CN108138741B - 水电能量系统、相关的部件与方法 - Google Patents

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Abstract

一种水电能量系统，包括具有多个第一发电元件的定子。该系统还包括具有多个第二发电元件的转子。转子布置在定子的外周表面的径向外侧，并且构造成围绕定子绕旋转轴线旋转。转子是具有可变厚度并且沿着定子的轴向长度的一部分延伸的柔性带结构。该系统还包括至少一个水动力轴承机构，该水动力轴承机构构造成在转子围绕定子旋转期间相对于定子支撑转子。该至少一个水动力轴承机构包括由木材或复合材料制成的支承表面。

Description

水电能量系统、相关的部件与方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年10月22日提交的标题为“Hydroelectric Energy Systems，and Related Components and Methods”的美国临时专利申请No.62/244,846的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及水电能量系统、水电涡轮机、以及相关的部件和方法。
背景技术
本文使用的章节标题仅用于组织目的，并且不应被解释为以任何方式限制所描述的主题。
水电能量系统可利用水电涡轮机从运动水体流(例如，河流或洋流)或其他流体源产生电力。例如，潮汐发电利用了由潮汐流引起的水的运动、或由于潮汐而造成的海平面上升和下降。随着水的上升并且然后下降，会产生流动或流体流。例如，来自河流的单向流动也产生可用于发电的流。而且，例如由水坝产生的其他形式的压差也会导致水流动并产生足以使与水的流动相关的能量转化成其他有用的能量形式的水速。
依赖于液体(例如水)流的自然运动的水电被归类为可再生能源。但是，不像其他可再生能源(如风能和太阳能)，水电是能够可靠地预测的。水流是清洁、可靠和可提前数年预测的可再生能量的来源，从而有助于与现有的能源电网整合。另外，由于水(包括：例如海水)的基本物理特性，即其密度(其可以是空气的832倍)及其非压缩性，与用于产生可再生能量的其他可再生能源相比，该介质具有独特的“超高能量密度“的潜力。一旦全球许多沿海地区和/或可用地点的体积和流量都被考虑进去，这种潜力就会被放大。
因此，水电可以提供有效的长期无污染电力、氢气生产、和/或可以帮助减少全世界当前对石油、天然气和煤炭的依赖的其他有用形式的能量。化石燃料资源消耗的减少能够反过来帮助减少温室气体向全世界大气中的排放。
使用水电涡轮机(其从流体流转换能量)的发电通常是已知的。例如，在题为“Energy Conversion Systems and Methods”的美国公开号2012/0211990中描述了这种涡轮机的示例，该文献通过引用整体并入本文。这种涡轮机可以像水下风车那样起作用，并且具有相对较低的成本和生态影响。例如，在各种水电涡轮机中，流体流与围绕轴线旋转并且利用旋转以产生电或其他形式的能量的叶片相互作用。
然而，水电能量系统可能会引起与系统的各种部件上的应力和/或应变有关的各种挑战，这些应力和/或应变是由与流体流(例如，通常是间歇性的和湍流的移动流)相关的相对较强的力相互作用而产生的。将这种复杂系统安装在安装地点也会带来额外的挑战。
因此，可能期望提供具有坚固构造的水电能量系统，该水电能量系统能够承受与该系统相互作用的流体流动相关的强烈的、间歇的、和湍流的力。还可能期望提供一种水电能量系统，该水电能量系统具有允许现场有效地组装系统的设计，以降低将组件从制造厂运输到安装位置的费用，所述安装位置在一些情况下可能相对偏远或通常的大型货运很难进入。还需要对水电能量系统进行其他改进，以提高长期可靠性、便于制造、以及解决在水下环境中操作所固有的问题。
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期望特征。其他特征和/或优点可以从下面的描述中变得显而易见。
根据本公开的各种示例性实施例，水电能量系统可以包括定子，该定子包括多个第一发电元件。该系统还可以包括转子，该转子包括多个第二发电元件。转子可以设置在定子的外周表面的径向外侧并且构造成围绕绕旋转轴线定子旋转。转子可以是具有可变厚度并且沿着定子的轴向长度的一部分延伸的柔性带结构。该系统还可以包括至少一个水动力轴承机构，该水动力轴承机构构造成在转子围绕定子旋转期间相对于定子支撑转子。所述至少一个水动力轴承机构可以包括由木材或复合材料制成的支承表面。
根据本公开的各种另外的示例性实施例，水电能量系统可以包括定子，该定子包括多个第一发电元件。该系统还可以包括转子，该转子包括多个第二发电元件。转子可以设置在定子的外周表面的径向外侧并且构造成围绕定子绕旋转轴线旋转。转子可以是在转子的轴向上具有可变的径向厚度的柔性带结构。该系统还可以包括相对于转子径向向内延伸的至少一个叶片部分以及相对于转子径向向外延伸的至少一个叶片部分。所述径向向外延伸的至少一个叶片部分可以从基部径向延伸，所述基部沿着转子的表面轴向延伸并且紧固到转子的表面。
根据本公开的各种进一步的示例性实施例，一种制造水电能量系统的方法可以包括组装混凝土定子。该方法还可以包括使形成转子的多个复合材料弧形件围绕组装好的定子的径向外周表面滑动，其中，使复合材料弧形件滑动包括使弧形件在定子上的多个齿上滑动。该方法可以进一步包括将所述齿螺栓连接至混凝土定子。
其他目的和优点一部分将在下面的描述中阐述，一部分将从描述中显而易见、或者可以通过实践本教导而了解。本公开的至少一些对象和优点可以通过在所附权利要求中特别指出的要素和组合来实现和获得。
应当理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述仅仅是示例性和说明性的，并且不限制本公开和权利要求(包括等同物)。应该理解，在其最宽泛的意义上，本公开和权利要求可以实施为不具有这些示例性方面和实施例的一个或多个特征。
附图说明
并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的一些示例性实施例，并与说明书一起用于解释某些原理。在附图中：
图1示出了根据本公开的水电能量系统的一个示例性实施例的横截面图，其示出了横截面的上半部分和下半部分；
图2示出了图1的水电能量系统的横截面的下半部分；
图3是图1的水电能量系统的能量产生元件的一个示例性实施例的放大细节图；
图4是容纳用于从图1的水电能量系统传输电力的电缆的导管的一个示例性实施例的放大细节图；
图5示出了图1的水电能量系统的横截面的下半部分；
图6是图1的水电能量系统的定子环组件的一个示例性实施例的放大细节图；
图7示出了图1的水电能量系统的横截面的下半部分；和
图8是示出了图1的水电能量系统的水动力轴承的示例性实施例的放大细节图。
具体实施方式
根据本公开的一个或多个示例性实施例，通过使用嵌入在转子中的磁体可以将流体流中的能量直接转换成电力，其中，转子包括内缘和至少一个水翼叶片。转子可以被支撑为使其围绕定子的外表面旋转，定子可以被嵌入具有绕组的芯部。流体流作用在至少一个叶片上，由此引起转子旋转，这又导致转子的磁体移动经过定子的绕组，以在芯部中产生电力。
转子可以例如构造成位于定子的径向外侧的柔性带结构。根据各种示例性实施例，转子可以具有可变的厚度，并且可以沿着定子的轴向长度的一部分延伸。例如，在各种实施例中，转子可具有弧形的外表面轮廓，以最小化转子上的流体流中的非生产性的曳力。
在本文使用时，术语“柔性”通常是指转子带弯曲而不折断的能力。因此，根据本公开的各种示例性实施例，转子可以被认为具有一定量的挠曲，使得转子可以采取圆柱形带状结构而不会断裂的形状。
数组水动力轴承可定位并固定在转子和定子之间，以在转子旋转期间分离那些部件，并且还防止转子由于流体流而被迫轴向脱离与定子的对准或以其它方式离开定子。根据各种示例性实施例，一组或多组水动力轴承可包括由木材或木材复合材料制成的支承表面。
水电能量系统的构造
现在参照图1，示出了根据本公开的水电能量系统100的一个示例性实施例。水电能量系统100包括设置在定子106的径向外侧的转子104。在该布置中，一个或多个叶片(水翼)101可以径向向内和/或径向向外延伸，即相对于中心旋转轴线Y。例如，参考图1的示例性实施例，可以存在径向向内延伸的叶片部分103和径向向外延伸的叶片部分102。两个叶片部分102、103布置在流体流F中(由图1中的箭头指示)，从而引起转子104相对于定子106围绕中心旋转轴线Y旋转。在各种示例性实施例中，多个叶片101可围绕转子104的圆周安装，例如围绕圆周以均匀的间隔安装。
如所述的那样，例如，在标题为“Hydroelectric Turbines，AnchoringStructures，and Related Methods of Assembly”的美国国际专利申请No.PCT/US2015/032948，其通过引用整体并入本文。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的位于叶片101的安装区域之间的部分被构造为半刚性的带，该半刚性的带在大直径范围内提供一些挠曲。以这种方式，转子104可以像滑轮上的带或绳索一样骑在定子106的外表面上(如下文解释的，除了由于轴承系统旋转而与定子隔开一小距离之外)，由此允许转子104在其旋转时弯曲/挠曲到一定程度。在各种示例性实施例中，例如，转子104可以由
Figure GDA0002517981140000051
或碳纤维材料制成，定子106可以是模铸混凝土。
因此，在图1的实施例中示出的转子104可以利用向内设置的定子106以基本闭环的构造来支撑(例如抵抗重力的影响)转子104。相反，在转子布置在定子内部的构造中，转子可能需要更加刚性，以便将转子的外表面保持在定子的内表面附近。因此，图1所示构造中的转子104由于减少了对转子的支承要求而可以减轻重量、使用较少的材料、和/或使用较便宜的材料。
另外，为了提高转子104的压缩强度，转子104可以具有可变的厚度。这样的构造可以例如最小化在转子104的外表面上流动的流体中的非生产性曳力。例如，如图1的实施例所示，转子104可具有弧形的外表面轮廓，以最小化转子104上的流体流中的非生产性曳力。换句话说，转子104外表面轮廓在轴向横截面中可以是弧状的。
还如图1所示，在各种示例性实施例中，能量系统100在系统100的第一端108处还可以包括转向弧107，以还帮助最小化非生产性曳力。转向弧107可以例如放置在叶片101之间，使得转向弧107固定在每个叶片101的任一侧上。以这种方式，流向能量系统100的第一端108的流体(例如，朝向系统100来的水)将被转向到系统100的任一侧。以相同的方式，定子106的端部部分109也可以具有圆形的表面轮廓，以使流向能量系统100的相反的第二端110的流体转向。
能量系统100的叶片101可以朝向转子104的前缘(例如，沿着系统100的第一端108)附接，并且叶片部分可以沿基本相反的方向延伸(例如，径向远离转子104的中心(径向向外)和径向朝向转子104的中心(径向向内))。如图1所示，例如，转子104可以具有叶片101，叶片101具有径向向内延伸的叶片部分103和附接到叶片部分103的径向向外延伸的叶片部分102。转子104布置在定子106的径向外侧可以有助于径向向内和向外延伸的叶片部分102、103的布置，同时还有助于将叶片101放置在扫掠最大弧度的水流的位置中。因此，叶片部分102、103可以分别在远离中心旋转轴线Y的扫掠中和朝向中心旋转轴线Y的扫掠中从流体流F中收集流动能量。这可以帮助平衡作用在转子上的力，由此减小转子104上的应力并允许在转子104和叶片101中使用较少的材料。
在各种示例性实施例中，叶片部分102可以与叶片部分103一体形成，以形成单个叶片(水翼)101。例如，每个叶片部分102、103可以由复合材料(例如碳纤维增强塑料)模制而成，以形成单个叶片101。如图1所示，根据各种实施例，为了增加叶片101的强度，每个叶片101的径向向外延伸的叶片部分102可以被模制成具有基座形状，使得叶片部分102可以搁置在弧形转子104上。换句话说，叶片部分102可以具有包括表面115的基部113，该表面115沿转子带104轴向延伸并且位于转子带104上，并且基部113沿着转子104的表面112经由例如螺栓和/或环氧树脂材料固定到转子104。
根据各种附加实施例，为了进一步平衡两个叶片部分102、103上的力(其可以减小叶片部分102、103扭转转子104的趋势)，径向向内延伸的叶片部分103可以比径向向外延伸的叶片部分102长。换句话说，由于径向向外延伸的叶片部分102具有比向内延伸的叶片部分103更大的扫掠，所以叶片部分103的长度被延伸(相对于叶片部分102)以帮助平衡从流体流施加在叶片部分102、103上力。
因此，因为定子106支撑转子104，并且转子104上的叶片101以平衡布置(例如，径向向内和径向向外)构造，如图1所示，所以可以减少构建转子104所需的材料(例如相对昂贵的复合材料)的量，这也可以减少制造和组装成本，并且便于安装能量系统100。
现在参考图2-4，在各种示例性实施例中，转子104可以包括一个或多个发电磁体114，当安装在能量系统100中时，所述发电磁体114相对于定子106的一个或多个对应的发电元件116布置。尽管未示出，但在各种附加实施例中，定子106可包括相对于转子104的一个或多个相应的发电元件布置的一个或多个发电磁体。如图3所示，发电元件116可以例如包括至少一个线圈118，其具有绕组，所述绕组被构造成响应于发电磁体114在转子104上的旋转运动而发电。
如图3进一步所示，转子104例如可以包括用于发电的一个或多个磁体114，磁体114与定子106的所述至少一个线圈118径向对准但间隔开。磁体114可以机械地附接到转子104的内周表面120或者可以靠近内表面120布置在转子104的内部。因此，与叶片101相互作用的流体流导致转子104在定子106的外侧表面上旋转。并且，转子104中的磁体114的旋转在设置于定子106中的线圈118中(例如，在定子环组件125中)感应出电压。线圈118可以以这样的方式连接在一起，以产生期望电压和/或电流的电力。所获得的电力然后可以经由电传输导管122(例如，电缆)传输用于随后的使用或存储，例如经由连接到陆基电网的一个或多个传输线或导体。
在各种实施例中，例如，定子106的混凝土圆柱体可以铸造有通道(例如柔性的塑料管124)，以使每个导管122从定子线圈118延伸到陆基电网。如图2-4所示，每个传输导管122可以从定子线圈118延伸、穿过定子106、并且在定子106的端部部分109的底部部分126处离开定子106。以这种方式，导管122被引导通过定子106并且保持远离能量系统100的旋转部分和流体流F。此外，塑料管124在定子106的刚性材料(例如混凝土)和能量系统100被部署在其中的流体之间提供平滑过渡，同时还以受控方式将每个导管122向下引导到地面。
如图5和图6所示，定子106的发电元件116可以容纳在定子环组件130(例如铜环)中，所述环组件浸入保护涂层中(例如，以保护环免受系统100部署于其中的腐蚀性环境的影响)。定子环组件130可以通过螺栓132紧固到定子106。根据各种实施例，例如，定子环组件130可以被预组装以用于紧固到混凝土定子106，并且整个定子组件(定子106和环130)可以铸造到具有用于插入螺栓132的孔134的复合材料环绕物中。
现在参照图7和图8，在各种示例性实施例中，可设置一组或多组水动力轴承140，以使转子104相对于定子106径向对准。各种实施例例如考虑使用由木材(例如可从弗吉尼亚州Powhatan的Lignum-Vitae North America公司购得的木材)或复合材料(例如Vesconite，其在碳纤维或不锈钢表面上摩擦)制成的水润滑轴承作为转子104和定子106之间的径向水动力学轴承。如图7和8所示，这些实施例设想例如使用沿着定子106的外周表面129定位的木材(例如，Lignum-Vitae)或复合材料的条142，并且所述条布置成抵靠支承表面摩擦(例如，转子104的内周表面120的碳纤维(即，条142直接抵靠转子104的碳纤维摩擦))，或者第拗口沿着内周表面120定位的不锈钢材料144摩擦。在各种示例性实施例中，如图8所示，条142被推入定子106的混凝土内的槽134中。以此方式，转子104与定子105之间的流体(例如海水)可提供水动力支承效应(即，在条142的表面和支撑表面之间)，以抑制能量系统100的径向载荷。
以类似的方式，在各种另外的示例性实施例中，可以设置一组或多组水动力轴承150，以保持转子104相对于定子106的相对轴向定位。类似于径向轴承，各种示例性实施例考虑使用由木材(例如可从Lignum-Vitae North America公司购得的木材)或复合材料(例如Vesconite，其在例如碳纤维或不锈钢表面的支承表面上摩擦)制成的水润滑轴承作为转子104和定子106之间的轴向水动力学轴承。如图7和图8所示，这些实施例设想使用啮合齿152的形式来抑制能量系统100的轴向力。例如，可以将一排木材(例如，Lignum-Vitae)或复合材料的齿152固定(例如，经由螺栓154)连接到定子106的外周表面129并且到达形成在转子104的内周表面120中的槽136中。在各种实施例中，齿152可以直接抵靠转子104的碳纤维(即，在槽136内)摩擦。并且，在各种附加实施例中，槽136可以装配有附加的支承表面，例如构造成在齿152的侧面上滑动的不锈钢环156。以这种方式，每个槽136内的流体(例如海水)可以提供水动力支承效应，以抑制能量系统100的轴向载荷。
如可能在图7中最佳所示的，本公开的实施例考虑将轴向水动力轴承150定位在转子带104内的弧形带的厚度增加的区域内。以这种方式(即，不是在带104的前部和后部)定位轴承150可以例如改善轴承150的强度并因此改善能量系统100的轴向对准。轴承150例如在转子104的中心部分内(即，转子104最厚处)的布置可以有助于增大系统100的整体强度。
如本领域普通技术人员将理解的，参照图7和图8示出和描述的各组水动力轴承组140和150仅是示例性的，并且可以具有各种布置和构造，和/或可以被任何已知的轴承机构和/或系统替换或与其一起使用。相对于定子106支撑转子104的轴承的其他类型、构造、和布置也是可以的，例如，如PCT/US2015/032948(其通过引用并入本文)中所述的那些。
本领域的普通技术人员也将理解，上文描述并且在图1-8中示出的能量系统100仅为示例性的，并且叶片101、转子104、和定子106可具有各种构造、尺寸、形状、和/或布置而不偏离本公开和权利要求的范围。此外，本领域的普通技术人员将理解的是，本公开的能量系统可以被构造为以流体流的各种且变化的方向进行操作(如由附图中的示出了流体流F的多方向箭头所示)，并且被构造为利用例如潮汐流的退潮和流动、以及仅来自一个方向的流(例如河流)来操作。例如，对于在不同环境(例如，海洋对河流)中使用的系统，叶片101的形状可以不同，以优化来自双向和单向流动的潜在能量收集。
组装水电能量系统的方法
如在上文通过引用并入的PCT/US2015/032948中所述，定子106和转子104可以在工厂制造并且从制造工厂运输到安装位置，用于与桥接件(未示出)和/或锚固系统(未示出)组装。
在各种实施例中，例如，转子104可以由多个弧形的节段形成，所述多个弧形的节段围绕形成定子106的混凝土圆柱体的外周129而在现场组装在一起。叶片101能够附接到转子104的前缘(例如，沿系统100的第一端108)。在各种实施例中，叶片101可以经由螺栓附接到转子，但是可以使用螺钉、铆钉、钉子、或任何其他连接机构来将叶片101附接到转子104。如上所述，在各种另外的实施例中，一个或多个叶片101可以包括具有基座形状的径向向外延伸的叶片部分102，使得叶片部分102搁置在弧形转子104上，由此允许叶片101更广泛地将力传递到转子104中。换句话说，叶片部分102可以具有基部113，基部113具有沿转子带104轴向延伸并且倚靠在转子带104上的表面115，并且基部113例如通过螺栓和/或环氧材料沿着转子104的表面112固定到转子104上。
因此，根据各种实施例，用于制造和安装水电能量系统(例如能量系统100)的方法可以包括将多个预制的转子节段(未示出)(即，在制造工厂)组装在定子106上，如在PCT/US2015/032948中描述的那样。例如，转子节段可以是基本上弧形的节段，其一起装配在定子106的外周表面129上以形成能量系统100的转子104。如上所述，转子104可以具有柔性带结构，该柔性带结构与定子106的外周表面129径向隔开并且相对于定子106对中。转子104可以例如由封装发电部件(即，磁体114)的复合材料制成，并且电传输导管122可以穿过定子106，以传输来自能量系统100的所产生的电以供使用或存储(参见图2-4)。
在各种实施例中，例如，节段(或复合材料弧形件)可以制造有用于轴向轴承系统150的齿152的预制槽136(见图8)。以这种方式，当转子104的带结构安装在定子106上时，这些节段可以在齿152上滑动。一旦所述带在定子106周围就位(即形成转子104)，则齿152可通过螺栓154(例如平头螺栓)附接到定子106的混凝土，以固定轴向轴承系统150。根据各种示例性实施例，为了便于插入螺栓154，转子104可以被制造成包括进出孔158并且定子106可以被铸造成包括凹穴160。
如本领域普通技术人员将理解的，尽管参照通过潮汐流产生能量来大致描述了本公开，但本文公开的能量系统和特征适用于各种各样的流体流应用，包括但不限于海洋和潮汐环境、河流、和溪流、以及水以外的流体。
示出了示例性实施例的本说明书和附图不应被视为限制。在不脱离本说明书和权利要求书的范围(包括等同物)的情况下，可以进行各种机械、组成、结构、电气、和操作的改变。在一些情况下，众所周知的结构和技术未被详细示出或描述，以免混淆本公开。此外，参考一个实施例详细描述的元件及其相关特征在任何情况下都可以包括在未具体示出或描述的其他实施例中。例如，如果一个元件参考一个实施例详细描述并且未参考第二实施例描述，则所述元件仍然可以包括在第二实施例中。
应注意的是，当在此使用时，单数形式“一”、“一个”和“该”以及任何单词的任何单数使用包括复数指示物，除非明确地且不含糊地限定为一个指示物。当在此使用时，术语“包括”及其语法变体旨在是非限制性的，使得列表中叙述的项目不排除可被替换或添加到所列项目的其他类似项目。
此外，本说明书的术语不打算限制本公开。例如，诸如“上游”、“下游”、“之下”、“下方”、“低”、“之上”、“上方”、“前方”、“之前”、“后方”等的空间相对术语可以用来描述一个元件或特征与另一个元件或特征的关系，如图中的方向所示。这些空间相对术语旨在包括除了附图中所示的位置和方向之外装置在使用或操作中的不同位置和方向。例如，如果附图中的设备是倒置的，则被描述为在其他元件或特征“之下”或“下方”的元件然后将在其他元件或特征的“上方”或“上”。因此，示例性术语“下方”可以包括在上方和在下方的位置和方向。设备可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方向)，并且相应地解释在此使用的空间相对描述语。
根据本文的公开内容，进一步的修改和替代实施例对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。例如，设备可以包括清晰起见而从图中和说明书中省略的附加组件。因此，本说明书仅被解释为说明性的，并且用于教导本领域技术人员实施本公开的一般方式。应该理解的是，这里示出和描述的各种实施例将被视为是示例性的。元素和材料、以及这些元素和材料的布置可以代替本文所示和描述的元素和材料，部件和过程可以颠倒，并且可以独立地利用本教导的某些特征，在受益于本文的描述之后，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本文描述的元件进行改变。
应该理解，这里阐述的特定示例和实施例是非限制性的，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下对结构、尺寸、材料和方法进行修改。通过考虑本文公开的本发明的说明书和实践，根据本公开的其他实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。期望的是，说明书和示例仅被认为是示例性的，并且有权享有其全部范围、包括等同物。

Claims (19)

1.一种水电能量系统，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周表面的径向外侧并且构造成围绕所述定子绕旋转轴线旋转，其中，所述转子构造成在该转子围绕定子旋转时挠曲，所述转子在轴向横截面中具有弧形的外表面轮廓；
附接于所述转子的第一轴向端部附近的至少一个叶片，所述至少一个叶片包括相对于所述转子径向向内延伸的第一叶片部分和相对于所述转子径向向外延伸的第二叶片部分，所述至少一个叶片构造成与在所述旋转轴线的方向上运动的流体流相互作用，以致使所述转子绕所述旋转轴线旋转；和
至少一个水动力轴承机构，所述至少一个水动力轴承机构构造成在转子围绕定子旋转期间相对于定子支撑转子，
其中，所述至少一个水动力轴承机构包括由木材或复合材料制成的支承表面。
2.根据权利要求1所述的水电能量系统，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。
3.根据权利要求1所述的水电能量系统，其中，所述第二叶片部分从基部径向延伸，所述基部沿着所述转子的表面轴向延伸并且被紧固到所述转子的表面。
4.根据权利要求1所述的水电能量系统，其中，所述第一叶片部分比所述第二叶片部分长。
5.根据权利要求1所述的水电能量系统，其中，所述至少一个水动力轴承机构包括至少一个径向水动力轴承和至少一个轴向水动力轴承。
6.根据权利要求5所述的水电能量系统，其中，所述转子具有面向所述定子的外周表面的内周表面，并且其中，所述至少一个径向水动力轴承包括位于所述定子的外周表面中的槽内的木材或复合材料的条以及位于转子的内周表面上的与所述条相对的不锈钢或碳纤维材料。
7.根据权利要求5所述的水电能量系统，其中，所述转子具有面向所述定子的外周表面的内周表面，并且其中，所述至少一个轴向水动力轴承包括固定到所述定子的外周表面的木材或复合材料的齿，所述齿延伸到形成在转子的内周表面中的槽内，并且所述至少一个轴向水动力轴承包括位于每个槽内的不锈钢或碳纤维材料。
8.根据权利要求5所述的水电能量系统，其中，所述至少一个轴向水动力轴承定位在所述转子的最厚部分内。
9.根据权利要求1所述的水电能量系统，其中，所述转子处于张紧状态，而所述定子处于压缩状态。
10.根据权利要求1所述的水电能量系统，其中，所述至少一个叶片包括多个叶片，所述多个叶片围绕所述转子的圆周以均匀的间隔安装。
11.根据权利要求10所述的水电能量系统，还包括多个转向弧，所述多个转向弧中的各个转向弧紧固在所述多个叶片中的相应的每组相邻叶片之间，所述多个转向弧构造成将所述流体流转向至所述水电能量系统的任一侧。
12.根据权利要求1所述的水电能量系统，其中，所述至少一个叶片在所述水电能量系统的处于所述流体流的位置中附接于所述转子的上游端部附近。
13.一种水电能量系统，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周表面的径向外侧并且构造成围绕所述定子绕旋转轴线旋转，其中，所述转子是柔性带结构，所述柔性带结构在转子的轴向上具有可变的径向厚度；和
相对于所述转子径向向内延伸的至少一个叶片部分和相对于所述转子径向向外延伸的至少一个叶片部分，其中，所述径向向外延伸的至少一个叶片部分从基部径向延伸，所述基部沿着所述转子的表面轴向延伸并且被紧固到所述转子的表面，
其中，所述径向向内延伸的至少一个叶片部分和所述径向向外延伸的至少一个叶片部分构造成与在所述旋转轴线的方向上运动的流体流相互作用，以致使所述转子绕所述旋转轴线旋转。
14.根据权利要求13所述的水电能量系统，还包括至少一个水动力轴承机构，所述至少一个水动力轴承机构构造成在所述转子围绕所述定子旋转期间相对于所述定子支撑所述转子。
15.根据权利要求14所述的水电能量系统，其中，所述至少一个水动力轴承机构包括至少一个径向水动力轴承和至少一个轴向水动力轴承。
16.根据权利要求15所述的水电能量系统，其中，所述至少一个径向水动力轴承和所述至少一个轴向水动力轴承中的每一个均包括由木材或复合材料制成的支承表面。
17.根据权利要求13所述的水电能量系统，其中，所述转子的外表面轮廓在轴向横截面中是弧形的。
18.根据权利要求13所述的水电能量系统，还包括至少一个电传输导管，所述至少一个电传输导管被构造为将电力从所述发电元件传输到陆基电网，其中，所述定子包括用于每个电传输导管的通道，以使所述电传输导管从所述发电元件延伸至所述陆基电网。
19.一种制造水电能量系统的方法，所述方法包括：
组装混凝土定子；
使形成转子的多个复合材料弧形件围绕组装好的定子的径向外周表面滑动，其中，使所述复合材料弧形件滑动包括使所述弧形件在所述定子上的多个齿上滑动；和
将所述齿螺栓连接到所述混凝土定子上。
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