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Title:
VERTICAL AXIS WIND TURBINE WITH REINFORCING FRAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/023190
Kind Code:
A1
Abstract:
This wind turbine (100), the rotor of which has a vertical axis (103), is mounted on a base (101) and equipped with a frame (105) which is fixed relative to the base. The height of the frame is substantially equal to that of the aerial portion of the rotor axis. The frame uprights form polygons contained in at least two vertical planes and at least one horizontal plane different from the upper surface of the base. At least one main reinforcing cross-member (108), with a direction being contained within a horizontal plane and intersecting with the axis of the rotor close to the upper end of said axis, is attached to the frame. It is further provided with a guide device rotating with the rotor.

Inventors:
ROUY BRUNO (FR)
ARRIBAGÉ JEAN-PHILIPPE (FR)
Application Number:
PCT/EP2021/070633
Publication Date:
February 03, 2022
Filing Date:
July 23, 2021
Export Citation:
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Assignee:
THELXINOE (FR)
International Classes:
F03D3/00
Domestic Patent References:
WO2012023203A12012-02-23
Foreign References:
EP1096144A22001-05-02
US20120292912A12012-11-22
SI25160A2017-09-29
Attorney, Agent or Firm:
FIDAL INNOVATION (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Eolienne (100) comprenant au moins un rotor d’axe (103) vertical s’étendant entre une extrémité inférieure et une extrémité supérieure, et montée sur une embase (101) présentant une surface supérieure, caractérisée en ce que l’éolienne est équipée d’une ossature (105)

- fixe par rapport à l’embase (101) ;

- de hauteur sensiblement égale à celle de la partie aérienne, c’est-à-dire se trouvant au- dessus de l’embase, de l’axe (103) du rotor ;

- dont les montants forment des polygones contenus dans au moins deux plans verticaux et au moins un plan horizontal différent de la surface supérieure de l'embase ; et en ce qu’au moins une traverse principale (108) est fixée sur ladite ossature, la direction de ladite traverse principale (108) étant contenue dans un plan horizontal et sécante avec l’axe (103) du rotor à proximité de l’extrémité supérieure de l’axe du rotor, ladite traverse principale (108) étant munie d’un dispositif (110) de guidage en rotation du rotor.

2. Eolienne suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu’au moins une traverse complémentaire (109) est fixée sur l’ossature (105), la direction de ladite traverse complémentaire (109) étant contenue dans un plan horizontal et sécante avec l’axe du rotor à proximité de l’extrémité inférieure de la partie aérienne, c’est-à-dire se trouvant au-dessus de l’embase, de l’axe du rotor, ladite traverse complémentaire (109) étant munie d’un dispositif (110) de guidage en rotation du rotor.

3. Eolienne suivant l’une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisée en ce que ladite ossature (105) est formée d’au moins deux cadres rectangulaires (106) contenus dans des plans dont l’intersection est verticale, les cadres étant liés par l’intermédiaire d’au moins deux traverses latérales (107) de directions horizontales de sorte que l’angle dièdre entre les plans de ces deux cadres rectangulaires (106) est fixé.

4. Eolienne suivant l’une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisée en ce que ladite ossature (105) est formée d’au moins deux cadres rectangulaires (106) contenus dans des plans verticaux parallèles et liés par l’intermédiaire d’au moins deux traverses latérales (107) de directions horizontales et orthogonales aux plans desdits cadres rectangulaires (106).

5. Eolienne suivant l’une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu’elle est équipée d’une ou plusieurs portions de cylindre d’axe vertical (301), liées à ladite ossature (105) de sorte que ces portions forment globalement un cylindre dont les bases sont évidées et dont la surface latérale a une structure alvéolaire, formant une grille substantiellement perméable à l’air.

6. Eolienne suivant la revendication 5 caractérisée en ce que la liaison entre l’au moins une portion de cylindre (301) et ladite ossature (105) est une liaison encastrement.

7. Eolienne suivant l’une des revendications 5 à 6 caractérisée en ce que le moment quadratique en flexion [respectivement en torsion] de ladite ossature (105) par rapport à une direction perpendiculaire à l’axe vertical de rotation du rotor [respectivement par rapport à l'axe vertical de rotation du rotor] est du même ordre de grandeur que la somme des moments quadratiques en flexion [respectivement en torsion] par rapport à cette direction perpendiculaire à l’axe vertical de rotation du rotor [respectivement par rapport à l'axe vertical de rotation du rotor] desdites portions de cylindre (301).

8. Eolienne suivant l’une des revendications 5 à 7 caractérisée en ce que la géométrie des alvéoles de ladite structure alvéolaire résiste à la compression suivant l’axe du rotor.

9. Eolienne suivant l’une des revendications 5 à 8 caractérisée en ce que la surface pleine de ladite surface latérale de structure alvéolaire représente au moins 20% de la surface latérale du cylindre dans lequel elle s’inscrit.

10. Eolienne suivant l’une des revendications 5 à 9 caractérisée en ce que la surface pleine de ladite surface latérale de structure alvéolaire représente au plus 40% de la surface latérale du cylindre dans lequel elle s’inscrit.

11. Eolienne suivant l’une des revendications 5 à 10 caractérisée en ce que les dimensions caractéristiques des alvéoles de ladite structure alvéolaire sont choisies pour que la structure alvéolaire forme une grille substantiellement perméable à l’air et limite l’accès au rotor à des êtres humains et/ou des volatiles et/ou des mammifères de taille supérieure à une taille limite prédéterminée.

12. Procédé d’assemblage d’une éolienne (100) à axe vertical comprenant : a. on fournit au moins un rotor d’axe (103) vertical s’étendant entre une extrémité inférieure et une extrémité supérieure, et monté sur une embase (101) présentant une surface supérieure, b. on équipe l’éolienne d’une ossature (105)

- fixe par rapport à l’embase (101);

- de hauteur sensiblement égale à celle de la partie aérienne, c’est-à-dire se trouvant au- dessus de l’embase, de l’axe (103) du rotor ;

- dont les montants forment des polygones contenus dans au moins deux plans verticaux et au moins un plan horizontal différent de la surface supérieure de l'embase ; c. on fixe au moins une traverse principale (108) sur ladite ossature (105), la direction de la traverse principale (108) étant contenue dans un plan horizontal et sécante avec l’axe du rotor à proximité de l’extrémité supérieure de l’axe du rotor, la traverse principale (108) étant munie d’un dispositif (110) de guidage en rotation du rotor.

13. Procédé d’assemblage d’une éolienne (100) selon la revendication 12 dans lequel l’ossature (105) et l’au moins une traverse principale (108) sont adaptés pour être assemblés en post-équipement.

14. Procédé d’assemblage d’une éolienne (100) selon la revendication 12 ou la revendication 13, dans lequel on équipe l'éolienne (100) d’une ou plusieurs portions de cylindre d’axe vertical (301), liées à ladite ossature (105) de sorte que ces portions forment globalement un cylindre dont les bases sont évidées et dont la surface latérale a une structure alvéolaire, formant une grille substantiellement perméable à l’air.

Description:
EOLIENNE A AXE VERTICALE AVEC OSSATURE DE RENFORT

DOMAINE DE L’INVENTION

[1] La présente invention se rapporte à une éolienne à axe vertical.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE

[2] Dans le domaine de la production d’énergie électrique par les éoliennes, il est connu d’utiliser des éoliennes verticales. De telles éoliennes comportent un rotor, comprenant notamment des pales, dont le mouvement de rotation se fait autour d’un axe vertical, ainsi qu’une génératrice, en général placée dans l’embase de l’éolienne.

[3] Les éoliennes à axe vertical sont souvent bien adaptées pour alimenter directement des dispositifs demandant une puissance modérée, par exemple pour des usages domestiques, dans le domaine de l’éclairage public ou encore le domaine agricole.

[4] La puissance générée dépend de la forme globale des pales mais aussi de leur hauteur, donc de la hauteur de l’axe du rotor. Si cette dernière hauteur est trop importante, il peut être nécessaire de maintenir l’axe dans sa position verticale par l’intermédiaire de dispositifs appropriés, tels que des haubans, qui reprennent les efforts exercés sur la partie supérieure de l’axe. L’inconvénient de ces dispositifs de stabilisation est qu’ils augmentent l’emprise au sol de l'éolienne.

[5] On constate par ailleurs sur les éoliennes verticales, notamment les éoliennes de type Darrieus, des efforts d’origine aérodynamique dont les fluctuations sont rapides du fait de leur positionnement dans des zones de vent très variable. Cela entraîne des vibrations qui fatiguent le palier à la base de l’axe.

[6] En outre, ces éoliennes peuvent être exposées à des rafales ou des bourrasques, qui peuvent solliciter l’axe du rotor en flexion et/ou en torsion.

[7] Il est d’usage de limiter le moins possible l’accès de l’air aux pales, pour ne pas diminuer la puissance des éoliennes à axe vertical. Des dispositifs limitant la circulation de l’air autour des éoliennes à axe vertical visent en général à pallier un autre inconvénient de ces éoliennes, à savoir qu’elles sont souvent placées dans des endroits accessibles aux êtres humains. La rotation des pales peut de ce fait entraîner des risques de blessures. Il est donc courant de recouvrir l’éolienne d’une grille de protection, la rendant ainsi inaccessible aussi bien aux êtres humains qu’aux volatiles ou autres animaux d’une taille supérieure aux dimensions caractéristiques de la maille de la grille. [8] La demande de brevet U S2012/0292912A1 décrit par exemple une éolienne à axe vertical, éventuellement équipée d’une grille de protection du rotor. Cette grille est fixe par rapport à l’embase de l’éolienne.

[9] Le document SI25160A décrit lui aussi une éolienne à axe verticale, pourvue d’une grille de protection liée à la partie supérieure de l’axe du rotor, mais sans dispositif de liaison avec la partie inférieure de l’axe du rotor.

[10] Toutefois, dans aucun de ces documents l’adjonction de la grille de protection ne permet de renforcer le rotor contre des sollicitations en flexion et/ou en torsion par rapport à son axe de rotation. L’invention vise ainsi à augmenter la résistance de l’éolienne à axe vertical à des efforts en flexion et/ou torsion par rapport à son axe de rotation.

RESUME DE L’INVENTION

[11] Ainsi, l’invention se rapporte à une éolienne à axe vertical. Le rotor de l’éolienne présente un axe vertical qui s’étend entre une extrémité inférieure et une extrémité supérieure. Le rotor est monté sur une embase présentant une surface supérieure. L’éolienne est de plus équipée d’une ossature rigide par rapport à l’embase et de hauteur sensiblement égale à celle de la partie aérienne de l’axe du rotor, c’est-à-dire de la partie de l’axe du rotor se trouvant au-dessus de l’embase.

[12] Les montants de l’ossature sont agencés pour former des polygones contenus dans au moins deux plans verticaux et au moins un plan horizontal différent de la surface supérieure de l’embase.

[13] Au moins une traverse, dite traverse « principale », est fixée sur l’ossature, de sorte que sa direction soit contenue dans un plan horizontal, et sécante avec l’axe du rotor à proximité de l’extrémité supérieure de l’axe du rotor. Cette traverse se trouve donc dans un plan horizontal à proximité de l’extrémité supérieure de l’axe du rotor, et est munie d’un dispositif de guidage en rotation du rotor.

[14] Les montants sont notamment ainsi agencés de manière à ce que l’ossature soit à forte rigidité, peu déformable du fait d’une contrainte en flexion ou en torsion par rapport à l’axe du rotor.

[15] La surface supérieure de l’embase est appelée plan de l’embase dans le cas où cette surface supérieure est plane.

[16] Grâce à ces dispositions, l’éolienne est renforcée en torsion et/ou en flexion par rapport à l’axe du rotor et par rapport à l’usure du palier ou du dispositif de guidage en rotation équivalent assurant la liaison pivot du rotor par rapport à l’embase au niveau de la partie inférieure de l’axe du rotor.

[17] En particulier, les efforts exercés sur la partie haute de l’axe du rotor sont en partie repris par la traverse principale et l’ossature à laquelle elle est liée, ce qui limite les efforts exercés sur le dispositif de guidage en rotation du rotor par rapport à l’embase.

[18] Selon différents aspects, il est possible de prévoir l’une et/ou l’autre des dispositions ci-dessous.

[19] Selon une réalisation, au moins une traverse complémentaire est fixée sur l’ossature. La direction de cette traverse complémentaire est contenue dans un plan horizontal et sécante avec l’axe du rotor à proximité de l’extrémité inférieure de la partie aérienne de l’axe du rotor, et cette traverse complémentaire est fixée sur l’ossature. Cette traverse complémentaire est de plus munie d’un dispositif de guidage en rotation du rotor, par exemple un palier.

[20] Cette disposition permet un meilleur renforcement de l’éolienne en torsion et/ou en flexion par rapport à l’axe du rotor et par rapport à l’usure du palier ou du dispositif équivalent assurant la liaison pivot du rotor par rapport à l’embase au niveau de la partie inférieure de l’axe du rotor.

[21] En particulier, les efforts exercés sur la partie basse de l’axe du rotor sont en partie repris par la traverse complémentaire et l’ossature à laquelle elle est liée, ce qui limite les efforts exercés sur le dispositif de guidage en rotation du rotor par rapport à l’embase.

[22] Selon une réalisation, l’ossature est formée d’au moins deux cadres rectangulaires contenus dans des plans dont l’intersection est verticale. Les cadres rectangulaires sont liés par l’intermédiaire d’au moins deux traverses, dites traverses « latérales » de directions horizontales, de sorte que ces cadres forment entre eux un angle dièdre fixé.

[23] Cette disposition permet d’assurer la rigidité de l’ossature, qui est comprend une pluralité de triangles et de rectangles, dont la déformation n’est pas possible sous l’effet des efforts qu’elle reprend. Ceci contribue à augmenter la durée de vie de l'éolienne.

[24] Selon une réalisation, l’ossature est formée d’au moins deux cadres rectangulaires contenus dans des plans verticaux parallèles. Ces cadres sont liés par l’intermédiaire d’au moins deux traverses latérales de directions horizontales. Les directions des traverses latérales sont orthogonales aux plans des cadres rectangulaires.

[25] Dans ce cas, l’ossature est basée sur une géométrie parallélépipédique qui permet non seulement d’assurer une résistance satisfaisante de l’ossature face à la déformation sous l’effet des efforts qu’elle reprend, mais aussi de définir un volume intérieur à l’ossature suffisant pour permettre la rotation de pales ayant un encombrement important.

[26] Selon une réalisation, l’éolienne est équipée d’une ou plusieurs portions de cylindre d’axe vertical, liées à l’ossature de sorte que ces portions forment globalement un cylindre dont les bases sont évidées et dont la surface latérale a une structure alvéolaire, formant une grille substantiellement perméable à l’air.

[27] Grâce à cette disposition, l’accès au rotor est limité pour les êtres humains ou les animaux. L’éolienne est donc sécurisée.

[28] La structure alvéolaire permet de conserver un flux d’air suffisant pour que la puissance de l’éolienne reste satisfaisante.

[29] Par ailleurs, comme la grille est liée à l’ossature, la grille contribue à rigidifier l’ossature et donc à permettre une reprise d’efforts importants. La durée de vie de l’éolienne est ainsi augmentée.

[30] Selon une réalisation, la liaison entre au moins une portion de cylindre et l’ossature est de type encastrement.

[31] Grâce à cette disposition, la portion de cylindre est rendue solidaire de l’ossature, ce qui permet une bonne reprise d’effort. Dans un mode de réalisation particulier, cette liaison encastrement peut être temporaire, de manière à permettre le post-montage de la grille et/ou son démontage si nécessaire, par exemple pour des opérations de maintenance sur le rotor.

[32] Selon une réalisation, le moment quadratique en flexion de l’ossature par rapport à une (ou plusieurs) direction(s) perpendiculaire(s) à l’axe vertical de rotation du rotor est du même ordre de grandeur que la somme des moments quadratiques en flexion par rapport à cette (ou ces) direction(s) perpendiculaire(s) à l’axe vertical de rotation du rotor des portions de cylindre.

[33] Notamment, les matériaux constituant l’ossature et les portions de cylindre ainsi que leurs géométries peuvent être choisie dans ce sens.

[34] Cette disposition permet à l’ossature de renforcer le rotor et aux portions de cylindre de renforcer l’ensemble formé par le rotor et l’ossature par rapport aux sollicitations en flexion par rapport à une ou plusieurs directions perpendiculaires à son axe de rotation auxquelles ces différents éléments peuvent être exposés, et donc d’augmenter la durée de vie de l’éolienne, mais aussi de la rendre utilisable dans une gamme de conditions météorologiques plus variée. [35] Selon une réalisation, le moment quadratique en torsion de l’ossature par rapport à l’axe vertical de rotation du rotor est du même ordre de grandeur que la somme des moments quadratiques en torsion par rapport à l’axe vertical de rotation du rotor des portions de cylindre.

[36] Cette disposition permet à l’ossature de renforcer le rotor et aux portions de cylindre de renforcer l’ensemble formé par le rotor et l’ossature par rapport aux sollicitations en torsion par rapport à son axe de rotation auxquelles ils peuvent être exposés, et donc d’augmenter la durée de vie de l’éolienne mais aussi de la rendre utilisable dans une gamme de conditions météorologiques plus variée.

[37] Selon une réalisation, la géométrie des alvéoles, c’est-à-dire de la maille, de la structure alvéolaire résiste à la compression suivant l’axe du rotor.

[38] Cette disposition permet à la structure alvéolaire de reprendre des efforts en compression suivant l’axe du rotor, et donc de renforcer l’ossature du rotor par rapport à une sollicitation en compression dans la direction de son axe de rotation.

[39] Selon une réalisation, la surface pleine de la surface latérale de la structure alvéolaire représente au moins 20% de la surface latérale du cylindre dans lequel elle s’inscrit.

[40] Cette disposition permet de limiter l’accès d’êtres vivants au rotor de manière satisfaisante.

[41] Selon une réalisation, la surface pleine de la surface latérale de la structure alvéolaire représente au plus 40% de la surface latérale du cylindre dans lequel elle s’inscrit.

[42] Cette disposition permet de conserver un flux d’air suffisant pour maintenir les performances de l’éolienne.

[43] Selon une réalisation, les dimensions caractéristiques des alvéoles de la structure alvéolaire sont choisies de sorte que la structure alvéolaire forme une grille substantiellement perméable à l’aire et limite l’accès au rotor à des êtres humains et/ou des volatiles et/ou des mammifères de taille supérieure à une taille limite prédéterminée.

[44] L’invention concerne aussi un procédé d’assemblage d’une éolienne à axe vertical comprenant : a. on fournit au moins un rotor d’axe vertical s’étendant entre une extrémité inférieure et une extrémité supérieure, et monté sur une embase présentant une surface supérieure, b. on équipe l’éolienne d’une ossature

- fixe par rapport à l’embase ;

- de hauteur sensiblement égale à celle de la partie aérienne, c’est-à-dire se trouvant au-dessus de l’embase, de l’axe du rotor ; - dont les montants forment des polygones contenus dans au moins deux plans verticaux et au moins un plan horizontal différent de la surface supérieure de l'embase ; c. on fixe au moins une traverse, dite traverse « principale », sur l’ossature, la direction de la traverse principale étant contenue dans un plan horizontal et sécante avec l’axe du rotor à proximité de l’extrémité supérieure de l’axe du rotor, la traverse principale étant munie d’un dispositif de guidage en rotation du rotor.

[45] Selon un mode de réalisation, l’ossature et au moins une traverse principale sont adaptés pour être assemblés en post-équipement.

[46] La traverse principale peut notamment être constituée de deux éléments permettant son montage / démontage sans démonter le palier du rotor.

[47] Cette disposition permet de renforcer simplement une éolienne déjà installée au moyen de l’ossature et des éventuelles traverses.

[48] Selon un mode de réalisation, dans le procédé d’assemblage, on équipe l’éolienne d’une ou plusieurs portions de cylindre d’axe vertical, liées à l’ossature de sorte que ces portions forment globalement un cylindre dont les bases sont évidées et dont la surface latérale a une structure alvéolaire, formant une grille substantiellement perméable à l’air.

[49] Cette disposition permet de renforcer simplement une éolienne (déjà installée ou non) équipée d’une ossature, au moyen de la grille, et d’améliorer sa sécurisation.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

[50] Des modes de réalisation de l’invention seront décrits ci-dessous par référence aux dessins, décrits brièvement ci-dessous :

[51] [Fig. 1] représente une éolienne à axe vertical muni d’une ossature suivant l’invention

[52] [Fig. 2] est une vue de dessus de cette éolienne.

[53] [Fig. 3] est une vue de face de l’embase de l’éolienne équipée de l’ossature assemblée avec les portions de cylindre.

[54] [Fig. 4] est une vue de dessus de l’embase de l’éolienne équipée de l’ossature assemblée avec les portions de cylindre.

[55] [Fig. 5] représente les étapes d’assemblage d’une traverse 108 constituée de deux parties symétriques 108a et 108b.

[56] [Fig. 6] représente une vue de face de l’éolienne assemblée avec les portions de cylindre.

[57] Sur les dessins, des références identiques désignent des objets identiques ou similaires. DESCRIPTION DETAILLEE

[58] L’éolienne 100 pour laquelle l’ossature est prévue est une éolienne à axe vertical. Une telle éolienne présente une embase 101, par exemple cylindrique ou parallélépipédique, dans laquelle il est possible de placer une génératrice 102, ainsi que des éléments de transmission tels que des éléments d’accouplement élastique, des engrenages ou poulies et courroie, un volant d'inertie, un frein,...).

[59] L’embase présente une surface supérieure, au-dessus de laquelle se trouve la partie dite « aérienne » du rotor. Cette surface supérieure peut être plane, et sera dans ce cas appelée « plan de l’embase ».

[60] Sur cette embase, un rotor est monté en liaison pivot d’axe vertical, comprenant au moins un axe 103 dont des pales 104 sont solidaires.

[61] La géométrie des pales 104 peut être librement choisie. A titre d’exemples non limitatifs, il peut s’agir d’une éolienne de type Darrieus, ou Savonius.

[62] Une ossature 105 est fixée sur l’embase 101, au moyen de vis ou de tout autre dispositif permettant de réaliser une liaison encastrement.

[63] L’ossature 105 entoure le rotor sur une fraction significative de sa hauteur. Le volume intérieur de l’ossature 105 est suffisant pour que la rotation des pales 104 ne soit pas entravée lorsque l’ossature est fixée sur l’embase.

[64] Selon un mode de réalisation, l’ossature 105 est constituée de deux cadres rectangulaires 106 de même hauteur, verticaux et parallèles liés entre eux au niveau de leurs montants supérieurs par deux traverses horizontales 107, dites « traverses latérales », de manière à ce que l’ossature 105 forme un parallélépipède rectangle évidé et aussi peu déformable que possible après liaison à l’embase 101.

[65] Ce mode de réalisation n’est pas limitatif. A titre d’exemple, l’ossature 105 peut être constituée de montants verticaux de même hauteur, liés par des traverses horizontales latérales 107 de manière à former après fixation sur l’embase un prisme droit évidé, de base polygonale, par exemple triangulaire. L’ossature 105 ainsi constituée est indéformable.

[66] Par « ossature indéformable », on entend une ossature dont les angles entres les différents montants et/ou traverses sont constants ou quasiment constants pour une utilisation normale de l’éolienne. Dans ce sens, une poutre triangulée ou un treillis carré muni d’un montant suivant sa diagonale sont indéformables en traction et en compression. [67] L’ossature 105 décrite ici n’est pas articulée ce qui contribue à son caractère indéformable.

[68] Dans un mode de réalisation, les montants verticaux de l’ossature 105 sont reliés à des traverses horizontales latérales 107 uniquement au niveau de leurs extrémités supérieures, l’embase remplaçant alors les traverses horizontales latérales 107 nécessaires au niveau de la partie basse des montants verticaux pour rigidifier l’ossature.

[69] Il est aussi possible d’envisager une ossature 105 en treillis.

[70] Selon un mode de réalisation, l’ossature 105 peut être assemblée a posteriori sur une éolienne verticale 100, les cadres 106 ou montants et les traverses latérales 107 étant assemblés les uns après les autres.

[71] L’ossature 105 est par exemple formée d’un matériau métallique ou non métallique, comme de la fibre de verre.

[72] Sur la partie supérieure de cette ossature 105 est fixée au moins une traverse 108, dite « traverse principale », dont la direction coupe celle de l’axe de rotation 103 et comprenant au milieu de sa longueur un dispositif de guidage 110 permettant de guider le rotor en rotation au niveau de la partie supérieure de l’axe du rotor.

[73] A titre d’exemple non limitatif, ce dispositif de guidage est un palier.

[74] Le positionnement de la traverse principale 108 suffisamment loin de l’embase dans la direction de l’axe du rotor assure un guidage en rotation du rotor. L’usure du dispositif du guidage 110 (par exemple un palier) assurant la liaison pivot entre le rotor et l’embase 101 est ainsi ralentie.

[75] La traverse principale 108 permet aussi de reprendre une partie des efforts en flexion et/ou en torsion qui s’exercent sur l’axe 103 du rotor et de les répartir sur l’ossature 105. Cette disposition permet donc de renforcer l’éolienne par rapport à une sollicitation en flexion et/ou en torsion par rapport à l’axe 103 de rotation du rotor.

[76] Selon un mode de réalisation particulier, chaque traverse principale 108 est constituée de deux parties symétriques, parmi lesquelles on définit une première partiel 08a et une seconde partie 108 b, qui viennent s’assembler de part et d’autre de l’axe de rotation 103. Cette disposition permet notamment d’assembler l’ossature 105, comprenant les montants ou cadres 106 et les traverses latérales 107, ainsi que la ou les traverses principales 108 a posteriori sur une éolienne à axe vertical 100. [77] Dans un mode de réalisation particulier, un ou plusieurs éléments de guidage 110 peuvent avoir été montés au préalable sur l'axe 103 en prévision d’une installation ultérieure de l’ossature 105 et des traverses principales 108.

[78] En variante, notamment si un seul élément de guidage 110 est utilisé et placé sur la partie de l’axe 103 du rotor la plus éloignée de l’embase 101, cet élément de guidage peut être installé en post-montage, en même temps que la traverse principale 108 dans laquelle il doit être placé.

[79] Selon un mode de réalisation, plusieurs traverses principales 108 peuvent être prévues. Par exemple deux traverses principales 108 peuvent être disposées de manière à ce qu’elles soient orthogonales entre elles. Cette disposition permet d’obtenir une reprise des efforts et un renforcement plus isotrope.

[80] Selon un mode de réalisation, une traverse 109, dite « complémentaire » peut être prévue. Une traverse complémentaire 109 est identique à une traverse principale 108 mais disposée dans un plan horizontal proche l’extrémité inférieure de la partie aérienne - c’est-à-dire se trouvant au-dessus de l’embase 101 - de l’axe 103 du rotor.

[81] Une traverse complémentaire 109 guide l’axe 103 du rotor en rotation et reprend une partie des efforts qui s’exercent sur l’axe 103 du rotor en flexion et/ou rotation pour les renvoyer sur l’ossature 105. Cette traverse complémentaire 109 contribue donc au renforcement de l’éolienne 100 en flexion et/ou torsion par rapport à son axe de rotation 103 et à limiter l’usure des paliers, ou autres dispositifs de guidage en rotation, de l’axe 103 du rotor.

[82] Selon un mode de réalisation, plusieurs traverses complémentaires 109 peuvent être prévues. Par exemple deux traverses complémentaires 109 peuvent être disposées de manière à ce qu’elles soient orthogonales entre elles. Cette disposition permet d’obtenir une reprise des efforts et un renforcement de l’éolienne 100 plus isotrope.

[83] Si la forme des pales le permet, il est aussi possible de prévoir plusieurs traverses dites « traverses additionnelles », analogues à une traverse complémentaire 109, réparties le long de l’axe du rotor entre la ou les traverses principales 108 et la ou les traverses complémentaires 109.

[84] Les directions des traverses principales 108 et complémentaires 109 peuvent être réparties autour de l’axe du rotor de manière à obtenir une reprise d’efforts la plus isotrope possible pour le nombre de traverses principales 108 et complémentaires 109 choisies. [85] Selon un mode de réalisation particulier, chaque traverse complémentaire 109 est constituée suivant le même principe qu’une traverse principale 108 de deux parties symétriques, parmi lesquelles on définit une première partie 109a et une seconde partie 109b, qui viennent s’assembler de part et d’autre de l’axe de rotation 103. Cette disposition permet notamment d’assembler l’ossature 105 et une traverse complémentaire 109 a posteriori sur une éolienne à axe vertical 100.

[86] Dans un mode de réalisation particulier, un ou plusieurs éléments de guidage 110 peuvent avoir été montés au préalable sur l'axe 103 en prévision d’une installation ultérieure d’une ou plusieurs traverses complémentaires 109, de manière à permettre le post-montage de l’ossature 105 et des traverses complémentaires 109.

[87] Selon un mode de réalisation particulier, la nature des matériaux constituant l’ossature 105 et les traverses principales 108 et le cas échéant les traverses complémentaires 109 ou encore les traverses additionnelles, ainsi que les sections des montants de l’ossature et des traverses sont choisies de manière à ce que les moments quadratiques en flexion et/ou en torsion par rapport à l’axe du rotor de l’ensemble ossature + traverse(s) principale(s) 108 et le cas échéant traverse(s) complémentaire(s) 109 et/ou additionnelle(s) soient suffisamment élevés pour renforcer le rotor en torsion et/ou en flexion dans la gamme de contraintes à laquelle il est soumis lorsque l’éolienne 100 fonctionne du fait de sa position et des vents auxquels elle est exposée.

[88] Les éléments constituant l’ossature 105 se trouvent naturellement loin de l’axe de rotation 103. Il est donc possible d’obtenir des moments quadratiques satisfaisants avec une ossature de masse raisonnable. Par ailleurs, comme l’ossature 105 n’est pas entraînée en rotation avec le rotor, et qu’elle est évidée, l’impact de l’ossature 105 sur le rendement de l’éolienne est limité.

[89] Selon un mode de réalisation particulier, l’éolienne 100 est de plus équipée de portions de cylindre 301 d’axe vertical, par exemple de deux demi-cylindres. Ces portions de cylindres sont fixées sur l’ossature 105, par exemple au moyen de vis réparties sur les montants de l’ossature 105.

[90] Les portions de cylindre 301 constituent un cylindre droit d’axe l’axe du rotor et dont les bases sont évidées et dont la surface latérale présente une structure alvéolaire 601.

[91] Dans le cas où la base du cylindre est circulaire, la symétrie de révolution du cylindre par rapport à l’axe du rotor est particulièrement adaptée pour obtenir un renforcement aussi isotrope que possible.

[92] Toutefois d’autres géométries pourraient éventuellement être envisagées, en fonction de l’environnement dans lequel l’éolienne est utilisée. Ainsi, dans le cas où une direction de vent dominant est connue, une base de cylindre elliptique de grand axe perpendiculaire à cette direction peut être avantageuse.

[93] Les alvéoles de la structure alvéolaire 601 permettent le passage de l’air afin qu’il puisse effectivement mettre en rotation les pales 104 de l’éolienne.

[94] La géométrie des alvéoles, le matériau et son épaisseur notamment peuvent être choisis selon des critères de renforcement mécanique et/ou de perméabilité à l’air et/ou esthétiques.

[95] La surface des alvéoles est ainsi choisie de façon à ce que le rendement de l’éolienne reste satisfaisant. Pour cela, on pourra par exemple limiter supérieurement la fraction pleine de la surface latérale du cylindre constitué par les portions de cylindre 301 à 40 %.

[96] A titre d’exemples non limitatifs, les alvéoles peuvent prendre la forme de cercles, d’hexagones ou de parallélogrammes.

[97] Le matériau, la géométrie et/ou les dimensions des alvéoles peuvent être choisis de manière à ce que les moments quadratiques en flexion et/ou en torsion par rapport à l’axe 103 du rotor de l’ensemble des portions de cylindre 301 soient suffisamment élevés pour renforcer le rotor en torsion et/ou en flexion dans la gamme de contraintes à laquelle il est soumis lorsque l’éolienne 100 fonctionne du fait de sa position et des vents auxquels elle est exposée.

[98] Selon un mode de réalisation, les moments quadratiques en flexion par rapport à une ou plusieurs directions perpendiculaires à l’axe du rotor 103 de l’ensemble des portions de cylindre et de l’ensemble ossature + traverse(s) principale(s)108 et le cas échéant traverse(s) complémentaire(s)109 et/ou additionnelle(s) sont du même ordre de grandeur, de sorte que chacun de ces deux ensembles contribue substantiellement au renforcement de l’éolienne en flexion par rapport à cet axe.

[99] Selon un mode de réalisation, les moments quadratiques en torsion par rapport à l’axe du rotor 103 de l’ensemble des portions de cylindre et de l’ensemble ossature + traverse(s) principale(s) 108 et le cas échéant traverse(s) complémentaire(s) 109 et/ou additionnelle(s) sont du même ordre de grandeur, de sorte que chacun de ces deux ensembles contribue substantiellement au renforcement de l’éolienne 100 en torsion par rapport à cet axe.

[100] La structure alvéolaire 601 peut par exemple être métallique ou non métallique (matériau composite ou autre) et la fraction de surface pleine par rapport à la surface latérale du cylindre dans lequel elle s’inscrit peut être limitée inférieurement à 20 %. [101] En outre, la géométrie des alvéoles peut être fixée de manière à ce que l’ensemble des portions de cylindre 301, une fois assemblé sur l'éolienne 100, résiste à des efforts en compression suivant l’axe du cylindre dans une gamme particulière.

[102] Enfin, les dimensions de la maille des alvéoles peuvent être choisies pour empêcher le contact de certains êtres vivants, comme des êtres humains, des volatiles ou encore de petits mammifères avec les parties tournantes du rotor. Cette disposition permet à l’ensemble ossature + portions de cylindre d’avoir simultanément un effet de renforcement de l’éolienne et un effet de protection contre les risques de blessures du fait de la rotation des pales de l’éolienne.

LISTE DES SIGNES DE REFERENCE

100 : éolienne à axe vertical

101 : embase de l’éolienne

102 : génératrice (ou alternateur), y compris les éléments de transmission

103 : axe du rotor

104 : pale du rotor

105 : ossature

106 : cadre rectangulaire de l’ossature

107 : traverse latérale

108 : traverse principale

108a : première partie d’une traverse principale 108 108b : deuxième partie d’une traverse principale 108

109 : traverse complémentaire

109a : première partie d’une traverse complémentaire 109 109b : deuxième partie d’une traverse complémentaire 109

110 : élément de guidage en rotation 301 : portion de cylindre d’axe vertical