要求的前序中公开的用于从水流产生能量的装置、发电机和螺旋桨型部件。
按照本发明的装置包括一个能够安置在所述水体下面的底部上的构件和多个由该构件支承而由水流驱动的可以替换的发电机组。该装置的特征在于，该构件包括多个有一相应的节点中心和从其伸出的基本上水平的臂的节点元件，以及每个节点中心做成一个供伸向水底的高度可以调整的支脚用的衬套的形式。
按照本发明的装置的最佳特点在权利要求2～16中说明。
因而按照本发明的装置包括一个能够安置在所述水体下面的底部(B)上的构件和多个由该构件支承而由该水流驱动的可以替换的发电机组，其中该装置的特征是，它能利用可以通过所述衬套而移动的所述支脚来安置在水体下面的底部上，以及该装置能够借助于这些支脚而选择地引到水体中的一个选定的高度，以便使发动机在水体中的位置最优化，或者引到水面上方而使所述发电机组高于水面。
按照本发明的装置也包括一种用于从水体的水流产生能量的漂浮装置，该装置包括由多个漂浮部件支承的支承构件，其特征在于，多个支承臂的一端可以枢轴式转动地附接在该构件上，而其另一端附接在各自的发电机上。在一个实施例中，这些支承臂在其第一端和第二端之间包括至少一个结合部，使得每个支承臂能够围绕该结合部折叠，以便由此，与支承臂围绕其第一端的枢轴式连接点跟该构件一起摆动的同时将相应的发电机升出水面。
按照本发明的转动部件包括一根轴，该轴安装在一根从一发电机(未示出)伸向发电机外壳的轴上的衬套上并预定用于由水体的水流驱动，其特征在于，该转动部件包括·一个在该轴对该衬套的附接处安装在所述轴上的内端件；·一个安装在所述轴的外端处的顶端；·多个在所述端件和顶端之间安装在所述轴上的部件区段。
在一个实施例中，这些部件区段可以转动地安装在所述轴的周围并可以调整。
在一个实施例中，该顶端可以围绕所述轴转动和调整。
该转动部件的其它优选特点如附属的权利要求21～25中所述。
按照本发明，也提供一种如附属的权利要求26和31的前序中描述的类型的发电机。
这样，该发电机的特征在于，它包括一个固定地连接在该轴上的传动件，而后者通过传动机构附接在定子上，由此，当该轴转动时，该定子可以沿该轴的相反方向转动。该器件的优选特征如附属的权利要求27和28中所述。
在一个第二实施例中，按照本发明的发电机的特征在于，该第二轴的一端连接在一个沿轴向支承在第一轴上的定子框架上；而该第一轴的一端沿轴向支承在所述定子框架中。该设备的优选特点如权利要求32中所述。
附图简述在参考附图的下列描述和附属的专利权利说明书中列举了本发明的实施例。应当理解，这些附图仅仅例示典型的示范实施例，因此不应当限制本发明。附图中同一标号指示同一部件，这些标号也同样用于下面的描述中。
图1是按照本发明的一种潮汐电力装置的第一实施例的透视图。
图2是权利要求1中该潮汐电力装置的顶视图。
图3a～3c是图2中该潮汐电力装置的顶视图并显示两个节点中心(图3a和3c)和一个中间部件(图3b)。
图4是图1中该潮汐电力装置的侧视图。
图5是一涡轮部分和转动部件一个实施例的透视图，并表示该发动机部分装有一个可以转动地配置在所述发动机外壳的每一侧面上的转动部件，而且其中这些转动部件是彼此相对地相反转动的。
图6a～6c是按照本发明的潮汐电力装置的第二实施例的透视图，这些发电机处在下降的位置中。
-图6a是该装置的端视图；-图6b是该装置的侧视图；以及-图6c是该装置的项视图。
图6d表示从一端看到的图6a～6b中的装置，这些发电机处在收回的位置中。
图7是按照本发明的一种转动部件的第一实施例的透视图。
图8a是一种转动的部件区段的简化截面图；图8b是按照本发明的一种转动部件的顶视图。
图9是按照本发明的转动部件的第二实施例的透视图。
图10是按照本发明的转动部件的第三实施例的透视图。
图11表示按照本发明的发电机的第一实施例。
图12表示按照本发明的发电机的第二实施例。
优选实施例详述在一个实施例中，按照本发明的装置包括一种能够安置在水体表面S下方的底部B上的构件。该构件支承多个由水流驱动的可以替换的发电机组750。该装置的构件由多个有一相应的节点中心的节点元件700与从其伸出的基本上水平的支承件720和连接件730构成。一个向着底部B延伸的可以调节高度的支脚760用的上下衬套711、712穿过每个节点中心。
节点元件700是利用连接件730之间的中间连接740连接的。
发电机组750固定在基本上竖直的支承件749上，每个支承件可以固定在水平支承件720或中间连接件740上。
为了生产和流体动力学的原因，这些臂、支脚、可以选择的连接件和细长的支承件都做成管状件形式。其它截面形状(如椭圆形、矩形)和构型(如晶格结构)应当看作在本发明范围内，即使这些形状和构型并不理想。
为了便于该装置在安装和随后的重新安置期间的移动，这些支脚包含一个或多个可以压载的舱。同时，这些支承件和连接件构成漂游件。当支脚760移去压舱物时，该装置可以移动。当支脚760被压舱时，该装置静止并在当前条件下起作用，用于其设计的目的而不需额外锚定。
当操作时，每个单个的发电机组应正常地固定安装在该支承件上，而发电机的转动件应当能够沿顺反时针两个方向转动，取决于水流方向。但是，在一个实施例中，发电机外壳在相应的竖直的支承件的自由端处围绕一竖直轴线被可以枢轴式转动地支承。
图1和图2表示一种由三个节点元件700利用相应数目的连接点740装配成的装置。该装置呈等边三角形，每个角落配置一个支脚760。这种类型的构型是有利的，因为该装置当其向着底部压舱时是固定地静止的。
为了能够覆盖尽可能大的截面积，发电机组配置成通过转动件400的转动形成的单个转动平面基本上彼此重叠。这样，在发电机的周围流动最小量的水。
虽然每个发电机组通常有两个或更多个转动部件(见图1)，但发电机组只装备一个转动部件400也属于本发明的范围内，而这些也能够配置在发电机机体的每个侧面(见图5)。在这种情况下，这些转动部件当然是彼此相反地转动的。
本发明的一个中心方面是该装置能够通过支脚760安置在底部B上。这些支脚可以通过衬套711、712而移动，使得该装置能够利用这些支脚选择地带入水体中的一个选定的高度。这种类型的“顶起”原理是周知的，但并非与本申请所涉及的装置有关。因为可以调节该装置在水中的高度，这些发电机可以容易地升到水面上以便维护、修理或替换。其次，发电机在水中的安置相对于当前状况和水底地形是最佳的。使用本发明的可以调节的支脚，该装置可以容易地安装在非常不平的底部上。
在另一实施例中，按照本发明的装置包括安置在一个漂浮于水中的钢构件上的相反转动的涡轮，参见图6a-6b。
该装置包括一个有多个浮子部件610的平台620，最好每个角落有一个浮子部件610，如图6c中可见，因此利用最小的位移就可满足侧向和纵向两方面的稳定性的要求。多个从平台每侧伸出的支承臂615每个在其侧面上保持一个发电机752和两个涡轮，并固定在一根纵向管子上，后者又固定在所有四个浮子上。这些支承臂在大约向前一半处的附接点处装有活节。支承臂的操作用液压系统实现。
该配置允许利用锚(未示出)和链617沿两个方向进行已知的标准锚定或者是沿每个方向一个或两个锚，或者是沿每个方向一个锚来保持两个平台。这意味着这些平台能够沿纵向以所需距离锚定，彼此近到涡轮运行时互不妨碍。通过并排地锚定若干单元，侧向距离也可利用链来调整和固定。
在锚定完成后，链切断机和锚绞车可以移去而用于下一个平台等。在维修期间和随意地当移到一处维护/修理设施(如每三年)时锚绞车放回而链降至水底。在重新安装时，链用绞车拉入平台中并重新附接。
利用从涡轮来的生产载荷来沿每个方向称重这些锚。在锚载荷的对置侧面，链的下垂用绞车拉紧，而当水流转动时，在对置侧面上又产生锚载荷。以这种方式，当水流沿两个方向流动时获得一个固定而稳定的位置。
如果生产载荷由于可能发生的控制系统故障而变得非常大，以致于载荷增大而这些锚可能松动，那么这并不是一场大事故。或者是，吊杆可能自动释放到水面(万一涡轮或发电机的控制发生故障或出了问题)。因为发电机和涡轮在水中有可靠的浮力，达到该停止位置不需要大量的动力。
也可看到，在这种类型的涡轮上有非常显著的动态的力作用着，而这种力转而产生振动和疲劳。与固定安装在水底上相比较，一个浮动的平台将对这种类型的振动产生相当大的阻尼。因此，不会遇到同样的疲劳危险。
因为平台的浮动吃水浅(例如仅1.5米)，所以支承臂615和涡轮能够容易地以彼此相对的“剪形位置”移入平台侧面，而运输或牵引到浮动位置中将很简单。
如果拆去四个螺旋桨叶，整个装备可以容易地安置在大多数滑道上。因此，水中维修能够简化(成为可能)，而使用寿命能够显著延长。
在第二阶段中，这产生巨大的第二手价值，因为它可以移动，而且还因为设计思想的整个经济好于从水底固定锚定的单桩的经济。
本发明还包括一个转动部件400，设计用于由水体中的水流驱动而转动，起安置在水体中的发电机组的能量供给器的作用。如图7、9、10中所示，该转动部件是围绕一根轴405而建立的，该轴(最好以直角)安装在发电机轴上的衬套上。按照本发明的一个实施例的转动部件包括一个在轴405附接于该衬套处安装在轴405上的内端件407、一个安装在该轴外端处的顶端406和多个可以转动地安装在内端407和顶端406之间的轴405上的部件区段410(参见图7)。
在图7中所示的实施例中，每个部件区段410是可以单个选择地枢轴式转动的并可以围绕所述轴调整，以便该这样的转动部件能够相对于水流采取最佳的间距。
图9表示该转动部件的另一实施例，它只包括一个固定地安装在轴405上的部件区段410。在该实施例中，顶端406可以选择地枢轴式转动并可以围绕一根轴调整。
图10表示该转动部件的又一实施例，它只包括一个固定地安装在轴405上的部件区间410。在该实施例中，顶端406也固定地安装在该轴上。
每个部件区间410包括至少一个伺服舵411、412，它们通过各自的舵轴413可以转动地安装在部件区段的前后边缘上。这可以从图7和图10看到。伺服舵411、412可以利用各自的驱动器415而选择地和互相独立地转动，并可以转动到一个预定范围(±β1，±β2)内的任何角度，从而取相对于水流的最佳的操作角度。
按照本发明的装置也包括一台发电机，现在参照图11和图12来描述该发电机。
本发明的基本思想是，在一台直接驱动的发电机的基础上，通过相反转动该定子来组合一个非常低的输入速度(实际上的转矩)和一个大的相对速度(如输入轴为10rpm时的25rpm)。也包括止推轴承。
图11表示按照本发明的一种类型的发电机。一个具有连接法兰102的轴100由径向的止推轴承110、120支承。如果该发电机发电，法兰102可以连接到一个螺旋桨上。转子150固定地连接在该轴上。此外，一个齿轮160也连接在该轴上。
齿轮160与驱动齿轮轴承335啮合，后者通过定子驱动齿轮330和齿轮轮圈320使定子300相对于轴100沿相反方向转动。图11也示出定子轴承310、永久磁体350和滑动环390。该永久磁体例如可用电磁体代替而并不偏离本发明。
原理表明，该定子通常能够以大于转子的速度沿转子的相反方向转动。因此，产生一个大于输入轴两倍的相对转动速度。这使得可以使用驱动发电机的螺旋桨的最佳速度。这意味着，为了获得必需的极的数目和频率，该定子直径可以做得相当小，而为了在水中产生尽可能小的阻力和尽可能小的不利水流，机器外壳的直径保持最小。(当水流改变方向时，螺旋桨交替地在机器外壳的一侧或另一侧上。)因为在任何情况下在这种类型的发电中AC电压受到整流以便随后转化为交流，所以不需恒定的频率。与潮汐周期的变化有并，要求作用在发电机上的螺旋浆的速度为从近似零到最大速度之间的最大效率(在10至15rpm之间的最大值)。
图12表示按照本发明的另一类型的发电机。该发电机包括一个连接于第一轴500的转子550，用于相对于一个连接于第二轴820的转动的定子800转动，转子550和定子800带有各自的轴承510、815。
第二轴820的一端通过法兰804连接在定子框架上，通过定子轴承810沿轴向支承在第一轴500上，而第一轴500的一端通过另一定子轴承810沿轴向支承在所述定子框架上。
第一轴500可以通过连接件502连接在第一螺旋桨或涡轮上，而第二轴800可以通过连接件802连接在第二螺纹桨或涡轮上。本质上已知的滑环890安装在定子框架上。
下述例子说明使用具有相反转动的直接驱动的发电机与没有相反转动而具有同样直径和输出的常规发电机相比的优点。
在发电机和螺旋桨之间的机械齿轮解决方案在相当小的输出时具有优点，其中可以使用一个标准质量产生的发电机，而输入(驱动)轴具有相当高的速度(大于20～30rpm)。
已知的直接驱动发电机的技术最适合于较大的输出，其中发电机本身的大的直径和重量并不特别重要。如果扣除齿轮重量，倘若输入速度不特别低，那么总重量仍是有利的。虽然不需恒定的频率，但“空气间隙速度”和面积对于直径和宽度(发电机长度)将决定尺寸(提供设计基础)。
如果直接驱动的发电机是以例如转子和定子分别为10rpm来相反转动的，那么这将在空气间隙中给出转子速度和定子速度之和的相对转动速度，这种情况下为20rpm，但速度在转子和定子之间很容易不相同。
假定发电机规格为350KW，长度为0.75米而驱动速度为12.5rpm，那么所需的直径在下列公式的基础上算出P＝K×D2Ln其中P为输出(KW)K对于给定种类的构件为恒定值，该情况下设定在2.2D为空气间隙直径(米)L为转子和/或定子的长度(米)n为速度(rpm)
空气间隙直径在列举的标准解决方案中为4.12米。磁体总面积为9.7m2。
如果定子和转子沿相反方向转动，相对速度将是25rpm。空气间隙直径因而可减小为2.91米。在较大的输出时，差别甚至更大。
或者是，齿轮传动装置(转子和定子之间的逆齿轮箱)可由一个齿轮系提供。在齿轮传动比1∶1.5时，相对速度为31.25rpm。
在该速度下空气间隙直径可减为2.60米而磁体面积可减为6.12m2。
从具有相反转动的发电机引出电流必须用滑动环来实现，但须使用已知解决方案。
如果该相反转动用分裂操作来安排—两个螺旋桨驱动发电机(见图2)，一个是转子而另一是定子，那么可得到下列数据1.发电机输出在该例子中设定为2×350KW＝700KW。
2.12.5rpm的螺旋桨速度是选定的—这相对地给出25rpm。
3.发电机长度设定为1.0米。
对该解决方案空气间隙的直径为3.18米，而磁体面积为9.78m2。这意味着，与直径为4.12米而长度为0.75米的标准的直接驱动的350KW的发电机的永久磁体和线圈的面积和费用是相等的。
虽然没有进行过所有细节的仔细研究，但这种类型的发电机操作的预先分析表明，与包括“齿轮解决方案”的概念相比较，电价约降低10％。这对于第2号螺旋桨具有100％的盲区，当这些螺旋桨之间的距离为10米时，那是不现实的。
其次，当沿与第2号螺旋桨相反方向转动的第1号螺旋桨使水体转动时，第2号螺旋桨可能是正的输出。
该解决方案在操作安全性和维护方面有很大的改进。节省估计为0.5φre每KWh/年，这也许还是较保守的估计。
按照本发明的发电机允许使用大的转矩。
使用大转矩对螺旋桨(转动件)和发电机两者形成最佳效率。省去齿轮导致减少大于3％的损失。
其次，能够安装较大的发电机容量。
在控制转矩、推力和输出的控制系统的破坏或故障的事件中过载的风险是较小的。
与现有的发电机解决方案比较，该装置的维护费用减少。
传统上，正是齿轮或直接驱动的发电机从螺旋桨吸收转矩。其次，正是一个或多个止推轴承吸收轴向力。因此，这些力通过基座传递给机器外壳而后传递给钢构件。
对于风力涡轮，这种类型的转矩将对“发动机舱”的轴承给出变化的载荷，并形成是一个暴露元件的旋转环轴承。
因为两个螺旋桨沿相反方向转动，所以单个调节螺旋桨的转数将允许在两个轴上保持同等的转矩，虽然一个螺旋桨工作在另一个螺旋桨的盲区中。
该解决方案意味着转矩互相抵消，而固定的支承件上的转矩载荷消失。同时，从螺旋桨来的脉动载荷受转子和定子之间的“磁垫”的缓冲。
也应当注意到，按照本发明的发电机的建造将很简单。这在很大程度上是以预制的绕组和不贵的永久磁体为基础的。
虽然本申请中按照本发明的发电机描述成用于发电，但该发电机也可用作电动机，其中，例如轴500、820每个驱动一相反转动的螺旋桨。此种机组可用于空中和水中，并可特别适用于轮船和其它船只中的所谓舱推进器。
图中部件清单改变后原来600控制室610漂浮件615支承臂616结合部617系留件620支承构件700 节点件710 撑杆711 上衬套712 下衬套720 水平支承件730 连接件740 中间连接件749 竖直连接件750 发电机组752 发电机外壳400转动件405轴406顶端407面对内端的衬套410部件区段411前伺服舵412后伺服舵413舵轴414部件区段和伺服舵之间的密封415驱动器B水底S水面760 支脚100轴
102连接法兰110轴承(固定的)120轴承150转子160齿轮300定子310定子轴承320定子齿轮圈330定子驱动齿轮335驱动齿轮轴承350永久磁体390滑动环500转子轴502连接法兰510轴承(固定的)550转子800定子802连接法兰804法兰810定子轴承815轴承(固定的)820转子轴承890滑动环
权利要求
1.一种从水体水流产生能量用的装置，包括一个能够安置在所述水体下面的底部(B)上的构件和多个由该构件支承并由该水流驱动的可以替换的发电机组(750)，其中所述装置的特征在于，该构件包括多个具有相应节点中心和从该中心伸出的基本上水平的臂(720，730)的节点元件(700)，每个节点中心做成衬套(711，712)形式，以供可以调节高度的支脚(760)伸向水底(B)。
2.一种按照权利要求1所述的装置，其特征在于，这些节点元件(700)是利用在选定的一些所述臂之间的连接件(740)来互相连接的。
3.一种按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，这些发电机组(750)是利用从这些臂和/或从向下进入该水体的任何连接件延伸的细长支承件(749)来支承的。
4.一种按照权利要求3所述的装置，其特征在于，这些臂、支脚、可以选择的连接件和细长的支承件为管状部件。
5.一种按照权利要求1～4中的一项或多项所述的装置，其特征在于，这些支脚有一个或多个可以装压舱物的舱。
6.一种按照前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，该单个发电机组围绕相应的细长支承件的自由端处的竖直轴可摆动地支承的。
7.一种按照前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，该单个发电机组固定地安装在相应的细长的支承件的自由端部处。
8.一种按照前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，一个支脚(760)配置在一个假想等边三角形的一个相应的角上。
9.一种按照前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，当支脚(760)被移去压舱物时支脚可以移动。
10.一种按照前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，当这些支脚(760)内装入压舱物时这些支脚是静止的而且不需要锚定于水底(B)。
11.一种按照前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，支承件和连接件(720，730，740，749)为浮子部件，当支脚被移去压舱物时，这些浮子部件为该装置提供正浮力。
12.一种按照前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，这些发电机组配置成使这些转动部件(400)转动时形成的单个的转动平面基本上以这样的方式互相重叠，就是使最小量的水能够在这些发电机周围流动。
13.一种按照前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，该装置包括至少三个节点元件因而包括至少三个支脚，因而该装置当其装入压舱物贴靠所述水底(B)时是静止地固定的。
14.一种按照前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，每个发电机组的轴装有至少一个转动件(400)。
15.一种按照前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，每个发电机组装有至少一个可以转动地安装在所述发电机外壳的每一侧上的转动件(400)。
16.一种按照权利要求14和15所述的装置，其特征在于，这些转动部件是相反转动的。
17.一种从水体水流产生能量用的装置，包括一个能够安置在所述水体下面的底部(B)上的构件和多个由该构件支承并由该水流驱动的可以替换的发电机组，其特征在于，所述装置能借助可移过衬套(711，712)的支脚(760)安置在水体下面的底部(B)上，该装置能够利用支脚有选择地进入水体中的一个选定高度以使这些发电机在水体中的位置最优化，或者高于水体表面(S)而使所述发电机组(750)在水面之上。
18.一种从水体水流中产生电力用的漂浮装置，包括一个由多个漂浮部件(610)支承的支承构件(620)，其特征在于，多个支承臂(615)的一端可摆动地附接在该构件上，而支承臂的另一端附接在相应的发电机(750，752)上。
19.一种按照权利要求18所述的装置，其特征在于，这些支承臂(615)在其第一端和第二端之间包括至少一个结合部(616)，使得每个支承臂能够围绕该结合部(616)折叠，以便由此使该支承臂与构件(620)一起围绕其第一端的摆动连接件而共同摆动，从而将相应的发电机升高到水面(S)之上。
20.一种用作安置在水体中的发电机组内的能量供给器的转动部件(400)，有一个安装在从发电机外壳(750)内的发电机(未示出)伸出的轴上的衬套上的轴(405)，该轴被设计成受水体中水流驱动而转动，其特征在于，该转动部件包括·一个在该轴和该衬套的附接处安装在所述轴上的内端件(407)；·一个安装在所述轴的外端上的顶端(406)；·在所述端件(407)和顶端(406)之间安装在所述轴(405)上的多个部件区间(410)。
21.一种按照权利要求20所述的转动部件，其特征在于，所述多个部件区间(410)可以转动地安装在所述轴(405)上并可围绕所述轴(405)调整。
22.一种按照权利要求20所述的转动部件，其特征在于，该顶端(406)可以围绕所述轴转动和调整。
23.一种按照权利要求20所述的转动部件，其特征在于，每个所述部件区间(410)是可围绕所述轴(405)单独有选择地摆动和调整的，使得这种转动部件能够相对于水流取一个间距。
24.一种按照权利要求20所述的转动部件，其特征在于，所述的部件区间(410)包括通过各自的舵轴(413)可以转动地安装在该部件区间的每一侧上的伺服舵(411，412)。
25.一种按照权利要求24所述的转动部件，其特征在于，所述伺服舵(411，412)能够利用各自的驱动器(415)有选择地和互相独立地转动到预定范围(±β1，±β2)内的任意角度，以便由此相对于水流取一个作用角。
26.一种发电机，包括一个连接在轴(100)上用于相对于一个相反转动的定子(300)而转动的转子(150)，其特征在于，该发电机包括一个固定地连接在轴(100)上的传动件(160)，而后者通过传动机构(320，330，335)连接在定子(300)上，由此，当该轴转动时，该定子可以沿该轴的相反方向转动。
27.一种权利要求26所述的发电机，其特征在于，传动件(160)是一个固定地安装在该轴上的齿轮。
28.一种按照权利要求6所述的发电机，其特征在于，传动件(160)与一个定子驱动齿轮(130)啮合，后者又与定子上的齿轮轮圈(320)啮合，以便由此当该轴转动时使定子沿该轴的反方向转动。
29.如权利要求26～28中所述的发电机作为电机的发电用途。
30.如权利要求26～28中所述的发电机作为电动机产生机械转动能的用途。
31.一种发电机，包括一个连接在第一轴(500)上的转子(550)并具有相应的轴承(510，815)，该转子(550)相对于一个连接在第二轴(820)上的转动的定子(800)转动，其特征在于，第二轴(820)的一端连接在一个沿轴向支承(810)在第一轴(500)上的定子框架(800)上；以及第一轴(500)的一端沿轴向支承(810)在所述定子框架中。
32.一种按照权利要求31所述的发电机，其特征在于，第一轴(500)通过一连接件(502)连接在第一螺旋桨或涡轮上，而第二轴(800)通过一连接件(802)连接在第二螺旋桨或涡轮上。
33.如权利要求31～32中所述的发电机作为发电机的发电用途。
34.如权利要求31～32中所述的发电机作为电动机产生机械转动能的用途。
全文摘要
一种用于从水体中的水流产生电力的装置、发电机和转动部件，包括一个固定安装的漂浮构件和多个由该构件支承并由该水流驱动的可以替换的发电机组(750)。该构件包括多个臂(615，720，730)。转动部件(400)包括多个可以转动地安装在端件(407)和顶部(406)之间的轴(405)上的部件区间(410)。该发电机包括一个连接在各自的轴(500，820)和轴承上的相反转动的转子(550)和定子(800)，其中定子框架(800)沿轴向支承(810)在第一轴(500)上而第一轴(500)的一端沿轴向(810)支承在该定子框架上。按照本发明的发电机可以用于产生电力和用作产生机械转动能量的电动机。
文档编号F03BGK1553993SQ02817560
公开日2004年12月8日 申请日期2002年7月8日 优先权日2001年7月11日
发明者S·D·亨里科森, S D 亨里科森 申请人:海德拉潮汐能科技公司