EP3052801A1 - Rotor pour éolienne a axe vertical - Google Patents

Rotor pour éolienne a axe vertical

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Publication number
EP3052801A1
EP3052801A1 EP14793881.5A EP14793881A EP3052801A1 EP 3052801 A1 EP3052801 A1 EP 3052801A1 EP 14793881 A EP14793881 A EP 14793881A EP 3052801 A1 EP3052801 A1 EP 3052801A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wing
rotor
wind turbine
turbine according
edge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14793881.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Rainer MÖLLER
Sylvain ADAMS
Stéphane RAQUIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EFI Automotive SA
Original Assignee
Electricfil Automotive SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electricfil Automotive SAS filed Critical Electricfil Automotive SAS
Publication of EP3052801A1 publication Critical patent/EP3052801A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/061—Rotors characterised by their aerodynamic shape, e.g. aerofoil profiles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of apparatus for capturing the energy of a fluid in motion, and it is particularly aimed at wind turbines capable of transforming wind energy into mechanical or electrical energy.
  • the object of the invention relates to a wind turbine with a vertical or substantially vertical axis of rotation.
  • Vertical-axis wind turbines have a number of advantages over horizontal-axis wind turbines, such as the lack of a mechanism to direct them in the direction of the wind, correct operation even with a rapidly changing wind. orientation, and a static positioning of the electric generator facilitating the electrical connection.
  • the patent application FR 2 567 588 describes a vertical axis wind turbine to eliminate the use of the auxiliary start-up system while increasing the yield.
  • the wind turbine described by this document comprises a support structure for blades in the form of a vertical axis of rotation radially equipped with arms at the end of which are fixed blades.
  • Each blade comprises on the one hand, a wing having a leading edge connected to a trailing edge by a body delimiting an outer face and an inner face and, on the other hand, a deflector extending away from the edge of the blade. wing attack.
  • This wind turbine has poor performance and is not designed to start alone.
  • Patent application WO 2010/125599 also describes a wind turbine having a series of blades mounted at the end of arms extending radially from a rotatably driven shaft. Each blade comprises on the one hand, a wing and on the other hand a deflector extending facing the inner face of the wing and in a profile identical to the inner face of the wing in order to delimit a corridor of width constant.
  • This wind turbine is designed to allow the self-starting of the rotor even in case of wind at low speed.
  • this wind turbine does not have a good performance and can not start in practice with a low wind speed,
  • the object of the invention is therefore to overcome the drawbacks of prior technical solutions by proposing a new wind turbine rotor designed to allow starting without the need for an assistance or auxiliary system, even in case of low speed winds, any by achieving a high yield.
  • the invention thus relates to a rotor for vertical axis wind turbine having a support structure of a series of blades distributed at the periphery of the structure and each comprising on the one hand, a wing having a leading edge connected to an edge. by a body delimiting an outer face and an inner face and on the other hand, a deflector extending away from the leading edge of the wing and vis-à-vis the inner face of the wing on a limited length to delimit with the wing, an air inlet corridor.
  • the deflector has an edge external located in the extension of the rope sign to delimit the entrance of the air inlet corridor, the deflector extending vis-à-vis the inner face of the wing to delimit with the wing, an air inlet corridor whose width decreases from the leading edge towards the trailing edge.
  • the rotor according to the invention further comprises, in combination, one and / or the other of the following additional characteristics:
  • the air inlet corridor decreases by between 30 and 50% between its inlet and its outlet, delimited respectively by the external and internal edges of the deflector,
  • the maximum width of the entrance lane is equal to a value between 10 and 20% of the length of the chord line of the wing
  • the leading edge has a convex profile connecting the inner and outer faces between them and the inner and outer faces have different profiles such that the line of camber of the wing has from the leading edge , an arrow towards the internal face, and from the trailing edge, an arrow towards the external face,
  • the arrow of the line of camber of the wing towards the internal face has a value between 0,5% and 2% of the length of the line of cord of the wing while the arrow of the line of camber from the wing to the outer face has a value between 3 and 5% of the length of the wing line of the wing,
  • the wing for each blade, the wing possesses, from the leading edge, inner and outer faces of curved profile, and from the curved profile, a profile narrowing to the trailing edge,
  • the maximum thickness presented by the wing is equal to a value between 20 and 30% of the length of the wing line of the wing
  • - the sum of the lengths of the rope line of the blade wings is equal to a value between 0.45 and 0.55 times the circumference of the circle passing through the outer surfaces of the wings
  • the support structure of the blades comprises a disc and a ring between which the blades are mounted, the ring leaving in its center an opening for the air,
  • the rotor is equipped with a generator with permanent magnets
  • the rotor comprises an even number of blades
  • the disk is provided at its periphery with a protective skirt extending in the opposite direction of the blades.
  • Another object of the invention relates to a wind turbine equipped with a rotor according to the invention and with a vertical axis comprising a stator equipped with a rotation guide system for the rotor.
  • Figure 1 is an elevational sectional view of a wind turbine according to the invention.
  • Figure 2 is a perspective view of an exemplary embodiment of a rotor according to the invention for a wind turbine illustrated in Fîg. 1.
  • Figure 3 is a cross sectional view of the rotor according to the invention, showing the relative arrangement of the blades.
  • Figure 4 is a view showing the profile of a wing according to the invention.
  • the subject of the invention relates to a wind turbine 1 comprising a stator 2, equipped with a rotation guide system 3, for a rotor 4 along an axis of rotation X.
  • the rotor 4 rotates around the axis of rotation X in a direction of movement, shown in FIG. 3, by the arrow f (Fig. 3).
  • the wind turbine 1 is mounted so that the axis of rotation X of the rotor 4 extends vertically or substantially vertically during its operation. It should be noted that the wind turbine 1 according to the invention can also be easily positioned in different positions with its axis of rotation which is perpendicular or substantially perpendicular to the direction of the fluid.
  • the rotor 4 comprises a support structure 6 for a series of blades 7 distributed advantageously, in a regular manner, at the periphery of the support structure 6.
  • the structure of FIG. support 6 comprises a lower disc 8 supporting one of the lower ends of the blades 7 and a crown 9 said upper fixed on the upper ends of the blades 7.
  • the ring 9 leaves in its center, an opening 11 for the passage air.
  • the disk 8 is advantageously solid while being provided at its center with an axis 12 cooperating with the rotational guiding system 3.
  • this support structure 6 of the blades 7 can be made differently.
  • this support structure 6 may comprise an axis from which radially extend arms at the ends of which the blades 7 are fixed.
  • the blades 7 are mounted to extend parallel to each other and parallel to the axis of rotation X. In the example shown, the blades 7 are considered to extend vertically.
  • Each blade 7 comprises a flange 13 having a leading edge 14 connected to a trailing edge 15 by a body 16 which delimits on one side, an outer face 17 and on the opposite side, an inner face 18 (FIG. .
  • the faces 17 and 18 of the body 16 of the wing 13 are said external and internal in consideration of the inside and outside of the rotor 4.
  • each wing 13 has a line of rope 19 corresponding to the line straight line between the end points of the leading edge 14 and the trailing edge 15 (Fig. 4).
  • each wing 13 has a camber line corresponding to the median line 20 between the outer 17 and inner 18 faces of the body 16.
  • the bodies 16 of the wings 17 thus extend continuously between the disk 8 and the ring 9 with the leading edges 14 and the trailing edges 15 which extend parallel to the axis of rotation X.
  • the wings 13 are oriented so as to be contained entirely within a circle C passing through at least a portion of the outer faces 17 of the wings.
  • the circle C thus corresponds to the maximum surface covered by the blades 7 during their rotation.
  • Circle C is thus tangent on at least a portion of the outer faces of wings 13.
  • Each blade 7 also comprises a deflector 21 extending at a distance from the leading edge 14 of the eye 13.
  • Each deflector 21 also extends continuously between the disc 8 and the crown 9.
  • Each deflector 21 is delimited by an edge external 22 and the opposite, by an inner edge 23.
  • the outer edges 22 and inner 23 taken into consideration from the inside and outside of the rotor extend parallel to each other and parallel to the axis of rotation X.
  • the outer edges 22 of the baffles are advantageously located substantially at the circle C.
  • the deflector 21 extends opposite the wing 13 over a limited length to delimit with this wing 13, an air inlet corridor 25 whose width 1 decreases leading edge 14 towards the trailing edge 15, the inlet corridor 25 and has an entrance delimited between the outer edge 22 of the deflector and the portion of the wing 13 in correspondence, namely the edge 14, and an output delimited between the inner edge 23 and the portion of the wing in correspondence, namely the inner face 18.
  • the deflector 21 is located inside the wing 13 placed vis-a-vis.
  • the outer edge 22 of the deflector 21 is advantageously located in the extension of the rope line 19.
  • the associated deflector 21 extends from a point situated on the extension of the rope line 19 of the wing 13 and over a limited length, facing the inner face 18 of the wing, to delimit with it, the air inlet corridor 25 whose width decreases from the leading edge 14 and towards the trailing edge 15.
  • the air inlet corridor 25 progressively decreases between its inlet and its outlet, that is to say that its width 1 progressively decreases from its inlet to its outlet.
  • the air inlet corridor 25 decreases by a value between 30 and 50% between its inlet and its outlet.
  • the distance between the deflector 21 and the wing 13 is reduced by going from the outside to the inside to accelerate the speed of the air passing in this direction. This fast airflow favors the attachment of the boundary layer.
  • the distance between the deflector 21 and the wing 13 must be large enough to let a significant amount of air pass between the two and sufficiently small not to increase the drag of the wing 13.
  • the maximum width of the entry corridor 25 is equal to a value between 10 and 20% of the length of the rope line 19 of the wing 13.
  • leading edge 14 has a convex profile connecting the inner 18 and outer 17 faces between them.
  • the inner 18 and outer 17 faces have different profiles such that the line of camber 20 of the wing has from the leading edge 14, an arrow d towards the inner face 18 and from the trailing edge 15, a arrow d to the outer face 17.
  • the wing 13 has a camber line 20 with a positive arrow for the portion 1a closer to the leading edge 14 (curved towards the inside of the rotor) while the camber line 20 has a negative arrow (bulging outwardly of the rotor), for the part located near the trailing edge 15.
  • This arrangement makes it possible to obtain a good coefficient of torque in the direction of rotation of the wind.
  • the arrow d of the camber line 20 of the wing has, towards the inner face 18, a value between 0.5 and 2% and for example a value equal to 1% of the length of the rope line 19 of the wing, while the arrow d of the camber line 20 of the wing towards the outer face 17 possesses a value between 3 and 5% of the length of the rope line 19 of the wing and for example a value equal to 4%.
  • the wing has a not too high drag.
  • the outer face 17 of the wing follows, on a portion substantially the circle C of the rotor of the wind turbine and that the outer edge 22 of the deflector 21 is located approximately on this circle C, thus allowing to obtain a relatively weak drag for the movement of the wing against the direction of the wind.
  • the wing 13 possesses, from the leading edge 14, inner and outer faces 17 and 17 of convex profile, and from the curved profile, a profile narrowing as far as 'at the trailing edge.
  • Each wing 13 thus has a body 16 of three-dimensional shape.
  • the maximum thickness presented by the wing 13 is equal to a value between 20 and 30% of the length of the rope line 19 of the wing.
  • the sum of the lengths of the rope line 19 of the set of wings 13 of the rotor 4 is equal to a value between 0.45 and 0.55 times the circumference of the circle C passing through the outer faces 17 of the wings.
  • Such a dimensioning makes it possible to overcome the friction torque even at very low wind speed.
  • Such dimensioning makes it possible to provide a relatively large torque.
  • the rotor 4 comprises an even number of blades 7.
  • each wing 13 which must move in the opposite direction to the wind is counterbalanced by a wing of the same size and the same lever arm that moves in the direction of the wind.
  • it may be provided to make a rotor with four wings.
  • the rotor according to the invention and in particular by virtue of the positioning of the deflector with respect to the wing and its shape relative to the wing, makes it possible to obtain a wind turbine with a good efficiency and can start even with a wind with a low speed.
  • the rotor is equipped with a generator 31 with permanent magnets.
  • the disk 8 is provided at its periphery with a protective skirt 30 extending in the opposite direction of the blades and making it possible to protect the permanent magnet generator 31, a part of which is mounted integral with the disk 8.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un rotor pour éolienne à axe vertical comportant une structure de support (6) d'une série de pales (7) réparties à la périphérie de la structure et comportant chacune d'une part, une aile (13) présentant un bord d'attaque (14) relié à un bord de fuite (15) par un corps (16) délimitant une face externe (17) et une face interne (18) et d'autre part, un déflecteur (21) s'étendant à distance du bord d'attaque de l'aile et en vis-à-vis de la face interne (18) de l'aile (13) sur une longueur limitée pour délimiter avec l'aile (13), un couloir d'entrée d'air (25). Selon l'invention, pour chaque pale, le déflecteur (21) possède un bord externe (22) situé dans le prolongement de la ligne de corde pour délimiter l'entrée du couloir d'entrée d'air (25), le déflecteur s'étendant en vis-à-vis de la face interne (18) de l'aile pour délimiter avec l'aile, un couloir d'entrée d'air (25) dont la largeur décroît du bord d'attaque (14) en direction du bord de fuite (15).

Description

ROTOR POUR EOLIENNE A AXE VERTICAL
La présente invention concerne le domaine technique des appareils permettant de capter l'énergie d'un fluide en mouvement, et elle vise en particulier les éoliennes capables de transformer l'énergie du vent en une énergie mécanique ou électrique.
Selon l'application préférée, l'objet de l'invention concerne une éolienne à axe de rotation vertical ou sensiblement vertical.
Les éoliennes à axe vertical présentent, par rapport aux éoliennes à axe horizontal, un certain nombre d'avantages tels que l'absence d'un mécanisme pour les orienter dans le sens du vent, un fonctionnement correct même avec un vent qui change rapidement d'orientation, et un positionnement statique du générateur électrique facilitant le raccordement électrique.
Dans le domaine des éoliennes à axe vertical, il est connu les éoliennes exploitant principalement la traînée différentielle, telles que les éoliennes de type Savonius. Ce type d'éoliennes présente une conception simple, fonctionnant correctement avec des vents turbulents et démarrant généralement seul, mais présente toutefois un rendement faible.
Il est également connu les éoliennes de type Darrieus qui exploitent principalement la portance. Ce type d'éolienne permet d'obtenir des rendements supérieurs aux éoliennes de type Savonius, mais présente l'inconvénient d'une difficulté à démarrer seul ou sans assistance.
Par exemple, la demande de brevet FR 2 567 588 décrit une éolienne à axe vertical visant à supprimer le recours au système auxiliaire de mise en route tout en augmentant le rendement. L'éolienne décrite par ce document comprend une structure de support pour des pales se présentant sous la forme d'un axe de rotation vertical équipé radialement de bras à l'extrémité desquels sont fixées des pales. Chaque pale comporte d'une part, une aile présentant un bord d'attaque relié à un bord de fuite par un corps délimitant une face externe et une face interne et d'autre part, un déflecteur s'étendant à distance du bord d'attaque de l'aile. Cette éolienne présente un mauvais rendement et n'est pas conçue pour démarrer seule. La demande de brevet WO 2010/125599 décrit également une éolienne comportant une série de pales montées à l'extrémité de bras s'étendant radialement à partir d'un axe entraîné en rotation. Chaque pale comporte d'une part, une aile et d'autre part un déflecteur s'étendant en regard de la face interne de l'aile et selon un profil identique à la face interne de l'aile afin de délimiter un couloir de largeur constante. Cette éolienne est conçue pour permettre l'auto-démarrage du rotor même en cas de vent à faible vitesse. Toutefois, cette éolienne ne présente pas un bon rendement et ne peut démarrer en pratique avec une faible vitesse de vent,
Il est connu par les documents WO 2005/040559 et CN 102661239 de réaliser chaque pale d'un rotor ou stator par au moins une première ailette dont la face interne s'étend en relation avec la face externe d'une deuxième ailette pour délimiter un couloir de section décroissante à partir des bords d'attaque des ailettes. Ce type de conception est particulièrement avantageux pour des applications à des ventilateurs ou turbines mais aucun avantage n'apparaît pour des éoliennes. De façon complémentaire, les caractéristiques de réalisation des pales décrites par ces documents, même appliquées à des éoliennes, ne permettent pas d'obtenir un bon rendement et un démarrage avec une faible vitesse du vent.
L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients des solutions techniques antérieures en proposant un nouveau rotor pour éolienne conçu pour permettre le démarrage sans recourir à un système d'assistance ou auxiliaire, même en cas de vents à vitesse faible, tout en atteignant un haut rendement.
L'invention concerne ainsi un rotor pour éolienne à axe vertical comportant une structure de support d'une série de pales réparties à la périphérie de la structure et comportant chacune d'une part, une aile présentant un bord d'attaque relié à un bord de fuite par un corps délimitant une face externe et une face interne et d'autre part, un déflecteur s'étendant à distance du bord d'attaque de l'aile et en vis-à-vis de la face interne de l'aile sur une longueur limitée pour délimiter avec l'aile, un couloir d'entrée d'air. Selon l'invention, pour chaque pale, le déflecteur possède un bord externe situé dans le prolongement de la Signe de corde pour délimiter l'entrée du couloir d'entrée d'air, le déflecteur s'étendant en vis-à-vis de la face interne de l'aile pour délimiter avec l'aile, un couloir d'entrée d'air dont la largeur décroit du bord d'attaque en direction du bord de fuite.
Le rotor selon l'invention comporte en outre, en combinaison, l'une et/ou l'autre des caractéristiques additionnelles suivantes :
- pour chaque pale, le couloir d'entrée d'air décroit progressivement,
- pour chaque pale, le couloir d'entrée d'air décroit d'une valeur comprise entre 30 et 50% entre son entrée et sa sortie, délimitées respectivement par les bords externe et interne du déflecteur,
- pour chaque pale, la largeur maximale du couloir d'entrée est égale à une valeur comprise entre 10 et 20% de la longueur de la ligne de corde de l'aile,
- au moins une partie de la face externe des ailes s'étend selon un cercle à partir duquel sont localisés les bords externes des déflecteurs,
- pour chaque aile, le bord d'attaque présente un profil convexe reliant les faces interne et externe entre elles et les faces interne et externe présentent des profils différents tels que la ligne de cambrure de l'aile possède à partir du bord d'attaque, une flèche vers la face interne, et à partir du bord de fuite, une flèche vers la face externe,
- pour chaque pale, la flèche de la ligne de cambrure de l'aile vers la face interne, possède une valeur comprise entre 0,5% et 2% de la longueur de la ligne de corde de l'aile tandis que la flèche de la ligne de cambrure de l'aile vers la face externe possède une valeur comprise entre 3 et 5% de la longueur de la ligne de corde de l'aile,
- pour chaque pale, l'aile possède à partir du bord d'attaque, des faces interne et externe de profil bombé, et à partir du profil bombé, un profil se rétrécissant jusqu'au bord de fuite,
- pour chaque pale, l'épaisseur maximale présentée par l'aile est égale à une valeur comprise entre 20 et 30% de la longueur de la ligne de corde de l'aile, - la somme des longueurs de la ligne de corde des ailes des pales est égale à une vaieur comprise entre 0,45 et 0,55 fois la circonférence du cercle passant par les surfaces externes des ailes,
- la structure de support des pales comporte un disque et une couronne entre lesquels les pales sont montées, la couronne laissant subsister dans son centre une ouverture pour l'air,
- le rotor est équipé d'un générateur à aimants permanents,
- le rotor comporte un nombre pair de pales,
- le disque est pourvu à sa périphérie d'une jupe de protection s'étendant en direction opposée des pales.
Un autre objet de l'invention concerne une éolienne équipée d'un rotor conforme à l'invention et avec un axe vertical comportant un stator équipé d'un système de guidage en rotation pour le rotor.
Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.
La Figure 1 est une vue d'ensemble en coupe élévation d'une éolienne conforme à l'invention.
La Figure 2 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'un rotor conforme à l'invention pour une éolienne illustrée à la Fîg. 1.
La Figure 3 est une vue en coupe transversale du rotor conforme à l'invention, montrant la disposition relative des pales.
La Figure 4 est une vue montrant le profil d'une aile conforme à l'invention.
Tel que cela ressort des Figures, l'objet de l'invention concerne une éolienne 1 comportant un stator 2, équipé d'un système de guidage en rotation 3, pour un rotor 4 selon un axe de rotation X. Le rotor 4 tourne autour de l'axe de rotation X selon un sens de déplacement, représenté à la Fig. 3, par la flèche f (Fig. 3).
Selon une application préférée, ['éolienne 1 est montée de manière que l'axe de rotation X du rotor 4 s'étende verticalement ou sensiblement verticalement lors de son fonctionnement. Il est à noter que l'éolienne 1 selon l'invention peut également être facilement positionnée dans des positions différentes avec son axe de rotation qui se trouve perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire par rapport à la direction du fluide.
Tel que cela ressort plus précisément des Fig. 1 et 2, le rotor 4 comporte une structure de support 6 pour une série de pales 7 réparties avantageusement, de manière régulière, à la périphérie de la structure de support 6. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les dessins, la structure de support 6 comporte un disque inférieur 8 supportant l'une des extrémités inférieures des pales 7 et une couronne 9 dite supérieure fixée sur les extrémités supérieures des pales 7. De préférence, la couronne 9 laisse subsister en son centre, une ouverture 11 pour le passage de l'air. Le disque 8 est avantageusement plein en étant pourvu en son centre d'un axe 12 coopérant avec le système de guidage en rotation 3.
Bien entendu, la structure de support 6 des pales 7 peut être réalisée de manière différente. Par exemple, cette structure de support 6 peut comporter un axe à partir duquel s'étendent radialement des bras aux extrémités desquels les pales 7 sont fixées.
Les pales 7 sont montées pour s'étendre parallèlement entre elles et parallèlement à l'axe de rotation X. Dans l'exemple illustré, les pales 7 sont considérées comme s'étendant verticalement. Chaque pale 7 comporte une aile 13 présentant un bord d'attaque 14 relié à un bord de fuite 15 par un corps 16 qui délimite d'un côté, une face externe 17 et du côté opposé, une face interne 18 (Fig. 3). Les faces 17 et 18 du corps 16 de l'aile 13 sont dites externe et interne en considération de l'intérieur et de l'extérieur du rotor 4. De manière classique, chaque aile 13 présente une ligne de corde 19 correspondant à la ligne droite prise entre les points d'extrémité du bord d'attaque 14 et du bord de fuite 15 (Fig. 4). De même, chaque aile 13 présente une ligne de cambrure correspondant à la ligne médiane 20 entre les faces externe 17 et interne 18 du corps 16.
Les corps 16 des ailes 17 s'étendent ainsi continûment entre le disque 8 et la couronne 9 avec les bords d'attaque 14 et les bords de fuite 15 qui s'étendent parallèlement à l'axe de rotation X. Comme cela ressort plus précisément de la Fig. 3, les ailes 13 sont orientées de manière à être contenues entièrement à l'intérieur d'un cercle C passant par au moins une partie des faces externes 17 des ailes. Le cercle C correspond ainsi à la surface maximale couverte par les pales 7 lors de leur rotation. Le cercle C est ainsi tangent sur au moins une partie des faces externes des ailes 13.
Chaque pale 7 comporte également un déflecteur 21 s'étendant à distance du bord d'attaque 14 de l'aiie 13. Chaque déflecteur 21 s'étend également continûment entre le disque 8 et la couronne 9. Chaque déflecteur 21 est délimité par un bord externe 22 et à l'opposé, par un bord interne 23. Les bords externe 22 et interne 23 pris en considération de l'intérieur et l'extérieur du rotor s'étendent parallèlement entre eux et parallèlement à l'axe de rotation X. Les bords externes 22 des déflecteurs sont situés avantageusement au niveau sensiblement du cercle C.
Conformément à l'invention, pour chaque pale 7, le déflecteur 21 s'étend en vis-à-vis de l'aile 13 sur une longueur limitée pour délimiter avec cette aile 13, un couloir d'entrée d'air 25 dont la largeur 1 décroit du bord d'attaque 14 en direction du bord de fuite 15, Le couloir d'entrée 25 présente ainsi une entrée délimitée entre le bord externe 22 du déflecteur et la partie de l'aile 13 en correspondance, à savoir le bord d'attaque 14, et une sortie délimitée entre le bord interne 23 et la partie de l'aile en correspondance, à savoir la face interne 18. il ressort clairement des Fig. 3 et 4, que le déflecteur 21 est situé à l'intérieur de l'aile 13 placée en vis-à- vis. Comme cela apparaît plus précisément sur la Fig. 4, le bord externe 22 du déflecteur 21 est situé avantageusement dans le prolongement de la ligne de corde 19.
Ainsi, pour chaque pale 7, le déflecteur 21 associé s'étend d'un point situé sur le prolongement de la ligne de corde 19 de l'aile 13 et sur une longueur limitée, en vis-à-vis de la face interne 18 de l'aile, pour délimiter avec celle-ci, le couloir d'entrée d'air 25 dont la largeur décroit à partir du bord d'attaque 14 et en direction du bord de fuite 15. Selon une variante avantageuse de réalisation, le couloir d'entrée d'air 25 décroit progressivement entre son entrée et sa sortie c'est-à-dire que sa largeur 1 décroit progressivement de son entrée jusqu'à sa sortie.
Avantageusement, pour chaque pale 7, le couloir d'entrée d'air 25 décroit d'une valeur comprise entre 30 et 50% entre son entrée et sa sortie.
Il doit donc être considéré que la distance entre le déflecteur 21 et l'aile 13 se réduit en allant de l'extérieur vers l'intérieur afin d'accélérer la vitesse de l'air en passant dans ce sens. Ce flux d'air rapide favorise l'accrochage de la couche limite. La distance entre le déflecteur 21 et l'aile 13 doit être suffisamment grande pour laisser passer une quantité significative d'air entre les deux et suffisamment petite pour ne pas trop augmenter la traînée de l'aile 13. Avantageusement, pour chaque pale 7, la largeur maximale du couloir d'entrée 25 est égale à une valeur comprise entre 10 et 20% de la longueur de la ligne de corde 19 de l'aile 13.
Selon une variante de réalisation illustrée sur les dessins, pour chaque pale 7, le bord d'attaque 14 présente un profil convexe reliant les faces interne 18 et externe 17 entre elles.
Les faces interne 18 et externe 17 présentent des profils différents tels que la ligne de cambrure 20 de l'aile possède à partir du bord d'attaque 14, une flèche d vers la face interne 18 et à partir du bord de fuite 15, une flèche d vers la face externe 17. En d'autres termes, l'aile 13 présente une ligne de cambrure 20 avec une flèche positive pour la partie !a plus proche du bord d'attaque 14 (bombé vers l'intérieur du rotor) tandis que la ligne de cambrure 20 présente une flèche négative (bombé vers l'extérieur du rotor), pour la partie située à proximité du bord de fuite 15. Cette disposition permet d'obtenir un bon coefficient de couple dans ie sens de rotation de l'éolienne.
Selon une variante avantageuse de réalisation, pour chaque pale 7, la flèche d de la ligne de cambrure 20 de l'aile possède, vers la face interne 18, une valeur comprise entre 0,5 et 2% et par exemple une valeur égaie à 1% de ia longueur de la ligne de corde 19 de l'aile, tandis que la flèche d de la ligne de cambrure 20 de l'aile vers !a face externe 17 possède une valeur comprise entre 3 et 5% de la longueur de la ligne de corde 19 de l'aile et par exemple une valeur égale à 4%. Selon cette variante de réalisation, l'aile présente une traînée pas trop élevée.
Il est à noter que la face externe 17 de l'aile suit, sur une partie sensiblement le cercle C du rotor de l'éolienne et que le bord externe 22 du déflecteur 21 se trouve à peu près situé sur ce cercle C, permettant ainsi d'obtenir une traînée relativement faible pour le mouvement de l'aile contre le sens du vent.
Tel qu'il ressort des Figures, pour chaque pale 7, l'aile 13 possède à partir du bord d'attaque 14, des faces interne 18 et externe 17 de profil bombé, et à partir du profil bombé, un profil se rétrécissant jusqu'au bord de fuite. Chaque aile 13 possède ainsi un corps 16 de forme tridimensionnelle. Pour chaque pale 7, l'épaisseur maximale présentée par l'aile 13 est égale à une valeur comprise entre 20 et 30% de la longueur de la ligne de corde 19 de l'aile. Un tel dimensionnement permet d'augmenter l'angle d'incidence maximal avant décrochage. Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, la somme des longueurs de la ligne de corde 19 de l'ensemble des ailes 13 du rotor 4 est égale à une valeur comprise entre 0,45 et 0,55 fois la circonférence du cercle C passant par les faces externes 17 des ailes. Un tel dimensionnement permet de vaincre Se couple de friction même à très faible vitesse du vent. Un tel dimensionnement permet de fournir un couple relativement important.
Selon une variante avantageuse de réalisation, le rotor 4 comporte un nombre pair de pales 7. Ainsi, chaque aile 13 qui doit se déplacer dans le sens opposé au vent, est contrebalancée par une aile de même taille et de même bras de levier qui se déplace dans le sens du vent. Par exemple, il peut être prévu de réaliser un rotor avec quatre ailes.
Il ressort de la description qui précède que le rotor selon l'invention et en particulier grâce au positionnement du déflecteur par rapport à l'aile et à sa forme par rapport à l'aile, permet d'obtenir une éolienne avec un bon rendement et pouvant démarrer même avec un vent présentant une vitesse faible. Avantageusement, le rotor est équipé d'un générateur 31 à aimants permanents. Selon une variante de réalisation illustrée plus particulièrement à la Fig. 1, le disque 8 est pourvu à sa périphérie d'une jupe de protection 30 s'étendant en direction opposée des pales et permettant de protéger le générateur à aimants permanents 31 dont une partie est montée solidaire du disque 8.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Rotor pour éolienne à axe vertical comportant une structure de support (6) d'une série de paies (7) réparties à la périphérie de la structure et comportant chacune d'une part, une aile (13) présentant un bord d'attaque (14) relié à un bord de fuite (15) par un corps (16) délimitant une face externe (17) et une face interne (18) et d'autre part, un déflecteur (21) s'étendant à distance du bord d'attaque de l'aile et en vis-à-vis de la face interne (18) de l'aile (13) sur une longueur limitée pour délimiter avec l'aile (13), un couloir d'entrée d'air (25), caractérisé en ce que pour chaque pale, le déflecteur (21) possède un bord externe (22) situé dans le prolongement de la ligne de corde (19) pour délimiter l'entrée du couloir d'entrée d'air (25), le déflecteur s'étendant en vis-à-vis de la face interne (18) de l'aile pour délimiter avec l'aile, un couloir d'entrée d'air (25) dont la largeur décroit du bord d'attaque (14) en direction du bord de fuite (15).
2 - Rotor pour éolienne selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour chaque pale (7), le couloir d'entrée d'air (25) décroit progressivement.
3 - Rotor pour éolienne selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pour chaque pale (7), le couloir d'entrée d'air (25) décroit d'une valeur comprise entre 30 et 50% entre son entrée et sa sortie, délimitées respectivement par les bords externe et interne du déflecteur (21).
4 - Rotor pour éolienne selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour chaque pale (7), la largeur maximale du couloir d'entrée (25) est égale à une valeur comprise entre 10 et 20% de la longueur de la ligne de corde (19) de l'aile.
5 - Rotor pour éolienne selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins une partie de la face externe (17) des ailes (13) s'étend selon un cercle (C) à partir duquel sont localisés les bords externes (22) des déflecteurs (21).
6 - Rotor pour éolienne selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que pour chaque aile (13), le bord d'attaque (14) présente un profil convexe reliant les faces interne (18) et externe (17) entre elles et en ce que les faces interne (18) et externe (17) présentent des profils différents tels que la ligne de cambrure (20) de l'aile possède à partir du bord d'attaque (14), une flèche (d) vers la face interne (18), et à partir du bord de fuite, une flèche vers la face externe (17).
7 - Rotor pour éolienne selon la revendication 6, caractérisé en ce que pour chaque paie (7), la flèche (d) de la ligne de cambrure (20) de l'aile vers la face interne (18), possède une valeur comprise entre 0,5% et 2% de la longueur de la ligne de corde (19) de l'aile tandis que la flèche (d) de la ligne de cambrure (20) de l'aile vers la face externe possède une valeur comprise entre 3 et 5% de la longueur de la ligne de corde (19) de l'aile.
8 - Rotor pour éolienne selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que pour chaque pale (7), l'aile (13) possède à partir du bord d'attaque (14), des faces interne (18) et externe (17) de profil bombé, et à partir du profil bombé, un profil se rétrécissant jusqu'au bord de fuite (15).
9 - Rotor pour éolienne selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que pour chaque pale (7), l'épaisseur maximale présentée par l'aile (13) est égale à une valeur comprise entre 20 et 30% de la longueur de la ligne de corde (19) de l'aile.
10 - Rotor pour éolienne selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la somme des longueurs de la ligne de corde (19) des ailes (13) des pales (7) est égale à une valeur comprise entre 0,45 et 0,55 fois la circonférence du cercle (C) passant par les surfaces externes des ailes.
11 - Rotor pour éolienne selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la structure de support des pales (7) comporte un disque (8) et une couronne (9) entre lesquels les pales (7) sont montées, la couronne (9) laissant subsister dans son centre une ouverture (11) pour l'air.
12 - Rotor pour éolienne selon l'une des revendications l à 11, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un générateur à aimants permanents (31).
13 - Rotor pour éolienne selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte un nombre pair de pales (7). 14 - Rotor pour éolienne selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que le disque (8) est pourvu à sa périphérie d'une jupe de protection (30) s'étendant en direction opposée des pales (7).
15 - Eolienne à axe vertical caractérisée en ce qu'elle comporte un stator (2) équipé d'un système de guidage en rotation (3) pour le rotor (4) conforme à l'une des revendications 1 à 15.
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