FR3057417A1 - DEVICE FOR GENERATING SOLAR ELECTRIC POWER AND WIND - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif (10) de génération d'énergie électrique, comprenant une armature (12) montée rotative par rapport à un support (11) autour d'un axe (X-X), l'armature (12) comprenant au moins une face latérale (26) positionnée sur une surface externe (20) de l'armature (12), ladite face latérale (26) comprenant : - au moins un emplacement (32) recevant une cellule photovoltaïque (36) propre à générer une puissance électrique solaire sous l'effet d'une lumière incidente, et - au moins un aileron (34) s'étendant en saillie de la face latérale (26), l'aileron (34) de la face latérale (26) étant propre à mettre l'armature (12) en rotation autour de l'axe (X-X) sous l'effet d'un écoulement d'air, la rotation de l'armature (12) autour de l'axe (X-X) permettant à la cellule photovoltaïque (36) d'être illuminée périodiquement.The present invention relates to a device (10) for generating electrical energy, comprising an armature (12) rotatably mounted relative to a support (11) about an axis (XX), the armature (12) comprising at least a lateral face (26) positioned on an outer surface (20) of the armature (12), said lateral face (26) comprising: - at least one location (32) receiving a photovoltaic cell (36) capable of generating a power solar electric under the effect of an incident light, and - at least one fin (34) projecting from the lateral face (26), the fin (34) of the lateral face (26) being adapted to placing the armature (12) in rotation about the axis (XX) under the effect of an air flow, the rotation of the armature (12) around the axis (XX) allowing the cell photovoltaic (36) to be periodically illuminated.
Description
® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE® FRENCH REPUBLIC
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 057417 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)NATIONAL INSTITUTE OF INDUSTRIAL PROPERTY © Publication number: 3 057417 (to be used only for reproduction orders)
©) N° d’enregistrement national : 16 59795©) National registration number: 16 59795
COURBEVOIE © Int Cl8 : H 02 S 20/30 (2017.01), B 60 L 8/00COURBEVOIE © Int Cl 8 : H 02 S 20/30 (2017.01), B 60 L 8/00
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1A1 PATENT APPLICATION
DISPOSITIF DE GENERATION D'ENERGIE ELECTRIQUE SOLAIRE ET EOLIEN.DEVICE FOR GENERATING SOLAR AND WIND ELECTRICAL ENERGY.
FR 3 057 417 - A1FR 3 057 417 - A1
La présente invention concerne un dispositif (10) de génération d'énergie électrique, comprenant une armature (12) montée rotative par rapport à un support (11) autour d'un axe (X-X), l'armature (12) comprenant au moins une face latérale (26) positionnée sur une surface externe (20) de l'armature (12), ladite face latérale (26) comprenant:The present invention relates to a device (10) for generating electrical energy, comprising a frame (12) rotatably mounted relative to a support (11) about an axis (XX), the frame (12) comprising at least a lateral face (26) positioned on an external surface (20) of the frame (12), said lateral face (26) comprising:
- au moins un emplacement (32) recevant une cellule photovoltaïque (36) propre à générer une puissance électrique solaire sous l'effet d'une lumière incidente, et- at least one location (32) receiving a photovoltaic cell (36) capable of generating solar electric power under the effect of incident light, and
- au moins un aileron (34) s'étendant en saillie de la face latérale (26), l'aileron (34) de la face latérale (26) étant propre à mettre l'armature (12) en rotation autour de l'axe (X-X) sous l'effet d'un écoulement d'air, la rotation de l'armature (12) autour de l'axe (X-X) permettant à la cellule photovoltaïque (36) d'être illuminée périodiquement.- At least one fin (34) projecting from the side face (26), the fin (34) of the side face (26) being adapted to put the armature (12) in rotation around the axis (XX) under the effect of an air flow, the rotation of the armature (12) around the axis (XX) allowing the photovoltaic cell (36) to be illuminated periodically.
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Dispositif de génération d’énergie électrique solaire et éolienSolar and wind electric power generation device
La présente invention concerne un dispositif de génération d’énergie électrique.The present invention relates to a device for generating electrical energy.
Les dispositifs de génération d’énergie électrique à partir de la lumière solaire sont bien connus. Ces dispositifs comprennent, par exemple, des cellules photovoltaïques permettant d’absorber une part de l’énergie des photons incidents, avec un rendement d’absorption qui varie selon les technologies.Devices for generating electrical energy from sunlight are well known. These devices include, for example, photovoltaic cells to absorb a part of the energy of the incident photons, with an absorption efficiency which varies according to technologies.
La génération d’une quantité importante d’énergie passe généralement par l’utilisation de panneaux comportant un grand nombre de cellules photovoltaïques exposées au soleil, ce qui nécessite une surface disponible importante.The generation of a significant amount of energy generally involves the use of panels comprising a large number of photovoltaic cells exposed to the sun, which requires a large available area.
Cependant, ce type de panneaux n’est pas satisfaisant pour les applications où l’espace est restreint, par exemple, dans le cas d’un véhicule utilisant l’énergie électrique.However, this type of panel is not satisfactory for applications where space is limited, for example, in the case of a vehicle using electric energy.
En effet, il est peu pratique de recouvrir toute la surface externe d’un véhicule de panneaux photovoltaïques, ces derniers formants des surfaces planes fragiles et peu esthétiques.Indeed, it is impractical to cover the entire external surface of a vehicle with photovoltaic panels, the latter forming fragile and unsightly flat surfaces.
De plus, les panneaux d’un tel véhicule ne seraient pas toujours exposés à la lumière solaire, ce qui réduirait l’efficacité du système.In addition, the panels of such a vehicle would not always be exposed to sunlight, which would reduce the efficiency of the system.
Un but de l’invention est de fournir un dispositif de génération d’énergie solaire compact du point de vue énergétique, c’est-à-dire permettant une génération d’énergie importante par unité de surface ou de volume occupée.An object of the invention is to provide a device for generating solar energy that is compact from an energy point of view, that is to say allowing a significant generation of energy per unit of area or volume occupied.
A cet effet, l’invention concerne un dispositif de génération d’énergie électrique, comprenant une armature montée rotative par rapport à un support autour d’un axe, l’armature comprenant au moins une face latérale positionnée sur une surface externe de l’armature, ladite face latérale comprenant :To this end, the invention relates to a device for generating electrical energy, comprising a frame rotatably mounted relative to a support about an axis, the frame comprising at least one lateral face positioned on an external surface of the reinforcement, said lateral face comprising:
- au moins un emplacement recevant une cellule photovoltaïque propre à générer une puissance électrique solaire sous l’effet d’une lumière incidente, et- at least one location receiving a photovoltaic cell capable of generating solar electric power under the effect of incident light, and
- au moins un aileron s’étendant en saillie de la face latérale, l’aileron de la face latérale étant propre à mettre l’armature en rotation autour de l’axe sous l’effet d’un écoulement d’air, la rotation de l’armature autour de l’axe permettant à la cellule photo voltaïque d’être illuminée périodiquement.- At least one fin projecting from the lateral face, the fin of the lateral face being able to put the armature in rotation around the axis under the effect of an air flow, the rotation of the frame around the axis allowing the photovoltaic cell to be illuminated periodically.
Un tel dispositif utilise l’écoulement d’air pour mettre en rotation l’armature et permet ainsi d’exposer de façon périodique et à une fréquence un grand nombre de cellules photovoltaïques à la lumière solaire. Ainsi, le temps de non-exposition de chaque cellule photovoltaïque devient négligeable. De plus, ce dispositif permet, selon un mode de réalisation, de récupérer une part de l’énergie de l’écoulement d’air sous forme d’énergie éolienne.Such a device uses the air flow to rotate the armature and thus makes it possible to expose a large number of photovoltaic cells to sunlight periodically and at a frequency. Thus, the time of non-exposure of each photovoltaic cell becomes negligible. In addition, according to one embodiment, this device makes it possible to recover a part of the energy of the air flow in the form of wind energy.
Selon des modes de réalisation particuliers, le dispositif selon l’invention comprend l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises indépendamment ou selon toute combinaison techniquement possible :According to particular embodiments, the device according to the invention comprises one or more of the following characteristics, taken independently or according to any technically possible combination:
- l’armature comprend une pluralité de faces latérales réparties sur toute la surface externe de l’armature ;- the frame comprises a plurality of lateral faces distributed over the entire external surface of the frame;
- le dispositif comprend, en outre, au moins un générateur électrique propre à générer une puissance électrique sous l’effet de la rotation de l’armature ;- The device further comprises at least one electric generator capable of generating an electric power under the effect of the rotation of the armature;
- le générateur électrique comprend au moins un sous-générateur et une pluralité d’engrenages propres à transmettre le mouvement de rotation de l’armature au sousgénérateur ;- The electric generator comprises at least one sub-generator and a plurality of gears capable of transmitting the rotational movement of the armature to the sub-generator;
- le générateur comprend autant de sous-générateurs que d’engrenages ;- the generator comprises as many sub-generators as there are gears;
- chaque engrenage comprend une première partie d’engrenage solidaire en rotation de l’armature et une deuxième partie d’engrenage solidaire du support, la deuxième partie d’engrenage étant complémentaire de la première partie d’engrenage ;- Each gear comprises a first gear part integral in rotation with the frame and a second gear part integral with the support, the second gear part being complementary to the first gear part;
- l’armature comprend des portions circonférentielles, les premières parties d’engrenage étant des couronnes crantées s’étendant en périphérie des portions circonférentielles ;- The frame comprises circumferential portions, the first gear parts being toothed rings extending at the periphery of the circumferential portions;
- le rapport de transmission de chaque engrenage est supérieur à un ;- the transmission ratio of each gear is greater than one;
- chaque aileron s’étend dans la continuité de la face latérale prolongée par l’aileron.- each fin extends in the continuity of the side face extended by the fin.
L’invention a également pour objet un véhicule comportant un moteur électrique alimenté par au moins une batterie, le véhicule comportant au moins un dispositif tel que décrit précédemment, le ou chaque dispositif étant propre à recharger la ou chaque batterie.The invention also relates to a vehicle comprising an electric motor powered by at least one battery, the vehicle comprising at least one device as described above, the or each device being suitable for recharging the or each battery.
D’autres aspects avantageux de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :Other advantageous aspects of the invention will appear on reading the following description, given by way of example and made with reference to the appended drawings, in which:
- la figure 1 est une représentation schématique en perspective d’un dispositif de génération d’énergie électrique selon l’invention,FIG. 1 is a schematic perspective representation of an electrical energy generation device according to the invention,
- la figure 2 est une vue schématique du dispositif de la figure 1, dans lequel certains éléments ont été retirés,FIG. 2 is a schematic view of the device of FIG. 1, in which certain elements have been removed,
- la figure 3 est une autre représentation schématique en perspective du dispositif de la figure 1,FIG. 3 is another schematic perspective representation of the device in FIG. 1,
- la figure 4 est une vue en coupe schématique du dispositif des figures 1 à 3, le générateur d’énergie dudit dispositif n’étant pas visible,FIG. 4 is a schematic sectional view of the device of FIGS. 1 to 3, the energy generator of said device not being visible,
- la figure 5 est une vue schématique d’un ensemble de dispositifs de génération de la figure 1 mis bout à bout pour former une barrette,- Figure 5 is a schematic view of a set of generation devices of Figure 1 placed end to end to form a bar,
- la figure 6 est une vue schématique d’un assemblage de barrettes de la figure 5,- Figure 6 is a schematic view of an assembly of bars of Figure 5,
- la figure 7 est une vue schématique d’un véhicule équipé de plusieurs dispositifs de la figure 1, et- Figure 7 is a schematic view of a vehicle equipped with several devices of Figure 1, and
- la figure 8 est une vue schématique d’un autre véhicule équipé de plusieurs dispositifs de la figure 1.- Figure 8 is a schematic view of another vehicle equipped with several devices of Figure 1.
Un dispositif 10 de génération d’énergie électrique à partir de sources d’énergie éolienne et solaire est représenté sur les figures 1 à 4.A device 10 for generating electrical energy from wind and solar energy sources is shown in FIGS. 1 to 4.
Dans la description, le terme « intérieur >> se comprend comme l’espace interne délimité par le dispositif 10. Le terme «extérieur» se comprend comme l’espace complémentaire de l’espace interne.In the description, the term “interior” is understood as the internal space delimited by the device 10. The term “exterior” is understood as the space complementary to the internal space.
Le dispositif 10 comprend un support 11, une armature 12 et un générateur électrique 16.The device 10 comprises a support 11, an armature 12 and an electric generator 16.
Dans l’exemple illustré sur les figures 1 à 4, le support 11 présente une base 11A reliée à des plateaux 11 B. Le support 11 présente, en outre, un moyeu 11 D.In the example illustrated in FIGS. 1 to 4, the support 11 has a base 11A connected to plates 11 B. The support 11 also has a hub 11 D.
La base 11A est un cylindre évidé dans lequel un arbre 11E, illustré en figure 4, de forme complémentaire à l’évidement est introduit. L’arbre 11E est destiné à être fixé sur la structure sur laquelle le dispositif 10 est destiné à être fixé. Un tel arbre 11E est fixe par rapport au dispositif 10.The base 11A is a hollow cylinder into which a shaft 11E, illustrated in FIG. 4, of shape complementary to the recess is introduced. The shaft 11E is intended to be fixed to the structure on which the device 10 is intended to be fixed. Such a shaft 11E is fixed relative to the device 10.
Les plateaux 11B sont des disques évidés de sorte que la base 11A est positionnée dans l’évidement de chaque plateau 11 B. Les plateaux 11B sont reliés à la base 11A par l’intermédiaire de bras de connexion 11C.The plates 11B are disks hollowed out so that the base 11A is positioned in the recess of each plate 11 B. The plates 11B are connected to the base 11A by means of connection arms 11C.
Le moyeu 11D est une pièce de transition entre l’arbre 11E et des roulements à billes qui seront décrit plus en détails dans la suite de la description. Ainsi, la surface interne du moyeu 11D est complémentaire de l’arbre 11E et la surface externe du moyeu 11D est complémentaire des roulements à billes.The hub 11D is a transition piece between the shaft 11E and ball bearings which will be described in more detail in the following description. Thus, the inner surface of the hub 11D is complementary to the shaft 11E and the outer surface of the hub 11D is complementary to the ball bearings.
La base 11 A, les plateaux 11 B, les bras de connexion 11C et le moyeu 11D sont, par exemple, venus de matière.The base 11 A, the plates 11 B, the connection arms 11C and the hub 11D are, for example, made from one material.
L’armature 12 est montée rotative par rapport au support 11 autour d’un axe X-X représenté sur les figures 1 à 4.The frame 12 is rotatably mounted relative to the support 11 around an axis X-X shown in Figures 1 to 4.
Dans la suite de la description, il sera entendu par le terme « longitudinal », une direction ou un plan parallèle à l’axe X-X. Il sera entendu par le terme « transversal », une direction ou un plan orthogonal à l’axe X-X.In the following description, the term "longitudinal" will be understood to mean a direction or a plane parallel to the axis X-X. It will be understood by the term "transverse", a direction or plane orthogonal to the X-X axis.
L’armature 12 présente une surface externe 20, une surface interne 22, des portions circonférentielles 24 et des faces latérales 26.The frame 12 has an external surface 20, an internal surface 22, circumferential portions 24 and lateral faces 26.
La surface externe 20 délimite l’armature 12 par rapport à l’extérieur. La surface externe 20 est orientée vers l’extérieur du dispositif 10, de sorte à être exposée à une source de lumière, telle que le soleil.The external surface 20 defines the frame 12 relative to the outside. The outer surface 20 is oriented towards the outside of the device 10, so as to be exposed to a light source, such as the sun.
La surface interne 22 est la surface complémentaire de la surface externe 20. La surface interne 22 est donc orientée vers l’intérieur du dispositif 10 et définit un espace interne 19 de l’armature 12.The internal surface 22 is the complementary surface of the external surface 20. The internal surface 22 is therefore oriented towards the inside of the device 10 and defines an internal space 19 of the frame 12.
Dans le mode de réalisation des figures 1 à 4, l’armature 12 comprend deux portions circonférentielles 24.In the embodiment of FIGS. 1 to 4, the frame 12 comprises two circumferential portions 24.
Comme visible sur la figure 4, chaque portion circonférentielle 24 est positionnée dans l’espace interne 19 de l’armature 12 entre deux plateaux 11 B. En particulier, chaque portion circonférentielle 24 a une forme cylindrique et s’étend en périphérie de la base 11Adu support 11.As can be seen in FIG. 4, each circumferential portion 24 is positioned in the internal space 19 of the frame 12 between two plates 11 B. In particular, each circumferential portion 24 has a cylindrical shape and extends around the periphery of the base 11 From the support 11.
Chaque portion circonférentielle 24 est montée rotative autour de la base 11A et du moyeu 11 D. De préférence, chaque portion circonférentielle 24 est montée sur des roulements à billes 24A (visibles sur la figure 4) de sorte à réduire les frottements lors de la rotation de la portion circonférentielle 24 par rapport à la base 11A.Each circumferential portion 24 is rotatably mounted around the base 11A and the hub 11 D. Preferably, each circumferential portion 24 is mounted on ball bearings 24A (visible in Figure 4) so as to reduce friction during rotation of the circumferential portion 24 relative to the base 11A.
Les faces latérales 26 sont réparties sur la surface externe 20 de l’armature 12. De préférence, les faces latérales 26 couvrent toute la surface externe 20 de l’armature 12.The lateral faces 26 are distributed over the external surface 20 of the frame 12. Preferably, the lateral faces 26 cover the entire external surface 20 of the frame 12.
Chaque face latérale 26 comprend au moins deux arêtes 27 parallèles à l’axe X-X. Toutes les faces latérales 26 sont reliées les unes aux autres par les arêtes 27 desdites faces latérales 26. De préférence, l’intégralité de la longueur de chaque arête 27 est en contact avec l’intégralité de la longueur d’une arête 27 d’une autre face latérale 26. Ainsi, les faces latérales 26 sont positionnées les unes par rapport aux autres de manière symétrique par rapport à un plan parallèle à l’axe X-X et passant par les portions circonférentielles 24.Each lateral face 26 comprises at least two edges 27 parallel to the axis X-X. All the lateral faces 26 are connected to each other by the edges 27 of said lateral faces 26. Preferably, the entire length of each edge 27 is in contact with the entire length of an edge 27 of another lateral face 26. Thus, the lateral faces 26 are positioned with respect to each other symmetrically with respect to a plane parallel to the axis XX and passing through the circumferential portions 24.
Dans l’exemple, illustré sur les figures 1 à 4, l’armature 12 présente une géométrie en prisme à base hexagonale. Dans ce cas, l’armature 12 présente alors six faces latérales 26 rectangulaires et identiques entre elles.In the example illustrated in FIGS. 1 to 4, the frame 12 has a prism geometry with a hexagonal base. In this case, the frame 12 then has six rectangular side faces 26 which are identical to each other.
En variante, l’armature 12 présente une géométrie en prisme dont la base est n’importe quel polynôme régulier, tel qu’un pentagone ou un octogone. L’armature 12 présente alors autant de faces latérales 26 rectangulaires régulièrement réparties autour de l’axe X-X que la base du prisme à de côtés.As a variant, the frame 12 has a prism geometry the base of which is any regular polynomial, such as a pentagon or an octagon. The frame 12 then has as many rectangular lateral faces 26 regularly distributed around the axis X-X as the base of the prism with sides.
Les faces latérales 26 sont reliées aux portions circonférentielles 24 par l’intermédiaire de bras transversaux 30. Dans l’exemple illustré sur les figures 1 à 4, chaque face latérale 26 est reliée aux portions circonférentielles 24 par quatre bras transversaux 30.The lateral faces 26 are connected to the circumferential portions 24 by means of transverse arms 30. In the example illustrated in FIGS. 1 to 4, each lateral face 26 is connected to the circumferential portions 24 by four transverse arms 30.
Chaque face latérale 26 comprend au moins un emplacement 32 et au moins un aileron 34.Each lateral face 26 comprises at least one location 32 and at least one fin 34.
Dans l’exemple illustré sur les figures 1 à 4, chaque face latérale 26 comprend un seul emplacement 32.In the example illustrated in FIGS. 1 to 4, each lateral face 26 comprises a single location 32.
Chaque emplacement 32 délimite un espace de réception d’une cellule photovoltaïque 36, illustrée en figure 1. Une cellule photovoltaïque 36 est un générateur propre à générer une puissance électrique sous l’effet d’une lumière incidente. Par exemple, lorsque la lumière incidente est la lumière du soleil, la puissance électrique générée par les cellules photovoltaïques 36 est une puissance électrique solaire.Each location 32 defines a reception space for a photovoltaic cell 36, illustrated in FIG. 1. A photovoltaic cell 36 is a generator capable of generating electrical power under the effect of incident light. For example, when the incident light is sunlight, the electric power generated by the photovoltaic cells 36 is solar electric power.
Dans l’exemple illustré sur les figures 1 à 4, chaque face latérale 26 comprend un seul aileron 34.In the example illustrated in FIGS. 1 to 4, each lateral face 26 comprises a single fin 34.
Chaque aileron 34 s’étend en saillie de la face latérale 26 correspondante. En particulier, chaque aileron 34 prolonge la face latérale 26 correspondante de manière continue, c’est-à-dire que l’aileron 34 prolonge la face latérale 26 sans interruption entre la face latérale 26 et l’aileron 34.Each fin 34 extends projecting from the corresponding side face 26. In particular, each fin 34 extends the corresponding side face 26 continuously, that is to say that the fin 34 extends the side face 26 without interruption between the side face 26 and the fin 34.
Dans l’exemple illustré sur les figures 1 à 4, chaque aileron 34 s’étend dans la continuité de la face latérale 26 correspondante et est donc parallèle à la face latérale 26 prolongée par l’aileron 34.In the example illustrated in FIGS. 1 to 4, each fin 34 extends in continuity with the corresponding side face 26 and is therefore parallel to the side face 26 extended by the fin 34.
En variante, chaque aileron 34 forme un angle compris entre 0° et 45° avec la face latérale 26 prolongée par l’aileron 34.As a variant, each fin 34 forms an angle between 0 ° and 45 ° with the lateral face 26 extended by the fin 34.
Dans l’exemple illustré sur les figures 1 à 4, chaque aileron 34 s’étend sur toute la longueur d’une arête 27 de ladite face latérale 26.In the example illustrated in FIGS. 1 to 4, each fin 34 extends over the entire length of an edge 27 of said lateral face 26.
Chaque aileron 34 comprend une face interne 34A et une face externe 34B, visible sur la figure 3. La face interne 34A de l’aileron 34 est incurvée de sorte à former une prise d’air et améliorer ainsi l’écoulement de l’air sur le dispositif 10.Each fin 34 comprises an internal face 34A and an external face 34B, visible in FIG. 3. The internal face 34A of the fin 34 is curved so as to form an air intake and thus improve the flow of air on device 10.
La face interne 34A de chaque aileron 34 est orientée vers l’intérieur du dispositif 10. La face externe 34B de chaque aileron 34 est orientée vers l’extérieur du dispositif 10.The internal face 34A of each fin 34 is oriented towards the inside of the device 10. The external face 34B of each fin 34 is oriented towards the outside of the device 10.
Les ailerons 34 sont propres à entraîner l’armature 12 en rotation autour de l’axe XX sous l’effet d’un écoulement d’air transversal. L’écoulement d’air crée une surpression sur les faces internes 34A des ailerons 34, ce qui entraîne en rotation l’armure 12.The fins 34 are suitable for driving the armature 12 in rotation about the axis XX under the effect of a transverse air flow. The air flow creates an overpressure on the internal faces 34A of the fins 34, which causes the armor 12 to rotate.
L’écoulement d’air est, par exemple, le vent. Dans le cas où le dispositif 10 est installé sur un véhicule, comme cela sera décrit ultérieurement, l’écoulement d’air est dû au déplacement du véhicule dans l’air.The air flow is, for example, the wind. In the case where the device 10 is installed on a vehicle, as will be described later, the air flow is due to the movement of the vehicle in the air.
La rotation de l’armature 12, sous l’effet de l’écoulement d’air transversal arrivant sur les faces internes 34A des ailerons 34, permet une illumination périodique de toutes les faces latérales 26 et donc de toutes les cellules photovoltaïques 36 présentes sur lesdites faces latérales 26. Toutes les cellules photovoltaïques 36 reçoivent ainsi une illumination suffisante pour générer une puissance électrique, ce qui permet au dispositif 10 de générer une puissance électrique plus importante avec un encombrement réduit.The rotation of the frame 12, under the effect of the transverse air flow arriving on the internal faces 34A of the fins 34, allows periodic illumination of all the lateral faces 26 and therefore of all the photovoltaic cells 36 present on said lateral faces 26. All the photovoltaic cells 36 thus receive sufficient illumination to generate electrical power, which allows the device 10 to generate greater electrical power with a reduced bulk.
Le générateur électrique 16 est propre à générer une puissance électrique éolienne sous l’effet de la rotation de l’armature 12.The electric generator 16 is capable of generating wind-powered electric power under the effect of the rotation of the armature 12.
Le générateur électrique 16 comprend au moins un sous-générateur 50 et une pluralité d’engrenages 52.The electric generator 16 comprises at least one sub-generator 50 and a plurality of gears 52.
Dans l’exemple illustré sur les figures 1 à 4, le générateur électrique 16 comprend un sous-générateur 50 par engrenage 52. Ainsi, dans l’exemple illustré sur les figures 1 à 4, le dispositif 10 comprend vingt engrenages 52 et vingt sous-générateurs 52.In the example illustrated in Figures 1 to 4, the electric generator 16 comprises a sub-generator 50 by gear 52. Thus, in the example illustrated in Figures 1 to 4, the device 10 comprises twenty gears 52 and twenty sub -generators 52.
Chaque sous-générateur 50 est, par exemple, une machine dynamoélectrique. Une machine dynamoélectrique est une machine à courant continu fonctionnant en générateur électrique et utilisant l’induction électromagnétique pour convertir une énergie mécanique en énergie électrique.Each sub-generator 50 is, for example, a dynamoelectric machine. A dynamoelectric machine is a direct current machine operating as an electric generator and using electromagnetic induction to convert mechanical energy into electrical energy.
Les engrenages 52 sont propres à transmettre le mouvement de rotation de l’armature 12 au sous-générateur 50 correspondant.The gears 52 are capable of transmitting the rotational movement of the armature 12 to the corresponding sub-generator 50.
Chaque engrenage 52 comprend une première partie d’engrenage 60 solidaire en rotation de l’armature 12 et une deuxième partie d’engrenage 62 solidaire du support 11. La deuxième partie d’engrenage 62 est complémentaire de la première partie d’engrenage 60. Ainsi, la rotation de la première partie d’engrenage 60 entraîne la rotation de la deuxième partie d’engrenage 62.Each gear 52 comprises a first gear part 60 integral in rotation with the frame 12 and a second gear part 62 secured to the support 11. The second gear part 62 is complementary to the first gear part 60. Thus, the rotation of the first gear part 60 causes the rotation of the second gear part 62.
Dans l’exemple illustré sur les figures 1 à 4, les premières parties d’engrenage 60 sont des couronnes crantées s’étendant en périphérie des portions circonférentielles 24 de sorte que chaque première partie d’engrenage 60 est entraînée en rotation par la rotation des portions circonférentielles 24. En outre, les premières parties d’engrenage 60 de différents engrenages 52 sont communes.In the example illustrated in FIGS. 1 to 4, the first gear parts 60 are toothed rings extending around the periphery of the circumferential portions 24 so that each first gear part 60 is rotated by the rotation of the circumferential portions 24. In addition, the first gear parts 60 of different gears 52 are common.
Les deuxièmes parties d’engrenage 62 sont des pignons ayant chacune un arbre de sortie connecté au sous-générateur 50 correspondant. Ainsi, la rotation de chaque première partie d’engrenage 60 entraîne en rotation la deuxième partie d’engrenage 62 correspondante, et donc l’arbre de sortie connecté au sous-générateur 50 correspondant.The second gear parts 62 are pinions each having an output shaft connected to the corresponding sub-generator 50. Thus, the rotation of each first gear part 60 rotates the corresponding second gear part 62, and therefore the output shaft connected to the corresponding sub-generator 50.
De préférence, chaque engrenage 52 est un engrenage multiplicateur, c’est-à-dire que le rapport de transmission de chaque engrenage 52 est supérieur à un. Le rapport de transmission d’un engrenage est défini comme le rapport de la vitesse angulaire de sortie, correspondant à la vitesse de rotation de l’arbre de sortie, sur la vitesse angulaire d’entrée, correspondant à la vitesse de rotation de l’arbre d’entrée. Un engrenage multiplicateur vise donc à amplifier le mouvement de l’arbre d’entrée pour augmenter le nombre de tours effectués par l’arbre de sortie relié à l’entrée mécanique du moteur.Preferably, each gear 52 is a multiplier gear, that is to say that the transmission ratio of each gear 52 is greater than one. The transmission ratio of a gear is defined as the ratio of the angular speed of output, corresponding to the speed of rotation of the output shaft, to the angular speed of input, corresponding to the speed of rotation of the input tree. A multiplier gear therefore aims to amplify the movement of the input shaft to increase the number of turns made by the output shaft connected to the mechanical input of the motor.
Dans un mode de réalisation, chaque engrenage 52 comprend des parties d’engrenages additionnels entre la deuxième partie d’engrenage 62 et l’arbre de sortie de sorte à augmenter le rapport de transmission de l’engrenage 52. Par exemple, chaque engrenage 52 présente, outre la première partie d’engrenage 60, la deuxième partie d’engrenage 62 et l’arbre de sortie, des étages de transmission additionnels formés chacun d’un arbre de transmission et d’un pignon. Des exemples d’engrenages multiplicateurs formés de plusieurs étages de transmission sont notamment décrits dans la demande de brevet FR 3 027 970 A. L’homme du métier pourra se référer à cette demande de brevet pour réaliser des étages de transmission additionnels entre la deuxième partie d’engrenage 62 et l’arbre de sortie.In one embodiment, each gear 52 includes additional gear parts between the second gear part 62 and the output shaft so as to increase the transmission ratio of the gear 52. For example, each gear 52 has, in addition to the first gear part 60, the second gear part 62 and the output shaft, additional transmission stages each formed by a transmission shaft and a pinion. Examples of multiplier gears formed from several transmission stages are described in particular in patent application FR 3 027 970 A. A person skilled in the art can refer to this patent application to produce additional transmission stages between the second part 62 and the output shaft.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 4 (le générateur d’énergie 16 n’est pas représenté sur la figure 4), le support 11 comprend quatre plateaux 11 B. L’armature 12 comprend deux portions circonférentielles 24 et six faces latérales 26 comprenant chacune un emplacement 32. Chaque face latérale 26 est reliée à chacune des portions circonférentielles 24 par quatre bras transversaux 30 dont deux bras transversaux 30 pour la portion circonférentielle 24 supérieure et deux bras transversaux 30 pour la portion circonférentielle 24 inférieure. Le générateur d’énergie 16 comprend vingt sous-générateurs 50 et vingt engrenages 52. Les engrenages 52 comprennent vingt premières parties d’engrenage 60 ayant la forme de couronnes crantées et vingt deuxièmes parties d’engrenage 62. Chaque première partie d’engrenage 60 est commune à dix deuxièmes parties d’engrenage 62 distinctes. Les sous-générateurs 50 et les deuxièmes parties d’engrenage 62 sont répartis sur les plateaux 11B de sorte que chaque plateau 11B supporte dix sous-générateurs 50 distincts et dix deuxièmes parties d’engrenage 62 distinctes.In the embodiment illustrated in Figures 1 to 4 (the energy generator 16 is not shown in Figure 4), the support 11 comprises four plates 11 B. The frame 12 comprises two circumferential portions 24 and six lateral faces 26 each comprising a location 32. Each lateral face 26 is connected to each of the circumferential portions 24 by four transverse arms 30 including two transverse arms 30 for the upper circumferential portion 24 and two transverse arms 30 for the lower circumferential portion 24. The energy generator 16 comprises twenty sub-generators 50 and twenty gears 52. The gears 52 comprise twenty first gear parts 60 having the form of toothed rings and twenty second gear parts 62. Each first gear part 60 is common to ten separate second gear parts 62. The sub-generators 50 and the second gear parts 62 are distributed over the plates 11B so that each plate 11B supports ten separate sub-generators 50 and ten second separate gear parts 62.
En complément, le dispositif 10 est propre à être agencé avec d’autres dispositifs 10 pour former une barrette 100 de dispositif 10 et augmenter ainsi la production d’énergie. Un exemple, d’une barrette 100 de dispositifs 10 est illustré sur la figure 5.In addition, the device 10 is suitable for being arranged with other devices 10 to form a strip 100 of device 10 and thus increase the production of energy. An example of a strip 100 of devices 10 is illustrated in FIG. 5.
En outre, des barrettes 100 de dispositifs 10 sont, également, susceptibles d’être reliées les unes aux autres pour former un assemblage 200 de barrettes 100, permettant d’augmenter encore la production d’énergie. Un exemple, d’un assemblage 200 de barrettes 100 de dispositifs 10 est illustré sur la figure 6.In addition, strips 100 of devices 10 are also capable of being connected to each other to form an assembly 200 of strips 100, making it possible to further increase the production of energy. An example of an assembly 200 of strips 100 of devices 10 is illustrated in FIG. 6.
Un véhicule est ainsi susceptible d’être équipé d’une ou plusieurs barrettes 100 pour assurer l’intégralité de l’alimentation électrique du véhicule.A vehicle is thus likely to be equipped with one or more bars 100 to ensure the entire electrical supply to the vehicle.
La figure 7 représente un véhicule 70 intégrant plusieurs dispositifs 10 formant un assemblage 200 de barrettes 100.FIG. 7 represents a vehicle 70 integrating several devices 10 forming an assembly 200 of bars 100.
Le véhicule 70 comprend un moteur électrique 72 alimenté par au moins une batterie 74. Le véhicule 70 comprend, en outre, un système de fixation des dispositifs 10.The vehicle 70 comprises an electric motor 72 powered by at least one battery 74. The vehicle 70 further comprises a system for fixing the devices 10.
Le système de fixation comprend, par exemple, un arbre 11E inséré dans l’évidement de la base 11A du support 11 et fixé à la carrosserie 76 du véhicule 70 par des prolongements.The fastening system comprises, for example, a shaft 11E inserted into the recess of the base 11A of the support 11 and fixed to the body 76 of the vehicle 70 by extensions.
Dans l’exemple illustré sur la figure 7, le système de fixation est fixé sur la carrosserie du véhicule 70 de sorte que le support 11 soit positionné de façon à ce que l’axe X-X soit orthogonal à la direction de déplacement du véhicule 70. Ainsi, l’écoulement d’air dû au déplacement est bien transversal aux dispositifs 10.In the example illustrated in FIG. 7, the fastening system is fixed to the body of the vehicle 70 so that the support 11 is positioned so that the axis XX is orthogonal to the direction of movement of the vehicle 70. Thus, the air flow due to the displacement is indeed transverse to the devices 10.
Plus précisément, le système de fixation est fixé dans un renfoncement du toit du véhicule 70 de sorte que seuls les ailerons 34 des dispositifs 10 dépassent du toit du véhicule 70. Cela permet, ainsi, de minimiser les frottements et donc la force de traînée ralentissant le véhicule 70.More specifically, the fastening system is fixed in a recess in the roof of the vehicle 70 so that only the fins 34 of the devices 10 protrude from the roof of the vehicle 70. This thus makes it possible to minimize friction and therefore the drag force slowing down vehicle 70.
En variante, le système de fixation est fixé au niveau du coffre arrière ou encore du capot avant du véhicule 70.As a variant, the fixing system is fixed at the level of the rear boot or also of the front cover of the vehicle 70.
Les dispositifs 10 sont relié électriquement à la ou à chaque batterie 74 afin d’en assurer la recharge.The devices 10 are electrically connected to the or to each battery 74 in order to ensure recharging.
Le fonctionnement des dispositifs 10 intégrés au véhicule 70 va maintenant être décrit.The operation of the devices 10 integrated into the vehicle 70 will now be described.
Lorsque le véhicule 70 se déplace, il se crée un écoulement d’air autour de la carrosserie 76, ce qui provoque la mise en rotation de chaque armature 12 autour des supports 11 correspondants via les ailerons 34.When the vehicle 70 moves, an air flow is created around the body 76, which causes each armature 12 to rotate around the corresponding supports 11 via the fins 34.
Les cellules photovoltaïques 36 des dispositifs 10 génèrent alors de l’énergie électrique lorsqu’elles sont illuminées par la lumière solaire, ce qui permet d’alimenter directement le véhicule en énergie électrique et/ou de recharger les batteries 74. En particulier, la rotation de l’armature 12 permet à toutes les cellules photovoltaïques 36 d’être illuminées périodiquement et à haute fréquence, ce qui augmente la génération d’énergie électrique tout en limitant l’encombrement des dispositifs 10 dans le véhicule 70 et en rendant négligeable la temps de non-exposition des cellules photovoltaïques.The photovoltaic cells 36 of the devices 10 then generate electrical energy when they are illuminated by sunlight, which makes it possible to directly supply the vehicle with electrical energy and / or to recharge the batteries 74. In particular, the rotation of the frame 12 allows all the photovoltaic cells 36 to be illuminated periodically and at high frequency, which increases the generation of electrical energy while limiting the size of the devices 10 in the vehicle 70 and making time negligible of non-exposure of photovoltaic cells.
En parallèle, le mouvement de rotation de l’armature 12 est converti en énergie électrique via les engrenages 52 et les sous-générateurs 50 du générateur d’énergie 16. L’énergie obtenue en sortie du générateur 16 est, également, utilisée pour alimenter le véhicule et/ou envoyée aux batteries 74 pour les recharger.In parallel, the rotational movement of the armature 12 is converted into electrical energy via the gears 52 and the sub-generators 50 of the energy generator 16. The energy obtained at the output of the generator 16 is also used to supply the vehicle and / or sent to the batteries 74 to recharge them.
Ainsi, le générateur électrique 16 permet de récupérer une part de l’énergie utilisée pour la mise en rotation de l’armature 12, améliorant le rendement énergétique de chaque dispositif 10.Thus, the electric generator 16 makes it possible to recover a part of the energy used for the rotation of the frame 12, improving the energy efficiency of each device 10.
En outre, la rotation de l’armature 12 permet à toutes les cellules photovoltaïques 36 5 d’être illuminées périodiquement, ce qui augmente la génération d’énergie électrique tout en limitant l’encombrement de chaque dispositif 10 dans le véhicule 70. Chaque dispositif 10 permet ainsi de générer plus de puissance électrique par unité de volume sur un véhicule en mouvement qu’un panneau solaire classique.In addition, the rotation of the armature 12 allows all the photovoltaic cells 36 to be illuminated periodically, which increases the generation of electrical energy while limiting the size of each device 10 in the vehicle 70. Each device 10 thus makes it possible to generate more electrical power per unit of volume on a moving vehicle than a conventional solar panel.
La figure 8 représente un train 300 intégrant plusieurs dispositifs 10 formant un 10 assemblage 200 de barrettes 100. Comme visible sur cette figure 8, les dispositifs 10 sont disposés aussi bien sur le toit 302 du train 300 que sur les faces latérales 304 du train 300.FIG. 8 represents a train 300 integrating several devices 10 forming an assembly 200 of bars 100. As can be seen in this FIG. 8, the devices 10 are arranged both on the roof 302 of train 300 and on the lateral faces 304 of train 300 .
Alternativement, le dispositif 10 est avantageux dans des zones où le vent et l’illumination sont importants, puisqu’il permet de combiner les effets de dispositifs de génération d’énergie solaires et éoliens en réduisant l’espace occupé.Alternatively, the device 10 is advantageous in areas where the wind and the illumination are important, since it makes it possible to combine the effects of solar and wind energy generation devices by reducing the space occupied.
Le dispositif 10 est propre à être installé sur d’autres types de véhicules, tels que des trains, des bus, des camions, avions, etc.... Le dispositif 10 présente également un intérêt pour les bâtiments présentant des contraintes en termes d’encombrement, comme par exemple les bâtiments résidentiels, qui nécessitent une grande quantité d’énergie et un encombrement minimal, tout en préservant autant que possible l’esthétique desdits bâtiments.The device 10 is suitable for being installed on other types of vehicles, such as trains, buses, trucks, planes, etc. The device 10 is also of interest for buildings with constraints in terms of congestion, such as for example residential buildings, which require a large amount of energy and minimal bulk, while preserving as much as possible the aesthetics of said buildings.
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