WO2016139437A1

WO2016139437A1 - Éolienne

Info

Publication number: WO2016139437A1
Application number: PCT/FR2016/050511
Authority: WO
Inventors: Christophe Martinez
Original assignee: Christophe Martinez
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2016-09-09
Also published as: FR3033369B1; FR3033369A1; EP3423708A1

Abstract

L'éolienne (10) comporte : - un premier arbre (105), dit « arbre creux », entraînant une génératrice (110), libre en rotation et traversé par une ouverture (115), - un deuxième arbre (120), dit « arbre plein », positionné au moins partiellement dans l'ouverture, fixé en rotation à l'arbre creux, et libre en translation dans cette ouverture, - au moins un troisième arbre (125), dit « arbre de support », fixé à l'arbre plein selon un axe radial et au moins partiellement libre en rotation autour d'un axe longitudinal dudit arbre de support, l'axe longitudinal étant perpendiculaire à l'axe de rotation des premiers et deuxièmes arbres et - au moins une pale (130), chaque pale étant solidaire d'un arbre de support, ladite pale présentant un axe principal parallèle au plan défini par les axes de rotation des premiers, deuxièmes et troisièmes arbres et en dehors dudit plan, pour que l'axe principal de la pale se rapproche dudit plan lorsque la force du vent augmente.

Description

ÉOLIENNE

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION

La présente invention vise une éolienne. Elle s'applique, notamment, aux éoliennes aérogénératrices, c'est à dire générant un courant électrique à partir d'une énergie cinétique du vent.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Les éoliennes à axe de rotation horizontal présentent habituellement un ensemble de pales, similaires à des pales d'avion, tournant autour de l'axe de rotation. Le but de ces éoliennes est de transformer la force du vent en une force de rotation d'un arbre, cette rotation pouvant entraîner la génération de courant électrique.

L'énergie ainsi transformée a l'inconvénient de présenter les mêmes différences d'intensité que celles du vent, le vent pouvant grandement varier en amplitude lors de rafales par exemple.

Ces différences momentanées d'intensité posent divers problèmes dans l'exploitation de l'énergie produite par l'éolienne, surtout quand celle-ci est utilisée pour produire un courant électrique.

En effet, s'il est facile de dimensionner une génératrice électrique en fonction de la puissance produite par l'arbre d'une éolienne à un régime de rotation et un couple constants, la difficulté réside dans la régulation de ce régime et ce couple, avec des vitesses de vent très variables, selon des amplitudes d'une part et avec une rapidité importante d'autre part. L'énergie théoriquement disponible varie selon le cube de la vitesse du vent ; ceci avec les mêmes rapidités de changement que celles des rafales.

Les systèmes actuels présentent ainsi :

- des rendements faibles en raison de limitations volontaires de la vitesse maximale de rotation des pales ou

- des risques d'endommagement de l'éolienne lors de bourrasques. A titre d'exemple, la majorité des éoliennes de basse puissance, c'est à dire comprise entre 2kW et 20 kW, offrent des rendements de 20 à 35%.

D'après la Limite de Betz, 16/27, soit environ 59,3%, de l'énergie maximale contenue dans le vent est captable et transformable en énergie mécanique. Ainsi, on comprend que le rendement offert par les éoliennes actuelles est bien inférieur à cette limite.

Ainsi, les systèmes actuels ne permettent pas un rendement optimisé et sûr dans la transformation de la force du vent en énergie électrique.

On connaît, en particulier, des systèmes tels que décrit dans la demande de brevet français FR 1 1 17 788 déposée le 28 décembre 1954.

Cette demande de brevet enseigne une éolienne (« aéromoteur ») à pales orientables dont l'orientation des pales est régulée par un système formé :

- un palpeur de force de vent et

- un régulateur centrifuge.

De tels systèmes nécessitent l'ajout de masselottes et de liaisons élastiques sur l'éolienne qui rendent inefficace la mise en œuvre de cet enseignement. Ces différents éléments ajoutés forment autant de saillies susceptibles de former des points de faiblesse structurelle de l'éolienne.

En outre, cette demande de brevet n'enseigne ni ne suggère de décalage d'axe de chaque pale par rapport à un plan formé par l'arbre de support relié à la pale et l'arbre creux tel que décrit dans la présente demande de brevet.

OBJET DE L'INVENTION

La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. A cet effet, la présente invention vise une éolienne, qui comporte :

- un premier arbre, dit « arbre creux », entraînant une génératrice, libre en rotation et traversé par une ouverture,

- un deuxième arbre, dit « arbre plein », positionné au moins partiellement dans l'ouverture, fixé en rotation à l'arbre creux, et libre en translation dans cette ouverture,

- au moins un troisième arbre, dit « arbre de support », fixé à l'arbre plein selon un axe radial et au moins partiellement libre en rotation autour d'un axe longitudinal dudit arbre de support, l'axe longitudinal étant perpendiculaire à l'axe de rotation des premiers et deuxièmes arbres et

- au moins une pale, chaque pale étant solidaire d'un arbre de support, ladite pale présentant un axe principal parallèle au plan défini par les axes de rotation des premiers, deuxièmes et troisièmes arbres et en dehors dudit plan, pour que l'axe principal de la pale se rapproche dudit plan lorsque la force du vent augmente.

Grâce à ces dispositions, l'éolienne objet de la présente invention présente un pas variable. Lorsque l'énergie cinétique du vent au contact des pales est élevée, les arbres de support entrent en rotation de manière à réduire la surface de la pale directement perpendiculaire au sens du vent. De cette manière, le risque de dégâts provoqués par une rotation trop rapide de l'arbre creux ou par une pression cinétique trop forte du vent sur les pales est limité.

Ces dispositions permettent ainsi de limiter et de stabiliser le régime de rotation de l'hélice, formée des pales, à partir d'une vitesse nominale de vent et ce de manière simple et avec une grande réactivité.

Ces caractéristiques particulières permettent une grande réactivité de l'éolienne de manière à lisser les importantes variations de la force du vent appliquée à l'éolienne en utilisant la force du vent et la force centrifuge générées par la rotation de l'hélice, l'axe de la pale voulant se mettre dans le plan des axes de support de pale.

Ces caractéristiques permettent, de plus, de permettre à l'éolienne de présenter une puissance nominale atteinte à une vitesse de vent faible et que cette puissance varie peu avec l'augmentation de la vitesse du vent.

Dans des modes de réalisation, l'éolienne objet de la présente invention comporte au moins un moyen d'entraînement mécanique d'au moins un arbre de support depuis une première position, dans laquelle l'axe principal d'au moins une pale est proche du plan, à une deuxième position, dans laquelle l'axe principal de chaque dite pale est éloignée dudit plan, par rotation de l'arbre de support.

Ces modes de réalisation permettent de remettre en position la pale lorsque le vent cesse d'exercer une pression sur la pale afin que cette pale présente une surface perpendiculaire au sens du vent la plus large possible lors de la prochaine levée de vent. Dans des modes de réalisation :

- l'arbre creux comporte, à une extrémité proche de chaque arbre de support, un plateau entourant au moins partiellement l'ouverture et

- au moins un arbre de support est fixé au plateau par au moins un palier.

L'avantage de ces modes de réalisation est qu'ils permettent aux arbres de supports de présenter un degré de liberté en rotation tout en retenant ces arbres en translation.

Dans des modes de réalisation, l'éolienne objet de la présente invention comporte :

- un levier, comportant un galet, fixé à au moins un arbre de support, mis en mouvement par la rotation dudit arbre de support depuis une position, dite « de repos », à une position, dite « de repli », ce mouvement entraînant un déplacement en translation de l'arbre plein vers l'ouverture de l'arbre creux et

- deux plateaux, fixés à l'arbre plein, entourant chaque galet de manière à permettre le roulement de chaque galet.

Ces modes de réalisation permettent de remettre en position la pale lorsque le vent cesse d'exercer une pression sur la pale afin que cette pale présente une surface perpendiculaire au sens du vent la plus large possible lors de la prochaine levée de vent. Ces modes de réalisation permettent également d'obtenir la synchronisation des pales entre-elles.

Dans des modes de réalisation, le moyen d'entraînement mécanique est un ressort, fixé à l'arbre creux et à l'arbre plein, étant :

- au repos lorsque chaque arbre de support est au repos et

- déformé lorsque chaque arbre de support est dans une position de repli.

L'avantage de ces modes de réalisation est qu'ils permettent de réaliser à bas coût la fonction d'entraînement mécanique.

Dans des modes de réalisation, le moyen d'entraînement est un actionneur linéaire actionné lorsque chaque arbre de support est dans une position de repli.

Dans des modes de réalisation, l'éolienne objet de la présente invention comporte un moyen de verrouillage mécanique du positionnement d'au moins un arbre de support en fonction du mouvement en rotation réalisé par ledit arbre de support. Ces modes de réalisation permettent de bloquer l'éolienne dans une position de sécurité lorsque les rafales de vent sont trop importantes et que ces rafales risquent d'endommager la structure de l'éolienne.

Dans des modes de réalisation, l'arbre creux et l'arbre plein sont liés en rotation l'un à l'autre par des protubérances

Ces modes de réalisation permettent de déplacer en rotation l'arbre plein lorsque l'arbre creux est mis en mouvement par la rotation des pales.

Dans des modes de réalisation, l'éolienne objet de la présente invention comporte un moyen de génération d'électricité à partir du mouvement rotatif de l'arbre creux.

L'avantage de ces modes de réalisation est qu'ils permettent de générer un courant électrique à partir le l'énergie cinétique du vent entraînant en rotation les pales autour de l'axe de l'arbre creux. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

D'autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l'invention ressortiront de la description non limitative qui suit d'au moins un mode de réalisation particulier de l'éolienne objet de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 représente, schématiquement et en perspective, un mode de réalisation particulier de l'éolienne objet de la présente invention,

- la figure 2 représente, schématiquement et en perspective, un mode de réalisation particulier de l'éolienne objet de la présente invention,

- la figure 3 représente, schématiquement et vue de dessus, un mode de réalisation particulier de l'éolienne objet de la présente invention,

- la figure 4 représente, schématiquement et en perspective, un mode de réalisation particulier de l'éolienne objet de la présente invention,

- la figure 5 représente, schématiquement et en perspective, un mode de réalisation particulier de l'éolienne objet de la présente invention,

- la figure 6 représente, schématiquement et vue de dessus, un mode de réalisation particulier de l'éolienne objet de la présente invention,

- la figure 7 représente, schématiquement et en coupe, un mode de réalisation particulier de l'éolienne objet de la présente invention, - la figure 8 représente, schématiquement et en perspective, un mode de réalisation particulier de l'éolienne objet de la présente invention,

- la figure 9 représente, schématiquement et en vue de dessus, un mode de réalisation particulier de l'éolienne objet de la présente invention en position de repli et

- la figure 10 représente, schématiquement et en vue de dessus, un mode de réalisation particulier de l'éolienne objet de la présente invention en position de repos. DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION

La présente description est donnée à titre non limitatif, les caractéristiques de chaque mode de réalisation pouvant être combinées de manières avantageuses.

On note que les figures ne sont pas à l'échelle.

On observe, sur la figure 1 , qui n'est pas à l'échelle, une vue en perspective d'un mode de réalisation de l'éolienne 10 objet de la présente invention. Cette éolienne 10 comporte :

- un premier arbre 105, dit « arbre creux », entraînant une génératrice 1 10, libre en rotation et traversé par une ouverture 1 15,

- un deuxième arbre 120, dit « arbre plein », positionné au moins partiellement dans l'ouverture 1 15, fixé en rotation à l'arbre creux 105, et libre en translation dans cette ouverture 1 15,

- au moins un troisième arbre 125, dit « arbre de support », fixé à l'arbre 120 plein selon un axe radial et au moins partiellement libre en rotation autour d'un axe longitudinal dudit arbre de support 125, l'axe longitudinal étant perpendiculaire à l'axe de rotation des premier et deuxième arbres, 105 et

120,

- au moins une pale 130, chaque pale 130 étant solidaire d'un arbre de support 125, ladite pale 130 présentant un axe principal parallèle au plan défini par les axes de rotation des premier, deuxième et troisième arbres, 105, 120 et 125, et en dehors dudit plan, pour que l'axe principal de la pale 130 se rapproche dudit plan lorsque la force du vent augmente,

- au moins un moyen 135 d'entraînement mécanique d'au moins un arbre 125 de support depuis une première position, dans laquelle l'axe principal d'au moins une pale 130 est proche du plan, à une deuxième position, dans laquelle l'axe principal de chaque dite pale 130 est éloignée dudit plan, par rotation de l'arbre de support 125,

- un levier 145, comportant un galet 150, fixé à au moins un arbre 125 de support, mis en mouvement par la rotation dudit arbre de support 125 depuis une position, dite « de repos », à une position, dite « de repli », ce mouvement entraînant un déplacement en translation de l'arbre 120 plein vers l'ouverture 1 15 de l'arbre creux 105,

- deux plateaux 140, fixés à l'arbre plein, entourant chaque galet 150 de manière à permettre le roulement de chaque galet 150, notamment pour réaliser la synchronisation des pales 130 ensemble,

- un moyen 155 de verrouillage mécanique du positionnement d'au moins un arbre 130 de support en fonction du mouvement en rotation réalisé par ledit arbre de support 125,

- un moyen 1 10 de génération d'électricité à partir du mouvement rotatif de l'arbre creux 105.

L'éolienne 10 est, par exemple, une éolienne à axe de rotation horizontal correspondant à l'arbre creux 105.

L'arbre creux 105 est, par exemple, un tube métallique creux de section transversale circulaire. Dans des variantes, l'arbre creux 105 est réalisé dans un matériau synthétique, tel un type de plastique par exemple. Cet arbre creux 105 comporte une ouverture, non représentée, traversant l'arbre dans le sens de la longueur du tube, c'est à dire selon un axe longitudinal. L'arbre creux 105 est fixé à un support, non représenté, par deux paliers 107 guidant en rotation l'arbre creux 105. Ces paliers 107 sont fixés au plateau par vissage, clouage ou soudure par exemple. Le plateau peut être fixe ou libre en rotation autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre creux 105. Ce plateau est fixé au sol ou à un toit, par exemple, par le biais d'un mat libre en rotation ou non.

Dans des variantes, l'éolienne 10 comporte un seul palier 107 ou aucun palier 107, l'ensemble étant alors supporté par l'arbre d'une génératrice 1 10, ce qui est le cas pour la majorité des éoliennes de petites puissances existantes.

L'arbre creux 105 entraîne une génératrice 1 10 de courant électrique en fonction de la vitesse de rotation de cet arbre creux 105. Cette génératrice 1 10 est, par exemple, une dynamo dont la fonction est de convertir l'énergie mécanique de la rotation de l'arbre creux 105 en énergie électrique. Cette génératrice n'est pas limitativement destinée à générer un courant électrique et peut être mise en œuvre pour tout type de fonction nécessitant un mouvement rotatoire pour être mise en œuvre.

L'arbre creux 105 présente à une extrémité proche du plateau 140 une ouverture évasée. Dans des variantes, cette ouverture est entourée par la surface 109 plane circulaire.

L'arbre creux 105 et l'arbre 120 plein sont fixés l'un à l'autre par des tiges, non représentées, traversant les deux arbres, 105 et 120, de manière à ce que la rotation d'un arbre entraîne la rotation de l'autre arbre.

L'arbre plein 120 est, par exemple, un tube plein de section transversale circulaire dont le diamètre correspond au diamètre de l'ouverture (non représentée) de l'arbre creux 105. L'arbre plein 120 est plus court que l'ouverture de l'arbre creux 105 et est en appui sur un ressort, correspondant par exemple au moyen d'entraînement mécanique, en appui sur une butée 122. La butée 122 est positionnée et fixée du côté arrière de l'arbre creux 105, c'est à dire proche de la génératrice 1 10 et/ou éloigné des pales 130. Le ressort correspond au moyen d'entraînement 135 mécanique, par exemple. L'ensemble ressort-arbre plein présentant un diamètre similaire à celui de l'ouverture de l'arbre creux 105, tout mouvement en translation de l'arbre plein 120 est d'abord ralenti par l'action du ressort puis stoppé lorsque le ressort ne présente plus de capacité de compression.

Le ressort est :

- au repos lorsque chaque arbre de support 125 est au repos et

- déformé lorsque chaque arbre de support 125 est dans une position de repli.

Dans des modes de réalisation, le moyen 135 d'entraînement est un actionneur linéaire actionné lorsque chaque arbre de support est dans une position de repli.

Dans ces modes de réalisation, l'actionneur linéaire est, par exemple, un vérin à gaz ou un vérin hydraulique.

L'arbre plein 120 est fixé, du côté avant, c'est à dire du côté opposé à la butée 122 et/ou à proximité des pales 130, à un premier plateau 140. Ce plateau 140 est, par exemple, une surface plane en forme de polygone étoilé à symétrie centrale, cette forme étoilée présentant autant de pointes que l'éolienne 10 comporte de pales 130, chaque pointe étant formée par deux segments du polygone de tailles différentes. La longueur du grand segment est généralement supérieure ou égale à la longueur du levier 145 dont le galet 150 est en contact avec la partie du plateau 140 la plus proche du segment. Dans des variantes, ces segments sont perpendiculaires l'un à l'autre. Dans des variantes, le plateau 140 présente une forme présentant une pluralité impaire de pales 130 organisées selon une symétrie centrale par rapport au centre du plateau 140.

Dans des modes de réalisation, l'éolienne 10 comporte un amortisseur hydraulique positionné à l'opposé du moyen d'entraînement mécanique 135, de manière coaxiale à l'arbre 120, une partie fixe et le corps de l'amortisseur étant fixé à un troisième plateau qui ferme l'ensemble et en assure l'étanchéité, la partie mobile de l'amortisseur étant fixée à l'arbre 120.

Ce troisième plateau, fixé au plateau 109 empêche également l'ensemble, formé par l'arbre 120 et le plateau 140, de sortir de l'ouverture de l'arbre creux 105 et limite donc la course de cet ensemble en venant en butée contre ce troisième plateau.

Dans l'autre sens de mouvement de l'arbre 120, c'est l'autre plateau 140 qui agit comme butée empêchant à l'extrémité de l'arbre plein 120 fixée audit plateau 140 d'entrer dans l'arbre creux 105.

Ce plateau 140 est fixé à un deuxième plateau, non représenté, par un ensemble de protubérances 142 espaçant les deux plateaux d'une distance égale au diamètre des galets 150 de manière à ce que ces galets 150 roulent entre les plateaux lors d'une rotation des leviers 145. Préférentiellement, l'éolienne 10 comporte autant de protubérances 142 que de pales 130.

Ces protubérances 142 présentent une forme de cylindre de révolution tronqué creux permettant le vissage du plateau, non représenté, à la protubérance 142. Préférentiellement, une partie des protubérances 142 est creuse et une autre partie présente des protubérances secondaires 144, plus longues que les protubérances 142 et présentant un diamètre moindre. Ces protubérances secondaires 144 sont configurées pour être insérées dans des ouvertures de dimensions similaires à la section transversale des dites protubérances secondaires 144. Ces protubérances secondaires 144 sont creuses de manière à permettre la fixation d'un troisième plateau, non représenté, masquant intégralement les leviers 145. Ce masquage permet de limiter des risques de blessures et d'usure des éléments masqués en raison de particules transportées par le vent.

Ces protubérances 144 sont également fixées au plateau 109, ces protubérances 144 provoquant la rotation conjointe de l'arbre creux 105 et de l'arbre plein 120 et du plateau 109.

Des protubérances de support 1 1 1 des arbres de support 125 sont positionnées sur la périphérie de la surface 109 entourant l'ouverture, non représentée, de l'arbre creux 105 du côté des pales 130. Ces protubérances de support 1 1 1 sont réalisées en matériau rigide, de la même manière que la surface plane 109. L'éolienne 10 comporte autant de protubérances de support 1 1 1 que d'arbres de support 125. Ces protubérances de support 1 1 1 sont positionnées de manière à ce que les centres de gravité de ces protubérances de support 1 1 1 forment un polygone régulier, présentant comme centre un point sur l'axe de rotation de l'arbre plein 120 et de l'arbre creux 105, perpendiculaire à cet axe, l'espacement entre chaque protubérance de support 1 1 1 étant identique. Au moins une protubérance de support 1 1 1 comporte deux paliers, non représentés, guidant l'arbre de support 125 associé en rotation en empêchant une translation dudit arbre de support 125. Dans des variantes, ces paliers sont remplacés par des roulements à bille. Dans des variantes, au moins une protubérance de support 1 1 1 présente une ouverture, non représentée, circulaire configurée pour recevoir une extrémité de l'arbre de support 125 associé. Les ouvertures, non représentées, de ces protubérances de support 1 1 1 présentent une longueur suffisante pour limiter le risque de fissure d'au moins une protubérance de support 1 1 1 sous l'action d'une rafale de vent. Cette longueur est déterminée, par l'homme du métier, en fonction du matériau utilisé pour réaliser la protubérance de support 1 1 1 et par l'exercice d'une force, comparable à la force d'une rafale de vent, sur la pale 130 associée à l'arbre de support 125 entrant dans l'ouverture.

Chaque arbre de support 125 est, par exemple, un tube ou un axe cylindrique de section transversale circulaire en matériau rigide. Chaque arbre de support 125 est fixé à une extrémité d'un levier 145 de manière à ce qu'une rotation de l'arbre de support 125 entraîne un mouvement des plateaux vers l'arbre creux 105 ou éloignant les plateaux de l'arbre creux 105 selon le sens de rotation. Dans une position de repos, les arbres de repos 125 sont positionnés de manière à ce que le plateau 140 soit éloigné de la surface plane 109 de l'arbre creux 105.

Une pale 130 est fixée à chaque arbre de support 125, cette pale 130 comportant une ouverture, non représentée, permettant l'insertion de l'arbre de support 125. L'axe principal de chaque pale 130 est parallèle et décalé par rapport à l'axe de rotation de l'arbre de support 125 associé à cette pale 130. Dans une position de repos, l'axe principal de chaque pale 130 est parallèle et en dehors du plan formé par les axes de rotation de l'arbre creux 105 et de support 125.

Chaque pale 130 est fabriquée en tôle d'aluminium, en matière plastique ou autre synthétique, par exemple.

Quelle que soit la forme de ces pales 130, ces pales 130 sont montées sur leur axe de rotation de manière suffisamment décalées pour entrer en rotation :

- sous la pression du vent et/ou

- sous la force centrifuge liée à la rotation de l'hélice.

Dit autrement, le centre de gravité d'une pale est positionné hors du plan formé par l'arbre creux et l'arbre de support associé à ladite pale. C'est ce décalage qui provoque la rotation de la pale jusqu'à la mise en position de repli en fonction de la force du vent appliqué à la pale.

Dit autrement, le centre de gravité d'une pale est positionné hors du plan formé par l'ensemble des arbres de support. Ainsi, le plan formé par les centres de gravité de chaque pale est parallèle au, et décalé par rapport au, plan formé par l'ensemble des arbres de support lorsque l'éolienne est en position de repos. En position de repli, ces deux plans sont proches, voire confondus dans une position de repli maximale. Ces deux positions sont illustrées en figures 9 et 10.

Dit autrement, l'éolienne objet de la présente invention présente un décalage entre le plan de rotation des centres de gravité des pales et le plan de rotation des axes d'arbre de supports de pales pour que la force du vent et la force centrifuge engendrées par la rotation de l'hélice entraînent en rotation au moins un arbre de support de pâle depuis une position de repos, illustrée en figure 10, vers une position de repli, illustrée en figure 9, dans laquelle le plan de rotation des centres de gravité des pales est confondu au plan de rotation des axes d'arbre de supports de pales.

Dans des modes de réalisation, l'éolienne comporte un actionneur linéaire d'au moins un arbre de support de pâle depuis la position de replie dans laquelle le plan de rotation des centres de gravité des pâles est confondu au plan de rotation des axes d'arbre de supports de pales (angle de calage important, prise au vent minimale) vers la position de repos dans laquelle le plan de rotation des centres de gravité des pâles est confondu au plan de corde des pâles mais parallèle et décalé par rapport au plan de rotation des axes d'arbre de supports des pales (angle de calage nul, prise au vent maximale). Dans des modes de réalisation préférentiels, l'éolienne 10 comporte six pales 130 afin de rapprocher le rendement l'éolienne 10 de la Limite de Betz. Le nombre de pales 130 peut également dépendre du diamètre de l'hélice, plus cette hélice étant grande, plus le nombre de pales 130 étant élevé.

Les pales 130 sont synchronisées angulairement par le jeu des galets 150, des plateaux 140 et des leviers 145, chaque pale 130 contribuant à une mise en position de repli ou dans une position de repos de chaque autre pale 130.

L'éolienne 10 comporte, de plus, un moyen de verrouillage (non représenté) mécanique du positionnement d'un arbre de support 125, ce verrouillage bloquant en position l'arbre plein 120 par rapport à l'arbre creux 105 lorsque la rotation d'un arbre de support 125 a parcouru un angle de rotation déterminé. Cet angle de rotation déterminé correspond, par exemple, à 90% ou plus de la rotation maximale possible. Ce moyen de verrouillage (non représenté) est, par exemple, une butée ou un dispositif anti-retour amovible par un utilisateur.

Préférentiellement, ce moyen de verrouillage (non représenté) est un crochet attrapant une protubérance (non représentée) de l'arbre plein 120 lorsque cet arbre plein 120 franchit une certaine position dans l'arbre creux 105 au cours d'un déplacement provoqué par la rotation des pales 130 et ce à partir d'une position de repli extrême des pales 130 engendré par une force de vent pouvant endommager l'éolienne 10.

Ce moyen de verrouillage (non représenté) mécanique est illustré sur la figure

7.

Ainsi, comme on le comprend à la lecture de la présente description, l'action du ressort sur la butée 122 provoque une poussée du plateau 140 pour éloigner ce plateau 140 de la surface plane 109 ce qui, par l'action des leviers 145, provoque une rotation des arbres de support 125 et donc des pales 130 de sorte à ce que les pales 130 présentent la plus grande surface possible dans un sens perpendiculaire au sens du vent afin de générer, par la rotation de l'arbre creux 105, un maximum d'énergie mécanique et/ou électrique.

Inversement, lorsque la force du vent dépasse une certaine valeur, les pales 130 provoquent la rotation des arbres de support 125 en raison du désaxage entre l'axe principal des pales 130 et les axes de rotation des arbres de support 125. Cette rotation entraîne les leviers 145 qui tirent mécaniquement les plateaux 140 vers la surface du support 109, l'arbre plein 120 est alors déplacé jusqu'à ce que le ressort 135 empêche tout mouvement supplémentaire. En cas de vitesse du vent excessive, les arbres de support 125 sont bloqués en position.

Entre les cas extrêmes où les pales 130 présentent soit une surface maximale soit une surface minimale de prise au vent, l'éolienne 10 objet de la présente invention fait varier cette surface en fonction de la force exercée par le vent de manière à réaliser une fonction de pas variable en fonction de la force du vent.

Ces caractéristiques particulières permettent une grande réactivité de l'éolienne 10 de manière à lisser les importantes variations de la force du vent appliquée à l'éolienne 10 sans utiliser d'autre force que la force mécanique du vent.

Ces caractéristiques permettent, de plus, de permettre à l'éolienne 10 de présenter une puissance nominale atteinte à une vitesse de vent faible et que cette puissance varie peu avec l'augmentation de la vitesse du vent.

On observe, sur la figure 2, une vue zoomée de l'éolienne 10 en position de repli, c'est à dire quand le ressort est comprimé. Dans cette position, les pales 130 sont presque dans le sens du vent et l'arbre creux tourne à une vitesse similaire à la vitesse de rotation observée lorsque l'éolienne 10 est en position de repos et ce à partir d'une vitesse de vent à laquelle le système commence à réguler le régime de rotation.

On observe, sur la figure 3, une vue de profil de l'éolienne 10 en position de repli. On observe, notamment, que les pales 130 présentent une surface minimale dans le sens du vent.

On observe, sur la figure 4, une vue en perspective de l'éolienne 10 en position de repos, c'est à dire quand le ressort est au repos. Dans cette position, les pales 130 sont les plus sensibles à la force du vent.

On observe, sur la figure 5, une vue en zoomée de l'éolienne 10 en position de repos dans laquelle le plateau 140 est éloigné de la surface plane 109. On observe, sur la figure 6, une vue de profil de l'éolienne 10 en position de repos.

On observe, sur la figure 7, une vue en coupe de l'éolienne 10. On observe notamment que l'arbre plein 120 est en appui sur un ressort 135, ce ressort agissant comme moyen d'entraînement mécanique. Ce ressort 135 est en appui sur une butée 122 de sorte que l'ensemble arbre plein 120, ressort 135 et butée 122 soient positionnés dans l'arbre creux successivement le long de l'axe de rotation de cet arbre creux.

On observe, sur la figure 8, une vue en perspective d'une éolienne 20 similaire à l'éolienne 10 décrite en regard des figures 1 à 7, qui comporte, de plus, au moins une masselotte 170. Préférentiellement, l'éolienne 20 comporte une masselotte par pale 130.

Chaque masselotte 170 est, par exemple, un cylindre de révolution plein en matériau lourd, tel du métal par exemple. Chaque masselotte 170 est associée avec un arbre 125 de support et/ou une pale 130 pour que, lorsque lors de la rotation de cette pale 130, l'arbre de support 125 entre plus facilement en rotation du fait de l'action de la force centrifuge.

Dans cette version avec masselottes, l'angle en position de repos entre chaque masselotte et le plan des arbres 125 est de 45°, cet angle pouvant être supérieur.

On observe, en figure 9, une éolienne 30, comportant des pales 205, un angle 210 d'inclinaison des pales 205, un axe 215 de rotation de l'arbre d'hélice, un plan 220 de rotation des axes de supports de pales 205 et un plan 225 de rotation des centres de gravité des pales 205, en position de repli. La distance entre les plans parallèles 220 et 225 est représentée en 230.

On observe, en figure 10, l'éolienne 30, comportant les pales 205, l'axe 215 de rotation de l'arbre d'hélice, le plan 220 de rotation des axes de supports de pales 205 et un plan 235 de rotation des centres de gravité des pales 205, en position de repos. La distance entre les plans parallèles 220 et 235 est représentée en 240.

Comme on le constate, la distance 240 est différente de la distance 230. Plus précisément, le plan 235 est plus en avant, en direction d'où vient le vent, que le plan 225. Dans le mode de réalisation illustré en figure 9, la distance 230 est nulle, les plans 220 et 225 étant confondus. En figure 9, la prise au vent est minimale alors que, en figure 10, la prise au vent est maximale. On note que ce qui a été indiqué dans la description des figures 9 et 10 en ce qui concerne le plan du centre de gravité des pales pourrait s'appliquer au plan des centres de poussée du vent sur les pales.

Claims

REVENDICATIONS

1 . Éolienne (10), caractérisée en ce qu'elle comporte :

- un premier arbre (105), dit « arbre creux », entraînant une génératrice (1 10), libre en rotation et traversé par une ouverture (1 15),

- un deuxième arbre (120), dit « arbre plein », positionné au moins partiellement dans l'ouverture, fixé en rotation à l'arbre creux, et libre en translation dans cette ouverture,

- au moins un troisième arbre (125), dit « arbre de support », fixé à l'arbre plein selon un axe radial et au moins partiellement libre en rotation autour d'un axe longitudinal dudit arbre de support, l'axe longitudinal étant perpendiculaire à l'axe de rotation des premiers et deuxièmes arbres et

- au moins une pale (130), chaque pale étant solidaire d'un arbre de support, ladite pale présentant un axe principal parallèle au plan défini par les axes de rotation des premiers, deuxièmes et troisièmes arbres et en dehors dudit plan, pour que l'axe principal de la pale se rapproche dudit plan lorsque la force du vent augmente.

2. Éolienne (10) selon la revendication 1 , qui comporte au moins un moyen (135) d'entraînement mécanique d'au moins un arbre (125) de support depuis une première position, dans laquelle l'axe principal d'au moins une pale (130) est proche du plan, à une deuxième position, dans laquelle l'axe principal de chaque dite pale est éloignée dudit plan, par rotation de l'arbre de support.

3. Éolienne (10) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle :

- l'arbre (105) creux comporte, à une extrémité proche de chaque arbre (125) de support, un plateau (109) entourant au moins partiellement l'ouverture (1 15) et

- au moins un arbre de support est fixé au plateau par au moins un palier.

4. Éolienne (10) selon l'une des revendications 1 à 3, qui comporte :

- un levier (145), comportant un galet (150), fixé à au moins un arbre (125) de support, mis en mouvement par la rotation dudit arbre de support depuis une position, dite « de repos », à une position, dite « de repli », ce mouvement entraînant un déplacement en translation de l'arbre (120) plein vers l'ouverture (1 15) de l'arbre creux (105) et

- deux plateaux (140), fixés à l'arbre plein, entourant chaque galet de manière à permettre le roulement de chaque galet de manière à synchroniser la rotation des pales (130).

5. Éolienne (10) selon la revendication 2 ou l'une des revendications 3 ou 4 lorsqu'elle dépend de la revendication 2, dans laquelle le moyen (135) d'entraînement mécanique est un ressort, fixé à l'arbre (105) creux et à l'arbre (120) plein, étant :

- au repos lorsque chaque arbre (125) de support est au repos et

- déformé lorsque chaque arbre de support est dans une position de repli.

6. Éolienne (10) selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle l'arbre (105) creux et l'arbre (120) plein sont liés en rotation l'un à l'autre par des protubérances (144) traversant les deux arbres.

7. Éolienne (10) selon l'une des revendications 1 à 6, qui comporte un moyen (1 10) de génération d'électricité à partir du mouvement rotatif de l'arbre creux (105).