Elle concerne plus particulièrement un système de production d'énergie électrique du type tour comportant plusieurs dispositifs du type éolienne, à axes verticaux, fonctionnant à partir de l'énergie éolienne.

On appellera ci-après"éoliennes"les"dispositifs du type éolienne", dans un but de simplification, De mme, on se placera dans le cas de l'application principale de l'invention, à savoir la production d'énergie électrique à partir de l'énergie éolienne, sauf mention contraire.

Dans l'art connu, il a été proposé de nombreux systèmes mettant en oeuvre des éoliennes, par exemple des éoliennes à bras multiples. A titre d'exemple non exhaustif, on peut citer le système à trois bras décrit dans la demande de brevet WO 95/03488 (SONTECH ENERGY RESEARCH et GHANA MINISTERY OF ENERGY AND MINES).

Bien que les éoliennes selon l'art connu fonctionnent généralement correctement, elles ne sont pas dépourvues d'inconvénients. On peut citer les suivants : la captation du vent ou, de façon plus générale, de l'énergie fluide n'est pas toujours optimale, la nécessité de produire un effort important pour faire tourner les éoliennes, un rendement insuffisant, etc.

L'invention vise à pallier les inconvénients des dispositifs de l'art connu, et dont certains viennent d'tre rappelés.

Pour ce faire, selon une caractéristique importante, le système de production d'énergie électrique à partir d'énergie éolienne selon l'invention comprend une tour verticale munie de paire de bras horizontaux, disposées selon une configuration cruciforme autour de la tour, à intervalles réguliers, de façon préférentielle enroulés en hélice autour de sa périphérie. Les paires bras, par exemple au nombre de quatre pour un balayage angulaire de 180°, supportent des éoliennes munies chacune d'une pluralité d'ailettes horizontales.

Les ailettes, par exemple au nombre de huit, présentent un profil ouvert sur un côté et à angle aigu sur le côté opposé, ou tout profil équivalent. Cette disposition permet des les entraîner en rotation autour d'un axe vertical, lorsqu'elles sont soumises à la force du vent ou de tout autre fluide, préférentiellement dans le sens des aiguilles d'une montre.

Selon une autre caractéristique importante, une ceinture mince en matériau magnétique est positionnée à l'intérieur du corps des éoliennes, par exemple une mince ceinture en fer aimanté. Ces ceintures entourent des bobinages fixes et leurs noyaux magnétiques, formant le primaire de générateurs d'énergie électrique. Lorsque les éoliennes sont entraînées en rotation autour de leurs axes, elles induisent par variation de flux magnétique, des courants qui circulent dans les bobinages précités. L'énergie électrique ainsi produite est transportée vers l'extérieur des éoliennes par l'intermédiaire de connexions appropriées courant au travers de canaux radiaux.

On prévoit des paliers à roulements, à billes ou à rouleaux par exemple, pour faciliter la rotation sans contrainte des éoliennes autour d'axes verticaux.

Du fait de ces dispositions, le système de production d'énergie électrique à partir d'énergie éolienne présente de nombreux avantages et parmi lesquels : - Les éoliennes peuvent tourner rapidement, car elles n'entraînent pas des masses importantes (l'essentiel de la masse des générateurs d'énergie est immobile et supporté par les bras) et tournent sur des paliers à roulements.

- Puisque les éoliennes sont régulièrement réparties autour de la périphérie de la tour, elles sont actionnées quelle que soit la direction du vent ou, de façon plus générale du fluide les entraînant.

- En outre, du fait de la disposition en hélice des bras autour de la tour, plusieurs éoliennes sont actionnées en mme temps à chaque"étage", typiquement trois simultanément, sans"couper"le vent aux autres éolienens.

II est donc possible de générer une énergie électrique importante, dans un volume minimal, ce par des moyens écologiques mettant en oeuvre des énergies renouvelables et non polluantes.

L'invention a donc pour objet principal un système de production d'énergie, notamment électrique, à partir d'énergie fluidique exerçant une force

de poussée, notamment éolienne, comprenant une pluralité d'organes rotatifs entraînés par ladite force de poussée, caractérisé en ce qu'il comprend une tour verticale, en ce que ladite tour est munie d'une pluralité de paires de bras horizontaux, chaque paire supportant un desdits organes rotatifs, en ce que lesdites paires de bras sont disposées selon une configuration hélicoïdale autour de la dite tour, de façon que deux organes rotatifs adjacents soient verticalement décalés, en ce que lesdits organes rotatifs comprennent un corps muni d'une pluralité d'ailettes disposées horizontalement autour de la périphérie dudit corps, lesdites ailettes présentant une première face ouverte, de façon à tre entraînées par ladite force de poussée, et une seconde face, opposée à la première, à profil aigu, peu sensible à ladite force de poussée, de façon à pénétrer dans ledit fluide, en ce qu'il est prévu des arbres verticaux, disposés chacun entre une desdites paires de bras, autour desquels sont enfilés lesdits corps d'organes rotatifs et servant d'axe de rotation pour ceux-ci, et en ce qu'il est prévu des moyens de production de la dite énergie couplés aux dits organes rotatifs et produisant une énergie fonction de la vitesse de rotation desdits organes rotatifs.

L'invention va maintenant tre décrite de façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement, en vue de côté, un exemple de réalisation d'une tour support d'éoliennes et ses paires de bras supports, pour un système de production d'énergie électrique à partir d'énergie éolienne selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; - la figure 2 illustre la tour de la figure 1 en coupe ; - la figure 3 illustre, en coupe, un exemple de réalisation d'une des éoliennes supportée par les paires de bras de la tour des figures 1 et 2 ; - la figure 4 illustre un exemple de générateur utilisé dans le système de production d'énergie électrique à partir d'énergie éolienne selon l'invention ; - la figure 5 illustre, en coupe, un couvercle de corps d'éolienne ; - la figure 6 illustre, en vue de dessus, l'éolienne de la figure 3 ; - les figures 7 et 8 illustrent une éolienne munie d'un organe de freinage et cet organe de freinage, respectivement ;

-les figures 9A et 9B illustrent un bras d'éolienne en vue de face et de côté, respectivement ; - la figure 10 illustre, de façon schématique un système complet de production d'énergie électrique à partir d'énergie éolienne couplé à une centrale électrique ; et - la figure 11 illustre ce système vu de haut.

Dans ce qui suit, sans en limiter en quoi que ce soit la portée, on se placera ci-après dans le cadre de l'application préférée de l'invention, sauf mention contraire, c'est-à-dire dans le cas d'un système de production d'énergie électrique à partir d'énergie éolienne.

Un tel système 1, va maintenant tre décrit par référence aux figures 1 à 11.

Sur ces figures, les éléments identiques portent les mmes références et ne seront re-décrits qu'en tant que de besoin.

Les figures 1 et 2 illustrent, en vue de côté et en coupe respectivement, un exemple de réalisation d'une tour 2 munie de paires de bras supports 21. Des éoliennes 4 (figurées par un simple trait en pointillés sur la figure 2) sont disposées en bout de chacun des bras, plus précisément disposées entre deux bras 21 adjacents d'une paire (dans le sens de la hauteur) comme il sera montré, au regard des figures 10 et 11.

La tour peut tre constituée avantageusement par un mât cylindrique creux 20. La base 200 de la tour 2 peut tre enterrée, reposer sur le sol S ou sur une superstructure quelconque (bâtiment 70, par exemple comme illustré par la figure 10). Des moyens de fixation classiques (non représentés) bien connus de l'Homme de Métier sont mis en oeuvre et il est donc inutile de les décrire plus avant.

En tant que de besoin, on prévoit des organes 3, destinés au freinage des éoliennes. Ces organes 3 seront décrit ci-après par référence aux figures 7 et 8.

Comme le montre plus particulièrement la figure 2, des cavités, inférieures 210 et supérieures 211, sont prévues en bout des paires de bras 21, et de part et d'autre de ces bras 21. Ces cavités, 211 et 210, servent de logements, inférieurs et supérieurs, pour les arbres supports 500 de générateurs

d'énergie électrique 5 (figure 4). Naturellement les bras supérieurs et inférieurs de la tour 2 ne comportent qu'une cavité, respectivement 210 et 211, puisque les éoliennes 4 sont disposées entre deux bras 21 d'une mme paire 21.

On prévoit également des canaux longitudinaux 212 à l'intérieur des bras 21. Ces canaux permettent l'insertion de câbles électriques (non représentés sur les figures 1 et 2) destinés à conduire l'énergie électrique produite par les éoliennes à l'intérieur du mât cylindrique 20 la tour 2.

Enfin des cavités 22 sont réalisées dans ce mât 20 pour y assujettir les organes de freinage 3. La figure 3 illustre, en coupe et en vue de face, une des éoliennes 4 mises en oeuvre dans le système 1 et disposées entre deux bras 21.

L'éolienne 4 comprend un corps creux 40, sensiblement cylindrique, qui se prolonge en partie basse par un arbre creux 400, également cylindrique. Un anneau en métal fin 41 est disposé autour de l'arbre 400. II sert de pièce de frottement pour l'organe de freinage 3 (figures 7 et 8).

Une ceinture 42, d'éléments de faible épaisseur en matériau magnétique, tapisse la face interne du corps creux 40 de l'éolienne 4. Elle sert à induire des variations de flux magnétique dans les circuits primaires 50 (figure 4) d'une génératrice 5, et par là, à générer une énergie électrique, lorsque l'éolienne 4 tourne autour de son axe de rotation A.

On dispose, en périphérie du corps 40 de l'éolienne 4 une pluralité d'ailettes horizontales 6, par exemple huit ailettes. Ces ailettes 6 sont réparties régulièrement en périphérie et forment entre elles un angle a de 45° (dans l'exemple décrit). Les circuits primaires 50 des génératrices 5 sont disposés autour d'un arbre fixe 500, coaxial à l'axe de rotation A des éoliennes 4. Les arbres 500 sont disposés entre deux bras horizontaux 21 de la tour 2, plus précisément dans les logements 210 (partie supérieure) et 211 (partie inférieure), comme il a été indiqué en référence à la figure 2.

Le corps 40 de l'éolienne 4 est tout d'abords enfilé sur le primaire 500 de la génératrice 5, avant positionnement de celle-ci dans les logements 210 et 211, entre deux bras adjacents 21.

L'arbre 500 est muni de deux paliers à roulements, par exemple à billes ou à rouleaux : un roulement inférieur 52 (dans la zone basse 51 de l'arbre 500) et un roulement supérieur 53.

Le diamètre externe du roulement 52 est tel qu'il s'adapte au diamètre intérieur du col de l'arbre cylindrique creux 400.

On prévoit enfin un couvercle 43 pour fermer le corps 40 de l'éolienne 4. ce couvercle est muni d'un pas de vis 431 dual d'un pas de vis 401 interne réalisé dans la partie supérieure du corps 40. Le couvercle 43 comporte une ouverture centrale circulaire 430, dont le diamètre est déterminé de manière à recevoir le roulement 53.

De ce fait, l'éolienne 4 peut tourner autour de l'axe de rotation A, sans frottements.

L'arbre 500 comporte un canal central (non représenté) débouchant sur l'extérieur par un orifice 530 au-dessus du roulement 53. Cet orifice 530 laisse passer des câbles électriques C véhiculant le courant électrique produit par la génératrice 5 vers un lieu d'utilisation (voir figure 10), via les canaux 212 (figure 2) et l'intérieur du cylindre creux 20 de la tour.

On prévoit avantageusement un organe de freinage 3 des éoliennes 4.

Un tel organe de freinage 3 est décrit plus particulièrement par les figures 7 et 8, en vue de côté et en vue de haut, respectivement. Il comprend un corps 30, constituant un élément moteur, entraînant un bras 31 muni, en son extrémité libre, d'un élément 310 dont la surface interne présente une forme duale de la ceinture 41. La motorisation peut tre d'un type quelconque adaptée à la puissance de freinage désirée : électrique, hydraulique, etc. Ces technologies sont bien connues de l'Homme de Métier et il est inutile de les décrire plus avant.

L'extrémité gauche (sur les figures 7 et 8) du corps 30 est encastrée dans un des orifices 22 du cylindre 20 de la tour 2 (figure 2).

Les figures 9A et 9B sont des figures de détail illustrant plus précisément la configuration des ailettes 6, en vue de côté et de face, respectivement.

Les ailettes 6 présentent avantageusement la configuration d'un"Vé" couché (horizontal), dont les côtés forment entre eux un angle p déterminé, de préférence, = 35° environ. Le côté"aigu"est destiné à"couper"le vent et l'intérieur ouvert à tre entraîné par la force de poussée du vent, et de ce fait à entraîner en rotation l'éolienne 4 autour de son axe A.

D'autres configurations sont cependant utilisables : "U"couché, etc.

Les figures 10 et 11 illustrent un exemple de réalisation d'un système complet de production d'énergie électrique à partir d'énergie éolienne, en vues de face et haut respectivement, couplé à une centrale de stockage et/ou de production d'énergie électrique 7.

Ces figures illustrent bien la disposition étagée avantageuse des déférentes éoliennes 4, les unes par rapport aux autres, qui permet de présenter au vent des surfaces d'actionnement sans interférence, ce quelle que soit la direction de celui-ci.

Pour mieux préciser cette configuration, les quatre éoliennes supérieures et les éléments supérieurs correspondants du système ont été référencées de façon individuelle : - éoliennes, 4A à 4D (corps 40A à 40D), et les arbres, 500A à 500D, des générateurs d'énergie (non représenté) ; - ailettes, 6A à 6D ; et - bras supérieurs, 21A1 à 21 D1, et inférieurs, 21A2 à 21 D2.

On constate aisément que, du fait de la disposition en hélice des bras autour du mât vertical (cylindre 20) de la tour 2 et des décalages verticaux des éoliennes 4A à 4D qui en résultent, quelle que soit la direction d'où souffle le vent, trois éoliennes, par exemple 4A à 4C, sont actionnées simultanément, ce sans que l'une gne le passage du vent vers les autres.

On a supposé, dans l'exemple décrit, que quatre paires de bras, 21A1- 21A2 à 21D1-21D2, sont disposées autour du cylindre 20, pour un balayage angulaire complet de 180. Les paires de bras les soutenant, 21A1-21A2 à 21D1- 21 D2, forment entre elles des angles égaux y = 90° (figure 11).

On prévoit, toujours dans l'exemple décrit, vingt éoliennes 4, régulièrement réparties en dans le sens de la hauteur et autour de la tour 2 (cinq étages d'éoliennes). Du fait que les éoliennes 4 sont disposées entre deux bras d'une paire (par exemple 21A1 et 21A2), et que chaque étage comprend quatre éoliennes en croix, à répartition angulaire de 90°, il est nécessaire de prévoir au total vingt quatre bras 21.

De préférence, le corps 40 des éoliennes 4 et les ailettes 6 sont à base de matériau plastique.

La tour 2, dans l'exemple de la figure 10, est disposée sur le toit du bâtiment 70 d'une centrale de production d'énergie électrique 7.

On a également représenté sur la figure 10, sous la référence générale 71, des câbles sortant des différentes éoliennes 4 de la tour 2. L'énergie électrique produite par les éoliennes 4 et transportée par les câbles 71 est transmise à une unité de stockage et/ou un transformateur 72, pour éventuellement tre convertie ultérieurement en une énergie électrique de nature adéquate (courant alternatif et/ou continu, sous des tensions et puissances prédéterminées). Bien représenté à l'extérieur, les dispositifs 71 et 72 peuvent naturellement tre situés à l'intérieur du bâtiment 70.

Ces aspects, bien connus en soi de l'Homme de Métier, sortent du cadre précis de l'invention. Il est donc inutile de les décrire plus avant.

A la lecture de ce qui précède, on constate aisément que l'invention atteint bien les buts qu'elle s'est fixés.

Elle permet notamment la production d'une énergie maximale, notamment électrique, par transformation d'une énergie éolienne captée, de façon plus générale d'une énergie fluidique, ce sous un volume restreint.

II doit tre clair cependant que l'invention n'est pas limitée aux seuls exemples de réalisations explicitement décrits, notamment en relation avec les figures 1 à 11.

Bien que le système ait été décrit de façon détaillée dans le cas spécifique de production d'énergie électrique à partir d'énergie l'éolienne, l'invention, comme il a été précédemment indiqué, n'est en aucun cas limité à cette application particulière.

Enfin, les valeurs numériques n'ont été précisées que pour mieux mettre en évidence les caractéristiques de l'invention. Elles dépendent de l'application précise envisagée et procèdent d'un choix technologique à la portée de l'Homme de Métier. Il en va de mme des composants ou autres décrits.