[发明专利]水力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及水力发电机。

背景技术

从流水获得能量已经进行了几个世纪，起初是使用产生机械能的水车用于推磨和驱动机器。最近，人们已经使用来自流水的能量进行发电。典型的是，通过产生水头来发电，例如通过在河流上筑坝，然后使水落入涡轮机，水使该涡轮机转动从而发电。或者，由潮汐产生的水流可用于驱动位于潮汐流例如河口中的涡轮机。

为了产生经济上可行的充足功率，这种类型的水力发电需要非常昂贵的大型设施，并需要合适的地理位置。此外，必须寻找具有充足天然水头的地方，或者更典型的是，在河流上筑坝，这会造成环境破坏的后果，例如，淹没农田，对鱼类迁徙路线产生不利影响。因此，常规的水力发电不适用于小流水体，尤其是在偏远地区。

发明内容

从第一方面来看，本发明提供了一种用于放置在流水体上或流水体中的、供水力发电的设备，所述设备包括大体上水平的转子，所述转子用于由流过所述转子的水驱动，以产生电力。

从第二方面来看，本发明提供了一种水力发电方法，所述方法包括：将设备放置于水体中或水体上；所述设备包括大体上水平设置的转子，所述转子允许水流过所述转子，以转动所述转子并产生电力。

提供具有水平转子的水力发电机，可通过将所述发电机放置于流水体上或流水体中，然后水转动所述转子，来简单地运转所述发电机。水头，例如该水头由大坝产生，不是必须的。这样，允许使用小型和便宜的设备，这使其理论上适用于在偏远地区和在流水体例如河流中进行小规模发电。

依赖于流水体中的水流的特征，可通过将所述转子暴露于水，自然水流，来简单地驱动所述转子。然而，在一组优选的实施例中，本发明包括引导水流流过所述转子的装置。所述引导水流流过所述转子的装置可为壁，或者为一个或多个挡板。在一组优选的实施例中，通过将所述转子放于通道中，来提供所述引导水的装置。这种通道起到保护所述转子并且确保有效地将动能从水中转移到转子中的作用。所述通道可为圆柱形，即具有恒定的(例如圆形的)横截面，或者所述通道可为例如锥形，以使流过所述转子的局部流速增大。

所提供的引导水流流过所述转子的装置为固定形状，或者根据水流条件所述装置是可调节的。

可将所述转子，例如通过齿轮箱(gearbox)，机械连接到所述发电机。然而，在一些优选的实施例中，所述转子本身形成具有一个或多个适合的相应定子的发电机的一部分，所述定子位于所述设备的静止部分上，以通过电磁感应发电。所述定子通常位于与所述转子相邻的壁上，例如通道壁。这样，所述设备简洁且完备，例如所述设备仅仅具有一根电缆以供电。

所述转子和定子可通过各种已知的发电方法中的任何方法来发电，例如按照同步单馈发电机、感应单馈发电机、双馈发电机等等来操作。

在一组实施例中，所述转子包括多个离散叶片(blade)，所述叶片可排列为一个或多个圆周组、一个或多个螺旋组、或者甚至为任何其它有效的配置。在另一组实施例中，所述转子包括连续的表面，也称为螺旋或阿基米德螺旋。已发现连续的阿基米德螺旋在最大化流水发电方面最为有利。在一组实施例中，所述阿基米德螺旋包括两个或多个连续的螺旋表面，其中，这两个表面交错。

申请人已发现从流水体获取由水力产生的电力的最有效方式是：将所述发电机的转子不完全浸没在水中，这与直觉相反。因此，优选地配置所述设备，以便在使用时，不完全浸没所述转子。实现这一目的的一种方式是使所述设备漂浮，以使部分所述转子从水面突出。在这种情况下，如果设置有通道，则可在其顶部打开或者关闭，以便覆盖所述转子。在一组实施例中，所述转子的浸没程度是可调节的。

在一组优选的实施例中，将所述设备设计为完全浸没。将所述设备放置于水面下，与放置于可见的地方相比，所述设备可用于更多的地方，这是特别有利的。在这些实施例中，可通过配置位于所述转子之上的盖，将一定量的空气(或其它气体)捕集在盖体的下面，来获得将转子部分露出水面所具有的优势。这将提供一定程度的浮力，虽然在一些实施例中，可以由外部装置，例如装满空气或膨胀的聚苯乙烯泡沫的浮箱，提供额外的浮力。当然，可通过通道壁来提供这种盖。