FR2965592A1

FR2965592A1 - Eolienne

Info

Publication number: FR2965592A1
Application number: FR1057975A
Authority: FR
Inventors: Michel Sene
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2012-04-06
Anticipated expiration: 2030-10-01
Also published as: FR2965592B1

Abstract

La présente invention a pour objet une éolienne (1) comprenant un premier rotor (6), un deuxième rotor (7) ayant le même axe de rotation que le premier rotor (6) et étant apte à tourner de manière indépendante du premier rotor (6), chaque rotor (6, 7) étant apte à être couplé à un moyen de conversion du mouvement de rotation du rotor (6, 7) en énergie, une face fonctionnelle telle que l'air incident sur l éolienne (1) par la face fonctionnelle est converti en énergie par l'éolienne (1), l'éolienne (1) comprenant en outre des moyens d'obturation (35, 36) de l'air incident sur chaque rotor (6, 7), lesdits moyens d'obturation (35, 36) définissant dans la face fonctionnelle pour chaque rotor (6, 7) une partie obturée de rotor et une partie non obturée de rotor séparées suivant la ligne médiane de la face fonctionnelle de même direction que l'axe de rotation des rotors (6, 7), les parties obturées de rotor étant situées de part et d'autre de la ligne médiane de la face fonctionnelle de même direction que l'axe de rotation des rotors (6, 7), de telle sorte qu'un flux d'air incident sur la face fonctionnelle est orienté différemment sur chacun des rotors (6, 7) afin que les deux rotors (6, 7) aient des sens de rotation opposés, caractérisée par le fait que les moyens d'obturation (35, 36) sont agencés pour orienter un flux d'air incident sur ceux-ci vers une partie non-obturée de l'un et/ou l'autre des rotors (6, 7).

Description

20 25 EOLIENNE

La présente invention porte sur une éolienne et, plus particulièrement, sur une éolienne ayant un déflecteur permettant d'utiliser toute la surface au vent de l'éolienne. Les éoliennes sont de plus en plus utilisées, car elles constituent une source d'énergie renouvelable inépuisable, convertissant l'énergie du vent en énergie électrique. On connaît notamment de nombreux types d'éoliennes, qu'elles soient à axe horizontal ou à axe vertical. Les éoliennes de l'état de la technique connues présentent de nombreux inconvénients. Parmi ces inconvénients, le principal est le faible rendement énergétique, compte-tenu de la surface nécessaire au fonctionnement de l'éolienne. Dans les éoliennes les plus courantes, à axe horizontal, la surface nécessaire au fonctionnement de l'éolienne, aussi appelée surface alaire, comprend la zone de balayage des pales, la surface des pales et la surface au vent du mât. La surface des pales est très inférieure à cette surface alaire, l'essentiel du vent ne faisant que traverser la surface alaire de l'éolienne sans être totalement converti en énergie. De plus, la surface utile des pales, c'est-à-dire 30 la surface des pales servant à convertir effectivement l'énergie du vent en électricité, est encore inférieure à la surface des pales et correspond sensiblement à la partie centrale des pales, de telle sorte que le rapport surface 1 alaire/surface utile d'une éolienne classique est très important. Les éoliennes connues ont donc un faible rendement énergétique, et par conséquent les éoliennes doivent avoir de grandes dimensions pour produire suffisamment d'électricité, ce qui conduit notamment à une pollution visuelle, à des coûts de fabrication et d'entretien élevés et également à une pollution sonore compte-tenu des grandes dimensions d'éolienne, qui produisent un bruit aérodynamique en fonctionnement. Un autre problème des éoliennes à axe horizontal est l'effet gyroscopique lorsqu'elles sont en rotation, ledit effet gyroscopique ayant tendance à provoquer des dommages aux éoliennes, et nécessitant notamment, par grands vents, des systèmes coûteux pour arrêter le fonctionnement de l'éolienne. Un problème supplémentaire des éoliennes à axe horizontal est le porte-à-faux du rotor sur l'axe de rotation de l'éolienne, lequel axe de rotation est dans la plupart des cas uniquement maintenu au niveau du mât. Les éoliennes à axe vertical, comme les éoliennes à axe horizontal, présentent également une surface alaire inférieure à la surface utile. On connaît cependant des éoliennes à axe vertical 25 qui surmontent le problème lié à l'effet gyroscopique des éoliennes à axe horizontal. On connaît notamment de la demande internationale de brevet WO2008107411 A2 une éolienne à axe vertical constituée de deux roues contrarotatives, couplées à un 30 moyen de conversion d'énergie, comprenant un déflecteur orientant l'air arrivant sur chaque roue dans deux sens opposés, afin de faire tourner les roues dans deux sens opposés, pour augmenter le rendement de l'éolienne.

Le fait que les deux roues de l'éolienne tournent dans deux sens opposés permet de s'affranchir de l'effet gyroscopique, le moment du couple lié à la rotation d'une roue s'annulant avec le moment du couple lié à la rotation dans le sens opposé de l'autre roue. Cette éolienne décrite dans la demande internationale WO2008107411 A2 permet donc de s'affranchir de l'effet gyroscopique, mais présente toujours l'inconvénient selon lequel la surface utile est très inférieure à la surface alaire de l'éolienne, une grande partie du vent arrivant sur l'éolienne n'étant pas convertie en énergie électrique. La présente invention vise à surmonter les problèmes de l'état antérieur de la technique, et porte sur une éolienne, notamment à axe vertical, avec déflecteur, simple de structure, ne présentant sensiblement pas d'effet gyroscopique et dont toute la surface alaire constitue une surface utile, ce qui signifie que tout le vent incident sur la surface exposée au vent incident de l'éolienne est converti en énergie électrique. Dans un mode de réalisation préféré de l'éolienne de l'invention, seuls les rotors et facultativement le déflecteur tournent. Le corps de l'éolienne ne tournant pas, il n'y a pas de risque d'enroulement des câbles. Le coût du système anti-enroulement pour les câbles peut ainsi être économisé. De plus, le déflecteur comprend des parties d'obturation des cages de rotor qui créent un effet Venturi pour l'écoulement d'air incident sur l'éolienne et entrant dans l'éolienne. Un système de freinage, prévu pour arrêter la rotation de l'éolienne pour ne pas l'endommager en cas de vents de force importante, n'a pas besoin d'être un système de freinage sophistiqué. Des trappes sur les éléments d'obturation du déflecteur, s'ouvrant au-dessus d'une certaine vitesse de vent, permettent de freiner l'éolienne en découvrant l'intégralité de chaque cage de rotor vis-à- vis d'un flux d'air incident, ce qui a pour effet de freiner le rotor. Les systèmes électriques sont au sol, et sont donc facilement accessibles en vue d'une maintenance. Les systèmes électriques peuvent également se positionner en fonction de la configuration du site, la structure de l'éolienne compacte, où seuls les fils électriques sortent de l'éolienne, permettant une grande adaptabilité de l'éolienne. Enfin, l'éolienne de l'invention produit moins de vibrations, car il n'y a pas d'effet d'ombre des pales avec le mât de l'éolienne, les pales étant dans le carter de l'éolienne, il n'y a pas d'effet gyroscopique, du fait des sens de rotation opposés des deux rotors, et il n'y a pas de travail en porte-à-faux, les arbres en rotation étant maintenus aux deux extrémités dans le carter de l'éolienne. L'éolienne peut être placée sur un mât, mais permet également d'obtenir de bons rendements sans être placée en hauteur, en raison du fait que tout le vent incident sur l'entrée du déflecteur est converti en énergie mécanique puis électrique par les rotors. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, lorsque l'éolienne est placée en hauteur, le déflecteur peut être monté mobile en rotation par rapport au carter de l'éolienne, notamment au moyen d'un roulement à billes entre la paroi externe du carter et la paroi interne du déflecteur ou tout autre moyen équivalent, de telle sorte que le déflecteur est apte à tourner autour du carter. Un système de dérive sur le déflecteur peut avantageusement permettre de positionner le déflecteur de manière appropriée par rapport au vent incident. Le déflecteur peut également être fixe par rapport au carter. Dans ce cas, des moyens peuvent être prévus, lorsque l'éolienne est montée sur un mât, pour orienter l'éolienne par rapport au vent. Le déflecteur peut également être mû en rotation autour du carter de l'éolienne par un moteur. La présente invention a donc pour objet une éolienne comprenant un premier rotor, un deuxième rotor ayant le même axe de rotation que le premier rotor, les deux rotors étant aptes à tourner de manière indépendante autour de l'axe de rotation, chaque rotor étant en outre apte à être couplé à un moyen de conversion du mouvement de rotation du rotor en énergie, une face fonctionnelle telle que l'air incident sur l'éolienne par la face fonctionnelle est converti en énergie par l'éolienne, l'éolienne comprenant en outre des moyens d'obturation de l'air incident sur chaque rotor, lesdits moyens d'obturation définissant dans la face fonctionnelle pour chaque rotor une partie obturée de rotor et une partie non obturée de rotor séparées suivant la ligne médiane de la face fonctionnelle de même direction que l'axe de rotation des rotors, la partie obturée du premier rotor et la partie obturée de deuxième rotor étant situées de part et d'autre de la ligne médiane de la face fonctionnelle de même direction que l'axe de rotation des rotors, de telle sorte qu'un flux d'air incident sur la face fonctionnelle est orienté différemment sur chacun des rotors afin que les deux rotors aient des sens de rotation opposés, caractérisée par le fait que les moyens d'obturation sont agencés pour orienter un flux d'air incident sur ceux-ci vers une partie non-obturée de l'un et/ou l'autre des rotors. Avantageusement, l'éolienne est une éolienne à axe vertical. L'axe de l'éolienne correspond à l'axe de 5 rotation des rotors. L'éolienne peut être ouverte ou enfermée dans un carter, seul l'air passant par la face fonctionnelle permettant de produire de l'énergie (électricité). Les moyens d'obturation peuvent être des éléments 10 profilés. Les éléments profilés cachent de préférence une moitié de rotor sur la face fonctionnelle de l'éolienne, et sont inclinés afin que l'air incident sur ceux-ci soit déviés vers les moitiés non obturées des rotors. L'air incident sur un élément profilé peut être dirigé vers l'une 15 des parties non obturées, ou vers les deux, suivant le profil donné à l'élément d'obturation. Dans le cas d'une éolienne cylindrique, avec deux rotors juxtaposés dans un carter cylindrique, la face fonctionnelle correspond à la demi-surface latérale du 20 carter exposée à un écoulement d'air. Cette face fonctionnelle peut être fixe, le reste de l'éolienne étant dans un carter, ou mobile, un déflecteur sur l'éolienne étant alors mobile et délimitant, par sa face d'entrée d'air, la face fonctionnelle de l'éolienne. 25 Les moyens d'obturation peuvent être portés par un déflecteur monté devant la face fonctionnelle de l'éolienne. Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'éolienne peut comporter en outre un carter 30 symétrique par rapport à l'axe de rotation des rotors, le déflecteur étant monté sur le carter mobile en rotation autour de l'axe de rotation des rotors, le déflecteur comprenant de préférence un moyen d'orientation du déflecteur par rapport à la direction du vent incident sur l'éolienne. Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le moyen d'orientation du déflecteur par rapport à la direction du vent incident sur l'éolienne peut être une dérive rattachée au déflecteur, ou un capteur de direction du vent couplé à un moteur électrique entraînant en rotation le déflecteur. Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'éolienne peut comporter en outre un moyen de détection de force de vent supérieure à une valeur seuil couplé à un système de freinage de la rotation des rotors, le moyen de détection de force du vent actionnant le système de freinage pour arrêter la rotation des rotors lorsqu'une force de vent est supérieure à ladite valeur seuil. Chaque moyen d'obturation peut comprendre une trappe maintenue fermée par un moyen de rappel élastique dimensionné pour que la trappe s'ouvre lorsque la force du vent est supérieure à la valeur seuil, l'ouverture de la trappe freinant la rotation du rotor en découvrant la partie obturée de rotor vis-à-vis d'un flux d'air incident sur la face fonctionnelle de l'éolienne. La trappe constitue le moyen de freinage. Le moyen de rappel est en particulier un ressort. Le ressort, par sa constante de raideur, constitue également le moyen de détection de force de vent supérieure à une valeur seuil. En effet, lorsque la force du vent sur la trappe est supérieure à la force exercée par le ressort sur la trappe pour la maintenir fermée, la trappe s'ouvre, déclenchant ainsi le système de freinage. D'autres moyens de détection de la force du vent, liés à un système d'ouverture de trappe, peuvent également être envisagés.

Chaque rotor peut comprendre des pales s'étendant radialement à partir du centre du rotor, lesdites pales étant droites ou courbées dans la direction radiale.

Les deux rotors peuvent avoir le même diamètre, ou être de diamètre différents. Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'éolienne peut comprendre un axe central qui est l'axe de rotation des deux rotors, une première partie de l'axe qui coopère avec le premier rotor de l'éolienne portant des moyens d'engrenage s'engrenant avec des moyens complémentaires portés par le premier rotor, la deuxième partie de l'axe qui coopère avec le second rotor de l'éolienne portant un élément formant inducteur d'une génératrice, ledit élément formant inducteur étant monté rotatif à l'intérieur d'un élément formant induit de la génératrice, l'élément formant induit portant des moyens d'engrenage s'engrenant avec des moyens complémentaires portés par le second rotor, de telle sorte que la génératrice formée comprend un inducteur entraîné en rotation par le premier rotor et un induit entraîné en rotation dans un sens contraire par le second rotor, l'éolienne comprenant également des moyens de récupération à partir de l'induit de l'énergie électrique ainsi générée.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'éolienne peut comprendre un axe central qui est l'axe de rotation des deux rotors, ledit axe central étant relié à une génératrice de courant générant un courant électrique à partir du mouvement de rotation de l'axe central, chaque rotor étant relié à l'axe central au moyen d'un système de réduction à un ou plusieurs pignons entre le rotor et l'axe central, l'un des deux rotors ayant un nombre pair d'étages de réduction entre le rotor et l'axe central, et l'autre rotor ayant un nombre impair d'étages de réduction entre le rotor et l'axe central, de telle sorte que les rotors ayant des sens de rotation opposés font tourner l'axe central dans un unique sens de rotation. Le déflecteur peut former en outre un carénage s'évasant de l'éolienne vers l'extérieur, afin de produire un effet Venturi pour l'air incident sur le déflecteur. L'invention a également pour objet une structure de production d'énergie électrique comprenant plusieurs éoliennes telles que définies ci-dessus, empilées les unes sur les autres ou juxtaposées les unes à côté des autres Selon une caractéristique particulière de l'invention, les deux rotors peuvent générer indépendamment l'un de l'autre de l'énergie électrique, récupérée par des moyens de récupération de l'énergie sur l'éolienne. Chaque rotor peut donc être relié directement à un moyen de stockage et/ou de distribution d'électricité, de manière classique.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'éolienne peut comprendre en outre un moyen de stockage de l'énergie électrique produite, de type batterie. Afin de mieux illustrer l'objet de la présente 25 invention, on va maintenant en décrire ci-après un mode de réalisation préféré, en référence au dessin annexé. Sur ce dessin:

- la Figure 1 est une vue en perspective d'une éolienne 30 à axe vertical selon l'invention, avec un déflecteur selon une première variante de l'invention ; - la Figure 2 est une vue en perspective d'un déflecteur d'éolienne analogue au déflecteur de la Figure 1, selon une deuxième variante de l'invention ; - la Figure 3 est une vue éclatée de l'éolienne de la Figure 1, sans le déflecteur de la Figure 2 ;

- la Figure 4 est une vue en coupe du système de couplage entre les rotors de l'éolienne de la Figure 1 et le moyen de conversion du mouvement de rotation en énergie électrique ;

- la Figure 5 est une vue schématique en coupe du moyen de transfert vers l'extérieur de l'énergie électrique produite ;

- les Figures 6a, 6b et 6c sont des vues de face de différentes éoliennes selon l'invention.

Si l'on se réfère aux Figures des dessins, on peut voir qu'il y est représenté une éolienne à axe vertical 1 selon un mode de réalisation de l'invention. L'éolienne 1 selon l'invention comprend principalement un carter d'éolienne 2, sur lequel est monté 25 un déflecteur 3. Le carter d'éolienne 2 peut être monté sur un mât, ou peut être placé dans un écoulement d'air, de façon fixe. Le carter d'éolienne 2 est représenté plus en détail sur la Figure 3, et est de forme généralement 30 cylindrique, aplati, avec deux niveaux, un niveau supérieur 4 et un niveau inférieur 5, chaque niveau correspondant à une cage de rotor.

Le niveau supérieur 4 est constitué d'un rotor supérieur 6 pris en sandwich entre un plateau supérieur 8A et un plateau intermédiaire 8B parallèles, et le niveau inférieur 5 est constitué d'un rotor inférieur 7 pris en sandwich entre le plateau intermédiaire 8B et un plateau inférieur 8C parallèles. Le rotor supérieur 6 et le rotor supérieur 7 sont aptes à tourner dans leurs cages 4, 5 respectives, respectivement entre les plateaux supérieur 8A et intermédiaire 8B (pour le rotor supérieur 6), et les plateaux intermédiaire 8B et inférieur 8C (pour le rotor inférieur 7). Les plateaux supérieur 8A, intermédiaire 8B et inférieur 8C ont la forme de disques, sont de même diamètre, et de préférence métalliques, mais peuvent être en toute autre matière, par exemple en matière plastique rigide. Le plateau supérieur 8A et le plateau intermédiaire 8B d'une part, et le plateau intermédiaire 8B et le plateau inférieur 8C d'autre part, sont assemblés au moyen d'éléments de renfort 9, ayant la forme de tiges, de préférence métalliques, (non représentés sur la Figure 1 pour faciliter la lecture du dessin). Lesdits éléments de renfort 9 sont disposés à la périphérie des plateaux supérieur 8A, intermédiaire 8B et inférieur 8C, et sont vissés, soudés ou autrement fixés sur les plateaux 8A, 8B, 8C, afin de maintenir les plateaux 8A, 8B, 8C assemblés entre eux. Sur le mode de réalisation représenté sur les Figures, des trous 10 formés à la périphérie des plateaux 8A, 8B, 8C, régulièrement répartis sur la périphérie de chaque plateau 8A, 8B, 8C, permettent le vissage des éléments de renfort 9 sur les plateaux 8A, 8B, 8C.

Le rotor supérieur 6 comprend une pluralité de pales 11 identiques (toutes n'étant pas représentées sur la Figure 3 afin de faciliter la lecture de la Figure), régulièrement réparties angulairement sur le moyeu 12 du rotor supérieur 6, montées verticales sur le moyeu 12 et s'étendant radialement à partir de celui-ci, le plan moyen des pales 11 étant orthogonal aux plans des plateaux supérieur 8A et intermédiaire 8B. Dans le mode de réalisation représenté, les pales 11 du rotor supérieur 6 sont courbées dans la direction radiale, afin de permettre une meilleure prise de l'air. Le rotor inférieur 7 comprend également une pluralité de pales 13 identiques (toutes n'étant pas représentées sur la Figure 3 afin de faciliter la lecture de la Figure), régulièrement réparties angulairement sur le moyeu 14 du rotor inférieur 7 et s'étendant radialement à partir de celui-ci, le plan moyen des pales 12 étant orthogonal aux plans des plateaux intermédiaire 8B et inférieur 8C.

Dans le mode de réalisation représenté, les pales 13 du rotor inférieur 7 sont courbées dans la direction radiale, afin de permettre une meilleure prise de l'air. Il est à noter que les courbures des pales 11 du rotor supérieur 6 et des pales 13 du rotor inférieur 7 sont inversées, le rotor supérieur 6 correspondant au rotor inférieur 7 retourné. L'utilité de cette configuration, bien que non obligatoire, sera décrite plus en détail ci-après. Il est bien entendu que d'autres formes de pales peuvent être envisagées sans s'écarter de la portée de l'invention, par exemple des pales 11 ou 12 droites. Les rotors supérieur 6 et inférieur 7 sont montés rotatifs autour d'un axe vertical commun 15, de direction orthogonale aux plans des plateaux 8A, 8B, 8C, qui est l'axe de rotation des rotors. Dans le mode de réalisation représenté, cet axe de rotation constitue également l'axe de symétrie du carter d'éolienne 2.

L'axe vertical 15 porte, dans sa partie située dans le niveau supérieur 4 du carter d'éolienne 2, un pignon cylindrique 16 de même direction que l'axe vertical 15, dont les dents 16a s'étendent longitudinalement sur sa surface externe pour s'engrener avec des rainures 17 correspondantes, de même direction que l'axe 15, formées dans le moyeu 12 du rotor supérieur 6. Le pignon 16 peut, par exemple, être monté soudé sur l'axe 15. Du vent arrivant sur le rotor supérieur 6 entraîne ainsi en rotation le rotor supérieur 6 par l'intermédiaire des pales 11, ledit rotor supérieur 6 en rotation entraînant à son tour en rotation l'axe 15 par l'intermédiaire du pignon 16 qui s'engrène avec les rainures 17 du moyeu 12. Dans la partie de l'axe vertical 15 située au niveau inférieur 5 du carter d'éolienne 2, l'axe vertical 15 porte un aimant 18 cylindrique, soudé sur l'axe vertical 15, ledit aimant 18 étant monté rotatif dans un pignon cylindrique 19, de même forme générale que le pignon cylindrique 16, mais présentant un alésage longitudinal central 20 dans lequel est introduit l'aimant cylindrique 18 lorsque le carter d'éolienne 2 est monté. Comme le pignon cylindrique 16, le pignon cylindrique creux 19 porte des dents longitudinales 19a sur sa surface externe, s'engrenant avec des rainures 21 correspondantes formées dans le moyeu 14 du rotor inférieur 7. Des paliers 22A, 22B et 22C, sont montés respectivement aux centres des plateaux supérieur 8A, intermédiaire 8B et inférieur 8C, et permettent à la fois la rotation libre de l'axe vertical 15 et son positionnement dans le carter 2 de l'éolienne 1. Comme on peut mieux le constater sur la Figure 4, le pignon cylindrique creux 19 et l'aimant 18 ont une longueur inférieure à la hauteur du moyeu 14 du rotor inférieur 7, afin de permettre de positionner des moyens de collecte de courant, comme cela sera décrit plus en détail ci-après. Une fois le carter 2 assemblé, le pignon cylindrique creux 19 et l'aimant 18 se trouvent dans la partie haute du moyeu 14 du rotor inférieur 7. Le pignon cylindrique creux 19 est un aimant, formant avec l'aimant 18 une génératrice d'électricité. Le pignon 19 forme l'induit de la génératrice d'électricité, tandis que l'aimant 18 forme l'inducteur. Un système de balais 23, relié à l'induit 19, est connecté à une bague 24, montée à la base de l'axe vertical 15 dans la partie inférieure du carter 2 de l'éolienne 1. La bague 24 est elle-même reliée par un câble électrique 25 à un circuit électrique externe, vers lequel est dirigée l'électricité produite par l'éolienne 1. Le câble électrique peut notamment comprendre les trois phases d'un courant triphasé, ainsi que deux fils permettant de capter la température au niveau de l'induit 19. Le fil électrique 25 passe vers l'extérieur du carter 2 à travers un trou 26 formé au voisinage du centre du plateau inférieur 8C. Ainsi, si le rotor supérieur 6 tourne, l'aimant 18 formant inducteur, entraîné par le rotor 6, créera un courant dans l'induit 19, lequel courant sera transmis à l'extérieur par l'intermédiaire des balais 23 et de la bague 24.

Si le rotor inférieur 7 tourne, la rotation autour de l'aimant 18 créera un courant dans l'induit 19, également transmis à l'extérieur par l'intermédiaire des balais 23 et de la bague 24.

Les deux effets s'additionnent pour créer un courant plus important lorsque les deux rotors 6 et 7 tournent dans des sens contraires. Il est à noter qu'une autre mise en oeuvre non représentée sur les dessins peut être envisagée pour convertir le mouvement de rotation des rotors en énergie électrique. Chaque rotor peut en effet être couplé, par un système d'engrenages à un ou plusieurs pignons, à l'axe de la génératrice de courant. Un des rotors est couplé à l'axe de la génératrice avec un nombre pair d'étages de réduction entre ce premier rotor et l'axe de la génératrice, l'autre rotor étant couplé à la même génératrice avec un nombre impair d'étages de réduction entre le deuxième rotor et l'axe de la génératrice. Ainsi, les deux rotors contrarotatifs entraînent l'axe de la génératrice dans le même sens de rotation, ce qui augmente le courant électrique produit par la génératrice. En utilisant les mêmes rotors que dans la précédente mise en oeuvre, avec un axe de génératrice confondu avec l'axe de rotation des rotors et passant à travers les moyeux des rotors, on peut placer dans les moyeux des rotors, entre la paroi interne du rotor et l'axe de génératrice, un nombre pair d'étages de réduction entre le premier rotor et l'axe de génératrice, et un nombre impair d'étages de réduction entre le second rotor et l'axe de génératrice. Le déflecteur 3, représenté dans sa variante de la Figure 1 ou de la Figure 2, permet d'imposer deux sens de rotation contraires aux rotors 6 et 7 et de générer un effet Venturi. La courbure des pales 11 et 13 évoquée ci-dessus permet d'imposer encore davantage un sens de rotation à chaque rotor 6, 7, afin de s'assurer qu'ils tournent dans des sens contraires. Dans le mode de réalisation représenté, pour la variante de déflecteur de la Figure 1 comme pour la variante de déflecteur représentée sur la Figure 2, avec un carter d'éolienne 2 sensiblement cylindrique, le carter 3 a une forme généralement cylindrique avec un diamètre interne correspondant au diamètre externe du carter 2, pour être assemblé à celui-ci, et définit, lorsqu'il est monté sur le carter 2, une zone d'admission d'air s'étendant sur sensiblement la moitié de la surface latérale du carter 2.

La surface latérale du déflecteur 3, généralement cylindrique comme indiqué ci-dessus, comprend quatre parties ouvertes 31, 32, 33, 34 et quatre parties fermées 35, 36, 37, 38, chaque partie, ouverte ou fermée, couvrant un huitième de la surface latérale totale du déflecteur 3, une partie ouverte n'étant pas adjacente à une autre partie ouverte et une partie fermée n'étant pas adjacente à une autre partie fermée, formant donc une surface latérale de déflecteur 3 avec quatre ouvertures correspondant aux quatre parties ouvertes 31, 32, 33, 34.

Deux parties ouvertes 31, 32 et deux parties fermées 35, 36 forment la surface d'admission d'air du déflecteur 3, les deux autres parties ouvertes 33, 34 et les deux autres parties fermées 37, 38 formant la surface d'échappement d'air du déflecteur 3.

Les deux parties fermées 35, 36 de la surface d'admission d'air du déflecteur 3 sont des plans profilés, orientés de la périphérie du déflecteur 3 vers la partie centrale du déflecteur 3, de façon à diriger un flux d'air incident sur ces surfaces 35, 36 vers l'une ou l'autre des parties ouvertes 31, 32 de la surface d'admission d'air du déflecteur 3. Dans le mode de réalisation représenté sur les deux variantes des Figures 1 et 2, les surfaces 35, 36 sont orientées respectivement du bord supérieur 39 et du bord inférieur 40 du déflecteur 3 vers la partie centrale du déflecteur 3, de façon à orienter un flux d'air incident sur celles-ci respectivement vers les surfaces ouvertes 31 et 32, mais on pourrait également imaginer des surfaces fermées 35, 36, orientées respectivement d'un bord latéral gauche 41 et d'un bord latéral droit 42 (lorsqu'on regarde le déflecteur 3 de face comme sur les Figures 1 et 2) vers la partie centrale du déflecteur 3, de façon à orienter un flux d'air incident sur celles-ci respectivement vers les surfaces ouvertes 32 et 31. On pourrait également envisager un double profilage des surfaces 35, 36, de telle sorte que chaque surface fermée 35, 36 dévie une partie du flux d'air incident sur celles-ci vers les deux surfaces ouvertes 31 et 32. Toutes ces configurations sont envisagées dans la présente invention. Les surfaces fermées 37, 38, situées sur la face d'échappement du déflecteur 3 ne sont pas profilées comme les surfaces 35, 36, et permettent de diriger l'air sortant de l'éolienne 1 depuis chacun des rotors 6, 7.

Lesdites surfaces fermées 37, 38 présentent à leur extrémité une patte courbée, respectivement 37a, 38a, dirigée vers l'extérieur, pour mieux orienter le flux d'air sortant de l'éolienne 1. Les bords périphériques 39, 40, 41, 42 du déflecteur 3 s'évasent vers l'extérieur, pour permettre de capter un flux d'air plus important incident sur l'éolienne 1, et également pour permettre un effet Venturi, pour accélérer le flux d'air entrant dans l'éolienne 1.

Des languettes 43, 44 s'étendent depuis chaque extrémité de la face d'admission d'air du déflecteur 3 vers l'arrière du déflecteur 3, et sont courbées vers l'extérieur pour servir de dérive à l'éolienne 1, afin de l'orienter correctement par rapport à un flux d'air incident afin que le plan moyen de la face d'admission d'air du déflecteur 3 soit perpendiculaire au flux d'air incident sur l'éolienne. La variante du déflecteur 3 représentée sur la Figure 1 diffère de celle représentée sur la Figure 2 en ce que des trappes, respectivement 45, 46, sont formées sur chacune des faces fermées 35, 36 de la face d'admission d'air du déflecteur 3, lesdites trappes 45, 46, étant maintenues fermées par un ressort 3, non représenté.

La constante de raideur des ressorts fermant chacune des trappes 45, 46 est calculée pour que la trappe 45, 46 soit ouverte au-dessus d'une certaine force de vent incident sur l'éolienne 1, et fermée en dessous. L'ouverture de la trappe 45, 46 provoque un flux d'air incident équivalent sur chaque moitié des rotors 6, 7, ce qui a pour effet de freiner la rotation du rotor 6, 7, empêchant ainsi que l'éolienne 1 soit endommagée par des vents de force trop importante. D'autres systèmes de freinage peuvent également être envisagés par l'éolienne 1 de l'invention, tels que les systèmes classiques utilisés sur les éoliennes connues. De plus, un grillage aux mailles de dimensions adaptées (non représenté) pourra être installé sur la partie exposée au vent de ce déflecteur pour éviter l'intrusion d'oiseaux ou de tout autre corps volant dans l'éolienne, permettant ainsi d'éviter un dommage sur l'éolienne et de protéger les animaux.

Il est bien entendu que le déflecteur 3 peut prendre une pluralité d'autres formes sans s'écarter de la portée de l'invention, pourvu qu'une moitié de la partie de la surface de chaque rotor exposée à l'entrée ou surface d'admission d'air du déflecteur 3 soit obturée par un élément d'obturation, les deux rotors n'ayant pas la même moitié de surface exposée obturée, l'élément d'obturation sur chaque rotor étant en outre profilé pour diriger l'air incident sur celui-ci vers la surface non obturée de l'un et/ou l'autre rotor. Egalement, comme mentionné ci-dessus, le déflecteur 3 peut être fixe par rapport au carter 2, ou mobile, le déflecteur 3 étant monté sur le carter 2 avec un roulement à billes interposé ou tout autre moyen équivalent, lui permettant de tourner autour du carter 2 pour s'orienter par rapport au vent, notamment au moyen d'une dérive, comme indiqué ci-dessus. Il est à noter que l'éolienne de l'invention peut être totalement fixe, le déflecteur étant fixé au carter lui-même fixe. L'éolienne serait alors typiquement placée dans un écoulement d'air fixe. L'éolienne peut également avoir un carter fixe, avec un déflecteur mobile en rotation autour du carter mobile. L'éolienne de l'invention peut également avoir le carter fixé au déflecteur, l'ensemble étant mobile.

L'éolienne peut enfin avoir à la fois le déflecteur mobile en rotation par rapport au carter, et un carter également mobile. Toutes ces mises en oeuvre de l'éolienne de l'invention sont envisagées selon la présente demande, notamment lorsque l'éolienne de l'invention doit être placée dans un écoulement d'air de direction changeante. Les Figures 6a, 6b et 6c illustrent différentes configurations que peut prendre l'éolienne selon l'invention, sans que ces configurations puissent être interprétées comme limitatives. On retiendra de ces configurations présentées que plus le rayon des rotors est grand, plus le couple de l'éolienne est important, pour une quantité de vent donnée. Plus le rayon des rotors est petit, plus la vitesse de rotation des rotors de l'éolienne est importante, pour une quantité de vent donnée. Ainsi par exemple, pour les éoliennes représentées sur les Figures 6a, 6b et 6c, et pour une même quantité de vent l'éolienne de la Figure 6a représente l'éolienne qui produira le couple le plus important, l'éolienne de la Figure 6c l'éolienne avec les rotors qui tourneront le plus vite, l'éolienne de la Figure 6b représentant un compromis entre ces deux caractéristiques extrêmes de couple et de vitesse des rotors.

Claims

REVENDICATIONS1 - Eolienne (1) comprenant un premier rotor (6), un deuxième rotor (7) ayant le même axe de rotation que le premier rotor (6), les deux rotors (6, 7) étant aptes à tourner de manière indépendante autour de l'axe de rotation, chaque rotor (6, 7) étant en outre apte à être couplé à un moyen de conversion du mouvement de rotation du rotor (6, 7) en énergie, une face fonctionnelle telle que l'air incident sur l'éolienne (1) par la face fonctionnelle est converti en énergie par l'éolienne (1), l'éolienne (1) comprenant en outre des moyens d'obturation (35, 36) de l'air incident sur chaque rotor (6, 7), lesdits moyens d'obturation (35, 36) définissant dans la face fonctionnelle pour chaque rotor (6, 7) une partie obturée de rotor et une partie non obturée de rotor séparées suivant la ligne médiane de la face fonctionnelle de même direction que l'axe de rotation des rotors (6, 7), la partie obturée du premier rotor et la partie obturée de deuxième rotor étant situées de part et d'autre de la ligne médiane de la face fonctionnelle de même direction que l'axe de rotation des rotors (6, 7), de telle sorte qu'un flux d'air incident sur la face fonctionnelle est orienté différemment sur chacun des rotors (6, 7) afin que les deux rotors (6, 7) aient des sens de rotation opposés, caractérisée par le fait que les moyens d'obturation (35, 36) sont agencés pour orienter un flux d'air incident sur ceux-ci vers une partie non-obturée de l'un et/ou l'autre des rotors (6, 7 ) .
2 - Eolienne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens d'obturation (35, 36) sont des éléments profilés.
3 - Eolienne selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les moyens d'obturation (35, 36) sont portés par un déflecteur (3) monté devant la face fonctionnelle de l'éolienne (1).
4 - Eolienne selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre un carter (2) symétrique par rapport à l'axe de rotation des rotors (6, 7), le déflecteur (3) étant monté sur le carter (2) mobile en rotation autour de l'axe de rotation des rotors (6, 7), le déflecteur (3) comprenant de préférence un moyen (43, 44) d'orientation du déflecteur (3) par rapport à la direction du vent incident sur l'éolienne.
5 - Eolienne (1) selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le moyen (43, 44) d'orientation du déflecteur (3) par rapport à la direction du vent incident sur l'éolienne est une dérive rattachée au déflecteur (3), ou un capteur de direction du vent couplé à un moteur électrique entraînant en rotation le déflecteur (3).
6 - Eolienne (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre un moyen de détection de force de vent supérieure à une valeur seuil couplé à un système de freinage (45, 46) de la rotation des rotors (6,
7), le moyen de détection de force du vent actionnant le système de freinage (45, 46) pour arrêter la rotation des rotors (6, 7) lorsqu'une force de vent est supérieure à ladite valeur seuil. 7 - Eolienne (1) selon la revendication 6, caractérisée par le fait que chaque moyen d'obturation (35, 36) comprend une trappe (45, 46) maintenue fermée par un moyen de rappel élastique dimensionné pour que la trappe (45, 46) s'ouvre lorsque la force du vent est supérieure à la valeur seuil, l'ouverture de la trappe (45, 46) freinantla rotation du rotor (6, 7) en découvrant la partie obturée de rotor vis-à-vis d'un flux d'air incident sur la face fonctionnelle de l'éolienne (1).
8 - Eolienne (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que chaque rotor (6, 7) comprend des pales (11, 13) s'étendant radialement à partir du centre (12, 14) du rotor (6, 7 ) , lesdites pales (11, 13) étant droites ou courbées dans la direction radiale.
9 - Eolienne (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait qu'elle comprend un axe central (15) qui est l'axe de rotation des deux rotors (6, 7), une première partie de l'axe (15) qui coopère avec le premier rotor (6) de l'éolienne (1) portant des moyens d'engrenage (16) s'engrenant avec des moyens complémentaires (17) portés par le premier rotor (6), la deuxième partie de l'axe (15) qui coopère avec le second rotor (7) de l'éolienne portant un élément (18) formant inducteur d'une génératrice, ledit élément (18) formant inducteur étant monté rotatif à l'intérieur d'un élément formant induit (19) de la génératrice, l'élément formant induit (19) portant des moyens d'engrenage (19a) s'engrenant avec des moyens complémentaires portés par le second rotor (21), de telle sorte que la génératrice formée comprend un inducteur (18) entraîné en rotation par le premier rotor (6) et un induit (19) entraîné en rotation dans un sens contraire par le second rotor (7), l'éolienne (1) comprenant également des moyens (23, 24) de récupération à partir de l'induit (19) de l'énergie électrique ainsi générée.
10 - Eolienne (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait qu'elle comprend un axe central (15) qui est l'axe de rotation des deux rotors (6, 7), ledit axe central (15) étant relié à une génératrice decourant générant un courant électrique à partir du mouvement de rotation de l'axe central (15), chaque rotor (6, 7) étant relié à l'axe central (15) au moyen d'un système de réduction à un ou plusieurs pignons entre le rotor (6, 7) et l'axe central (15), l'un des deux rotors (6, 7) ayant un nombre pair d'étages de réduction entre le rotor (6, 7) et l'axe central (15), et l'autre rotor (6, 7) ayant un nombre impair d'étages de réduction entre le rotor (6, 7) et l'axe central (15), de telle sorte que les rotors (6, 7) ayant des sens de rotation opposés font tourner l'axe central (15) dans un unique sens de rotation.
11 - Eolienne (1) selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisée par le fait que le déflecteur (3) forme en outre un carénage s'évasant de l'éolienne (1) vers l'extérieur, afin de produire un effet Venturi pour l'air incident sur le déflecteur (3).
12 - Structure de production d'énergie électrique comprenant plusieurs éoliennes (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, empilées les unes sur les autres ou juxtaposées les unes à côté des autres.