本发明特别涉及生成并存储通过自然发生的诸如风能、太阳能、水能、潮汐能之类的能量流或能源而生成的电力。
背景技术：
对替代、无排放的可再生能量的需求不断增长，以满足全球电力需求。随着运输朝向电力驱动技术的使用转移，对无排放电力的需求只会增加。在世界某些地区，供水是主要需求，并且在一些情况下，供水来自海洋并需要淡化海水。淡化海水需要大量的电力来提供清洁的水。
为运输、烹饪、加热水、家庭使用以及工业和商业中不断增加的使用提供清洁无排放电力是至关重要的。从长远来看，继续使用煤和天然气来发电是不可持续的。另外需要为农村和贫困地区提供电力，以便减少碳基化石燃料的燃烧并减少气候变化。
自然流生成的能量是不会导致任何碳排放的可再生能量，并且是将减少继续使用化石燃料的需要和对化石燃料的依赖的可行替代方案。术语“自然流”将在下文中用来表示不会导致直接碳排放的可再生能源，示例是风能、水能、太阳能和潮汐能能量流。
在陆上和海上二者生成电力方面存在众多风力驱动解决方案，但这些解决方案受限于自然风流的功率输出还有容纳和旋转大容量单个发电机和风流驱动齿轮所需的结构需求。目前，针对驱动高容量8mw发电机所需的每个叶片，叶片长度超过80m。10mw风轮机目前正在测试中并且使用目前设计和技术的20mw风轮机存在可以想象的可能性，这些也将需要使用大型叶片。当风流较小、不存在时这些“风轮机”也处于休眠状态，或者由于风流太高而达到安全极限。当休眠时，风轮机不产生电力。
太阳能只能在白天产生，并且最大输出取决于为产生电力而吸收或反射的直射阳光量。为了提供电力，太阳能电池阵列可能会消耗大面积的土地和/或屋顶空间。在无云的白天，中午太阳能平均每平方米产生约1,000瓦。
尽管进行了大量的设计和试验，但是潮汐能尚未取得任何巨大的成功。如果利用这种自然能量流变得有效，则当潮汐流入或流出时，由于自然变化，将再次提供能量生产的峰值和谷值。然而，这将提供某种形式的可预测性和可控性。
可控的可再生能量电力生产的最成功形式是基于水力的，由此由存储在水坝中的水的水流驱动的发电机产生电力。在需求低的时期，生成的电力用于将水泵送回到这些水库。
目前，利用风能、潮汐能和太阳能可再生能量技术的基本缺陷在于，它们完全依赖自然流来驱动。这些自然流并不总是可用、稳定或一致，并且在水能、风能和太阳能的情况下，最佳场地常常远离需要电力的住宅、城市和工业中心。因此，电网必须扩大以从这些来源还有现有电站收集电力，以供应需要电力的地区和地点。
根据本发明的第一方面，提供了一种布置成从至少一种形式的自然流发电的电能发电机，所述发电机具有驱动轴，所述驱动轴由来自自然能量流的能量驱动并且连接到驱动机构，所述发电机进一步包括集成的电动马达和以能断开接合的方式连接到所述驱动机构的多个单独的发电机，所述单独的发电机经由一系列系材连接而形成相连接的发电机阵列，所述阵列在连接到所述驱动机构时由所述驱动机构旋转，或者在与所述驱动机构断开连接时由所述集成的电动马达旋转，以进行发电。
优选地，使用至少两个系材、更优选地三个到八个系材以及更优选地四个系材来连接一系列发电机以形成所述阵列。所述系材可围绕发电机的所述阵列等间隔地定位。
优选地，每个系材至少是基本刚性的。
优选地，每个系材至少基本刚性地连接到所述发电机阵列的每个发电机。
优选地，因所述驱动机构旋转而生成的电力被供应到本地使用的供电网，或者被存储在可位于现场或现场外的电存储装置中。
所述电存储装置可以是一个或更多个电池。优选地，所述或每个电池位于现场。所述或每个电存储装置可以是常规类型，其被布置成当剩余能量转移到所述电池时充电并且能够根据需要排放能量。
优选地，每个单独的发电机均包括转子定子无刷型发电机。借助所述系材将所述单独的发电机连接到所述驱动轴会形成可以设计成适应用户状态和需要的阵列。
所述发电机的所述驱动轴可由风流、潮汐流或水流或这些流的组合驱动。也可利用其他类型的自然流。所述发电机可由风力驱动，并且叶片的运动可转换为旋转运动来驱动所述驱动轴。在其他实施方式中，所述发电机阵列可由太阳能驱动，并且可利用由太阳能板生成的电能来驱动一个或多个集成的电动马达以使相连接的发电机阵列旋转。将理解的是，所述发电机阵列也可通过流动的河水或者通过由于潮汐流而流动的水进行驱动。也可使用其他形式的自然能量流。
因为所述发电机阵列包括集成的电动马达，所述阵列可以在需要发电时远程打开/关闭。因此，该发电机阵列可以有效地连续运行，这在自然流足够时通过自然流手段实现，或者在自然流不足时经由用于驱动所述阵列的本地存储的能量实现。因此，所述阵列能够产生更高效、可靠、成本有效而稳定的电力供应并且增加总体投资回报。
可选地，所述阵列可被布置成驱动最好附接至一个或多个阵列的机械装置。
优选地，每个单独的发电机的容量为从1w到50mw，或者更优选地从1w到10mw，或者更优选地从1w到5mw。在优选实施方式中，每个单独的发电机的容量为从1kw到5mw。
优选地，每个发电机阵列的容量可从1w到50mw，或者优选地从1w到100mw，或者最优选地从5kw到50mw。
最好的是，所述单独的发电机形成相连接的发电机阵列，使得所述发电机的总容量能从小型多瓦发电机扩展到大型多兆瓦发电机。每个单独的发电机均可以“堆叠”或布置在中心支撑轴上并由系材连接到驱动机构，以使所述发电机的总容量能够增加。所述系材可平行于所述中心支撑轴。
所述发电机阵列可包括2个到100个单独的发电机，或者2个到50个单独的发电机，或者2个到20个单独的发电机。
一个优点在于，所述单独的发电机可以以较小的配置在工厂中进行组装，并且所述单独的发电机可以现场联接和堆叠，从而使运输的成本和复杂性最小化。因为每个单独的发电机均以较小的配置组装，所以这些单独的发电机更容易陆路或海上运输到所述发电机阵列的期望地点。
替代或另外地，发电机的较小堆叠可被制造和运输，并且这些较小堆叠然后可组装成较大堆叠以满足用户的电力要求。例如，可生产2个到10个发电机的子堆叠，然后根据需要联接而制造较大的堆叠。在这样的情况下，每个子堆叠的系材元件可连接到一起以形成完整堆叠的系材。
术语“系材”和“系材元件”在本文中可互换地使用。
在一些实施方式中，所述发电机阵列进一步包括容纳所述发电机阵列的结构支撑塔架。所述结构支撑塔架也可支撑叶片，所述叶片被布置成与自然流相互作用并驱动所述中心驱动轴以及所述驱动机构。所述支撑塔架还可提供太阳能板或太阳能板阵列的安装地点。
在优选实施方式中，所述发电机阵列进一步包括电存储装置。最好，所述电存储装置是电池，并且所述电池被布置成由自然能量流充电。在一些实施方式中，所述电池可由太阳能充电。在其他实施方式中，所述电池可由所述发电机阵列所生成的电力充电。由于所述或每个电池存储的能量相对较小，所以可以使用常规的电池和已经可用的存储手段，从而克服与自然能量流生成以在高峰期馈送电网的可再生能量的大规模存储关联的问题之一。
优选地，所述发电机阵列进一步包括一个或多个集成的电动马达，所述一个或多个集成的电动马达可被布置成由所述电存储装置和/或来自电网的能量供电。一旦电磁耦合器被激活并且所述发电机阵列与所述自然流驱动机构断开接合，所述集成的电动马达就可使用所述电池中存储的能量来使所述发电机阵列旋转。这将发生在没有自然能量流来驱动所述驱动轴和所述驱动机构的时候，或者由于操作安全极限而不能使用自然流的时候。例如，所述电池可用于存储与所述发电机阵列分离的太阳能电力单元的能量，或者可存储所述发电机阵列的剩余能量。因此，所述发电机阵列、存储装置和电动马达可用于负载平衡。
所述电动马达被集成到所述发电机阵列中并且仅在所述发电机阵列例如经由所述电磁耦合器与所述自然流驱动机构断开接合时被激活。如果本地或者电网不需要电能，则所述电动马达不必被接合。最好，当所述集成的电动马达被接合以驱动所述发电机阵列时，所述电磁耦合器与所述自然流驱动机构断开接合。优选地，当所述电磁耦合器接合或断开接合时，所述自然流驱动机构被摩擦制动器保持到位。当自然流不存在、太低或太高时，所述自然流驱动机构可保持在与所述中心驱动轴不连接的位置中。当所述自然流驱动机构断开接合时，所述发电机阵列则可以由所述集成的电动马达驱动以提供更受控且一致的电力供应。也可以调整集成到所述阵列中的多个电动马达以允许发生故障的马达待机。
还可提供一种布置成从至少一种形式的自然流发电的电能发电机，所述发电机具有连接到自然流驱动机构的驱动轴，所述发电机进一步包括以能断开接合的方式连接到所述驱动机构的多个单独的发电机，每个单独的发电机均适用于使所述自然流驱动机构旋转以进行发电，并且其中，所述发电机进一步包括电存储装置，所述电存储装置被布置成由自然能量流充电并且能够在不能利用自然流来驱动所述驱动机构时为电动马达供电以驱动所述发电机阵列。
在一些实施方式中，所述阵列可连接到机械装置。所述阵列的旋转可驱动附接的所述机械装置。在一些实施方式中，所述自然流驱动所述阵列，为电能存储装置充电。存储的电力可用于驱动集成的电动马达，并且所述阵列的旋转可用于驱动附接的所述机械装置。
优选地，发电机的所述阵列经由电磁耦合器以能断开接合的方式连接到所述自然流驱动机构。
所述单独的发电机连接到一起以形成发电机阵列。在优选实施方式中，每个单独的发电机均经由一系列系材连接以形成所述阵列。优选地，使用至少两个或更优选地至少三个系材。
最好，所述电动马达被集成在所述发电机阵列中。在一些实施方式中，可存在至少一个附加电动马达作为备用马达。
优选地，所述电动马达可以移动而与所述发电机阵列接合。在优选实施方式中，这借助电磁耦合器完成。最好，当期望连接所述电动马达并且所述电动马达被接合时，所述自然流驱动机构也可以与所述发电机阵列断开连接或断开接合。可借助电磁耦合器使所述驱动机构断开接合。也可利用驱动齿轮箱。当可用的自然流不足或者达到操作极限时，或者当所述发电机阵列需要与所述自然流驱动机构断开接合以便由所述集成的电动马达驱动时，摩擦制动器可用于减慢或保持所述自然流驱动轴。
将理解的是，在接合所述电动马达之前将所述阵列与所述自然流驱动机构断开接合会提高效率，否则集成的马达必然使所述阵列和自然流机构(例如风轮机叶片)旋转，从而需要基本上更强力的马达并且消耗显著更多的存储电力。
将理解的是，由所述发电机阵列和/或附接或局部化的太阳能板产生的电力可以馈入国家电网以及能够在本地使用或者为一个或多个电存储装置充电(这是当需求较高但可再生能源流较低时驱动所述电动马达所需的)。所述发电机从而提供来自可再生能量无污染源的更连续而可控的电力供应。
已经发现，对当自然流处于其最佳状态时产生的能量进行大规模电网存储存在困难。这已被认为是使用自然能量流发电的缺点。由于目前技术对于大规模存储没有商业化，所以在最佳流期间生成的电力目前不能被存储和控制以在需求较高但自然能量流较低时供应电网。
据信，通过从来自自然流和/或太阳能的过剩能量充电的电存储装置(可以是局部化的电池阵列)存储和汲取电力，根据本发明的第一方面的包括发电机阵列的所述发电机克服了这些缺陷。然后，这种存储的电力被汲取以驱动发电机阵列中的集成的电动马达。
优选地，所述发电机的电力流被监控和控制。控制器可远程实现。优选地，所述控制器可以是容纳在安装现场的控制器电路。所述控制器可以是布置成监控和控制所述发电机的计算器。所述控制器优选地能够监控以下中的至少一项：发电机输出；电池充电水平；电网的能量需求；孤岛现象；旋转速度；自然流速；马达接合；发电机与流驱动机构断开接合以及容纳在所述发电机内的其他传感器。
将理解的是，所述发电机从不完全依赖于可再生能量流的更稳定而受控的供应中提供了显著增强的发电。该系统完全无污染并且不依赖任何化石或人造燃料。使用由自然能量流生成的存储电能向发电机阵列中的集成的电动马达以及低供应和高需求的电网提供能量会减少对由燃料供电的电站的依赖需要，这种电站释放碳排放和/或核能，本身对环境造成重大风险并在提供能量方面造成长期财务成本。
有利地，所述发电机阵列可以容易地而成本有效地从相连接的小容量缩放到大容量电网或离网要求，并且可以在竖直或水平配置下组装。可通过从发电机添加或移除单独的发电机来进行发电机的缩放。
最好，所述发电机可利用多种设计与自然流相互作用，这将允许发电机使用太阳能、风力、水力和潮汐自然流来驱动发电机阵列。在一些实施方式中，中心轴可由可水平或竖直安装的风力驱动、水力驱动或潮汐驱动的叶片驱动。叶片或翼型可以是小型的。不一定需要大型叶片来驱动所述自然流驱动机构以便从发电机阵列获得高的发电量，如目前大容量风轮机的情况那样。
在另一实施方式中，所述发电机阵列可使用太阳能板阵列生成的太阳能借助集成的电动马达旋转。来自太阳能板阵列的太阳能可直接馈送到电网和/或存储在现场的电池中。替代地，来自太阳能电池阵列的电力可用于驱动所述集成的电动马达，并且所述发电机阵列的输出可馈送到电网。
所述发电机阵列的输出将大于所述太阳能电池阵列的输出，实现了增强的效率。例如，如果太阳能电池阵列输出为5kw并且用于为电池阵列充电，并且该电池阵列可以驱动1mw发电机阵列中的集成的电动马达，则假设通过充电、排放和传输实现5kw的运营损失，正输出增益为950kw。
在一些优选实施方式中，可利用垂直叶片。太阳能板可固装到所述支撑塔架，为可采取一个或多个电池的形式的电网或局部化的电存储装置提供额外的能量。
已经发现，在风流的情况下，用于支撑叶片和驱动齿轮箱的塔架不必非常高以捕捉高速的风使所述发电机阵列转动，如同大型高容量单个风轮机风力驱动发电机的情况。有利地，由于发电机阵列和马达的有限旋转阻力，所述发电机阵列也可以在相对较低的风速下运行。塔架的高度相对较低意指发电机阵列的陆基样式可以安置在现有电网基础设施附近，从而降低长传输线导致的低效。
优选地，每个单独的发电机均可在每个无刷发电机中包括单个高寿命周期密封陶瓷轴承。所述集成的电动马达也可包括单个高寿命周期密封陶瓷轴承。
有利地，使用单个高寿命周期密封陶瓷轴承大大增加了所述或每个单独的发电机的使用寿命并且减少了维护成本和停机时间。优选地，位于所述自然流驱动机构和所述发电机阵列之间的齿轮箱将包含高生命周期润滑剂。最好，所有其他所需的轴承都将是基于陶瓷的。
预计，由于塔架、叶片和发电机阵列的较小部件尺寸，所以使用根据本发明的第一或第二方面的发电机阵列将显著降低运输和专用的竖立设备成本。
根据本发明的第二方面，提供了一种使用根据本发明的第一方面的发电机来生成电力以供应到电存储装置供本地使用或者供应到电网的方法。
优选地，将来自自然流的能量存储在电存储装置中。如果出于任何原因不能利用自然流，则来自自然存储装置的能量可以用于为集成的电动马达供电以驱动发电机阵列。
优选地，当期望使用所述电动马达时，所述发电机阵列与自然流驱动机构断开接合。这可借助电磁耦合器完成。
根据本发明的第三方面，提供了一种单独的发电机，该单独的发电机包括转子和安装在轴部上的支撑支架上的对应定子，所述轴部能连接到另一单独的发电机的对应轴部，并且其中，所述转子能连接到多个系材元件以能够形成发电机阵列。
根据本发明的第四方面，提供了一种制造发电机的方法，该方法包括以下步骤：提供支撑轴和能由至少一种自然流旋转的自然流驱动轴，该方法进一步包括以下步骤：将至少两个单独的发电机安装在所述支撑轴上；使用多个系材连接所述发电机以形成阵列；以及将所述阵列连接到由所述自然流驱动轴驱动的驱动机构。
优选地，该方法包括以下步骤：经由齿轮箱可选地也经由电磁耦合器将所述自然流驱动轴连接到发电机阵列。
将所述单独的发电机连接到一起以形成所述发电机阵列，并且在优选实施方式中，每个单独的发电机均经由一系列系材连接以形成所述阵列。
现在，将仅参考附图通过举例的方式描述本发明，在附图中：
图1是根据本发明并且包括电驱动马达的发电机阵列的示意图；
图2是具有垂直驱动叶片的发电机阵列的示意图；
图3是具有水平驱动叶片的发电机阵列的示意图；
图4是具有垂直流动装置的混合风力潮汐发电机阵列的示意图；
图5是具有垂直驱动叶片和太阳能板的发电机阵列的示意图，其中太阳能板附接至围绕发电机阵列的支撑塔架；
图6a是根据本发明的发电机阵列的示意性侧视图；
图6b是图6a的发电机阵列的示意性立体图；以及
图6c是图6a的发电机阵列的示意性侧视图。
图1是根据本发明的发电机1的示意图，发电机1被布置成从至少一种形式的自然流发电，发电机具有中心驱动轴2，中心驱动轴2由自然能量流驱动并且连接到多个系材4，多个系材4又连接到多个单独的发电机6，从而形成阵列8的驱动机构。驱动机构的旋转又使阵列旋转并发电。发电机阵列8包括多个单独的发电机6，每个单独的发电机6也经由电磁耦合器连接到驱动机构2，每个单独的发电机均布置成利用驱动机构或集成的电动马达的旋转来发电。
单独的发电机6和集成的电动马达连接到系材以形成阵列。然后，系材连接到带花键的驱动轴，带花键的驱动轴连接到电磁耦合器然后直接连接到自然流驱动机构。
每个单独的发电机6均包括转子10和定子12。每个单独的发电机均经由支撑支架16支撑在中心支撑轴14上。
支撑支架16各附接至中心支撑轴14并从中向外延伸。
中心支撑轴14支撑多个定子10，多个定子10栓接到中心支撑轴上的支撑支架。陶瓷轴承被固定成使得它在使用时将位于定子12和相应转子10之间。然后，转子10位于定子12之上或者与定子12同轴。
转子10借助一系列系材4连接到彼此并连接到带花键的驱动轴2，从而形成包括连接系材4的纵向延伸阵列的驱动机构。随着驱动轴2的旋转，由一系列连接系材4形成的发电机阵列8使转子围绕中心支撑轴14和定子12旋转。
每个转子10均包含一系列极化磁体(未示出)。随着转子围绕包含一系列激励极和铜线的定子12旋转，磁极被磁体激励并产生电力。
中心支撑轴14是中空的并被布置成包含连接单独的发电机所需的所有布线18。
无刷电动马达20也围绕中心支撑轴设置并安装在支架上并且连接到阵列系材。用于马达20的布线也位于中心支撑轴中。
在该实施方式中，发电机包括四个转子和定子，每个转子-定子对均形成单独的发电机6，并且发电机还包括电动马达20。取决于发电机整体上所需的发电输出的规模，单独的发电机和集成的马达的数目可以增加或降低。设想可使用2-100个单独的发电机来形成发电机。
每个单独的发电机6均可以在现场外制造并运输到发电机所在地点并且现场连接到一起。相比于更常规的风轮机所需的大型发电机，每个单独的发电机6均小得多且更容易运输。
由单独的发电机生成的电力被供应到供电网以在本地使用或者被存储在电存储装置中。
现在转到图2，图2图示了具有垂直布置的叶片22的发电机阵列8，可以看出，发电机被容纳在结构支撑塔架24中。叶片22经由流驱动齿轮箱26和电磁耦合器28连接到中心驱动轴2。如图2和图3所示，叶片布置可以处于垂直或水平的驱动配置下。发电机阵列也可以布置成水平或垂直配置。
在图3的实施方式中，流驱动齿轮箱26经由电磁耦合器28定位在垂直自然流驱动轴36和发电机阵列8之间。叶片和垂直自然流驱动轴36连接到阵列驱动轴2并经由电磁耦合器28连接到流驱动齿轮箱26。驱动轴2与流驱动齿轮箱的连接可以借助电磁耦合器28(在图2和图3中最清楚地看到)进行控制。当自然流较低或者自然流高于操作安全极限但能量需求较高时，电磁耦合器28能够将发电机阵列8与自然流驱动齿轮箱26接合或断开接合。如果不能利用自然流但需求较高，则驱动轴2可以与流驱动齿轮箱26断开接合并且集成的电动马达20可以被接合以驱动发电机阵列。
在接合和断开接合期间，利用摩擦制动器30，自然流驱动齿轮箱26减速并且保持到位。将自然流驱动齿轮断开接合并保持自然流驱动齿轮固定会允许电动马达20驱动发电机阵列，电动马达20由在支撑塔架附近或支撑塔架中安置在现场的电池电力储备供电。
随着驱动齿轮与自然流驱动齿轮箱26断开接合，集成的电动马达20可以被接合以驱动发电机阵列。
使用电池中存储的能量来驱动发电机阵列提供了更连续的和更可控的电力供应以满足电网或离网要求。
提供了连接到控制器的控制电路。控制器监控来自发电机的电力流动并且远程或者在安装现场进行控制。控制器将监控：发电机输出；电池充电水平；以及来自电网的能量需求、孤岛现象、发电机阵列旋转速度、自然流速、马达接合、发电机阵列与流驱动齿轮接合和断开接合以及容纳在阵列内的其他传感器。
图3类似于图2，但图示了替代实施方式，其中叶片34被布置成使水平连接到流驱动齿轮箱26的驱动轴36旋转。针对相同的元件使用相同的附图标记。空气叶片被布置成如同螺旋桨那样旋转，并且自然流驱动轴36大致水平。驱动轴36连接到流驱动齿轮箱26，在这种情况下将移动转换成竖直旋转。如前所述，可以设置电磁耦合器28；这可以将驱动轴36移入或移出与流驱动齿轮箱26的连通。
如前所述，来自流驱动齿轮箱的驱动传递到驱动轴并且使一定数目的转子相对于对应数目的定子旋转。在该实施方式中，有一个电动马达和九个单独的发电机。
图4是混合风力和潮汐配置的示意图，其安装在浮动平台38上，浮动平台38可以系到其他平台和/或海床或河床。混合发电机阵列包括布置成风力发电的第一发电机阵列40。混合发电机包括布置成潮汐水流发电的第二发电机42。叶片布置可以处于垂直或水平的驱动配置下或二者的组合，但在该示例中，两个叶片布置均处于垂直驱动配置下。支撑塔架44、44'连接到浮动平台38。将理解的是，该配置或类似配置也可以利用为陆基水力和风力供电流解决方案和/或深海风力和洋流解决方案。支撑塔架44向上延伸并连接到风力供电流解决方案，并且用于潮汐流发电机的支撑塔架44'从平台向下延伸并被布置成防水的。
现在转到图5，图5图示了叶片46为竖直布置并且太阳能板48附接至支撑塔架24的外表面的实施方式。太阳能板可以围绕塔架附接360度或者可以布置成最大限度地暴露在阳光下。该配置适用于所有场地，但尤其适用于城市环境、小型场地、屋顶、偏远地区或者活动式或临时地点以及水运船只以便每平方米空间获得最大可再生能量捕获量。
太阳能板阵列可将电力直接馈送到电网或本地电能存储装置。太阳能板阵列还可以被布置成驱动集成的电动马达以运行发电机阵列。
图6a至图6c示出了替代发电机阵列61，其具有五个单独的发电机66和一个集成的马达80。
图6a是根据本发明并被布置成从至少一种形式的自然流发电的替代发电机61的示意图，发电机具有中心驱动轴62，中心驱动轴62由自然能量流驱动并且连接到多个系材64，多个系材64又连接到多个单独的发电机66，从而形成阵列68的驱动机构。驱动机构的旋转又使阵列68旋转并发电。发电机阵列68包括多个单独的发电机66，每个单独的发电机66也经由电磁耦合器连接到驱动机构62，每个单独的发电机均布置成利用驱动机构或集成的电动马达的旋转来发电。
单独的发电机66和集成的电动马达80连接到系材以形成阵列。然后，系材连接到带花键的驱动轴，带花键的驱动轴连接到电磁耦合器然后直接连接到自然流驱动机构。
每个单独的发电机66均包括转子70和定子72。每个单独的发电机均经由支撑支架76支撑在中心支撑轴74上。
支撑支架76各附接至中心支撑轴74并从中向外延伸。
中心支撑轴74支撑多个定子70，多个定子70栓接到中心支撑轴上的支撑支架。陶瓷轴承被固定使得它在使用时将位于定子72和相应转子70之间。然后，转子70位于定子72之上或者与定子72同轴。
转子70借助一系列系材64连接到彼此并连接到带花键的驱动轴，从而形成包括连接系材64的纵向延伸阵列的驱动机构。随着驱动轴62的旋转，由一系列连接系材64形成的发电机阵列68使转子围绕中心支撑轴64和定子72旋转。
系材连接安装件65设置在每个转子70上(包括电动马达80的转子)，以便于将系材64连接到每个转子，从而将发电机和马达联接到一起。
在替代实施方式中，超过一个的集成的电动马达80可设置在单个阵列68内。
在图6a至图6c所示的示例中，提供四个系材来连接发电机阵列。系材是刚性的并且沿着阵列纵向布置，使得每个转子均连接到每个系材。
在替代实施方式中，可提供不同数目的系材，例如3个、5个、6个、7个、8个、9个或10个系材。在替代或另外的实施方式中，并非所有的转子都可连接到所有的系材，例如，每个转子均可连接到交替的系材，或者仅连接到系材的子组。在替代或另外的实施方式中，系材可以不是纵向的，可替代地例如围绕发电机阵列弯曲。
在一端，系材64连接到轴承67。轴承保持在中心支撑轴64上，并且在中心支撑轴64上自由旋转，从而允许转子相对于定子旋转。
在另一端，系材64经由中心驱动轴上的电磁耦合器或离合器62连接到驱动机构。因此，阵列可以在需要时与自然流分离。
技术人员将理解，在替代示例中，马达80可位于沿着阵列68的任何位置，并且不限于如图6a至图6c所示的阵列的一端。
关于图1至图5所示的示例所讨论的任何特征都可以应用于图6a至图6c所示的示例。
将理解的是，虽然发电机阵列在该实施方式中已被描述为至少部分由自然流驱动，但是阵列的设计本身适用于许多其他应用。例如，阵列可用于生成足够的电力以为一个或多个能量存储装置充电。存储的电力可以用于驱动集成的电动马达以及使阵列旋转。将理解的是，阵列的旋转可以驱动可附接至一个或多个阵列的另一机械装置。