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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberWO1998031934 A1
Publication typeApplication
Application numberPCT/FR1998/000091
Publication date23 Jul 1998
Filing date19 Jan 1998
Priority date20 Jan 1997
Publication numberPCT/1998/91, PCT/FR/1998/000091, PCT/FR/1998/00091, PCT/FR/98/000091, PCT/FR/98/00091, PCT/FR1998/000091, PCT/FR1998/00091, PCT/FR1998000091, PCT/FR199800091, PCT/FR98/000091, PCT/FR98/00091, PCT/FR98000091, PCT/FR9800091, WO 1998/031934 A1, WO 1998031934 A1, WO 1998031934A1, WO 9831934 A1, WO 9831934A1, WO-A1-1998031934, WO-A1-9831934, WO1998/031934A1, WO1998031934 A1, WO1998031934A1, WO9831934 A1, WO9831934A1
InventorsGrégoire Alexandroff, Georges Alexandroff
ApplicantAerospatiale, Alexandroff Gregoire, Georges Alexandroff
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: Patentscope, Espacenet
Rotor with multiplane blades and wind power engine comprising such rotors
WO 1998031934 A1
Abstract
The invention concerns a rotor with multiplane blades and a wind power engine comprising such rotors. Each blade of the rotor comprises a spar (23) made of a single piece, forming at the same time two plane parts, linking elements (15, 16, 17) and a blade tail (18). Each blade also comprises streamlined elements of leading edges (24) and trailing edges (25), fixed on the plane parts of the spar (23). The invention also concerns a double rotor wind power engine in which each rotor with fixed pitch and high specific speed is associated with a multipole gearless alternator with variable speed: Each alternator is contained in a rigid streamlined shell, borne by a fork at the top of jibs pivoting in V.
Claims  translated from French  (OCR text may contain errors)
REVENDICATIONS CLAIMS
1. Rotor à au moins deux pales (1,2 ; 3,4 ; 35), caractérisé par le fait que chaque pale (1,2 ; 3,4 ; 35) est multiplane et comprend : 1. Rotor à at least two blades (1,2; 3,4; 35), caractérisé in that each blade (1,2; 3,4; 35) is multiplanar and comprises:
- un longeron (23,39) en une seule pièce, formant à la fois au moins deux parties planes (13, 14 ; 36, 37), des éléments de liaison (15,16,17) et une queue de pale (18) ; - A beam (23,39) in one pièce forming à both at least two planar portions (13, 14; 36, 37), connecting éléments (15,16, 17) and a blade shank (18); et - des éléments profilés de bords d'attaque (24,40) et de bords de fuite (25,41) fixés latéralement sur Les parties planes du longeron (23,39). and - profilés éléments leading edges (24,40) and trailing edges (25,41) fixés latéralement on the flat portions of the beam (23, 39).
2 Rotor selon la revendication 1, dans lequel des éléments de profils (29,30) sont fixés latéralement sur les éléments de liaison (15,16,17) du longeron (23,39), pour donner à ces éléments de liaison des formes profilées. 2 rotor according to claim 1, wherein éléments profiles (29,30) are fixés latéralement on the connecting éléments (15,16,17) of beam (23,39), to give à these connecting éléments forms profilées.
3. Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de liaison (15,16,17) sont disposés obliquement dans le sens de l'écoulement du flux d'air entre l'amont et l'aval, chacun de ces éléments décrivant une surface conique d'un angle différent selon son eloignement de l'axe de rotation du rotor. 3. Rotor according to any one of précédentes claims, wherein the connecting éléments (15,16,17) are disposés obliquely in the direction of the é coulement of the air flow between the upstream and downstream, each of these éléments décrivant a conical surface at an angle différent according to its distance from the axis of rotation of the rotor .
4. Rotor selon la revendication 3, dans lequel le longeron (23,39) comprend trois éléments de liaison (15,16,17) inclinés respectivement d'environ 10°, 15° et 20° par rapport à une direction perpendiculaire à un axe longitudinal de la pale, en partant de la queue de la pale (18) . 4. Rotor according to claim 3, wherein the side member (23,39) comprises three connecting éléments (15,16,17) inclinés about 10° respectively, and 15° 20° relative à a direction perpendicular à a longitudinal axis of the blade, starting from the tail of the blade (18).
5. Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de bord d'attaque (40) sont creux et forment des canalisations d'air (43,44) ouvertes en bout de pale, des fenêtres d'admission d'air (42) étant percées dans l'intrados desdits éléments et normalement fermées par des valves flexibles formant ressorts (45), aptes à s'ouvrir sous l'effet d'une différence de pression prédéterminée. 5. Rotor according to any one of précédentes claims, wherein the leading edge éléments (40) are hollow and form air channels (43,44) open at the blade tip, the air intake fenêtres (42) étant percées in the intrados of said éléments and normally fermées by flexible valves forming springs ( 45) able à open under the effect of pressure prédéterminée différence.
6. Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les parties planes (13, 14 ; 36, 37) forment une dièdre et sont vrillées et exactement superposées par rapport à la direction du vent réel. 6. Rotor according to any one of précédentes claims, wherein the planar portions (13, 14; 36, 37) form a dièdre and are vrillées and exactly superposées compared à réel wind direction.
7. Rotor selon la revendication 6, dans lequel les parties planes (13, 14) sont effilées. 7. Rotor according to Claim 6, wherein the planar portions (13, 14) are effilées.
8. Rotor selon la revendication 6, dans lequel les parties planes (36, 37) sont rectangulaires. 8. Rotor according to claim 6, wherein the planar portions (36, 37) are rectangular.
9. Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant deux pales (1, 2 ; 3, 4 ; 35) dont les queues de pales (18) sont encastrées dans un fléau (19) et réunies par un tirant (26) qui s'oppose à la force centrifuge. 9. Rotor according to any one of précédentes claims comprising two blades (1, 2; 3, 4; 35) whose blades tails (18) are in a encastrées flé at (19) and réunies by a tie rod (26) which opposes the centrifugal force à. 10. Aérogénérateur, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux rotors associés à deux alternateurs multipôles à vitesse variable (5,6), fixés par l'intermédiaire de deux fourches (7,8) aux sommets de deux flèches (9, 10. Aérogénérateur, caractérisé in that it comprises at least two rotors associés à two multipôles à variable speed alternators (5.6 ) fixés by intermédiaire two forks (7.8) to the tops of two flèches (9,
10) d'un support pivotant en V (11). 10) a pivoting V medium (11).
11. Aérogénérateur selon la revendication 10, dans lequel chaque alternateur multipole (5,6) est contenu dans une enveloppe rigide (22) en forme de coque, fixée sur l'une des fourches (7,8). 11. Aérogénérateur according to claim 10, wherein each multipole generator (5,6) is contained in a rigid casing (22) shaped shell, on one of fixée forks (7,8).
12. Aérogénérateur selon la revendication 11, dans lequel chaque enveloppe (22) a la forme d'une ellipsoïde de révolution, à axe horizontal. 12. Aérogénérateur according to claim 11, wherein each envelope (22) has the shape of a ellipsoà "of révolution, à horizontal axis.
13. Aérogénérateur selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, combiné avec la revendication 8, dans lequel le fléau (19) est relié par un carcan (20) à l'arbre (21) de l'un des alternateurs (5,6). 13. Aérogénérateur according to any one of claims 10 à 12 combiné with claim 8, wherein the fléau (19) is relié by a yoke ( 20) à the shaft (21) of one of the generators (5,6).
14. Aérogénérateur selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, d'une puissance d'environ 2000 kW, dans lequel les rotors ont environ 40 m de diamètre et des mouvements d'orientation ou de désorientation par rapport à la direction du vent sont effectués en désynchronisant les régimes de rotation des deux alternateurs (5,6). 14. Aérogénérateur according to any one of claims 10 à 13, a power of about 2000 kW in which the rotors are about 40 m diamètre and movements orientation or désorientation compared à wind direction are effectués in désynchronisant rotation régimes two alternators (5.6).
Description  translated from French  (OCR text may contain errors)

ROTOR A PALES MULTIPLANES ET AEROGENERATEUR COMPRENANT ROTOR BLADES AND WIND GENERATOR WITH MULTIPLANES

DE TELS ROTORS DESCRIPTION DESCRIPTION OF SUCH ROTOR

Domaine technique Technical area

L'invention concerne un rotor à au moins deux pales, utilisable notamment sur un aérogénérateur, sur un giravion ou sur toute autre machine tournante. The invention relates to a rotor with at least two blades, used particularly on a wind turbine, on a rotorcraft or any other rotating machine.

L'invention concerne également un aérogénéra- teur comprenant deux à quatre rotors montés sur un support en V pivotant, de la manière décrite dans le document EP-A-0 761 964. The invention also relates to a tor aérogénéra- comprising two to four rotors mounted on a support pivoting V, as described in EP-A-0761964.

Etat de la technique A ce jour, l'amélioration de la compétitivité de l'exploitation de l'énergie éolienne nécessite un abaissement des coûts et donc une simplification des mécanismes utilisés. PRIOR ART To date, improving the competitiveness of the exploitation of wind energy requires lower costs and thus a simplification of the mechanisms used. On connaît par exemple les alternateurs multipôles sans engrenages de la société allemande ENERCON, qui simplifient beaucoup les aérogénérateurs . We know, for example, multipole gearless generators of the German company ENERCON, which simplify many wind turbines.

Il est possible également, en adoptant le concept du birotor, décrit dans le document EP-A- 0 761 964, de simplifier et d'"alléger les rotors en supprimant les mécanismes de pas variable. It is also possible, adopting the concept of rotors, described in EP-A-0761964, simplify and "alleviate the rotor by removing the mechanisms of variable pitch.

Il existe des moyens d'éviter l'emballement d'un rotor à pas fixe et à pales creuses. There are ways to avoid runaway of a rotor fixed pitch and hollow blades.

L'un des moyens connus, décrit dans le document FR-A-2 574 113, consiste à utiliser des pales biplanes, ce qui augmente leur résistance aux efforts de flexion et de torsion. One known means, described in document FR-A-2,574,113, is to use biplanar blades, which increases resistance to bending and torsion. Ce type de rotor à pales biplanes présente également l'avantage d'avoir une meilleure finesse à surface égale, par rapport à un rotor à pales monoplanes usuelles. This type of rotor blades biplanes also has the advantage of having a better finesse like basis, compared to a conventional rotor blades monoplanar. Un tel rotor à pales biplanes possède donc une vitesse spécifique élevée. Such rotor blades biplanes therefore has a high specific speed.

Cependant, dans le document FR-A-2 574 113 le problème de la liaison des deux parties planes n'a pas été entièrement résolu. However, in FR-A-2,574,113 the problem of connecting the two plane parts has not been fully resolved. D'autre part, les liaisons entre les parties planes provoquent des traînées parasites néfastes. On the other hand, the connections between the plane parts cause harmful parasitic drag. Il a été proposé de percer les pièces de liaison profilées pour permettre la libre circulation des écoulements d'intrados et d'extrados. It was proposed to break the profiled connecting pieces to allow the free movement of flows of pressure and suction. Toute- fois, ces perforations affaiblissent encore les liaisons . However, these perforations further weaken the bonds.

Un autre moyen connu pour combattre l'emballement éventuel d'un rotor à pas fixe consiste à provoquer une circulation d'air centrifuge à l'intérieur de pales creuses. Another known way to combat possible runaway of a rotor fixed pitch is to cause a centrifugal air circulation inside hollow blades. Cette technique est décrite dans le document FR-A-1 085 771. This technique is described in document FR-A-1085771.

Exposé de 1 ' invention Presentation of 1 invention

L'invention est principalement destinée à amé- liorer la fabrication et les caractéristiques mécaniques des rotors à pales multiplanes, notamment afin de permettre la fabrication économique des rotors contra- rotatifs nécessaires pour constituer des aérogénérateurs comprenant deux à quatre rotors. The invention is primarily intended to improve manufacturing and mechanical characteristics of multiplanes bladed rotors, in particular to enable the economic production of the necessary rotating rotors contradiction to form wind turbine comprising two to four rotors. Ce résultat est obtenu au moyen d'un rotor à au moins deux pales, caractérisé par le fait que chaque pale est multiplane et comprend : This is achieved by means of a rotor with at least two blades, characterized in that each blade is multiplanar and comprises:

- un longeron en une seule pièce, formant à la fois au moins deux parties planes, des éléments de liaisons et une queue de pale ; - A spar in one piece, forming at the same time at least two planar portions, the connecting elements and a tail blade; et and

- des éléments profilés de bords d'attaque et de bords de fuite fixés latéralement sur les parties planes du longeron . - Leading edges of airfoils and trailing edges laterally fixed on the flat parts of the spar. Les matériaux utilisés sont ceux de l'industrie aérospatiale à base de composés plastiques ou bien des matériaux ayant l'avantage de pouvoir être recyclés ou d'être renouvelables, par exemple les alliages d'alumi- nium sous forme de tôles ou de profilés obtenus par filage, ou encore le bois lamellé-collé . The materials used are those of the aerospace industry based plastic compounds or materials having the advantage of being recycled or being renewable, such as aluminum alloys in the form of plates or profiles obtained spinning, or glued laminated wood.

Les éléments profilés qui constituent les bords d'attaque et les bords de fuite sont fabriqués en plusieurs éléments séparés ou bien d'un seul tenant, par exemple par filage. The profiled elements which constitute the leading edges and the trailing edges are made in several separate parts or integrally, for example by spinning.

De préférence, afin d'améliorer les caractéristiques aérodynamiques, sans pour autant affaiblir les liaisons, des éléments de profils sont fixés latéralement sur les éléments de liaison du longeron, pour don- ner à ces éléments de liaison des formes profilées. Preferably, to improve the aerodynamic characteristics, without weakening the bonds, profile elements are fixed laterally on the spar connecting elements, to yield to these connecting elements of the profile shapes.

Les éléments de liaison sont avantageusement disposés obliquement dans le sens de l'écoulement du flux d'air entre l'amont et l'aval, chacun de ces éléments décrivant une surface conique d'un angle diffé- rent selon son éloignement de l'axe de rotation du rotor . The connecting elements are preferably arranged obliquely in the direction of flow of the air stream between the upstream and downstream, each of these elements describing a conical surface at an angle differ- ent according to its distance from the axis of rotation of the rotor.

Le longeron comprend alors, avantageusement, trois éléments de liaison inclinés respectivement d'environ 10°, 15° et 20° par rapport à une direction perpendiculaire à un axe longitudinal de la pale, en partant de la queue de la pale. The spar then advantageously comprises three connecting elements respectively inclined by about 10 °, 15 ° and 20 ° relative to a direction perpendicular to a longitudinal axis of the blade, starting from the tail of the blade.

Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les éléments de bord d'attaque sont creux et forment des canalisations d'air ouvertes en bout de pale, des fenêtre d'admission d'air étant percées dans l'intrados desdits éléments et normalement fermées par des valves flexibles formant ressorts, aptes à s'ouvrir sous l'effet d'une différence de pression prédéterminée . In a preferred embodiment of the invention, the leading edge members are hollow and form air channels open at the blade tip, the air intake window being pierced in the inner surface of said elements and normally closed by flexible valves forming springs, capable of opening under the effect of a predetermined pressure difference.

Afin d'assurer le meilleur contrôle aérodynamique ainsi qu'une sécurité de fonctionnement améliorée, les parties planes sont, de préférence, vrillées et exactement superposées par rapport à la direction du vent réel. To ensure the best aerodynamic control as well as improved operating safety, the flat parts are preferably twisted and exactly superimposed over the true wind direction.

Par rapport au vent relatif, la partie plane inférieure (ou au vent) est donc légèrement en avant et la partie plane supérieure (ou sous le vent) légèrement en arrière. Compared to the relative wind, the flat bottom portion (or wind) is slightly forward and the upper flat portion (or downwind) slightly back. Lorsqu'on limite le régime de rotation du rotor par rapport à sa vitesse optimale, les parties planes décrochent simultanément et la partie plane supérieure se trouve partiellement masquée par la par- tie plane inférieure (figure 6 des dessins annexés) . When limiting the rotational speed of the rotor relative to its optimum speed, the planar portions drop simultaneously and the upper planar portion is partially masked by the par- planar tie lower (Figure 6 of the accompanying drawings). En régime de rotation optimale les parties planes forment au moins un canal venturi par rapport à la direction du vent relatif et la vitesse d'écoulement est augmentée dans l'espace intercalaire entre les parties planes, phénomène qui accroît la portance et le couple moteur (figure 5 des dessins annexés) . Optimal rotational speed of the flat parts form at least one venturi channel with respect to the relative wind direction and the flow velocity is increased in the intermediate space between the flat portions, a phenomenon which increases the lift and the engine torque ( Figure 5 of the accompanying drawings).

Selon le cas, les parties planes de chaque pale peuvent être effilées ou rectangulaires. Depending on the case, the planar portions of each blade may be tapered or rectangular.

Selon un agencement préférentiel, le rotor comprend deux pales dont les queues de pales sont encastrées dans un fléau et réunies par un tirant qui s'oppose à la force centrifuge. According to a preferred arrangement, the rotor comprises two blades, the blades tails are embedded in a scourge and joined by a tie which opposes the centrifugal force.

L'invention a aussi pour objet un aérogénérateur, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux rotors associés à deux alternateurs multipôles à vitesse variable, fixés par l'intermédiaire de deux fourches aux sommets de deux flèches d'un support pivotant en V. Afin d'améliorer 1 ' aérodynamisme des alternateurs multipôles, nécessairement de grand diamètre, chaque alternateur multipole est contenu dans une enveloppe rigide en forme de coque, fixée sur l'une des fourches. The invention also relates to a wind turbine, characterized in that it comprises at least two rotors associated with two multipole alternators with variable speed, fixed by means of two forks at the vertices of two arrows of a pivoting bracket V. in order to improve 1 aerodynamics multipole generators necessarily large in diameter, each multipole generator is contained in a rigid casing shell-shaped, attached to one of the forks. Chaque enveloppe peut notamment avoir la forme d'une ellipsoïde de révolution, à axe horizontal, dont la section est plus ou moins aplatie. Each envelope may in particular have the shape of an ellipsoid of revolution, with horizontal axis, whose cross section is more or less flattened.

Le fléau sur lequel sont fixées les queues de pales du rotor est relié par un carcan à l'arbre de l'alternateur correspondant. The scourge to which are attached the rotor blades tails is connected by a yoke to the shaft of the corresponding alternator. La longueur du fléau est sensiblement égale au diamètre extérieur de l'alternateur. The beam has a length substantially equal to the outer diameter of the alternator.

Les manoeuvres d'orientation ou de désorienta- tion par rapport à la direction du vent s'effectuent en désynchronisant temporairement l'un des alternateurs par rapport à l'autre, ou bien en manoeuvrant un volet aérofrein fixé à l'une des flèches. The guidance maneuvers or disorientation relative to the wind direction is done by desynchronizing temporarily one of the generators relative to the other, or by manipulating an airbrake flap attached to one of the arrows.

Les caractéristiques précitées permettent d'améliorer la fabrication et l'exploitation d'un aéro- générateur birotor de puissance moyenne, par exemple de 2000 kW. The aforementioned characteristics can improve the production and operation of a medium power generator rotors airports, eg 2000 kW. par vent de 13 m/sec.. Dans ce cas, les rotors ont environ 40 m de diamètre et les alternateurs 6 m de diamètre . by winds of 13 m / sec .. In this case, the rotors have about 40 m in diameter and alternators 6 m in diameter.

Cet aérogénérateur birotor présente l'avantage d'être plus simple et moins coûteux que deux aérogénérateurs monorotors usuels balayant la même surface et portés à la même hauteur de 50 m par exemple. This wind turbine rotors has the advantage of being simpler and less expensive than two conventional single rotor wind turbine sweeping the same area and brought to the same height of 50 m, for example.

Brève description des dessins Brief Description of Drawings

On décrira à présent, à titre d'exemples non limitatifs, différentes formes de réalisation de rotors conformes à l'invention, appliqués à un aérogénérateur birotor, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : We will now describe, by way of nonlimiting examples, various embodiments of rotors according to the invention, applied to a wind turbine rotors, with reference to the accompanying drawings, in which:

- la figure 1 est une vue de face d'un aérogénérateur birotor, équipé de rotors conformes à 1 ' inven- tion ; - Figure 1 is a front view of a wind turbine rotors, equipped with compliant rotors 1 'invention;

- la figure 2 représente le même aérogénérateur vu de profil ; - Figure 2 shows the same wind turbine in profile;

- la figure 3 est une vue de face du rotor et de l'alternateur placés au vent de 1 ' aérogénérateur des figures 1 et 2 ; - Figure 3 is a front view of the rotor and of the alternator 1 of upwind wind turbine of Figures 1 and 2;

- la figure 4 est une vue de face du rotor et de l'alternateur placés au vent, montrant également en pointillé la position de l'alternateur sous le vent ; - Figure 4 is a front view of the rotor and the alternator upwind, also showing in dotted lines the position of the alternator downwind;

- la figure 5, déjà décrite, est une vue en coupe de la pale biplane du rotor, montrant la direction de l'écoulement en régime de fonctionnement normal ; - Figure 5, already described, is a sectional view of the blade of the rotor biplane, showing the direction of flow in normal operation;

- la figure 6, déjà décrite, est une vue en coupe de la pale biplane du rotor, représentant l'écou- lement en séquence de décrochage aérodynamique ; - Figure 6, already described, is a sectional view of the blade of the rotor biplane, representing listen LEMENT stall in sequence;

- la figure 7 est une vue en perspective éclatée des éléments constitutifs d'une pale biplane conforme à l'invention ; - Figure 7 is an exploded perspective view of components of a biplane blade according to the invention;

- la figure 8 est une' vue en coupe et en détail, illustrant la structure d'une pale biplane en composé plastique ; - Figure 8 is a 'sectional view and in detail, illustrating the structure of a biplane blade plastic compound;

- la figure 9 est une vue en coupe de la même pale dans sa partie d'extrémité ; - Figure 9 is a sectional view of the same blade in its end part;

- la figure 10 est une vue en coupe du fléau cylindrique, illustrant l'encastrement de la queue de pale ; - Figure 10 is a sectional view of the cylindrical beam, illustrating the embedding of the blade shank;

- la figure 11 est une vue en coupe de l'un des éléments de liaison entre les deux parties planes ; - Figure 11 is a sectional view of one of the connecting elements between the two flat parts; - la figure 12 est une vue en coupe du moule de fabrication d'un longeron en matériau plastique composite de la pale biplane ; - Figure 12 is a sectional view of the mold for manufacturing a plastic composite material spar of the blade biplane;

-- la figure 13 est une vue en coupe de 1 ' empi- lement des lamelles collées en bois constituant une variante de réalisation du même longeron ; - Figure 13 is a section view 1 of 'empirical LEMENT slats glued wood constituting a variant of the same spar;

- la figure 14 est une vue de face et en coupe partielle représentant une variante de réalisation d'un rotor à pales biplanes dont les plans sont rectangulai- res, ainsi que son alternateur ; - Figure 14 is a front view in partial section showing an alternative embodiment of a rotor with blades biplanes whose plans are rectangular res and its alternator;

- la figure 15, représente en coupe partielle, une des pales biplanes, du rotor de la figure 14, dont les bords d'attaque sont creux ; - Figure 15 shows in partial section, of a biplanar blades of the rotor of Figure 14, whose leading edges are hollow;

- la figure 16 est une vue en coupe de la pale biplane de la figure 15 ; - Figure 16 is a sectional view of the biplane blade of Figure 15;

- la figure 17 est une vue en détail illustrant les fenêtres d'admission d'air dans la pale biplane creuse des figures 15 et 16 ; - Figure 17 is a detail view showing the air intake windows in the hollow blade biplane of Figures 15 and 16;

- la figure 18 est une vue en coupe de l'un des éléments de liaison de la même pale biplane creuse. - Figure 18 is a sectional view of one of the connecting elements of the same blade biplane hollow.

Description détaillée de formes de réalisation préférées de 1 ' invention Detailed description of preferred embodiments of one invention

Les figures 1 et 2 représentent un aérogénéra- teur birotor, constituant une application avantageuse du rotor à pales biplanes conforme à l'invention. Figures 1 and 2 show a aérogénéra- tor rotors, constituting an advantageous application of the rotor blades biplanar according to the invention.

Il est à noter que des applications d'un tel rotor sont possibles dans d'autres domaines techniques, tels que ceux des rotors de giravions ou des rotors basculants équipant certains aéronefs. It should be noted that applications of such a rotor are possible in other technical fields, such as rotors of rotorcraft or tiltrotor equipping some aircraft.

Par ailleurs, le rotor selon l'invention peut équiper des aérogénérateurs de types différents, tels que des aérogénérateurs à un ou quatre rotors. Moreover, the rotor of the invention may equip wind turbines of various types, such as wind turbines or a four rotors. L' aérogénérateur birotor des figures 1 et 2 comprend deux rotors, dont chacun est formé de deux pales biplanes 1, 2 et 3, 4 à pas fixe et à grande vitesse . The wind turbine rotors of Figures 1 and 2 comprises two rotors, each of which is formed by two blades biplanar 1, 2 and 3, 4 fixed pitch and at high speed. spécifique. specific. Chaque rotor est associé à un alternateur multipole sans engrenages et à vitesse variable 5, 6 fixé par l'intermédiaire d'une fourche 7, 8 (figure 4) au sommet de chacune des deux flèches 9, 10 d'un support pivotant en V 11. Each rotor is associated with a multipole alternator gearless and variable speed 5, 6 fixed by means of a fork 7, 8 (Figure 4) at the top of each of the two arrows 9, 10 of a pivoting bracket V 11.

Selon la variante de réalisation représentée, les deux rotors sont coplanaires et contrarotatifs et un volet aérofrein 12 est fixé sur la flèche 9 du rotor au vent . According to the embodiment shown, the two rotors are coplanar and counterrotating 12 and a spoiler flap is attached to the arrow 9 of the rotor to the wind.

Sur la droite de la figure 1, on a ^ représenté la manoeuvre de fixation de l'alternateur 6 sur la fourche 8 de la flèche 10. On the right of Figure 1, there is shown ^ fixing operation of the alternator 6 on the fork 8 of the arrow 10.

Comme l'illustrent notamment les figures 4 à 6, chaque pale biplane, telle que 1, est formée d'une partie plane inférieure 13, ou au vent, atteinte en premier par le vent, et d'une partie plane supérieure 14, ou sous le vent, atteinte ensuite par le vent. As is more particularly illustrated in Figures 4 to 6, each blade biplane, such as 1, is formed by a lower planar portion 13, or the wind, reached first by the wind, and an upper flat portion 14, or downwind, then hit by the wind. Ces deux parties planes 13, 14 forment une dièdre et sont vrillées et exactement superposées par rapport à la direction du vent réel. These two flat parts 13, 14 form a dihedral and are twisted and exactly superimposed over the true wind direction. Dans la forme de réalisation des figures 3 à 11, les parties- planes 13 et 14 sont effilées. In the embodiment of Figures 3 to 11, the flat parts- 13 and 14 are tapered.

Les deux parties planes 13 et 14 de la pale 1 convergent pour former une queue de pale 18, qui est encastrée dans un fléau 19, lui-même immobilisé par un carcan 20 sur l'arbre 21 de l'alternateur 5 correspon- dant. The two flat portions 13 and 14 of the blade 1 converge to form a blade tail 18, which is embedded in a bane 19, himself immobilized by a yoke 20 of the shaft 21 of the alternator 5 corresponding.

Les deux pales 1 et 2 de chaque rotor sont réunies par un tirant 26 qui passe au travers des queues de pales 18. Ce tirant 26 s'oppose à la force centrifuge. The two blades 1 and 2 of each rotor are connected by a tie rod 26 which passes through the blades 18. This pulling tails 26 opposes the centrifugal force.

Les parties planes 13, 14 sont reliées par des éléments de liaison 15, 16, 17 (trois sur les figures 3 et 4) . The planar portions 13, 14 are connected by connecting elements 15, 16, 17 (three in Figures 3 and 4). Ces éléments 15, 16 et 17 sont inclinés respectivement d'environ 10°, 15° et 20° par rapport à une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal de la pale 1, en partant de la queue 18 de celle-ci. These elements 15, 16 and 17 are respectively inclined by about 10 °, 15 ° and 20 ° relative to a direction perpendicular to the longitudinal axis of the blade 1, starting from the tail 18 thereof.

Le rotor et le stator de chaque alternateur multipôles 5, 6 sont contenus dans une enveloppe rigide en forme de coque 22. Dans la forme de réalisation de la figure 4, cette enveloppe est en forme d'ellipsoïde de révolution, d'axe horizontal confondu avec celui de l'alternateur. The rotor and the stator of each alternator multipole 5, 6 are contained in a rigid casing shaped shell 22. In the embodiment of Figure 4, this fan housing is an ellipsoid of revolution, of coincident horizontal axis with that of the alternator. Sa section est plus ou moins aplatie. Its section is more or less flattened. Chaque pale biplane, telle que 1, comprend un longeron 23, qui constitue à la fois et en une seule pièce les deux parties planes 13, 14, les éléments de liaison 15, 16, 17 et la queue de pale 18. Des éléments profilés de bord d'attaque 24 et de bord de fuite 25 sont fixés latéralement sur les parties planes du longeron 23. Des éléments de profils 29, 30 sont également fixés latéralement sur chacun des éléments de liaison 15, 16, 17. Each blade biplane, such as 1, comprises a longitudinal member 23 which is both one piece and the two planar portions 13, 14, the connecting elements 15, 16, 17 and the trailing blade 18. profiled elements leading edge 24 and trailing edge 25 are laterally fixed on the flat parts 29 of the beam 23. profile elements 30 are also fixed laterally on each of the connecting elements 15, 16, 17.

Le longeron 23, à "section variable ou constante, peut être fabriqué à plat, à partir de composés plastiques, dans un moule 54 (figure 12) composé de pièces amovibles 55, 56, 57 qui permettent le démoulage. Il peut être également fabriqué par empilement de lamelles collées 28 (figure 13) . Dans la forme de réalisation illustrée sur les figures 2 à 11, les éléments profilés de bord d'attaque 24 et de bord de fuite 25 sont des blocs fabriqués en mousse rigide plastique 31 et revêtus de fibreS de verre 32. Le longeron 23 est fabriqué en fibres de carbone autour d'une âme en mousse rigide 33. The spar 23 "variable or constant section, can be made flat, from plastic compounds, in a mold 54 (Figure 12) composed of detachable parts 55, 56, 57 which allow the mold. It can also be made by stacking pasted leaves 28 (Figure 13). in the embodiment illustrated in figures 2 to 11, the profiled elements of leading edge 24 and trailing edge 25 are blocks made of rigid plastic foam 31 and coated glass fiber 32. The beam 23 is made of carbon fiber around a rigid foam core 33.

Selon une variante de réalisation, on a représenté sur les figures 14 à 18 une pale biplane partiel- lement creuse. According to an embodiment, is shown in Figures 14-18 a blade biplane partially hollow. Les deux parties planes 36, 37 de cette pale sont rectangulaires et vrillées et les deux pales biplanes sont associées comme précédemment à un alternateur multipole 38 dont l'enveloppe rigide 22 a une forme aplatie. The two flat portions 36, 37 of the blade is rectangular and twisted and both biplanes blades as previously associated to a multipole generator 38 the rigid casing 22 has a flattened shape. La pale biplane 35 comprend un longeron 39 également en fibres de carbone et des éléments profilés de bord d'attaque 40 et de bord de fuite 41, fabriqués en tôles d'aluminium pliées ou par filage. The biplane blade 35 includes a spar 39 also made of carbon fibers and of the profiled elements of the leading edge 40 and trailing edge 41, made of folded aluminum sheet or extrusion. Dans le cas où l'on utilise des éléments profilés obtenus par filage, ceux-ci sont vrillés par torsion et épousent le vrillage du longeron. In the case where use of the profiled elements obtained by extrusion, they are twisted by twisting and hug the twisting of the spar.

Des fenêtre d'admission d'air 42 sont percées dans l'intrados des deux éléments profilés de bord d'attaque 40. Ces fenêtres 42 débouchent dans deux canalisations d'air 43, 44 ouvertes en bout de pale, formées dans les éléments profilés de bord d'attaque 40. Les fenêtres 42 sont fermées par des valves flexibles formant ressorts 45. Air intake window 42 are pierced in the inner surface of the two profiled elements of leading edge 40. These windows 42 open out into two air ducts 43, 44 open at the blade tip, formed in the profiled elements leading edge 40. the windows 42 are closed by flexible leaflets forming springs 45.

Les valves 45 se soulèvent lorsque le différentiel de pression entre l'intérieur des canalisations d'air 43, 44 et la pression d'intrados atteint une valeur prédéterminée. The valves 45 are raised when the differential pressure between the inside of the air ducts 43, 44 and the pressure side pressure reaches a predetermined value. Quand les valves 45 s'ouvrent, par exemple par vent de force excessive, il se produit une circulation d'air centrifuge, éjectée en bout de pale, qui limite le couple moteur et la vitesse de rotation du rotor. When the valves 45 open, for example by wind excessive force, there occurs a centrifugal air flow ejected at the blade tip, which limits the engine torque and the rotational speed of the rotor.

Sur la figure 15, on a représenté en coupe l'organisation interne de l'alternateur 38 associé au rotor à pales biplanes. Figure 15 depicts sectional internal organization of the alternator 38 associated with the rotor blades to biplanes. De façon plus générale, les pales biplanes de chaque rotor peuvent être remplacées par des pales multiplanes, et notament triplanes, dont toutes les parties planes appartiennent à un longeron en une seule pièce, sur lequel sont fixés des éléments profilés de bord d'attaque et de bord de fuite. More generally, the biplanar blades of each rotor may be replaced by multiplanes blades and notament triplanes, all the planar portions belong to a side member in a single piece on which are fixed leading edge airfoil and trailing edge.

Enfin, l'invention concerne non seulement les rotors à pas fixe, mais aussi les rotors à pas variable. Finally, the invention relates not only to the rotors not fixed, but the rotors with variable pitch.

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Classifications
International ClassificationF03D1/06, F03D9/00, F03D7/02, F03D1/02, F01D5/14
Cooperative ClassificationY02E10/721, Y02E10/728, F05B2220/7066, F03D1/02, F03D1/0675, F05B2240/20, F05B2240/91521, F05B2240/301, F05B2270/1016, F03D7/0252, F03D1/0608, Y02E10/723, Y02E10/725, F03D9/25
European ClassificationF03D7/02E4, F03D1/06C6, F03D1/06B, F03D1/02, F03D9/00C
Legal Events
DateCodeEventDescription
23 Jul 1998AKDesignated states
Kind code of ref document: A1
Designated state(s): CA CN JP PL RU UA US
23 Jul 1998ALDesignated countries for regional patents
Kind code of ref document: A1
Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE
23 Dec 1998121Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
3 Mar 2000NENPNon-entry into the national phase in:
Ref country code: JP
Ref document number: 1998533854
Format of ref document f/p: F
20 Jul 2000NENPNon-entry into the national phase in:
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9 Aug 2000122Ep: pct application non-entry in european phase