Brevet FR2900002A1 — publié le 20071019

-1- La présente invention concerne une machine à axes verticaux transformatrice d'énergie en électricité. Notez que dans les textes qui suivent: "machine" désigne aussi bien les éoliennes, les hydrauliennes ou les 5 alternateurs "fluide" désigne tous déplacements d'air, d'eau, liquide ou gaz. "Cx" désigne le coefficient de résistance aérodynamique, et par extension le coefficient de résistance hydrodynamique. "rotor" désigne la partie en rotation, et "stator" la partie fixe. 10 "disque" est équivalent à "flasque". Actuellement, en général, les machines transformatrice d'énergie produisent l'électricité par le mouvement circulaire d'un rotor dans un stator: le stator supporte les bobinage induits et le rotor les bobinages inducteurs ou aimants permanents, la vitesse de rotation du rotor est 15 multipliée par un multiplicateur de vitesse de l'axe du rotor, dans le cas de rotor sans aimants permanents le flux magnétique est produit par un courant électrique à l'aide de balais et collecteurs électriques sur l'axe du rotor, et notamment dans mon brevet FR2872970. L'alternateur à axe vertical selon l'invention, permet: 20 - une production d'électricité avec des noyaux magnétiques non aimantés et sans bobinage sur les faces des disques du rotor avec pales, ayant pour fonction sur le stator, englobant la totalité du rotor, de commuter le flux magnétique de chaque élément bobinage induit et bobinage inducteur sur le même noyaux magnétique ouvert, plus ou moins ou pas 25 du tout aimanté: ces éléments sont disposés sur le stator symétrique-ment faces à faces aux noyaux non aimantés du rotor. Cette configuration de l'alternateur ainsi constitué rend plus fiable et simplifie la machine en: - supprimant tous les collecteurs et balais électriques. 30 - supprimant la multiplication de rotation en raison de la possibilté d'un grand nombre de noyaux magnétiques et d'éléments sur les périphéries des disques du rotor et du stator: amélioration du rendement énergie-électricité.. -donnant la possibilité de stabiliser la tension du courant électrique par 35 la régulation du flux magnétique des bobinages inducteurs en fonction de la vitesse de fluide. - rendant la machine plus fiable aux fluides violents: le rotor tourne libre-ment sans courant magnétique dans les induits, ce qui réduit considérablement son "Cx" au fluide. 2900002 -2Les dessins annexés illustrent l'invention: Planche 114: - figure 1 représente la vue de dessus d'une machine avec trois pales. - figure 2 représente la vue oblique de cette machine. - figure 3 représente la vue de dessous de la machine. Planche 2/4 : figure 4 représente en coupe la machine, à la position d'une pale, Planche 3/4: figure 5 représente les huit positions de trois pales, pour des rotations successives de 15 degrés. Planche 414: figure 6 représente les disques du stator. figure 7 représente les disques déflecteurs du rotor. DESCRIPTION En rapport aux dessins annexés, description d'une machine corn- portant trois pales qui peut être réalisée avec plusieurs pales, cette machine est un alternateur électrique dans un seul module fixe: contenant à l'intérieur la totalité du stator, du rotor avec pales orientables(6), et un générateur électrique. ROTOR - c'est un rotor d'alternateur entièrement à l'intérieur du stator (sans aimant permanent, sans balai ni collecteur électrique) constitué de deux disques déflecteurs horizontaux (3) et (4), de rayon supérieur à une largeur de pale (6), ces disques, chacun à une extrémité haute et basse des pales orientables (6) sont fixés, écartés verticalement d'une hauteur supérieure à celle d'une pale (6), par un axe creux (1) central et vertical, supporté à ses deux extrémités, avec les roulements à billes(22) et (23), par un autre axe concentrique intérieur (2) reliés au stator avec roulements à billes (24) et (25); ces deux disques (3) et (4) horizontaux, supportant trois pales (6), servent de déflecteurs horizontaux et canalisent l'énergie du fluide sur les trois pales verticales (6) situées entre ces disques (3) et (4); les axes (5) des pales (6) sont fixés par des roulements à billes sur les rayons à 120 degrés des deux disques (3) et (4) , à une dis-tance de l'axe (1) légèrement supérieure à la moitié de la largeur d'une pale. Ce rotor commute le flux magnétique des bobinages induits (11) et inducteurs (12) du stator produisant l'énergie électrique par sa rotation avec ses noyaux magnétiques composites(13) sans bobinage; ces noyaux magnétiques (13), sur les périphéries des disques déflecteurs (3) et (4), sont symétriquement disposés faces à faces aux bobinages inducteurs (11) et induits (12) et noyaux magnétiques (27) du stator, ce rotor est actionné uniquement par l'énergie du fluide sur ses pales (6), à l'inté -3- rieur du rotor, sans aucune autre transmission de force sur son axe (1). PALES Les pales orientables (6) à l'intérieur du rotor ont: - soit une orientation mécanique par leur axe inférieur (5) fixé à l'engre- nage (7), actionné par l'engrenage (8) libre sur son axe (10), qui est actionné par l'engrenage (9) commun à tous les engrenages (7) et (8) des autres pales, cette orientation est obtenue par l'engrenage (9) fixé à l'axe (2) de la dérive (20), de sorte que pour un fluide venant du Nord: la pale soit perpendiculaire à la direction du fluide en position Ouest, et parallèle en position Est, ou inversement suivant le positionnement initial des pales; cette orientation progressive constante est adéquate avec les primitives des engrenages (7) et (8) identiques et double de celle de l'engrenage (9). - soit une orientation par un système mécanique de poulies et chaînes 15 crantées, engrenages, électromécanique, ou électronique, ou une combinaison de plusieurs systèmes, asservies par la dérive (20). Les axes(5) des pales(6) parallèles à l'axe du rotor(1) ont une orbite de révolution autour de l'axe(l) du rotor à une distance légèrement supérieure à la moitié d'une largeur de pale(6). 20 STATOR - un stator englobant la totalité du rotor et des pales (6): stator sans aimant permanent, sans balai ni collecteur électrique, est constitué de deux disques horizontaux (16) et (26) ou couronnes maintenus symétriquement écartés verticalement de chaque coté haut et bas du rotor par 25 des structures horizontales (14) et (15) qui maintiennent dans leur centre l'axe concentrique intérieur (2) du rotor ; cet axe (2) concentrique intérieur servant d'axe de dérive (20) pour l'orientation des pales; les structures horizontales (14) et (15) du stator sont reliées écartées par des entretoises (17), verticales ou obliques, ou les deux; ces disques (16) et 30 (26) ou couronnes supportent sur leur périphérie les bobinages induits (11) et inducteurs (12) sur un grand nombre de noyaux magnétiques ouverts(27) disposés symétriquement faces à faces au grand nombre de noyaux magnétiques (13) sur les périphéries des deux disques (3) et (4) du rotor; l'électricité est produite par la commutation du flux magnéti- 35 ques des bobinages induits (11) et inducteurs (12), sur le pourtour des faces intérieures des disques (16) et (26) fixés à la structure haute et basse du stator, cette commutation est produite par la rotation du rotor avec ses noyaux magnétiques (13). 2900002 -4- Avantages de cette invention. La machine à axes verticaux transformatrice d'énergie ainsi décrite représente l'avantage, sur tes autres machines transformatrices, d'être dans un seul module: 5 - un générateur d'électricité, sans aucune autre transmission mécanique extérieure sur l'axe du rotor, sans multiplicateur de rotation, pouvant être installée sans pylône de grande hauteur, en raison de la forme des pales qui sont plus en surface compacte que en longueur. - capable de résister à toutes les vitesses du fluide, cette résistance au 10 fluide étant fonction de la charge demandée par le flux magnétique, c'est à dire que le rotor tourne librement à toutes les vitesses dans les cas ou les induits et inducteurs sont sans flux magnétique . - entièrement mécanique, sans collecteur ni balai électrique, la tension électrique fournie est stabilisée en fonction du courant d'induction asservie à la vitesse de rotation, ce régulateur semblable au régulateur de charge de batterie des véhicules automobiles, peut être entièrement étanche. Application industrielle de cette invention. Cette machine est destinée principalement à être installée directement 20 sur des hauteurs existantes: toits terrasses d'immeubles ou d'habitations, pics, cols, château d'eau .. Cette machine entièrement mécanique, de fabrication et de fonctionne-ment simple, est robuste, avec peu d'entretien, et insensible aux variations climatiques. Revendications 1) Machine à axes verticaux transformatrice d'énergie en électricité caractérisée par être un alternateur électrique: - ayant une production d'électricité avec des noyaux(13) magnétiques non aimantés et sans bobinage sur les faces des disques(3) et (4) d'un rotor avec pales(6), ayant pour fonction sur le stator, englobant la totalité du rotor, de commuter le flux magnétique de chaque élément bobinage induit(11) et bobinage inducteur(12) sur le même noyaux magnétique ouvert(27): noyaux(27) plus ou moins ou pas du tout aimanté: ces éléments sont disposés sur le stator symétriquement faces à faces aux noyaux non aimantés(13) du rotor. - sans aucun collecteur ni balai électriques. -transformant directement l'énergie du flux en électricité sans multiplication de rotation en raison de la possibilité d'avoir un grand nombre de noyaux magnétiques(13) sur les périphéries des disques(3) et (4) du rotor et sur les périphéries des disques(26) et (16) du stator et d'avoir aussi un grand nombre d'éléments: bobinage induit(11) et bobinage inducteur(12) suer le même noyaux magnétique ouvert: amélioration du rendement énergie-électricité. 2) Machine selon la revendication 1 caractérisée par l'orientation des noyaux magnétiques(13) et (27) et bobinages induits et inducteurs (11) et (12) pouvant être dans n'importe quelle direction par rapport aux rayons du rotor et du stator, et en n'importe quel nombre ou forme.