WO2024076225A1 - Éolienne pliable et portable à axe vertical - Google Patents

Éolienne pliable et portable à axe vertical Download PDF

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Berrada Youssef
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    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/02—Transport, e.g. specific adaptations or devices for conveyance

Definitions

  • Foldable and portable vertical axis wind turbine is an innovative, compact and versatile device designed to exploit wind energy, it includes a system with two types of blades and an energy conversion, storage and management system.
  • This innovative design features a self-adaptive blade type that rotates around a fixed blade type, allowing it to capture and amplify the aerodynamic force of the wind and extend operating time at different wind speeds, regardless of or management.
  • the present invention relates to the field of wind energy production, in particular the technology of small wind turbines for personal and domestic use.
  • the invention CA3099992A1 discloses a mobile device for generating wind energy with a horizontal axis, however, wind turbines with a horizontal axis have a major drawback linked to the high noise produced and in particular small wind turbines for domestic and personal use, and they also need a tool to track the change in wind direction.
  • the present invention proposes a new type of foldable and portable wind turbine with vertical axis adapted to the production and storage of energy in a single system, comprising a propeller having a plurality of fixed blades and other folding blades, an electric generator, a control circuit, an energy storage device and mounting device.
  • the propeller comprises a drive shaft mounted axially in the center of the propeller and fixed to the rotor of the generator, the plurality of blades fixed on the shaft and folding blades mounted around this shaft, the folding blades are also conform to the exterior surface of the propeller, and can be reconfigured between an operating mode and a transport mode, wherein, in the operating mode, the plurality of folding blades extending radially from the axis of rotation towards outside in the same direction as the blades fixed on the shaft, thereby transmitting the rotational torque, around the axis of rotation to the generator rotor in response to the aerodynamic wind force, and in the transport mode, the folding blades are assembled on the surface exterior of the propeller thus forming a cylindrical or semi-cylindrical body easy to transport.
  • the electric generator is located at the end of the propeller where the rotor attached to the rotating shaft of the propeller and the stator attached to the nacelle of the wind turbine.
  • the electronic control unit is intended to regulate the output voltage of the wind turbine and adapt the voltage of the electricity storage device.
  • the electricity storage device located partially or entirely removably or immovably in the wind turbine body, where, it is configured to receive and store electrical energy from the wind turbine in the operating mode or recharge from from an external power source and use it as a power bank in the transportation mode.
  • the collapsible mounting device reconfigurable between an operating mode and a transportation mode, wherein, in the operating mode, the mounting device supports and elevates the wind turbine, and in the transportation mode, the mounting device is disassembled and folded inside or outside the wind turbine body.
  • Figure 1 presents a schematic illustration of the foldable and portable vertical axis wind turbine in operating mode, according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded view of a preferred embodiment of the present invention of the entire foldable and portable vertical axis wind turbine.
  • Figure 3 shows side views of a preferred embodiment of the foldable and portable vertical axis wind turbine in transport mode.
  • Figure 4 shows a side view of a preferred embodiment of the foldable and portable vertical axis wind turbine ready to be transported.
  • the present invention relates to a foldable and portable wind turbine with a vertical axis which comprises a propeller (00), a plurality of fixed blades (03) and other foldable blades (02), a generator (05) and a nacelle ( 06).
  • Said propeller (00) is composed of a drive shaft (01) mounted axially in the center and attached to the rotor (12) of the generator (05), a plurality of blades (03) fixed on the shaft and other folding blades (02) around this shaft, the plurality of folding blades being reconfigurable between a mode of operation and a mode of transport.
  • the propeller (00) can be equipped with adjustable arms (04) intended to adapt the angle of rotation of the folding blades (02) according to the wind speed, thus allowing the wind turbine to operate for as long as possible in different wind speeds.
  • Said generator (05) is composed of at least one rotor disk and one stator disk which are mounted axially with a very small air gap between the disks, the rotor (12) consists of a certain number of magnets while that the stator (1 1) consists of a number of coils of copper wire.
  • the rotor (12) is fixed to the shaft (01) of the propeller while the stator (11) is fixed to the nacelle (06) of the wind turbine through a support (18).
  • the wind turbine is equipped with an electronic control unit (17) for voltage regulation housed inside or outside the body of the wind turbine.
  • an electricity storage device (15) located partially or entirely removably or non-removably in the wind turbine body, the electricity storage device (15) configured to receive and store generator electrical energy wind turbine in operating mode or recharge it from an external power source and use it as a power bank in transport mode.
  • a collapsible mounting device (07) reconfigurable between an operating mode and a transport mode, wherein, in the operating mode, the mounting device supports and elevates the wind turbine, and in the transport mode the device assembly is disassembled and folded inside or outside the wind turbine body. Cables and/or electrical outlets (16), to supply external electrical devices with electricity produced and stored by the wind turbine.
  • the foldable and portable wind turbine with vertical axis of the invention is in operating mode, comprises a propeller (00) with fixed blades (03) on a shaft (01) and three foldable blades (02) around this shaft, each of these blades having a semi-cylindrical shape.
  • the propeller (00) is attached to the generator rotor (05) through the shaft (01), while the generator stator is attached to the nacelle (06) through a support which is mounted on the mounting device (07) put into operation mode to support and raise the wind turbine.
  • the propeller (00) and the nacelle (06) are assembled using a pair of bearings (10,13).
  • the blades having a semi-cylindrical shape, except that the folding blades (02) also conform to the surface of the wind turbine.
  • the electronic control unit (17) for voltage regulation housed inside the body of the wind turbine and the electricity storage device (15) located entirely removably in the nacelle (06) of the wind turbine, the electricity storage device (15) configured to receive and store electrical energy from a wind turbine generator in the operating mode or recharge it from an external energy source and use it as a power bank food in the mode of transport.
  • the wind turbine is in transport mode, and ready to be used as a power bank.
  • the folding blades (02) are folded around the shaft (01) of the propeller and the mounting device (07) is dismantled and folded inside the body of the wind turbine.
  • the present invention can be applied in the manufacture of wind energy generators, and more specifically the present invention relates to a foldable and portable wind turbine for personal use with power bank functions.

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Abstract

L'invention concerne une éolienne à axe vertical pliable et portable comprenant une hélice à des pales fixées sur un arbre axial et au moins deux pales repliables autour de cet arbre. Les pales pliables sont liées à l'arbre axial par des bras auto-adaptatifs en fonction de la vitesse du vent. Chacune de ces pales ayant une forme semicylindrique, à l'exception que lesdites pales repliables se conforment également à la surface de l'hélice formant un cylindre facile à porter. L'ensemble dispositif éolien portable est équipé d'un dispositif de montage pliable, d'une unité électronique de commande située à l'intérieur ou à l'extérieur du corps de l'éolienne, ainsi que d'un dispositif de stockage d'énergie facultatif situé entièrement ou partiellement à l'intérieur du corps de l'éolienne. Cette éolienne pliable peut être mise dans un sac à dos, déployée sur des véhicules, des navires et des structures marines, ou utilisé dans des situations d'urgence dans des endroits où des catastrophes naturelles se produisent.

Description

Description
Titre de l'invention : Éolienne pliable et portable à axe vertical
[0001 ] Eolienne à axe vertical pliable et portable est un dispositif innovant, compact et polyvalent conçu pour exploiter l'énergie éolienne, il comprend un système à deux types de pales et un système de conversion, de stockage et de gestion d'énergie. Cette conception innovante comprend un type de pales auto-adaptatives qui tourne autour d'un type de pales fixes, lui permettant de capturer et d'amplifier la force aérodynamique du vent et de prolonger la durée de fonctionnement à différentes vitesses de vent, quelle que soit la direction .
Domaine technique
[0002] La présente invention concerne le domaine de la production d'énergie éolienne, en particulier la technologie des petites éoliennes à usage personnel et domestique.
Technique antérieure
[0003] Aujourd'hui, avec les grands progrès technologiques et la vulgarisation des produits numériques, les appareils électriques tels que les smartphones, les ordinateurs portables, les appareils photo numériques, etc., couvrent entièrement le travail, les études et la vie des gens. Cependant, la majorité du processus de charge de ces appareils électriques est réalisé par des sources d’alimentation fixes, et dans certains cas tels que les voyages d'affaires, les longues heures de travail sur le terrain et les randonnées dans la nature, on ne trouve pas de sources d’alimentation fixes pour recharger ces appareils électriques, ce qui cause de grands désagréments aux gens et limite leurs activités. Malgré l'existence des alternatives telles que les banques d'alimentation portables, elles ne sont pas encore réalisables en raison de la nécessité de les recharger à chaque fois et de leur grande taille par rapport à l'énergie stockée.
[0004] La production d’énergie pour recharger ces appareils électriques est un défi car les systèmes portables non renouvelables ont des problèmes techniques et logistiques pour les utilisateurs finaux et dépendent de l'obtention des sources d'énergie, comme les carburants, les gaz, etc. Les sources d'énergie renouvelables, telles que l'hydroélectricité et le solaire, résolvent certains de ces problèmes. Cependant, ces sources renouvelables ont leurs limites, à cause d’incapacité de fournir de l'énergie en dehors de certains zones géographiques pour les systèmes hydroélectricités, et en ce qui concerne les systèmes d'énergie solaire, l'énergie ne peut être produite que pendant les heures de clarté et ont des capacités de production d'énergie relativement faibles puisque l'énergie produite est proportionnelle à la surface du panneau. L'énergie éolienne est une source renouvelable qui n'a pas les mêmes limites que l'énergie hydraulique et solaire, puisque le vent est accessible dans presque tous les endroits et peut potentiellement produire de l'électricité 24/24 heures. Pour l'énergie éolienne, la puissance produite à une relation cubique avec la vitesse du vent. Cela signifie que lorsque la vitesse du vent double, la puissance produite augmente de huit fois.
[0005] L'invention CA3099992A1 divulgue un dispositif mobile de génération d'énergie éolienne à axe horizontal, cependant, les éoliennes à axe horizontal ont un inconvénient majeur lié au bruit élevé produit et en particulier les petites éoliennes à usage domestique et personnel, et elles ont également besoin d'un outil pour suivre le changement de direction du vent.
Résumé de l'invention
[0006] Les progrès technologiques et la vulgarisation des appareils électriques et leur relation avec la vie quotidienne des gens, nécessitent alors le développement de sources d'énergie mobiles et portables basées sur la production et le stockage d'énergie dans un système unique facile à transporter.
[0007] Dans ce contexte et afin de surmonter les problèmes ci-dessus, la présente invention propose un nouveau type d’éolienne pliable et portable à axe vertical adaptée à la production et au stockage d'énergie dans un seul système, comprenant une hélice ayant une pluralité de pales fixées et d'autres pales repliables, un générateur électrique, un circuit de commande, un dispositif de stockage d’énergie et dispositif de montage.
[0008] L’hélice comprend un arbre d'entraînement monté axialement au centre de l'hélice et fixé au rotor du générateur, la pluralité de pales fixées sur l'arbre et de pales repliables montées autour de cet arbre, les pales repliables se conforment également à la surface extérieure de l'hélice, et pouvant être reconfigurées entre un mode de fonctionnement et un mode de transport, où, dans le mode de fonctionnement, la pluralité de pales repliables s'étendant radialement depuis l'axe de rotation vers l'extérieur dans le même direction que les pales fixes sur l'arbre, transmettant ainsi le couple de rotation, autour de l'axe de rotation au rotor du générateur en réponse à la force du vent aérodynamique, et dans le mode de transport, les pales repliables sont assemblées à la surface extérieure de l'hélice formant ainsi un corps cylindrique ou semi-cylindrique facile à transporter. Le générateur électrique situe à l’extrémité de l’hélice où le rotor fixé à l’arbre rotatif de l’hélice et le stator attaché à la nacelle de l’éolienne. L'unité de commande électronique est destinée à réguler la tension de sortie de l'éolienne et à adapter la tension du dispositif de stockage d'électricité. Le dispositif de stockage d'électricité situé partiellement ou entièrement de manière amovible ou inamovible dans le corps d'éolienne, où, il est configuré pour recevoir et stocker l'énergie électrique de l’éolienne dans le mode de fonctionnement ou du recharger à partir d’une source d’énergie externe et de l’utiliser comme banque d'alimentation dans le mode de transport. Le dispositif de montage pliable reconfigurable entre un mode de fonctionnement et un mode de transport, dans lequel, dans le mode de fonctionnement, le dispositif de montage supporte et élève l’éolienne, et dans le mode de transport, le dispositif de montage est démonté et replié à l'intérieur ou à l'extérieur du corps de l'éolienne.
Brève description des dessins
[0009] Figure 1 présente une illustration schématique de l’éolienne pliable et portable à axe vertical en mode de fonctionnement, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention
[0010] Figure 2 est une vue éclatée d’un mode de réalisation préféré de la présente invention de l'ensemble de l’éolienne pliable et portable à axe vertical.
[0011 ] Figure 3 représente des vues latérales d’un mode de réalisation préféré de l’éolienne pliable et portable à axe vertical en mode de transport.
[0012] Figure 4 présente une vue latérale d’un mode de réalisation préféré de l’éolienne pliable et portable à axe vertical prête à être transportée.
Description des modes de réalisation
[0013] La présente invention concerne une éolienne pliable et portable à axe vertical qui comporte une hélice (00), une pluralité de pales (03) fixées et d'autres pales repliables (02), un générateur (05) et une nacelle (06).
[0014] Ladite hélice (00) est composée d’un arbre (01 ) d'entraînement monté axialement au centre et attaché au rotor (12) du générateur (05), d’une pluralité de pales (03) fixées sur l'arbre et d’autres pales repliables (02) autour de cet arbre, la pluralité de pales repliables étant reconfigurable entre un mode de fonctionnement et un mode de transport. L'hélice (00) peut être équipée par des bras réglables (04) destinés à adapter l'angle de rotation des pales repliables (02) en fonction de la vitesse du vent, permettant ainsi à l'éolienne de fonctionner le plus longtemps possible dans différentes vitesses de vent.
[0015] Ledit générateur (05) est composé d'au moins un disque rotor et un disque stator qui sont montés axialement avec un très petit entrefer entre les disques, le rotor (12) se compose d'un certain nombre d'aimants tandis que le stator (1 1 ) se compose d'un certain nombre de bobines de fil de cuivre. Le rotor (12) est fixé à l’arbre (01 ) de l’hélice tandis que le stator (11 ) est fixé à la nacelle (06) de l’éolienne à travers un support (18).
[0016] Selon l’invention, l’éolienne est équipée d’une unité de commande électronique (17) de régulation de tension logée à l'intérieur ou à l'extérieur du corps de l'éolienne. D’un dispositif de stockage (15) d'électricité situé partiellement ou entièrement de manière amovible ou non amovible dans le corps d'éolienne, le dispositif de stockage (15) d'électricité configuré pour recevoir et stocker l'énergie électrique de générateur d’éolienne dans le mode de fonctionnement ou du recharger à partir d’une source d’énergie externe et de l’utiliser comme banque d'alimentation dans le mode de transport. D’un dispositif de montage (07) pliable reconfigurable entre un mode de fonctionnement et un mode de transport, dans lequel, dans le mode de fonctionnement, le dispositif de montage supporte et élève l'éolienne, et dans le mode de transport le dispositif de montage est démonté et replié à l'intérieur ou à l'extérieur du corps de l'éolienne. Des câbles et/ou des prises électriques (16), pour alimenter les appareils électriques extérieurs en électricité produite et stockée par l'éolienne.
[0017] Selon la figure 1 , l’éolienne pliable et portable à axe vertical de l’invention, est en mode de fonctionnent, comporte une hélice (00) à pales fixées (03) sur un arbre (01 ) et trois pales repliables (02) autour de cet arbre, chacune de ces pales ayant une forme semi-cylindrique. L'hélice (00) est fixée au rotor du générateur (05) à travers l'arbre (01 ), tandis que le stator du générateur est fixé à la nacelle (06) par un support qui est monté sur le dispositif de montage (07) mis en mode fonctionnement pour supporter et élever l'éolienne.
[0018] Selon la figure 2, l’hélice (00) et la nacelle (06) sont assemblées à l'aide d'une paire de roulements (10,13). Les pales ayant une forme semi-cylindrique, à l’exception que les pales repliables (02) se conforment également à la surface de l’éolienne. L’unité de commande électronique (17) de régulation de tension logée à l'intérieur du corps de l'éolienne et le dispositif de stockage (15) d'électricité situé entièrement de manière amovible dans la nacelle (06) d'éolienne, le dispositif de stockage (15) d'électricité configuré pour recevoir et stocker l'énergie électrique de générateur d’éolienne dans le mode de fonctionnement ou du recharger à partir d’une source d’énergie externe et de l’utiliser comme banque d'alimentation dans le mode de transport.
[0019] Selon la figure 3, l'éolienne est en mode transport, et prête à être utilisée comme banque d'alimentation. Les pales repliables (02) sont repliées autour de l'arbre (01 ) de l'hélice et le dispositif de montage (07) est démonté et replié à l'intérieur du corps de l'éolienne.
[0020] Selon la figure 4, l'éolienne portable prête à être transportée dans un sac.
[0021 ] Le mode de réalisation préféré de la présente invention est décrit ci-dessus en référence aux dessins annexés. Il doit être entendu que le mode de réalisation préféré décrit ici est uniquement destiné à clarifier et expliquer et non à limiter la présente invention.
Application industrielle
[0022] La présente invention peut être appliquée dans la fabrication des générateurs d'énergie éolienne, et plus précisément la présente invention concerne une éolienne pliable et portable à usage personnel avec des fonctions de banque d'alimentation.

Claims

Revendications
[Revendications 1 ] Éolienne pliable et portable à axe vertical caractérisée en ce qu’elle comporte une hélice (00) ayant une forme aérodynamique cylindrique ou semi-cylindrique qui se compose d’un arbre (01 ) d'entraînement monté axialement au centre de l'hélice (00) et attaché au rotor (12) du générateur (05), d’une pluralité de pales repliables (02) autour de cet arbre, l’arbre (01 ) est constitué d’un ensemble de pales (03) fixes, les pales repliables sont reliées à l’arbre (01 ) par des bras réglables (04), les bras réglables (04) destinés à adapter l'angle de rotation des pales repliables (02) en fonction de la vitesse du vent, la pluralité de pales repliables (02) pouvant être reconfigurées entre un mode de fonctionnement et un mode de transport, dans lequel, dans le mode de fonctionnement, l'éolienne génère et stocke l'énergie du vent et dans le mode de transport, l'éolienne est repliée et transportée afin de l'utiliser comme banque d'alimentation.
[Revendications 2] Éolienne pliable et portable à axe vertical selon la revendication 1 , caractérisée en ce que l'arbre (01 ) est formé par une pluralité de pales fixes (03) et d'autres pales repliables (02) montées autour de cet arbre (01 ), ayant une forme semi-cylindrique.
[Revendications 3] Éolienne pliable et portable à axe vertical selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdites pales repliables (02) se conforment également à la surface extérieure de l’éolienne, où :
- Dans le mode de fonctionnement : la pluralité de pales repliables (02) s'étendant radialement depuis l'axe de rotation vers l'extérieur dans la même direction que les pales fixes (03) sur l'arbre (01 ), transmettant ainsi le couple de rotation, autour de l'axe de rotation au rotor (05) du générateur en réponse à la force du vent aérodynamique, et
- Dans le mode de transport : les pales repliables (02) sont assemblées à la surface extérieure de l'hélice (00) formant ainsi un corps cylindrique ou semi-cylindrique facile à transporter.
[Revendications 4] Éolienne pliable et portable à axe vertical, selon l’une des revendications précédentes, caractérisée ce qu’elle comporte un générateur électrique (05) situé à l’extrémité de l’hélice (00) où le rotor (12) fixé à l’arbre (01 ) rotatif de l’hélice et le stator (11 ) attaché à la nacelle de l’éolienne (06) par l'intermédiaire d’un support (18), l'hélice et la nacelle sont assemblées à l'aide d'une paire de roulements (10,13).
[Revendications 5] Éolienne pliable et portable à axe vertical, selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une unité de commande électronique (17) de régulation de tension logée à l'intérieur ou à l'extérieur du corps de l'éolienne.
[Revendications 6] Éolienne pliable et portable à axe vertical, selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de stockage (15) d'électricité situé partiellement ou entièrement de manière amovible ou non amovible dans le corps de l'éolienne.
[Revendications 7] Éolienne pliable et portable à axe vertical, selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de stockage (15) d'électricité configuré pour recevoir et stocker l'énergie électrique de générateur d’éolienne dans le mode de fonctionnement ou du recharger à partir d’une source d’énergie externe et de l’utiliser comme banque d'alimentation dans le mode de transport.
[Revendications 8] Éolienne pliable et portable à axe vertical, selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de montage (07) pliable reconfigurable entre deux modes :
- Un mode de fonctionnement dans lequel le dispositif de montage supporte et élève l'éolienne, et
- Un mode de transport dans lequel le dispositif de montage est démonté et replié à l'intérieur ou à l'extérieur du corps de l'éolienne.
[Revendications 9] Éolienne pliable et portable à axe vertical, selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des câbles et/ou des prises électriques (16) pour alimenter les appareils électriques extérieurs en électricité produite et stockée par l'éolienne, i
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