EP3794233A1 - Eolienne rabattable a axe vertical - Google Patents

Eolienne rabattable a axe vertical

Info

Publication number
EP3794233A1
EP3794233A1 EP19725080.6A EP19725080A EP3794233A1 EP 3794233 A1 EP3794233 A1 EP 3794233A1 EP 19725080 A EP19725080 A EP 19725080A EP 3794233 A1 EP3794233 A1 EP 3794233A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
turbine
rotation
axis
wind turbine
generator
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Withdrawn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
EP19725080.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Stéphane BARRE
Jean-Luc Achard
Guillaume BALARAC
Guillaume MAURICE
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.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut Polytechnique de Grenoble
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut Polytechnique de Grenoble
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 Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Institut Polytechnique de Grenoble filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP3794233A1 publication Critical patent/EP3794233A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • 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
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/06—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • 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
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • 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 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • 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
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/1004—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with pulleys
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • 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
    • 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
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • 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
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/91—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure
    • F05B2240/915—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure which is vertically adjustable
    • F05B2240/9152—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure which is vertically adjustable by being hinged
    • F05B2240/91521—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure which is vertically adjustable by being hinged at ground level
    • 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
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • 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
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a folding wind turbine comprising a vertical axis turbine.
  • the turbine is carried by a vertical tower, pivotally mounted about a hinge, and by link members connecting and holding at a distance the rotation shaft of the turbine relative to the pylon.
  • the wind turbine includes:
  • At least one flexible link connecting and synchronizing in rotation the rotation shaft of the generator with the turbine rotation shaft by linear scrolling of said flexible link in a closed circuit path, so as to drive the rotation shaft of the generator by the movement of the turbine.
  • the field of the invention is in particular that of onshore wind turbines, and more particularly wind turbines installed in isolated areas and / or areas at high risk of earthquake and / or exposed to extreme winds or even cyclones.
  • HAWT horizontal axis
  • VAWT vertical axis wind turbine
  • Wind turbine installations in cyclonic areas have also been developed. These wind turbines generally have a characteristic additional a mast foldable towards the ground to protect them from projectiles and the force of the wind, beyond a certain threshold.
  • Document FR2920206 describes a horizontal axis type wind turbine comprising a folding mast pivotally mounted about a hinge disposed at an intermediate position between the lower and upper ends of the mast, the lower part of the counterweight mast.
  • the wind turbine comprises an electrical generator located near the ground, a transmission chain extending inside the mast, which can be used to transmit the movement of the rotor to the generator.
  • FR2912450 discloses a horizontal axis type wind turbine comprising a support mast hinged to the ground and carrying a horizontal axis propeller, a lifting mast, a lifting cable connecting the lifting mast to the ground, and an operating device adapted to vary the length of the cable so as to selectively fold down and raise the support mast.
  • the lift mast is hinged to the ground independently of the support mast, and is adapted to follow the support mast and fall completely horizontally once the support mast is folded down.
  • US 5,252,029 discloses a vertical axis type wind turbine comprising a hollow rotor shaft vertically mounted on a support structure with two, three or four rotor blades Troposkin configuration on the rotor shaft to rotate the tree in response to wind energy and drive a generator to produce electrical energy.
  • the turbine includes an erection hinge and lifting mast that allows the turbine to be hoisted by cable using a simple winch mounted at or near ground level.
  • this embodiment has the drawbacks of having a complex and expensive mechanical connection, due to the presence of several coaxial shafts and oversized bearings at the base of the mast.
  • An object of the invention is to overcome all or part of the disadvantages of the prior art.
  • One goal in particular is to both reduce manufacturing and / or wind turbine installation costs and improve the reliability of wind turbines for isolated areas and / or areas at high risk of earthquake and / or exposed to extreme winds or even cyclones.
  • Another object of the invention is to facilitate the maintenance of wind turbines.
  • a folding wind turbine comprising:
  • a structure for holding the turbine which comprises at least one vertical pylon with a longitudinal axis, and a pivot articulation, said pylon being connected to the ground by said hinge and being pivotally mounted around said hinge along a crimping axis; , typically horizontal, between a substantially vertical working position and a folded position, for example substantially horizontal.
  • the wind turbine comprises:
  • up and down link members which rigidly hold the turbine by its axis of rotation and keep it at a distance from the pylon, the axis of rotation of the turbine being parallel to the longitudinal axis of the pylon, and
  • At least one flexible transmission link connecting and synchronizing in rotation the rotation shaft of the generator with the turbine rotation shaft by linear scrolling of said at least one flexible link into a closed circuit path, so that that the movement of the turbine drives the generator by its rotation shaft.
  • the wind turbine according to the invention has the advantages of limiting the mass of the wind turbine at the top thereof and of lowering the center of gravity of the wind turbine, which has the consequence of reducing the mechanical stresses in the pylon. and therefore reduce the amount of material required to achieve said tower, because of the weight reduction compared to horizontal axis wind turbines and wind turbines Troposkin configuration.
  • the reduction in weight in general, and at the top of the pylon in particular has the effect of facilitating erection or tilting of the pylon and / or using a simpler and / or less expensive lifting device.
  • the wind turbine according to the invention thus offers improved reliability and a lower manufacturing and installation cost compared to the folding wind turbines of the prior art.
  • Transverse flow turbine means a turbine arranged and configured to receive a flow of air in a direction substantially perpendicular to the axis of rotation of the turbine.
  • the turbine used has a substantially vertical axis of rotation.
  • the turbine comprises several rigid blades distributed around its vertical axis and which extend between the upper link member and the lower link member.
  • Each blade has for example a vertical portion remote from the axis and rigidly connected to the center of rotation at its end.
  • the turbine comprises at least two blades.
  • the blades extend in a vertical direction. Each blade is extended at each of its two ends by an arm.
  • the blades extend mainly in a longitudinal direction and the arms extend mainly in a transverse direction.
  • the blades describe rotating cylinders.
  • the arms are connected to shaft members by pivoting links forming a blade rotation axis.
  • the turbine comprises two blades.
  • the turbine comprises three blades.
  • the wind turbine comprises a single turbine.
  • the turbine comprises two blades extending vertically and which are arranged diametrically opposite to the axis of rotation of the turbine, each blade comprising an upper arm and a lower arm extending towards the axis of rotation respectively from a upper end and a lower end of said blade, each arm extending substantially horizontally.
  • Each link member holds one end of an axis of rotation of a turbine.
  • the high and low link members have been spreading since pylon.
  • the bottom linkage member holds the lower end of the axis of rotation of the turbine.
  • the high connecting member holds the upper end of the axis of rotation of the turbine.
  • the up and down link members respectively comprise a rotation shaft member such that each shaft member is axially pivotally connected to a link member.
  • a connecting member may be a rib or a spar. It extends substantially transversely and / or horizontally.
  • the link members allow to maintain each turbine by a pivot connection. They eliminate the need for a central drive shaft.
  • each upper and lower link member respectively comprises a high shaft element and a low shaft element, which are coaxial with each other, and the turbine comprises a hub.
  • a low hub so that the upper arms of the blades are fixed to the high hub and the lower arms are fixed to the low hub, the high and low hubs being rotatably mounted respectively around the high shaft element and the low tree element.
  • the electric generator is placed at the foot of the vertical pylon and is secured to the ground. This characteristic makes it possible not to have to lift the electric generator during the erection of the pylon.
  • the generator can be constantly protected from excessive winds or projectiles projectiles due to these excessive winds.
  • the generatrix axis extends in a direction that is parallel to a horizontal plane such as the ground, and / or perpendicular to the longitudinal axis of the pylon when it is in the vertical operating position.
  • the generatrix axis extends in a direction that is parallel to the axis of folding of the joint. This characteristic makes it possible not to have to remove the link from the rotation shaft of the generator because the latter rotates at the same time as the pylon.
  • the axis of the generator is substantially coaxial with the axis of folding of the joint.
  • the wind turbine comprises:
  • the rotor wheel, the generator wheel and the return device are arranged to receive the at least one flexible link and couple the rotation of the generator with the rotation of the rotor.
  • the return device forms for the at least one flexible link a referral which is arranged on the path of the flexible link.
  • the deflection device allows the at least one flexible link to follow a path along a horizontal plane of the rotor wheel and a substantially vertical plane descending towards the bottom of the pylon.
  • the return device allows the at least one flexible link to follow a path along the mast and along one of the link members.
  • the rotor wheel is disposed on a low link member, thereby reducing the length of the closed circuit path of the at least one flexible link.
  • the return device comprises two idler wheels, coaxial with each other and rotatable about a return rotation axis which is perpendicular both to the axis of rotation of the turbine and to the axis of rotation. generator.
  • the at least one flexible link is disposed outside, at least, of the pylon. This feature facilitates the manufacture, installation and maintenance of the wind turbine.
  • the at least one flexible link can be made as a toothed belt, cable or chain.
  • wheel means any wheel or pulley arranged and configured to receive a belt or a cable or any toothed wheel arranged and configured to receive a chain and can cooperate by adhesion and / or meshing with it or it.
  • the diameter of the rotor wheel is at least two times greater than that of the generator wheel.
  • the rotor wheel has a circumferential surface and therefore a contact surface with the at least one flexible link making it possible to ensure the transmission of the rotational torque by adhesion and / or meshing between the turbine, by means of the impeller wheel. rotor, and the at least one flexible link.
  • the wind turbine comprises a braking device comprising:
  • a brake disk connected in rotation with the rotor wheel
  • At least one brake lining disposed between the brake actuator and the brake disc.
  • the braking actuator is arranged and configured to, during braking, act by friction on the brake disc via the at least one brake lining.
  • the turbine is at least three meters and / or at least once or twice the height of the turbine relative to the ground.
  • the wind turbine comprises a lifting device.
  • the lifting device comprises a winch, at least one cable connected to both the winch and the top of the tower, and a lift arm fixed to the tower in a perpendicular position.
  • the lift arm is attached to the foot of the pylon.
  • the turbine comprises a pull line connecting the two blades together and extends substantially horizontally about halfway up the turbine. This feature keeps the blades.
  • the wind turbine comprises at least one photovoltaic panel attached to the pylon.
  • the wind turbine comprises a control unit arranged and configured to remotely and automatically control the electric generator and / or winch of the lifting device and / or the brake actuator of the braking device.
  • FIG. 1 is a front view of a folding wind turbine according to one embodiment of the invention in which the wind turbine is fixed to the ground and represented in a vertical operating state and comprises a turbine with two blades, the turbine also being viewed from the front and located at approximately one time the height of the turbine relative to the ground;
  • FIG. 2 is a photograph showing an example of a two-bladed turbine as used in this embodiment
  • FIG. 3 is a view from above of the wind turbine according to FIG.
  • FIG. 4 is a left view, and in a state inclined relative to the ground, the wind turbine according to Figures 1 and 3;
  • FIG. 5 is a perspective view of a lower link member and showing the flexible link connecting the rotor pulley to the return device attached to the pylon;
  • FIG. 6 is a diagrammatic front view of a low linkage member carrying the rotor pulley which is connected to a braking device of said pulley;
  • FIG. 7 is a top view of the foot of a pylon and an electric generator attached to the ground, the pylon being viewed in cross section. Description of exemplary embodiments
  • FIGs 1, 3 and 4 illustrate a wind turbine 10 type vertical axis (called VAWT abbreviation of "vertical-axis wind turbine”) and transverse flow.
  • the wind turbine is arranged and configured to fall back from a first vertical position, called the operating position, to a second horizontal position, called the protective position.
  • the wind turbine is intended to be installed in isolated areas and / or areas with high risk of earthquake and / or exposed to extreme winds or cyclones. In case of risk, it is thus possible to fold the wind turbine to the ground to protect it, for example projectiles propelled by the wind. It also becomes easier to disassemble if necessary.
  • Tie rods, cables or shrouds are used to hold the wind turbine in position relative to the ground and prevent it from oscillating.
  • the wind turbine 10 comprises a turbine 30 having a vertical axis of rotation A.
  • the turbine 30 comprises two blades 32.
  • the turbine 30 comprises two blades 32 extending vertically and which, in operation, are subjected to the action of the wind to rotate the turbine.
  • the blades 32 extend parallel to the axis of rotation A turbine and are arranged diametrically opposite to said axis of rotation A.
  • Each blade 32 is extended at each of its two ends, an upper end and a lower end, by a horizontal arm. At the upper end, each blade 32 is extended by an upper arm 33. At the lower end, each blade 32 is extended by a lower arm 31. The upper arms 33 and lower 31 are respectively connected to the blade 32 by a rounded elbow.
  • the blades of each turbine describe a cylinder in their rotation.
  • the arms are connected to shaft members by pivoting links forming a blade rotation axis, see Figures 5 and 6 for the shaft member 45 of the lower link member.
  • all lower arms or upper arms of the turbine are connected to a hub which is itself rotatable relatively around a shaft member forming a blade rotation axis, the shaft element being fixed rigidly to a connecting member, see below. In this configuration, the central space between the blades does not include a rotation shaft and is completely empty.
  • the turbine 30 comprises two turbine axle hubs, a high hub 36 and a low hub 34.
  • the hubs 36 and 34 are rotatable around shaft elements of reduced A-axis height.
  • Each upper arm 33 is attached to a top hub 36 (see FIG. 2) and each lower arm 31 is attached to a bottom hub 34 (see FIGS. 2 and 5).
  • the bottom hub 34 is rotatable about the low shaft member 45, see FIG.
  • the hubs are made of a metallic material and the blades are made of a composite material for example based on carbon fibers.
  • the wind turbine 10 comprises a holding structure 40 of the turbine 30.
  • Said structure comprises a pylon 20 extending along a longitudinal axis L.
  • the axis L of the pylon 20 is substantially parallel to the axis of rotation A of the turbine .
  • the pylon 20 is in a vertical position, see Figures 1 and 5.
  • the holding structure of the wind turbine 10 comprises link members, a high link member 43 and a low link member 41, fixedly connected to the pylon 20 which carry the rotation shafts of the turbines and keep them at a distance from the pylon.
  • the wind turbine 10 comprises a top link member 43 and a low link member 41 for carrying the turbine 30.
  • the up link member 43 extends substantially from the top of the tower; the lower link member 41 extends from the pylon, in this example about mid-length thereof.
  • the lower link member is preferably at least three meters from the ground S.
  • the top 43 and bottom 41 link members hold the turbine at its ends by a pivot connection, eliminating the need for a central drive shaft. between the blades.
  • the holding structure of the wind turbine 10 comprises a pivoting articulation 22 of the pylon 20 relative to the ground S, so that the pylon 20 is connected to the ground S by said hinge.
  • the hinge 22 makes a pivot connection of horizontal axis, called the folding axis R.
  • the folding axis R is perpendicular to the longitudinal axis L of the pylon 20, see FIG. 1.
  • the structure of holding comprises a set of feet 21, 23 fixed to the ground, see Figures 3 and 7.
  • each foot 21, 23 comprises a bore for producing the female part of the pivot joint 22.
  • the feet 21 and 23 are arranged relative to each other so that the bores are coaxial with each other to receive a pivot shaft.
  • the holding structure comprises a pivot shaft 24, referenced only in Figure 7.
  • the latter is fixedly connected to the foot of the pylon so that it extends in a direction perpendicular to the longitudinal axis L of the pylon .
  • the pivot shaft 24 is mounted in the bores of the feet 21 and 23 in order to achieve the pivot articulation 22.
  • the pivot joint 22 makes it possible to pivot the wind turbine between a substantially vertical operating position and a substantially folded position. horizontal.
  • Figure 4 shows an intermediate state inclined between said positions.
  • the wind turbine comprises a lifting device 80 in order to actuate the pivoting thereof.
  • the lifting device comprises a winch 81 fixed to the ground and a cable 83 connecting the top of the pylon and the winch 81, see Figure 4.
  • the lifting device further comprises a lifting arm 82 fixed rigidly perpendicular to the pylon 20. Referring in Figure 7, the arm of The lift arm 82 is attached to the pivot shaft 24 of the tower 20. Referring to FIG. 4, the lifting arm 82 is fixed to the foot of the pylon, so as to create a lever arm by moving the pylon 20 away from the pylon. traction of the cable 83, thus facilitating the lifting of the wind turbine.
  • the cable 83 must bear on the distal end of the lifting arm 82.
  • the winch 81 is disposed at a distance from the foot of the pylon and so that the cable 83 bears on the lifting arm 82 which keeps it away from the articulation 22, see Figure 4.
  • the wind turbine comprises an electric generator 70 in order to transform the mechanical rotational energy of the turbine into electrical energy.
  • the electric generator 70 comprises a rotational shaft 71 rotatable around the generatrix axis G.
  • the generator shaft is rotated by the rotation of the turbine.
  • the generator is located at the foot of the pylon 20 and is fixed to the ground S.
  • the generator axis G is substantially coaxial with the axis of folding R of the joint . This feature makes it possible not to deposit (or relax) the mechanical transmission means between the generator and the turbine, because they are pivotable about the same axis.
  • the generator can be arranged completely independently of the pylon without hindering the erection or lowering thereof.
  • the generator is a variable speed permanent magnet generator.
  • the wind turbine further comprises a flexible link 60 as mechanical transmission means between the turbine and the generator, see FIGS. 1, 3, 5 and 7.
  • the flexible link for example a belt or a chain, is arranged and configured to connect and synchronizing in rotation the rotation shaft of the generator and the rotational shaft of the turbine by linear scrolling in a closed circuit path.
  • the wind turbine comprises a rotor pulley 64 arranged coaxially with the low hub 34 of the turbine.
  • the wind turbine comprises a generator pulley 62 disposed coaxially with the rotation shaft 71 of the generator.
  • the wind turbine comprises idle wheels 68 arranged coaxially with each other and mounted freely rotatable relative to the holding structure.
  • the rotor pulley 64, the generator pulley 62 and the idler wheels 68 are arranged to receive on their circumferential surface the flexible link and cooperate by adhesion therewith.
  • the idle wheels 68 make it possible to provide a device for returning the path between the low hub of the rotor and the pulley 62 of the generator so that the path of the flexible link runs along the lower linkage member (see FIG. 5) and the part of the pylon. between the low link member and the foot of the pylon (see Figure 1 and 4).
  • the idler wheels 68 are arranged vertically and mounted in pivot connection of horizontal axis, said pivot axis F with respect to the lower link member and the pylon.
  • the pivot axis F is perpendicular to both the axis of rotation A of the turbine and the generator axis G.
  • the fixed part of the pivot connection is fixed to the pylon 20 and / or the connecting member 41.
  • the fixed part of the pivot connection is fixed to the pylon.
  • the idler wheels 68 are arranged relative to the pylon at a height such that the axis F of rotation of the idler wheels is disposed at the same height as the low link member.
  • the idler wheels 68 are arranged so that the geometric plane, containing the rotor pulley, tangents the circumference of the idlers. This feature allows the at least one flexible link to extend substantially horizontally between the rotor pulley and the idler wheels, and allows for a shift of the flexible link outside the rotor pulley or idlers. Similarly, the plane of the generator pulley 62 tangents the idler wheels 68. Preferably, the axial spacing of the idler wheels is less than or equal to the diameter of the rotor pulley 64.
  • the mass of the wind turbine, especially at the top of it is reduced which has the effect of reducing the mechanical stresses in the pylon and thus reduce the amount of material required to achieve said pylon, because of the weight reduction compared to the wind turbines of the prior art.
  • the winding duration of the flexible link can be of the order of 5 minutes during the maneuver erection or folding of the wind turbine.
  • the forces on the lifting device are reduced. It becomes possible to use a hoist winch said standard or reduced traction capacity, and therefore less expensive.
  • the wind turbine has the advantage of eliminating many expensive and delicate components, namely:
  • variable pitch system in fact, the present wind turbine is fixed pitch and therefore operates at variable speed in accordance with a variable speed permanent magnet generator
  • the rotating connector which ensures, on wind turbines with horizontal axis, the electrical connection between the nacelle (mobile) and the mast (fixed).
  • the wind turbine comprises a braking device 90 of the turbine.
  • the braking device makes it possible to slow down the rotation of the rotor pulley so as to shut down the wind turbine more rapidly.
  • the braking device comprises:
  • a braking actuator 91 connected (not shown) to the low link member 41,
  • the rotational shaft member 45 of the turbine passes through the thickness of the lower link member 41 and opens on a lower side, facing the ground, opposite to the upper side on which the Rotor pulley 64.
  • the brake disc 92 is attached to the rotational shaft member 45 under the lower link member 41.
  • the braking actuator 91 is arranged and configured to, during braking, act by adherence on the braking disk 92 via the brake linings 93.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

La présente invention concerne une éolienne rabattable (10) comprenant une turbine (30) à axe vertical(A). La turbine est portée par un pylône vertical(20), monté pivotant autour d'une articulation (22), et par des membres de liaison (43, 41) reliant et tenant à distance l'arbre de rotation de la turbine par rapport au pylône. L'éolienne comprend: - une génératrice électrique (70) dont l'axe de rotation est perpendiculaire à l'axe longitudinal du pylône, la génératrice étant fixée au sol, et - au moins un lien souple (60) reliant et synchronisant en rotation l'arbre de rotation de la génératrice avec l'arbre de rotation de la turbine par défilement linéaire dudit lien souple en un trajet en circuit fermé, de façon à entraîner l'arbre de rotation de la génératrice par le mouvement de la turbine. Le domaine de l'invention est en particulier celui des celui des éoliennes terrestres en zone cyclonique.

Description

« Eolienne rabattable à axe vertical »
La présente invention concerne une éolienne rabattable comprenant une turbine à axe vertical. La turbine est portée par un pylône vertical, monté pivotant autour d'une articulation, et par des membres de liaison reliant et tenant à distance l'arbre de rotation de la turbine par rapport au pylône.
L'éolienne comprend :
- une génératrice électrique dont l'axe de rotation est perpendiculaire à l'axe longitudinal du pylône, la génératrice étant fixée au sol, et
- au moins un lien souple reliant et synchronisant en rotation l’arbre de rotation de la génératrice avec l'arbre de rotation de la turbine par défilement linéaire dudit lien souple en un trajet en circuit fermé, de façon à entraîner l’arbre de rotation de la génératrice par le mouvement de la turbine.
Le domaine de l'invention est en particulier celui des éoliennes terrestres, et plus particulièrement des éoliennes installées dans des zones isolées et/ou des zones à fort risque de tremblement de terre et/ou exposées à des vents extrêmes voire des cyclones.
Etat de la technique antérieure
La production d'électricité est de nos jours un enjeu crucial. Des technologies de production à partir d'énergies renouvelables ont été développées pour d'une part diversifier les sources d'approvisionnement en énergie et d'autre part produire de l'énergie électrique de manière écologique. Ainsi, des éoliennes ont été développées et installées en particulier sur des terres présentant pas ou très peu d'obstacles et présentant un réseau électrique facilement accessible.
Dans le domaine des éoliennes en général, il est connu deux types d'installation : les éoliennes type à axe horizontal (dites HAWT abréviation de "horizontal-axis wind turbine") et les éoliennes type à axe vertical (dites VAWT abréviation de "vertical-axis wind turbine").
Des installations d'éoliennes dans des zones cycloniques ont aussi été développées. Ces éoliennes ont en général pour caractéristique additionnelle un mât rabattable vers le sol afin de les protéger des projectiles et de la force du vent, au-delà d'un certain seuil.
On connaît le document FR2920206 qui décrit une éolienne type à axe horizontal comprenant un mât rabattable monté pivotant autour d'une articulation disposée en une position intermédiaire entre les extrémités inférieure et supérieure du mât, la partie inférieure du mât formant contrepoids. L'éolienne comprend un générateur électrique situé à proximité du sol, une chaîne de transmission, s'étendant à l'intérieur du mât, pouvant être utilisée pour transmettre le mouvement du rotor au générateur.
On connaît en outre le document FR2912450 qui décrit une éolienne type à axe horizontal comprenant un mât de support articulé au sol et portant une hélice d'axe horizontal, un mât de levage, un câble de levage reliant le mât de levage au sol, et un dispositif de manœuvre adapté pour faire varier la longueur du câble de façon à sélectivement rabattre et relever le mât de support. Le mât de levage est articulé au sol indépendamment du mât de support, et est adapté pour suivre le mât support et se rabattre complètement à l’horizontale une fois que le mât de support est rabattu.
Or, ces modes de réalisations ont pour inconvénients de présenter des dispositifs de levage lourds, complexes et coûteux.
On connaît en outre le document US 5,252,029 qui décrit une éolienne type à axe vertical comprenant un arbre de rotor creux verticalement monté sur une structure de support avec deux, trois ou quatre pales de rotor de configuration Troposkine sur l’arbre de rotor pour faire tourner l’arbre en réponse à l’énergie éolienne et entraîner un générateur pour produire de l’énergie électrique. La turbine comprend une charnière d’érection et un mât de levage qui permet à la turbine d’être hissée par câble à l’aide d’un simple treuil monté au niveau du sol ou près de celui-ci.
Or, ce mode de réalisation a pour inconvénients de présenter une liaison mécanique complexe et coûteuse, du fait de la présence de plusieurs arbres coaxiaux et de roulements surdimensionnés à la base du mât.
Un but de l'invention est de pallier en tout ou partie les inconvénients de l’art antérieur. Un but en particulier est à la fois de réduire les coûts de fabrication et/ou d'installation d'éolienne et d'améliorer la fiabilité des éoliennes destinées à des zones isolées et/ou des zones à fort risque de tremblement de terre et/ou exposées à des vents extrêmes voire des cyclones. Un autre but de l'invention est de faciliter la maintenance des éoliennes.
Exposé de l'invention
Selon l'invention, on atteint au moins l'un des buts précités avec une éolienne rabattable comprenant :
- une turbine à axe vertical et flux transverse, la turbine comprenant des pales mues par le vent,
- une génératrice électrique, dont l'arbre de génératrice est rotatif selon un axe de génératrice, entraînée en rotation par la turbine,
- une structure de maintien de la turbine, laquelle comprend au moins un pylône vertical, d'axe longitudinal, et une articulation de pivotement, ledit pylône étant relié au sol par ladite articulation et étant monté pivotant autour de ladite articulation selon un axe de rabattement, typiquement horizontal, entre une position de travail sensiblement verticale et une position rabattue, par exemple sensiblement horizontale.
Selon l'invention, l'éolienne comprend :
- des membres de liaison haut et bas, qui maintiennent rigidement la turbine par son axe de rotation et la tient à distance du pylône, l'axe de rotation de la turbine étant parallèle à l'axe longitudinal du pylône, et
- au moins un lien souple de transmission reliant et synchronisant en rotation l’arbre de rotation de la génératrice avec l'arbre de rotation de la turbine par défilement linéaire dudit au moins un lien souple en un trajet en circuit fermé, de façon à ce que le mouvement de la turbine entraîne la génératrice par son arbre de rotation.
L'éolienne selon l'invention a pour avantages de limiter la masse de l'éolienne au sommet de celle-ci et d'abaisser le centre de gravité de l'éolienne, ce qui a pour conséquence de réduire les contraintes mécaniques dans le pylône et donc de réduire la quantité de matière nécessaire pour réaliser ledit pylône, du fait de la diminution du poids par rapport aux éoliennes à axe horizontal et aux éoliennes à configuration Troposkine. Entre outre, la diminution du poids en général, et au sommet du pylône en particulier, a pour effet de faciliter l'érection ou le basculement du pylône et/ou d'utiliser un dispositif de levage plus simple et/ou moins coûteux. L'éolienne selon l'invention propose ainsi une fiabilité améliorée et un coût de fabrication et d'installation réduit par rapport aux éoliennes rabattables de l'art antérieur.
On entend par turbine à flux transverse, une turbine agencée et configurée pour recevoir un flux d'air dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation de la turbine. Ici, la turbine utilisée présente un axe de rotation sensiblement vertical.
Typiquement, la turbine comprend plusieurs pales rigides, réparties autour de son axe vertical et qui s'étendent entre le membre de liaison haut et le membre de liaison bas. Chaque pale présente par exemple une partie verticale éloignée de l'axe et reliée rigidement au centre de rotation par son extrémité.
Selon un mode de réalisation, la turbine comprend au moins deux pales. Les pales s'étendent selon une direction verticale. Chaque pale se prolonge à chacune de ses deux extrémités par un bras. Les pales s'étendent principalement dans une direction longitudinale et les bras s'étendent principalement dans une direction transversale. Les pales décrivent en rotation des cylindres. Les bras sont reliés à des éléments d'arbre par des liaisons pivotantes formant axe de rotation de pale. Selon un premier exemple, la turbine comprend deux pales. Selon un deuxième exemple, la turbine comprend trois pales.
De préférence, l'éolienne comprend une seule turbine. La turbine comprend deux pales s'étendant verticalement et qui sont disposées de manière diamétralement opposées par rapport à l'axe de rotation de la turbine, chaque pale comprenant un bras supérieur et un bras inférieur se prolongeant vers l'axe de rotation respectivement depuis une extrémité haute et une extrémité basse de ladite pale, chaque bras s'étendant sensiblement horizontalement.
Chaque membre de liaison tient une extrémité d'un axe de rotation d'une turbine. Les membres de liaison haut et bas s'étendent depuis le pylône. Le membre de liaison bas tient l'extrémité inférieure de l'axe de rotation de la turbine. Le membre de liaison haut tient l'extrémité supérieure de l'axe de rotation de la turbine. Les membres de liaison haut et bas comprennent respectivement un élément d'arbre de rotation de façon que chaque élément d'arbre est en liaison pivot d'axe par rapport à un membre de liaison.
Par exemple, un membre de liaison peut être une nervure ou un longeron. Il s'étend sensiblement de manière transversale et/ou horizontale.
Les membres de liaison permettent de maintenir chaque turbine par une liaison pivot. Ils permettent d'éliminer la nécessité d'un arbre central d'entrainement.
De préférence, dans le cas où l'éolienne comprend une seule turbine, chaque membre de liaison haut et bas comprend respectivement un élément d'arbre haut et un élément d'arbre bas, qui sont coaxiaux entre eux, et la turbine comprend un moyeu haut et un moyeu bas de telle façon que les bras supérieurs des pales sont fixés au moyeu haut et les bras inférieurs sont fixés au moyeu bas, les moyeux haut et bas étant montés rotatif respectivement autour de l'élément d'arbre haut et de l'élément d'arbre bas.
De préférence, la génératrice électrique est placée au pied du pylône vertical et est solidaire du sol. Cette caractéristique permet de ne pas devoir soulever la génératrice électrique lors de l'érection du pylône. En outre la génératrice peut être constamment protégée de vents excessifs ou de projectiles projetés du fait de ces vents excessifs.
L'axe de génératrice s'étend dans une direction qui est parallèle à un plan horizontal tel que le sol, et/ou perpendiculaire à l'axe longitudinal du pylône lorsque celui-ci est en position verticale de fonctionnement. De préférence, l'axe de génératrice s'étend dans une direction qui est parallèle à l'axe de rabattement de l'articulation. Cette caractéristique permet de ne pas devoir déposer le lien de l'arbre de rotation de la génératrice car ce dernier pivote en même temps que le pylône.
Selon un mode de réalisation préféré, l'axe de la génératrice est sensiblement coaxial à l'axe de rabattement de l'articulation. De préférence, l'éolienne comprend :
- une roue de rotor, solidaire en rotation de l'arbre de rotation de la turbine,
- une roue de génératrice, solidaire en rotation de l'arbre de rotation de la génératrice électrique,
- un dispositif de renvoi du trajet de l'au moins un lien souple, disposé entre l'arbre de rotation de la turbine et l'arbre de rotation de la génératrice.
La roue de rotor, la roue de génératrice et le dispositif de renvoi sont agencés pour recevoir l'au moins un lien souple et coupler la rotation de la génératrice avec la rotation du rotor. Le dispositif de renvoi forme pour l'au moins un lien souple un renvoi qui est disposé sur le trajet du lien souple.
Le dispositif de renvoi permet à l'au moins un lien souple de suivre un trajet le long d'un plan horizontal de la roue de rotor et d'un plan sensiblement vertical qui descend vers le bas du pylône. Le dispositif de renvoi permet à l'au moins un lien souple de suivre un trajet le long du pylône et le long d'un des membres de liaison.
De préférence, la roue de rotor est disposée sur un membre de liaison bas, ce qui permet de réduire la longueur du trajet en circuit fermé de l'au moins un lien souple.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de renvoi comprend deux roues folles, coaxiales entre elles et rotatives autour d'un axe de rotation de renvoi qui est perpendiculaire à la fois à l'axe de rotation de la turbine et à l'axe de génératrice.
De préférence, l'au moins un lien souple est disposé à l'extérieur, au moins, du pylône. Cette caractéristique permet de faciliter la fabrication, l'installation et la maintenance de l'éolienne.
Par exemple, l'au moins un lien souple peut être réalisé sous forme de courroie crantée, câble ou de chaîne.
Pour ce qui précède et pour la suite de la description, on entend par « roue », toute roue ou poulie agencée et configurée pour recevoir une courroie ou un câble ou toute roue dentée agencée et configurée pour recevoir une chaîne et pouvant coopérer par adhérence et/ou engrènement avec celle-ci ou celui-ci.
Selon un mode de réalisation de l'éolienne, le diamètre de la roue de rotor est au moins deux fois supérieur à celui de la roue de génératrice. La roue de rotor présente une surface circonférentielle et donc une surface de contact avec l'au moins un lien souple permettant d'assurer la transmission du couple de rotation par adhérence et/ou engrènement entre la turbine, par l'intermédiaire de la roue de rotor, et l'au moins un lien souple.
De préférence, l'éolienne comprend un dispositif de freinage comprenant :
- un actionneur de freinage,
- un disque de freinage lié en rotation avec la roue de rotor, et
- au moins une garniture de freinage disposée entre l'actionneur de freinage et le disque de freinage.
L'actionneur de freinage est agencé et configuré pour, lors du freinage, agir par friction sur le disque de freinage par l'intermédiaire de l'au moins une garniture de freinage.
Selon n'importe quelle mode de réalisation, la turbine se situe à au moins trois mètres et/ou au moins une fois voire deux fois la hauteur de la turbine par rapport au sol.
Selon un mode de réalisation, l'éolienne comprend un dispositif de levage. De préférence, le dispositif de levage comprend un treuil, au moins un câble relié à la fois au treuil et au sommet du pylône, et un bras de levage fixé au pylône dans une position perpendiculaire. Par exemple, le bras de levage est fixé au pied du pylône.
Optionnellement, la turbine comprend une ligne de traction reliant les deux pales entre elles et s'étend sensiblement horizontalement environ à mi-hauteur de la turbine. Cette caractéristique permet de maintenir les pales. De manière optionnelle, l'éolienne comprend au moins un panneau photovoltaïque fixé au pylône.
De manière encore optionnelle, l'éolienne comprend une unité de commande agencée et configurée pour commander à distance et de manière automatisée la génératrice électrique et/ou le treuil du dispositif de levage et/ou l'actionneur de freinage du dispositif de freinage.
Description des figures et des modes de réalisation D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, au regard de figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 est une vue de face d'une éolienne rabattable selon un mode de réalisation de l'invention dans lequel l'éolienne est fixée au sol et représentée dans un état vertical de fonctionnement et comprend une turbine à deux pales, la turbine étant également vue de face et située à environ une fois la hauteur de la turbine par rapport au sol ;
- la figure 2 est une photo montrant un exemple de turbine à deux pales telle qu’utilisée dans ce mode de réalisation ;
- la figure 3 est une vue de dessus de l'éolienne conforme à la figure
1 ;
- la figure 4 est une vue de gauche, et dans un état incliné par rapport au sol, de l'éolienne conforme aux figures 1 et 3 ;
- la figure 5 est une vue en perspective d'un membre de liaison bas et montrant le lien souple reliant la poulie de rotor au dispositif de renvoi fixé au pylône ;
- la figure 6 est une vue de face schématique d'un membre de liaison bas portant la poulie de rotor qui est reliée à un dispositif de freinage de ladite poulie ;
- la figure 7 est une vue de dessus du pied d'un pylône et d'une génératrice électrique fixée au sol, le pylône étant vu en coupe transversale. Description d'exemples de mode de réalisation
Les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs ; on pourra notamment mettre en œuvre des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Les figures 1, 3 et 4 illustrent une éolienne rabattable 10 du type à axe vertical (dites VAWT abréviation de "vertical-axis wind turbine") et flux transverse. L'éolienne est agencée et configurée pour se rabattre depuis une première position verticale, dite position de fonctionnement, vers une seconde position horizontale, dite position de protection. L'éolienne rabattable est prévue pour être installée dans des zones isolées et/ou des zones à fort risque de tremblement de terre et/ou exposées à des vents extrêmes voire des cyclones. En cas de risque, il est ainsi possible de rabattre l'éolienne au sol afin de la protéger, par exemple de projectiles propulsés par le vent. Il devient également plus facile de la démonter si nécessaire.
Des tirants, des câbles ou des haubans (non représentés) sont utilisés pour maintenir en position l'éolienne par rapport au sol et éviter qu'elle oscille.
En référence aux figures 1 et 2, l'éolienne 10 comprend une turbine 30 présentant un axe de rotation vertical A. La turbine 30 comprend deux pales 32. La turbine 30 comprend deux pales 32 s'étendant verticalement et qui, en fonctionnement, sont soumises à l'action du vent afin de mettre en rotation la turbine. Les pales 32 s'étendent parallèlement à l'axe de rotation A de la turbine et sont disposées de manière diamétralement opposées par rapport audit axe de rotation A.
Chaque pale 32 se prolonge à chacune de ses deux extrémités, une extrémité haute et une extrémité basse, par un bras horizontal. A l'extrémité haute, chaque pale 32 se prolonge par un bras supérieur 33. A l'extrémité basse, chaque pale 32 se prolonge par un bras inférieur 31. Les bras supérieur 33 et inférieur 31 sont raccordés respectivement à la pale 32 par un coude arrondi. Les pales de chaque turbine décrivent un cylindre dans leur rotation. Les bras sont reliés à des éléments d'arbre par des liaisons pivotantes formant axe de rotation de pale, voir figures 5 et 6 pour l'élément d'arbre 45 du membre de liaison bas. Par exemple, tous les bras inférieurs ou tous les bras supérieurs de la turbine sont reliés à un moyeu qui est lui-même rotatif relativement autour d'un élément d'arbre formant axe de rotation de pale, l'élément d'arbre étant fixé rigidement à un membre de liaison, voir ci-après. Dans cette configuration, l’espace central entre les pales ne comprend pas d’arbre de rotation et est entièrement vide.
En référence à la figure 2, la turbine 30 comprend deux moyeux d'axe de turbine, un moyeu haut 36 et un moyeu bas 34. Les moyeux 36 et 34 sont rotatifs autour d'éléments d'arbres de hauteur réduite d'axe A. Chaque bras supérieur 33 est fixé à un moyeu haut 36 (voir figure 2) et chaque bras inférieur 31 est fixé à un moyeu bas 34 (voir figures 2 et 5). Le moyeu bas 34 est rotatif autour de l'élément d'arbre bas 45, voir figure 5.
De préférence, les moyeux sont réalisés dans un matériau métallique et les pales sont réalisées dans un matériau composite par exemple à base de fibres de carbone.
L'éolienne 10 comprend une structure de maintien 40 de la turbine 30. Ladite structure comprend un pylône 20 s'étendant selon un axe longitudinal L. l'axe L du pylône 20 est sensiblement parallèle à l'axe de rotation A de la turbine. En fonctionnement, le pylône 20 se situe dans une position verticale, voir figures 1 et 5.
La structure de maintien de l'éolienne 10 comprend des membres de liaison, un membre de liaison haut 43 et un membre de liaison bas 41, reliés fixement au pylône 20 qui portent les arbres de rotation des turbines et les tiennent à distances du pylône. En référence à la figure 1, l'éolienne 10 comprend un membre de liaison haut 43 et un membre de liaison bas 41 pour porter la turbine 30. Le membre de liaison haut 43 s'étend sensiblement à partir du sommet du pylône ; le membre de liaison bas 41 s'étend à partir du pylône, dans cet exemple environ à mi-longueur de celui-ci. Le membre de liaison bas se situe de préférence à au moins trois mètres du sol S. Ainsi les membres de liaison haut 43 et bas 41 maintiennent la turbine à ses extrémités par une liaison pivot, éliminant la nécessité d'un arbre central d'entraînement entre les pales.
En référence aux figures 1 et 4, la structure de maintien de l'éolienne 10 comprend une articulation de pivotement 22 du pylône 20 par rapport au sol S, de telle façon que le pylône 20 est relié au sol S par ladite articulation. L'articulation 22 réalise une liaison pivot d'axe horizontal, dit axe de rabattement R. L'axe de rabattement R est perpendiculaire à l'axe longitudinal L du pylône 20, voir figure 1. Selon un mode de réalisation, la structure de maintien comprend un ensemble de pieds 21, 23 fixés au sol, voir figures 3 et 7. En référence à la figure 7, chaque pied 21, 23 comprend un alésage prévu pour réaliser la partie femelle de l'articulation de pivotement 22. Les pieds 21 et 23 sont disposés l'un par rapport à l'autre de façon que les alésages sont coaxiaux entre eux pour recevoir un arbre de pivotement. En outre, la structure de maintien comprend un arbre de pivotement 24, référencé uniquement sur la figure 7. Ce dernier est relié fixement au pied du pylône de façon qu'il s'étend selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal L du pylône. L'arbre de pivotement 24 est monté dans les alésages des pieds 21 et 23 afin de réaliser l'articulation de pivotement 22. L'articulation de pivotement 22 permet de pivoter l'éolienne entre une position de fonctionnement sensiblement verticale et une position rabattue sensiblement horizontale. La figure 4 montre un état intermédiaire incliné entre lesdites positions.
En référence aux figures 3 et 4, l'éolienne comprend un dispositif de levage 80 afin d'actionner le pivotement de celle-ci.
Le dispositif de levage comprend un treuil 81 fixé au sol et un câble 83 reliant le sommet du pylône et le treuil 81, voir figure 4. Le dispositif de levage comprend en outre un bras de levage 82 fixé rigidement perpendiculairement au pylône 20. En référence à la figure 7, le bras de levage 82 est fixé à l'arbre de pivotement 24 du pylône 20. En référence à la figure 4, le bras de levage 82 est fixé au pied du pylône, de façon à créer un bras de levier en écartant du pylône 20 le point de traction du câble 83, facilitant ainsi le soulèvement de l'éolienne. Le câble 83 doit prendre appui sur l'extrémité distale du bras de levage 82. Le treuil 81 est disposé à distance du pied du pylône et de façon que le câble 83 prenne appui sur le bras de levage 82 qui le maintient écarté de l’articulation 22, voir figure 4.
L'éolienne comprend une génératrice électrique 70 afin de transformer l'énergie mécanique de rotation de la turbine en énergie électrique. En référence aux figures 1, 3 et 7, la génératrice électrique 70 comprend un arbre de rotation 71 rotatif autour de l'axe de génératrice G. L'arbre de la génératrice est entraîné en rotation par la rotation de la turbine. En référence à la figure 1, la génératrice est située au pied du pylône 20 et est fixée au sol S. selon un mode de réalisation préféré, l'axe de génératrice G est sensiblement coaxial à l'axe de rabattement R de l'articulation. Cette caractéristique permet de ne pas déposer (ou détendre) les moyens de transmission mécanique entre la génératrice et la turbine, du fait qu'ils sont pivotants autour du même axe. Avantageusement, la génératrice peut être disposée de manière totalement indépendante par rapport au pylône sans gêner les mouvements d'érection ou d'abaissement de celui-ci. De préférence, la génératrice est une génératrice à aimant permanent à vitesse variable. L'éolienne comprend en outre un lien souple 60 comme moyens de transmission mécanique entre la turbine et la génératrice, voir figures 1, 3, 5 et 7. Le lien souple, par exemple une courroie ou une chaîne, est agencé et configuré pour relier et synchroniser en rotation l'arbre de rotation de la génératrice et l'arbre de rotation de la turbine par un défilement linéaire en un trajet en circuit fermé.
En référence à la figure 5, l'éolienne comprend une poulie de rotor 64 disposée de manière coaxiale avec le moyeu bas 34 de la turbine. En référence à la figure 7, l'éolienne comprend une poulie de génératrice 62 disposée de manière coaxiale avec l'arbre de rotation 71 de la génératrice. En référence à la figure 5, l'éolienne comprend des roues folles 68 disposées de manière coaxiale entre elles et montées librement rotatives par rapport à la structure de maintien. La poulie de rotor 64, la poulie de génératrice 62 et les roues folles 68 sont agencées pour recevoir sur leur surface circonférentielle le lien souple et coopérer par adhérence avec celui- ci. Les roues folles 68 permettent de réaliser un dispositif de renvoi du trajet entre le moyeu bas du rotor et la poulie 62 de la génératrice de façon que le trajet du lien souple longe le membre de liaison bas (voir figure 5) et la partie du pylône entre le membre de liaison bas et le pied du pylône (voir figure 1 et 4).
Les roues folles 68 sont disposées verticalement et montées en liaison pivot d'axe horizontal, dit axe de pivotement F par rapport au membre de liaison bas et au pylône. L'axe de pivotement F est perpendiculaire à la fois à l'axe de rotation A de la turbine et l'axe de génératrice G. La partie fixe de la liaison pivot est fixée au pylône 20 et/ou au membre de liaison 41. De préférence, la partie fixe de la liaison pivot est fixée au pylône. Les roues folles 68 sont disposées relativement au pylône à une hauteur telle que l'axe F de rotation des roues folles est disposé à la même hauteur que le membre de liaison bas. En outre, les roues folles 68 sont disposées de façon que le plan géométrique, contenant la poulie de rotor, tangente la circonférence des roues folles. Cette caractéristique permet à l'au moins un lien souple de s'étendre sensiblement horizontalement entre la poulie de rotor et les roues folles, et permet un décalage du lien souple en-dehors de la poulie de rotor ou des roues folles. De même, le plan de la poulie de génératrice 62 tangente les roues folles 68. De préférence, l'écartement axial des roues folles est inférieur ou égal au diamètre de la poulie de rotor 64.
Grâce à l'agencement de la turbine à axe vertical sur l'éolienne, de la fixation de la génératrice au sol et à l'utilisation d'un lien souple, la masse de l'éolienne, en particulier au sommet de celle-ci, est réduite ce qui a pour conséquence de réduire les contraintes mécaniques dans le pylône et donc de réduire la quantité de matière nécessaire pour réaliser ledit pylône, du fait de la diminution du poids par rapport aux éoliennes de l'art antérieur. Ainsi, il devient plus aisé de rabattre et/ou de d'ériger l'éolienne et/ou de rabattre plus rapidement l'éolienne, par exemple pendant une durée inférieure à 45 minutes. Par exemple, la durée d'enroulement du lien souple peut être de l'ordre de 5 minutes lors de la manœuvre d'érection ou de rabattement de l'éolienne. En outre, les efforts sur le dispositif de levage sont diminués. Il devient possible d'utiliser un treuil de levage dit standard ou de capacité de traction amoindrie, et donc moins coûteux.
L'éolienne a l'avantage de supprimer beaucoup de composants chers et délicats, à savoir :
- le système de pas variable (en effet, la présente éolienne est à pas fixe et fonctionne donc à vitesse variable en accord avec une génératrice à aimant permanent à vitesse variable),
- le système d'orientation de la nacelle face au vent (en effet, une éolienne type à axe vertical mono-rotor peut fonctionner quelle que soit la direction du vent),
- le multiplicateur (en effet, la transmission par câble va nous permettre d'assurer cette fonction pour l'entrainement d'une génératrice à aimant permanent à vitesse variable),
- le connecteur tournant qui assure, sur les éoliennes types à axe horizontal, la connexion électrique entre la nacelle (mobile) et le mât (fixe).
En référence à la figure 6, l'éolienne comprend un dispositif de freinage 90 de la turbine. En cas d'urgence, le dispositif de freinage permet de ralentir jusqu'à l'arrêt complet la rotation de la poulie de rotor de façon à rabattre l'éolienne plus rapidement.
Le dispositif de freinage comprend :
- un actionneur de freinage 91, relié (non représenté) au membre de liaison bas 41,
- un disque de freinage 92 lié en rotation avec la poulie de rotor 64, et
- deux garnitures de freinage 93 disposées respectivement entre l'actionneur de freinage 91 et le disque de freinage 92.
En référence à la figure 6, l'élément d'arbre de rotation 45 de la turbine traverse l'épaisseur du membre de liaison bas 41 et débouche d'un côté inférieur, face au sol, opposé au côté supérieur sur lequel est disposée la poulie de rotor 64. Le disque de freinage 92 est fixé à l'élément d'arbre de rotation 45 sous le membre de liaison bas 41. L'actionneur de freinage 91 est agencé et configuré pour, lors du freinage, agir par adhérence sur le disque de freinage 92 par l'intermédiaire des garnitures de freinage 93.

Claims

Revendications
1. Eolienne rabattable (10) comprenant :
une turbine (30) à axe vertical (A) et flux transverse, la turbine (30) comprenant des pales (32) mues par le vent,
une génératrice électrique (70), dont l'arbre est rotatif selon un axe de génératrice (G), entraînée en rotation par la turbine (30),
une structure de maintien (40) de la turbine (30), laquelle comprend au moins un pylône vertical (20), d'axe longitudinal (L), et une articulation de pivotement (22), ledit pylône (20) étant relié au sol par ladite articulation (22) et étant monté pivotant autour de ladite articulation (22) selon un axe de rabattement (R) (typiquement horizontal) entre une position de travail sensiblement verticale et une position rabattue (par exemple sensiblement horizontale),
caractérisée en ce qu'elle comprend :
des membres de liaison haut (43) et bas (41), qui maintiennent rigidement la turbine (30) par son axe de rotation (A) et la tient à distance du pylône (20), l'axe de rotation (A) de la turbine (30) étant parallèle à l'axe longitudinal (L) du pylône,
au moins un lien souple (60) de transmission reliant et synchronisant en rotation l’arbre de rotation de la génératrice avec l'arbre de rotation de la turbine par défilement linéaire dudit au moins un lien souple en un trajet en circuit fermé, de façon à ce que le mouvement de la turbine (30) entraîne la génératrice par son arbre de rotation.
2. Eolienne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la génératrice électrique (70) est placée au pied du pylône vertical et solidaire du sol.
3. Eolienne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'axe de génératrice (G) est sensiblement coaxial à l'axe de rabattement (R) de l'articulation.
4. Eolienne selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend : - une roue de rotor (64), solidaire en rotation de l'arbre de rotation de la turbine (30),
- une roue de génératrice (62), solidaire en rotation de l'arbre de rotation de la génératrice électrique (70),
- un dispositif de renvoi du trajet de l'au moins un lien souple (60), disposé entre l'arbre de rotation de la turbine et l'arbre de rotation de la génératrice,
la roue de rotor (64), la roue de génératrice (62) et le dispositif de renvoi étant agencés pour recevoir l'au moins un lien souple (60) et coupler la rotation de la génératrice avec la rotation du rotor, et le dispositif de renvoi formant pour l'au moins un lien souple (60) un renvoi qui est disposé sur le trajet de l'au moins un lien souple (60).
5. Eolienne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le dispositif de renvoi comprend deux roues folles (68), coaxiales entre elles et rotatives autour d'un axe de rotation de renvoi (F) qui est perpendiculaire à la fois à l'axe de rotation (A) de la turbine et à l'axe de génératrice (G).
6. Eolienne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'au moins un lien souple (60) est disposé à l'extérieur, au moins, du pylône (20).
7. Eolienne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'au moins un lien souple (60) est réalisé sous forme de courroie crantée, câble ou de chaîne.
8. Eolienne selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le diamètre de la roue de rotor (64) est au moins deux fois supérieur à celui de la roue de génératrice (62).
9. Eolienne selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de freinage (90) comprenant :
- un actionneur de freinage (91),
- un disque de freinage (92) lié en rotation avec la roue de rotor (64), et - au moins une garniture de freinage (93) disposée entre l'actionneur de freinage (91) et le disque de freinage (92),
l'actionneur de freinage (91) étant agencé et configuré pour, lors du freinage, agir par friction sur le disque de freinage (92) par l'intermédiaire de l'au moins une garniture de freinage (93).
10. Eolienne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la turbine (30) se situe à au moins trois mètres et/ou au moins une fois la hauteur de la turbine (30) par rapport au sol.
11. Eolienne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la turbine (30) comprend deux pales (32) s'étendant verticalement et qui sont disposées de manière diamétralement opposées par rapport à l'axe de rotation (A) de la turbine (30), chaque pale (32) comprenant un bras supérieur (33) et un bras inférieur (31) se prolongeant vers l’axe de rotation respectivement depuis une extrémité haute et une extrémité basse de ladite pale (32), chaque bras (31, 33) s'étendant sensiblement horizontalement.
12. Eolienne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chaque membre de liaison haut (43) et bas (41) comprend respectivement un élément d'arbre haut et un élément d'arbre bas (45), qui sont coaxiaux entre eux, et en ce que la turbine (30) comprend un moyeu haut (36) et un moyeu bas (34) de telle façon que les bras supérieurs (33) des pales sont fixés au moyeu haut (36) et les bras inférieurs (31) sont fixés au moyeu bas (34), les moyeux haut (36) et bas (34) étant montés rotatifs respectivement autour de l'élément d'arbre haut et de l'élément d'arbre bas.
13. Eolienne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de levage (80) comprenant un treuil (81), au moins un câble (83) relié à la fois au treuil (81) et au sommet du pylône (20), et un bras de levage (82) fixé au pylône (20) dans une position perpendiculaire.
EP19725080.6A 2018-05-18 2019-05-14 Eolienne rabattable a axe vertical Withdrawn EP3794233A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1854198A FR3081191B1 (fr) 2018-05-18 2018-05-18 Eolienne rabattable a axe vertical
PCT/EP2019/062372 WO2019219702A1 (fr) 2018-05-18 2019-05-14 Eolienne rabattable a axe vertical

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3794233A1 true EP3794233A1 (fr) 2021-03-24

Family

ID=62952116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19725080.6A Withdrawn EP3794233A1 (fr) 2018-05-18 2019-05-14 Eolienne rabattable a axe vertical

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11391265B2 (fr)
EP (1) EP3794233A1 (fr)
CN (1) CN112105815A (fr)
FR (1) FR3081191B1 (fr)
WO (1) WO2019219702A1 (fr)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120114702A (ko) * 2011-04-07 2012-10-17 김성열 풍력발전용 바람개비, 이 바람개비를 이용한 풍력발전기용 터빈, 이 터빈을 이용한 수직형 풍력발전기

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2485543A (en) * 1943-10-19 1949-10-25 Andreau Jean Edouard Power plant
DE2840390A1 (de) * 1978-09-16 1980-04-03 Heinz Eichholz Windkraftmaschine
US4364710A (en) * 1979-12-07 1982-12-21 James Campbell Vertical-axis windmill of the Chinese type
US5252029A (en) * 1991-09-13 1993-10-12 Barnes Robert J Vertical axis wind turbine
GB2420597B (en) * 2004-11-24 2006-11-15 Matthew Leuthi Vertical axis turbine
FR2912450B1 (fr) 2007-02-12 2011-09-16 Richard Lavaur Eolienne dotee d'un mat rabattable et procede d'utilisation d'une telle eolienne.
WO2009017686A2 (fr) * 2007-07-27 2009-02-05 Skybuilt Power Remorque à énergie renouvelable
FR2920206B1 (fr) 2007-08-24 2017-01-13 Alizeo Eolienne dotee d'un mat rabattable
US20090224551A1 (en) * 2008-03-04 2009-09-10 Johnnie Williams Oscillating Windmill
US20090257874A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-15 Karl Marvin Rice Vertical axis windmill with weather vane positioning
KR101027055B1 (ko) * 2009-12-30 2011-04-11 윤진목 풍력발전기
GB2499219A (en) * 2012-02-08 2013-08-14 Nenuphar Vertical axis wind turbine with roof generator
WO2014201018A1 (fr) * 2013-06-10 2014-12-18 Uprise Energy, LLC Dispositifs, systèmes et procédés éoliens
WO2015019384A1 (fr) * 2013-08-07 2015-02-12 株式会社辰巳菱機 Générateur d'énergie éolienne
CN107842465A (zh) * 2016-09-18 2018-03-27 李亦博 风轮悬挂型垂直轴风力发电机

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120114702A (ko) * 2011-04-07 2012-10-17 김성열 풍력발전용 바람개비, 이 바람개비를 이용한 풍력발전기용 터빈, 이 터빈을 이용한 수직형 풍력발전기

Also Published As

Publication number Publication date
FR3081191B1 (fr) 2020-06-05
CN112105815A (zh) 2020-12-18
WO2019219702A1 (fr) 2019-11-21
FR3081191A1 (fr) 2019-11-22
US11391265B2 (en) 2022-07-19
US20210231104A1 (en) 2021-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3426917B1 (fr) Eolienne flottante a turbines jumelles a axe vertical a rendement ameliore
WO2008099129A2 (fr) Eolienne dotee d'un mat rabattable et procede d'utilisation d'une telle eolienne.
FR3012180A1 (fr) Eolienne a axe de rotation horizontal comprenant des familles de pales
EP3853118B1 (fr) Eolienne flottante à position en lacet pilotable
FR2868483A1 (fr) Moyens de realisation d'un type d'eolienne quadrirotor et dispositif d'implantation de ces eoliennes en parc offshore
WO2013083886A1 (fr) Dispositif et procédé de protection d'une éolienne en cas d'événement de vents violents et une éolienne pourvue d'un tel dispositif
WO2008043886A1 (fr) Appareil hydroelectrique pour la production d'energie electrique, notamment a partir de courants de marees
FR2920206A1 (fr) Eolienne dotee d'un mat rabattable
EP3794233A1 (fr) Eolienne rabattable a axe vertical
EP2665924A1 (fr) Installation energetique adaptee pour exploiter un flux de fluide
CA2755083A1 (fr) Rotor pour generateur d'energie, en particulier pour eoliennes.
FR2908840A1 (fr) Eolienne a axe vertical avec enceinte pour environnement urbain
WO2009003285A1 (fr) Eolienne à axe verticale avec pales munies d'un moyen de rappel
FR3028895A1 (fr) Dispositif de production d'energie de type eolienne.
BE1017920A3 (fr) Machine hydroelectrique flottante.
FR2944835A1 (fr) Dispositif de production d'electricite a partir d'une source motrice a vitesse variable, et dispositif de stockage inertiel d'energie et eolienne ainsi equipees
FR2873764A1 (fr) Dispositif d'eolienne a axe vertical et geometrie variable
WO2003078244A1 (fr) System de transfert d'un produit fluide, notamment du gaz naturel liquefie, entre un navire de transport du fluide et un poste de stockage
FR2922273A1 (fr) Rotor pour generateur d'energie, en particulier d'energie electrique.
FR2520057A1 (fr) Perfectionnement aux aerogenerateurs
EP4295038A1 (fr) Eolienne marine auto-orientable à deux alternateurs
FR2962172A1 (fr) Eolienne verticale a winglets
WO2022175301A1 (fr) Eolienne à flux transverse à pales jumelles, et à axes de rotation inclinés
FR2997736A1 (fr) Eolienne a axe vertical, comprenant au moins une paire de pales pivotantes dont les pivotements sont associes l'un a l'autre
WO2017046330A1 (fr) Eolienne à axe vertical et procédés de montage et de démontage

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20201027

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20221109

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20230520