CN106460773A - 水电透平、锚固结构和相关的组装方法 - Google Patents

Abstract

一种水电透平，可包括定子和转子，所述定子包括多个第一发电元件，所述转子包括多个第二发电元件。所述转子可布置在所述定子的外圆周表面的径向外侧，并且构造成绕转动轴线环绕所述定子转动。所述转子可为柔性的带状结构。所述透平可进一步包括至少一个支承机构，所述支承机构构造成在所述转子环绕所述定子转动期间相对于所述定子支撑所述转子。

Description

水电透平、锚固结构和相关的组装方法

相关申请的交叉引用

本申请要求序号为No.62/005,614、提交于2014年5月30日、标题为“水电透平”的美国临时专利申请和序号为No.62/005,681、提交于2014年5月30日、标题为“水电透平、锚固结构和相关的组装方法”的美国临时专利申请的优先权，通过在此引用而包含每个所述美国临时专利申请的全部内容。

技术领域

本公开总体涉及透平，更具体地，涉及水电透平。

背景技术

在此所使用的章节标题仅用于组织目的，绝不应理解为限制所描述的主题。

水电透平可用来从运动的水体(例如，河流或洋流)或其它流体源中的液流发电。例如，潮汐能利用了由潮汐流导致的水的运动，或者利用了因为潮汐而造成的海平面的上升和下降。随着水上升然后下降，产生了水流或液流。河水的单向流动也产生了可以用来发电的水流。以及，另外形式的压力差(其例如为由大坝产生的)也可使水流动，并且使水的速度足够用来将与水的流动相关的能量转换成其它有用形式的能量。

潮汐能，其依赖于液体(例如，水体)中液流的自然运动，被分类为可再生能源。然而，不同于诸如风能和太阳能这样的其它可再生能源，潮汐能是能够可靠地进行预测的。水流是一种清洁的、可靠的并能够提前多年进行预测的可再生能量源，由此有利于与现有的能源网集成。此外，由于水(包括例如海水)的基本物理属性，即，其密度(可为空气密度的832倍)和其不可压缩性，相比于用于产生可再生能量的其它可再生能量源，此介质具有独特的“超高能量密度”的潜力。一旦将许多沿海地点和/或全球可用地点现有的体积和流量计算在内，则会放大此潜力。

因此，潮汐能可提供无污染的电能、氢气生产和/或其它形式能量的有效率的长期的来源，这可帮助减少全球当前对石油、天然气和煤的依赖。化石燃料资源的减少的消耗可转而帮助减少进入到全球大气中的温室气体的排放。

大体上已知的是利用水电透平(其从流体流转换能量)来发电。这样的透平的示例例如在公开号No.2012/0211990、标题为“能量转换的系统和方法”的美国专利公开中进行了描述，该专利公开在此作为整体引用而被包含。这样的透平可像水下的风车那样工作，并且具有相对低的成本和生态冲击。在不同的水电透平中，例如，流体流与绕轴线转动的叶片相互作用，并且该转动由此被利用来发电或者产生其它形式的能量。

然而，由于与流体流(例如，常为间歇的和湍急的运动流)相关的相对强的力的相互作用，水电透平可面临涉及透平的不同部件上的应力和/或应变的多种挑战。例如，当流体流(例如，潮汐流)与透平相互作用时，存在一定量的推力作用在不同的部件上，这会导致一个或多个部件的位移，尤其是构造成相对于静止部件运动的部件。关于在运动的液流中支撑和锚固这样的透平以及在安装场地处组装这样的复杂透平，则可出现另外的挑战。

因此，需要提供具有强健构造的水电透平，其能够承受与其相互作用的相关流体流所产生的强大的、间歇的和湍动的力(例如，轴向的和/或径向的)。还需要提供支撑结构来将透平锚固在流体流内的固定位置上。进一步需要提供在现场高效地组装透平的方法，以减少将组件从制造工厂运输到安装场地的花费。

发明内容

本公开解决了一个或多个上述问题和/或实现了一个或多个上述的所需特性。其它的特性和/或优点可从随后的说明变得显而易见。

根据本公开不同的示例性的实施例，水电透平可包括定子和转子，所述定子包括多个第一发电元件，所述转子包括多个第二发电元件。所述转子可布置在所述定子的外圆周表面的径向外侧，并且构造成绕转动轴线环绕所述定子转动。所述转子可为柔性的带状结构。所述透平可进一步包括至少一个支承机构，所述支承机构构造成在所述转子环绕所述定子转动期间相对于所述定子支撑所述转子。

根据本公开不同的另外的示例性的实施例，水电透平系统可包括桥接组件，所述桥接组件包括中心的支撑环，所述支撑环具有轴向延伸的舌部。所述系统还可包括定子，所述定子具有径向内圆周表面，所述径向内圆周表面布置在所述舌部的径向外表面上。所述系统可进一步包括转子，所述转子被支撑在所述定子的径向外侧，并且构造成绕转动轴线相对于所述定子转动。

根据本公开不同的另外的示例性的实施例，用于水电透平的桥接组件可包括中心的支撑环，所述支撑环具有轴向延伸的舌部。所述桥接组件还可包括一对附装块。所述支撑环可布置在该对附装块之间。所述桥接组件可进一步包括支撑臂，所述支撑臂从所述附装块延伸至所述中心的支撑环。所述支撑环的舌部可具有径向外表面，所述径向外表面构造成支撑所述水电透平的定子的径向内圆周表面。

根据本公开不同的更多的示例性的实施例，制造水电透平系统的方法可包括制造桥接组件。所述桥接组件可包括中心的支撑环和多个支撑臂，所述支撑环具有轴向延伸的舌部，所述多个支撑臂可在其相应的端部处连接至所述支撑环。所述方法还可包括通过将定子环绕所述舌部的外周布置来将所述定子组装在所述舌部上。所述方法进一步包括将柔性的带状转子环绕已经组装的定子的径向外圆周表面布置。

另外的目的和优点部分地将在随后的说明中展示，而部分地将从说明而显然或者通过本教导的实践来获得。本公开的至少一些目的和优点可通过尤其在所附权利要求中所指出的元件和组合来实现和获得。

应当理解，前面的整体描述和随后的具体描述均仅仅是示例性的和解释性的，并不限制本公开和权利要求(包括等同形式)。应当理解，在不具有这些示例性的方面和实施例的一个或多个特征的情况下，可以以本公开和权利要求的最宽泛的理解来实践本公开和权利要求。

附图说明

包含在该说明书中且构成该说明书一部分的附图示出了本公开的一些示例性的实施例，并且与说明一起用于解释一定的原理。在附图中

图1A是示出作用在根据本公开的水电透平的示例性的实施例上的流动力的剖视图；

图1B是图1A的水电透平的叶片局部的正视图；

图2是根据本公开的水电透平的另一示例性的实施例的正视图；

图3示出了通过线3-3作出的图2的水电透平的剖视图，其示出了剖面的上半部分和下半部分；

图4是根据本公开的水电透平系统的示例性的实施例的正视透视图，该水电透平系统包括水电透平、锚固系统和桥接组件；

图5是图4的水电透平系统的正视立视图；

图6示出了沿线6-6作出的图4的水电透平和桥接组件的剖视图，其示出了透平的剖面的上半部分和下半部分；

图7是图6的剖面的下半部分的局部细节视图；

图8是根据本公开的处于桥接组件上的定子段的示例性的设置的后剖视图；

图9是示出根据本公开的被支撑在定子和桥接组件上的转子的示例性的实施例的正视图，该转子具有用于叶片的安装部；

图10是根据本公开的水电透平的另一示例性的实施例的剖视图的下半部分的局部细节视图；和

图11是根据本公开的水电透平的又一示例性的实施例的剖视图的下半部分的局部细节视图。

具体实施方式

根据本公开的一个或多个示例性的实施例，利用嵌入在转子中的磁体可直接将流体流中的能量转换成电能，其中，转子包括内缘和水翼型的至少一个叶片。转子可被支撑成使该转子绕定子的外侧表面转动，该定子可嵌置有具有绕组的芯体。流体流作用在至少一个叶片上，从而使转子转动，该转动转而使转子磁体移动经过定子绕组，以在芯体中产生电能。另外的成组的磁体可嵌置在转子及定子壳体中，以在转子的转动期间使这些部件悬浮和分离，且还防止转子轴向受到流体流的力而脱离与定子的对准(例如，上游和/或下游)或者被推离定子壳体。

如本领域技术人员将理解的那样，术语“上游”和“下游”可各自指的是相对于当前流体流动的方向，或者相对于水体中水流流动的方向。因此，为了解释的简化，如图1A、3、6和7中所示，对于单向流动(例如，对于河流的应用)而言，“上游”可指的是与流体流动相反的方向U，其例如为沿透平的轴向从透平的后部到前部的方向(在一些附图中用Y表示)。以及，术语“下游”可指的是随着流体流动的方向D，其例如为沿透平的轴向从透平的后部到前部的方向。然而，本领域技术人员将理解，对于双向流动(例如，对于具有退潮和涨潮的潮汐的应用)而言，没有真实的“上游”和“下游”。此外，虽然在任何给定的时间内流体流的整体运动通常在单个方向上，但是流动通过水电透平的液流也可具有一些不同方向的分量。

如以下将进一步解释的那样，水电透平构造成将转子布置在定子的外侧可提供透平的一种强健的构造，其潜在地提高了稳定性和强度，并且减少了用来构造透平结构的材料的量。

在本公开不同的另外的实施例中，转子可组装在桥接组件上，并且由该桥接组件支撑，该桥接组件将水电透平联接至锚固系统，该锚固系统构造成将该透平锚固在流体内的固定位置上。该桥接组件可设计成将该透平保持在流体流中，并且相对于轴向力和径向力支撑该透平。

在不同的示例性的实施例中，桥接组件可形成为整体式部件，例如，从复合材料的连续浇铸获得。桥接组件可以可拆卸地附装到锚固系统的竖向构件上。例如，锚固系统可为布置在基本水平的面内的三角框架式构件，而所述竖向构件布置在该三角框架式构件的最大宽度处，或者靠近该三角框架式构件的最大宽度布置，使得不会不适当地阻挡流动能驱动水电透平。桥接组件和/或锚固系统可设计成在现场进行制造，从而节约或至少减少将组件从制造工厂运输到安装场地的花费。

在不同的示例性的实施例中，转子可构造为组装在桥接组件的一部分上的分开的多个部分，例如，桥接组件的该部分为中心支撑圆筒的轴向延伸的舌部。每个转子部分可为闭环(例如，环形)转子的弧形段，并且构造成环绕定子(其附装到桥接组件的舌部上)的外圆周配装在一起，使得在周向上的毗邻部分之间没有间隔或只有极小的间隔。例如，转子可构造为布置在定子和桥接组件的舌部的径向外侧的柔性的带。例如，定子和转子可从制造工厂运输到安装场地，以便组装到锚固系统上。

如在此所描述的那样，术语“柔性”通常指的是转子带弯曲而不破坏的能力。因此，根据本公开的不同的示例性的实施例，转子可考虑为具有一定的柔性，使得该转子可在不破坏的情况下具有圆筒形的带状结构的形态。

水电透平的构造

现在参考图1A和1B，示出了根据本公开的水电透平100的示例性的实施例。水电透平100包括转子104，该转子布置在定子106的径向外侧。在此布置中，一个或多个叶片(水翼型的)101可径向朝内延伸和/或径向朝外延伸。例如，参考图1A的示例性的实施例，可设置有径向朝内延伸的叶片部103和径向朝外延伸的叶片部102。叶片部102、103二者布置在流体流(由图1A的箭头指出)中，由此使转子104绕中心轴线Y相对于定子106转动。在不同的示例性的实施例(参见例如图2)中，多个叶片可环绕转子104的圆周安装。

将转子104安装在定子106的外侧可以，例如，允许转子104或至少转子104的处于用于叶片部102、103安装的区域之间的那部分构造为半刚性的带，该半刚性的带在大的直径(例如，多达大约30英尺)上提供了一些柔性。在不同的示例性的实施例中，转子可由凯芙拉(Kevlar)或碳纤维材料制成。例如，在图1A的实施例中示出的转子104可利用布置在内侧的定子106来支撑(例如，抵抗重力作用)基本闭环构造的该转子104。相反地，在转子布置在定子内侧的构造中，转子会需要更大的刚性来保持转子的外表面毗邻定子的内表面。由于转子的支撑要求降低，因此，在图1A中示出的构造中的转子104可受益于减轻的重量、更少的材料和/或更便宜材料的使用。此外，转子104可在径向方向上相对薄，以最小化流体流中的非生产性的阻力。

转子104可套在定子106的外表面上，如同轮上的带或绳(除了如下面解释的那样，因为支承系统的存在，该转子在转动时与定子间隔较小的距离)，由此允许该转子104在转动时稍微地弯曲/弯折。因为制造转子104所需的材料量减少，因此，该转子104可在制造和运输方面适应性更强且花费更低。此外，当将转子环绕定子106布置时，该转子104可处于拉伸状态而不是压缩状态，而该定子106则处于压缩状态。这可允许转子104在使用更少的材料同时具有增加的强度。

在所公开主题的一个或多个示例性的实施例中，透平的叶片可朝向转子的前缘附装，并且叶片部可在大致相反的方向(例如，径向远离转子的中心(径向朝外)和径向朝向转子的中心(径向朝内))上延伸。如图1A和1B中所示，例如，转子104可具有叶片101，所述叶片具有附装到该转子上的径向朝内延伸的叶片部103和径向朝外延伸的叶片部104。将转子104布置在定子106的外侧可有利于径向朝内和径向朝外延伸的叶片部102、103的布置。因此，叶片部102、103可以分别从流体流F的远离转动的中心轴线Y的流动中和朝向转动的中心轴线Y的流动中从收集能量。这可帮助平衡作用在转子上的力，从而减少转子104上的应力，并且允许在转子104和叶片101二者中使用更少的材料。

在不同的示例性的实施例中，每个叶片部102可为相应的叶片部103的成一体的部分，以形成单一的叶片(水翼型的)101。可选地，在不同的另外的实施例中，每个叶片部102可形成为独立于相应的叶片部103的部分，并且随后附装到该相应的叶片部上，以形成单一的叶片101。在又不同的另外的实施例中，叶片部102、103可形成为相互独立的部分，并且分别地附装到转子104上。

根据本公开不同的示例性的实施例，每个叶片101(或已经联接的叶片部)附装到转子104上的位置可作为该叶片的支点。因此，如图1A和1B中所示，在叶片101扫掠液流时，叶片101的径向朝内延伸的(例如，转子的圆周内的)叶片部103上的流动能和叶片101的径向朝外延伸的(例如，转子的圆周外侧的)叶片部102上的流动能可进行作用而使力矩平衡。转子的缘上的流动能的此平衡可允许在制造叶片和转子二者中使用更少的结构材料。

如图1A和1B中所示，因为定子106支撑转子104且处于转子104上的叶片101构造成平衡的布置(例如，径向朝内和径向朝外)，因此，构造转子104所需的材料(例如，昂贵的复合材料)的量可减少，这还可减少制造和组装的成本，以及有利于透平100的安装。

现在参考图2和3，示出了根据本公开的水电透平200的另一示例性的实施例。与图1A和1B的实施例类似，水电透平200包括转子204，该转子布置在定子206的径向外侧。透平200可安置在水体(例如，河流或海洋)中或者安置在流体流动的路径中，并且该透平在运动的液流内保持静止，或者可选地在流体内被拖动以产生流动效果。一个或多个叶片201可附装到转子204上，例如，在该转子的前缘(例如，上游端)处附装。每个叶片201可具有径向朝内延伸的叶片部202和径向朝外延伸的叶片部203，如上所述，所述叶片部可分别地形成，或者形成为成一体式部件。如图3中所示，在不同的示例性的实施例中，定子206可具有大致L形截面，该L形的短腿部205径向朝外延伸，以与转子204对准，并且该L形的长腿部207沿转子204的内圆周表面轴向延伸。

在不同的实施例中，转子204可包括一个或多个发电磁体，当被安装在透平200中时，所述一个或多个发电磁体相对于定子206的一个或多个对应的发电元件布置。在不同的另外的实施例中，定子206可包括一个或多个发电磁体，所述一个或多个发电磁体相对于转子204的一个或多个对应的发电元件布置。发电元件可以，例如，包括至少一个具有绕组的线圈208，所述具有绕组的线圈构造成响应于转子204上发电磁体209的旋转运动产生电能。

例如，转子204可包括用于发电的一个或多个磁体209，所述一个或多个磁体布置成在径向上毗邻于定子206的至少一个线圈208，但是与所述至少一个线圈间隔。磁体209可机械地附装到转子204的内缘210上，或者可布置在转子204的内部内而靠近内缘210。因此，与叶片201相互作用的流体流使转子204在定子206的外侧表面上转动。以及，转子204中磁体209的转动在布置于定子206中(例如，布置于定子壳体中)的线圈208中感应出电压。线圈208可以以一定的方式连接在一起，以产生所需电压和/或电流的电能。发出的电可然后通过电线(未示出)输送而用于随后的使用或储存，例如，通过连接至陆基电网的一条或多条输送线或导体来输送。

在不同的示例性的实施例中，毗邻的叶片201，无论其径向朝内延伸和/或径向朝外延伸，均可环绕转子204的外周间隔一定的角度，毗邻叶片201之间的该角度的范围为从大约20度到大约60度。

在不同的示例性的实施例中，一组或多组悬浮磁体211、212可布置成用于使转子204相对于定子206径向对准和悬浮。在一种示例性的实施例中，磁体212可机械地附装到转子204的内缘210上，或者布置在转子204的主体内而靠近内缘210或位于该内缘处，并且磁体211可机械地附装到定子206的径向外表面上，或者布置在转子206的主体内而靠近该径向外表面或位于该径向外表面处。成组的磁体211、212可设置成在径向上相互毗邻(但是相间隔)且相同的磁极相对，以在基本径向的方向上产生排斥力。一组或多组磁体211、212之间的排斥力可辅助保持转子204相对于其转动轴线Y的对准，并且由此保持该转子相对于定子206的对准。

在不同的另外的示例性的实施例中，一组或多组悬浮磁体213、214可布置成帮助保持转子204相对于定子206的相对轴向定位。磁体213可机械地附装成靠近转子204的内缘210毗邻定子206的短腿部205的端部或附装在该端部处(例如，内缘210的下游端部处)，或者布置在转子204的主体内而靠近转子204的毗邻定子206的短腿部205的端部或位于该端部处。以及，磁体214可机械地附装到定子206的短腿部205的径向延伸的表面223上，或者布置在定子206的短腿部205的主体内而靠近定子206的短腿部205的径向延伸的表面223。一组或多组磁体213、214可设置成在轴向上相互毗邻(但是相间隔)且相同的磁极相对，以在基本轴向的方向(例如，平行于转动轴线Y)上产生排斥力。一组或多组磁体213、214之间的排斥力可因此辅助保持转子204相对于定子206的对准，并且防止因为流体的流动或其它力而造成转子204相对于定子206轴向移动(例如，转子被推向下游)。

在不同的更多的实施例中，定子206的短腿部205可用作为辅助一组或多组磁体213、214的停机支承，并且防止转子204潜在地在朝向短腿部205的方向上移动和脱离与定子206的轴向对准。定子206的短腿部205还可在透平200的停机或维护期间帮助防止转子204相对于定子206轴向移动和脱离与该定子的对准。可选地，可提供独立的停机支承，其中磁体214可设置在独立的止挡部内。该独立的停机支承可然后附装到定子206的短腿部205处，使得磁体214排斥转子204的磁体213。

在不同的另外的示例性的实施例中，转子206可进一步包括一组或多组磁体216、217，与磁体213、214类似，所述一组或多组磁体可构造成帮助保持转子204相对于定子206的轴向对准。在一种示例性的实施例中，如图3中所示，例如，前挡部218(或帽)可设置在定子206的相对的端部处，以防止转子204从定子206的前端(L形的短腿部205的相对端)滑脱，并且该前挡部可进一步包括一个或多个磁体216。磁体217可机械地附装到转子204的内缘210上，或者布置在转子204的主体内而靠近内缘210。磁体216可机械地附装到前挡部218的径向延伸的表面215上，或者布置在前挡部218的主体内而靠近前挡部218的径向延伸的表面215。一组或多组磁体216、217可设置成相互毗邻(但是在轴向上相间隔)且相同的磁极相对，以在基本轴向的方向上产生排斥力。一组或多组磁体216、217之间的排斥力可辅助保持转子204相对于定子206的轴向对准，并且防止因为流动或其它力而造成转子204相对于定子206轴向移动以及防止其脱离与该定子的对准。

前挡部218(或帽)可用作为辅助一组或多组磁体216、217的止挡部，并且防止转子204潜在地在远离定子206的短腿部205的方向(例如，朝上游)上轴向移动以及防止其脱离与定子206的轴向对准。如上，前挡部218还可在例如透平200的停机或维护期间帮助防止转子204相对于定子206轴向移动以及防止其脱离与该定子的对准。可选地，定子206可设置有独立的径向延伸部来替代前挡部218，在此情形中，一个或多个磁体216可设置在定子206的该独立的径向延伸部内，使得所述一个或多个磁体216排斥转子204的磁体217。

如上所述，为了保持转子204与定子206的对准和防止转子204受力而脱离与定子206的轴向对准(例如，被流体流推向下游或上游)，相排斥的磁体211、212；213、214和216、217可嵌入在转子的外周中和定子中(例如，定子壳体中)，例如，在径向方向上嵌入以及平行于透平200的转动轴线Y嵌入。由于设置了成组的磁体211、212；213、214和216、217，转子204可构造成在该转子204环绕定子206转动时相对于该定子206的外圆周表面自由地漂浮(悬浮)。因此，在不用将转子204机械地附装到定子206或透平壳体(未示出)的情况下，该转子204可相对于该定子206保持就位。这可具有通过降低摩擦而提高透平效率的优点以及其它的优点。也可使用磁体相对于定子支撑转子的其它构造和设置，例如，如在美国专利公开No.2012/0211990中所描述的那样，该专利公开在上面引用而被包含。

如本领域技术人员将理解的那样，相对于图3示出和描述的成组的悬浮磁体211、212；213、214和216、217仅仅是示例性的，可具有不同的设置和构造，和/或可被任何已知的支承机构和/或系统替代或者可与任何已知的支承机构和/或系统一起使用。本公开的不同的实施例考虑，例如，使用水力支承(其包括，例如弹性聚合物合金的支承系统(其例如为商业上从安大略伯灵顿的Thordon Bearing Inc.可获得的Thordon COMPAC支承))来作为径向支承而替代悬浮磁体211、212，或者作为轴向支承而替代悬浮磁体213、214和216、217。本公开的不同的另外的实施例考虑使用由木材或复合材料(其例如为商业上从弗吉尼亚波瓦坦的Lignum-Vitae North America可获得的木质复合材料)制成的水润滑的支承来替代悬浮磁体211、212和/或替代悬浮磁体213、214和216、217。

如图10中所示，此实施例考虑，例如，使用沿定子206的外圆周表面229设置(例如，将2x4块复合材料228推入到定子206的实体内的槽230中)的木材或木质复合材料(例如，Lignum-Vitae)228的条带来用作为转子204和定子206之间的径向支承。还如图10中所示，此实施例进一步考虑使用互相啮合的齿231和233的方式来承受透平200的轴向力。一排木材或木质复合材料(例如，Lignum-Vitae)的齿231可以，例如，附装(例如，通过栓232)到定子206的外圆周表面229上，并且伸入到形成于转子204的内圆周表面(例如，内缘210)中的槽234(例如，形成齿233)中。槽234可配装有支承表面(其例如为不锈钢环(未示出))，该支承表面构造成在齿231的侧上滑动。这样，每个槽234内的流体(例如，海水)可提供水力支承的效果来承受透平200的轴向负载。

虽然如此，但是如本领域技术人员将进一步理解的那样，若使用了其它类型的支承系统，则可需要使转子204和定子206的表面相互对准来防止水电效应。本领域技术人员将进一步理解，取决于具体的透平应用，可使用不同设置的悬浮磁体和/或其它支承机构来提供转子相对于定子所需的径向和/或轴向的对准。例如，在将透平设置在河流中且从仅一个方向的流动来收集能量的应用中，轴向支承将仅需设置在透平的一个端部。

在本公开不同的另外的实施例中，例如，透平200可进一步包括布置在定子206和转子204之间的一种或多种支承材料。例如，定子206可具有水润滑(或其它流体润滑)的支承材料219，该支承材料附装到该定子的径向外表面上，并且与转子204的内缘210相对。可选地，支承材料219可为定子206的外表面的成一体的部分。

支承材料219可辅助一组或多组磁体211、212保持转子204相对于透平200的转动轴线Y的中心对准。可选地，转子204可在其内缘210处具有降低摩擦的光滑的表面(其例如为抛光的金属或陶瓷式的表面)，例如当磁体211、212未能保持透平200的中心对准时，该表面将接触支承材料219。这样的表面可帮助在没有对准的时段期间降低摩擦。此外，支承材料219可占据定子206的外表面(以及定子206的线圈208)与转子204的内缘210(以及定子204的磁体209)之间的径向区域的大部分或至少主要部分，由此排出不然会容纳在其间的一些流体(例如，盐水)。

还可在透平200的与叶片201相对的端部(例如，透平200的下游端)处将支承材料220设置在定子206与转子204之间，例如，设置在转子204的径向延伸的边缘225与定子206的L形的短腿部205(即，径向延伸的表面223)之间。可选地，支承材料220可附装到定子206的短腿部205上，或者形成为定子206的腿部205的成一体的部分。支承材料220可辅助磁体213、214保持转子204相对于定子206的轴向对准。可选地，转子204的沿其径向延伸的边缘225可具有降低摩擦的光滑的表面(其例如为抛光的金属、陶瓷式的或复合材料的表面)，当磁体213、214未能保持透平200的轴向对准时，该表面将接触支承材料220。支承材料220还可占据定子206的短腿部205(以及定子206的磁体214)与转子204的径向延伸的边缘225(以及转子204的磁体213)之间的轴向区域的大部分或至少主要部分，由此排出不然会容纳在其间的一些流体(例如，盐水)。

以类似的方式，另外地可在透平的与叶片201毗邻的端部(例如，透平200的上游端)处将支承材料221设置在前挡部218与转子204之间，例如，设置在转子204的径向延伸的边缘227与前挡部218的径向延伸的表面215之间。例如，支承材料221可附装到前挡部218上，或者形成为前挡部218的成一体的部分。支承材料221可辅助磁体216、217保持转子204相对于定子206的轴向对准。可选地，转子204的沿其径向延伸的边缘227可具有降低摩擦的光滑的表面(其例如为抛光的金属、陶瓷式的或复合材料的表面)，当磁体216、217未能保持透平200的轴向对准时，该表面将接触支承材料221。支承材料221还可占据前挡部218的表面(以及前挡部218的磁体216)与转子204的径向延伸的边缘227(以及转子204的磁体217)之间的轴向区域的大部分或至少主要部分，由此排出不然会容纳在其间的一些流体(例如，盐水)。

根据不同的示例性的实施例，支承材料219、220、221可为流体润滑的非磁性材料。这样的材料可包括(但不限于)陶瓷或金刚石的支承材料、复合材料、或者热塑性塑料或其它聚合物。本领域技术人员将理解，示出的支承材料219、220、221仅仅是示例性的，在不背离本公开和权利要求的范围的情况下，所述支承材料可在转子204和定子206之间具有不同的构造、尺寸和/或设置，并且可由不同的材料形成。

在上述实施例的一替代中，例如，一种或多种支承材料219、220、221可附装到转子204上，或者形成为该转子的一部分，且定子206或前挡部218的相应的相对表面为抛光的金属、陶瓷式的或复合材料的表面。在又一替代的实施例中，一种或多种支承材料219、220、221可附装到转子204上或形成为该转子的一部分，而其它支承材料附装到定子206上或形成为该定子的一部分。在再一替代的实施例中，一种或多种支承材料219、220、221可形成为整体式部件且布置在转子204与定子206之间。

本领域技术人员还将理解，图1-3中示出的和上述的透平100、200仅仅是示例性的，并且在不背离本公开和权利要求的范围的情况下，叶片101、201、转子104、204和定子106、206可具有不同的构造、尺寸、形状和/或设置。此外，本领域技术人员将理解，本公开的透平可构造成在不同的和变化方向的流体流(如图中示出流体流F的多向箭头所示)中运转，并且构造成在例如潮汐流的退潮和涨潮中运转，以及在来自例如河流的仅仅一个方向的水流中运转。例如，对于在不同的环境(例如，海洋与河流)中使用的透平而言，叶片101、201的形状可以是不同的，以最优化从两向流动流和单向流动流收集潜在的能量。在不同的实施例中，例如，在切向方向和轴向方向上均朝后扫掠的叶片可用于例如河流的应用中(即，用于单向流动)，如在标题为“用于水电透平的部件”、提交于2015年5月12日的国际专利申请PCT/US2015/30373中所描述的那样，该国际专利申请在此作为整体引用而被包含。

透平支撑结构和包含该透平支撑结构的系统

现在参考图4-7，示出了水电透平系统400的示例性的实施例，该水电透平系统包括水电透平300和桥接组件350，并且具有锚固系统370。与上述的水电透平100、200类似，水电透平300包括转子304，该转子布置在定子306的径向外侧(参见图6和7)，该定子相对于该转子304保持静止。透平300进一步包括叶片301，所述叶片附装到转子304上，并且从该转子径向朝内和/或径向朝外延伸(在图4-7的示例性的实施例中对这两个方向进行了描绘)。如在图6和7中示出和下面进一步描述的那样，转子304在径向上与定子306相间隔，并且基本环绕该定子定中心，该定子可被支撑在桥接组件350的中心支撑环354的轴向延伸的舌部352上。桥接组件350可联接至锚固系统370，该锚固系统将透平300保持在流体流(例如，河流、海洋或其它运动流体)内的固定位置处。

如图4和5中所示，在不同的示例性的实施例中，桥接组件350包括附装块356、一个或多个侧向延伸的支撑臂358、和中心支撑环354。附装块356可布置在桥接组件350的相对的水平端部(以图4和5的定向)处。一个或多个支撑臂358可从附装块356侧向朝内延伸，并且支撑居中于附装块356之间的中心支撑环352。例如，支撑臂358可在基本垂直于透平300的转动轴线Y的平面内延伸。可选地或另外地，支撑臂358(和/或锚固系统370的竖向延伸的柱374)可向前倾斜或向后倾斜，例如，相对于垂直于透平300的转动轴线Y的平面向上游或向下游倾斜一定的角度。

如图4和5所示，支撑臂358也可相对于水平面以一定的角度从附装块356朝上或朝下延伸，使得在叶片301转动经过支撑臂358时，支撑臂358不与叶片301的长度对准。此构造可避免或至少减少由支撑臂358对与叶片301相互作用的流动能的阻挡。在不同的实施例中，例如，布置成支撑透平300的顶部部分(即，上臂358a)和支撑透平300的底部部分(即，下臂358b)的支撑臂358可在具有水平分量和竖直分量的方向上从附装块356延伸，在图4的定向中，所述方向相对于水平方向成一定的角度。例如，上臂358a的靠近附装块356的端部可从刚好高于中心支撑环354的中心的竖向高度朝上延伸至与中心支撑环354的顶部部分一致的竖向高度或者刚好低于该顶部部分的竖向高度。以及，下臂358b的靠近附装块356的端部可从刚好高于中心支撑环354的中心的竖向高度延伸至与中心支撑环354的底部部分一致的竖向高度或者刚好高于该底部部分的竖向高度。

根据不同的示例性的实施例，中心支撑环354可为大致管形的段，或者为具有开放的或中空的中心(例如，中心支撑环354形成了中空的圆柱体或具有开放中心的构造，且其本身不是中空的)且具有大致环形的横截面的圆柱体。此中空圆柱体结构的应用可具有比实心构件更高的单位重量的比强度，并且可需要更少的材料。如图6中所示，中心支撑环354包括舌部352，该舌部朝叶片301(例如，朝上游)伸出，并且构造成将定子306支撑在该舌部352的径向外圆周表面上。

如将在以下进行更详细地解释，桥接组件350可独立于锚固系统370形成，并且联接至该锚固系统。根据不同的示例性的实施例，例如，锚固系统370可包括具有一根或多根竖向延伸的支撑柱374的三角框架式基座372。如图4中所示，桥接组件350的附装块356可然后联接至锚固系统370的竖向的支撑柱374。在不同的实施例中，例如，每个附装块356在其底端处可具有突出部，该突出部滑入到竖向的支撑柱374之一的顶部部分处的对应凹部中。可选地，在不同的另外的实施例中，每个附装块356在其底端处可具有开口(例如，凹部)，该开口接收竖向的支撑柱374之一的顶部部分处的对应突出部。在又一替代的实施例中，每个附装块356在其底端处可具有凹部，每根竖向的支撑柱374在其顶端处可具有凹部，每个凹部构造成接收销的一端。如本领域技术人员将理解的那样，根据一个或多个所考虑的实施例，可使用不同的其它附装结构和方法来将桥接组件350可拆卸地并牢固地联接至锚固系统370。

如图4中所示，锚固系统370包括具有脚部的基座，该基座构造成布置在基底表面上，例如，布置在河床上或海床上。在不同的实施例中，例如，锚固系统370可包括三角框架式的基座372，该基座的前脚部376布置在上游且与透平300的转动轴线Y水平居中，并且该基座的两个后脚部378与该转动轴线Y水平间隔。一个或多个支撑构件380可大致水平地朝上游方向延伸，以将每个后脚部378连接至前脚部376。可选地，一个或多个后部支撑构件382也可大致水平地在横向于流动的方向上延伸，以使后脚部382相互连接。

如上，锚固系统370还可包括一根或多根基本竖向延伸的柱374，所述柱构造成联接至桥接组件350的附装块356。在不同的实施例中，例如，每根竖向的柱374可附装到处于前脚部376和相应的后脚部378之间的支撑构件380的一部分上，或者从该部分延伸。如本领域技术人员将理解的那样，还可将另外的结构联接至每根竖向的柱374和每个相应的支撑构件380，以加固竖向的柱374。例如，在不同的示例性的实施例中，一个或多个斜撑臂384可设置在竖向的柱374和支撑构件380之间。

根据本公开不同的示例性的实施例，桥接组件350和/或锚固系统370可由混凝土形成，并且可在靠近安装场地的设施处制造。这使透平系统的相对重和大尺度的部分可根据需要在安装场地当地制得，从而降低了运输和制造成本。相反地，如以下进行更详细地说明，转子304和定子306部件可根据需要在远处制造，并且打包成块，以便高性价比地运输到安装场地并在安装场地处组装。

例如，整个桥接组件350可被铸造为具有其四个结构臂358、附装块356和位于其中心处的支撑环354的单一的成一体的整体件(例如，通过材料的连续而没有中断的浇铸)。在不同的示例性的实施例中，例如，整个桥接组件350可通过混凝土的连续浇铸而铸得(例如，该桥接组件由诸如具有钢筋的混凝土这样的复合的材料形成)。这样，舌部352可附接到支撑环354上(例如，通过将混凝土的连续浇铸一直延伸到舌部352中)，且该环形的舌部352设计成在叶片转动时在结构上加固转子304及其叶片301。如图11中所示，在此实施例中，L形的定子306(即，具有短臂部305和长臂部307)可被去除，并且定子线圈308可嵌入在形成于舌部352中的槽321中。

可选地，桥接组件350可由在现场或靠近安装场地铸造的分开的独立部分构成。例如，附装块356、臂358和/或支撑环354可被分别地铸造并随后联接至桥接组件350的其它部件。在此实施例中，舌部352可机械地附装到支撑环354上。

另外地或可选地，锚固系统370也可被铸造为单一的成一体的整体件(例如，通过材料的连续而没有中断的浇铸)。这样的制造可有利于在最小量材料的使用下优化或至少提高强度。与桥接组件350类似，锚固系统370可以，例如，由诸如具有钢筋的混凝土这样的复合的材料形成。

现在参考图7的细节的局部(下半部分)视图，如上所述，水电透平300包括转子304，该转子布置在定子306的径向外侧。与图1-3的实施例类似，定子306在截面上可具有大致L形的构造，该L形的构造的长腿部307沿转子304的内圆周轴向延伸，并且该L形的构造的短腿部305径向朝外延伸，以与转子304对准。转子304可包括一个或多个发电元件，当被安装在透平300中时，所述一个或多个发电元件相对于定子306的一个或对个对应的发电元件布置，并且构造成与所述定子的一个或对个对应的发电元件一起工作。在不同的示例性的实施例中，例如，如上所述，转子304可包括一个或多个磁体309，所述一个或多个磁体布置成在径向上与定子306上的线圈308毗邻(但是相间隔)。磁体309可机械地附装到转子304的内圆周表面上或嵌入在该内圆周表面中，或者布置在转子304的内部而靠近该内圆周表面。因此，如上所述，流动能可通过流体流与叶片301的相互作用而使转子304环绕定子306的外圆周表面转动。转子304中磁体309的转动在定子306的线圈308中感应出电压。多个线圈308可以以一定的方式连接在一起，以产生所需电压和/或电流的电能，并且发出的电可然后被输送而用于随后的使用或储存，例如，通过连接至陆基电网的一条或多条输送线或导体(未示出)来输送。

在不同的示例性的实施例中，磁体309和线圈308各自被覆盖在海洋用的环氧树脂中，以使它们永久地固定就位，并且使它们与流体(例如，海水)密封开。

虽然未在图7中示出，但是如参考图3所示和如上所述，除了发电磁体309以外，还可将一组或多组悬浮磁体相对于转子和定子设置和布置，以在转子环绕定子转动时，提供转子相对于定子在径向上(参见图3的磁体211、212)和/或轴向上(参见图3的磁体213、214和216、217)的磁悬浮和对准。

还与图1-3的实施例类似，透平300可具有布置在该透平的上游端处的前挡部318。如上所述的那样，前挡部318可在透平300的转动期间防止转子304相对于定子306轴向(例如，朝上游)移动，和/或在例如停机或维护期间防止转子304轴向移动而脱离与定子306的对准(例如，移离该定子)。可选地，定子306可设置有位于上游端处的独立的径向延伸部来替代前挡部318，在此情形中，在定子306的下游端处可设置后挡部(未示出)，该后挡部作为凸缘(例如，参考图3如上所述的具有L形构造的定子的短腿部)的替代或补充。

还如上，在不同的示例性的实施例中，透平300可包括布置在定子306和转子304之间的不同位置处的支承材料。在不同的实施例中，例如，定子306可具有水润滑(或其它流体润滑)的支承材料319，该支承材料附装到该定子的径向外表面上，并且与转子304的内圆周表面相对。可选地，支承材料319可为定子306的外表面的成一体的部分。如上所述，本公开进一步考虑了支撑材料319的不同的其它变体和构造。

本领域技术人员将理解，上面描述的和在图4-7中示出的包括水电透平300、桥接组件350和锚固系统370的水电透平系统400仅仅是示例性的，并且在不背离本公开和权利要求的范围的情况下，该透平系统的结构部件的布置、定位和数量可以是不同的。

组装和制造水电透平和系统的方法

如上所述，桥接组件350和/或锚固系统370可设计成在现场制造，由此节约或至少减少将组件从制造工厂运输到安装场地的花费。以及，定子306和转子304可在工厂处制造，并且从制造工厂运输至安装场地，以便组装到锚固系统370上。

在不同的实施例中，例如，转子304可由在现场组装在一起的多个段形成。参考图8，例如，转子304可由多个弧形段310形成。每个弧形段310可以是基本互相相同的，但是一个或多个段310可包括线路或线缆312(其来自于定子306)，所述线路或线缆用于将由定子306所发出的电输送至例如陆基的电网，以便随后的使用或储存。

如图8中所示，每个段310可为复合的弧段，且其所有的所需元件(例如，发电元件、悬浮元件和/或支承元件)均在制造场地处安装并以紧凑形式运输到透平300的安装场地。电气连接部可设置在独立的段310的周向毗邻的边缘处，以将所述段电气地联接在一起。周向毗邻的边缘也可构造成将段310机械地联接在一起，例如，通过诸如在图8中区域314处示出的对应凸缘来进行联接。本公开进一步考虑每个段310的端部的其它构造，其例如为(但不限于)榫接、端接、斜接或本领域技术人员所知的任何其它类型的界面构造。毗邻的段310之间的电气连接和/或机械联接可进一步通过例如环氧树脂、钎焊、熔焊或任何其它连接技术来实现。

在不同的实施例中，每个转子段310在如图8中所示的那样从透平300的前面观察时可具有弧形的轮廓，并且在如图7中所示的那样从透平300的侧面观察时可具有大致矩形截面的轮廓。如图7中进一步所示，定子306在从透平300的侧面观察时可具有L形截面的轮廓。在图7的实施例中，例如，定子306可在L形构造的长腿部307处或在由L形构造的短腿部305形成的凸缘处附装到支撑环354上。例如，可使用螺栓、螺钉、铆钉、钉子或任何其它的连接机构来将定子附装到支撑环354的表面上。可选地或另外地，可通过在定子306和支撑环354的对应表面之间施加粘结材料(其例如为胶水、环氧树脂或水泥)来将定子306附装到支撑环354上。在不同的另外的实施例中，如图7中所示，前挡部318也可构造成附装到支撑环354上，例如通过螺栓320附装在舌部352的前部面处，以将转子304和定子306保持至支撑环354。

还如图7中所示，叶片301可附装到转子304上，例如，附装在该转子的上游端处。在不同的实施例中，叶片301可通过螺栓322附装到转子上，但是螺钉、铆钉、钉子或任何其它的连接机构可用来将叶片301附装到转子304上。这样，叶片301易于从转子304接近和移除，以便被更换(例如，在叶片301损坏的情况下)，或以便将该叶片301改变/替换成不同尺寸或构造的叶片301来适配例如不同的流动强度。例如，河水的流动常常是多变的，并且会在一年中剧烈变化，在春季溢流期间，水流强且具有更高的速度，在夏季月份末或旱季期间，水流弱且速度较小。因此，需要基于部署透平300的河流或其它水体的流动状况来改变透平300的叶片301的尺寸。例如，相比于在高的或正常的流动状况中使用的叶片301，在低的流动状况中可使用具有更大表面面积的更大的叶片301。

在不同的另外的实施例中，如图11中虚线所示，一个或多个叶片301可包括外延伸部325，所述外延伸部至少部分地包围转子304的外表面。在此实施例中，叶片可通过螺栓322附装到转子304的前部上，并通过螺栓(未示出)附装到转子304的外表面上，由此使叶片301将力更充分地传递到转子304中。

如上所述，叶片301可包括径向朝内延伸的叶片部303和径向朝外延伸的叶片部302，所述叶片部可形成为一体式件而附装到转子304上。如图9中所示，在不同的示例性的实施例中，叶片301可以以范围为从大约20度到大约60度的角度间隔规律地环绕转子304的圆周布置，即，毗邻的叶片的角度间隔的范围为从大约20度到大约60度。

叶片301的使叶片部303、302相对于转子304朝内延伸和朝外延伸的设置可以，例如，帮助平衡作用在转子304上的力。例如，由作用在叶片部302上的力所产生的弯矩可被由作用在叶片部303上的力所产生的弯矩平衡。此外，因为转子304布置在定子306的径向外侧，定子306以及处于定子306之下的支撑环354的舌部352可在径向方向上支撑转子304。因此，转子304可制作得比使用从布置在定子内侧的转子径向朝内延伸的悬臂叶片的透平构造所要求的更薄和更柔性。

这样，转子304可具有沿其圆周基本均匀的相当薄的径向厚度，从而具有柔性的带状结构，该带状结构使转子304可套绕在定子306的外表面上，类似于轮上的带或绳，但是如上所解释的那样，相对的表面互相间隔。此设置可允许该转子304在转动时稍微地弯曲/弯折。因为制造转子304所需的材料量减少，因此，该转子304可在制造和运输方面适应性更强且花费更低。此外，因为该转子304可被拉伸地(而不是压缩地)布置在定子306之上，该转子304还可具有增加的强度。

此外，叶片301关于转子的径向对称的设置可导致流体中的更大扫掠。这样的构造可以，例如，具有与仅有径向朝内延伸的叶片的透平相比阻力(其为非生产性的)更低的附加优点。因此，对于相同量的阻力而言，利用本公开的系统可产生更多的电能，或者反过来，在更小的阻力的情况下，更小的透平就可产生相同的电能，由此需要更小的锚固系统。

如上，根据不同的实施例，用于制造和安装水电透平系统(其例如为透平系统400)的方法可包括在靠近透平系统400的安装场地的地点处铸造整体的锚固系统370和整体的桥接组件350。所述方法可进一步包括在远离安装场地的地点制造转子段310、定子306和/或叶片301，并且将未经组装的转子304、定子306和/或叶片301打包，以便运输到安装场地。因此，桥接组件350(例如，其舌部352在定子壳体(未示出)下方延伸)和锚固系统370的制造可在非常靠近安装场地处进行，而转子304、定子306和叶片301在别处制造并被运输而在安装(即，部署)场地处组装。换句话说，桥接组件350和锚固组件370可在与转子304、定子306和叶片301不同的地点处制造。

如上，整体的锚固组件370可包括具有一个或多个支撑构件380的基本水平的三角框架式的基座372。锚固系统370还可包括一对柱374，每根柱在基本竖向的方向(虽然其可朝上游或下游成一定角度)上从支撑构件380之一延伸。整体的锚固组件370可在安装场地处安装，例如，通过使该组件的脚部376、378接触到运动的水体的底部处的基底表面(例如，河床或海床)来进行安装。在不同的实施例中，脚部376、378可包括设计成抓牢基底表面的特征，以防止透平系统400被运动的水体移动。例如，脚部376、378可包括夹板。可选地，脚部376、378可联接至预先插入到基底表面中的结构(其例如为基底表面中的塔架)。

整体的桥接组件350可制造成包括一个或多个附装块356、多个支撑臂358、和联接至支撑臂358端部的中心支撑环354。整体的桥接组件350可在安装场地处通过将附装块356联接至锚固系统370的竖向的柱374的相应端部来进行安装。根据不同的示例性的实施例，可在安装场地处将锚固系统370安装在运动的水体中，之后则将桥接组件350降到处于运动的水体中的竖向的柱374上。在替代的实施例中，可在锚固系统370和桥接组件350被安装在运动的水体中之前，将它们联接在一起。

所述方法可进一步包括将多个预先制造的转子段310(即，在制造工厂处)组装在桥接组件350的中心支撑环354的支撑舌部352(通过定子306的长腿部307)上。例如，如上所述和如图8中所示，转子段310为基本弧形的段，在定子306(其联接至支撑舌部352)的长腿部307的外周表面上，所述转子段配装在一起，以形成透平300的转子304。转子304可以，例如，由封装发电部件的复合材料制成，并且电缆可连接至定子306，以便从透平系统400输送所发出的电而用于使用或储存。在不同的实施例中，例如，段310(或复合的弧段)可制造成具有用于轴向支承系统(例如，磁体213和217)的预成型的槽。该槽可被精确地定位，以便插入预先制造的式的块，每个块包含正确极性和给定定向的磁体。一旦被插入到槽中，每个式的块可以，例如，然后利用海洋用的环氧树脂浸浴，以使所述块永久地固定就位，并且使其与流体(例如，海水)密封隔离。

例如，如上所述，转子304可具有柔性的带状结构，该带状结构与定子306的外周表面径向间隔，并且相对于中心支撑环354和/或定子306定中心。然后可将前挡部318安装成使转子304相对于定子306保持就位。如上所述，前挡部318可附装到定子306上，或者附装到桥接组件350的支撑舌部352上。

如上所述，根据不同的实施例，转子304可构造成一系列的弧形的段310，例如，每个段延展一定的角度(其范围为从大约20度到大约60度)。段310可铸造成提供用于随后附装叶片301的连接点。为了制造转子304(例如，转子带)，在不同的示例性的实施例中，段310可环绕适当形状和尺寸的心轴外侧机械地紧固(临时地)。然后，可环绕段310的外表面层置碳纤维的条带(其浸渍有环氧树脂)，例如，随着心轴转动，通过自动的计算机控制的机器来覆置所述条带。例如，随着将所述条带层置在心轴的外侧上，可使用处于心轴外侧上的喷枪来将环氧树脂喷在碳纤维带上以作为所述条带。

在覆置了足够层数和厚度的碳纤维后，层置工艺可中断一小段时间，以便形成叶片301(在透平结构的组装期间，其将被紧固到转子304上)的安装点。例如，为了结构上的支撑，这样的安装点可往回伸入到已经部分形成的碳纤维带的表面中而伸入至段310。然后，心轴可恢复其转动，以继续层置更多的复合的碳纤维材料来完成在该心轴上形成转子带。

一旦实现了所需的结构强度且转子带具有了足够层数和厚度的复合的碳纤维材料，则可将心轴放置在例如压热器中，以将转子304的层置的段310烘烤至硬化。在烘烤之后，可拆解和移除心轴，而留下转子304。

转子的段310可由复合材料制成，并且具有铸造在内表面中的槽等，以适用于在将复合的碳纤维材料层置于所述段之前进行的磁体的插入和固定(例如，通过环氧树脂或其它粘结剂)。在不同的实施例中，例如，如上所述，复合的段310可制造成具有用于轴向支承系统(例如，磁体213和217)的预成型的槽。该槽可被精确地定位，以便插入预先制造的式的块，每个块包含正确极性和给定定向的磁体。一旦被插入到槽中，每个式的块可以，例如，然后利用海洋用的环氧树脂浸浴，以使所述块永久地固定就位，并且使其与流体(例如，海水)密封隔离。在不同的另外的实施例中，每个式的块可具有一定的形式(即，铸造到所述块中)，以使所述块更好地抓持将要被层置到段310之上的复合的碳纤维材料。

所述方法可进一步包括将一个或多个叶片301附装到转子300上。在示例性的实施例中，可在将转子304布置在定子306上之前，或在将转子304安装在定子306上之后，将叶片301附装到转子304上。在替代的实施例中，可在将转子304布置定子306上之后，将叶片301附装到转子304上。根据不同的示例性的实施例，叶片301可例如通过螺栓322附装到转子304上，但是螺钉、钉子或任何其它的连接结构也可用来将叶片301附装到转子304上。这样，叶片301易于从转子304接近和移除，以便被更换(例如，在叶片301损坏的情况下)，或以便将该叶片301改变/替换成不同尺寸或构造的叶片301来适应例如不同的流动强度。

如本领域技术人员将理解的那样，虽然本公开总体上描述成涉及通过潮汐流来发电，但是此处所公开的透平和特征能够应用到范围广泛的流体流的应用中，其包括(但不限于)海洋和潮汐环境、河流和溪流，以及除了水以外的流体。

示出示例性的实施例的本说明书和附图不应被当作限制性的。在不背离本说明书和权利要求(包括等同形式)的范围的情况下，可作出不同的机械的、组合的、结构的、电气的和操作的改变。在一些实例中，没有具体地示出或描述众所周知的结构和技术，以免使本公开晦涩。此外，无论是否实用，参考一个实施例具体描述的元件及其相关特征可被包括在没有具体示出或者描述所述元件及其相关特征的其它实施例中。例如，如果参考一个实施例对一个元件进行了具体描述，但是该元件没有参考第二实施例进行描述，则尽管如此，该元件还是可被包括在第二实施例中。

应当注意，如在此处所使用的单数形式的“一”、“一个”、“这个”和任何单词的任何单数式的使用均包括了复数的指涉，除非明显地和清楚明白地限制成单数的指涉。如在此使用的术语“包括”及其语法的变体均是非限制性的，使得列表中条目的列举并不排除能够被替换或被添加到所列出的条目的其它类似条目。

此外，本说明书的术语不是要限制本公开内容。例如，空间关系的术语——诸如“上游”、“下游”、“下方”、“之下”、“下部”、“之上”、“上部”、“朝前”、“前”、“后”等——可以用来描述如在附图的定向中所示的一个元件或特征相对于另一元件或特征的关系。这些空间关系的术语是要涵盖除在附图中示出的定位和定向外的处于使用或运转中的装置的不同的定位和定向。例如，如果附图中的装置被颠倒了，则被描述为处于其它元件或特征“之下”或“下方”的元件然后就会处于所述其它元件或特征“之上”或“上方”。因此，示例性的术语“之下”可涵盖之上和之下二者的定位和定向。装置可被另外地定向(转动90度或处于其它定向)，此处所使用的空间关系的术语则可进行相应的阐释。

鉴于此处的公开，更多的变型和替代的实施例对本领域技术人员来说将是显而易见的。例如，装置可包括为了操作的清晰而从图示和说明书省略的另外的部件。因此，本说明书应被理解为仅仅是示例性的，是为了教导本领域技术人员实施本公开的通用方式。应当理解，此处示出和描述的不同的实施例应当作示例性的。如本领域技术人员在接受了此处说明书的教导后将理解的那样，可以对此处示出的和描述的那些元件和材料以及那些元件和材料的布置进行替换、可以对部件和处理进行颠倒、并且可以独立地使用本教导的一定的特征。在不背离本公开的范围的情况下，可以对此处描述的元件作出改变。

应当理解，此处展示的具体的示例和实施例是非限制性的，并且在不背离本公开的范围的情况下，可以对结构、尺寸、材料和方法作出修改。考虑此处所公开的本发明的说明书和实践，本领域技术人员将显而易见根据本公开的其它的实施例。说明书和示例应当考虑为仅仅是示例性的，并且被赋予了包括等同形式的最全面的范围。

Claims (45)

1.一种水电透平，包括：

定子，所述定子包括多个第一发电元件；

转子，所述转子包括多个第二发电元件，其中，所述转子布置在所述定子的外圆周表面的径向外侧，并且构造成绕转动轴线环绕所述定子转动，其中，所述转子为柔性的带状结构；和

至少一个支承机构，所述至少一个支承机构构造成在所述转子环绕所述定子转动期间相对于所述定子支撑所述转子。

2.根据权利要求1所述的水电透平，其中，所述至少一个支承机构包括第一组悬浮磁体，所述第一组悬浮磁体布置成在所述转子和所述定子之间产生径向方向的排斥力，所述径向方向的排斥力足够用来在所述转子环绕所述定子转动期间使所述转子相对于所述定子悬浮。

3.根据权利要求2所述的水电透平，其中，所述至少一个支承机构进一步包括第二组悬浮磁体，所述第二组悬浮磁体布置成在所述转子和所述定子之间产生轴向方向的排斥力，所述轴向方向的排斥力足够用来在所述转子环绕所述定子转动期间使所述转子相对于所述定子轴向对准。

4.根据权利要求3所述的水电透平，进一步包括：

前挡部，所述前挡部布置在所述定子的端部处；和

第三组磁体，所述第三组磁体设置成在所述转子和所述前挡部之间产生另外的轴向方向的排斥力。

5.根据权利要求1所述的水电透平，其中，所述至少一个支承机构包括弹性合金的支承系统和/或由木材或木质复合材料制成的水润滑的支承系统。

6.根据权利要求1所述的水电透平，其中，所述多个第一发电元件包括线圈，并且其中，所述多个第二发电元件包括磁体。

7.根据权利要求1所述的水电透平，进一步包括相对于所述转子径向朝内延伸的至少一个叶片部和相对于所述转子径向朝外延伸的至少另一个叶片部。

8.根据权利要求1所述的水电透平，其中，所述转子具有面向所述定子的外圆周表面的内圆周表面，并且其中，所述转子的内圆周表面包括不锈钢或碳纤维，并且所述定子的外圆周表面包括木材或复合材料。

9.根据权利要求1所述的水电透平，进一步包括布置在所述转子和所述定子之间的流体润滑的支承材料。

10.根据权利要求1所述的水电透平，其中，所述转子构造成由在所述转动轴线的方向上运动的流体流使该转子相对于所述定子转动。

11.根据权利要求1所述的水电透平，进一步包括至少一个止挡部，所述至少一个止挡部设置成防止所述转子相对于所述定子在至少一个方向上的轴向移动。

12.根据权利要求1所述的水电透平，其中，所述定子具有L形的截面，该L形的一臂布置成毗邻于所述转子的轴向端部处的边缘。

13.根据权利要求1所述的水电透平，其中，所述定子容纳在复合的圆柱体内。

14.根据权利要求1所述的水电透平，其中，所述转子处于拉伸状态，并且所述定子处于压缩状态。

15.一种水电透平系统，包括：

桥接组件，所述桥接组件包括中心的支撑环，所述支撑环具有轴向延伸的舌部；

定子，所述定子具有径向内圆周表面，所述径向内圆周表面布置在所述舌部的径向外表面上；和

转子，所述转子被支撑在所述定子的径向外侧，并且构造成绕转动轴线相对于所述定子转动。

16.根据权利要求15所述的水电透平系统，其中，所述桥接组件进一步包括：

一对附装块；和

支撑臂，所述支撑臂从所述附装块延伸至所述支撑环，所述支撑环居中于该对附装块之间。

17.根据权利要求16所述的水电透平系统，其中，所述支撑臂设置成使得在所述转子的转动期间，在沿所述转动轴线的方向观察时，所述叶片部的长度不与所述支撑臂对准。

18.根据权利要求15所述的水电透平系统，其中，所述转子支撑径向朝内延伸的至少一个叶片部和径向朝外延伸的至少一个叶片部。

19.根据权利要求15所述的水电透平系统，进一步包括锚固系统，所述锚固系统构造成将所述桥接组件支撑在运动的水体中。

20.根据权利要求19所述的水电透平系统，其中，所述锚固系统包括基座和至少一根柱，所述基座构造成坐落在基底表面上，所述至少一根柱从所述基座延伸，并且构造成联接至所述桥接组件。

21.根据权利要求20所述的水电透平系统，其中，所述基座包括三角框架式的支撑部，所述三角框架式的支撑部包括：

第一脚部，所述第一脚部相对于所述转动轴线居中，并且在第一方向上相对于所述支撑环间隔；

第二和第三脚部，所述第二和第三脚部处于所述转动轴线的相对两侧，并且在第二方向上相对于所述支撑环间隔；和

支撑构件，所述支撑构件将所述第二和第三脚部中的每一个连接至所述第一脚部，并且每根柱从所述支撑构件之一竖向延伸。

22.根据权利要求21所述的水电透平系统，其中，所述三角框架式的支撑部进一步包括连接所述第二和第三脚部的支撑构件。

23.根据权利要求15所述的水电透平系统，其中，所述桥接组件形成为单一的整体部。

24.根据权利要求15所述的水电透平系统，其中，所述锚固系统形成为单一的整体部。

25.根据权利要求15所述的水电透平系统，其中，所述转子包括联接在一起的多个弧形段。

26.根据权利要求15所述的水电透平系统，其中，所述定子具有L形的横截面。

27.根据权利要求15所述的水电透平系统，其中，所述定子嵌入在形成于所述舌部中的槽内。

28.根据权利要求15所述的水电透平系统，其中，所述定子具有径向延伸的凸缘，该凸缘布置成毗邻于所述转子的轴向端部处的边缘。

29.根据权利要求15所述的水电透平系统，其中，所述转子包括柔性的带状结构，该带状结构在绕所述定子转动时处于拉伸状态。

30.一种用于水电透平的桥接组件，包括：

中心的支撑环，所述支撑环具有轴向延伸的舌部；

一对附装块，所述支撑环布置在该对附装块之间；和

支撑臂，所述支撑臂从所述附装块延伸至所述中心的支撑环，

其中，所述舌部具有径向外表面，所述径向外表面构造成支撑所述水电透平的定子的径向内圆周表面。

31.根据权利要求30所述的桥接组件，其中，所述附装块、所述支撑臂和所述支撑环形成为整体的成一体的组件。

32.根据权利要求30所述的桥接组件，其中，所述附装块、所述支撑臂和所述支撑环由混凝土制成。

33.根据权利要求30所述的桥接组件，其中，所述附装块构造成联接至锚固系统的柱。

34.根据权利要求30所述的桥接组件，其中，所述支撑臂相对于水平的基底表面以一定的角度延伸。

35.根据权利要求30所述的桥接组件，其中，一对上支撑臂从所述附装块从刚好高于所述支撑环的中心的竖向高度朝上延伸至与所述支撑环的顶部部分一致的竖向高度或者刚好低于该顶部部分的竖向高度，并且其中，一对下支撑臂从所述附装块从刚好高于所述支撑环的中心的竖向高度朝下延伸至与所述支撑环的底部部分一致的竖向高度或者刚好低于该底部部分的竖向高度。

36.一种制造水电透平系统的方法，所述方法包括：

制造桥接组件，所述桥接组件包括中心的支撑环和多个支撑臂，所述支撑环具有轴向延伸的舌部，所述多个支撑臂在其相应的端部处连接至所述支撑环；

通过将定子环绕所述舌部的外周布置来将所述定子组装在所述舌部上；和

将柔性的带状转子环绕已经组装的定子的径向外圆周表面布置。

37.根据权利要求36所述的方法，其中，制造所述桥接组件包括将所述桥接组件铸造为整体的结构。

38.根据权利要求36所述的方法，进一步包括制造所述定子和所述转子，其中，所述定子和所述转子的制造是在远离透平的安装场地的地点处进行的，并且所述桥接组件的制造是在靠近该安装场地的地点处进行的。

39.根据权利要求38所述的方法，其中，制造所述转子包括：

将形成所述转子的复合的多个弧段紧固到心轴上；

随着所述心轴转动，环绕所述多个弧段的外表面层置碳纤维材料；和

烘烤层置有所述碳纤维材料的弧段以及所述心轴。

40.根据权利要求36所述的方法，进一步包括制造锚固系统，其中，所述锚固系统包括基座和一根或多根柱，所述基座构造成坐落在基底表面上，所述一根或多根柱从所述基座延伸，并且构造成联接至所述桥接组件。

41.根据权利要求40所述的方法，其中，制造所述锚固系统包括将所述锚固系统铸造为整体的结构。

42.根据权利要求40所述的方法，进一步包括将所述桥接组件附装到所述锚固系统上。

43.根据权利要求40所述的方法，进一步包括将所述锚固系统安装在运动流体中，使得所述基座坐落在所述运动流体下方的基底表面上。

44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述运动流体为洋流或河流。

45.根据权利要求40所述的方法，其中，所述桥接组件和所述锚固系统二者中的至少之一由混凝土形成。