Arrière-plan de l'invention

La présente invention a pour objet un générateur électrique permettant la conversion d'une énergie mécanique en énergie électrique.

Dans son application principale, le générateur électrique sera utilisé pour la conversion de l'énergie mécanique d'une éolienne. Toutefois, le générateur électrique pourra également être utilisé dans de nombreux autres domaines, tels que celui des centrales électriques, groupé à une turbine à vapeur ou à une turbine à gaz, ou encore celui des centrales hydrauliques. Dans le reste de la demande, il sera détaillé les avantages du générateur électrique comprenant au moins une machine électrique, la machine électrique étant un alternateur à flux axial pouvant être intégré à une éolienne.

A partir de cet exemple, l'homme du métier en déduira aisément les adaptations nécessaires pour réaliser le générateur électrique dans d'autres applications telles que celles précitées. Depuis plusieurs années, les dimensions des éoliennes, et en particulier le diamètre de leurs hélices, ont considérablement augmenté, de manière à obtenir des puissances électriques très importantes, sans multiplier le nombre d'éoliennes. Par suite, les machines électriques équipant de telles éoliennes sont également de plus en plus volumineuses. Ces modifications des dimensions des machines électriques nécessitent d'adapter les outils de production, compliquent l'installation et la maintenance, augmentent les coûts de fabrication et d'installation et accentuent l'impact visuel de tels dispositifs.

Une solution est proposée par le document FR 2 926 935 détenu par la demanderesse, qui décrit une machine électrique comportant un rotor entourant un stator, le rotor et le stator étant tous deux constitués de différents secteurs solidarisés les uns aux autres. Ainsi, la structure du rotor et du stator permet de réaliser des machines électriques de tailles variables, à partir d'un seul outil de production, et dont l'installation est plus aisée que celle de machines électriques de mêmes dimensions comprenant un rotor et un stator, chacun d'une seule pièce.

Cette solution ne résout cependant pas l'ensemble des problèmes précédemment évoqués, parmi lesquels celui de l'impact visuel d'éoliennes de grandes dimensions. Objet et résumé de l'invention

La présente invention a pour but de proposer un générateur électrique permettant d'obtenir des puissances électriques très importantes, sans augmenter significativement les dimensions du générateur électrique. Ce but est atteint par le fait que l'invention porte sur un générateur électrique permettant la conversion d'une énergie mécanique en énergie électrique, le générateur électrique comportant au moins :

- une première machine électrique à flux axial, comportant un premier rotor monté rotatif autour d'un premier axe et entourant un premier stator pour générer un premier flux magnétique ;

- une deuxième machine électrique à flux axial, comportant un deuxième rotor distinct du premier rotor, qui est coaxial au premier rotor et qui entoure un deuxième stator pour générer un deuxième flux magnétique ;

- des premiers moyens de solidarisation azimutale pour solidariser les premier et deuxième rotors de sorte que les premier et deuxième rotors peuvent être simultanément mis en rotation autour du premier axe pour générer simultanément les premier et deuxième flux magnétiques.

Ainsi, ce dispositif permet de cumuler les puissances électriques générées par les première et deuxième machines électriques, pour obtenir une énergie électrique plus importante que celle obtenue par un générateur électrique ne comportant que l'une des première et deuxième machines électriques.

Par azimutal, on entend la direction perpendiculaire à la fois à la direction axiale des premier et deuxième rotors, définie par le premier axe autour duquel les premier et deuxième rotors sont montés rotatifs, et à la direction radiale des premier et deuxième rotor, définie par l'un des rayons de l'un des premier et deuxième rotors. La solidarisation azimutale a pour effet que les premier et deuxième rotors ne peuvent pas tourner l'un par rapport à l'autre autour de leurs directions axiales. Dit autrement, une solidarisation azimutale entre deux rotors empêche un déplacement azimutal relatif entre ces deux rotors. Par suite, la rotation de l'un des rotors entraîne la rotation de l'autre.

Les premier et deuxième rotors étant solidarisés l'un à l'autre, ils sont mis en rotation simultanément, par exemple et de manière non limitative, par le moyeu d'une éolienne.

En outre, la complexité de la fabrication du générateur électrique selon la présente invention est similaire à celle de la fabrication de chacune des première et deuxième machines électriques ; son coût de fabrication est égal, voire légèrement supérieur, aux coûts de fabrication des première et deuxième machines électriques.

Son installation ainsi que sa maintenance sont significativement simplifiées par rapport à un générateur électrique générant une puissance électrique similaire qui comporterait une unique machine électrique, les dimensions de cette unique machine électrique étant sensiblement supérieures à celles de chacune des première et deuxième machines électriques composant le générateur selon la présente invention.

En cas de dysfonctionnement de l'une ou l'autre des machines électriques, le générateur électrique selon la présente invention peut continuer à générer de l'énergie électrique, le générateur électrique étant ainsi maintenu disponible. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse lorsque le générateur électrique équipe une éolienne installée dans des zones dont l'accès est difficile, telles que par exemple en pleine mer, les délais d'intervention pour réparer l'élément défectueux pouvant alors être particulièrement longs.

L'encombrement radial du générateur électrique de la présente invention est celui de la machine électrique dont les dimensions sont les plus importantes.

Par encombrement radial du générateur, on entend l'envergure définie par les première et deuxième machines électriques dans un plan perpendiculaire au premier axe.

De préférence, les premier et deuxième rotors enveloppent respectivement les premier et deuxième stators de manière circonférentielle.

En d'autres termes, les premier et deuxième rotors s'étendent selon la circonférence respective des premier et deuxième stators, de manière les entourer. On comprend donc que les premier et deuxième rotors définissent chacun une cavité annulaire, ou logement, configurée pour recevoir respectivement les premier et deuxième stators.

Les logements annulaires ainsi définis par les premier et deuxième rotors sont reliés l'un à l'autre par les premiers moyens de solidarisation azimutale.

De préférence, les première et deuxième machines électriques sont identiques, de sorte que la complexité de la fabrication du générateur électrique s'en trouve encore réduite. L'encombrement radial du générateur électrique est alors celui d'un générateur électrique ne comportant qu'une machine électrique.

De manière avantageuse, les première et deuxième machines électriques peuvent mettre en œuvre des technologies différentes, de manière à réduire la probabilité que les machines électriques soient défectueuses de manière simultanée.

L'invention est déclinée ci-après dans une série de variantes de réalisation, qui peuvent être considérées seules ou en combinaison avec une ou plusieurs des précédentes.

Avantageusement, le premier et le deuxième rotors comportent chacun une première et une deuxième parois, disposées de part et d'autre respectivement des premier et deuxième stators, qui définissent respectivement un premier et un second logement annulaire dans lequel sont logés les premier et deuxième stators, la deuxième paroi du premier rotor et la première paroi du deuxième rotor étant disposées en regard l'une de l'autre et les premiers moyens de solidarisation azimutale étant configurés pour coupler solidairement selon une direction azimutale la deuxième paroi du premier rotor et la première paroi du deuxième rotor. On réalise donc un couplage azimutal entre les premier et deuxième rotors.

On comprend que dans les machines électriques du générateur électrique selon la présente invention, chaque stator est disposé entre les première et deuxième parois du rotor correspondant, les première et deuxième parois de chacun des rotors définissant un logement circonférentiel. On comprend également que les première et deuxième machines électriques sont disposées côte à côte, et qu'elles sont solidarisées l'une à l'autre par coopération de leurs parois adjacentes. Ainsi, on comprend que dans un plan contenant le premier axe, le générateur électrique présente un axe de symétrie disposé entre la deuxième paroi de la première machine et la première paroi de la deuxième machine.

Par cette disposition, il suffit que l'une des machines électriques soit entraînée en rotation autour du premier axe pour qu'elle entraîne avec elle l'autre machine électrique en rotation autour du premier axe.

En outre, par cette disposition, on comprend que la structure des stators ne doit pas être modifiée pour qu'ils soient montés sur le générateur électrique de la présente invention, n'engendrant ainsi pas de coûts supplémentaires pour leur fabrication et leur assemblage. Par ailleurs, on comprend que les premiers moyens de solidarisation sont montés sur la face externe des parois adjacentes des premier et deuxième rotors, de sorte que la structure interne des rotors, ainsi que le fonctionnement des machines électriques, ne sont pas modifiés par la solidarisation des première et deuxième machines électriques.

Par face externe des parois, on comprend la face des parois des rotors opposée à la face disposée en regard du premier et du deuxième stator avec lesquels les premier et deuxième rotors coopèrent respectivement.

De préférence, les première et deuxième parois des premier et deuxième rotors présentent une forme annulaire.

De manière avantageuse, les première et deuxième parois des premier et deuxième rotors présentent la forme de disques coaxiaux.

De préférence, les premier et deuxième stators sont également des disques coaxiaux.

Avantageusement, les premier et deuxième stators sont coaxiaux aux premier et deuxième rotors.

De préférence, les premiers moyens de solidarisation azimutale constituent également des moyens de solidarisation axiale configurés pour coupler solidairement selon le premier axe les premier et deuxième rotors. En d'autres termes, ils empêchent tout déplacement axial entre les premier et deuxième rotors. Le seul degré de liberté est un déplacement radial qui n'est autorisé que lors des opérations de montage et de démontage du générateur électrique selon la présente invention. De manière avantageuse, les premiers moyens de solidarisation azimutale comportent une liaison glissière permettant un déplacement radial de la deuxième paroi du premier rotor par rapport à la première paroi du deuxième rotor lors de l'assemblage du générateur électrique.

Par cette disposition, on comprend que les premier et deuxième rotors sont fixés ensemble par une translation radiale selon un axe perpendiculaire au premier axe, de telle sorte que l'espace axial nécessaire à l'assemblage du générateur électrique est égal à l'espace axial occupé par le générateur électrique une fois monté.

Par espace axial, on comprend la portion du premier axe le long de laquelle les première et deuxième machines électriques sont disposées dans le générateur électrique selon la présente invention.

On comprend donc que les premiers moyens de solidarisation azimutale sont déplacés radialement par rapport aux premier et deuxième rotors afin d'assembler le générateur électrique selon la présente invention. L'utilisation d'une liaison glissière maintient ainsi constant l'écartement entre les premier et deuxième rotors.

De préférence, la liaison glissière comprend une glissière extérieure formée sur l'une des parois prises parmi la deuxième paroi du premier rotor et la première paroi du deuxième rotor, et une glissière intérieure formée sur l'autre des parois prises parmi la deuxième paroi du premier rotor et la première paroi du deuxième rotor, les glissières intérieure et extérieure étant configurées pour que la glissière intérieure coulisse dans la glissière extérieure lors de l'assemblage du générateur électrique.

On comprend donc que la deuxième paroi du premier rotor et la première paroi du deuxième rotor comportent des glissières extérieure et intérieure formées sur leur face externe, de manière à ce que les deux parois puissent être solidarisées l'une à l'autre. Par cette disposition, la fabrication des rotors est identique à celle d'un rotor destiné à équiper un générateur électrique ne comportant qu'une machine électrique, les glissières intérieure et extérieure devant simplement être ajoutées et solidarisées sur les faces externes des rotors.

Avantageusement, la liaison glissière présente un profil en forme de queue d'aronde. Par queue d'aronde, on entend une liaison glissière qui comprend un tenon en forme de trapèze pénétrant dans une rainure de même forme, pour assurer la liaison glissière.

Le coulissement des glissières l'une dans l'autre permet également de simplifier le montage du générateur électrique selon la présente invention, une fois la glissière intérieure engagée dans la glissière extérieure, l'utilisateur n'ayant qu'à translater les glissières l'une par rapport à l'autre.

De manière avantageuse, l'un des premier et deuxième rotors est composé d'au moins deux secteurs et de moyens d'assemblage permettant de fixer les deux secteurs l'un à l'autre, les premiers moyens de solidarisation azimutale étant agencés sur au moins l'un des secteurs.

Par cette disposition, il est possible de fabriquer et de déplacer séparément les différents secteurs du rotor, l'assemblage des secteurs entre eux pouvant être réalisé sur le site de montage du générateur électrique selon la présente invention.

En outre, l'utilisation de secteurs constituant le rotor permet également de réaliser des machines électriques de tailles variables, et notamment de dimensions importantes, à partir d'un seul outil de production.

De préférence, les deux rotors sont composés d'au moins deux secteurs.

Avantageusement, les deux rotors comportent le même nombre de secteurs.

De manière avantageuse, chaque secteur du premier rotor peut être solidarisé par des moyens de solidarisation azimutale à l'un des secteurs du second rotor.

De préférence, le générateur électrique comporte en outre des moyens d'attachement pour solidariser les premier et deuxième stators entre eux.

Par cette configuration, l'écartement entre les stators est maintenu constant.

Avantageusement, le générateur électrique comporte en outre une troisième machine électrique à flux axial comportant un troisième rotor coaxial au premier rotor et entourant un troisième stator pour générer un troisième flux magnétique, et des deuxièmes moyens de solidarisation azimutale pour solidariser le troisième rotor à l'un des premier et deuxième rotors de sorte que les premier, deuxième et troisième rotors peuvent être simultanément mis en rotation autour du premier axe pour générer simultanément les premier, deuxième et troisième flux magnétiques.

Le troisième rotor définit donc un troisième logement annulaire configuré pour recevoir le troisième stator, le troisième logement annulaire étant relié à l'un des premier et deuxième logements annulaires par les deuxièmes moyens de solidarisation azimutale.

On comprend que l'ensemble des avantages précédemment détaillés pour un générateur électrique comprenant une première et une deuxième machines électriques reste vrai dans le cas où le générateur électrique comporte trois machines électriques. L'homme du métier pourra aisément déduire de la structure des générateurs électriques, décrits dans la présente demande, la structure d'un générateur électrique comportant quatre, cinq, ou davantage de machines électriques. On peut donc disposer aisément d'un générateur électrique de la puissance souhaitée, en associant un nombre adéquat de machines électriques.

L'invention porte également sur une éolienne comportant un mât et un moyeu monté rotatif par rapport au mât autour d'un axe de rotation, le moyeu étant entraîné en rotation par une hélice, l'éolienne comportant également un générateur électrique selon la présente invention, les premier et deuxième rotors étant montés rotatifs autour de l'axe de rotation.

De manière avantageuse, au moins l'un des premier et deuxième rotors comporte des moyens de fixation configurés pour fixer ledit au moins un des premier et deuxième rotors au moyeu.

Par cette configuration, on comprend que l'hélice entraîne, par l'intermédiaire des moyens de fixation, la rotation des premier et deuxième rotors. Ainsi, la puissance électrique produite par l'éolienne selon la présente invention, obtenue par la combinaison des première et deuxième machines électriques, est sensiblement supérieure à celle que produirait une éolienne de mêmes dimensions dont le générateur électrique ne comporterait que l'une des première et deuxième machines électriques. De préférence, l'éolienne comporte un flasque liant le moyeu à au moins l'une des machines électriques, des perforations étant agencées dans le flasque pour permettre la ventilation des machines électriques.

De manière avantageuse, l'éolienne comporte un système de ventilation comprenant au moins un module de ventilation constitué d'un ventilateur et d'un moteur.

De préférence, le système de ventilation comprend au moins autant de modules de ventilation que de machines électriques.

Par cette configuration, on comprend que chacun des modules de ventilation est destiné à ventiler de manière distincte l'une des machines électriques. Ainsi, la configuration du système de ventilation permet de mettre en fonctionnement de manière sélective certains modules de ventilation pour ventiler au moins l'une des machines électriques.

Avantageusement, chaque machine électrique comporte un convertisseur de puissance configuré pour transférer la puissance électrique générée par la machine électrique sur le réseau électrique permettant d'acheminer l'énergie électrique vers les consommateurs.

De manière avantageuse, l'éolienne selon la présente invention comporte un système de sélection configuré pour mettre en fonctionnement de manière indépendante chacun des convertisseurs de puissance du générateur électrique.

On comprend donc qu'il est possible d'optimiser le rendement du générateur électrique, par exemple par vent faible, en ne mettant en fonctionnement que certains convertisseurs de puissance. Le système de sélection permet également de répartir le temps de production d'énergie électrique sur les différentes machines électriques, de manière à gérer leur usure.

Plus généralement, on comprend que le générateur électrique selon la présente invention comporte de nombreux facteurs de modularité : plusieurs machines électriques peuvent être combinées les unes aux autres au sein d'un même générateur électrique, les différentes machines électriques peuvent présenter des dimensions, des puissances, des propriétés identiques ou différentes, ou mettre en œuvre des technologies identiques ou différentes, les rotors peuvent être composés de plusieurs secteurs, les stators peuvent également être constitués d'une jante pouvant se décomposer en plusieurs éléments distincts destinés à être assemblés, le système de ventilation comporte plusieurs modules de ventilation, chaque machine électrique est associée à un convertisseur de puissance distinct, ...

On comprend donc qu'à partir de composants élémentaires, tels que les secteurs de rotors, les éléments de stators, les modules de ventilation, les convertisseurs de puissance, il est possible de composer une éolienne répondant à tout type d'exigences de puissance et de dimensions. Tel que détaillé précédemment à la description du générateur électrique comportant une première et une seconde machines électriques, une telle modularité présente des avantages multiples quant au coût et à la complexité de la fabrication, à l'acheminement des composants de l'éolienne vers le site de montage, aux dimensions de l'éolienne montée, à sa maintenance, à sa capacité à générer de manière continue de l'énergie électrique, en dépit de conditions externes défavorables ou d'éléments défectueux, ...

Par ailleurs, l'invention porte également sur un procédé de montage d'une éolienne selon la présente invention, l'éolienne comportant une première et une seconde machines électriques, le procédé comprenant une étape au cours de laquelle la première machine électrique est montée sur l'éolienne, suivie d'une étape au cours de laquelle le deuxième stator est monté sur l'éolienne, suivie d'une étape au cours de laquelle le deuxième rotor est monté autour du deuxième stator et est solidarisé au premier rotor.

Avantageusement, on peut ainsi remplacer l'un des éléments constituant l'une des première et deuxième machines électriques, sans démonter l'ensemble constitué des première et deuxième machines électriques.

De manière avantageuse, les première et deuxième machines électriques peuvent être montées l'une à l'autre selon le procédé préalablement au montage sur l'éolienne de l'ensemble constitué des première et deuxième machines électriques, pour permettre, par exemple, d'en tester le fonctionnement.

Enfin, l'invention porte sur un procédé de montage d'une éolienne selon la présente invention, l'éolienne comportant une première, une seconde et une troisième machines électriques, le procédé comprenant une étape au cours de laquelle la première machine électrique est montée sur l'éolienne, suivie d'une étape au cours de laquelle le deuxième stator est monté sur l'éolienne, suivie d'une étape au cours de laquelle la troisième machine électrique est montée sur l'éolienne, suivie d'une étape au cours de laquelle le deuxième rotor est monté autour du deuxième stator et est solidarisé aux premier et troisième rotors.

Avantageusement, les première, deuxième et troisième machines électriques peuvent être montées ensemble selon le procédé et préalablement au montage sur l'éolienne de l'ensemble constitué des trois machines électriques.

Brève description des dessins

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement et de manière complète à la lecture de la description ci- après d'un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés suivants sur lesquels :

- la figure 1 représente schématiquement un exemple de générateur électrique selon la présente invention, le générateur électrique comportant une première et une deuxième machines électriques ;

- la figure 2 représente schématiquement les première et deuxième machines électriques du générateur électrique de la figure 1, vues de dessus ;

- les figures 3 et 4 représentent schématiquement une partie des première et deuxième machines électriques du générateur électrique de la figure 1 ;

- la figure 5 représente schématiquement une étape du montage du générateur électrique de la figure 1 ;

- la figure 6 représente schématiquement une éolienne comportant le générateur électrique de la figure 1 ; et - la figure 7 représente schématiquement un exemple de générateur électrique selon la présente invention, le générateur électrique comportant une première, une deuxième et une troisième machines électriques. Description détaillée de l'invention Dans l'exemple représenté à la figure 1, le générateur électrique 10 selon l'invention présente une première machine électrique 100 à flux axial constituée d'un premier rotor 102 monté rotatif autour d'un premier axe X et entourant un premier stator 104. Le générateur électrique 10 présente également une deuxième machine électrique 200 à flux axial constituée d'un deuxième rotor 202 également monté rotatif autour du premier axe X et entourant un deuxième stator 204.

Tel que représenté sur la figure 1, le premier rotor 102 présente, de manière non limitative, un profil en forme de U ; le premier rotor 102 comporte en particulier une première 106 et une deuxième 108 parois disposées de part et d'autre du premier stator 104. Le premier rotor 102 comporte en outre une première bordure supérieure 110 qui lie les première 106 et deuxième 108 parois.

Les première 106 et deuxième 108 parois du premier rotor 102 présentent chacune une forme annulaire et définissent un premier logement annulaire configuré pour recevoir le premier stator 104.

On comprend donc que le premier rotor 102 enveloppe le premier stator 104 de manière circonférentielle. En d'autres termes, le premier rotor 102 s'étend selon la circonférence du premier stator 104 de manière à l'entourer.

De manière similaire, le deuxième rotor 202 présente, de manière non limitative, un profil en forme de U ; le deuxième rotor 202 comporte en particulier une première 206 et une deuxième 208 parois disposées de part et d'autre du deuxième stator 204, et liées par une deuxième bordure supérieure 210.

Ainsi, de manière similaire à la première machine électrique 100, les première 206 et deuxième 208 parois du deuxième rotor 202 présentent chacune une forme annulaire, et définissent un deuxième logement annulaire configuré pour recevoir le deuxième stator 204.

En d'autres termes, le deuxième rotor 202 enveloppe le deuxième stator 204 de manière circonférentielle.

Sans sortir du cadre de la présente invention, les première, deuxième parois 106, 108, 206, 208 et les bordures supérieures 110, 210 de chacun des premier et deuxième rotors 102, 202 pourraient constituer une pièce unique dont le profil serait tel qu'elle entourerait respectivement le premier 104 et le deuxième 204 stators. Le générateur électrique 10 selon la présente invention comporte également des premiers moyens de solidarisation 12 disposés entre la deuxième paroi 108 de la première machine électrique 100 et la première paroi 206 de la deuxième machine électrique 200, qui seront décrits de manière détaillée en particulier à l'observation de la figure 2.

On comprend que les premiers moyens de solidarisation 12 sont configurés de manière à relier les premier et deuxième logements circonférentiels définis respectivement par les premier 102 et deuxième 202 rotors.

Le générateur électrique 10 comporte en outre des premiers moyens de liaison 14 disposés entre les première 100 et deuxième 200 machines électriques. Tel que représenté sur la figure 1, l'extrémité supérieure 15 des premiers moyens de liaison 14 est disposée entre les premier 104 et deuxième 204 stators et comporte des moyens d'attachement 16 configurés pour solidariser les premier 104 et deuxième 204 stators.

La portion médiane des premiers moyens de liaison 14 comporte une perforation 18 et leur extrémité inférieure 20 comporte des premiers 22 et seconds 24 éléments de fixation.

Tel que représenté sur la figure 1, le générateur électrique 10 comporte également un premier 26 et un second 28 roulements. La partie supérieure du premier roulement 26 est solidarisée à la seconde paroi 108 du premier rotor 102 de la première machine électrique 100 par l'intermédiaire de premiers moyens de solidarisation 29 ; la partie inférieure du premier roulement 26 est, pour sa part, solidarisée à l'extrémité supérieure 15 des premiers moyens de liaison 14 par l'intermédiaire de deuxièmes moyens de solidarisation 30.

La partie supérieure du second roulement 28 est solidarisée à l'extrémité inférieure 20 des premiers moyens de liaison 14 par l'intermédiaire des seconds éléments de fixation 24 ; la partie inférieure du second roulement 28 comporte des moyens de couplage 31.

Tel que représenté sur les différentes figures, les premiers et deuxièmes 29, 30 moyens de solidarisation, les premiers et seconds 22, 24 éléments de fixation et les moyens de couplage 31 peuvent être constitués de boulons ; ils peuvent également être constitués de tout autre moyen permettant de solidariser ensemble plusieurs éléments, sans que l'on sorte du cadre de la présente invention.

Le générateur électrique 10 comporte enfin des moyens de fixation

33 montés à la fois sur la première paroi 106 du premier rotor 102 de la première machine électrique 100 et sur le second roulement 28 au moyen des moyens de couplage 31.

La figure 2 représente de manière détaillée les premiers moyens de solidarisation azimutale 12.

Sur cette figure sur laquelle les premier 102 et deuxième 202 rotors sont représentés vus de dessus, il apparaît que les premiers moyens de solidarisation azimutale 12 sont constitués d'une glissière extérieure 32 et d'une glissière intérieure 34.

La glissière extérieure 32 est constituée d'une première 36 et d'une seconde 38 portions latérales toutes deux formées sur la première paroi 206 du deuxième rotor 202. L'espace formé entre les première 36 et seconde 38 portions latérales définit un logement dont le profil présente une forme de trapèze.

La glissière intérieure 34 est constituée d'un premier 40 et d'un second 42 côtés, tous deux formés sur la deuxième paroi 108 du premier rotor 102 et qui définissent une section en forme de trapèze configurée pour être contenue dans le logement défini par la glissière extérieure 32.

La glissière intérieure 34 pourrait également être constituée d'une seule pièce définissant une section en forme de trapèze sans que l'on sorte du cadre de la présente invention. On comprend donc que la forme des glissières intérieure 34 et extérieure 32 est telle que la glissière intérieure

34 peut coulisser dans la glissière extérieure 32 selon une direction longitudinale L, la direction longitudinale L étant définie par les portions latérales 36, 38 et les côtés 40, 42 parallèles les uns aux autres.

Tel que cela apparaît sur la figure 2, les portions latérales 36, 38 et les côtés 40, 42 font saillie depuis respectivement la première paroi 206 du deuxième rotor 202 et la deuxième paroi 108 du premier rotor 102 ; par exemple et de manière non limitative, les portions latérales 36, 38 et les côtés 40, 42 sont fixés par vissage ou par tout autre dispositif de fixation sur la première paroi 206 du deuxième rotor 202 et sur la deuxième paroi 108 du premier rotor 102. Il apparaît donc que les premiers moyens de solidarisation azimutale 12 présentent un profil en forme de queue d'aronde.

On pourrait également concevoir, et sans sortir du cadre de la présente invention, des premiers moyens de solidarisation azimutale 12 présentant un profil de forme différente, ou un générateur électrique 10 dont la glissière intérieure 34 et la glissière extérieure 32 seraient respectivement formées sur la première paroi 206 du deuxième rotor 202 et sur la deuxième paroi 108 du premier rotor 102.

On comprend donc que les premiers moyens de solidarisation azimutale 12 comportent une liaison glissière selon la direction longitudinale L, qui constitue une direction radiale des premier 102 et deuxième 202 rotors, la liaison glissière étant formée par les glissières intérieure 34 et extérieure 32 configurées pour coulisser l'une dans l'autre lors du montage du générateur électrique 10 selon la présente invention, de manière à solidariser les premier 102 et deuxième 202 rotors.

Les figures 3 et 4 représentent une partie des première 100 et deuxième 200 machines électriques du générateur électrique 10 selon la présente invention.

Tel que représenté sur la figure 3, le premier rotor 102 est constitué de plusieurs secteurs 112, 112' qui comportent des orifices d'assemblage 114, 114' formés sur les bordures supérieures 110, 110' de manière à assembler les secteurs 112, 112', par l'intermédiaire de moyens d'assemblage tels que, par exemple et de manière non limitative, des vis passées au travers des orifices d'assemblage 114, 114'. On pourrait également concevoir, et sans sortir du cadre de la présente invention, tout autre moyen d'assemblage.

Les première et seconde parois 106, 108 du premier rotor 102 définissent chacune une face interne et une face externe, les faces internes des première et seconde parois 106, 108 étant disposées en regard l'une de l'autre et entourant le premier stator 104. Tel que représenté sur la figure 3, des zones d'aimantation 116 sont disposées sur les faces internes des parois 106, 108, ces zones d'aimantation 116 constituant la partie inductrice du circuit magnétique de la première machine électrique 100.

Par exemple, et de manière non limitative, les zones d'aimantation

116 sont constituées par la superposition d'aimants permanents. On pourrait également concevoir, et sans sortir du cadre de la présente invention, une partie inductrice du circuit magnétique de la première machine électrique 100 constituée de tout autre élément, tel que par exemple des bobines.

Tel que représenté sur la figure 3, les premier 40 et second 42 côtés de la glissière intérieure 34 sont formés sur la face externe de la seconde paroi 108. Par ailleurs, des premiers moyens d'appariement 118 sont disposés sur la face externe de la seconde paroi 108.

Le premier stator 104 est constitué d'une première jante, dont une portion 120 est représentée sur la figure 3 ; la portion 120 comporte des premières encoches radiales 122 dans lesquelles sont insérées des premiers modules actifs 124.

Les premiers modules actifs 124 constituent la partie induite du circuit magnétique de la première machine électrique 100.

On comprend donc, à l'observation de la figure 3, que la première jante du premier stator 104 est constituée avantageusement d'au moins deux portions 120, les portions 120 pouvant aisément être assemblées sur le site de montage du générateur électrique 10 par des opérations classiques, pour l'homme du métier, telles que par exemple la soudure ou le rivetage.

On comprend également que la forme des secteurs 112, 112' du premier rotor 102 permet de placer aisément et précisément la partie inductrice par rapport à la partie induite du premier stator 104.

On comprend enfin que l'assemblage des portions 120 de la première jante du premier stator 104 définit un disque dont le centre présente un orifice, permettant de monter le premier stator 104 libre en rotation. L'assemblage des secteurs 112, 112' du premier rotor 102 définit, pour sa part, une portion de cylindre dont le diamètre extérieur est égal, voire légèrement supérieur à celui du disque formé par le premier stator 104, la portion de cylindre formée par le premier rotor 102 comportant deux bordures latérales disposées perpendiculairement par rapport à la surface cylindrique et configurées pour être disposées de part et d'autre de l'extrémité radiale du disque formé par le premier stator 104.

De manière similaire, et tel que représenté sur la figure 4, le deuxième rotor 202 est constitué de plusieurs secteurs 212, 212' comportant des orifices d'assemblage 214, 214'. Les première et seconde parois 206, 208 comportent chacune une face interne et une face externe, des zones d'aimantation 216 étant disposées sur les faces internes des parois 206, 208.

Tel que représenté sur la figure 4, les première 36 et seconde 38 portions latérales de la glissière extérieure 32 sont formées sur la face externe de la première paroi 206. Par ailleurs, des deuxièmes moyens d'appariement 218 sont disposés sur la face externe de la première paroi 206.

Le deuxième stator 204 est constitué d'une deuxième jante, dont une portion 220 est représentée sur la figure 4 ; la portion 220 comporte des deuxièmes encoches radiales 222 dans lesquelles sont insérées des deuxièmes modules actifs 224.

On comprend à l'observation des figures 3 et 4 que les côtés 40, 42 et les portions latérales 36, 38 sont respectivement disposés de manière symétrique par rapport à un premier RI et à un second R2 rayons des premier 102 et deuxième 202 rotors.

La figure 5 représente une étape du montage du générateur électrique 10.

Dans un premier temps, les premiers moyens de liaison 14 sont montés sur le deuxième roulement 28, par coopération des seconds éléments de fixation 24 avec la partie supérieure du deuxième roulement 28.

Les portions 120 de la première jante du premier stator 104 sont ensuite montées sur l'extrémité supérieure 15 des premiers moyens de liaison 14 et le premier roulement 26 est également monté, par exemple et de manière non limitative par soudure ou par rivetage, sur l'extrémité supérieure 15 des premiers moyens de liaison 14.

Tel que détaillé préalablement à l'observation de la figure 3, les secteurs 112, 112' du premier rotor 102 sont ensuite montés autour du premier stator 104, les secteurs 112, 112' étant solidarisés au moyen de leurs orifices d'assemblage 114, 114' et de moyens d'assemblage, et l'engagement radial des secteurs 112, 112' autour du premier stator 104 étant limité par la présence du premier roulement 26 ; en particulier, les premiers moyens de solidarisation 29 permettent de solidariser ensemble la deuxième paroi 108 du premier rotor 102 et le premier roulement 26. Par suite, les portions 220 de la seconde jante du deuxième stator 204 sont montées sur les moyens d'attachement 16 de l'extrémité supérieure 15 des moyens de liaison 14. En particulier, les moyens d'attachement 16 définissent une première et une seconde extrémités longitudinales, les premier et deuxième stators 104, 204 étant montés respectivement sur chacune des extrémités longitudinales, le premier roulement 26 étant, pour sa part, monté entre les deux extrémités longitudinales.

Ensuite, et tel que représenté sur la figure 5, les secteurs 212, 212' du deuxième rotor 202 sont déplacés radialement par rapport aux secteurs 112, 112' du premier rotor 102.

Par exemple et de manière non limitative, les premier et deuxième rotors 102, 202 comportent chacun le même nombre de secteurs, chaque secteur 112, 112', 212, 212' comportant des premiers moyens de solidarisation azimutale 12 et chaque secteur 112, 112' du premier rotor 102 étant configuré pour coopérer avec un secteur 212, 212' du deuxième rotor 202.

On pourrait également concevoir, et sans sortir du cadre de la présente invention, des premier 102 et deuxième 202 rotors ne comportant pas le même nombre de secteurs ou dont l'appariement des secteurs des premier et deuxième rotors 102, 202 ne serait réalisé que par certains de leurs secteurs.

On comprend donc que, tel que représenté en particulier sur la figure 5, le secteur 220 du deuxième rotor 202 est disposé au-dessus du deuxième stator 204, les première et deuxième parois 206, 208 étant disposées de chaque côté du deuxième stator 204, et la première paroi 206 du deuxième rotor 202 est disposée en regard de la seconde paroi 108 du premier rotor 102, l'extrémité inférieure 37 de la glissière extérieure 32 formée sur le deuxième rotor 202 étant disposée en regard, voire légèrement au-dessus, de l'extrémité supérieure 39 de la glissière intérieure 34 formée sur le premier rotor 102. Le deuxième rotor 202 peut alors être déplacé radialement par rapport au premier rotor 102, lors du montage ou du démontage du générateur électrique 10, de sorte que la glissière extérieure 32 coulisse autour de la glissière intérieure 34. Dans cette position où les glissières extérieure 32 et intérieure 34 coopèrent, les premiers RI et deuxième R2 rayons sont confondus. Le deuxième rotor 202 est ainsi déplacé radialement par rapport au premier rotor 102 jusqu'à ce que les premiers 118 et deuxièmes 218 moyens d'appariement soient disposés en regard les uns des autres pour apparier les premier 102 et deuxième 202 rotors. Par exemple, et de manière non limitative, les moyens d'appariement 118, 218 peuvent être constitués de trous filetés et de boulons, de rivets, ou de tout autre dispositif permettant d'apparier les premier et deuxième 102, 202 rotors. On pourrait également concevoir, et sans sortir du cadre de la présente invention, la présence d'une butée sur les premiers moyens de solidarisation azimutale 12 permettant de limiter le déplacement radial de la deuxième paroi 108 du premier rotor 102 par rapport à la première paroi 206 du deuxième rotor 202.

On comprend donc que les premiers moyens de solidarisation azimutale 12 ont pour effet que les premier 102 et deuxième 202 rotors ne peuvent tourner l'un par rapport à l'autre autour du premier axe X.

On comprend également que la forme des premiers moyens de solidarisation azimutale 12, décrite en particulier en référence à la figure 2, est telle que les premiers moyens de solidarisation azimutale 12 empêchent tout déplacement axial par rapport au premier axe X entre les premier 102 et deuxième 202 rotors, permettant ainsi de maintenir constant la distance séparant les premier 102 et deuxième 202 rotors. Il apparaît donc que les premiers moyens de solidarisation azimutale 12 constituent également des moyens de solidarisation axiale.

Sans sortir du cadre la présente invention, on peut également concevoir un générateur électrique 10 dont le deuxième rotor 202 est solidarisé sur le premier roulement 26, le deuxième rotor 202 ne comportant ainsi pas nécessairement de moyens d'appariement pour permettre au deuxième rotor 202 d'être apparié directement avec le premier rotor 102.

La figure 6 représente une éolienne 50 comportant un moyeu 52 monté rotatif autour du premier axe X et une hélice 54 permettant d'entraîner en rotation le moyeu 52 autour du premier axe X ; en outre, les première 100 et deuxième 200 machines électriques sont montées dans l'éolienne 50. Tel que représenté sur la figure 6, les premier et deuxième stators 104, 204 ainsi que les premier et deuxième 102, 202 rotors sont coaxiaux les uns aux autres, les premier et deuxième 102, 202 rotors étant tous deux montés rotatifs autour du premier axe X.

Les moyens de fixation 33 montés sur la première paroi 106 du premier rotor 102 sont également montés sur le moyeu 52. On comprend donc que lorsque l'hélice 54 entraîne en rotation le moyeu 52 autour du premier axe X, elle entraîne également en rotation le premier rotor 102 autour du premier axe X, par l'intermédiaire des moyens de fixation 33. Par suite, les premier et deuxième rotors 102, 202 étant solidarisés par les premiers moyens de solidarisation azimutale 12, le deuxième rotor 202 est simultanément entraîné en rotation autour du premier axe X.

Par exemple et de manière non limitative, les moyens de fixation 33 sont constitués d'une plaque ou d'une tôle, dont l'extrémité inférieure est fixée au moyeu 52 et au second roulement 28, par exemple par pinçage de l'extrémité inférieure de la tôle entre le moyeu 52 et le second roulement 28.

Tel que cela apparaît à l'observation de la figure 6, l'éolienne 50 est également constituée d'un châssis 55 solidarisé à un mât 57 sur lequel le moyeu 52 est monté rotatif. Les premiers et deuxième 104, 204 stators étant montés d'une part sur le châssis 55 de l'éolienne par l'intermédiaire des premiers éléments de fixation 22 montés sur l'extrémité inférieure 20 des premiers moyens de liaison 14, et d'autre part sur les premier et deuxième 26, 28 roulements, ils ne sont pas entraînés en rotation autour de l'axe X. Ainsi, par la coopération respective de la partie induite des premier et deuxième 104, 204 stators avec la partie inductive des premier et deuxième rotors 102, 202, les première et deuxième 100, 200 machines électriques génèrent respectivement un premier et un second flux magnétiques.

Tel que représenté sur la figure 6, l'éolienne 50 comporte également un système de ventilation 56 qui comprend au moins un module de ventilation 58 constitué d'un ventilateur et d'un moteur. Le système de ventilation 56 comporte en outre un conduit d'aération 60 dirigé vers la perforation 18 formée dans la portion médiane des premiers moyens de liaison 14.

Ainsi, et tel que représenté par le cycle fléché de la figure 6, le système de ventilation 56 permet de diffuser un fluide, tel que par exemple de l'air, d'une température Tl dans les première et deuxième 100, 200 machines électriques. Le fonctionnement des première et deuxième 100, 200 machines électriques, en particulier la rotation des premier 102 et deuxième 202 rotors, tend à élever la température du fluide qui est ensuite dirigé, à une température T2, vers le système de ventilation 56. Par échange thermique avec l'extérieur de l'éolienne 50, la température du fluide est abaissée à la température Tl, avant que le fluide ne soit de nouveau dirigé dans le conduit d'aération 60 vers les première et deuxième 100, 200 machines électriques.

Tel que détaillé en particulier en référence aux figures 3 et 4, les première 100 et deuxième 200 machines électriques présentent une structure modulaire et comportent en particulier plusieurs secteurs 112, 112', 212, 212' constituant les premier 102 et deuxième 202 rotors, et plusieurs portions 120, 220 constituant les jantes des premier 104 et deuxième 204 stators. Par suite, les premiers moyens de liaison 14 définissent une forme circulaire coaxial avec les stators 104, 204 et peuvent également, et de manière non limitative, être constitués d'une pluralité d'éléments disposés entre les première 100 et deuxième 200 machines électriques. On comprend également que les perforations 18 formées dans la partie médiane des premiers moyens de liaison 14 ne sont pas nécessairement réparties de manière homogène sur l'ensemble de la forme circulaire définie par les premiers moyens de liaison 14. Par exemple, et de manière non limitative, en certaines positions de la forme circulaire définie par les premiers moyens de liaison 14, la portion médiane peut ne pas être perforée. Ainsi, le système de ventilation 56 permet la ventilation des première 100 et deuxième 200 machines électriques, les perforations 18 formées dans les premiers moyens de liaison 14 dirigeant le fluide vers la première machine 100, alors que les positions de la forme circulaire définie par les premiers moyens de liaison 14 dans lesquelles aucune perforation n'est formée dirigent le fluide vers la deuxième machine électrique 200.

Par ailleurs, le système de ventilation 56 peut être constitué de plusieurs modules de ventilation 58. Par exemple et de manière non limitative, afin de permettre une ventilation homogène des machines électriques 100, 200, le même nombre de modules de ventilation 58 peut être destiné aux ventilations des première 100 et deuxième 200 machines électriques. On comprend donc que les premiers moyens de liaison 14 lient indirectement le moyeu 52 aux première et deuxième 100, 200 machines électriques, et constitue un flasque dans lequel des perforations 18 sont agencées pour permettre la ventilation des machines électriques 100, 200.

Tel que détaillé précédemment, les premier et deuxième rotors 102, 202 et les premier et deuxième stators 104, 204 sont constitués respectivement d'aimants permanents disposés autour de modules actifs. On comprend également que la structure des première et deuxième 100, 200 machines électriques selon la présente invention est identique. Néanmoins, on pourrait tout aussi bien concevoir, et sans sortir du cadre de la présente invention, un générateur électrique 10 dont l'une des première et deuxième machines électriques 100, 200, ou les deux, présenteraient une structure des parties induite et inductrice différentes ; par exemple, et de manière non limitative, l'une des machines électriques 100, 200 pourrait comprendre un rotor bobiné.

La figure 7 représente un autre mode de réalisation du générateur électrique 10 selon la présente invention, qui comporte en plus des première et deuxième 100, 200 machines électriques, une troisième machine électrique 300 constituée d'un troisième rotor 302 coaxial au premier rotor 102 et entourant un troisième rotor 304. En outre, le générateur électrique 10 comporte également un troisième 62 roulement et des deuxièmes moyens de liaison 66.

De manière similaire aux première 100 et deuxième 200 machines électriques décrites précédemment, le troisième rotor 302 de la troisième machine électrique 300 comporte une première 306 et une deuxième 308 parois, toutes deux de forme annulaire, qui définissent un troisième logement annulaire configuré pour recevoir le troisième stator 304. Ainsi, le troisième stator 304 est enveloppé par le troisième rotor 302 de manière circonférentielle.

Tel que représenté sur la figure 7, les première 100 et troisième 300 machines électriques sont disposées symétriquement de part et d'autre de la deuxième machine électrique 200.

On comprend que pour monter le générateur électrique 10 tel que représenté sur la figure 7, on monte, de manière similaire au montage précédemment décrit, la première machine électrique 100 et le deuxième stator 204 sur les premiers moyens de liaison 14. On monte ensuite les deuxièmes moyens de liaison 66 sur le deuxième stator 204, l'extrémité inférieure des deuxièmes moyens de liaison 66 étant fixée au châssis 55. La troisième machine électrique 300 est ensuite montée sur les seconds moyens de liaison 66, la première paroi 306 du troisième rotor 302 étant montée sur le troisième roulement 62, alors que le troisième stator 304 est monté sur l'extrémité supérieure des deuxièmes moyens de liaison 66.

Le deuxième rotor 202 est ensuite engagé entre les première 100 et troisième 300 machines électriques, des deuxièmes moyens de solidarisation azimutale 68 étant formés sur la deuxième paroi 208 de la deuxième machine électrique 200 et sur la première paroi 306 de la troisième machine électrique 300.

On comprend donc que les deuxièmes moyens de solidarisation azimutale 68 sont configurés pour relier ensemble les deuxième et troisième logements annulaires définis respectivement par les deuxième 202 et troisième 302 rotors.

Ainsi, et manière similaire à la description précédente en particulier en référence à la figure 6, l'hélice 54 entraîne le moyeu 52 en rotation autour du premier axe X, de telle sorte que le premier 102 rotor est entraîné en rotation autour du premier axe X par l'intermédiaire des moyens de fixation 33. Par suite, les deuxième 202 et troisième 302 rotors étant solidarisés au premier rotor 102 par les premiers 12 et deuxièmes 68 moyens de solidarisation azimutale, ils sont entraînés simultanément en rotation autour du premier axe X. Les premier 104, deuxième 204 et troisième 304 stators n'étant, pour leur part, pas entraînés en rotation autour du premier axe X, par la coopération respective de la partie induite des premier, deuxième et troisième 104, 204, 304 stators avec la partie inductive des premier, deuxième et troisième rotors 102, 202, 302, les première, deuxième et troisième 100, 200, 300 machines électriques génèrent respectivement un premier, un deuxième et un troisième flux magnétiques.

Les caractéristiques détaillées précédemment, quant à la structure des première et deuxième 100, 200 machines électriques restent bien évidemment applicables pour la troisième machine électrique 300. En particulier, des perforations peuvent être agencées dans les deuxièmes moyens de liaison 66 pour permettre au système de ventilation 56 de ventiler les première, deuxième et troisième 100, 200, 300 machines électriques.

L'ensemble de la description ci-dessus est donné à titre d'exemple, et n'est donc pas limitatif de l'invention.

En particulier, l'invention, bien que particulièrement détaillée pour des générateurs électriques comportant deux ou trois machines électriques, peut de manière directe et évidente être étendue à un nombre supérieur de machines électriques.