CN102720626B - 一种浅水区波浪发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种浅水区波浪发电装置，包括转子、定子和后端处理电路，所述转子包括转动轴承、叶片和内轮；所述叶片的一端与转动轴承相连，另一端与内轮相连；所述叶片为活动叶片，可沿叶轴转动；所述定子包括相连的外轮和支撑结构；所述导线与所述后端处理电路相连；所述内轮上设置有磁体，所述外轮上设置有导线；或者，所述内轮上设置有导线，所述外轮上设置有磁体；所述磁体和导线均设置于转子、定子的圆周处；在波浪驱动下，叶片受力，使内轮转动，与外轮产生相对运动时，圆周处的导线切割所述磁体产生的磁力线，产生感生电动势，从而产生电流。本发明可用于近海浅水区、结构简单、效率高、成本低。

Description

一种浅水区波浪发电装置

技术领域

本发明涉及新能源发电领域，尤其涉及一种适用于海洋浅水区的波浪发电装置。

背景技术

随着矿物能源的消耗殆尽，绿色可再生能源及发电技术成为如今世界各国的研究热点。

波浪能由于能量密度大、分布广泛等特点，世界各国发明了原理不同、形式各异的波浪发电装置。

现有较先进的波浪发电装置可主要有三种：一是利用深海区波浪的上下往复运动特征，通过可自由浮动的装置捕获波浪上下运动的动能，并转化为电能，如Ocean Power Technologies公司的PowerBuoy装置；二是利用波浪的往复运动特征，通过flag随波摇摆捕获其能量，再通过液压泵驱动发电机发电，如Aquamarine Power公司的Oyster装置；三是利用波浪传播过程中的压力波，通过封闭腔体捕获此能量并压缩水流驱动发电机发电，如Pelamis Wave Power公司的Pelamis装置。

现有的波浪发电装置大多用于远离海岸的深海区，且装置巨大、转换效率较低、成本较高，使得未能得到有效推广。

近海浅水区波浪水中质点的运动主要为水平方向的往复运动、垂直方向运动速度较小(如图1)。水平方向运动水流的发电方法可借鉴传统的风力发电机。但风为方向、速度近似恒定的流场，而此处的水流为方向周期改变、大小变化的流场，因此传统风力发电所采用的定安装角叶片设计难以用于波浪发电。

同时，传统风力发电机的传动结构+加速齿轮+发电机的设计由于存在较 大的静摩擦力、动摩擦力，也难以用于波浪发电。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出一种浅水区波浪发电装置，可以捕获浅水区波浪的动能，且无需使用变速齿轮箱及传动机构。

为了解决上述问题，本发明提供一种浅水区波浪发电装置，包括转子、定子和后端处理电路，所述转子包括转动轴承、叶片和内轮；所述转动轴承位于所述内轮的轴侧中心；所述叶片的一端与转动轴承相连，另一端与内轮相连；所述叶片为活动叶片，可沿叶轴转动；所述定子包括相连的外轮和支撑结构；所述导线与所述后端处理电路相连；

所述内轮上设置有磁体，所述外轮上设置有导线；或者，所述内轮上设置有导线，所述外轮上设置有磁体；

在波浪驱动下，叶片受力，使内轮转动，与外轮产生相对运动时，导线切割所述磁体产生的磁力线，产生感生电动势，从而产生电流。

优选地，上述装置具有以下特点：

当所述内轮上设置有磁体，所述外轮上设置有导线时，

所述磁体为块状磁铁，均匀分布在所述内轮的圆周上，磁体间具有间隔，且相邻磁体的磁极方向相反，所述磁体产生的磁力线与磁性材料构成的内轮和外轮形成完整磁回路。

优选地，上述装置具有以下特点：

所述磁体采用稀土磁铁；所述导线位于外轮内表面，或嵌入所述外轮内。

优选地，上述装置具有以下特点：

当所述内轮上设置有磁体，所述外轮上设置有导线时，

所述磁体为U型，包括U型的导磁体和两块块状磁铁；所述导磁体均匀分布在所述内轮的圆周上，所述两块磁铁分别位于所述导磁体的内侧，两块磁铁相对且同磁化方向放置，以形成完整磁回路；相邻U型磁体的磁路方向相反。

优选地，上述装置具有以下特点：

所述内轮和外轮采用导磁材料或非导磁材料；所述磁铁为稀土磁铁；所述导线位于外轮内表面，或嵌入所述外轮内。

优选地，上述装置具有以下特点：

当所述内轮上设置有磁体，所述外轮上设置有导线时，

所述内轮包括第一转轮和第二转轮，所述第一转轮和第二转轮分别位于所述外轮的两侧，所述第一转轮和第二转轮均与所述叶片和转动轴承固连；

在所述第一转轮以及所述第二转轮的圆周上分布有依次排列的多个磁体，所述每个磁体包括依次排列的四块磁铁，所述四块磁铁依次为第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁和第四磁铁，其中第一磁铁和第三磁铁的磁极方向为其所在转轮圆周的切线方向，第二磁铁和第四磁铁的磁极方向为其所在转轮圆周的垂直方向；或者，第一磁铁和第三磁铁的磁极方向为其所在转轮圆周的垂直方向，第二磁铁和第四磁铁的磁极方向为其所在转轮圆周的切线方向；

所述第一磁铁和第三磁铁的磁极方向相反，所述第二磁铁和第四磁铁的磁极方向相反；

所述第一转轮和第二转轮上的磁铁相对，但磁极方向相反，以形成完整磁回路。

优选地，上述装置具有以下特点：

所述内轮采用导磁材料或非导磁材料，所述外轮采用导磁材料；所述磁铁为稀土磁铁；所述导线位于外轮内表面，或嵌入所述外轮内。

优选地，上述装置具有以下特点：

当所述内轮上设置有导线，所述外轮上设置有磁体时，所述转动轴承上设置有电刷，所述导线通过所述电刷与所述后端处理电路相连。

优选地，上述装置具有以下特点：

所述叶片由扇叶和叶轴构成，扇叶可绕叶轴在角度[β₁，β₂]之间自由转动；其中，所述β₁、β₂分别为扇叶转动的最小转角和最大转角，且β₁<0、β₂>0，β₁的角度范围为-30度～0度，β₂的角度范围为30度～60度；

所述扇叶由刚性或具有弹性的材料制成。

优选地，上述装置具有以下特点：

所述装置还包括喇叭型的限流管，该限流管内径小的一端套在所述定子的外侧，水流从该限流管内径大的一端进入所述限流管，经所述限流管增大流速后，驱动所述转子转动。

本发明具有如下优点：

1、线速度高：导体与磁体在外圆周上发生相对运动，在无需增速齿轮的前提下，最大限度地利用内轮圆周上所具有的最大线速度进行磁力线切割；

2、运行稳定：由于磁体或导体位于内轮的圆周部分，使得转子具有较大的转动惯量，使得转动均匀、减小流体冲击叶片时的脉冲扰动；

3、结构简单：省略了传统流体动能发电机的传动轴、齿轮箱、发电机、冷却等机构，可极大降低成本；

4、启动力矩小、效率高：由于无传动与齿轮结构，不存在此部分的静摩擦力和动摩擦力，使得启动力矩降低，同时不存在转动时的动摩擦力，使得能量转换效率得到提高。

5、稳定可靠：省去大部分负责结构，设备简单、可靠性高；

6、转换效率高：采用双向活动叶片，双向捕获浅海区水流的动能，同时减小无波浪时水流动压的阻力影响。

附图说明

图1不同海水深处波浪水中质点的运动速度示意图

图2为本发明实施例浅水区波浪发电装置的磁体位于内轮、导线位于外轮的示意图；

图3为本发明实施例浅水区波浪发电装置的导线位于内轮、磁体位于外轮的示意图；

图4为本发明实施例的“I”型磁路示意图；

图5～图7为本发明实施例的“U”型磁路示意图；

图8和图9为本发明实施例的“T”型磁路示意图；

图10～图12为本发明实施例的活页式叶片的示意图；

图13为本发明实施例的限流管的示意图。

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明拟根据近海区波浪的运动特点，提出采用圆周割磁+双向活动叶片的全新设计，发明一种用于近海岸区、结构简单、效率高、成本低的小型波浪发电装置。

由波浪传播理论，当波浪由深海区传播至浅水区时，水中质点的运动主要演化为水平方向的往复运动，使得能量主要集中为水平方向的动能。中国近海的平均浪高为1～2m，水中质点的水平方向速度可达1～10m/s，虽然水的运动速度比不上风，但水的密度为空气的约1000倍，由流体动能密度公式0.5Spv³(S为横截面积、p为水密度、v为速度)，波浪驱动下水的水平方向单位面积平均能量密度可达2～20kw/m²，可采用类似风能的叶片形式捕获其动能并发电。

由发电机的基本原理为：长度为L、速度为v的导线切割磁感应强度为B的磁场，产生的感生电动势E＝BLV。若导线做角速度为w的圆周转动，旋转半径为r，则线速度V＝wr，感生电动势E＝BLwr。由于传统发电机的内径r较小，为获得足够的线速度，需要提高转速w。因此传统发电机技术均不可避免地需要用到传动机构及变速齿轮。而正是由于传动机构和加速齿轮的使用，使得其结构复杂、启动难、损耗大、效率低、易损坏。

同时，由于波浪具有往复运动(不同于风——方向、速度近似恒定的流程)、流动速度低等特点，也使得传统发电方法尤其难以在波浪发电中得以应用。

本发明在不使用齿轮及传动机构的前提下，利用“双向活动叶片”捕获一个周期内波浪中水质点往复运动的动能，驱动转子转动；同时将磁体和导线置于叶尖的圆周处进行“圆周割磁发电”，利用转子的内轮圆周处具有最大线速度的特点，直接切割磁力线发电。此装置可以应用在海洋靠近海岸的浅水区，也可用于大型湖泊的浅水区。

本发明提出，利用叶轮外圆周处具有最大线速度的特点，将磁体和线圈设计于圆周处，进行“圆周割磁发电”。

本发明提供一种浅水区波浪发电装置，包括转子、定子和后端处理电路，所述转子包括转动轴承、叶片和内轮；所述转动轴承位于所述内轮的轴侧中心；所述叶片的一端与转动轴承相连，另一端与内轮相连；所述叶片为活动叶片，可沿叶轴转动；所述定子包括相连的外轮和支撑结构；所述导线与所述后端处理电路相连；

所述内轮上设置有磁体，所述外轮上设置有导线；或者，所述内轮上设置有导线，所述外轮上设置有磁体；

在波浪驱动下，叶片受力，使内轮转动，与外轮产生相对运动时，导线切割所述磁体产生的磁力线，产生感生电动势，从而产生电流。

产生的电流经过后端电处理成所需的直流电或固定频率的交流电。

根据磁体和导线所在位置的不同，本发明提出的两种方案如下。

方案一：磁体位于内轮、导线位于外轮，如图2所示。

叶片的叶尖扫过的区域称为外圆周，内轮安装于外圆周位置；

内轮用于固定磁体；

根据设计的不同，内轮可采用导磁材料和非导磁材料。

磁体按照一定的方式排列于内轮上，其排列方式在后文详细描述；

叶片分布于转动面内，类似风力发电的叶片设计构型，通常为4片或是6片等，一般是平均间隔排列在内轮内。

为了固定内轮，转子还可以包括辐条，所述辐条的一端与转动轴承相连，另一端与内轮相连。

外轮用于固定导线。根据设计的不同，外轮可采用导磁材料和非导磁材料。

支撑结构(图中未示出)给予外轮与转动轴承良好的固定。支撑结构是常规设计，不是本发明的重点，可参考现有技术中发电机定子的支撑结构。

在外轮上用导线将电流引出，经过后端处理电路(图中未示出)得到需要的电能。

方案二：导线位于内轮、磁体位于外轮，如图3所示。

叶片的叶尖扫过的区域称为外圆周，内轮安装于外圆周位置；

内轮用于固定导线；

根据设计的不同，内轮可采用导磁材料和非导磁材料。

叶片分布于转动面内，类似风力发电的叶片设计构型，通常为4片或是6片等，一般是平均间隔排列在内轮内。

为了固定内轮，转子还可以包括辐条，所述辐条的一端与转动轴承相连，另一端与内轮相连。

外轮用于固定磁体。根据设计的不同，外轮可采用导磁材料和非导磁材料。

支撑结构(图中未示出)给予外轮与转动轴承良好的固定。

转动轴承上设置有电刷，所述导线通过所述电刷与后端处理电路(图中未示出)相连，通过电刷将电流引出，经过后端处理电路得到需要的电能。

由于方案二中将使用电刷，在海水中可能会产生漏电和腐蚀，因此优选“磁体位于内轮、导线位于外轮”的方案一设计。以下的磁路设计均以磁体位于内轮为例，但不限于此，将磁体与导线的位置互换后同样可行。

本发明提出了圆周割磁的若干种实现方式，即若干种磁路设计方式。

每一种实现方式中都包括磁体和导线。可分别将磁体和导线的分布用于 以上两种方案。为方便描述，将内轮、外轮上的磁体和导线做直线化处理，实际为圆形分布。

1、“I”型磁路如图4(图中箭头为磁力线方向)：

可采用“磁体位于内轮、导线位于外轮”设计，如图2所示：

其中，所述磁体为块状磁铁，均匀分布在所述内轮的圆周上，磁体间具有一定间隔，所述磁体产生的磁力线与所述内轮的圆周垂直，且相邻磁体的磁极方向相反(即若第一个磁体的N级朝上、则其相邻第二个磁体的S级朝上、第三个磁体的N级朝上、第四个磁体的S级朝上，以此类推)，所述磁体产生的磁力线与磁性材料构成的内轮和外轮形成完整磁回路。

内轮和外轮均采用导磁率高、饱和磁感应强度高的导磁材料，如钢等，便于形成闭合磁路；

磁体采用剩磁高、磁能密度大的稀土磁铁，如钕铁硼磁铁，磁化方向如图4，构成如图4的磁回路；

内轮、外轮的厚度、宽度设计以满足良好导磁、漏磁少为目的，其厚度应尽量满足饱和磁化时的最小厚度。

导线位于外轮的内表面、或嵌入其中，其导线的排列方式可采用如图4下部所示的排列方式，即导线采用曲折的方式走线，且多根导线平行排列，每根导线的相邻切割段间距d1与相邻磁体的间距d2应相等，以保证每根导线切割段的电动势是相叠加的。

也可以像图3所示，将导线与内轮固定，将磁铁与外轮固定，此时，磁体均匀分布在外轮的圆周上，磁体间具有一定间隔，所述磁体产生的磁力线与所述外轮的圆周垂直，且相邻磁体的磁极方向相反，所述磁体产生的磁力线与磁性材料构成的内轮和外轮形成完整磁回路。

2、“U”型磁路

可采用“磁体位于内轮、导线位于外轮”设计，如图5、图6和图7；

所述磁体为U型，与内轮固连，包括U型的导磁体和两块块状磁铁；所述导磁体均匀分布在所述内轮的圆周上，所述两块磁铁分别位于所述导磁体的内侧，两块磁铁相对且同磁化方向放置，以形成完整磁回路；相邻U型磁体的磁路方向相反，如图6所示，相邻磁体的磁路方向分别为顺时钟和逆时针。

内轮采用非导磁材料，如铝合金；

导磁体可由高磁导率、高饱和磁感应强度的磁性材料制成(如钢)，其各段的厚度、长度设计需满足良好导磁、低漏磁的要求；

磁铁为稀土磁铁；两块稀土磁铁同方向固定与导磁体上，稀土磁铁可采用剩磁高、磁能密度大的钕铁硼磁铁，U型磁体的磁路如图5；

相邻U型磁体的磁路方向相反，同时导线的绕线方向也应满足相同的间隔，将U型磁体和导线分开后的示意如图6；

当外轮与U型磁铁发生如图v的相对运动时，导线回路上产生相同方向的电流如图6；

导线可以位于外轮表面，也可以嵌于外轮内，其导线的排列方式可与“I”型磁路的方案中导线的排列方式相同；

外轮可以用导磁材料或非导磁材料构成，各有利弊，若采用导磁材料可减少气隙距离、增加气隙磁强，但会增加铁损耗，若采用非导磁材料则可减小铁损耗但磁强相对降低。

U型磁体的放置方式可以有两种方案，一种是U型磁体的与“U”型缺口方向为内轮圆周的切线方向，如图5和图6，我们称为平列“U”型；一种是U型磁体的与“U”型缺口方向为内轮圆周的垂直方向，如图7，我们称为直列“U”型。

同样，也可将U型磁体与外轮固定，将导线与内轮固定，此时，导磁体均匀分布在所述外轮的圆周上，所述两块磁铁分别位于所述导磁体的内侧，两块磁铁相对且同磁化方向放置，以形成完整磁回路；相邻U型磁体的磁路方向相反。

3、“T”型磁路

可采用“磁体位于内轮、导线位于外轮”设计，如图8和图9；

所述内轮包括第一转轮和第二转轮，所述第一转轮和第二转轮分别位于所述外轮的两侧，所述第一转轮与所述叶片相连；

在所述第一转轮以及所述第二转轮的圆周上分布有依次排列的多个磁体，所述每个磁体包括依次排列的四块磁铁，所述四块磁铁依次为第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁和第四磁铁，其中第一磁铁和第三磁铁的磁极方向为其所在转轮圆周的切线方向，第二磁铁和第四磁铁的磁极方向为其所在转轮圆周的垂直方向；或者，第一磁铁和第三磁铁的磁极方向为其所在转轮圆周的垂直方向，第二磁铁和第四磁铁的磁极方向为其所在转轮圆周的切线方向；

所述第一磁铁和第三磁铁的磁极方向相反，所述第二磁铁和第四磁铁的磁极方向相反；

第一转轮和第二转轮上的磁铁相对，但磁极方向相反，以形成完整磁回路，磁路如图9所示。

内轮可采用导磁材料或非导磁材料均可，具有固定作用且能保持系统稳定和强度即可；

所述外轮采用导磁材料；

磁体由稀土磁铁构成；

导线可以位于外轮表面，也可以嵌于外轮内。

同样，也可将U型磁体与外轮固定，将导线与内轮固定，此时，所述外轮包括第一转轮和第二转轮，所述第一转轮和第二转轮分别位于所述内轮的两侧；在所述第一转轮以及所述第二转轮的圆周上分布有依次排列的多个磁体，所述每个磁体包括依次排列的四块磁铁，所述四块磁铁依次为第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁和第四磁铁，其中第一磁铁和第三磁铁的磁极方向为其所在外轮圆周的切线方向，第二磁铁和第四磁铁的磁极方向为其所在外轮圆周的垂直方向；或者，第一磁铁和第三磁铁的磁极方向为其所在外轮圆周的垂直方向，第二磁铁和第四磁铁的磁极方向为其所在外轮圆周的切线方向；所述第一磁铁和第三磁铁的磁极方向相反，所述第二磁铁和第四磁铁的磁极 方向相反；第一转轮和第二转轮上的磁铁相对，但磁极方向相反，以形成完整磁回路。

考虑到浅水区波浪主要为水平方向往复运动的特点、为提高能量的转换效率，本发明创新地提出“双向活页式叶片”设计方法，及一类基于此方法的近海区波浪发电装置：采用变安装角的活动式叶片双向捕获波浪往复运动的动能，并不断激励叶轮按同一方向持续转动，如图10所示，叶片包括扇叶和叶轴，所述叶轴与转动轴承和内轮固连；这样，扇叶可绕叶轴在一定角度内自由转动，叶片就可以随着所经过的水流而转动方向，使得叶片按同一方向持续转动。

图11示意波浪一个周期内，假设波浪的来流方向为由左向右，水流从左到右驱动叶片、再从右到左流动驱动叶片的情况；c为水流的速度方向，ω为叶片转动角速度，F为水流对叶片的压力，F_t为压力F在切线上的分力(即叶片的驱动力)，F_n为压力F在水平方向的分力，β为扇叶的转角(假设逆时针转动为正)，[β₁，β₂]为扇叶的转角区域(即β₁、β₂为叶片转动的最小、最大转角，且β₁<0、β₂＞0)，其中最小转角β₁的范围通常为-30度～0度，最大转角β₂的角度范围为30度～60度，具体的最优β₁、β₂角度值需根据海域的波浪情况和发电装置的需求进行设计。

图11.a表示活动叶片能在角度[β₁，β₂]之间自由转动；

假设波浪从左往右，一个周期内波浪的水流包括从左到右、从右到左的流动、几乎没有流动三种情况。

图11.b表示，当波浪来袭时，水流从左往右流动，在水流的压力F下，活动叶片的转角被打至最大角度β₂；水流压力F的切线分立F_t在叶片的转动方向上施加驱动力，加速叶片的转动；

图11.c表示，当波浪回流时，水流从右往左流动，在水流的压力F下，活动叶片的转角被打至最小角度β₁；水流压力F的切线分立F_t在叶片的转动方向上施加驱动力，加速叶片的转动；

图11.d表示，当水平方向的水流处于静止时，由于叶片存在转动惯量将 继续转动，静止的水流相对转动的叶片存在向下的相对运动，在水流的压力F下，活动叶片的转角β≈0；静止水流不对叶片产生驱动作用，但转角β≈0时有效减小了叶片阻力面的投影面积，从而减小了静止水流中叶片自转时的切向阻力，进而可使得叶片和内轮得以继续高速旋转。

由于叶片的不同位置处，切向线速度不同，还可对叶片采用分段式设计，使得在不同位置处叶片与来流的速度夹角保持在一个较优角度附近，如图12的三段式设计。

扇叶可由刚性或具有一定弹性的材料制成。当使用具有一定弹性的材料制成叶片时，在灾难天气的大风浪中，叶片将产生弹性变形，可减小对叶片冲击，使系统保持在安全的运行速度范围内。

同时，本叶片设计方法和装置还可与普通的发电机配合用于波浪发电。

另外，进行波浪发电时，可以采用喇叭型的限流管，该限流管内径小的一端套在所述定子的外侧，水流从该限流管内径大的一端进入所述限流管，经所述限流管增大流速后，驱动所述转子转动。

如图13所示，采用限流管可以增大来流流经叶片时的流速。假设来流的水流速度为c₁、扩管的横截面积为S₁，叶片转动面的水流速度为c₂、横截面积为S₂，由流体流动基本原理，满足关系式c₂S₂＝c₁S₁，则叶片处流速可将来流速度提高倍。

同时，本发明主要应用于靠近海岸的浅水区，也可用于大型湖泊的浅水区和其他可行区域。

综上所述，浅水区海洋波浪能具有极其广泛的分布和数百倍于风能的能量密度，本发明提出的“圆周割磁发电”和“双向活动叶片”设计与装置可简单、高效地将波浪能转化为电能：一个波浪周期内，往复运动的水流双向驱动活动叶片，叶片获得加速推力，带动叶轮转动，将水流的动能转化为转子的机械能；水流静止时，叶片转角为0，减小水流阻力，转子保持高速旋 转；同时，将磁体和导线设计于转子的圆周区域，最大限度地利用转子线速度，使圆周上的磁体与导线相对运动切割磁力线，产生电能。本发明结构简单、成本低、转换效率高、应用范围广，既可单机运行，也可多机并网运行，具有较好地应用前景。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浅水区波浪发电装置，包括转子、定子和后端处理电路，其特征在于，所述转子包括转动轴承、叶片和内轮；所述转动轴承位于所述内轮的轴侧中心；所述叶片的一端与转动轴承相连，另一端与内轮相连；所述叶片为活动叶片，可沿叶轴转动；所述叶片由扇叶和叶轴构成，扇叶可绕叶轴在角度[β₁,β₂]之间自由转动；其中，所述β₁、β₂分别为扇叶转动的最小转角和最大转角，且β₁<0、β₂>0，β₁的角度范围为-30度～0度，β₂的角度范围为30度～60度；

所述定子包括相连的外轮和支撑结构；所述导线与所述后端处理电路相连；

所述内轮上设置有磁体，所述外轮上设置有导线；或者，所述内轮上设置有导线，所述外轮上设置有磁体；导线采用曲折的方式走线，且多根导线平行排列，每根导线的相邻切割段间距d1与相邻磁体的间距d2应相等，以保证每根导线切割段的电动势是相叠加的；

在波浪驱动下，叶片受力，使内轮转动，与外轮产生相对运动时，导线切割所述磁体产生的磁力线，产生感生电动势，从而产生电流。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

当所述内轮上设置有磁体，所述外轮上设置有导线时，

所述磁体为块状磁铁，均匀分布在所述内轮的圆周上，磁体间具有间隔，且相邻磁体的磁极方向相反，所述磁体产生的磁力线与磁性材料构成的内轮和外轮形成完整磁回路。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述磁体采用稀土磁铁；所述导线位于外轮内表面，或嵌入所述外轮内。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

当所述内轮上设置有磁体，所述外轮上设置有导线时，

所述磁体为U型，包括U型的导磁体和两块块状磁铁；所述导磁体均匀分布在所述内轮的圆周上，所述两块磁铁分别位于所述导磁体的内侧，两块磁铁相对且同磁化方向放置，以形成完整磁回路；相邻U型磁体的磁路方向相反。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，

所述内轮和外轮采用导磁材料或非导磁材料；所述磁铁为稀土磁铁；所述导线位于外轮内表面，或嵌入所述外轮内。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

当所述内轮上设置有磁体，所述外轮上设置有导线时，

所述内轮包括第一转轮和第二转轮，所述第一转轮和第二转轮分别位于所述外轮的两侧，所述第一转轮和第二转轮均与所述叶片和转动轴承固连；

在所述第一转轮以及所述第二转轮的圆周上分布有依次排列的多个磁体，所述每个磁体包括依次排列的四块磁铁，所述四块磁铁依次为第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁和第四磁铁，其中第一磁铁和第三磁铁的磁极方向为其所在转轮圆周的切线方向，第二磁铁和第四磁铁的磁极方向为其所在转轮圆周的垂直方向；或者，第一磁铁和第三磁铁的磁极方向为其所在转轮圆周的垂直方向，第二磁铁和第四磁铁的磁极方向为其所在转轮圆周的切线方向；

所述第一磁铁和第三磁铁的磁极方向相反，所述第二磁铁和第四磁铁的磁极方向相反；

所述第一转轮和第二转轮上的磁铁相对，但磁极方向相反，以形成完整磁回路。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述内轮采用导磁材料或非导磁材料，所述外轮采用导磁材料；所述磁铁为稀土磁铁；所述导线位于外轮内表面，或嵌入所述外轮内。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

当所述内轮上设置有导线，所述外轮上设置有磁体时，所述转动轴承上设置有电刷，所述导线通过所述电刷与所述后端处理电路相连。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述扇叶由刚性或具有弹性的材料制成。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述装置还包括喇叭型的限流管，该限流管内径小的一端套在所述定子的外侧，水流从该限流管内径大的一端进入所述限流管，经所述限流管增大流速后，驱动所述转子转动。