JP2017516949A - 水力発電タービン、固定構造体、及び関連した組立方法 - Google Patents

Abstract

水力発電タービンは、第１の複数の発電要素を備るステータと、第２の複数の発電要素を備えるロータとを含み得る。ロータは、ステータの外周面の外側に半径方向に配置され、かつ、回転軸周りにステータ周りに回転するように構成され得る。ロータは、可撓性ベルト構造体であり得る。タービンは、ステータ周りのロータの回転中にロータをステータに対して支持するように構成された少なくとも１つの軸受機構部を更に含み得る。【選択図】 図３

Description

＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０１４年５月３０日出願の、「Ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｕｒｂｉｎｅ」という名称の米国特許仮出願第６２／００５６１４号、及び、２０１４年５月３０日出願の、「Ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｕｒｂｉｎｅ， Ａｎｃｈｏｒｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ａｓｓｅｍｂｌｙ」という名称の米国特許仮出願第６２／００５，６８１号の優先権を主張するものであり、これらの内容全体は、参照により本明細書に組み入れられる。

本開示は、一般に、タービン、更に詳しくは、水力発電タービンに関する。

本明細書で使用する見出しは、構成上のものであるに過ぎず、いかなる点においても説明する主題を制限すると解釈されるべきではない。

水力発電タービンは、移動する水域（例えば、川又は海流）又は他の流体源中の流れから電気を生成するために使用することができる。潮力、例えば、潮流により引き起こされた水の動き、つまり、潮流による海面の上がり下がりを利用する。海が上がった後に下がると、流動つまり流れが生成される。川の一方向の流動も、電気を生成するために使用することができる流れを作り出す。更に、例えばダムにより作り出された、差圧という形態も、水流エネルギーを他の有用なエネルギーへ変換可能な十分な水流や流速を作り出すことができる。

液体（例えば、水）中の流れの自然な動きに依る潮力は、再生可能なエネルギー源と分類される。風及び太陽熱発電など、他の再生可能なエネルギー源とは異なり、潮力は、確実に予測可能である。水流は、この先何年も、きれいで、確実かつ予測可能な再生可能な電力源であり、その結果、既存のエネルギーグリッドとの一体化が容易となる。更に、水（例えば、海水を含む）の基本的な物理的特性、即ち、その密度（空気の密度の８３２倍とすることができる）及び非圧縮性のため、この媒質は、再生可能エネルギーを生成する他の再生可能なエネルギー源と比較して独自の「超高エネルギー密度」という可能性を保有する。この可能性は、世界中のたくさんの沿岸地域及び／又は使用可能な地域に存在する水の容積及び流量を要素として考えると増幅される。

したがって、石油、天然ガス、及び石炭への現在の世界の依存を低減する一助になる得る無公害の電気、水素製造、及び／又は他の有用なエネルギーを、潮力は、効率的で長期的に供給することができる。化石燃料資源の消費を低減することは、世界の大気への温室効果ガスの放出を減少させる、次の一助となり得る。

（流体の流れのエネルギーを変換する）水力発電タービンを用いた発電が、一般的に知られている。そのようなタービンの実施例が、例えば、「Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称の米国特許出願公開第２０１２／０２１１９９０号（特許文献１）で説明されており、この特許は、全体が参照により本明細書に組み入れられる。そのようなタービンは、水中で風車のような働きをすることができ、かつ、コスト上及び生態学上の影響が比較的低い。様々な水力発電タービンにおいて、例えば、流体の流れは、軸の周りで回転するブレードと相互作用し、その回転は、それにより電気又は他のエネルギーを生成するために利用される。

米国特許出願公開第２０１２／０２１１９９０号明細書

しかしながら、水力発電タービンは、流体の流動（例えば、間欠的かつ乱流であることが多い移動する流れ）に関連した比較的強力な力の相互作用から生じるタービンの様々な構成部品に掛かる応力及び／又は歪みに関係する様々な課題を提起する可能性がある。例えば、流体の流れ（例えば、潮流）がタービンと相互作用するとき、様々な構成部品に作用する押圧力があり、この押圧力は、１つ又は２つ以上の構成部品、特に静止した構成部品に対して移動するように構成された構成部品の変位を引き起こし得る。更なる課題が、移動流内でのそのようなタービンの支持及び固定、及び、設置場所でのそのような複雑なタービンの組み立て、に関して生じ得る。

したがって、相互作用する流体の流動に関連する強力な力、間欠的な力、乱流の力（例えば、軸方向／半径方向）に耐えることができる堅牢な構成を有する水力発電タービンを提供することが望まれる。また、流体の流動内でタービンを静止位置に固定する支持構造体を提供することが望まれる。更に、製造工場から設置場所まで組立体を出荷する経費を軽減するためにタービンを現場で効率的に組み立てる方法を提供することが望まれる。

本開示は、上述の問題の１つ又は２つ以上を解決し、及び／又は、上述の望ましい特徴の１つ又は２つ以上を達成する。他の特徴及び／又は利点が、以下の説明から明らかになるであろう。

本開示の様々な例示的な実施形態により、水力発電タービンは、第１の複数の発電要素を備えるステータと、第２の複数の発電要素を備えるロータとを含み得る。ロータは、ステータの外周面の外側に半径方向に配置され、かつ、回転軸周りにステータ周りに回転するように構成され得る。ロータは、可撓性ベルト構造体であり得る。タービンは、ステータ周りのロータの回転中にロータをステータに対して支持するように構成された少なくとも１つの軸受機構部を更に含み得る。

本開示の様々な更なる例示的な実施形態により、水力発電タービンシステムは、軸方向に延在する舌状部を有する中央支持リングを備えるブリッジ組立体を含み得る。システムは、また、舌状部の半径方向外側の表面上に配置された半径方向内側の円周面を有するステータを含み得る。システムは、ステータの外側に半径方向に支持され、かつ、回転軸周りにステータに対して回転するように構成されたロータを更に含み得る。

本開示の様々な更なる例示的な実施形態により、水力発電タービンのブリッジ組立体が、軸方向に延在する舌状部を有する中央支持リングを含み得る。ブリッジ組立体は、また、１対の装着ブロックを含み得る。支持リングは、１対の装着ブロック間に配置され得る。ブリッジ組立体は、装着ブロックから中央支持リングまで延在する支持アームを更に含み得る。支持リングの舌状部は、水力発電タービンのステータの半径方向内側の円周面を支持するように構成された半径方向外側の表面を有し得る。

本開示の様々な更なる例示的な実施形態により、水力発電タービンシステムを製造する方法は、ブリッジ組立体を製作することを含み得る。ブリッジ組立体は、軸方向に延在する舌状部を有する中央中心支持リングと、それぞれの端部にて支持リングに接続された複数の支持アームとを含み得る。方法は、また、ステータを舌状部の周縁部の周りに設置することによりステータを舌状部上に組み付けることを含み得る。方法は、可撓性ベルト状ロータを組み付け済みのステータの半径方向外側の円周面の周りに設置することを更に含み得る。

更なる目的及び利点を、一部は、以下の説明において述べ、一部は説明から明らかになるか、又は、本願が教示するものを実施することにより習得され得る。本開示の目的及び利点の少なくとも一部は、添付の特許請求の範囲で特に指摘した要素及び組み合わせの手段によって理解され、達成され得る。

前述の概要も以下の詳細な説明も、例示的かつ説明的であるに過ぎず、均等物を含め、本開示及び請求項を制限するのではないことを理解されたい。本開示及び請求項は、最も広義の意味において、これらの例示的な態様及び実施形態の１つ又は２つ以上の特徴を有することなく実践される可能性があることを理解されたい。

本明細書内に組み込まれて本明細書の一部を成す添付図面は、本開示の一部の例示的な実施形態を例示し、かつ、説明とともに、特定の原理を説明する役目をする。

図１（Ａ）は、本開示による水力発電タービンの例示的な実施形態に掛かる流れ力を例示する横断面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の水力発電タービンのブレードの部分正面図である。

本開示による水力発電タービンの別の例示的な実施形態の正面図である。

横断面の上半分及び下半分の両方を示す、線３−３から切り取った図２の水力発電タービンの横断面図である。

本開示による、水力発電タービン、固定システム、及び、ブリッジ組立体を含む水力発電タービンシステムの例示的な実施形態の正面斜視図である。

図４の水力発電タービンシステムの正面図である。

タービンの横断面の上半分及び下半分の両方を示す、図４のシステムの水力発電タービン及びブリッジ組立体の線６−６に沿って切り取った横断面図である。

図６の横断面の下半分の部分詳細図である。

本開示による、ブリッジ組立体上のステータ部の例示的な配置の後部横断面図である。

本開示による、ステータ及びブリッジ組立体上で支持されたブレードの取付け部分を有するロータの例示的な実施形態を例示する正面図である。

本開示による水力発電タービンの別の例示的な実施形態の横断面図の下半分の部分詳細図である。

本開示による水力発電タービンの更に別の例示的な実施形態の横断面図の下半分の部分詳細図である。

本開示の１つ又は２つ以上の例示的な実施形態により、流体の流動中のエネルギーは、ロータ内に埋め込まれた磁石を使用して電気に直接に変換することができ、ロータは、内側リム及び少なくとも１つのハイドロフォイルブレードを含む。ロータは、巻線を有するコアとともに埋め込まれ得るステータの外面周りに回転するように支持される。流体の流動は、少なくとも１つのブレードに作用し、その結果、ロータが回転し、これにより、次に、ロータ磁石は、ステータ巻線コアを通り過ぎて電気をボア内に生成する。更なる組の磁石をロータ及びステータハウジング内に埋め込んで、ロータ回転中にそれらの構成部品を浮揚及び分離することも可能であるし、また、流体の流動により、ロータがステータに対する位置合わせから外れる方向（例えば、上流向き(upstream)及び／又は下流向き(downstream)）の力を受けるのを防いだり、ステータハウジングから偏位するのを防ぐことも可能である。

当業者により理解されるように、上流向き及び下流向きという用語は、各々、現在の流体の流動、又は、水域内の流れの流動に関する方向を指し得る。したがって、説明し易いように、図１Ａ、図３、図６、及び図７に例示するように、一方向の流動（例えば、川での適用の場合）については、上流向きとは、川の流れに逆らう方向Ｕ、例えば、タービンの軸方向（図面の一部ではＹと図示）に沿ってタービンの後ろから前へ向かう方向である。更に、下流向きは、川の流れに沿った方向Ｄ，例えば、タービンの軸方向に沿った、タービンの後から前への流れ方向である。しかしながら、可逆流れ（例えば、流れの干満の両方がある潮への適用）については、真の上流向き及び下流向きはない、と当業者であれば理解するであろう。更に、任意の所定の時間における流体の流れの全体的な移動は、一般的に単一の方向であるが、水力発電タービンを貫流する流れは、一部の異なる方向成分を有し得る。

以下で更に説明するように、ロータがステータの外側に配置されるように水力発電タービンを構成すると、タービンの堅牢な構成に備えることができ、安定性及び強度が潜在的に向上し、かつ、タービン構造体を構成するために使用される材料の量が低減される。

本開示の様々な更なる実施形態において、ステータは、タービンを流体内で静止した位置に固定するように構成された固定システムに水力発電タービンを結合するブリッジ組立体上に組み付け、かつ、該組立体により支持することができる。ブリッジ組立体は、タービンを流体の流動内に保持し、かつ、タービンを軸方向の力及び半径方向の力に対して支持するように設計することができる。

様々な例示的な実施形態において、ブリッジ組立体は、例えば、複合材料の連続鋳込みからモノリシック部品として形成することができる。ブリッジ組立体は、固定システムの垂直部材に取り外し可能に装着することができる。例えば、固定システムは、実質的に水平の平面内に配置されたトライフレーム部材とすることができ、垂直部材は、水力発電タービン駆動による流動エネルギーを過度に阻止しないようにトライフレーム部材の最大幅にて又は該最大幅近くで配置される。ブリッジ組立体及び／又は固定システムは、現場で製作されるように設計され得、その結果、製造工場から設置場所までの組立体出荷経費が節減又は少なくとも低減される。

様々な例示的な実施形態において、ロータは、ブリッジ組立体の一部、例えば、中央支持筒の軸方向に延在する舌状部上に組み付けられるべき別個の部品として構成することができる。各々のロータ部品は、閉ループ（例えば、円形）ロータの弓形セグメントとすることができ、かつ、（ブリッジ組立体の舌状部に装着される）ステータの外周部周りに共に収まるよう構成することができ、円周方向に隣接する部品間の間隔は皆無か又は最小である。ロータは、例えば、ステータ及びブリッジ組立体の舌状部の外側に半径方向にある可撓性ベルトとして構成することができる。例えば、ステータ及びロータは、固定システムへの組み付けのために製造工場から設置場所まで出荷され得る。

本明細書で使用するとき、可撓性という用語は、通常、ロータが破断なしに屈曲する能力を指す。したがって、本開示の様々な例示的な実施形態により、ロータは、ロータが破断なしにベルト状の円筒形構造体の形状を取ることができるように屈曲量を有するとみなされ得る。

＜水力発電タービンの構成＞
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）をここで参照すると、本開示による水力発電タービン１００の例示的な実施形態が示されている。水力発電タービン１００は、ステータ１０６の外側に半径方向に配置されたロータ１０４を含む。この配置において、１つ又は２つ以上のブレード（ハイドロフォイル）１０１が、半径方向の内側に及び／又は半径方向の外側に延在することができる。例えば、図１（Ａ）の例示的な実施形態を参照すると、半径方向の内側に延在するブレード部１０３及び半径方向の外側の延在するブレード部１０２があり得る。両方のブレード部１０２、１０３は、流体の流動（図１（Ａ）では矢印により指定）内に配置され、それによって、ロータ１０４に、中心軸Ｙ周りにステータ１０６に対して回転させる。様々な例示的な実施形態（図２を参照されたい）において、複数のブレードをロータ１０４の周縁部の周りに取り付けることができる。

ロータ１０４をステータ１０６の外側に取り付けることは、例えば、ロータ１０４、又は、少なくともロータ１０４のうちブレード部１０２、１０３の取り付け領域間の部分、を大径（例えば、３０フィート以上のオーダー）で曲げることができる半剛体ベルトとして構成しうることを示している。様々な例示的な実施形態において、ロータは、ケブラー（Kevlar）又は炭素繊維材料から作製され得る。例えば、図１（Ａ）の実施形態に例示するロータ１０４は、内側に配置されたステータ１０６を利用して、ロータ１０４を実質的に閉鎖されたループ構成で（例えば、重力の影響に対して）支持し得る。これとは対照的に、ロータがステータの内側で配置される構成において、ロータは、ロータの外面をステータの内面近傍に維持するためにより剛性である必要がある。したがって、図１（Ａ）に例示する構成のロータ１０４は、ロータ支持要件の軽減の結果として、軽量化、材料低減、及び／又はより廉価な材料の使用から恩恵を受け得る。更に、ロータ１０４は、流体の流れにおける非生産的な抗力を最小限に抑えるために半径方向に比較的肉薄であり得る。

ロータ１０４は、（以下で説明するように、回転時の軸受システムの結果としてステータから小さい距離で離間されることを除き）滑車上のベルト又はロープのようにステータ１０６の外面に乗り、それにより、ロータ１０４は、回転時に極めて若干屈曲する／撓む可能性がある。よって、ロータ１０４は、より弾性があってもよく、かつ、ロータ１０４を製作するために必要な材料の量を低減して、製造及び出荷に係るコストを低コスト化してもよい。更に、ロータ１０４は、ステータ１０６の周りに配置されたとき、ステータ１０６が圧縮状態になるのに対し、ロータ１０４は、圧縮ではなく、引っ張り状態になるようにしてもよい。これにより、ロータ１０４の使用材料を低減しつつ、強度を増大させることが可能である。

本開示の主題の１つ又は２つ以上の例示的な実施形態において、タービンのブレードは、ロータの前リムの方に装着することができ、ブレード部は、実質的に反対の方向に（例えば、ロータの中心から半径方向に離れる方向（半径方向の外側）、及び、ロータの中心へ半径方向に向かう方向（半径方向の内側））に延在することができる。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に例示するように、例えば、ロータ１０４は、半径方向の内側に延在するブレード部１０３と、半径方向の外側の延在するブレード部１０２とを備えるブレード１０１を用いることができる。ステータ１０６の半径方向の外側のロータ１０４の配置は、半径方向の内側に延在するブレード部及び半径方向の外側に延在するブレード部１０２、１０３の配置を容易にし得る。したがって、ブレード部１０２、１０３は、流体の流れＦのうち、回転中心軸Ｙから離れる方向の流れ、及び、回転中心軸Ｙに向う流れから、それぞれ流体のエネルギーを回収できる。これは、ロータに作用する力をバランスさせ一助となり得、その結果、ロータ１０４に掛かる応力を低減し、かつ、ロータ１０４及びブレード１０１の両方における使用材料を低減させることが可能である。

様々な例示的な実施形態において、各々のブレード部１０２は、単一のブレード（ハイドロフォイル）１０１を形成するそれぞれのブレード部１０３の不可欠な部分とすることができる。あるいは、様々な更なる実施形態において、各々のブレード部１０２は、それぞれのブレード部１０３と別個に形成して、その後、それぞれのブレード部１０３に装着して、単一のブレード１０１を形成することができる。尚も様々な更なる実施形態において、ブレード部１０２、１０３は、互いと別個に形成して、ロータ１０４に別々に装着することができる。

本開示の様々な例示的な実施形態により、各々のブレード１０１（又は、結合されたブレード部）がロータ１０４に装着される場所は、そのブレードの支点の役目を果たす。したがって、（例えば、ロータ周縁部内の）ブレード１０１の半径方向の内側に延在する部分１０３上の流動エネルギー、及び、（例えば、ロータ周縁部の外側の）ブレード１０１の半径方向の外側に延在する部分１０２上の流動エネルギーは、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に例示するように、ブレード１０１が流れを押すときのモーメント力をバランスさせるように働く。ロータのリムにわたる流動エネルギーのバランスをとることは、ブレード及びロータの製造において使用されるべき構造材料の低減を可能にし得る。

したがって、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に例示するように、ステータ１０６はロータ１０４を支持し、ロータ１０４上のブレード１０１は、バランス調整された配置で（例えば、半径方向の内側に及び半径方向の外側に）構成されるので、ロータ１０４を構成するために必要とされる材料の量（例えば、高価な複合材料）は、低減することができ、これにより、また、製作及び組立てコストを低減し、並びに、タービン１００の設備を容易にすることができる。

ここで図２及び図３を参照すると、本開示による水力発電タービン２００の別の例示的な実施形態が示されている。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）の実施形態と同様に、水力発電タービン２００は、ステータ２０６の外側に半径方向に配置されるロータ２０４を含む。タービン２００は、水域（例えば、川又は海）に、又は、流体の流動の経路内に位置決めして配置され、移動する流れ内で静止した状態に保たれるか、又は、あるいは、流体内で何かに引っ張られた状態に保たれ、流れの効果を生み出す。１つ又は２つ以上のブレード２０１は、例えば、前リム（例えば、上流側の端部）にてロータ２０４に装着することができる。各々のブレード２０１は、半径方向の内側に延在するブレード部及び半径方向の外側の延在するブレード部２０２、２０３を有することができ、ブレード部２０２、２０３は、先述したように、別個に形成するか、又は、一体部品として形成され得る。図３に例示するように、様々な例示的な実施形態において、ステータ２０６は、概ねＬ字形の横断面を有することができ、Ｌの短尺脚部２０５は、ロータ２０４と整合するために半径方向の外側に延在し、Ｌの長尺脚部２０７は、ロータ２０４の内周面に沿って軸方向に延在する。

様々な実施形態において、ロータ２０４は、１つ又は２つ以上の発電磁石を含むことができ、該発電磁石は、タービン２００内に設置されるときにステータ２０６の１つ又は２つ以上の対応する発電要素に対して配置される。様々な更なる実施形態において、ステータ２０６は、ロータ２０４の１つ又は２つ以上の対応する発電要素に対して配置される１つ又は２つ以上の発電磁石を含むことができる。発電要素は、例えば、ロータ２０４上の発電磁石２０９の回転運動に応答して電気を生成するように構成された巻線を有する少なくとも１つのコイル２０８を含む。

ロータ２０４は、例えば、電気を生成する１つ又は２つ以上の磁石２０９を含み、磁石２０９は、ステータ２０６の少なくとも１つのコイル２０８に隣接して半径方向に配置されるが、該少なくとも１つのコイル２０８から離間される。磁石２０９は、ロータ２０４の内側リム２１０に機械的に装着するか、又は、内側リム２１０に近位のロータ２０４の内部内に配置することができる。したがって、ブレード２０１と相互に作用する流体の流動により、ロータ２０４は、ステータ２０６の外面上で回転する。更に、ロータ２０４内の磁石２０９の回転により、電圧が、ステータ２０６内に（例えば、ステータハウジング内に）配置されたコイル２０８に誘起される。コイル２０８は、所望の電圧及び／又は電流の電気を生成するように共に接続され得る。結果的に得られた電気は、その後、例えば、地上配備の電気システムに接続された１つ又は２つ以上の伝送線路又は導体を介してその後の使用又は貯蔵のためにワイヤ（図示せず）を介して伝送することができる。

様々な例示的な実施形態において、隣接ブレード２０１は、半径方向の内側及び／又は外側に延在するかどうかにかかわらず、隣接ブレード２０１間で約２０度〜約６０度の範囲にてロータ２０４の周縁部の周りに角度離間させることができる。

様々な例示的な実施形態において、１つ又は２つ以上の組の浮揚磁石２１１、２１２は、ステータ２０６に対してロータ２０４を半径方向に整合及び浮揚するように配置することができる。例示的な実施形態において、磁石２１２は、ロータ２０４の内側リム２１０に機械的に装着するか、又は、内側リム２１０に近接して又は内側リム２１０にてロータ２０４の本体内に配置することができ、磁石２１１は、ステータ２０６の半径方向外側の表面に機械的に装着することができるか、又は、半径方向外側の表面に近接して又は半径方向外側の表面にてステータ２０６の本体内に配置することができる。磁石２１１、２１２の組は、互いに隣接して半径方向に配置（但し離間）することができ、同様の極が、反発力を実質的に半径方向に生成するように対向する。１つ又は２つ以上の組の磁石２１１、２１２間の反発力は、ロータ２０４の整合を回転軸Ｙ、及びそれによってステータ２０６に対して維持するのを支援することができる。

様々な更なる例示的な実施形態において、１つ又は２つ以上の組の浮揚磁石２１３、２１４は、ステータ２０６に対するロータ２０４の相対的な軸方向の位置決めを維持することを支援するように配置することができる。磁石２１３は、ステータ２０６の短尺脚部２０５近傍に（例えば、内側リム２１０の下流側端部にて、）ロータ２０４の内側リム２１０の端部に近接して、又は、該端部にて機械的に装着するか、又は、ステータ２０６の短尺脚部２０５近傍にロータ２０４の端部に近接して、又は、該端部にてロータ２０４の本体内に配置することができる。更に、磁石２１４は、ステータ２０６の短尺脚部２０５の半径方向に延在する表面２２３に機械的に装着するか、又は、ステータ２０６の短尺脚部２０５の半径方向に延在する表面２２３に近接してステータ２０６の短尺脚部２０５の本体内に配置することができる。１つ又は２つ以上の組の磁石２１３、２１４は、互いに隣接して軸方向に配置（但し離間）することができ、同様の極が、反発力を実質的に軸方向の方向に（例えば、回転軸Ｙに平行に）生成するように対向する。したがって、１つ又は２つ以上の組の磁石２１３、２１４間の反発力は、ステータ２０６に対するロータ２０４の位置整合を維持することを支援し、かつ、ロータ２０４が、流れからの流体の流動又は他の力によって、ステータ２０６に対して軸方向に移動する（例えば、下流向きに強制的に進む）のを防止することができる。

様々な更なる実施形態において、ステータ２０６の短尺脚部２０５は、１つ又は２つ以上の組の磁石２１３、２１４をバックアップするシャットダウン軸受の役目をし、短尺脚部２０５は、ロータ２０４が短尺脚部２０５に向う方向（例えば、下流向き）へ変位するのを防ぐとともに、ロータ２０４がステータ２０６に対して芯ずれするのを防止する。また、ステータ２０６の短尺脚部２０５は、タービン２００のシャットダウン中又は保守中に、ロータ２０４がステータ２０６に対して移動することや、ステータ２０６と芯ずれすることを防止する一助になり得る。あるいは、磁石２１４が、セパレート停止具内に設置されたセパレートシャットダウン軸受を設けてもよい。セパレートシャットダウン軸受は、磁石２１４が、ロータ２０４の磁石２１３に対向するように、ステータ２０６の短尺脚部２０５に装着してもよい。

様々な更なる例示的な実施形態において、ロータ２０６は、１つ又は２つ以上の組の磁石２１６、２１７を更に含むことができ、磁石２１６、２１７は、磁石２１３、２１４と同様に、ステータ２０６に対するロータ２０４の軸方向の整合を維持することを支援するように構成することができる。例示的な実施形態において、図３に示すように、例えば、前部停止具２１８（又は、キャップ）は、ステータ２０６の反対端に設けられ、ロータ２０４がステータ２０６前端（Ｌの短尺脚部２０５の反対側の端部）から摺抜けるのを防止することができ、かつ、前部停止具２１８は、１つ又は２つ以上の磁石２１６を更に含んでもよい。磁石２１７は、ロータ２０４の内側リム２１０に機械的に装着するか、又は、内側リム２１０に近接してロータ２０４の本体内に配置することができ、磁石２１６は、前部停止具２１８の半径方向に延在する表面２１５に機械的に装着するか、又は、停止具２１８の半径方向に延在する表面２１５に近位に前部停止具２１８の本体内に配置することができる。１つ又は２つ以上の組の磁石２１６、２１７は、互いに隣接して配置（但し軸方向に離間）することができ、同様の極が、反発力を実質的に軸方向に生成するように対向する。１つ又は２つ以上の組の磁石２１６、２１７間の反発力は、ステータ２０６に対するロータ２０４の軸方向の整合を維持することを支援して、ロータ２０４がステータ２０６に対して、及び、流れ又は他の力のためにステータ２０６と芯ずれとなって軸方向に移動するのを防止することができる。

前部停止具２１８（又は、キャップ）は、１つ又は２つ以上の組の磁石２１６、２１７をバックアップする停止具の役目をし、かつ、前部停止具２１８は、ロータ２０４が、ステータ２０６の短尺脚部２０５から離れる方向（例えば、上流側）に位置ずれするのを防ぎ、及び、ロータ２０４が、ステータ２０６に対して芯ずれするのを防ぐ。上記のように、前部停止具２１８は、ロータ２０４が、例えば、タービン２００のシャットダウン中又は保守中に、ステータ２０６に対して軸方向に移動するのを防止するとともに、及びステータ２０６と芯ずれするのを防ぐ。この構成に替えて、ステータ２０６には、停止具２１８の代わりに別個の半径方向に延在する部分を設けることができ、その場合、１つ又は２つ以上の磁石２１６は、１つ又は２つ以上の磁石２１６がロータ２０４の磁石２１７に対向するように、ステータ２０６の別個の部分内に設置される。

先述したように、ステータ２０６とのロータ２０４の整合を維持し、ロータ２０４がステータ２０６と軸方向に不整合となる方向の力を受ける（例えば、流体の流動により下流側に又は上流側に進む力を受ける）のを防止するために、対向する磁石２１１、２１２、２１３、２１４、及び２１６、２１７は、例えば、半径方向に、かつ、タービン２００の回転軸Ｙに平行に、ロータの周辺及びステータ内に（例えば、ステータハウジング内に）埋め込むことができる。磁石の組２１１、２１２、２１３、２１４、及び２１６、２１７を配置したことにより、ロータ２０４は、ロータ２０４がステータ２０６周りに回転するときにステータ２０６の外周面に対して自由に浮動（浮揚）するように構成される。したがって、ロータ２０４は、ステータ２０６又はタービンハウジング（図示せず）へのロータ２０４の機械的な装着がなくてもステータ２０６に対して所定の位置に保持することができる。これは、摩擦を低減することによりタービン効率を増大させるという利点、並びに、他の利点、を有し得る。例えば、先に参照により組み込まれた米国特許出願公開第２０１２／０２１１９９０号明細書で説明されているようにステータに対してロータを支持する磁石の他の構成及び配置も可能である。

当業者により理解されるように、図３に関して図示及び説明した組の浮揚磁石２１１、２１２、２１３、２１４及び２１６、２１７は、例示的なものに過ぎず、かつ、様々な配置及び構成を有し得、及び／又は、任意の既知の軸受機構部及び／又はシステムに関連して置き換え又は使用され得る。本開示の様々な実施形態では、例えば、Ｏｎｔａｒｉｏ、Ｂｕｒｌｉｎｇｔｏｎ のＴｈｏｒｄｏｎ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｉｎｃ．から市販されているＴｈｏｒｄｏｎ ＣＯＭＰＡＣ軸受など、例えば、弾性ポリマーアロイ軸受システムを含め、例えば、流体軸受を、浮揚磁石２１１、２１２の代わりにラジアル軸受として、及び／又は、浮揚磁石２１３、２１４及び２１６、２１７の代わりにアキシャル軸受として使用することを企図している。本開示の様々な更なる実施形態では、例えば、Ｖｉｒｇｉｎｉａ、ＰｏｗｈａｔａｎのＬｉｇｎｕｍ−Ｖｉｔａｅ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａから市販されているような木質複合材など木又は複合材料で作製された水潤滑軸受を、浮揚磁石２１１、２１２の代わりに及び／又は浮揚磁石２１３、２１４及び２１６、２１７の代わりに使用することを企図している。

図１０に例示するように、そのような実施形態は、例えば、ロータ２０４とステータ２０６との間のラジアル軸受の役目をするためにステータ２０６の外周面２２９に沿って配置された木又は木質複合材（例えば、Ｌｉｇｎｕｍ−Ｖｉｔａｅ）２２８のストリップ（例えば、ステータ２０６のコンクリート内のスロット２３０に押し込まれた複合物２２８製２ｘ４部品）を使用することを企図している。そのような実施形態は、更に、図１０に示すように、タービン２００の軸方向力を収容するために噛み合い歯２３１及び２３３のパターンを使用することを企図している。木又は木質複合材（例えば、Ｌｉｇｎｕｍ−Ｖｉｔａｅ）歯２３１の列が、例えば、ステータ２０６の外周面２２９に（例えば、ボルト２３２を介して）固着されて、（例えば、歯２３３を形成する）ロータ２０４の内周面（すなわち内側リム２１０）内に形成されたスロット２３４に到達し得る。スロット２３４は、例えば、歯２３１の側面を摺擦するように構成されたステンレス鋼製リング（図示せず）など、支承面を取り付けられ得る。このようにすると、各々のスロット２３４内の流体（例えば、海水）は、タービン２００の軸荷重を収容する流体軸受効果を提供し得る。

別の形式の軸受システムが使用される場合、当業者により更に理解されるように、ロータ２０４及びステータ２０６の表面が、水力発電の影響を防止するために互いと整合される必要があるかもしれない。特定のタービン用途に応じて、浮揚磁石及び／又は他の軸受機構部の異なる配置が、ステータに対するロータの必要とされる半径方向及び／又は軸方向の整合を提供するために使用され得ることが、当業者により更に理解されるであろう。例えば、タービンが川の中に設置されて１つ流れの方向からのみエネルギーを回収する用途において、アキシャル軸受は、タービンの一端上に設置しさえすればよいことになる。

本開示の様々な更なる実施形態において、例えば、タービン２００は、ステータ２０６とロータ２０４との間に配置された１つ又は２つ以上の軸受材料を更に含むことができる。例えば、ステータ２０６は、半径方向外側の表面に装着され、かつ、ロータ２０４の内側リム２１０に対向する水潤滑（又は、他の流体潤滑）軸受材料２１９を有することができる。あるいは、軸受材料２１９は、ステータ２０６の外面の不可欠な部分であり得る。

軸受材料２１９は、１つ又は２つ以上の組の磁石２１１、２１２がタービン２００の回転軸Ｙに対するロータ２０４の中心整合を維持するのを支援することができる。任意選択的に、ロータ２０４は、摩擦が低減された平滑面、例えば、研摩された金属、又は、磁器のような表面を内側リム２１０にて有することができ、研摩された金属、又は、磁器のような表面は、例えば、磁石２１１、２１２がタービン２００の中心整合を維持することができないときに軸受材料２１９に接触することになる。そのような表面は、不整合期間中に摩擦を低減することを支援し得る。更に、軸受材料２１９は、ステータ２０６の外面（及び、ステータ２０６のコイル２０８）と、ロータ２０４の内側リム２１０（及び、ロータ２０４の磁石２０９）との間の半径方向の領域の大半、又は少なくとも主要部、を占有することができ、その結果、そうではない場合には間に収容されることになる流体（例えば、塩水）の一部が変位される。

軸受材料２２０を、また、ブレード２０１の反対側のタービン２００の端部（例えば、タービン２００の下流側端部）にてステータ２０６とロータ２０４との間に、例えば、ロータ２０４の半径方向に延在する縁部２２５とステータ２０６のＬの短尺脚部２０５（即ち、半径方向に延在する表面２２３）との間に設けることができる。あるいは、軸受材料２２０は、ステータ２０６の脚部２０５に装着するか、又は、ステータ２０６の脚部２０５の不可欠な部分として形成することができる。軸受材料２２０は、磁石２１３、２１４がステータ２０６に対するロータ２０４の軸方向の整合を維持することを支援することができる。任意選択的に、ロータ２０４は、摩擦が低減された平滑面、例えば、研摩された金属、磁器のような又は複合材料表面を半径方向に延在する縁部２２５に沿って有することができ、研摩された金属、磁器のような又は複合材料表面は、磁石２１３、２１４がタービン２００の軸方向の整合を維持することができないとき、軸受材料２２０に接触することになる。軸受材料２２０は、また、ステータ２０６の短尺脚部２０５（及びステータ２０６の磁石２１４）と、ロータ２０４の半径方向に延在する縁部２２５（及びロータ２０４の磁石２１３）との間の軸方向の領域の大半、又は少なくとも主要部、を占有することができ、その結果、そうではない場合には間に収容されることになる流体（例えば、塩水）の一部が変位される。

同様に、軸受材料２２１を、更に、ブレード２０１近傍のタービンの端部（例えば、タービン２００の上流側端部）にて前部停止具２１８とロータ２０４との間に、例えば、ロータ２０４の半径方向に延在する縁部２２７と前部停止具２１８の半径方向に延在する表面２１５との間に設けることができる。例えば、軸受材料２２１は、前部停止具２１８に装着するか、又は、前部停止具２１８の不可欠な部分として形成することができる。軸受材料２２１は、磁石２１６、２１７がステータ２０６に対するロータ２０４の軸方向の整合を維持することを支援することができる。任意選択的に、ロータ２０４は、摩擦が低減された平滑面、例えば、研摩された金属、磁器のような又は複合材料表面を、半径方向に延在する縁部２２７に沿って有することができ、研摩された金属、磁器のような又は複合材料表面は、磁石２１６、２１７がタービン２００の軸の整合を維持することができないときに、軸受材料２２１に接触することになる。軸受材料２２１は、また、停止具２１８の表面（及び、停止具２１８の磁石２１６）と、ロータ２０４の半径方向に延在する縁部２２７（及び、ロータ２０４の磁石２１７）との間の軸方向の領域の大半又は少なくとも主要部を占有することができ、その結果、そうではない場合には間に収容されることになる流体（例えば、塩水）の一部が変位される。

様々な例示的な実施形態により、軸受材料２１９、２２０、２２１は、流体潤滑の非磁性材料であり得る。そのような材料としては、セラミック又はダイヤモンド軸受材料、複合材、又は、熱可塑材物、又は、他のポリマーを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。当業者であれば、示す軸受材料２１９、２２０、２２１は、例示的なものに過ぎず、様々な構成、寸法及び／又は配置をロータ２０４とステータ２０６との間で有し得、かつ、本開示の範囲及び特許請求項の範囲から逸脱することなく様々な材料で形成され得ることを理解するであろう。

上述した実施形態の変形例において、例えば、軸受材料２１９、２２０、２２１の１つ又は２つ以上は、ロータ２０４に装着するか、又は、ロータ２０４の一部として形成することができ、ステータ２０６又は停止具２１８のそれぞれの対向面は、研摩された金属、磁器のような又は複合材料表面である。更に別の実施形態において、軸受材料２１９、２２０、２２１の１つ又は２つ以上は、ロータ２０４に装着されるか、又は、ロータ２０４の一部として形成され得、一方、他の軸受材料は、ステータ２０６に装着されるか、又は、ステータ２０６の一部として形成される。尚も別の代替実施形態において、軸受材料２１９、２２０、２２１の１つ又は２つ以上は、一体部品として形成してロータ２０４とステータ２０６との間に配置することができる。

当業者であれば、また、図１〜図３に例示し、かつ、上述したタービン１００、２００は、例示的なものに過ぎず、かつ、ブレード１０１、２０１、ロータ１０４、２０４及びステータ１０６、２０６は、本開示の範囲及び特許請求項の範囲から逸脱することなく様々な構成、寸法、形状及び／又は配置を有し得ることを理解するであろう。更に、本開示のタービンは、（図中で流体の流動Ｆを例示する多方向の矢印により例示するような）流体の流動の様々なかつ変化する方向で作動するように構成され得、かつ、例えば、潮流の干満の両方、並びに、例えば、川の流れなど１つの方向のみから来る流れで動作するように構成されることが、当業者により理解されるであろう。例えば、ブレード１０１、２０１の形状は、２方向及び１方向の流動からの潜在的なエネルギー回収を最適化するように異なる環境（例えば、海対川）において使用されるタービンについて異なり得る。様々な実施形態において、例えば、接線方向及び軸方向の両方で後方に押されるブレードが、例えば、２０１５年５月１２日出願の「Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｕｒｂｉｎｅｓ」という名称の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／３０３７３号パンフレットで開示されているように、川用途（即ち、１方向の流動とともに）に使用され得、この特許は、全体が参照により本明細書に組み入れられる。

＜タービン支持構造体及び該構造体を組み込むシステム＞

図４〜図７をここで参照すると、水力発電タービン３００及び固定システム３７０を有するブリッジ組立体３５０を含む水力発電タービンシステム４００の例示的な実施形態が示されている。上記の水力発電タービン１００、２００と同様に、水力発電タービン３００は、ステータ３０６（図６及び図７を参照されたい）の半径方向の外側に配置されるロータ３０４を含み、ステータ３０６は、ロータ３０４に対して静止した状態に保たれる。タービン３００は、ロータ３０４に装着され、かつ、ロータから内側に及び／又は外側に半径方向に延在する（両方の方向は図４〜図７の例示的な実施形態に図示）ブレード３０１を更に含む。ロータ３０４は、ステータ３０６から半径方向に離間され、かつ、ステータ３０６の周りに実質的に中心があり、ステータ３０６は、図６及び図７に図示するとともに以下で説明するようにブリッジ組立体３５０の中心支持リング３５４の軸方向に延在する舌状部３５２上で支持することができる。ブリッジ組立体３５０は、固定システム３７０に結合することができ、固定システム３７０は、タービン３００を流体の流動（例えば、川、海、又は、他の移動する流体）内で静止した場所にて保持する。

図４及び図５に示すように、様々な例示的な実施形態において、ブリッジ組立体３５０は、装着ブロック３５６、１つ又は２つ以上の側方に延在する支持アーム３５８、及び、中央支持リング３５４を含む。装着ブロック３５６は、組立体３５０の対向する水平の端部に（図４及び図５の配向で）配置することができる。１つ又は２つ以上の支持アーム３５８は、装着ブロック３５６から側方の内側に延在して、装着ブロック３５６間に中心がある支持リング３５２を支持することができる。例えば、アーム３５８は、タービン３００の回転軸Ｙに概ね垂直な平面内に延在することができる。あるいは又は更に、支持アーム３５８（及び／又は固定システム３７０の垂直に延在する支柱３７４）は、例えば、タービン３００の回転軸Ｙに垂直な平面に対して上流側又は下流側角度にて前又は後に傾斜することができる。

支持アーム３５８は、また、図４及び図５に例示するように、水平平面に対して斜めに、上方へ又は下方に、装着ブロック３５６から延在することができ、アーム３５８は、ブレード３０１がアーム３５８を通過して回転したときにブレード３０１の長さと不整合となっているようになっている。この構成は、アーム３５８によるブレード３０１と相互に作用する流動エネルギーの阻止を回避するか、少なくとも低減することができる。様々な実施形態において、例えば、アーム３５８は、タービン３００の頂部部分（即ち、上アーム３５８ａ）及びタービン３００の底部部分（即ち、下アーム３５８ｂ）を支持するように位置決めされ、図４の配向において横軸に対して斜めにある、水平及び垂直成分の両方を有する方向に装着ブロック３５６から延在し得る。例えば、装着ブロック３５６に近接している上アーム３５８ａの端部は、中央支持リング３５４の中心の真上にある垂直高さから中央支持リング３５４の頂部部分と一致するか又は該頂部部分の真下にある垂直高さまでに上方へ延在し得る。更に、装着ブロック３５６に近接している上アーム３５８ｂの端部は、中央支持リング３５４の中心の真上にある垂直高さから中央支持リング３５４の底部部分と一致するか又は該底部部分の真上にある垂直高さまで延在することができる。

様々な例示的な実施形態により、中央支持リング３５４は、実質的に管状のセクション、つまり、実質的に円形の横断面の、開口又は中空中央部を有する筒体とすることができる（例えば、中央支持リング３５４は、中空筒体、つまり、開口中央部構成を有する筒体を形成し、それ自体は中空ではない）。中空筒体というこの構造用途は、単位重量当たりで中実部材よりも剛性とすることができ、所要材料が少なくなり得る。図６に示すように、支持リング３５４は、ブレード３０１（例えば、上流側）の方へ突出し、かつ、ステータ３０６を舌状部３５２の半径方向外側の円周面上で支持するように作製される舌状部３５２を含む。

以下で更に詳細に説明するように、ブリッジ組立体３５０は、固定システム３７０と別個に形成して固定システム３７０に結合することができる。様々な例示的な実施形態により、例えば、固定システム３７０は、１つ又は２つ以上の垂直に延在する支柱３７４を有するトライフレーム基部３７２を含み得る。ブリッジ組立体３５０の装着ブロック３５６は、その後、図４に示すように固定システム３７０の垂直支柱３７４に結合することができる。様々な実施形態において、例えば、各々の装着ブロック３５６は、垂直支柱３７４の１つの頂部部分の対応する窪みにすべり込む突出部を下端部に有し得る。あるいは、様々な更なる実施形態において、各々の装着ブロック３５６は、垂直支柱３７４の１つの頂部部分の対応する突出部を受容する開口部（例えば、窪み）を下端部に有し得る。更に別の実施形態において、各々の装着ブロック３５６は、窪みを下端部に有し得、各々の垂直支柱３７４は、窪みを上端部に有することができ、各々の窪みは、ダボの一端を受容するように構成される。当業者により理解されるように、様々な他の装着構造体及び方法を使用して、１つ又は２つ以上の企図された実施形態により、ブリッジ組立体３５０を固定システム３７０に取り外し可能にかつしっかりと結合することができる。

図４に例示するように、固定システム３７０は、例えば、川床又は海底などの地面に配置されるように作製された足部を有する基部を含む。様々な実施形態において、例えば、固定システム３７０は、前部足部３７６が上流側に配置され、かつ、タービン３００の回転軸Ｙに対して水平に中心があるトライフレーム基部３７２、及び、回転軸Ｙから水平に離間された２つの後部足部３７８を含み得る。１つ又は２つ以上の支持部材３８０が、各々の後部足部３７８を前部足３７６に接続するために、実質的に水平にかつ上流方向の方に延在することができる。任意選択的に、１つ又は２つ以上の後部支持部材３８２が、また、後部足部３８２を互いに接続するために実質的に水平にかつ交差流方向に延在することができる。

上記のように、固定システム３７０は、また、ブリッジ組立体３５０の装着ブロック３５６に結合するように構成される１つ又は２つ以上の実質的に垂直に延在する支柱３７４を含み得る。様々な実施形態において、例えば、各々の垂直支柱３７４は、前部足３７６とそれぞれの後部足部３７８との間で支持部材３８０の一部に装着されるか又は該一部から延在することができる。当業者により理解されるように、更なる構造体が、また、垂直支柱３７４を強化するために、各々の垂直支柱３７４及び各々のそれぞれの支持部材３８０に結合され得る。例えば、様々な例示的な実施形態において、１つ又は２つ以上の対角支柱アーム３８４を垂直支柱３７４と支持部材３８０との間に設置することができる。

本開示の様々な例示的な実施形態により、ブリッジ組立体３５０及び／又は固定システム３７０は、コンクリートで形成することができ、かつ、設置場所に近接した設備にて製造され得る。これにより、タービンシステムの比較的重量がありかつ大規模な部分を、所望であれば、設置場所近くで作製することが可能であり、その結果、出荷及び製作コストが低減される。これとは対照的に、以下で更に詳細に説明するように、ロータ３０４及びステータ３０６構成部品は、費用効率が高い設置場所への出荷及び組み立のために、所望であれば、遠隔地にて製造して部品単位で梱包することができる。

例えば、ブリッジ組立体３５０全体は、４つの構造アーム３５８、装着ブロック３５６、及び、中央部の支持リング３５４との単一の一体式のモノリシック部品として（例えば、中断のない材料の連続鋳造により）鋳造することができる。様々な例示的な実施形態において、例えば、ブリッジ組立体３５０全体は、（例えば、鉄筋コンクリートなど、複合材料で形成されるように）コンクリートの連続鋳込みを介して鋳造され得る。このようにして、舌状部３５２は、（例えば、コンクリートの連続鋳込みを舌状部３５２へ拡張することにより）支持リング３５４に装着され得、円形の舌状部３５２は、ブレード３０１が回転するときにロータ３０４をブレード３０１で構造的に支えるように設計される。図１１に例示するように、そのような実施形態について、（即ち、短尺アーム３０５及び長尺アーム３０７を有する）Ｌ字形ステータ３０６は排除され得、ステータコイル３０８は、舌状部３５２内に形成されるノッチ３２１内に埋め込むことができる。

あるいは、ブリッジ組立体３５０は、現場で又は設置場所に近接して鋳造された別個の個々の部品から構成することができる。例えば、装着ブロック３５６、アーム３５８、及び／又は、支持リング３５４は、別個に鋳造してその後ブリッジ組立体３５０の他の構成部品に結合され得る。そのような実施形態において、舌状部３５２は、支持リング３５４に機械的に装着され得る。

更に又はあるいは、固定システム３７０は、また、単一の一体式のモノリシック部品として（例えば、中断のない材料の連続鋳造により）鋳造することができる。そのような製作は、強度を材料の最小量で最適化又は少なくとも増大させる役目をし得る。ブリッジ組立体３５０と同様に、アンカーシステム３７０は、例えば、鉄筋コンクリートなど、複合材料で形成することができる。

図７の詳細な部分的な（下半分）図をここで参照すると、上記のように、水力発電タービン３００は、ステータ３０６の外側に半径方向に配置されるロータ３０４を含む。図１〜図３の実施形態と同様に、ステータ３０６は、横断面が実質的にＬ字形の構成を有することができ、Ｌの長尺脚部３０７が、ロータ３０４の内周部に沿って軸方向に延在し、Ｌの短尺脚部３０５は、ロータ３０４と整合するように半径方向の外側に延在する。ロータ３０４は、１つ又は２つ以上の発電要素を含むことができ、１つ又は２つ以上の発電要素は、ステータ３０６の１つ又は２つ以上の対応する発電要素に対して配置され、かつ、タービン３００内に設置されたときにステータ３０６の１つ又は２つ以上の対応する発電要素に関連して機能するように構成される。様々な例示的な実施形態において、例えば、上記のように、ロータ３０４は、ステータ３０６上のコイル３０８近傍に半径方向に配置（但し、離間）された１つ又は２つ以上の磁石３０９を含むことができる。磁石３０９は、ロータ３０４の内周面に機械的に装着するか、又は、ロータ３０４の内周面内に埋め込むか、又は、内周面に近接してロータ３０４の内部内に配置することができる。したがって、先述したように、ブレード３０１との流体の流動の相互作用を介した流動エネルギーは、ロータ３０４にステータ３０６の外周面周りに回転させ得る。ロータ３０４内の磁石３０９の回転は、電圧をステータ３０６のコイル３０８内に誘起する。コイル３０８は、所望の電圧及び／又は電流の電気を生成するように共に接続され、結果的に得られた電気は、その後、例えば、地上配備電気システムに接続された１つ又は２つ以上の伝送線路又は導体（図示せず）を介してその後の使用又は貯蔵のために伝送することができる。

様々な例示的な実施形態において、磁石３０９及びコイル３０８は、各々、磁石３０９及びコイル３０８を所定の位置に永久に癒合して流体（例えば、海水）から封止するために海洋エポキシ（marine epoxy）で覆われる。

図７には示されていないが、図３を参照して図示及び先述したように、発電磁石３０９を別にして、１つ又は２つ以上の組の浮揚磁石が、また、ロータ及びステータに対して設置及び配置されて、ロータがステータ周りに回転するときに、半径方向に（図３の磁石２１１、２１２を参照されたい）、及び／又は、軸方向に（図３の磁石２１３、２１４及び２１６、２１７を参照されたい）ステータに対するロータの磁気浮揚及び整合を行ない得る。

また、図１〜図３の実施形態と同様に、タービン３００は、タービンの上流側端部に配置された前部停止具３１８を有することができる。上記のように、前部停止具３１８は、ロータ３０４がタービン３００の回転中にステータ３０６に対して、例えば、上流で軸方向に変位するのを防止し、及び／又は、例えば、ロータ３０４がシャットダウン中又は保守中にステータ３０６と不整合となって軸方向に移動する（例えば、偏位する）のを防止することができる。あるいは、ステータ３０６には、前部停止具３１８の代わりに上流端にて別個の半径方向に延在する部分を設けることができ、その場合、後部停止具（図示せず）が、フランジ（例えば、図３を参照して先述したようなＬ構成でのステータの短尺脚部）の代わりに又はフランジに加えてステータ３０６の下流側端部に配置され得る。

また、上記のように、様々な例示的な実施形態において、タービン３００は、ステータ３０６とロータ３０４との間の様々な場所に配置された軸受材料を含み得る。様々な実施形態において、例えば、ステータ３０６は、半径方向外側の表面に装着され、かつ、ロータ３０４の内周面に対向する水潤滑（又は、他の流体潤滑）軸受材料３１９を有することができる。あるいは、軸受材料３１９は、ステータ３０６の外面の不可欠な部分であり得る。先に論じたように、本開示は、更に、軸受材料３１９について様々な他の変形及び構成を企図している。

当業者は、図４〜図７で先述及び例示した水力発電タービン３００、ブリッジ組立体３５０、及び、固定システム３７０を含め、水力発電タービンシステム４００は例示的なものに過ぎず、更に、タービンシステムの構造的構成部品の配置、位置決め、及び、数は本開示の範囲及び特許請求項の範囲から逸脱することなく変更される可能性があると理解するだろう。
＜水力発電タービン及びシステムの組み付け及び製造を行う方法＞

上記のように、ブリッジ組立体３５０及び／又は固定システム３７０は、現場で製作されるように設計され得、その結果、製造工場から設置場所までの組立体出荷経費が節減又は少なくとも低減される。更に、ステータ３０６及びロータ３０４は、工場にて製造されて、固定システム３７０への組み付けのために製造工場から設置場所まで出荷され得る。

様々な実施形態において、例えば、ロータ３０４は、現場で共に組み付けられた複数のセグメントで形成することができる。図８を参照すると、例えば、ロータ３０４は、複数の弓形セグメント３１０で形成することができる。各々の弓形セグメント３１０は、他と実質的に全く同じとすることができるが、セグメント３１０の１つ又は２つ以上は、その後の使用又は貯蔵のためにステータ３０６により生成された電気を、例えば、地上配備電気システムに伝達する（ステータ３０６から来る）ワイヤ又はケーブル３１２を含むことができる。

図８に示すように、各々のセグメント３１０は、複合アークとすることができ、全ての所望の要素（例えば、発電要素、浮揚要素及び／又は軸受要素）は、製造現場にて設置されて、コンパクトな形態でタービン３００の設置場所に出荷される。個々のセグメント３１０の円周方向に隣接する縁部共に電気的に結合するために電気接続部を該縁部にて作製することができる。円周方向に隣接する縁部は、また、例えば、図８の領域３１４にて例示されるなどの対応するフランジを介して、セグメント３１０を共に機械的に結合するように構成することができる。本開示は、更に、凹凸継手、突合せ継手、マイター継手、又は、当業者に知られている任意の他の形式の接続部などであるがこれらに限定されない、各々のセグメント３１０の端部の他の構成を企図している。更に、例えば、エポキシ、半田、溶接、又は、他の接合技術により隣接セグメント３１０間の電気的接続及び／又は機械的結合を達成することができる。

様々な実施形態において、それぞれのロータセグメント３１０は、図８に例示するようにタービン３００の前部から見たときに弓形プロファイルを、及び、図７に示すようにタービン３００の側から見たときに実質的に矩形の横断面プロファイルを有することができる。図７に更に示すように、ステータ３０６は、タービン３００の側から見たときにＬ字形の横断面プロファイルを有することができる。図７の実施形態において、例えば、ステータ３０６は、Ｌの長尺脚部３０７、又は、Ｌの短尺脚部３０５により作り出されたフランジにて支持リング３５４に装着され得る。例えば、ボルト、ネジ、リベット、釘、又は、任意の他の接続機構が、ステータを支持リング３５４の表面に装着するために使用され得る。あるいは又は更に、ステータ３０６は、ステータ３０６及び支持リング３５４の対応する表面間に塗布される、例えば、接着剤、エポキシ、又は、セメントなど、接着材料により支持リング３５４に装着することができる。様々な更なる実施形態において、図７に示すように、前部停止具３１８は、また、例えば、ボルト３２０を介して舌状部３５２の前面にて支持リング３５４に装着し、かつ、ロータ３０４及びステータ３０６を支持リング３５４に保持するように構成され得る。

また、図７に示すように、ブレード３０１は、例えば、上流端にてロータ３０４に装着することができる。様々な実施形態において、ブレード３０１は、ボルト３２２を介してロータに装着され得るが、ネジ、リベット、釘、又は、任意の他の接続機構が、ブレード３０１をロータ３０４に装着するために使用され得る。このようにすると、ブレード３０１は、容易にアクセスされ、かつ、交換のために（例えば、ブレード３０１が損傷している場合）、又は、例えば、異なる現行の強度に対応するために、異なるサイズの又は構成されたブレード３０１とのブレード３０１の変更／交換のためにロータ３０４から除去され得る。例えば、河川の流動は、可変であることが多く、１年を通して激変し得、春の雪解けによる出水中には力強く、かつ、速度が速くなり、夏季の終わり及び／又は旱魃の時期には弱くなり、速度が遅くなる。したがって、タービン３００が配置される川又は他の水域の流動状態に基づいてタービン３００のブレード３０１のサイズを変えることが望ましいであろう。高い又は通常の流動状態において使用されるブレード３０１と比較して、例えば、より大きい表面積を有するより大きいブレード３０１が低流動状態において使用され得る。

様々な更なる実施形態において、ブレード３０１の１つ又は２つ以上は、図１１で点線により例示するように、少なくともある程度ロータ３０４の外面を包み込む拡張された外側部分３２５を含み得る。このような実施形態において、ブレードは、ボルト３２２を介してロータ３０４の前部に、及び、ボルト（図示せず）を介してロータ３０４の外面に装着され得、その結果、ブレード３０１は、力をロータ３０４により広範囲に伝達することが可能である。

上記のように、ブレード３０１は、半径方向の内側に延在するブレード部３０３、及び、半径方向の外側の延在するブレード部３０２を含み得、ブレード部３０３、３０２は、ロータ３０４に装着される一体部品として形成され得る。図９に示すように、様々な例示的な実施形態において、ブレード３０１は、約２０°〜約６０°の範囲の規則的に離間された角度間隔にてロータ３０４の周縁部の周りに配置され得る、即ち、隣接ブレードの角度分離は、約２０°〜約６０°の範囲であり得る。

ロータ３０４に対して内側及び外側の両方に延在するブレード部３０３、３０２を有するブレード３０１の配置は、例えば、ロータ３０４に作用する力をバランス調整する一助となることができる。例えば、ブレード部３０２に作用する力により生成されるモーメントは、ブレード部３０３に作用する力により生成されるモーメントによりバランス調整され得る。更に、ロータ３０４はステータ３０６の外側に半径方向に配置されることから、ステータ３０６及びステータ３０６の下にある支持リング３５４の舌状部３５２は、ロータ３０４を半径方向において支持し得る。その結果として、ロータ３０４は、ステータの内側に配置されるロータから内側に半径方向に延在する片持ち式ブレードを使用してタービン構成に必要とされうるよりも肉薄かつ可撓性であり得る。

このようにすると、ロータ３０４は、周縁部に沿って実質的に均一である実質的に肉薄の半径方向の厚さを有することができ、その結果、ロータ３０４が、滑車上のベルト又はロープと同様にステータ３０６の外面の周りに載ることを可能にする可撓性ベルト構造体を有するが、先に説明したように、対向面は、互いから離間される。この配置は、ロータ３０４が、ロータ３０４が回転するときに屈曲する／撓むことを可能にし得る。その結果として、その結果として、ロータ３０４は、より弾性的であり得、かつ、ロータ３０４を製作するために必要とされる材料の量の低減のために製造及び出荷コストが抑えられ得る。更に、ロータ３０４はステータ３０６上に圧縮ではなくて緊張状態で配置することができるので、ロータ３０４は、また、増大した強度を有し得る。

更に、ロータの周りのブレード３０１の半径方向に対称の配置により、結果的に、流れにおいてより大きい掃引を得ることができる。そのような構成は、例えば、半径方向の内側に延在するブレードのみを有するタービンと比較して、（非生産的である）抗力の低減という追加された利点を有し得る。したがって、本開示のシステムで、同量の抗力に対してより多くの電力を生成することができるか、又は、逆に、より小さいタービンが、同じ電力をより少ない抗力で生成することができ、その結果、必要とされる固定システムはより小型のもので済む。

上記のように、様々な実施形態により、例えば、 タービンシステム４００など、水力発電タービンシステムを製造及び設置する方法は、モノリシックな固定システム３７０及びモノリシックなブリッジ組立体３５０をタービンシステム４００の設置現場に近接した場所にて鋳造することを含むことができる。方法は、更に、ロータセグメント３１０、ステータ３０６やブレード３０１を設置現場から遠く離れた場所にて製造することと、設置現場への出荷のために組み付け前のロータ３０４、ステータ３０６、及び／又は、ブレード３０１を梱包することとを含むことができる。したがって、例えば、舌状部３５２がステータハウジング（図示せず）の下に延在するブリッジ組立体３５０及び固定システム３７０の製作は、設置現場に非常に近くで実行することができ、ロータ３０４、ステータ３０６、及び、ブレード３０１は、他の場所にて製作されて、設置（即ち、配置）現場にて組み付けられるように出荷される。換言すれば、ブリッジ組立体３５０及び固定システム３７０は、ロータ３０４、ステータ３０６及びブレード３０１とは別個の場所にて製作することができる。

上記のように、モノリシックな固定システム３７０は、１つ又は２つ以上の支持部材３８０を有する実質的に水平のトライフレーム基部３７２を含むことができる。固定システム３７０は、また、１対の支柱３７４を含むことができ、支柱３７４の各々は、支持部材３８０の１つから実質的に垂直の方向に延在する（が上流側又は下流側にて斜めであり得る）。モノリシックな固定システム３７０は、例えば、移動する水域の底部（例えば、川床又は海底）にて組立体の足部３７６、３７８を地面と接触させることにより設置現場にて設置され得る。様々な実施形態において、足部３７６、３７８は地面を握持してタービンシステム４００が移動する水域により変位されるのを防止するように設計された特徴部を含み得る。例えば、足部３７６、３７８は、クリートを含み得る。あるいは、足部３７６、３７８は、例えば、地面内のパイロンなど、地面に以前に挿入された構造体に結合し得る。

モノリシックなブリッジ組立体３５０は、１つ又は２つ以上の装着ブロック３５６、複数の支持アーム３５８、及び、支持アーム３５８の端部に結合された中央支持リング３５４を含むように製作することができる。モノリシックなブリッジ組立体３５０は、装着ブロック３５６を固定システム３７０の垂直支柱３７４のそれぞれの端部に結合することにより場所部位にて設置され得る。様々な例示的な実施形態により、固定システム３７０は、設置現場にて移動する水域内に設置することができ、その後、ブリッジ組立体３５０は、移動する水域において垂直支柱３７４上へ下降される。代替実施形態において、固定システム３７０及びブリッジ組立体３５０は、移動する水域内に設置される前に共に結合される。

方法は、複数の既製のロータセグメント３１０を（ステータ３０６の長尺脚部３０７を介して）ブリッジ組立体３５０の中央支持リング３５４の支持舌状部３５２上に（即ち、製造工場にて））を組み付けることを更に含み得る。例えば、先述しかつ図８に示すように、ロータセグメント３１０は、タービン３００のロータ３０４を形成するために（支持舌状部３５２に結合される）ステータ３０６の長尺脚部３０７の外周面上で共に嵌合する実質的に弓形のセグメントである。ロータ３０４は、例えば、発電構成部品を封入する複合材料で作製され得、生成された電気をタービンシステム４００から使用又は貯蔵のために伝達する電気ケーブルが、ステータ３０６に接続され得る。様々な実施形態において、例えば、セグメント３１０（又は、複合アーク品）は、アキシャル軸受システムの磁石（例えば、磁石２１３及び２１７）のために予め形成されたスロットを付して製作され得る。そのようなスロットは、各々正しい極性及び所与の配向の磁石を含む予め製造されたＬｅｇｏｘ（登録商標）のような部品の挿入のために正確に位置決めされ得る。各々のＬｅｇｏｘ（登録商標）のような部品は、スロットに挿入されると、例えば、その後、部品を永久に所定の位置に癒合して流体（例えば、海水）に対して封止するために海洋エポキシに浸され得る。

例えば、上記のように、ロータ３０４は、ステータ３０６の外周面から半径方向に離間され、かつ。中央支持リング３５４及び／又はステータ３０６に対して中心が合う可撓性ベルト構造体を有することができる。前部停止具３１８が、その後、ロータ３０４をステータ３０６に対して所定の位置に保持するために設置され得る。上記のように、前部停止具３１８は、ステータ３０６又はブリッジ組立体３５０の支持舌状部３５２に装着され得る。

上記のように、様々な実施形態により、ロータ３０４は、例えば、各々約２０°〜約６０°の角度範囲に跨る一連のアークセグメント３１０で構築され得る。セグメント３１０は、ブレード３０１のその後の装着のために接続点を設けるように鋳造され得る。ロータ３０４（例えば、ロータベルト）を製造するために、様々な例示的な実施形態において、セグメント３１０は、適切な形状及びサイズの主軸の外側の周りに機械的に（一時的に）固締され得る。その後、エポキシ樹脂が注入される炭素繊維テープのストリップが、例えば、主軸が回転するときにストリップを敷設する自動化されたコンピューター制御の設備を介してセグメント３１０の外面の周りに積層され得る。例えば、主軸の外側上のスプレーガンが、ストリップが主軸の外側で積層されるときにエポキシ樹脂を炭素繊維テープに噴霧するために使用され得る。

炭素繊維が十分な層数及び厚さで沈積された後、層状プロセスは、ブレード３０１の取り付け点を形成するために短期間中断され得、ブレード３０１は、タービン構造体組立中にロータ３０４に固締されることになる。そのような取り付け点は、例えば、構造的支持のためにセグメント３１０に至る部分的に形成された炭素繊維ベルトの表面に再び到達し得る。主軸は、その後、回転を再開し、より多くの複合炭素繊維材料を積層し続けて、主軸上に形成されつつあるロータベルトを完成し得る。

所望の構造強度に到達してベルトが十分な層数及び複合炭素繊維材料の厚さを有すると、主軸は、例えば、ロータ３０４の層状部分３１０を所定の硬度に焼成するためにオートクレーブに入れられ得る。焼成後、主軸は、崩壊されて除去され得、ロータ３０４が残る。

ロータセグメント３１０は、複合材料で作製することができ、スロットなどが、複合炭素繊維材料でのセグメント積層前に磁石の挿入及び（例えば、エポキシ又は他の接着剤を介した）固定に対応するために内面内に注型される。様々な実施形態において、例えば、上記のように、複合セグメント３１０は、アキシャル軸受システムの磁石（例えば、磁石２１３及び２１７）のために、予め形成されたスロットを付して製作され得る。そのようなスロットは、各々正しい極性及び所与の配向の磁石を含む予め製造されたＬｅｇｏ（登録商標）のような部品の挿入のために正確に位置決めされ得る。各々のＬｅｇｏ（登録商標）のような部品は、スロットに挿入されると、例えば、その後、部品を永久に所定の位置に癒合して流体（例えば、海水）に対して封止するために海洋エポキシに浸され得る。様々な更なる実施形態において、各々のＬｅｇｏ（登録商標）のような部品は、部品が複合炭素繊維材料をより良好に握持することを可能にするパターン（即ち、部品に注型）を有し得、複合炭素繊維材料は、セグメント３１０上に積層されることになる。

方法は、１つ又は２つ以上のブレード３０１をロータ３００に装着することを更に含むことができる。例示的な実施形態において、ブレード３０１は、ロータ３０４をステータ３０６上に設置する前に、又は、ロータ３０４がステータ３０６上に設置された後にロータ３０４に装着することができる。代替実施形態において、ブレード３０１は、ロータ３０４をステータ３０６上に設置した後にロータ３０４に装着することができる。様々な例示的な実施形態により、ブレード３０１は、例えば、ボルト３２２を介してロータ３０４に装着することができるが、ネジ、リベット、釘、又は、任意の他の接続機構が、ブレード３０１をロータ３０４に装着するために使用され得る。このようにすると、ブレード３０１は、容易にアクセスされ、かつ、交換のために（例えば、ブレード３０１が損傷している場合）、又は、例えば、異なる現行の強度に対応するために、異なるサイズの又は構成されたブレード３０１とのブレード３０１の変更／交換のためにロータ３０４から除去され得る。

当業者により理解されるように、本開示は、潮流を介したエネルギー生成について一般的に説明しているが、本明細書で開示するタービン及び特徴部は、海洋及び潮流の環境、河川、及び、流れ、並びに、水以外の流体を含むがこれらに限定されない広範囲にわたる流体の流動用途に適用可能である。

この説明及び例示的な実施形態を示す添付図面は、制限的であると取るべきではない。様々な機械的、構成上、構造上、電気的、及び、動作上の変更が、均等物を含め、この説明の範囲及び特許請求項の範囲から逸脱することなく行なわれ得る。場合によっては、周知の構造体及び教示は、本発明を曖昧にしないように詳細には図示及び説明していない。更に、１つの実施形態を参照して詳細に説明する要素及び関連の特徴は、実際的なときは常に、該要素及び特徴が具体的に図示又は説明されていない他の実施形態内に含まれ得る。例えば、要素が１つの実施形態を参照して詳細に説明されて、第２の実施形態を参照しては説明されない場合、要素は、それにもかかわらず第２の実施形態内に含まれ得る。

本明細書で使用するとき、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」、及び、任意の語の任意の単数形の使用は、明示的に及び明解に１つの参考先に制限されない限り複数の参考先を含むことが注目される。本明細書で使用するとき、用語は「含む」及び文法の変形例は、リスト内の項目の説明は、記載された項目に代わるか又は該項目に追加することができる他の同様の項目を除外するものではないように非制限的であることが意図されている。

更に、この説明の用語は、本開示を制限することは意図されていない。例えば、空間的に相対的な用語−「上流側」、「下流側」」、「の下に」、「より下方の」、「下部」、「より上方の」、「上部」、「前方」→「前部」、「の後の」など−は、図の配向で例示するように別の要素又は特徴との１つの要素又は特徴の関係を説明するために使用され得る。これらの空間的に相対的な用語は、図中で示す位置及び配向に加えて使用又は動作中の装置の異なる位置及び配向を包含することが意図されている。例えば、図中の装置が逆である場合、他の要素又は特徴において「より下方の」又は「の下に」と記載された要素は、他の要素又は特徴において「より上方の」又は「の上に」となる。したがって、例示的な用語「より下方の」は、より上方の及びより下方の両方の位置及び配向を包含することができる。装置は、その他の方法で（９０度回転した状態で又は他の配向にて）配向され得、本明細書で使用する空間的に相対的な記述子は、相応に解釈され得る。

更なる修正及び代替実施形態が本明細書の開示を考慮すると当業者に明らかになろう。例えば、装置は、動作の明瞭さのために図及び説明から省略された更なる構成部品を含み得る。したがって、この説明は、例示的に過ぎないと解釈されるべきであり、かつ、当業者に本開示を実行する一般的な方法を教示する目的のものである。本明細書で図示すると共に説明する様々な実施形態は、例示的と取るべきであることを理解されたい。要素及び材料及びそれらの要素及び材料の配置は、本明細書で例示及び説明するものについて置き換えられ得、部品及びプロセスは、逆転され得、本発明の教示の特定の特徴は、本明細書の説明の助けを借りた後に、全て、当業者には明らかであるように、独立して利用され得る。変更が、本開示の範囲から逸脱することなく本明細書で説明する要素において行われ得る。

本明細書で述べる特定の実施例及び実施形態は、非限定的であり、構造、寸法、材料、及び方法への修正が、本開示の範囲から逸脱することなく行われ得ることを理解されたい。本開示による他の実施形態が、本明細書で開示する本発明の仕様及び実施方法を検討すれば当業者に明らかになろう。本明細書及び実施例は、均等物を含め、範囲の全容に権利が与えられることと共に、例示的ですぎないとみなされることを意図している。

２０１ ブレード
２０４ ロータ
２０５ 脚部
２０６ ステータ
２０７ 長尺脚部
２０８ コイル
２０９ 発電磁石
２１０ 内側リム
２１１ 磁石
２１２ 浮揚磁石
２１３ 浮揚磁石
２１４ 磁石
２１５ 表面
２１６ 磁石
２１７ 磁石
２１８ 前部停止具
２１９ 軸受材料
２２０ 軸受材料
２２１ 軸受材料
２２３ 表面
２２５ 縁部
２２７ 縁部

Claims (45)

1. 第１の複数の発電要素を含むステータと、
   第２の複数の発電要素を含むロータとを有し、
   前記ロータは、前記ステータの外周面の半径方向の外側に配置され、かつ、回転軸周りに前記ステータ周りを回転するように構成され、前記ロータは、可撓性ベルトの構造体であり、
   前記ステータ周りで前記ロータが回転している間、前記ロータを前記ステータに対して支持するように構成された少なくとも１つの軸受機構部が配置されている、水力発電タービン。
2. 前記少なくとも１つの軸受機構部は、半径方向の反発力を前記ロータと前記ステータとの間で生成するために配置された第１の組の浮揚磁石を含み、
   前記半径方向の反発力は、前記ロータが前記ステータの周りを回転している間に、前記ロータを前記ステータに対して浮揚させるのに十分な大きさである、請求項１に記載の水力発電タービン。
3. 前記少なくとも１つの軸受機構部は、軸方向の反発力を前記ロータと前記ステータとの間で生成するために配置された第２の組の浮揚磁石を更に含み、
   前記軸方向の反発力は、前記ロータが前記ステータの周りを回転している間に、前記ロータを前記ステータに対して、軸方向に位置合わせするのに十分な大きさである、請求項２に記載の水力発電タービン。
4. 前記ステータの端部に配置された前部停止具と、
   さらなる軸方向の反発力を前記ロータと前記前部停止具との間で生成するために配置された第３の組の磁石と、を更に備える、請求項３に記載の水力発電タービン。
5. 前記少なくとも１つの軸受機構部は、弾性合金軸受システム、及び／又は、木又は木質複合材で作製された水潤滑軸受システム、を含む、請求項１に記載の水力発電タービン。
6. 前記第１の複数の発電要素は、コイルを含み、前記第２の複数の発電要素は、磁石を含む、請求項１に記載の水力発電タービン。
7. 前記ロータに対して半径方向の内側に延在する少なくとも１つのブレード部と、前記ロータに対して半径方向の外側に延在する少なくとももう一つのブレード部と、を更に備える、請求項１に記載の水力発電タービン。
8. 前記ロータは、前記ステータの前記外周面に対向する内周面を有し、前記ロータの前記内周面は、ステンレス鋼又は炭素繊維を含み、前記ステータの前記外周面は、木又は複合材料を含む、請求項１に記載の水力発電タービン。
9. 前記ロータと前記ステータとの間に配置された流体潤滑軸受材料を更に備える、請求項１に記載の水力発電タービン。
10. 前記ロータは、前記回転軸の方向に移動する流体の流れの動きによって、前記ステータに対して回転されるように構成されている、請求項１に記載の水力発電タービン。
11. 前記ステータに対する前記ロータの軸方向の移動を、少なくとも１つの方向について妨げるために配置された少なくとも１つの停止具を更に備える、請求項１に記載の水力発電タービン。
12. 前記ステータは、横断面においてＬ字形を有し、前記Ｌ字形のアームは、前記ロータの軸方向の端部の縁部近傍に配置されている、請求項１に記載の水力発電タービン。
13. 前記ステータは、複合筒体内に収納されている、請求項１に記載の水力発電タービン。
14. 前記ロータは、緊張状態にあり、前記ステータは、圧縮状態にある、請求項１に記載の水力発電タービン。
15. 軸方向に延在する舌状部を有する中央支持リングを含むブリッジ組立体と、
    前記舌状部の半径方向外側の表面上に配置された、半径方向内側の円周面を有するステータと、
    前記ステータの半径方向の外側に支持され、かつ、回転軸周りに前記ステータに対して回転するように構成されたロータと、
    を備える、水力発電タービンシステム。
16. 前記ブリッジ組立体は、
    １対の装着ブロックと、
    前記装着ブロックから前記支持リングまで延在する支持アームと、を更に備え、
    前記支持リングは、前記１対の装着ブロック間に中心がある、請求項１５に記載の水力発電タービンシステム。
17. 前記支持アームは、前記回転軸に沿った方向で見たときに、前記ブレード部の長さが前記ロータの回転中に前記支持アームと整合しないように配置される、請求項１６に記載の水力発電タービンシステム。
18. 前記ロータは、半径方向の内側に延在する少なくとも１つのブレード部、及び、半径方向の外側に延在する少なくとも１つのブレード部を支持する、請求項１５に記載の水力発電タービンシステム。
19. 前記ブリッジ組立体を、移動する水域において支持するように構成された固定システムを更に備える、請求項１５に記載の水力発電タービンシステム。
20. 前記固定システムは、地面上に置くように構成された基部と、前記基部から延在し、かつ、前記ブリッジ組立体に結合されるように構成された少なくとも１つの支柱とを含む、請求項１９に記載の水力発電タービンシステム。
21. 前記基部は、トリ（tri）−フレーム支持体を含み、前記トリ−フレーム支持体は、
    前記回転軸に対して中心が合わされ、かつ、前記支持リングに対して第１の方向に離間された第１の足部と、
    前記回転軸の両側の、かつ、前記支持リングに対して第２の方向に離間された第２及び第３の足部と、
    前記第２及び第３の足部の各々を前記第１の足部に接続する支持部材とを含み、各々の支柱は、前記支持部材の１つから垂直に延在する、請求項２０に記載の水力発電タービンシステム。
22. 前記トリ−フレーム支持体は、前記第２及び第３の足部を接続する支持部材を更に含む、請求項２１に記載の水力発電タービンシステム。
23. 前記ブリッジ組立体は、単一のモノリシックな部品として形成される、請求項１５に記載の水力発電タービンシステム。
24. 前記固定システムは、単一のモノリシックな部品として形成される、請求項１５に記載の水力発電タービンシステム。
25. 前記ロータは、共に結合された複数の弓形セグメントを含む、請求項１５に記載の水力発電タービンシステム。
26. 前記ステータは、Ｌ字形の横断面を有する、請求項１５に記載の水力発電タービンシステム。
27. 前記ステータは、前記舌状部内に形成されたノッチ内に埋め込まれている、請求項１５に記載の水力発電タービンシステム。
28. 前記ステータは、前記ロータの軸方向の端部の縁部近傍に配置された、半径方向に延在するフランジを有する、請求項１５に記載の水力発電タービンシステム。
29. 前記ロータは、前記ステータ周りに引っ張り状態で回転する可撓性ベルト構造体を含む、請求項１５に記載の水力発電タービンシステム。
30. 水力発電タービンのブリッジ組立体であって、
    軸方向に延在する舌状部を有する中央支持リングと、
    前記支持リングが間に配置される１対の装着ブロックと、
    前記装着ブロックから前記中央支持リングまで延在する支持アームと、
    を備え、
    前記舌状部は、前記水力発電タービンのステータの半径方向内側の円周面を支持するように構成された半径方向外側の表面を有する、ブリッジ組立体。
31. 前記装着ブロック、前記支持アーム、及び、前記支持リングは、モノリシックな一体式の組立体として形成されている、請求項３０に記載のブリッジ組立体。
32. 前記装着ブロック、前記支持アーム、及び前記支持リングは、コンクリートで作製されている、請求項３０に記載のブリッジ組立体。
33. 前記装着ブロックは、固定システムの支柱に結合されるように構成されている、請求項３０に記載のブリッジ組立体。
34. 前記支持アームは、水平地面に対して斜めに延在する、請求項３０に記載のブリッジ組立体。
35. 前記支持リングの中央部の真上の垂直高さから、前記支持リングの頂部またはその真下の垂直高さまで、前記装着ブロックから上方に延在する一対の上部支持アームと、
    前記支持リングの前記中央部の真上の垂直高さから、前記支持リングの底部の真下の垂直高さまで、前記装着ブロックから下方に延在する一対の下部支持アームとを備える、請求項３０に記載のブリッジ組立体。
36. 水力発電タービンシステムを製造する方法であって、
    軸方向に延在する舌状部を有する中央支持リングと、それぞれの端部にて前記支持リングに接続された複数の支持アームとを含むブリッジ組立体を製作する工程と、
    ステータを前記舌状部の周縁部の周りに設置することにより、前記ステータを前記舌状部上に組み付ける工程と、
    可撓性ベルト状ロータを前記組付け済みの前記ステータの半径方向外側の円周面の周りに設置する工程と、
    を含む、方法。
37. 前記ブリッジ組立体を製作する工程は、前記ブリッジ組立体をモノリシックな構造体として鋳造する工程を含む、請求項３６に記載の方法。
38. 前記ステータ及び前記ロータを製作する工程を更に含み、前記ステータ及び前記ロータを製作する工程は、前記タービンの設置現場から遠く離れた場所にて実行され、前記ブリッジ組立体を製作する工程は、前記設置現場に近接した場所にて実行される、請求項３６に記載の方法。
39. 前記ロータを製作する工程は、
    前記ロータを形成する複数の複合アーク品を主軸に固締する工程と、
    前記主軸が回転するときに炭素繊維材料を前記複数のアークの外面の周りに積層する工程と、
    前記炭素繊維材料が積層された前記アーク品及び前記主軸を焼成する工程とを含む、請求項３８に記載の方法。
40. 固定システムを製作する工程を更に含み、前記固定システムは、地面上に置くように構成された基部と、前記ブリッジ組立体に結合されるように構成された前記基部から延在する１つ又は２つ以上の支柱とを備える、請求項３６に記載の方法。
41. 前記固定システムを製作する工程は、前記固定システムをモノリシックな構造体として鋳造する工程を含む、請求項４０に記載の方法。
42. 前記ブリッジ組立体を前記固定システムに装着する工程を更に含む、請求項４０に記載の方法。
43. 前記基部が前記移動する流体の下にある地面上に配置されるように、移動する流体内に前記固定システムを設置する工程を更に含む、請求項４０に記載の方法。
44. 前記移動する流体は、海又は川である、請求項４３に記載の方法。
45. 前記ブリッジ組立体及び前記固定システムの少なくとも１つは、コンクリートで形成される、請求項４０に記載の方法。

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