FR2935448A1 - Wind or hydraulic power generator for use on race boat, has working chamber supplied by fluid through supply conduit connected to supply space that is supplied by fluid through supply orifice formed in casing - Google Patents

Wind or hydraulic power generator for use on race boat, has working chamber supplied by fluid through supply conduit connected to supply space that is supplied by fluid through supply orifice formed in casing Download PDF

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Abstract

The generator has a helix portion (10) comprising blades (16) carried by a hub (12) that is rotationally moved around a main axis (X). An alternator (30) is housed in a portion of a fixed casing (20). The alternator includes a rotor (34) driven by the hub. A hydraulic adjustment system of the blades comprises a working chamber (50) located inside the hub. The chamber is supplied by a fluid through a supply conduit that is connected to a supply space (54) located inside the casing. The supply space is supplied by the fluid through a supply orifice formed in the casing.

Description

La présente invention se rapporte à générateur d'électricité éolien ou hydraulique. Ces générateurs ont comme point commun de récupérer de l'énergie dans un fluide en mouvement relatif, pour produire de l'électricité. Dans le cas d'un générateur d'électricité éolien, ou aérogénérateur, la force motrice du vent est utilisée pour produire de l'électricité. Dans le cas d'un générateur d'électricité hydraulique, ou hydrogénérateur, on utilise généralement une hélice traînée dans le sillage d'un bateau pour produire de l'électricité. L'invention concerne plus particulièrement un générateur d'électricité éolien ou hydraulique du type comportant une partie d'hélice comprenant un moyeu mobile en rotation autour d'un axe principal et plusieurs pales portées par ce moyeu, un carter fixe, ainsi qu'un alternateur logé dans la partie de carter et comprenant un rotor et un stator, le rotor étant entraîné en rotation par ledit moyeu. The present invention relates to a wind or hydraulic power generator. These generators have as common point to recover energy in a fluid in relative movement, to produce electricity. In the case of a wind generator, or wind turbine, the driving force of the wind is used to produce electricity. In the case of a hydroelectric power generator, or hydrogenerator, it is generally used a propeller dragged in the wake of a boat to produce electricity. The invention relates more particularly to a wind or hydraulic power generator of the type comprising a propeller portion comprising a hub movable in rotation about a main axis and several blades carried by this hub, a fixed housing, and a alternator housed in the housing portion and comprising a rotor and a stator, the rotor being rotated by said hub.

On connaît des hydrogénérateurs destinés à être montés sur un bateau, constitués d'une hélice accouplée par l'intermédiaire d'une transmission mécanique à un alternateur situé à distance de l'hélice. Il existe par exemple des hydrogénérateurs dont l'hélice est remorquée au bout d'un câble long de 20 mètres et reliée à un alternateur situé à bord du bateau. Ces systèmes ont un rendement global très faible, du fait de la longueur du câble reliant l'hélice à l'alternateur, qui entraîne des pertes importantes de puissance. Pour résoudre ce problème, dans d'autres hydrogénérateurs connus, l'alternateur est placé à une proximité suffisante de l'hélice pour qu'aucun câble de transmission mécanique ne soit nécessaire entre l'hélice et l'alternateur. On dit alors que l'alternateur est en prise directe avec l'hélice. Les hydrogénérateurs connus munis d'alternateurs en prise directe présentent toutefois des inconvénients importants en termes de traînée et d'adaptabilité à des plages de vitesse du bateau trop importantes. Leur hélice présentant un profil inchangé quelle que soit la vitesse d'avancement du bateau, sa fréquence de rotation devient considérable à partir d'une certaine vitesse et génère une traînée sui la rend incompatible avec l'utilisation en course. There are known hydrogenerators for mounting on a boat, consisting of a propeller coupled by means of a mechanical transmission to an alternator located at a distance from the propeller. There are, for example, hydrogenators whose propeller is towed at the end of a 20 meter long cable and connected to an alternator on board the boat. These systems have a very low overall efficiency, because of the length of the cable connecting the propeller to the alternator, which causes significant power losses. To solve this problem, in other known hydrogenerators, the alternator is placed at a sufficient proximity to the propeller so that no mechanical transmission cable is required between the propeller and the alternator. It is said that the alternator is in direct contact with the propeller. Known hydrogenerators with direct drive alternators, however, have significant drawbacks in terms of drag and adaptability to excessive boat speed ranges. Their propeller having an unchanged profile regardless of the speed of the boat, its rotation frequency becomes considerable from a certain speed and generates a drag that makes it incompatible with racing use.

La présente invention vise à proposer un générateur d'électricité éolien ou hydraulique, destiné notamment à équiper un bateau de course, permettant de garantir un rendement électrique global élevé tout en optimisant la traînée engendrée par le fonctionnement du générateur. The present invention aims to provide a wind or hydraulic power generator, intended in particular to equip a racing boat, to ensure a high overall electrical efficiency while optimizing the drag generated by the operation of the generator.

Ce but est atteint grâce à un générateur d'électricité éolien ou hydraulique du type précité dans lequel les pales sont mobiles en rotation autour de leur axe longitudinal, par rapport au moyeu, et qui comprend en outre un système hydraulique de calage des pales, permettant de faire tourner lesdites pales autour de leur axe longitudinal, ce système hydraulique comprenant une chambre de travail située à l'intérieur du moyeu, cette chambre étant alimentée en fluide par une conduite d'alimentation reliée à un espace d'alimentation situé à l'intérieur du carter, cet espace d'alimentation étant lui-même alimenté en fluide via un orifice d'alimentation ménagé dans le carter. This object is achieved by means of a wind or hydraulic electricity generator of the aforementioned type in which the blades are movable in rotation about their longitudinal axis, relative to the hub, and which furthermore comprises a hydraulic system for wedging the blades, allowing to rotate said blades about their longitudinal axis, this hydraulic system comprising a working chamber located inside the hub, this chamber being supplied with fluid by a supply line connected to a supply space located at the inside the housing, this supply space itself being supplied with fluid via a feed orifice formed in the housing.

Grâce à ces dispositions, dans le cas d'un hydrogénérateur monté sur un bateau, le calage des pales peut être ajusté selon la vitesse d'avancement désirée du bateau ou la puissance électrique demandée, ce qui permet d'obtenir un bon compromis entre la traînée de l'hélice (et donc la vitesse d'avancement du bateau) et la quantité d'énergie électrique produite. En outre, le système hydraulique de calage des pales permet un fonctionnement du générateur d'électricité dans une plage de vitesse très étendue. Par ailleurs, ce système est compact de sorte que son influence sur la traînée est diminuée. Enfin, l'alimentation en fluide hydraulique du système de calage des pales est facilitée du fait que l'espace d'alimentation est situé directement dans le carter et du fait qu'il est possible de réaliser les branchements hydrauliques directement sur celui-ci. Des avantages similaires peuvent, bien entendu, être obtenus pour d'autres types d'applications, y compris avec des générateurs éoliens. Avantageusement, le générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon l'invention comprend, entre le moyeu et le carter, une partie intermédiaire solidaire en rotation du rotor et du moyeu, ladite conduite d'alimentation traversant cette partie intermédiaire. De cette façon, il est possible de réduire encore l'encombrement du système de réglage du calage des pales et de l'intégrer dans des systèmes de faible diamètre. De Thanks to these provisions, in the case of a hydrogénérateur mounted on a boat, the setting of the blades can be adjusted according to the desired speed of advance of the boat or the electric power required, which makes it possible to obtain a good compromise between the drag of the propeller (and thus the forward speed of the boat) and the amount of electrical energy produced. In addition, the hydraulic blade timing system allows operation of the electricity generator in a very wide speed range. Moreover, this system is compact so that its influence on the drag is reduced. Finally, the hydraulic fluid supply of the blade locking system is facilitated because the supply space is located directly in the housing and that it is possible to make the hydraulic connections directly thereon. Similar advantages can, of course, be obtained for other types of applications, including with wind generators. Advantageously, the wind or hydraulic power generator according to the invention comprises, between the hub and the casing, an intermediate portion integral in rotation with the rotor and the hub, said supply line passing through this intermediate portion. In this way, it is possible to further reduce the size of the blade pitch adjustment system and integrate it into small diameter systems. Of

manière avantageuse, la partie intermédiaire, creuse, peut faire elle-même office de conduite d'alimentation. Il est ainsi possible de réduire le nombre de pièces du système, de faciliter le montage et de diminuer les coûts. Différents modes de réalisation et différentes configurations de montage peuvent être envisagés pour la partie intermédiaire. Par exemple, le rotor est creux et la partie intermédiaire est logée dans ledit rotor. Dans ce cas, la partie intermédiaire et le rotor forment avantageusement une seule et même pièce. Selon un autre exemple, ladite partie intermédiaire et le moyeu 10 forment une seule et même pièce. Selon un autre exemple de montage, une extrémité de la partie intermédiaire est filetée, et le moyeu comporte un trou fileté apte à être vissé sur ladite extrémité de ladite partie intermédiaire. Avantageusement, l'alternateur est situé à l'intérieur de l'espace 15 d'alimentation. De cette manière, le fluide hydraulique servant à actionner le système de calage des pales fait office de liquide de refroidissement pour l'alternateur. De manière avantageuse, le carter délimite lui-même une enceinte constituant l'espace d'alimentation. Ainsi, il est possible de réduire le nombre de pièces de montage et de faciliter l'alimentation en 20 fluide hydraulique de l'espace d'alimentation, l'orifice d'alimentation pouvant être ménagé indifféremment en tout point du carter. Avantageusement, chaque pale présente à son extrémité proximale un levier permettant d'entraîner la pale en rotation autour de son axe longitudinal, le système hydraulique de calage du pas de l'hélice 25 comprenant au moins un élément mobile apte à venir appuyer contre ledit levier, ladite pale étant entraînée en rotation lors d'un déplacement de l'élément mobile. Avantageusement, l'élément mobile est un piston logé dans la chambre de travail et apte à être déplacé dans une première direction 30 sous l'action de la pression du fluide dans cette chambre. Avantageusement, le piston est contraint dans une seconde direction opposée à la direction d'application de la pression du fluide, par un moyen de rappel travaillant en compression. Ce moyen de rappel est par exemple advantageously, the intermediate portion, hollow, may itself act as a supply pipe. It is thus possible to reduce the number of parts of the system, to facilitate assembly and to reduce costs. Different embodiments and different mounting configurations can be envisaged for the intermediate part. For example, the rotor is hollow and the intermediate portion is housed in said rotor. In this case, the intermediate portion and the rotor advantageously form a single piece. In another example, said intermediate portion and the hub 10 form a single piece. According to another exemplary mounting, an end of the intermediate portion is threaded, and the hub has a threaded hole adapted to be screwed onto said end of said intermediate portion. Advantageously, the alternator is located inside the feed space. In this way, the hydraulic fluid used to actuate the blade locking system acts as a coolant for the alternator. Advantageously, the casing delimits itself an enclosure constituting the supply space. Thus, it is possible to reduce the number of mounting parts and to facilitate the supply of hydraulic fluid to the supply space, the supply port being able to be arranged indifferently at any point of the housing. Advantageously, each blade has at its proximal end a lever for driving the blade in rotation about its longitudinal axis, the hydraulic pitch setting system of the propeller 25 comprising at least one movable element able to come to press against said lever said blade being rotated during a displacement of the movable member. Advantageously, the movable element is a piston housed in the working chamber and adapted to be moved in a first direction 30 under the action of the fluid pressure in this chamber. Advantageously, the piston is constrained in a second direction opposite to the direction of application of the pressure of the fluid, by a return means working in compression. This return means is for example

un ressort de rappel dont une extrémité est liée au moyeu de l'hélice et une autre extrémité appuie sur une extrémité du piston. Lorsque la force exercée par le fluide hydraulique sur le piston est inférieure à la force exercée sur celui-ci par le moyen de rappel, le piston est automatiquement ramené dans sa position initiale par le moyen de rappel. A ce moment, les pales se trouvent toujours pivotées d'un certain angle de calage. Dans certaines conditions, le couple de mise en drapeau imposé par l'écoulement de l'eau suffit pour ramener les pales dans leur position initiale. C'est généralement le cas lorsque la résultante des forces d'écoulement s'applique sur la moitié de pale la plus en aval (on désigne par moitié de pale la plus en aval , la moitié de pale délimitée par l'axe longitudinal de la pale et pointant dans la direction opposée à la direction d'avancement du bateau). Cependant, dans le cas où le point d'application de la résultante est situé sur la moitié de pale la plus en amont, la pale pivote et se place en travers de la direction d'écoulement, de sorte que le système ne peut être réinitialisé. Il est donc préférable de prévoir dans ce cas un système d'entraînement pour ramener les pales dans leur position initiale. Selon un mode de réalisation, ce système d'entraînement est tel que le levier de chaque pale comporte un maneton, ce maneton étant logé entre ledit piston et une pièce de guidage elle-même solidaire du piston, de sorte que le maneton est entraîné par la pièce de guidage et qu'il entraîne à son tour ladite pale en rotation lorsque la force exercée par le fluide hydraulique sur le piston est inférieure à la force exercée par le moyen de rappel sur la pièce de guidage ou sur le piston. Le moyen de rappel peut venir appuyer directement sur la pièce de guidage. Dans ce cas, la pièce de guidage étant solidaire du piston, celui-ci est ramené dans sa position initiale. Selon un autre exemple, la pièce de guidage est percée d'un trou centré sur l'axe longitudinal du moyen de rappel et présentant un diamètre au moins légèrement supérieur à celui du moyen de rappel. a return spring whose one end is connected to the hub of the propeller and another end presses on one end of the piston. When the force exerted by the hydraulic fluid on the piston is less than the force exerted on it by the biasing means, the piston is automatically returned to its initial position by the biasing means. At this time, the blades are always rotated by a certain wedging angle. Under certain conditions, the feathering torque imposed by the flow of water is sufficient to bring the blades back to their original position. This is generally the case when the resultant of the flow forces is applied to the half of the blade furthest downstream (the half-blade is designated the most downstream, the half of the blade delimited by the longitudinal axis of the blade. pale and pointing in the opposite direction to the direction of advancement of the boat). However, in the case where the point of application of the resultant is located on the uppermost half-blade, the blade pivots and moves across the direction of flow, so that the system can not be reset . It is therefore preferable to provide in this case a drive system to bring the blades back to their original position. According to one embodiment, this drive system is such that the lever of each blade comprises a crankpin, this crankpin being housed between said piston and a guide part itself integral with the piston, so that the crankpin is driven by the guide member and that in turn causes said blade to rotate when the force exerted by the hydraulic fluid on the piston is less than the force exerted by the biasing means on the guide piece or on the piston. The return means can come directly on the guide piece. In this case, the guide piece being integral with the piston, it is returned to its initial position. In another example, the guide piece is pierced with a hole centered on the longitudinal axis of the biasing means and having a diameter at least slightly greater than that of the biasing means.

Ainsi, le moyen de rappel peut traverser la pièce de guidage afin de venir appuyer directement sur le piston. Dans le cas où la pièce de guidage est solidaire du piston, les frottements entre les manetons et ladite pièce de guidage sont faibles. Selon un autre mode de réalisation, la pièce de guidage est solidaire du moyen de rappel. Ainsi, le levier comporte un Thus, the biasing means can pass through the guide piece in order to come directly against the piston. In the case where the guide piece is integral with the piston, the friction between the crank pins and said guide piece are small. According to another embodiment, the guide piece is integral with the return means. So, the lever has a

maneton, ledit maneton étant logé entre ledit piston et une pièce de guidage elle-même solidaire du moyen de rappel, de sorte que ladite pale est entraînée en rotation lorsque la force exercée par le fluide hydraulique sur le piston est inférieure à la force exercée par le moyen de rappel sur le piston. Selon un exemple de réalisation, la pièce de guidage, solidaire du moyen de rappel, appuie sur les manetons qui, en se déplaçant, entraînent le déplacement du piston. Ce mode de réalisation permet un montage facile. L'invention a également pour objet un système comprenant un générateur d'électricité hydraulique selon l'invention, et comprenant en outre un capteur pour mesurer la vitesse de rotation de l'hélice, et une unité de calcul pour calculer un angle de calage optimum pour les pales en fonction de la vitesse de rotation de l'hélice mesurée, ladite unité de calcul coopérant avec une unité de contrôle du système hydraulique de calage des pales permettant d'atteindre cet angle de calage optimum. Avantageusement, le système comprend également un convertisseur relié à l'alternateur, l'unité de calcul pouvant calculer un rapport de transformation dudit convertisseur et coopérer avec ledit convertisseur de manière à régler ledit rapport de transformation. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. En particulier, bien que la description soit faite en référence à un hydrogénérateur destiné à équiper un bateau de course, elle reste applicable à d'autres types de générateurs d'électricité éoliens ou hydrauliques selon la présente invention. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un exemple d'hydrogénérateur selon l'invention, - la figure 2 représente une coupe selon le plan II-II, de l'hydrogénérateur de la figure 1, - la figure 3 représente le détail du système hydraulique de calage de pales de l'hydrogénérateur de la figure 1, - la figure 4 représente la chaîne de conversion de l'énergie dans un exemple d'hydrogénérateur selon l'invention. crankpin, said crankpin being housed between said piston and a guide part itself integral with the return means, so that said blade is rotated when the force exerted by the hydraulic fluid on the piston is less than the force exerted by the return means on the piston. According to an exemplary embodiment, the guide piece, integral with the return means, presses the crank pins which, when moving, cause the displacement of the piston. This embodiment allows easy mounting. The invention also relates to a system comprising a hydraulic electricity generator according to the invention, and further comprising a sensor for measuring the rotational speed of the propeller, and a calculation unit for calculating an optimum stall angle for the blades as a function of the speed of rotation of the measured helix, said computing unit cooperating with a control unit of the hydraulic system for setting the blades to achieve this optimum angle of calibration. Advantageously, the system also comprises a converter connected to the alternator, the computing unit being able to calculate a conversion ratio of said converter and to cooperate with said converter so as to adjust said transformation ratio. The invention will be better understood and its advantages will appear better on reading the detailed description which follows, of an embodiment shown by way of non-limiting example. In particular, although the description is made with reference to a hydrogenerator for equipping a racing boat, it remains applicable to other types of wind or hydraulic power generators according to the present invention. The description refers to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 represents an example of a hydrogenator according to the invention, FIG. 2 represents a section along plane II-II, of the hydrogenerator of FIG. FIG. 3 shows the detail of the hydraulic blade-locking system of the hydrogenerator of FIG. 1; FIG. 4 represents the energy conversion chain in an exemplary hydrogenerator according to the invention.

La figure 1 illustre un exemple d'hydrogénérateur selon la présente invention, constitué d'une partie d'hélice 10 et d'un carter 20. Le carter 20 est cylindrique et fixe, en ce sens qu'il n'est pas mobile en rotation par rapport à son axe principal X. En revanche, ce carter 20 peut être mobile par rapport au bateau sur lequel il est monté. La partie d'hélice 10, mobile en rotation autour de l'axe principal X comprend un moyeu 12 constitué d'une première partie de moyeu 12A, cylindrique, de diamètre extérieur égal à celui du carter fixe 20 et d'une seconde partie de moyeu 12B. La seconde partie de moyeu 12B est ici surmontée d'une casserole d'hélice 14. Les parties 12A et 12B du moyeu sont reliées par des vis 15 et maintiennent entre elles trois pales 16 orientées radialement (i.e. perpendiculairement à l'axe X), espacées de la même distance les unes des autres suivant la circonférence du moyeu, de sorte que les axes longitudinaux Y de deux pales adjacentes forment un angle R de 120°. FIG. 1 illustrates an example of a hydrogenator according to the present invention, consisting of a propeller part 10 and a casing 20. The casing 20 is cylindrical and fixed, in that it is not mobile in rotation relative to its main axis X. In contrast, this housing 20 may be movable relative to the boat on which it is mounted. The propeller portion 10, rotatable about the main axis X, comprises a hub 12 consisting of a cylindrical first hub portion 12A of outer diameter equal to that of the stationary casing 20 and a second portion of hub 12B. The second hub portion 12B is here surmounted by a propeller pan 14. The parts 12A and 12B of the hub are connected by screws 15 and hold between them three blades 16 oriented radially (ie perpendicular to the X axis), spaced the same distance from each other following the circumference of the hub, so that the longitudinal axes Y of two adjacent blades form an angle R of 120 °.

Lors du montage de la partie d'hélice, les pales 16 sont tout d'abord insérées dans des logements 18A (voir figure 2) prévus sur la première partie de moyeu 12A. Puis la seconde partie de moyeu 12B est fixée à la partie 12A, de manière à placer, en regard de chaque logement 18A, un logement complémentaire 18B (voir figure 2) permettant d'entourer les pales 16, les trois pales 16 restant mobiles en rotation autour de leur axe longitudinal respectif Y. Les pales sont par ailleurs retenues radialement par les logements 18A, 18B. En particulier, chaque pied de pale présente un épaulement 19 sur au moins une portion de sa circonférence, cet épaulement venant en butée contre un épaulement formé dans au moins un des logements 18A, 18B adjacent à la portion de pale de manière à retenir la pale dans la direction radiale. Le carter 20 est décrit plus en détail en référence à la figure 2. Le carter 20 est constitué d'un corps cylindrique 22, fermé à son extrémité 22A dirigée vers la partie d'hélice par un bouchon percé 24 et à son autre extrémité 22B par un bouchon plein 26. L'extrémité du bouchon percé 24 est entourée d'un contre-écrou 28 disposé dans le prolongement du corps cylindrique 22 et destiné à bloquer le bouchon percé 24 pour son réglage en précontrainte. Le carter 20 abrite un alternateur 30, constitué d'un stator 32, creux, fixé à la paroi intérieure de la pièce cylindrique 22, et During assembly of the propeller portion, the blades 16 are first inserted into housings 18A (see Figure 2) provided on the first hub portion 12A. Then the second hub portion 12B is fixed to the portion 12A, so as to place, facing each housing 18A, a complementary housing 18B (see Figure 2) for surrounding the blades 16, the three blades 16 remaining mobile in rotation around their respective longitudinal axis Y. The blades are also retained radially by the housing 18A, 18B. In particular, each blade root has a shoulder 19 on at least a portion of its circumference, this shoulder abutting against a shoulder formed in at least one of the housings 18A, 18B adjacent to the blade portion so as to retain the blade in the radial direction. The housing 20 is described in more detail with reference to FIG. 2. The casing 20 consists of a cylindrical body 22, closed at its end 22A directed towards the propeller part by a pierced stopper 24 and at its other end 22B by a solid plug 26. The end of the pierced plug 24 is surrounded by a lock nut 28 disposed in the extension of the cylindrical body 22 and for locking the pierced plug 24 for its preload adjustment. The housing 20 houses an alternator 30, consisting of a hollow stator 32, fixed to the inner wall of the cylindrical part 22, and

d'un rotor 34, creux lui-aussi, logé à l'intérieur du stator 32. Le rotor 34 a une longueur Lr supérieure à la longueur Ls du stator 32. L'extrémité du rotor 34 faisant saillie hors du stator du côté opposé à la partie d'hélice 10 est montée dans un roulement à billes 36 bloqué par le bouchon plein 26. a rotor 34, also hollow, housed inside the stator 32. The rotor 34 has a length Lr greater than the length Ls of the stator 32. The end of the rotor 34 protruding out of the stator on the opposite side at the propeller portion 10 is mounted in a ball bearing 36 blocked by the solid plug 26.

L'autre extrémité du rotor 34, celle dirigée vers la partie d'hélice 10, est liée à une partie intermédiaire 38. La partie intermédiaire 38 est une pièce cylindrique et creuse, montée dans un roulement à billes 40 bloqué dans le bouchon percé 24. La partie intermédiaire 38 est constituée d'une première portion 38A de diamètre extérieur Dl et d'une seconde portion 38B de diamètre extérieur D2 supérieur à Dl. La première portion 38A est emboîtée dans un trou 35 prévu à l'extrémité du rotor 34. La seconde portion 38B présente à son extrémité dirigée vers la partie d'hélice 10, une partie filetée 42 coopérant avec le filetage intérieur 44 d'un trou 46 formé dans la partie cylindrique 12A du moyeu. La partie intermédiaire 38 est solidaire en rotation du moyeu 12 et du rotor 34. Le rotor 34 est donc entraîné par la rotation du moyeu 12 de la partie d'hélice 10 par le biais de la partie intermédiaire 38. Le système hydraulique de calage des pales est décrit ci-après plus en détail en référence aux figures 2 et 3. Sur la figure 2, on a représenté une chambre de travail 50 située dans la première partie de moyeu 12A et dans laquelle est logé un piston 52 qui, par son déplacement dans la direction N1, entraîne la rotation des pales 16 autour de leur axe longitudinal respectif Y. Le carter 20 délimite ici un espace d'alimentation 54 alimenté en fluide hydraulique par l'intermédiaire d'un orifice d'alimentation formé sur le carter (non représenté). Le fluide hydraulique baigne l'ensemble du carter 20 y compris l'alternateur 30 et sert ainsi de fluide de refroidissement au rotor 34. L'étanchéité de l'enceinte formée par le carter est assurée par une bague d'étanchéité 56 (par exemple un joint de type SPI) montée dans le bouchon percé 24 et entourant la partie intermédiaire 38. La chambre de travail 50 communique, par l'intermédiaire du rotor 34 et de la partie intermédiaire 38, avec l'espace d'alimentation 54 constitué par le carter 20, la pièce intermédiaire 38 constituant ici une conduite d'alimentation. La chambre d'alimentation 50 peut donc être alimentée facilement en fluide hydraulique sous pression. The other end of the rotor 34, that directed towards the propeller portion 10, is connected to an intermediate portion 38. The intermediate portion 38 is a hollow cylindrical piece, mounted in a ball bearing 40 locked in the pierced stopper 24. The intermediate portion 38 consists of a first portion 38A of outer diameter D1 and a second portion 38B of outer diameter D2 greater than D1. The first portion 38A is nested in a hole 35 provided at the end of the rotor 34. The second portion 38B has at its end directed towards the propeller portion 10, a threaded portion 42 cooperating with the internal thread 44 of a hole 46 formed in the cylindrical portion 12A of the hub. The intermediate portion 38 is rotationally integral with the hub 12 and the rotor 34. The rotor 34 is therefore driven by the rotation of the hub 12 of the propeller portion 10 through the intermediate portion 38. The hydraulic system for wedging the The blades are hereinafter described in greater detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows a working chamber 50 situated in the first hub portion 12A and in which is housed a piston 52 which, by its displacement in the direction N1, causes the blades 16 to rotate about their respective longitudinal axis Y. The housing 20 delimits here a feed space 54 supplied with hydraulic fluid via a feed orifice formed on the housing (not shown) The hydraulic fluid bathes the entire housing 20 including the alternator 30 and thus serves as a cooling fluid to the rotor 34. The sealing of the enclosure formed by the housing is provided by a sealing ring 56 (for example a seal SPI type) mounted in the pierced plug 24 and surrounding the intermediate portion 38. The working chamber 50 communicates, via the rotor 34 and the intermediate portion 38, with the feed space 54 constituted by the housing 20, the intermediate piece 38 constituting a supply line. The feed chamber 50 can therefore be fed easily with hydraulic fluid under pressure.

D'autres aspects du système hydraulique de calage des pales sont décrits ci-après illustrés en référence à la figure 3. Chaque pale 16 est constituée d'une partie supérieure 16A faisant saillie à l'extérieur du moyeu 12 et d'un pied 16B présentant à son extrémité proximale un levier 56. La partie supérieure 16A et le pied 16B sont, dans l'exemple, mécanosoudés. Comme variante, ces parties peuvent également être réalisées en une seule pièce. Le levier 56 s'étend dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal Y de la pale 16. Il comporte en outre un maneton 58, disposé vers son extrémité la plus éloignée du pied 16B de pale 16. Le maneton 58 forme un cylindre de diamètre D5 faisant saillie sur la face inférieure du levier de sorte qu'une génératrice du cylindre est alignée avec le côté du levier situé en regard du piston 52. Le maneton 58 est logé entre le piston 52 et une pièce de guidage 60 elle-même solidaire du piston 52. La pièce de guidage 60 a une forme de triangle équilatéral dont chaque angle est en appui sur le maneton 58 d'un levier 56. Le diamètre D5 du maneton 58 est sensiblement égal à la distance L6 qui sépare la pièce de guidage 60 du piston 52 (voir figure 2). Dans la partie 12B du moyeu est disposé un ressort de rappel 64 dont une extrémité appuie sur la pièce de guidage 60 dans la direction N2. Lorsque la force F1 exercée par le fluide hydraulique est supérieure à la force F2 exercée par le ressort de rappel 64, le piston se déplace dans la direction N1 contre le levier 56. En se déplaçant dans la direction N1, le piston actionne le levier 56 et entraîne la rotation de la pale 16 autour de son axe longitudinal Y selon un angle 0. En théorie, la course du piston 52 permet de régler le calage des pales 16 dans une fourchette d'angle de 90°. Dans le système représenté, la plage de calage est de l'ordre de 30° ce qui permet de couvrir les incidences appropriées aux vitesses d'un bateau de course. Lorsqu'au contraire, la force F2 exercée par le ressort de rappel 64 dans la direction N2 est supérieure à la force F1 exercée par la pression du fluide hydraulique dans la direction N1, le piston 52 est ramené automatiquement dans sa position initiale puisque le ressort de rappel 64 appuie sur la pièce de guidage 60 qui est solidaire du piston 52. Lorsque la pièce de guidage 60 et le piston 52 se déplacent solidairement, Other aspects of the hydraulic blade locking system are described hereinafter with reference to FIG. 3. Each blade 16 consists of an upper part 16A protruding outside the hub 12 and a foot 16B. having at its proximal end a lever 56. The upper portion 16A and the foot 16B are, in the example, mechanically welded. Alternatively, these parts can also be made in one piece. The lever 56 extends in a direction substantially perpendicular to the longitudinal axis Y of the blade 16. It further comprises a crank pin 58, disposed towards its end farthest from the blade root 16B 16. The crank pin 58 forms a cylinder of diameter D5 protruding from the underside of the lever so that a generatrix of the cylinder is aligned with the side of the lever located opposite the piston 52. The crankpin 58 is housed between the piston 52 and a guide piece 60 itself. The guiding piece 60 has the shape of an equilateral triangle, each angle of which bears against the crankpin 58 of a lever 56. The diameter D5 of the crankpin 58 is substantially equal to the distance L6 which separates the piece 60 of the piston 52 (see Figure 2). In the portion 12B of the hub is a return spring 64, one end of which bears against the guide piece 60 in the direction N2. When the force F1 exerted by the hydraulic fluid is greater than the force F2 exerted by the return spring 64, the piston moves in the direction N1 against the lever 56. Moving in the direction N1, the piston actuates the lever 56 and causes the blade 16 to rotate about its longitudinal axis Y at an angle θ. In theory, the stroke of the piston 52 makes it possible to adjust the pitch of the blades 16 in an angle range of 90 °. In the system shown, the setting range is of the order of 30 ° which allows to cover the appropriate incidences to the speeds of a racing boat. When, on the contrary, the force F2 exerted by the return spring 64 in the direction N2 is greater than the force F1 exerted by the pressure of the hydraulic fluid in the direction N1, the piston 52 is automatically returned to its initial position since the spring resting 64 presses on the guide piece 60 which is integral with the piston 52. When the guide piece 60 and the piston 52 move together,

les manetons 58 des leviers 56 se déplacent également, entraînant la rotation des leviers 56 et donc des pales 16, jusque dans leur position initiale. La figure 4 illustre la chaîne de conversion de l'énergie dans un hydrogénérateur selon l'invention. La chaîne de conversion comprend la partie d'hélice 10, l'alternateur 30, et un convertisseur 80, relié à l'alternateur 30 et qui délivre une puissance électrique Pe. L'hydrogénérateur comprend en outre une unité de calcul 70 pour calculer un angle e de calage optimum pour les pales 16 en fonction de différents paramètres, dont la mesure de la vitesse de rotation Q de l'hélice, ladite unité de calcul 70 coopérant avec une unité de contrôle 90 du système hydraulique de calage des pales permettant d'atteindre cet angle de calage optimum. La vitesse de rotation Q de l'hélice peut être aisément déterminée grâce à un capteur de mesure de la fréquence du courant de l'alternateur 30. Le convertisseur 80, l'unité de calcul 70 et l'unité de contrôle 90 peuvent être situés à bord du bateau. La partie d'hélice 10 effectue une rotation autour de son axe principal X, à une vitesse Q qui dépend de la vitesse V d'avancement du bateau, de l'angle e de calage des pales 16 et du couple de freinage électromagnétique Cf induit par l'alternateur 30. De ces trois paramètres dépend également la traînée T. Ainsi, dans une configuration donnée où la vitesse V d'avancement et le calage e sont fixés, il existe une puissance électrique délivrée Pmax (fonction de V et de 0) qui provient des limites mécaniques, électriques et thermiques intrinsèques au système. Le système peut délivrer n'importe quelle puissance Pe comprise dans la plage [0 ; Pmax]. Cette puissance délivrée fixe toutes les autres variables de fonctionnement : vitesse de rotation Q, traînée T. Les modes de variation sont monotones selon la puissance électrique délivrée et s'inscrivent dans les limites suivantes : de la roue libre où le système ne produit pas de puissance et où la traînée T est minimale (nulle en théorie) au maximum de puissance où la traînée T est maximale et la vitesse de rotation Q minimale. L'utilisateur ou l'unité de calcul 70 ont deux moyens de contrôler le système : le rapport de transformation À du convertisseur 80 et l'angle e the crank pins 58 of the levers 56 also move, causing the levers 56 and therefore the blades 16 to rotate to their initial position. Figure 4 illustrates the energy conversion chain in a hydrogenerator according to the invention. The conversion chain comprises the propeller portion 10, the alternator 30, and a converter 80, connected to the alternator 30 and which delivers an electric power Pe. The hydrogenerator further comprises a calculation unit 70 for calculating an optimum angle of repose e for the blades 16 as a function of various parameters, including the measurement of the rotational speed Q of the propeller, said computation unit 70 cooperating with a control unit 90 of the hydraulic blade setting system to achieve this optimum angle setting. The speed of rotation Q of the propeller can be easily determined by means of a sensor for measuring the frequency of the current of the alternator 30. The converter 80, the calculation unit 70 and the control unit 90 can be located on board the boat. The propeller portion 10 rotates about its main axis X, at a speed Q which depends on the speed V of the boat, the angle e of the blades 16 and the electromagnetic braking torque Cf armature by the alternator 30. Of these three parameters also depends on the drag T. Thus, in a given configuration where the forward speed V and the setting e are fixed, there is an electric power delivered Pmax (function of V and of 0). ) which comes from the mechanical, electrical and thermal limits intrinsic to the system. The system can deliver any power Pe in the range [0; Pmax]. This delivered power sets all the other operating variables: speed of rotation Q, drag T. The modes of variation are monotonous according to the electric power delivered and fall within the following limits: of the freewheel where the system does not produce power and where the drag T is minimal (theoretically zero) at the maximum power where the drag T is maximum and the speed of rotation Q minimum. The user or the computing unit 70 have two means of controlling the system: the transformation ratio λ of the converter 80 and the angle e

de calage des pales, ce qui conduit à trois stratégies de régulation. On appelle rapport de transformation À, le rapport de l'impédance de sortie du convertisseur sur l'impédance d'entrée. On peut voir ce rapport comme étant l'image du couple électromagnétique Cf appliqué à l'alternateur. Un rapport de transformation nul correspond à un appel de puissance nul et donc à un fonctionnement du système en roue libre. Un rapport de transformation infini correspond à un appel de puissance infini est donc à l'arrêt du système par blocage électromagnétique. On utilise habituellement ce procédé en court-circuitant le convertisseur d'aérogénérateurs de petite puissance pour les arrêter en cas de vents violents. Entre ces deux extrêmes se situe un rapport maximal Àmax pour lequel on produit le maximum de puissance permis par le système. Dans la régulation dite basique , le rapport de transformation À du convertisseur 80 est fixé par ses caractéristiques électriques. Cela donne un point unique de fonctionnement pour une vitesse V d'avancement fixée et un angle de calage e fixé. C'est habituellement le cas sur les aérogénérateurs de petite puissance, où le convertisseur n'est qu'un simple redresseur triphasé. L'unité de calcul 70 ou l'utilisateur se bornent à régler le calage adapté à la vitesse d'avancement V par l'intermédiaire de l'unité de contrôle 90 du système hydraulique de calage. Dans la régulation dite en maximum de puissance , le rapport de transformation À est pilotable par l'unité de calcul 70 ou l'utilisateur. Il permet de produire constamment la puissance maximum notamment à faible vitesse d'avancement où les frottements du système diminuent la puissance récupérable et à haute vitesse en augmentant le frein électrique et en empêchant les survitesses. L'unité de calcul 70 ou l'utilisateur gèrent aussi le réglage du calage des pales comme dans la régulation basique . L'unité de calcul 70 peut également servir à éviter les survitesses qui endommageraient le dispositif. En cas de détection de survitesse, le système réagit instantanément en augmentant le rapport de transformation du convertisseur et en réduisant l'angle de calage e au minimum. Cet usage convient particulièrement aux applications de plaisance où le maximum de puissance est recherché en toutes conditions. wedging of the blades, which leads to three control strategies. The ratio of the output impedance of the converter to the input impedance is called the transformation ratio λ. This ratio can be seen as the image of the electromagnetic torque Cf applied to the alternator. A zero transformation ratio corresponds to a null power call and therefore to a freewheel system operation. An infinite transformation ratio corresponds to a call of infinite power is therefore to the system shutdown by electromagnetic blocking. This process is usually used by short-circuiting the low-power wind turbine converter to stop them in the event of high winds. Between these two extremes lies a maximum ratio A max for which the maximum power allowed by the system is produced. In the so-called basic regulation, the transformation ratio λ of the converter 80 is set by its electrical characteristics. This gives a single point of operation for a fixed speed V of advancement and a setting angle e fixed. This is usually the case on small wind turbines, where the converter is a simple three-phase rectifier. The computing unit 70 or the user merely adjust the setting adapted to the forward speed V via the control unit 90 of the hydraulic timing system. In the so-called maximum power regulation, the transformation ratio λ is controllable by the computing unit 70 or the user. It allows to constantly produce the maximum power especially at low speed of advancement where the friction of the system decreases the recoverable power and at high speed by increasing the electric brake and preventing the overspeeds. The computing unit 70 or the user also manages the setting of the pitch of the blades as in the basic control. The computing unit 70 can also be used to prevent overspeeds which would damage the device. In the event of overspeed detection, the system responds instantaneously by increasing the conversion ratio of the converter and reducing the stall angle e to a minimum. This use is particularly suitable for pleasure applications where the maximum power is sought in all conditions.

Dans la régulation dite en optimum de traînée , l'unité de calcul comporte les améliorations des deux régulations décrites précédemment et intègre en plus un abaque de traînée mesurée expérimentalement, ainsi que des données sur la demande énergétique du bateau. L'unité de calcul 70 règle ainsi le rapport de transformation À du convertisseur 80 et l'angle de calage des pales e pour adapter la puissance développée à une valeur fixée par algorithme en vue de minimiser la traînée T. Cet algorithme peut par exemple prendre en compte des paramètres P1, P2, ..., PN, autres que la vitesse de rotation Q de l'hélice, tels que l'état de charge des batteries, la consommation moyenne, les prévisions météorologiques et par là même les prévisions de production pour calculer la puissance idéale à fournir. La perte de vitesse d'un bateau due à la traînée du système étant en effet bien plus faible à haute vitesse qu'à faible vitesse d'avancement, une stratégie de production optimisée peut être très recherchée notamment dans les applications de course au large. In the so-called optimum drag control, the calculation unit comprises the improvements of the two regulations described above and additionally integrates an experimentally measured drag plot, as well as data on the energy demand of the boat. The calculation unit 70 thus adjusts the transformation ratio λ of the converter 80 and the pitch angle of the blades e to adapt the developed power to an algorithmically fixed value in order to minimize the drag T. This algorithm can for example take the parameters P1, P2, ..., PN, other than the rotational speed Q of the propeller, such as the state of charge of the batteries, the average consumption, the meteorological forecasts and, consequently, the forecasts of production to calculate the ideal power to provide. The loss of speed of a boat due to the drag of the system is indeed much lower at high speed than at low speed, an optimized production strategy can be very popular especially in offshore racing applications.

Claims (1)

REVENDICATIONS1. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique, comportant : - une partie d'hélice (10) comprenant un moyeu (12) mobile en rotation autour d'un axe principal (X) et plusieurs pales (16) portées par ce moyeu (12); - un carter fixe (20); - un alternateur (30) logé dans la partie de carter (20) et comprenant un rotor (34) et un stator (32), le rotor (34) étant entraîné en rotation par ledit moyeu (12), ce générateur étant caractérisé: - en ce que lesdites pales (16) sont mobiles en rotation autour de leur axe longitudinal (Y), par rapport au moyeu (12), et - en ce qu'il comprend un système hydraulique de calage des pales, permettant de faire tourner lesdites pales (16) autour de leur axe longitudinal (Y), ce système hydraulique comprenant une chambre de travail (50) située à l'intérieur du moyeu (12), cette chambre étant alimentée en fluide par une conduite d'alimentation reliée à un espace d'alimentation (54) situé à l'intérieur du carter, cet espace d'alimentation étant lui-même alimenté en fluide via un orifice d'alimentation ménagé dans le carter (20). 2 Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon la revendication 1, comprenant, entre le moyeu (12) et le carter (20), une partie intermédiaire (38) solidaire en rotation du rotor (34) et du moyeu (12), ladite conduite d'alimentation traversant cette partie intermédiaire. 3. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'alternateur (30) est situé à l'intérieur dudit espace d'alimentation (54). 4. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chaque pale (16) présente à son extrémité proximale un levier (56) permettant d'entraîner la pale (16) en rotation autour de son axe longitudinal (Y), le système hydraulique de calage du pas de l'hélice comprenant au moins un élément mobile apte à venir appuyer contre ledit levier (56), ladite pale (16) étant entraînée en rotation lors d'un déplacement de l'élément mobile. 5. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon la revendication 4, dans lequel l'élément mobile est un piston (52) logé dans ladite chambre de travail (50) et apte à être déplacé dans une première direction sous l'action de la pression du fluide dans cette chambre. 6. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon la revendication 5, dans lequel le piston (52) est contraint dans une seconde direction opposée à la direction d'application de la pression du fluide, par un moyen de rappel (64) travaillant en compression. 7. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel ledit levier (56) comporte un maneton (58), ledit maneton (58) étant logé entre ledit piston (52) et une pièce de guidage (60) elle-même solidaire du piston (52) ou du moyen de rappel (64), de sorte que ladite pale (16) est entraînée en rotation lorsque la force exercée par le fluide hydraulique sur le piston (52) est inférieure à la force exercée par le moyen de rappel (64) sur la pièce de guidage (60) ou sur le piston (52). 8. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le rotor (34) est creux et la partie intermédiaire (38) est apte à être logée dans ledit rotor (34). 9. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel ladite partie intermédiaire (38) et le rotor (34) forment une seule et même pièce. 10. Générateur d'électricité éolien ou hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel ladite partie intermédiaire (38) et le moyeu (12) forment une seule et même pièce 11. Système comprenant un générateur d'électricité hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant en outre un capteur pour mesurer la vitesse (Q) de rotation de l'hélice une unité de calcul (70) pour calculer un angle (0) de calage optimum pour les pales (16) en fonction de la vitesse (Q) de rotation de l'hélice mesurée, ladite unité de calcul (70) coopérant avec une unité de contrôle (90) du système hydraulique de calage des pales permettant d'atteindre cet angle de calage optimum. 12. Système selon la revendication 11, comprenant en outre un convertisseur (80) relié à l'alternateur (30), l'unité de calcul (70) pouvant calculer un rapport de transformation (À) dudit convertisseur (80) et coopérer avec ledit convertisseur (80) de manière à régler ledit rapport de transformation (À). REVENDICATIONS1. Wind or hydraulic power generator, comprising: - a propeller part (10) comprising a hub (12) movable in rotation around a main axis (X) and a plurality of blades (16) carried by this hub (12) ; - a fixed casing (20); an alternator (30) housed in the housing part (20) and comprising a rotor (34) and a stator (32), the rotor (34) being rotated by said hub (12), this generator being characterized: - in that said blades (16) are rotatable about their longitudinal axis (Y), relative to the hub (12), and - in that it comprises a hydraulic system for wedging the blades, to rotate said blades (16) about their longitudinal axis (Y), said hydraulic system comprising a working chamber (50) located inside the hub (12), this chamber being supplied with fluid by a supply line connected to a supply space (54) located inside the housing, this supply space itself being supplied with fluid via a feed orifice formed in the housing (20). 2 A wind or hydraulic power generator according to claim 1, comprising, between the hub (12) and the housing (20), an intermediate portion (38) integral in rotation with the rotor (34) and the hub (12), said supply line passing through this intermediate part. A wind or hydraulic power generator according to claim 1 or 2, wherein the alternator (30) is located within said feed space (54). 4. A wind or hydraulic power generator according to any one of claims 1 to 3, wherein each blade (16) has at its proximal end a lever (56) for driving the blade (16) in rotation around its longitudinal axis (Y), the hydraulic pitch pitch of the propeller comprising at least one movable element able to press against said lever (56), said blade (16) being rotated during a displacement of the moving element. 5. A wind or hydraulic power generator according to claim 4, wherein the movable element is a piston (52) housed in said working chamber (50) and adapted to be moved in a first direction under the action of the fluid pressure in this chamber. 6. A wind or hydraulic power generator according to claim 5, wherein the piston (52) is constrained in a second direction opposite to the direction of application of the fluid pressure, by a return means (64) working in compression. 7. A wind or hydraulic power generator according to any one of claims 4 to 6, wherein said lever (56) comprises a crankpin (58), said crankpin (58) being housed between said piston (52) and a part guide (60) itself integral with the piston (52) or the return means (64), so that said blade (16) is rotated when the force exerted by the hydraulic fluid on the piston (52) is less than the force exerted by the biasing means (64) on the guide piece (60) or the piston (52). 8. A wind or hydraulic power generator according to any one of claims 1 to 7, wherein the rotor (34) is hollow and the intermediate portion (38) is adapted to be housed in said rotor (34). 9. A wind or hydraulic power generator according to any one of claims 1 to 7, wherein said intermediate portion (38) and the rotor (34) form a single piece. 10. A wind or hydraulic power generator according to any one of claims 1 to 9, wherein said intermediate portion (38) and the hub (12) form a single piece 11. System comprising a hydraulic electricity generator according to any one of claims 1 to 10, further comprising a sensor for measuring the speed (Q) of rotation of the helix a computing unit (70) for calculating an optimum angle (0) of wedging for the blades ( 16) as a function of the speed (Q) of rotation of the measured helix, said calculation unit (70) co-operating with a control unit (90) of the hydraulic system for wedging the blades making it possible to reach this optimum wedging angle . 12. System according to claim 11, further comprising a converter (80) connected to the alternator (30), the computing unit (70) being able to calculate a transformation ratio (A) of said converter (80) and cooperate with said converter (80) to adjust said transformation ratio (λ).
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