FR2935448A1 - Wind or hydraulic power generator for use on race boat, has working chamber supplied by fluid through supply conduit connected to supply space that is supplied by fluid through supply orifice formed in casing - Google Patents

Wind or hydraulic power generator for use on race boat, has working chamber supplied by fluid through supply conduit connected to supply space that is supplied by fluid through supply orifice formed in casing Download PDF

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Abstract

The generator has a helix portion (10) comprising blades (16) carried by a hub (12) that is rotationally moved around a main axis (X). An alternator (30) is housed in a portion of a fixed casing (20). The alternator includes a rotor (34) driven by the hub. A hydraulic adjustment system of the blades comprises a working chamber (50) located inside the hub. The chamber is supplied by a fluid through a supply conduit that is connected to a supply space (54) located inside the casing. The supply space is supplied by the fluid through a supply orifice formed in the casing.

Description

La présente invention se rapporte à générateur d'électricité éolien ou hydraulique. The present invention relates to wind or hydraulic power generator. Ces générateurs ont comme point commun de récupérer de l'énergie dans un fluide en mouvement relatif, pour produire de l'électricité. These generators have in common to recover energy in a fluid in relative movement to generate electricity. Dans le cas d'un générateur d'électricité éolien, ou aérogénérateur, la force motrice du vent est utilisée pour produire de l'électricité. In the case of a wind power generator or wind turbine, the driving force of the wind is used to generate electricity. Dans le cas d'un générateur d'électricité hydraulique, ou hydrogénérateur, on utilise généralement une hélice traînée dans le sillage d'un bateau pour produire de l'électricité. In the case of a hydraulic power generator, or hydro, is generally used a propeller drag in the wake of a boat to generate electricity. L'invention concerne plus particulièrement un générateur d'électricité éolien ou hydraulique du type comportant une partie d'hélice comprenant un moyeu mobile en rotation autour d'un axe principal et plusieurs pales portées par ce moyeu, un carter fixe, ainsi qu'un alternateur logé dans la partie de carter et comprenant un rotor et un stator, le rotor étant entraîné en rotation par ledit moyeu. The invention relates more particularly to a wind or hydraulic power generator of the type comprising a portion of helix comprising a mobile hub in rotation about a main axis and a plurality of blades carried by the hub, a stationary casing and a alternator housed in the housing part and comprising a rotor and a stator, the rotor being driven in rotation by said hub.

On connaît des hydrogénérateurs destinés à être montés sur un bateau, constitués d'une hélice accouplée par l'intermédiaire d'une transmission mécanique à un alternateur situé à distance de l'hélice. Hydrogenerators are known to be mounted on a boat, consisting of a propeller coupled via a mechanical transmission to a generator located remote from the propeller. Il existe par exemple des hydrogénérateurs dont l'hélice est remorquée au bout d'un câble long de 20 mètres et reliée à un alternateur situé à bord du bateau. There eg hydrogenerators which the propeller is towed after a long 20 meter cable and connected to a generator located on the boat. Ces systèmes ont un rendement global très faible, du fait de la longueur du câble reliant l'hélice à l'alternateur, qui entraîne des pertes importantes de puissance. These systems have a very low overall yield, due to the length of the cable connecting the propeller to the generator, resulting in significant power losses. Pour résoudre ce problème, dans d'autres hydrogénérateurs connus, l'alternateur est placé à une proximité suffisante de l'hélice pour qu'aucun câble de transmission mécanique ne soit nécessaire entre l'hélice et l'alternateur. To resolve this problem, in other known hydrogenerators, the generator is placed at a sufficient proximity of the propeller so that no mechanical transmission cable is required between the propeller and the alternator. On dit alors que l'alternateur est en prise directe avec l'hélice. We say that the generator is in direct contact with the propeller. Les hydrogénérateurs connus munis d'alternateurs en prise directe présentent toutefois des inconvénients importants en termes de traînée et d'adaptabilité à des plages de vitesse du bateau trop importantes. Known hydrogenerators provided in direct alternators but have significant drawbacks in terms of drag and adaptability to speed ranges from excessive boat. Leur hélice présentant un profil inchangé quelle que soit la vitesse d'avancement du bateau, sa fréquence de rotation devient considérable à partir d'une certaine vitesse et génère une traînée sui la rend incompatible avec l'utilisation en course. Their propeller with an unchanged profile whatever the boat forward speed, frequency of rotation becomes significant from a certain speed and generates a sui makes it incompatible with the drag racing use.

La présente invention vise à proposer un générateur d'électricité éolien ou hydraulique, destiné notamment à équiper un bateau de course, permettant de garantir un rendement électrique global élevé tout en optimisant la traînée engendrée par le fonctionnement du générateur. The present invention is to provide a wind or hydropower generator, specifically designed to equip a racing boat, to guarantee an overall high electrical performance while optimizing the drag generated by the operation of the generator.

Ce but est atteint grâce à un générateur d'électricité éolien ou hydraulique du type précité dans lequel les pales sont mobiles en rotation autour de leur axe longitudinal, par rapport au moyeu, et qui comprend en outre un système hydraulique de calage des pales, permettant de faire tourner lesdites pales autour de leur axe longitudinal, ce système hydraulique comprenant une chambre de travail située à l'intérieur du moyeu, cette chambre étant alimentée en fluide par une conduite d'alimentation reliée à un espace d'alimentation situé à l'intérieur du carter, cet espace d'alimentation étant lui-même alimenté en fluide via un orifice d'alimentation ménagé dans le carter. This object is achieved by a wind or hydraulic power generator of the aforementioned type wherein the blades are movable in rotation about their longitudinal axis relative to the hub, and further comprising a hydraulic system of pitch of the blades, allowing to rotate said blades about their longitudinal axis, the hydraulic system comprising a working chamber located within the hub, said chamber being fed with fluid via a supply conduit connected to a supply space located at the within the housing, the supply chamber being itself supplied with fluid via a formed supply port in the housing.

Grâce à ces dispositions, dans le cas d'un hydrogénérateur monté sur un bateau, le calage des pales peut être ajusté selon la vitesse d'avancement désirée du bateau ou la puissance électrique demandée, ce qui permet d'obtenir un bon compromis entre la traînée de l'hélice (et donc la vitesse d'avancement du bateau) et la quantité d'énergie électrique produite. Thanks to these provisions, in the case of a hydro mounted on a boat, the pitch of the blades can be adjusted to the desired forward speed of the boat or the required electrical power, which provides a good compromise between the propeller drag (and thus the ship forward speed) and the amount of electrical energy produced. En outre, le système hydraulique de calage des pales permet un fonctionnement du générateur d'électricité dans une plage de vitesse très étendue. In addition, the hydraulic blade pitch allows operation of the power generator in a speed range extensive. Par ailleurs, ce système est compact de sorte que son influence sur la traînée est diminuée. Moreover, this system is compact so its influence on the drag is reduced. Enfin, l'alimentation en fluide hydraulique du système de calage des pales est facilitée du fait que l'espace d'alimentation est situé directement dans le carter et du fait qu'il est possible de réaliser les branchements hydrauliques directement sur celui-ci. Finally, hydraulic fluid supply to the blade pitch system is facilitated by the fact that the supply chamber is located directly in the housing and that it is possible to make the hydraulic connections directly thereon. Des avantages similaires peuvent, bien entendu, être obtenus pour d'autres types d'applications, y compris avec des générateurs éoliens. Similar advantages can of course be obtained for other types of applications, including with wind generators. Avantageusement, le générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon l'invention comprend, entre le moyeu et le carter, une partie intermédiaire solidaire en rotation du rotor et du moyeu, ladite conduite d'alimentation traversant cette partie intermédiaire. Advantageously, the wind or hydraulic power generator according to the invention comprises, between the hub and the housing, an intermediate portion to rotate with the rotor and the hub, said supply duct passing through said intermediate portion. De cette façon, il est possible de réduire encore l'encombrement du système de réglage du calage des pales et de l'intégrer dans des systèmes de faible diamètre. This way it is possible to further reduce the footprint of the blade angle adjustment system and integrate it into small diameter systems. De Of

manière avantageuse, la partie intermédiaire, creuse, peut faire elle-même office de conduite d'alimentation. Advantageously, the intermediate portion, hollow, can itself supply line office. Il est ainsi possible de réduire le nombre de pièces du système, de faciliter le montage et de diminuer les coûts. It is thus possible to reduce the number of parts of the system, to facilitate the assembly and reduce costs. Différents modes de réalisation et différentes configurations de montage peuvent être envisagés pour la partie intermédiaire. Different embodiments and various mounting configurations can be envisaged for the intermediate portion. Par exemple, le rotor est creux et la partie intermédiaire est logée dans ledit rotor. For example, the rotor is hollow and the intermediate part is housed in said rotor. Dans ce cas, la partie intermédiaire et le rotor forment avantageusement une seule et même pièce. In this case, the intermediate portion and the rotor advantageously form a single piece. Selon un autre exemple, ladite partie intermédiaire et le moyeu 10 forment une seule et même pièce. According to another example, said intermediate part and the hub 10 form a single piece. Selon un autre exemple de montage, une extrémité de la partie intermédiaire est filetée, et le moyeu comporte un trou fileté apte à être vissé sur ladite extrémité de ladite partie intermédiaire. According to another example of mounting, one end of the intermediate portion is threaded, and the hub has a threaded hole suitable for being screwed on said end of said intermediate portion. Avantageusement, l'alternateur est situé à l'intérieur de l'espace 15 d'alimentation. Advantageously, the generator is located inside the space 15 feed. De cette manière, le fluide hydraulique servant à actionner le système de calage des pales fait office de liquide de refroidissement pour l'alternateur. In this way, the hydraulic fluid for actuating the blade pitch system is coolant office for the alternator. De manière avantageuse, le carter délimite lui-même une enceinte constituant l'espace d'alimentation. Advantageously, the housing defines an enclosure itself constituting the supply chamber. Ainsi, il est possible de réduire le nombre de pièces de montage et de faciliter l'alimentation en 20 fluide hydraulique de l'espace d'alimentation, l'orifice d'alimentation pouvant être ménagé indifféremment en tout point du carter. Thus, it is possible to reduce the number of assembly parts and facilitate the supply of hydraulic fluid 20 from the supply chamber, the supply port can be formed either at any point of the housing. Avantageusement, chaque pale présente à son extrémité proximale un levier permettant d'entraîner la pale en rotation autour de son axe longitudinal, le système hydraulique de calage du pas de l'hélice 25 comprenant au moins un élément mobile apte à venir appuyer contre ledit levier, ladite pale étant entraînée en rotation lors d'un déplacement de l'élément mobile. Advantageously, each blade has at its proximal end a lever for driving the blade in rotation about its longitudinal axis, the hydraulic timing system the pitch of the helix 25 comprising at least one movable member adapted to come against said support lever said blade being driven to rotate upon movement of the movable member. Avantageusement, l'élément mobile est un piston logé dans la chambre de travail et apte à être déplacé dans une première direction 30 sous l'action de la pression du fluide dans cette chambre. Advantageously, the movable member is a piston housed in the working chamber and can be moved in a first direction 30 under the action of the fluid pressure in this chamber. Avantageusement, le piston est contraint dans une seconde direction opposée à la direction d'application de la pression du fluide, par un moyen de rappel travaillant en compression. Advantageously, the piston is forced in a second direction opposite to the direction of application of the fluid pressure by a biasing means working in compression. Ce moyen de rappel est par exemple This biasing means is e.g.

un ressort de rappel dont une extrémité est liée au moyeu de l'hélice et une autre extrémité appuie sur une extrémité du piston. a return spring whose one end is linked to the propeller hub and the other end presses on one end of the piston. Lorsque la force exercée par le fluide hydraulique sur le piston est inférieure à la force exercée sur celui-ci par le moyen de rappel, le piston est automatiquement ramené dans sa position initiale par le moyen de rappel. When the force exerted by the hydraulic fluid on the piston is less than the force exerted thereon by the biasing means, the piston is automatically returned to its initial position by the return means. A ce moment, les pales se trouvent toujours pivotées d'un certain angle de calage. At this point, the blades are always rotated a certain setting angle. Dans certaines conditions, le couple de mise en drapeau imposé par l'écoulement de l'eau suffit pour ramener les pales dans leur position initiale. Under certain conditions, the feathering of torque imposed by the flow of water is enough to bring the blades to their original position. C'est généralement le cas lorsque la résultante des forces d'écoulement s'applique sur la moitié de pale la plus en aval (on désigne par moitié de pale la plus en aval , la moitié de pale délimitée par l'axe longitudinal de la pale et pointant dans la direction opposée à la direction d'avancement du bateau). This is usually the case when the resulting flow forces is applied on the further downstream of the blade half (the downstream half blade describes, half blade defined by the longitudinal axis of the blade and pointing in the direction opposite to the direction of advance of the boat). Cependant, dans le cas où le point d'application de la résultante est situé sur la moitié de pale la plus en amont, la pale pivote et se place en travers de la direction d'écoulement, de sorte que le système ne peut être réinitialisé. However, in the case where the point of the resulting application is located on the half of the most upstream blade, the blade is pivoted and located across the direction of flow, so that the system can not be reset . Il est donc préférable de prévoir dans ce cas un système d'entraînement pour ramener les pales dans leur position initiale. It is therefore preferable to provide in this case a drive system to bring the blades to their original position. Selon un mode de réalisation, ce système d'entraînement est tel que le levier de chaque pale comporte un maneton, ce maneton étant logé entre ledit piston et une pièce de guidage elle-même solidaire du piston, de sorte que le maneton est entraîné par la pièce de guidage et qu'il entraîne à son tour ladite pale en rotation lorsque la force exercée par le fluide hydraulique sur le piston est inférieure à la force exercée par le moyen de rappel sur la pièce de guidage ou sur le piston. According to one embodiment, this drive system is such that the lever of each blade comprises a crank pin, this pin being housed between said piston and a guide piece itself secured to the piston, so that the crank pin is driven by the guide part and that in turn causes said rotating blade when the force exerted by the hydraulic fluid on the piston is less than the force exerted by the return means on the guide part or on the piston. Le moyen de rappel peut venir appuyer directement sur la pièce de guidage. The biasing means may support directly on the guide part. Dans ce cas, la pièce de guidage étant solidaire du piston, celui-ci est ramené dans sa position initiale. In this case, the guide piece being integral with the piston, the latter is returned to its initial position. Selon un autre exemple, la pièce de guidage est percée d'un trou centré sur l'axe longitudinal du moyen de rappel et présentant un diamètre au moins légèrement supérieur à celui du moyen de rappel. According to another example, the guide piece is pierced with a hole centered on the longitudinal axis of the biasing means and having a diameter at least slightly greater than that of the return means.

Ainsi, le moyen de rappel peut traverser la pièce de guidage afin de venir appuyer directement sur le piston. Thus, the biasing means can pass through the guide piece coming to press directly on the piston. Dans le cas où la pièce de guidage est solidaire du piston, les frottements entre les manetons et ladite pièce de guidage sont faibles. In the case where the guide part is secured to the piston, the friction between the pin and said guide member are low. Selon un autre mode de réalisation, la pièce de guidage est solidaire du moyen de rappel. According to another embodiment, the guide member is integral with the return means. Ainsi, le levier comporte un Thus, the lever has a

maneton, ledit maneton étant logé entre ledit piston et une pièce de guidage elle-même solidaire du moyen de rappel, de sorte que ladite pale est entraînée en rotation lorsque la force exercée par le fluide hydraulique sur le piston est inférieure à la force exercée par le moyen de rappel sur le piston. crank pin, said pin being housed between said piston and a guide piece itself integral with the biasing means, so that said blade is driven in rotation when the force exerted by the hydraulic fluid on the piston is less than the force exerted by the biasing means on the piston. Selon un exemple de réalisation, la pièce de guidage, solidaire du moyen de rappel, appuie sur les manetons qui, en se déplaçant, entraînent le déplacement du piston. According to an exemplary embodiment, the guide piece integral with the biasing means, based on the crank pins which, by moving, cause movement of the piston. Ce mode de réalisation permet un montage facile. This embodiment allows easy mounting. L'invention a également pour objet un système comprenant un générateur d'électricité hydraulique selon l'invention, et comprenant en outre un capteur pour mesurer la vitesse de rotation de l'hélice, et une unité de calcul pour calculer un angle de calage optimum pour les pales en fonction de la vitesse de rotation de l'hélice mesurée, ladite unité de calcul coopérant avec une unité de contrôle du système hydraulique de calage des pales permettant d'atteindre cet angle de calage optimum. The invention also relates to a system comprising a hydraulic power generator according to the invention, and further comprising a sensor for measuring the rotational speed of the propeller, and a calculation unit for calculating an optimum setting angle for the blades depending on the rotational speed of the impeller measured, said calculating unit cooperating with a hydraulic system control unit pitch of the blades to achieve this optimum pitch angle. Avantageusement, le système comprend également un convertisseur relié à l'alternateur, l'unité de calcul pouvant calculer un rapport de transformation dudit convertisseur et coopérer avec ledit convertisseur de manière à régler ledit rapport de transformation. Advantageously, the system further includes a converter connected to the alternator, the calculation unit can calculate a transformation ratio of said converter and cooperate with said converter so as to adjust said transformation ratio. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. The invention will be well understood and its advantages appear better on reading the following detailed description of an embodiment shown by way of example. En particulier, bien que la description soit faite en référence à un hydrogénérateur destiné à équiper un bateau de course, elle reste applicable à d'autres types de générateurs d'électricité éoliens ou hydrauliques selon la présente invention. In particular, although the description is made with reference to a hydrogenerator intended to equip a racing boat, it is still applicable to other types of wind or hydraulic power generators of the present invention. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un exemple d'hydrogénérateur selon l'invention, - la figure 2 représente une coupe selon le plan II-II, de l'hydrogénérateur de la figure 1, - la figure 3 représente le détail du système hydraulique de calage de pales de l'hydrogénérateur de la figure 1, - la figure 4 représente la chaîne de conversion de l'énergie dans un exemple d'hydrogénérateur selon l'invention. The description refers to the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows an example of hydro-generator according to the invention, - Figure 2 shows a section along the plane II-II, of the hydrogenerator of Figure 1, - the Figure 3 shows the detail of the hydraulic system timing blades of the hydro-generator of Figure 1, - Figure 4 shows the energy conversion chain in an example of hydrogenerator according to the invention.

La figure 1 illustre un exemple d'hydrogénérateur selon la présente invention, constitué d'une partie d'hélice 10 et d'un carter 20. Le carter 20 est cylindrique et fixe, en ce sens qu'il n'est pas mobile en rotation par rapport à son axe principal X. En revanche, ce carter 20 peut être mobile par rapport au bateau sur lequel il est monté. Figure 1 illustrates an example of hydro-generator according to the present invention, consisting of a propeller part 10 and a casing 20. The casing 20 is cylindrical and fixed in the sense that it is not movable in rotation with respect to its main axis X. in contrast, the casing 20 may be movable relative to the vessel on which it is mounted. La partie d'hélice 10, mobile en rotation autour de l'axe principal X comprend un moyeu 12 constitué d'une première partie de moyeu 12A, cylindrique, de diamètre extérieur égal à celui du carter fixe 20 et d'une seconde partie de moyeu 12B. Part propeller 10, mobile in rotation about the main axis X comprises a hub 12 comprises a first hub part 12A, cylindrical, outer diameter equal to that of the fixed casing 20 and a second portion of hub 12B. La seconde partie de moyeu 12B est ici surmontée d'une casserole d'hélice 14. Les parties 12A et 12B du moyeu sont reliées par des vis 15 et maintiennent entre elles trois pales 16 orientées radialement (ie perpendiculairement à l'axe X), espacées de la même distance les unes des autres suivant la circonférence du moyeu, de sorte que les axes longitudinaux Y de deux pales adjacentes forment un angle R de 120°. The second hub portion 12B is here surmounted by a spinner 14. The portions 12A and 12B of the hub are connected by screws 15 and maintain them three blades 16 extending radially (ie perpendicular to the axis X), spaced apart the same distance from each other along the circumference of the hub, so that the longitudinal axes Y of two adjacent blades form an angle of 120 ° R.

Lors du montage de la partie d'hélice, les pales 16 sont tout d'abord insérées dans des logements 18A (voir figure 2) prévus sur la première partie de moyeu 12A. When mounting of the portion of propeller, the blades 16 are first inserted into housing 18A (see Figure 2) provided on the first hub part 12A. Puis la seconde partie de moyeu 12B est fixée à la partie 12A, de manière à placer, en regard de chaque logement 18A, un logement complémentaire 18B (voir figure 2) permettant d'entourer les pales 16, les trois pales 16 restant mobiles en rotation autour de leur axe longitudinal respectif Y. Les pales sont par ailleurs retenues radialement par les logements 18A, 18B. Then the second hub portion 12B is secured to the portion 12A, so as to place, in front of each housing 18A, a complementary housing 18B (see Figure 2) for surrounding the blades 16, the three blades 16 remaining mobile in rotate about their respective longitudinal axis Y. the blades are also retained radially by the housing 18A, 18B. En particulier, chaque pied de pale présente un épaulement 19 sur au moins une portion de sa circonférence, cet épaulement venant en butée contre un épaulement formé dans au moins un des logements 18A, 18B adjacent à la portion de pale de manière à retenir la pale dans la direction radiale. In particular, each blade root has a shoulder 19 of at least a portion of its circumference, said shoulder abutting against a shoulder formed in at least one of 18A housing, 18B adjacent to the blade portion so as to retain the blade in the radial direction. Le carter 20 est décrit plus en détail en référence à la figure 2. Le carter 20 est constitué d'un corps cylindrique 22, fermé à son extrémité 22A dirigée vers la partie d'hélice par un bouchon percé 24 et à son autre extrémité 22B par un bouchon plein 26. L'extrémité du bouchon percé 24 est entourée d'un contre-écrou 28 disposé dans le prolongement du corps cylindrique 22 et destiné à bloquer le bouchon percé 24 pour son réglage en précontrainte. The housing 20 is described in more detail with reference to Figure 2. The housing 20 comprises a cylindrical body 22 closed at its end 22A facing the propeller part by a pierced plug 24 and at its other end 22B by a solid plug 26. the end of the perforated plug 24 is surrounded by a nut 28 against arranged in the extension of the cylindrical body 22 and for locking the plug 24 drilled to its preload setting. Le carter 20 abrite un alternateur 30, constitué d'un stator 32, creux, fixé à la paroi intérieure de la pièce cylindrique 22, et The casing 20 houses an alternator 30, comprising a stator 32, hollow, attached to the inner wall of the cylindrical part 22, and

d'un rotor 34, creux lui-aussi, logé à l'intérieur du stator 32. Le rotor 34 a une longueur Lr supérieure à la longueur Ls du stator 32. L'extrémité du rotor 34 faisant saillie hors du stator du côté opposé à la partie d'hélice 10 est montée dans un roulement à billes 36 bloqué par le bouchon plein 26. a rotor 34, hollow itself also housed inside the stator 32. The rotor 34 has a length greater than the length Ls Lr to the stator 32. The end of the rotor 34 projecting from the opposite side of the stator the propeller part 10 is mounted in a ball bearing 36 blocked by the plug 26 full.

L'autre extrémité du rotor 34, celle dirigée vers la partie d'hélice 10, est liée à une partie intermédiaire 38. La partie intermédiaire 38 est une pièce cylindrique et creuse, montée dans un roulement à billes 40 bloqué dans le bouchon percé 24. La partie intermédiaire 38 est constituée d'une première portion 38A de diamètre extérieur Dl et d'une seconde portion 38B de diamètre extérieur D2 supérieur à Dl. The other end of the rotor 34, one directed towards the propeller part 10 is connected to an intermediate portion 38. The intermediate portion 38 is a hollow cylindrical part and mounted in a ball bearing 40 secured in the drilled plug 24 . The intermediate portion 38 consists of a first outer diameter Dl portion 38A and second portion 38B outside diameter of D2 greater than Dl. La première portion 38A est emboîtée dans un trou 35 prévu à l'extrémité du rotor 34. La seconde portion 38B présente à son extrémité dirigée vers la partie d'hélice 10, une partie filetée 42 coopérant avec le filetage intérieur 44 d'un trou 46 formé dans la partie cylindrique 12A du moyeu. The first portion 38A is fitted into a hole 35 provided at the end of the rotor 34. The second portion 38B is provided at its end directed towards the propeller part 10, a threaded portion 42 cooperating with the internal thread 44 of a hole 46 formed in the cylindrical portion 12A of the hub. La partie intermédiaire 38 est solidaire en rotation du moyeu 12 et du rotor 34. Le rotor 34 est donc entraîné par la rotation du moyeu 12 de la partie d'hélice 10 par le biais de la partie intermédiaire 38. Le système hydraulique de calage des pales est décrit ci-après plus en détail en référence aux figures 2 et 3. Sur la figure 2, on a représenté une chambre de travail 50 située dans la première partie de moyeu 12A et dans laquelle est logé un piston 52 qui, par son déplacement dans la direction N1, entraîne la rotation des pales 16 autour de leur axe longitudinal respectif Y. Le carter 20 délimite ici un espace d'alimentation 54 alimenté en fluide hydraulique par l'intermédiaire d'un orifice d'alimentation formé sur le carter (non représenté). The intermediate part 38 is rotationally fixed to the hub 12 and rotor 34. The rotor 34 is thus driven by the rotation of the hub 12 of the propeller part 10 through the intermediate portion 38. The hydraulic timing system blades is described below in more detail with reference to figures 2 and 3. in Figure 2, there is shown a work chamber 50 located in the first hub portion 12A and in which is housed a piston 52 which by its movement in the direction N1, causes rotation of the blades 16 around their respective longitudinal axis Y. the housing 20 delimits here a feed space 54 supplied with hydraulic fluid through a supply port formed on the housing (not shown). Le fluide hydraulique baigne l'ensemble du carter 20 y compris l'alternateur 30 et sert ainsi de fluide de refroidissement au rotor 34. L'étanchéité de l'enceinte formée par le carter est assurée par une bague d'étanchéité 56 (par exemple un joint de type SPI) montée dans le bouchon percé 24 et entourant la partie intermédiaire 38. La chambre de travail 50 communique, par l'intermédiaire du rotor 34 et de la partie intermédiaire 38, avec l'espace d'alimentation 54 constitué par le carter 20, la pièce intermédiaire 38 constituant ici une conduite d'alimentation. The hydraulic fluid bathes the entire housing 20 including the alternator 30 and thus serves as a cooling fluid to the rotor 34. The sealing of the enclosure formed by the casing is ensured by a sealing ring 56 (e.g. a joint type SPI) mounted in the perforated cap 24 and surrounding the intermediate portion 38. the working chamber 50 communicates, through the rotor 34 and the intermediate portion 38, with the supply chamber 54 consisting of the housing 20, the intermediate piece 38 here constituting a supply line. La chambre d'alimentation 50 peut donc être alimentée facilement en fluide hydraulique sous pression. The feed chamber 50 can be fed easily by pressurized hydraulic fluid.

D'autres aspects du système hydraulique de calage des pales sont décrits ci-après illustrés en référence à la figure 3. Chaque pale 16 est constituée d'une partie supérieure 16A faisant saillie à l'extérieur du moyeu 12 et d'un pied 16B présentant à son extrémité proximale un levier 56. La partie supérieure 16A et le pied 16B sont, dans l'exemple, mécanosoudés. Other aspects of the hydraulic system of pitch of the blades are described hereinafter illustrated with reference to Fig 3. Each blade 16 comprises an upper portion 16A protruding to the outside of the hub 12 and a foot 16B having at its proximal end a lever 56. the upper portion 16A and the foot 16B are, in the example, mechanically welded. Comme variante, ces parties peuvent également être réalisées en une seule pièce. Alternatively, these parts may also be made in one piece. Le levier 56 s'étend dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal Y de la pale 16. Il comporte en outre un maneton 58, disposé vers son extrémité la plus éloignée du pied 16B de pale 16. Le maneton 58 forme un cylindre de diamètre D5 faisant saillie sur la face inférieure du levier de sorte qu'une génératrice du cylindre est alignée avec le côté du levier situé en regard du piston 52. Le maneton 58 est logé entre le piston 52 et une pièce de guidage 60 elle-même solidaire du piston 52. La pièce de guidage 60 a une forme de triangle équilatéral dont chaque angle est en appui sur le maneton 58 d'un levier 56. Le diamètre D5 du maneton 58 est sensiblement égal à la distance L6 qui sépare la pièce de guidage 60 du piston 52 (voir figure 2). The lever 56 extends in a direction substantially perpendicular to the longitudinal axis Y of the blade 16. It also comprises a crank pin 58, arranged towards its furthest end of the leg 16B of blade 16. The crank pin 58 forms a cylinder D5 diameter projecting from the underside of the lever so that a generatrix of the cylinder is aligned with the side of lever facing the piston 52. the crank pin 58 is housed between the piston 52 and a guide piece 60 itself itself secured to the piston 52. the guide piece 60 has a shape of an equilateral triangle in which each angle is supported on the crank pin 58 of a lever 56. the diameter D5 of the pin 58 is substantially equal to the distance L6 between the workpiece guide 60 of the piston 52 (see Figure 2). Dans la partie 12B du moyeu est disposé un ressort de rappel 64 dont une extrémité appuie sur la pièce de guidage 60 dans la direction N2. In the portion 12B of the hub is disposed a return spring 64 having one end supported on the guide piece 60 in the direction N2. Lorsque la force F1 exercée par le fluide hydraulique est supérieure à la force F2 exercée par le ressort de rappel 64, le piston se déplace dans la direction N1 contre le levier 56. En se déplaçant dans la direction N1, le piston actionne le levier 56 et entraîne la rotation de la pale 16 autour de son axe longitudinal Y selon un angle 0. En théorie, la course du piston 52 permet de régler le calage des pales 16 dans une fourchette d'angle de 90°. When the force F1 exerted by the hydraulic fluid is greater than the force F2 exerted by the return spring 64, the piston moves in the direction N1 against the lever 56. By moving in the direction N1, the plunger operates the lever 56 and causes rotation of the blade 16 about its longitudinal axis Y through an angle 0. in theory, the stroke of the piston 52 sets the pitch of the blades 16 in an angle range of 90 °. Dans le système représenté, la plage de calage est de l'ordre de 30° ce qui permet de couvrir les incidences appropriées aux vitesses d'un bateau de course. In the illustrated system, the timing range is about 30 ° which allows to cover the appropriate impact the speed of a race boat. Lorsqu'au contraire, la force F2 exercée par le ressort de rappel 64 dans la direction N2 est supérieure à la force F1 exercée par la pression du fluide hydraulique dans la direction N1, le piston 52 est ramené automatiquement dans sa position initiale puisque le ressort de rappel 64 appuie sur la pièce de guidage 60 qui est solidaire du piston 52. Lorsque la pièce de guidage 60 et le piston 52 se déplacent solidairement, Contrary, when the force F2 exerted by the return spring 64 in the direction N2 is greater than the force F1 exerted by the hydraulic fluid pressure in the direction N1, the plunger 52 is automatically returned to its initial position since the spring recall 64 presses the guide piece 60 which is secured to the piston 52. When the guide piece 60 and the piston 52 move integrally,

les manetons 58 des leviers 56 se déplacent également, entraînant la rotation des leviers 56 et donc des pales 16, jusque dans leur position initiale. the crank pins 58 of the levers 56 also move, causing the rotation of the levers 56 and therefore of the blades 16 into their initial position. La figure 4 illustre la chaîne de conversion de l'énergie dans un hydrogénérateur selon l'invention. 4 illustrates the energy conversion chain in a hydro-generator according to the invention. La chaîne de conversion comprend la partie d'hélice 10, l'alternateur 30, et un convertisseur 80, relié à l'alternateur 30 et qui délivre une puissance électrique Pe. The conversion chain comprises part of impeller 10, the alternator 30, and a converter 80 connected to the alternator 30 and supplies electric power Pe. L'hydrogénérateur comprend en outre une unité de calcul 70 pour calculer un angle e de calage optimum pour les pales 16 en fonction de différents paramètres, dont la mesure de la vitesse de rotation Q de l'hélice, ladite unité de calcul 70 coopérant avec une unité de contrôle 90 du système hydraulique de calage des pales permettant d'atteindre cet angle de calage optimum. The hydro-generator further includes a calculation unit 70 for calculating an angle of an optimum timing for the blades 16 as a function of various parameters, including the measurement of the Q rotational speed of the propeller, said calculation unit 70 cooperating with a control unit 90 of the hydraulic system of blade pitch to achieve this optimum pitch angle. La vitesse de rotation Q de l'hélice peut être aisément déterminée grâce à un capteur de mesure de la fréquence du courant de l'alternateur 30. Le convertisseur 80, l'unité de calcul 70 et l'unité de contrôle 90 peuvent être situés à bord du bateau. Q rotational speed of the propeller can easily be determined by a measurement sensor of the frequency of the current of the generator 30. The converter 80, the calculation unit 70 and the control unit 90 may be located on board the boat. La partie d'hélice 10 effectue une rotation autour de son axe principal X, à une vitesse Q qui dépend de la vitesse V d'avancement du bateau, de l'angle e de calage des pales 16 et du couple de freinage électromagnétique Cf induit par l'alternateur 30. De ces trois paramètres dépend également la traînée T. Ainsi, dans une configuration donnée où la vitesse V d'avancement et le calage e sont fixés, il existe une puissance électrique délivrée Pmax (fonction de V et de 0) qui provient des limites mécaniques, électriques et thermiques intrinsèques au système. Part propeller 10 rotates about its main axis X, at a velocity Q that depends on the velocity V of advancement of the boat, the angle e of pitch of the blades 16 and the electromagnetic braking torque Cf induced by the alternator 30. in these three parameters also depends on the drag T. Thus, in a given configuration in which the speed V of advance and the timing e are attached, there is supplied electric power Pmax (function V and 0 ) which comes from mechanical, electrical and thermal limitations intrinsic to the system. Le système peut délivrer n'importe quelle puissance Pe comprise dans la plage [0 ; The system can deliver any power Pe in the range [0; Pmax]. Pmax]. Cette puissance délivrée fixe toutes les autres variables de fonctionnement : vitesse de rotation Q, traînée T. Les modes de variation sont monotones selon la puissance électrique délivrée et s'inscrivent dans les limites suivantes : de la roue libre où le système ne produit pas de puissance et où la traînée T est minimale (nulle en théorie) au maximum de puissance où la traînée T est maximale et la vitesse de rotation Q minimale. This fixed power delivered all other operating variables: Q rotational speed, drag T. The variation modes are monotonous according to the electrical power supplied and are within the following limits: the freewheel when the system does not produce power and where the T drag is minimal (theoretically zero) to the maximum power where the drag T is maximum and the minimum Q rotational speed. L'utilisateur ou l'unité de calcul 70 ont deux moyens de contrôler le système : le rapport de transformation À du convertisseur 80 et l'angle e The user or the computing unit 70 has two means to control the system: In the transformation ratio of the converter 80 and the angle e

de calage des pales, ce qui conduit à trois stratégies de régulation. stall of the blades, leading to three control strategies. On appelle rapport de transformation À, le rapport de l'impédance de sortie du convertisseur sur l'impédance d'entrée. Called transformation ratio At the ratio of the output impedance of the converter on the input impedance. On peut voir ce rapport comme étant l'image du couple électromagnétique Cf appliqué à l'alternateur. One can view this report as the image of the electromagnetic torque Cf applied to the alternator. Un rapport de transformation nul correspond à un appel de puissance nul et donc à un fonctionnement du système en roue libre. Zero transformation ratio corresponds to a zero power demand and thus to a system operation coasting. Un rapport de transformation infini correspond à un appel de puissance infini est donc à l'arrêt du système par blocage électromagnétique. An infinite transformation ratio corresponds to an infinite power demand is therefore to shutdown by electromagnetic locking. On utilise habituellement ce procédé en court-circuitant le convertisseur d'aérogénérateurs de petite puissance pour les arrêter en cas de vents violents. usually this method is used by bypassing the low-power wind turbine converter to stop in case of high winds. Entre ces deux extrêmes se situe un rapport maximal Àmax pour lequel on produit le maximum de puissance permis par le système. Between these two extremes lies a maximum ratio? Max for which produces the maximum power allowed by the system. Dans la régulation dite basique , le rapport de transformation À du convertisseur 80 est fixé par ses caractéristiques électriques. In said control base, the transformation ratio In the converter 80 is fixed by its electrical characteristics. Cela donne un point unique de fonctionnement pour une vitesse V d'avancement fixée et un angle de calage e fixé. This gives a single point of operation for a fixed velocity V of advancement and a pitch angle fixed e. C'est habituellement le cas sur les aérogénérateurs de petite puissance, où le convertisseur n'est qu'un simple redresseur triphasé. This is usually the case in small power wind turbines, where the converter is a simple three-phase rectifier. L'unité de calcul 70 ou l'utilisateur se bornent à régler le calage adapté à la vitesse d'avancement V par l'intermédiaire de l'unité de contrôle 90 du système hydraulique de calage. The calculation unit 70 or the user merely set the timing adapted to the travel speed V through the control unit 90 of the hydraulic timing system. Dans la régulation dite en maximum de puissance , le rapport de transformation À est pilotable par l'unité de calcul 70 ou l'utilisateur. In said regulating in maximum power, the transformation ratio is controllable by the calculating unit 70 or the user. Il permet de produire constamment la puissance maximum notamment à faible vitesse d'avancement où les frottements du système diminuent la puissance récupérable et à haute vitesse en augmentant le frein électrique et en empêchant les survitesses. It allows to continuously produce the maximum power especially at low forward speed when the friction of the system reduce the recoverable power and high speed by increasing the electric brake and preventing overspeed. L'unité de calcul 70 ou l'utilisateur gèrent aussi le réglage du calage des pales comme dans la régulation basique . The calculation unit 70 or the user also manage the blades registration adjustment as in the basic regulation. L'unité de calcul 70 peut également servir à éviter les survitesses qui endommageraient le dispositif. The calculation unit 70 may also be used to prevent overspeed which would damage the device. En cas de détection de survitesse, le système réagit instantanément en augmentant le rapport de transformation du convertisseur et en réduisant l'angle de calage e au minimum. In the event of overspeed detection, the system instantly reacts by increasing the converter transformer ratio and reducing the pitch angle e to a minimum. Cet usage convient particulièrement aux applications de plaisance où le maximum de puissance est recherché en toutes conditions. This use is particularly suitable for boating applications where maximum power is sought in all conditions.

Dans la régulation dite en optimum de traînée , l'unité de calcul comporte les améliorations des deux régulations décrites précédemment et intègre en plus un abaque de traînée mesurée expérimentalement, ainsi que des données sur la demande énergétique du bateau. In said regulating drag optimum, the calculation unit comprises improvements in two regulations described above and includes in addition a drag abacus experimentally measured, as well as data on the energy demand of the boat. L'unité de calcul 70 règle ainsi le rapport de transformation À du convertisseur 80 et l'angle de calage des pales e pour adapter la puissance développée à une valeur fixée par algorithme en vue de minimiser la traînée T. Cet algorithme peut par exemple prendre en compte des paramètres P1, P2, ..., PN, autres que la vitesse de rotation Q de l'hélice, tels que l'état de charge des batteries, la consommation moyenne, les prévisions météorologiques et par là même les prévisions de production pour calculer la puissance idéale à fournir. The calculation unit 70 and sets the transformation ratio At the converter 80 and e blade pitch angle to adjust the power output to a value determined by algorithm to minimize drag T. This algorithm can for example take into account the parameters P1, P2, ..., PN, other than Q rotational speed of the propeller, such as the state of battery charge, average consumption, weather forecasts and therefore the forecasts Production to calculate the ideal power supply. La perte de vitesse d'un bateau due à la traînée du système étant en effet bien plus faible à haute vitesse qu'à faible vitesse d'avancement, une stratégie de production optimisée peut être très recherchée notamment dans les applications de course au large. The loss rate of a boat due to the drag of the system being much smaller effect at high speed at low forward speed, optimized production strategy can be highly sought especially in offshore racing applications.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS1. REVENDICATIONS1. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique, comportant : - une partie d'hélice (10) comprenant un moyeu (12) mobile en rotation autour d'un axe principal (X) et plusieurs pales (16) portées par ce moyeu (12); Generator wind or hydraulic power, comprising: - a helical portion (10) comprising a hub (12) rotatable about a main axis (X) and a plurality of blades (16) carried by the hub (12) ; - un carter fixe (20); - a fixed casing (20); - un alternateur (30) logé dans la partie de carter (20) et comprenant un rotor (34) et un stator (32), le rotor (34) étant entraîné en rotation par ledit moyeu (12), ce générateur étant caractérisé: - en ce que lesdites pales (16) sont mobiles en rotation autour de leur axe longitudinal (Y), par rapport au moyeu (12), et - en ce qu'il comprend un système hydraulique de calage des pales, permettant de faire tourner lesdites pales (16) autour de leur axe longitudinal (Y), ce système hydraulique comprenant une chambre de travail (50) située à l'intérieur du moyeu (12), cette chambre étant alimentée en fluide par une conduite d'alimentation reliée à un espace d'alimentation (54) situé à l'intérieur du carter, cet espace d'alimentation étant lui-même alimenté en fluide via un orifice d'alimentation ménagé dans le carter (20). - a generator (30) housed in the housing part (20) and comprising a rotor (34) and a stator (32), the rotor (34) being driven in rotation by said hub (12), this generator being characterized by: - in that said blades (16) are rotatable about their longitudinal axis (Y) relative to the hub (12), and - in that it comprises a hydraulic system of pitch of the blades, to rotate said blades (16) about their longitudinal axis (Y), said hydraulic system comprising a working chamber (50) located within the hub (12), this chamber being supplied with fluid via a supply line connected to a supply space (54) located within the housing, the supply chamber being itself supplied with fluid via a formed supply port in the housing (20). 2 Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon la revendication 1, comprenant, entre le moyeu (12) et le carter (20), une partie intermédiaire (38) solidaire en rotation du rotor (34) et du moyeu (12), ladite conduite d'alimentation traversant cette partie intermédiaire. 2 wind electricity generator or control system according to claim 1 comprising, between the hub (12) and the housing (20), an intermediate portion (38) to rotate with the rotor (34) and the hub (12), said supply line through the intermediate portion. 3. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'alternateur (30) est situé à l'intérieur dudit espace d'alimentation (54). 3. wind or hydraulic power generator according to claim 1 or 2, wherein the alternator (30) is located within said supply chamber (54). 4. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chaque pale (16) présente à son extrémité proximale un levier (56) permettant d'entraîner la pale (16) en rotation autour de son axe longitudinal (Y), le système hydraulique de calage du pas de l'hélice comprenant au moins un élément mobile apte à venir appuyer contre ledit levier (56), ladite pale (16) étant entraînée en rotation lors d'un déplacement de l'élément mobile. 4. Generator wind or hydraulic power according to one of claims 1 to 3, wherein each blade (16) has at its proximal end a lever (56) for driving the blade (16) rotating around its longitudinal axis (Y), the hydraulic timing system the pitch of the helix comprising at least one movable member adapted to come against said support lever (56), said blade (16) being rotated upon movement of the movable member. 5. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon la revendication 4, dans lequel l'élément mobile est un piston (52) logé dans ladite chambre de travail (50) et apte à être déplacé dans une première direction sous l'action de la pression du fluide dans cette chambre. 5. generator wind or hydraulic power according to claim 4, wherein the movable member is a piston (52) housed in said working chamber (50) and adapted to be moved in a first direction under the action of the fluid pressure in this chamber. 6. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon la revendication 5, dans lequel le piston (52) est contraint dans une seconde direction opposée à la direction d'application de la pression du fluide, par un moyen de rappel (64) travaillant en compression. 6. wind or hydraulic power generator according to claim 5, wherein the piston (52) is forced in a second direction opposite to the direction of application of the fluid pressure by a biasing means (64) working in compression. 7. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel ledit levier (56) comporte un maneton (58), ledit maneton (58) étant logé entre ledit piston (52) et une pièce de guidage (60) elle-même solidaire du piston (52) ou du moyen de rappel (64), de sorte que ladite pale (16) est entraînée en rotation lorsque la force exercée par le fluide hydraulique sur le piston (52) est inférieure à la force exercée par le moyen de rappel (64) sur la pièce de guidage (60) ou sur le piston (52). 7. wind or hydraulic power generator according to any one of claims 4 to 6, wherein said lever (56) has a crankpin (58), said crank pin (58) being housed between said piston (52) and a part guide (60) itself secured to the piston (52) or of the return means (64) so ​​that said blade (16) is rotated when the force exerted by the hydraulic fluid on the piston (52) is less than the force exerted by the biasing means (64) on the guide piece (60) or on the piston (52). 8. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le rotor (34) est creux et la partie intermédiaire (38) est apte à être logée dans ledit rotor (34). 8. wind or hydraulic power generator according to any one of claims 1 to 7, wherein the rotor (34) is hollow and the intermediate portion (38) is adapted to be housed in said rotor (34). 9. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel ladite partie intermédiaire (38) et le rotor (34) forment une seule et même pièce. 9. Generator wind or hydraulic power according to one of claims 1 to 7, wherein said intermediate portion (38) and the rotor (34) form a single piece. 10. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel ladite partie intermédiaire (38) et le moyeu (12) forment une seule et même pièce 11. Système comprenant un générateur d'électricité hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant en outre un capteur pour mesurer la vitesse (Q) de rotation de l'hélice une unité de calcul (70) pour calculer un angle (0) de calage optimum pour les pales (16) en fonction de la vitesse (Q) de rotation de l'hélice mesurée, ladite unité de calcul (70) coopérant avec une unité de contrôle (90) du système hydraulique de calage des pales permettant d'atteindre cet angle de calage optimum. 10. Wind power generator or hydraulic actuator according to any one of claims 1 to 9, wherein said intermediate portion (38) and the hub (12) form a single part 11. A system comprising a hydraulic power generator according to any one of claims 1 to 10, further comprising a sensor for measuring the speed (Q) of rotation of the propeller a calculation unit (70) for calculating an angle (0) of optimum setting for the blades ( 16) as a function of the speed (Q) of rotation of the impeller measured, said calculating unit (70) cooperating with a control unit (90) of the hydraulic blade pitch system to achieve this optimum pitch angle . 12. Système selon la revendication 11, comprenant en outre un convertisseur (80) relié à l'alternateur (30), l'unité de calcul (70) pouvant calculer un rapport de transformation (À) dudit convertisseur (80) et coopérer avec ledit convertisseur (80) de manière à régler ledit rapport de transformation (À). 12. The system of claim 11, further comprising a converter (80) connected to the alternator (30), the calculating unit (70) which can calculate a transformation ratio (At) of said converter (80) and cooperate with said converter (80) so as to set said transformation ratio (a).
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