專利名稱：用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的機(jī)器和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及發(fā)電的領(lǐng)域，而更具體地說(shuō)，涉及用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的機(jī)器和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
從水源中提取出能量是人類長(zhǎng)期以來(lái)的需要。各種方法包括水輪、挾帶渦輪(entraiment turbine)和水力發(fā)電渦輪。以前把海洋潮汐運(yùn)動(dòng)或水流轉(zhuǎn)變成電力的努力都要涉及大規(guī)模系統(tǒng)、使用傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)和各種渦輪機(jī)，以便捕獲水的動(dòng)力。
現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是，系統(tǒng)不容易配置成用于不同的設(shè)置，要求大規(guī)模的施工且在工業(yè)上不可行。它們不適于方便移動(dòng)，它們對(duì)地形的適應(yīng)性不強(qiáng)，它們也不能耐水的腐蝕作用。另外，為具有磁鐵和銅線的傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)所需的重量阻止了更換。此外，還沒(méi)有系統(tǒng)使用由并聯(lián)布置的小電力單元構(gòu)成的陣列來(lái)這樣捕獲海洋、河流或其它水流中的運(yùn)動(dòng)，以便把若干較小的發(fā)電機(jī)組合成一個(gè)大的電力生產(chǎn)系統(tǒng)。
發(fā)明概述水力驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)用來(lái)從移動(dòng)的水(波浪、水流、潮汐或其它)中提取電能。渦輪扇將在收縮的噴嘴中獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，以便從在每個(gè)獨(dú)立的渦輪扇之后移動(dòng)的水中提取額外的能量。扇葉在殼體的內(nèi)部獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。殼體內(nèi)裝有繞組，所述繞組用銅或?qū)щ娋酆衔锘蚱渌鼘?dǎo)電材料制成。由磁石聚合物、懸浮在均相或非均相聚合物中產(chǎn)生磁場(chǎng)的粒狀材料或者傳統(tǒng)的磁性材料(如表現(xiàn)出磁場(chǎng)的Fe、Co、Ni、Gd、Sn、Nd或陶瓷所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng))隨著含有磁性材料的獨(dú)立渦輪機(jī)從導(dǎo)電繞組旁邊經(jīng)過(guò)而產(chǎn)生電能。磁石聚合物不同之處在于，與懸浮在聚合物中的粒狀混合物相反，其磁性特性以原子級(jí)存在。聚合物殼體中的桁架結(jié)構(gòu)由聚合物或玻璃纖維增強(qiáng)的聚合物、碳復(fù)合物或碳納米管增強(qiáng)的聚合物構(gòu)成。桁架結(jié)構(gòu)在聚合物渦輪機(jī)殼體內(nèi)部支承渦輪機(jī)葉片組件的中心軸。在每個(gè)渦輪機(jī)中所產(chǎn)生的電能應(yīng)在0.001-5000瓦(W)范圍內(nèi)，但也可以大到每個(gè)渦輪機(jī)100000W。電能從每個(gè)渦輪機(jī)的并聯(lián)聯(lián)接的繞組傳輸?shù)矫總€(gè)渦輪機(jī)殼體內(nèi)部的、由銅引線或?qū)щ娋酆衔飿?gòu)成的電力傳送導(dǎo)管。電力通過(guò)所述內(nèi)部導(dǎo)管從一個(gè)渦輪機(jī)殼體傳送到下一個(gè)渦輪機(jī)殼體，直至它可以傳輸?shù)接糜谟?jì)量和最后傳輸?shù)诫娏W(wǎng)的收集系統(tǒng)。如果一個(gè)發(fā)電機(jī)發(fā)電是在0.001-100000W之間，則并聯(lián)連接的成二維陣列的多個(gè)發(fā)電機(jī)有能力發(fā)出工業(yè)用電量在許多兆瓦(MW)范圍內(nèi)的電力。因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)用聚合物、陶瓷或鍍有有色金屬的金屬制成，并且渦輪機(jī)內(nèi)部的任何可能的磁性部分都不直接接觸水，因此它不腐蝕，重量輕，小型，制造和更換價(jià)格便宜，且可根據(jù)地形來(lái)配置。此外，陣列的模件式(單元式)設(shè)計(jì)使得可以在不使陣列的整個(gè)發(fā)電容量脫機(jī)的情況下修理和維護(hù)渦輪機(jī)。實(shí)際上，在任何時(shí)間里都只有一部分發(fā)電容器脫機(jī)，因?yàn)樵诙S陣列中只有單個(gè)的垂直疊層脫機(jī)，以便維護(hù)那個(gè)疊層中的渦輪機(jī)。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，公開(kāi)了用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的機(jī)器，所述機(jī)器具有相互電連接的發(fā)電單元的陣列，所述陣列由若干成可互換的模件式布置的單元組成，并且所述單元設(shè)置成能接收水的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能，其中各單元通過(guò)每個(gè)單元內(nèi)電渦輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)來(lái)轉(zhuǎn)換能量。
按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，公開(kāi)了用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的機(jī)器，所述機(jī)器具有殼體、葉輪和在葉輪上的葉片，上述殼體帶有導(dǎo)電的繞組，而上述葉輪設(shè)置在具有聚合物磁性元件的殼體內(nèi)，在殼體內(nèi)的葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，上述聚合物磁性元件產(chǎn)生感應(yīng)電能，且葉輪上的葉片用于接收來(lái)自水中的動(dòng)能，其中葉輪通過(guò)水橫跨各葉片的運(yùn)動(dòng)而被驅(qū)動(dòng)。
按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，公開(kāi)了用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有多個(gè)帶磁性聚合物的渦輪機(jī)，上述磁性聚合物設(shè)置在渦輪機(jī)的葉輪中，葉輪被導(dǎo)電的繞組包圍，所述繞組在殼體中圍繞葉輪設(shè)置，各渦輪機(jī)成模件式的排列布置方式排成陣列，并相互電連接，葉輪通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)而被驅(qū)動(dòng)以便發(fā)電。
按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，公開(kāi)了用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有多個(gè)能量單元，所述每個(gè)能量單元都單獨(dú)產(chǎn)生各小于5000瓦的電力；支架，所述連接支架用于固定上述單元，所述支架通過(guò)聚合物內(nèi)部的電導(dǎo)管與所述單元中的一個(gè)或更多個(gè)電連通，各單元在海洋中排列布置成垂直堆疊的陣列，并橫向于海洋潮汐運(yùn)動(dòng)，各陣列電連接到電力網(wǎng)上。
附圖簡(jiǎn)介各附圖構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，并包括對(duì)本發(fā)明的可以以各種形式實(shí)施的示例性實(shí)施例。應(yīng)該理解，在某些情況下，本發(fā)明的各方面可以夸張或放大示出，以便于理解本發(fā)明。


圖1是示出在海洋深水區(qū)中作為水深度的函數(shù)的平均水流速度的曲線。
圖2是示出在海洋防波堤區(qū)中作為水深度的函數(shù)的水速度的曲線。
圖3是示出用于工業(yè)規(guī)模發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)的電力單元的陣列的示意圖。
圖4是示意圖，示出在深水區(qū)中方位設(shè)置成用于單向流動(dòng)的陣列的一部分中的垂直的單元疊層。
圖5是示意圖，示出在深水區(qū)中方位設(shè)置成用于雙向流動(dòng)的陣列的一部分中的垂直的單元疊層。
圖6是錐形葉輪的側(cè)立面圖，所述錐形葉輪具有多個(gè)扇葉，這些扇葉成單獨(dú)一級(jí)(single stage)，葉輪設(shè)在用于在陣列中電連接的殼體中。
圖7是具有多個(gè)葉片的葉輪的前端正視圖。
圖8是示出用于電氣安裝的單元的疊層的電連接支架的示意圖。
圖9A是示出垂直于海水流動(dòng)方向定方位的雙向單元陣列的示意圖。
圖9B是示出具有錨固件和浮標(biāo)及電連接件的雙向單元的陣列的示意圖。
圖10A-10D示出錐形渦輪發(fā)電機(jī)和用于形成單元的陣列的電匯集支架的幾個(gè)示圖。
圖11A和11B示出具有多個(gè)葉輪的渦輪發(fā)電機(jī)的側(cè)視圖和前/后視圖。
圖12示出一組電連接到電力網(wǎng)上的發(fā)電單元的陣列。
優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本文提供了優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明可以用各種形式實(shí)施。因此，本文所公開(kāi)的具體細(xì)節(jié)不應(yīng)看作是限制，而應(yīng)看作是教導(dǎo)本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員用實(shí)際上任何適當(dāng)?shù)丶?xì)化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)或方式應(yīng)用本發(fā)明的代表性的基礎(chǔ)。
現(xiàn)在回到圖1，圖1示出了描述在海洋深水區(qū)中作為水深度12的函數(shù)的平均水流速度10的曲線?？梢钥闯觯谏钏畢^(qū)中在某一上限和下限之間水流速度相對(duì)恒定，并且對(duì)某些場(chǎng)合可以是能適用于本發(fā)明的水能量的來(lái)源。大西洋中的灣流(Gulf Stream)和太平洋中的黑潮流(Kuroshio Current)提供了穩(wěn)定的深水水流的例子，本發(fā)明可利用上述穩(wěn)定的深水流來(lái)驅(qū)動(dòng)多個(gè)排成陣列的單元，如本文進(jìn)一步說(shuō)明的。然而，在深水區(qū)中，難以利用水力以及保持發(fā)電單元的陣列。相反，在防波堤區(qū)、非發(fā)電的(non electrified)水庫(kù)、河流或水道中的水的運(yùn)動(dòng)更適合于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和好處。
圖2示出曲線圖，該曲線圖說(shuō)明了在海洋的防波堤區(qū)中作為水深度22的函數(shù)的水流速度20?？梢钥闯?，隨著水深度減少，亦即隨著波浪接近沿岸，水的速度增加，以便耗散波浪中所含的能量。這為本文所述類型的單元陣列提供了現(xiàn)成的且可重復(fù)利用的能源。如下面更充分理解的，海岸線能量捕獲系統(tǒng)的存在，受益于這種現(xiàn)象以產(chǎn)生廉價(jià)而可靠的能量。對(duì)于任何可利用的對(duì)規(guī)定的橫截面積具有十分恒定速度的移動(dòng)的水體，該方法將有效。
圖3示出陣列組30，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中所述陣列組30是對(duì)準(zhǔn)排列的。陣列組30由一系列的單獨(dú)陣列34構(gòu)成，各單獨(dú)陣列34部署在防波堤區(qū)中，平行于海洋防波堤區(qū)中的海灘32，以便接收潮汐水的運(yùn)動(dòng)。這些陣列可以沿橫向于河流的水流的方向?qū)?zhǔn)排列在深水區(qū)中，以便利用主水流，所述深水區(qū)可能受益于水流運(yùn)動(dòng)，或?qū)?zhǔn)排列在其它位置中以利用局部的水流。每個(gè)陣列34都是一系列疊加的能量單元，所述疊加的能量單元靠通過(guò)以某種型式疊加在一起的能量單元的水的運(yùn)動(dòng)而被單獨(dú)地驅(qū)動(dòng)。各單元通過(guò)電連接支架(見(jiàn)圖8)互連，以便每個(gè)陣列組30都發(fā)出能量單元電能的總和。然后最終把陣列組30連接到電力網(wǎng)上。
圖4示出由更大的圖3所示的陣列中的若干能量單元42構(gòu)成的單獨(dú)一個(gè)疊層40的側(cè)視圖。圖4示出用于接收在深水區(qū)或河流，或甚至防波堤區(qū)中的單向水流的若干能量單元42構(gòu)成的單獨(dú)一個(gè)疊層40。隨著水流動(dòng)而跨過(guò)能量單元，如向左的箭頭44所示，各能量單元42接收動(dòng)能，所述動(dòng)能又產(chǎn)生電力。各單個(gè)能量單元42疊加，并在正極和負(fù)極46處電互連，以便產(chǎn)生電力，所述電力經(jīng)過(guò)線路49被傳送到變換器或電力網(wǎng)。每個(gè)單獨(dú)的能量單元42可以產(chǎn)生小量能量，但若干由并聯(lián)連接的能量單元42構(gòu)成的疊層40產(chǎn)生相當(dāng)大的能量。疊層40可以用本領(lǐng)域中公知的常規(guī)手段系泊在海底的錨固件48處。這樣布置的陣列是撓性的并浮在水中，而同時(shí)呈橫向于水流的狀態(tài)以便于最大量發(fā)電。
電力陣列的模件化的顯著優(yōu)點(diǎn)是利用若干小的電力裝置，在優(yōu)選實(shí)施例中，上述小電力裝置可以具有約0.001-5000W的功率輸出。這樣能利用比通常的0.001英寸3-5000英寸3規(guī)模的發(fā)電渦輪機(jī)小得多的裝置。
通過(guò)用這些小裝置，大大方便了形成大的陣列，并能在不影響發(fā)電的情況下，在任何時(shí)間段很容易地更換不起作用的裝置。這種發(fā)電裝置的小型化可以叫做微型發(fā)電機(jī)或微型裝置。多個(gè)裝置組合成的陣列具有一總的輸出，所述總的輸出等于一個(gè)大得多的單個(gè)發(fā)電機(jī)。
圖5示出用于最大接收防波堤區(qū)中雙向水流的能量單元52的單獨(dú)一個(gè)疊層50。隨著水橫跨能量單元52朝向左和向右箭頭54所示的方向流動(dòng)，能量單元52接收動(dòng)能，所述動(dòng)能又發(fā)電。水流可以通過(guò)有退潮的潮汐作用并朝兩個(gè)方向流動(dòng)，因而驅(qū)動(dòng)被設(shè)計(jì)和定位成能受益于兩個(gè)方向的水運(yùn)動(dòng)的單元。圖5示出由更大的圖3所示的陣列中的能量單元52構(gòu)成的一個(gè)疊層50的側(cè)視圖，各能量單元用與圖4所說(shuō)明的相同的型式通過(guò)正極和負(fù)極56相互電連接。
圖6示出用于把動(dòng)能轉(zhuǎn)變成電能的單獨(dú)一個(gè)單元葉輪60的側(cè)視圖，所述葉輪60具有多個(gè)葉輪(見(jiàn)圖7)。各個(gè)能量單元配置成用并聯(lián)型式通過(guò)電連接件64與其它能量單元連接，產(chǎn)生累積式發(fā)電。葉輪60(或渦輪機(jī))位于殼體中，所述殼體被合適地配置以產(chǎn)生電力。殼體具有用于增加穩(wěn)定性的橫撐條(在圖7中示出)。發(fā)電機(jī)通過(guò)將磁鐵或磁性材料設(shè)置在葉片的殼體中并把繞組設(shè)置在包圍葉輪60的殼體中形成。隨著葉輪60通過(guò)水的作用轉(zhuǎn)動(dòng)，形成電磁力，同時(shí)在繞組上提供電流從而發(fā)電。通過(guò)將單元配置成并聯(lián)電連接，各個(gè)單元所產(chǎn)生的小量能量被加在一起，以便產(chǎn)生大量電能。
在優(yōu)選實(shí)施例，利用本領(lǐng)域中公知的常規(guī)聚合物制造方法，可以制造渦輪機(jī)和殼體，此處利用磁性聚合物或磁石聚合物來(lái)代替標(biāo)準(zhǔn)的磁鐵和銅繞組。所用的磁性聚合物或磁石聚合物的量及其合適位置隨具體應(yīng)用所希望的磁性吸引力的程度不同而變。足以產(chǎn)生本文所希望的瓦數(shù)的磁性力和導(dǎo)磁率可用這些材料達(dá)到，并產(chǎn)生一種重量輕和不滲透水的腐蝕力的發(fā)電機(jī)。
單個(gè)渦輪機(jī)可以裝配有若干獨(dú)立的葉片環(huán)66，以便能沿著縱向軸線提取出最大功，并且渦輪機(jī)可以沿著它的外周68形成錐形，以便由于渦輪機(jī)中噴嘴的限制而增加流動(dòng)的速度。
圖7示出單個(gè)渦輪機(jī)殼體70和具有多個(gè)扇葉74的葉輪72的端視圖，上述扇葉74有利于從水的運(yùn)動(dòng)中捕獲最大量的能量。橫撐條76提供附加的穩(wěn)定性。
圖8示出電連接支架80，所述電連接支架80用于固定多個(gè)單元的疊層，以便形成圖3所示的更大的陣列。連接支架80具有正極82和負(fù)極84的電氣接線柱槽，用于與單元疊層形成電連接。每組垂直堆疊的能量單元被放在一連接支架上。第一垂直疊層85、第二垂直疊層86和第N個(gè)垂直疊層88一個(gè)緊跟在另一個(gè)之后放置成電氣并聯(lián)連接82和84，并且通過(guò)堆疊基底使相鄰的單元疊層被相互電連接。如可以很容易看出的，連接支架80可以放入多個(gè)全都相互電連接的垂直疊層。因此，可以用這種型式將任何數(shù)量的垂直疊層排成陣列，并且每個(gè)疊層都可以按具體應(yīng)用所要求的具有任何數(shù)量的單元。這種聚合物傳送板可以安裝在多個(gè)用于附加堆疊的單元的頂部，以便提供相互電連接，并能把電力從一個(gè)陣列傳送到整流器/變換器，然后傳送到電力網(wǎng)。這種安排能便于安裝并使修理方便。
圖9A示出單元陣列92的透視圖，所述陣列92具有多個(gè)對(duì)準(zhǔn)排列的單元，以便或者接收從海洋一側(cè)94來(lái)的水流，或者接收從海灘一側(cè)95來(lái)的水流。通過(guò)以這種型式布置單元，將各個(gè)單元設(shè)置成最大地轉(zhuǎn)換來(lái)自退潮和水流的動(dòng)能。在這個(gè)實(shí)施例中，具體的能量單元或是朝一個(gè)方向?qū)?zhǔn)，或是朝另一個(gè)方向?qū)?zhǔn)，并且它的發(fā)電渦輪機(jī)當(dāng)接收它被設(shè)計(jì)用于的流動(dòng)方向時(shí)最優(yōu)地旋轉(zhuǎn)。
圖9B示出用于在單元疊層中接收雙向流動(dòng)的單元總體布置結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，上述各單元如本文所述相互電連接。各疊層優(yōu)選的是安裝在堅(jiān)固而重量輕的殼體95上，以便阻止海水流動(dòng)，并在惡劣天氣下保持穩(wěn)定性。單元陣列可以通過(guò)錨固件97固定到海底上，以便提供更大的穩(wěn)定性?？梢詰?yīng)用浮動(dòng)裝置98供定向和定位目的。各單元優(yōu)選的是安裝在疊層支架上，以便形成陣列，然后通過(guò)電氣連接的工作進(jìn)行電加和，以便產(chǎn)生向前傳送的電力。由單元陣列所產(chǎn)生的累積的能量可以通過(guò)常規(guī)的引線99機(jī)構(gòu)輸送到電力網(wǎng)、通過(guò)超導(dǎo)電纜或其它本領(lǐng)域中熟知的輸電機(jī)構(gòu)輸送。
圖10A、10B、10C和10D示出錐形渦輪發(fā)電機(jī)的視圖，錐形渦輪發(fā)電機(jī)具有一中心軸100，而圍繞軸100設(shè)置的是多個(gè)葉輪葉片，所述葉片在多個(gè)級(jí)如級(jí)102中。在某些實(shí)施例中，也許優(yōu)選的是具有單獨(dú)一級(jí)。葉輪殼體具有插入其中的磁鐵104或者埋置在殼體中的磁性聚合物。渦輪機(jī)的外部殼體108，所述外部殼體108具有通過(guò)電連接器106的接線端子和剛性支承件107，支承件107可供堆疊各個(gè)單元。圖10D還示出用于形成單元陣列的電匯集支架111。該支架具有通過(guò)銅引線或?qū)щ娋酆衔?09的電連接件。
渦輪機(jī)的富有創(chuàng)新精神的構(gòu)造是通過(guò)使用聚合物達(dá)到的，所述聚合物在聚合物模具中用來(lái)大量生產(chǎn)每個(gè)單個(gè)的渦輪機(jī)。渦輪機(jī)的磁性部件將在渦輪機(jī)中埋置多種材料中的一種，所述多種材料有鐵型、陶瓷型或磁性聚合物(磁石聚合物稀土磁鐵(NdFeB))型。將導(dǎo)電聚合物用于裝置或裝置陣列中的埋置的傳輸系統(tǒng)內(nèi)的陰極和陽(yáng)極減輕了重量并使小渦輪機(jī)的制造有效而經(jīng)濟(jì)。另外，使用這些渦輪機(jī)在發(fā)電期間將具有零生產(chǎn)CO2、CO、NOX、SOX或臭氧前體的效果。圖10中所示的葉輪設(shè)計(jì)用聚合物制造，以便與收縮式殼體或噴嘴聯(lián)合使用來(lái)提取最大功。
聚合物用于耐腐蝕性、低成本制造的大量生產(chǎn)，及聚合物用于葉輪葉片或用于多個(gè)但是獨(dú)立的葉輪。在用于大量生產(chǎn)的聚合物模具中使用聚合物，并在用于從海洋發(fā)電的聚合物發(fā)電機(jī)中利用下列磁鐵類型鐵型、陶瓷型、磁性聚合物(磁石聚合物稀土磁鐵(NdFeB))型。另外將導(dǎo)電聚合物用于在裝置和裝置陣列中的埋置的傳輸系統(tǒng)內(nèi)的陰極和陽(yáng)極。
圖11A和11B示出渦輪發(fā)電機(jī)的側(cè)視圖和前/后視圖，所述渦輪發(fā)電機(jī)具有成幾個(gè)級(jí)的多個(gè)葉輪。在某些實(shí)施例中，可能優(yōu)選的是具有單獨(dú)一級(jí)來(lái)提取能量。渦輪機(jī)裝在可相互電連接的基底111中，以允許以垂直型式堆疊多個(gè)單元用并作為更大陣列的一部分。橫撐條112提供附加的支承。銅線繞組或?qū)щ娋酆衔锢@組繞葉輪配置，以便當(dāng)埋置在葉輪殼體中的磁鐵或磁性材料與產(chǎn)生磁通的渦輪機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生電流。
圖12示出一組由與電力網(wǎng)122電連接的發(fā)電單元構(gòu)成的陣列120。各陣列與海洋潮汐的流成直角對(duì)準(zhǔn)排列，并且并聯(lián)電連接。浮子124設(shè)置在陣列的頂部處，用于對(duì)準(zhǔn)、定位及跟蹤的目的。在優(yōu)選實(shí)施例中，各陣列靠近防波堤部位設(shè)置，以便捕獲靠近旁邊的最大量的能量。
盡管用優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明。但目的不是把本發(fā)明的范圍限制為本說(shuō)明書(shū)所述的具體形式，而是相反，目的是要包羅可以包括在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的這類替代方案、修改和等同物。
權(quán)利要求
1.一種用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的機(jī)器，包括相互電連接的發(fā)電單元的陣列；上述陣列由處于可互換的模件式排列布置中的所述單元組成；上述單元設(shè)置成能接收來(lái)自水的運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，其中上述單元通過(guò)在每個(gè)單元內(nèi)的電渦輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換上述能量。
2.如權(quán)利要求1所述的通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的機(jī)器，其中上述渦輪機(jī)在它的葉輪中布置有磁性聚合物。
3.如權(quán)利要求1所述的通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的機(jī)器，其中上述單元通過(guò)能固定多個(gè)單元的支架相互電連接到電力網(wǎng)上。
4.如權(quán)利要求3所述的通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的機(jī)器，還包括朝相反方向配置以便接收來(lái)自兩個(gè)方向的水的運(yùn)動(dòng)的單元。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)電用的機(jī)器，其中上述各單元單獨(dú)產(chǎn)生小于5000瓦的功率。
6.用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的機(jī)器，包括殼體，所述殼體具有導(dǎo)電繞組；葉輪，所述葉輪布置在上述殼體內(nèi)，具有聚合物磁性元件，上述磁性元件在上述葉輪于殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電能；和葉片，所述葉片在上述葉輪上，用于接收來(lái)自水的動(dòng)能，其中上述葉輪通過(guò)水橫跨葉片的運(yùn)動(dòng)而被驅(qū)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6所述的用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的機(jī)器，其中上述繞組包括埋置在上述殼體內(nèi)的導(dǎo)電聚合物。
8.用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的系統(tǒng)，包括多個(gè)渦輪機(jī)，所述渦輪機(jī)在所述這些渦輪機(jī)的葉輪中布置有磁性聚合物；上述葉輪被導(dǎo)電繞組包圍，所述繞組布置在殼體中圍繞著葉輪；上述各渦輪機(jī)按模件式布置排成陣列，并相互電連接；其中上述葉輪被水的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)以便發(fā)電。
9.如權(quán)利要求8所述的用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的系統(tǒng)，其中上述磁性聚合物是聚合物。
10.如權(quán)利要求8所述的用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的系統(tǒng)，其中上述葉片具有在至少一級(jí)中的多個(gè)旋轉(zhuǎn)式葉片。
11.如權(quán)利要求8所述的用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的系統(tǒng)，還包括傳輸板，上述單元在傳輸板上相互電連接，并通過(guò)傳輸板傳送電力。
12.用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的系統(tǒng)，包括多個(gè)能量單元，每個(gè)能量單元都單獨(dú)產(chǎn)生小于5000瓦的功率；支架，所述支架用于固定上述單元，所述支架與上述能量單元中的一個(gè)或更多個(gè)電連通；上述單元按垂直堆疊的陣列布置在海洋中并橫向于海洋潮汐運(yùn)動(dòng)；其中上述陣列電連接到電力網(wǎng)上。
13.用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的系統(tǒng)，其中上述陣列系泊到海底上。
14.用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的系統(tǒng)，還包括浮子，所述浮子固定到上述陣列上，用于在海洋中保持垂直對(duì)準(zhǔn)排列。
全文摘要
用于通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)發(fā)電的機(jī)器和系統(tǒng)，具有相互電連接的發(fā)電單元陣列，此處陣列配置成可互換的模件型式，并把單元設(shè)置成接收來(lái)自水的運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，以便通過(guò)每個(gè)單元內(nèi)的電渦輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)發(fā)電。各單獨(dú)的渦輪機(jī)和單元可以發(fā)出比較少量的電力，和在渦輪機(jī)內(nèi)的葉輪和繞組中使用聚合物磁性元件，以便能耐海洋環(huán)境，并疊加在導(dǎo)電支架上，供方便地安裝和更換。
文檔編號(hào)F03B17/06GK101069014SQ200480043047
公開(kāi)日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2004年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者韋恩·F·克勞斯 申請(qǐng)人:韋恩·F·克勞斯