Brevet FR3031637A1 — publié le 20160715

C DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne une amélioration technique sous la forme 5- d'un rotor éolien, assisté mécaniquement au moyen d'un ou plusieurs moteurs électriques, permettant de générer de l'énergie électrique, même lorsqu'il n'y a pas de vent. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE On connait dans l'arrière-plan technologique, une multitude 10- d'installation terrestre ou maritime, appelé éolienne et comportant un rotor qui transforme l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique, le plus souvent cette énergie est elle-même transformée en énergie électrique puis raccordée au réseau. Les éoliennes produisant de l'électricité sont appelées 15- aérogénérateurs et se composent généralement de quatre parties principales, la fondation, qui permet de fixer l'ensemble de la structure, le mât, la nacelle, fixée au sommet du mât, qui contient la génératrice et le rotor supportant les pales, en général au nombre de trois afin d'optimiser le rendement et dont l'axe de rotation correspond au centre de la nacelle, un 20- moteur électrique permet d'orienter la partie supérieure afin qu'elle soit toujours face au vent, les pales permettent de transformer l'énergie cinétique (énergie que possède un corps du fait de son mouvement) du vent en énergie mécanique, le vent fait tourner les pales entre 10 et 25 tours par minute, la vitesse de rotation des pales est fonction de la taille de celles-ci, 25- plus les pales seront grandes, moins elles tourneront rapidement. La génératrice transforme l'énergie mécanique en énergie électrique. La plupart des génératrices ont besoin de tourner à grande vitesse (de 1 000 à 2 000 tours par minute) pour produire de l'électricité, 3031637 ainsi, une boite d'engrenage multiplicateur a pour rôle d'accélérer le mouvement lent des pales. La génératrice, est solidaire de la boite d'engrenage multiplicateur au moyen d'un arbre de transmission, appeler arbre rapide, lui-même équipé 5- d'un embrayage permettant de désaccoupler ledit multiplicateur de ladite génératrice, cet arbre rapide est également pourvu d'un frein à disques, pour ralentir ou arrêter totalement la rotation lors d'intervention de maintenance ou par vent violent égal ou supérieur à 90 km/h. Le rotor supportant les pales, est lui solidaire de la boite 10- d'engrenage multiplicateur au moyen d'un arbre de transmission, appelé arbre lent. Un courant électrique dit d'excitation, permet d'amorcer la rotation du rotor éolien, lorsque les vents avoisinent les 10 km/h. De telles installations permettent un rendement énergétique 15- correct dans des conditions de vents réguliers. Toutefois elles ne peuvent fonctionner de manière optimale que lorsque le vent (et donc l'énergie cinétique) est suffisamment important et constant. Le rendement énergétique de même que la puissance développée des éoliennes sont fonction de la vitesse du vent ; dans la plage de 20- fonctionnement de l'éolienne, la puissance est approximativement proportionnelle au cube de cette vitesse. Les éoliennes fonctionnent pour des vitesses de vent généralement comprises entre 14 et 90 km/h. Au-delà, elles sont progressivement arrêtées pour sécuriser les équipements et minimiser leur usure. 25- Les éoliennes actuellement commercialisées ont besoin d'un vent dans la plage de 11 à 90 km/h (3 à 25 m/s) et la vitesse optimale est de 50 km/h. Cependant, les installations terrestres ou maritimes telles que décrites dans l'art antérieur, comportent toutes des inconvénients majeurs, 30- en effet les éoliennes ne peuvent fonctionner et produire de l'énergie, dès 3031637 lors qu'il n'y a pas de vent ou lorsqu'ils sont inférieurs à plus ou moins 11 km/h (3 m/s). L'autre inconvénient de l'art antérieur, est que de telles installations sont volontairement freinées et arrêtées lorsque les vents sont 5- supérieurs à 90 km/h ce qui limite considérablement le rendement annuel des rotors éoliens. D'autre part, il n'existe pas, à la connaissance des demandeurs, d'installation permettant à un rotor éolien, de générer de l'énergie électrique, lorsqu'il n'y a pas de vent. 10- OBJET DE L'INVENTION La présente invention propose une solution technique permettant de profiter de l'absence partielle ou totale de vent et donc d'énergie cinétique, pour entrainer mécaniquement la génératrice et le rotor éolien. Pour cela, l'installation selon l'invention, permettant de générer de 15- l'énergie électrique lorsqu'il n'y a pas de vent, est caractérisée par le fait qu'elle comprend, l'ajout de deux moteurs électriques avantageusement positionnés de la façon suivante : Un premier moteur électrique est couplé à l'arbre de transmission appelé arbre lent au moyen d'un engrenage tel qu'une chaîne ou une 20- courroie. - Un second moteur électrique est lui couplé à l'arbre de transmission appelé arbre rapide toujours au moyen d'un engrenage tel qu'une chaine ou une courroie. Selon une autre caractéristique, l'arbre de transmission appelé 25- arbre lent est équipé d'une roue libre dentée sous la forme d'un pignon, permettant audit arbre lent de tourner librement lorsque qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser le premier moteur électrique pour entraîner le rotor éolien. 3 303 16 3 7 Toujours selon une autre particularité, l'arbre de transmission appelé arbre rapide est solidaire d'une roue dentée fixe, et au moyen d'un chaine de jonction avec le second moteur électrique, permet d'entrainer la génératrice, lorsque les vents dépassent les 90 km/h et que le rotor éolien 5- est arrêté. Toujours selon une autre caractéristique, l'installation comporte au moins un boitier de gestion électronique permettant la mise en marche et l'arrêt des moteurs électriques indépendamment l'un de l'autre. De préférence encore, l'installation comporte des moyens 10- électroniques pour la régulation des tours par minutes de chacun des moteurs électrique sachant que l'arbre de transmission lent doit tourner entre 10 et 25 tours par minute alors que l'arbre de transmission rapide entraînant la génératrice doit tourner à grande vitesse ( entre 1 000 et 2 000 tours par minute). 15- Toujours selon une autre caractéristique, le premier moteur électrique couplé à l'arbre de transmission appelé arbre lent au moyen d'un engrenage tel qu'une chaîne sert de lanceur et permet d'amorcer la rotation du rotor éolien lors de sa première mise en marche et que les vents ne sont pas suffisamment puissants, légèrement inférieur à 11 km/h pour obtenir 20- naturellement ce mouvement. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante d'une forme de réalisation particulière, donnée uniquement à titre d'exemple et représentée sur les dessins annexés dans 25- lesquels : -La figure 1 est une vue générale schématique d'une installation conforme à l'invention ; -La figure 2 est une vue schématique partielle et agrandi de l'arbre de transmission appelé arbre lent équipé d'une roue libre sous la forme d'une 3 03 16 3 7 poulie, permettant au moyen d'une courroie, audit arbre lent de tourner librement lorsque qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser le premier moteur électrique pour entrainer le rotor éolien. -La figure 3 est une vue schématique partielle et agrandie de l'arbre de 5- transmission appelé arbre rapide équipé d'une roue libre, et entrainée au moyen d'une courroie de jonction par le second moteur électrique, permettant d'entrainer la génératrice, lorsque les vents dépassent les 90 km/h et que le rotor éolien est arrêté. -La figure 4 est une vue schématique partielle et agrandi de l'arbre de 10- transmission appelé arbre lent équipé d'une roue libre sous la forme d'une couronne dentée, permettant au moyen d'une chaine de jonction, audit arbre lent de tourner librement lorsque qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser le premier moteur électrique pour entrainer le rotor éolien. -La figure 5 est une vue schématique partielle et agrandie de l'arbre de 15- transmission appelé arbre rapide équipé d'une couronne dentée libre, et solidaire du second moteur électrique au moyen d'une chaine de jonction, permettant d'entrainer la génératrice, lorsque les vents dépassent les 90 km/h et que le rotor éolien est arrêté. La figure 1 illustre une installation 1 ancrée au sol au moyen d'un 20- mat 2 qui comprend un premier moteur électrique 3 couplé à l'arbre de transmission lent 4 au moyen d'une roue libre sous la forme d'une poulie 5 et d'une courroie 6, permettant audit arbre lent 4 de tourner librement lorsque qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser le premier moteur électrique 3 pour entrainer le rotor éolien 7. 25- Ledit arbre de transmission lent 4 assure la jonction entre le rotor 7 supportant les pales 8 et la boite d'engrenage multiplicateur 9. Ladite boite d'engrenage multiplicateur 9 est solidaire de la génératrice 10 au moyen de l'arbre de transmission rapide 11 qui est muni d'un frein à disque 12 et d'un embrayage 13. 30- Ledit arbre de transmission rapide 11 est équipé d'une roue libre 14, solidaire au moyen d'une courroie de jonction 15 du second moteur 3031637 électrique 16, permet d'entrainer la génératrice 10, lorsque les vents dépassent les 90 km/h et que le rotor éolien 7 est arrêté. Cette installation 1 comprend un premier boitier de gestion électronique 17, permettant la mise en marche et l'arrêt des moteurs 5- électriques 3 et 16 indépendamment l'un de l'autre. Un second boitier de gestion électronique 18 fait office de régulateur de vitesse et permet de régler en nombre de tours par minutes les moteurs électriques 3 et 16. Une variante de réalisation des moyens pour solidariser le moteur 10- électrique 3 et 16 des arbres de transmissions lent et rapide 5 et 11 est illustré sur les figures 4 et 5. Ici l'arbre de transmission lent 4 est équipé d'une roue libre sous la forme d'une couronne dentée 19, permettant au moyen d'une chaine de jonction 20, audit arbre lent 4 de tourner librement lorsque qu'il n'est pas 15- nécessaire d'utiliser le premier moteur électrique 3 pour entrainer le rotor éolien 7. Toujours dans cette variante de réalisation, l'arbre de transmission rapide 11 équipé d'une couronne dentée libre 21, est solidaire du second moteur électrique 16 au moyen d'une chaine de jonction 22, permettant 20- d'entrainer la génératrice 10, lorsque les vents dépassent les 90 km/h et que le rotor éolien 7 est arrêté. Deux supports châssis 23 et 24 permettent le maintien des moteurs électriques 3 et 16. Ce type d'installation 1 permet, en particulier de produire de 25- l'énergie électrique lorsqu'il n'y a pas de vent, au moyen du premier moteur électrique 3 qui entraîne l'arbre de transmission lent 4 et donc le rotor 7 et qui se stoppe automatiquement lorsque les vents sont suffisamment puissants et constants. Une autre possibilité d'utilisation de l'installation 1 consiste à 30- entrainer la génératrice 10 au moyen de l'arbre de transmission rapide 11 3031637 solidaire du second moteur électrique 16, lorsque les vents dépassent les 90 km/h et que le rotor éolien 7 est arrêté volontairement. REVENDICATIONS- 1.- Installation (1) sous la forme d'un rotor éolien, assistée mécaniquement au moyen d'un ou plusieurs moteurs électriques, permettant de générer de l'énergie électrique, en l'absence partielle ou totale de vent, ou 5- lorsque que les vents sont supérieurs à 90 Km/h, caractérisée en ce qu'elle comprend : - au moins un moteur électrique (3) qui entraine l'arbre de transmission lent (4) et donc le rotor (7) et qui se stoppe automatiquement lorsque les vents sont suffisamment puissants et constants, et 10- - au moins un moteur électrique (16) qui entraine l'arbre de transmission rapide (11) et donc la génératrice (10), lorsque les vents dépassent les 90 km/h et que le rotor éolien (7) est arrêté volontairement. - des moyens de gestion électronique (17) et (18), pour la mise en marche et l'arrêt des moteurs électriques (3) et (16) indépendamment l'un 15- de l'autre et pour permettre de régler la vitesse et le nombre de tours par minutes de chacun des dits moteurs électriques (3) et (16). 2.- Installation (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre de transmission rapide (11) est équipé d'une roue libre (14), solidaire au moyen d'une courroie de jonction (15) du moteur électrique (16), permet 20- d'entrainer la génératrice (10), lorsque les vents dépassent les 90 km/h et que le rotor éolien (7) est arrêté. 3.- Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le moteur électrique (3) est couplé à l'arbre de transmission lent (4) au moyen d'une roue libre sous la forme d'une poulie 25- (5) et d'une courroie (6), permettant audit arbre lent (4) de tourner librement lorsque qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser le moteur électrique (3) pour entrainer le rotor éolien (7). 4.- Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que suivant une autre variante, l'arbre de transmission 30- lent (4) est équipé d'une roue libre sous la forme d'une couronne dentée (19), permettant au moyen d'une chaine de jonction (20), audit arbre lent (4) 3031637 de tourner librement lorsque qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser le moteur électrique (3) pour entrainer le rotor éolien (7). 5.- Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'arbre de transmission rapide (11) est équipé 5- d'une couronne dentée libre (21) et est solidaire du moteur électrique (16) au moyen d'une chaine de jonction (22), permettant d'entrainer la génératrice (10), lorsque les vents dépassent les 90 km/h et que le rotor éolien (7) est arrêté. 6.- Installation (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que 10- la génératrice (10) est entrainée par le moteur électrique (16) lorsque les vents dépassent les 90 km/h et que le rotor éolien (7) est arrêté, afin d'obtenir la vitesse optimale (entre 1 000 et 2 000 tours par minute). 7.- Installation (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moteur électrique (3) entraîne l'arbre de transmission lent (4) afin de faire 15- tourner le rotor éolien (7) entre 10 et 25 tours par minute, lorsqu'il n'y a pas ou presque plus de vent. 8.- Installation (1) selon les revendications 1 et 7, caractérisée en ce que le moteur électrique (3) couplé à l'arbre de transmission lent (4) sert de lanceur et permet d'amorcer la rotation du rotor éolien (7) lors de sa 20- première mise en marche. 9.- Installation (1) selon les revendications 1, 7 et 8, caractérisée en ce que le moteur électrique (3) est géré électroniquement par le boitier (17) pour une mise en marche alternative, à chaque fois que le rotor éolien (7) perd en vitesse de rotation et donc en tours par minutes.