La présente invention concerne une génératrice d'électricité tirant son énergie à partir du vent, permettant la fabrication de nouvelles sortes d'éoliennes. Les éoliennes comme alternatives aux énergies fossiles et au nucléai- re se heurtent à deux problèmes majeurs. Le premier concerne le coût de revient d'une unité de production comparé à son potentiel productif et surtout sa régularité de production soumise aux variations climatiques. L'autre handicap est sa faible fiabilité et donc son coût de maintenance élevé sur les sites de productions par définition éloignés et soumis aux intempéries. Ces deux problèmes proviennent de la complexité du principe comportant de nombreux éléments mécaniques que sont globalement la turbine alternateur, la boite de vitesse multiplicatrice, les palles du rotor, les redresseurs de tensions. Tous ces éléments sont eux même constitués de mécanismes complexes qui ne manquent pas de tomber en panne perchés à des hauteurs dif- faciles d'accès et soumis à l'abrasion et aux manifestations des éléments naturels. L'invention se propose d'éliminer toutes les parties mécaniques et mobiles afin d'obtenir une machine statique et donc n'offrant aucun espace à des pannes et par là même ne nécessitant que peu de maintenance. L'invention consiste en une génératrice d'électricité caractérisée en ce qu'elle utilise une matière piézoélectrique excitée par des déformations obtenues grâce aux variations de pressions induites par l'écoulement du vent sur une voilure solide et une structure rigide faisant le lien sous tension mécanique entre le vent et la matière piézoélectrique. Un bras de levier obtenu par la géométrie de l'éolienne sert à tirer le maximum de l'écoulement du fluide et surtout de ses irrégularités. Combinés à un circuit électronique, des tendeurs et le poids du système agissent en près-contraintes permettant la modification du moment d'inertie du système et facilitant sa résonance et la réversibilité du phénomène afin d'obtenir un rendement optimisé de la production d'électricité. Les conditions dans lesquelles l'éolienne est implantée déterminent les dimensions et la forme aérodynamique de la voilure rigide. La génératrice sen l'invention comporte une voilure solide pouvant être formée d'une coque dure en métal ou matériaux composites ou encore en matériaux naturels tels que le bois, pouvant se fondre dans l'environne-ment. Elle se dresse face au vent ou de profile tel une aile d'avion et profite des variations de la force du vent ou des rafales de vent qui la contraignent et exercent des forces considérables sur sa structure et plus particulière-ment à sa base de fixation à l'élément solide. Ce sont ces forces que nous utilisons pour produire de l'électricité grâce à l'effet piézoélectrique en utili- sant des éléments piézo PZT disponible dans l'industrie à de très faibles coût sous la forme de petites barres de céramiques qui sont regroupés en grand nombre et positionnées sur une partie bien choisie de sa structure. Cette partie de la géométrie de l'éolienne particulièrement apte à exciter les éléments piezo se situe généralement à la base de la structure près de l'axe de rotation du système là où le mouvement est le plus faible en amplitude et le plus puissant en force. L'axe de rotation peut être naturel ou contraint. Le mouvement longitudinal étant le seul acceptable pour l'intégrité des éléments piezoélectrique, ils sont confinés dans un mécanisme assurant leur protection. Ce mécanisme tout en permettant la compression des éléments piezo regroupe ceux-ci entre deux platines qui assurent le contact électrique de leur pôles et répartissent les forces. Un des reproches fait aux éoliennes est de produire de l'électricité uniquement dans une fenêtre de puissance de vent réduite. En effet s'il y a trop peu de vent, l'éolienne s'arrête. A l'inverse un vent trop fort oblige à débrayer le système pour éviter la casse. On comprend aisément que l'éolienne décrite dans la présente invention permet de profiter des variations du vent plus que de sa puissance, or cette variation a une présence bien plus constante que l'intensité du vent. L'éolienne ainsi conçue permet une production d'é- lectricité plus régulière que les éoliennes à rotor et hélices. On parle souvent de nuisances sonores et de pollution visuelle lorsque les éoliennes tournent et gâchent le paysage, alors que nous proposons ici d'éoliennes totalement silencieuses et pouvant s'intégrer plus facile-ment dans le paysage, voir même s'adosser aux habitations qu'elles alimen- tent en énergie. Voici comment la résonance peut augmenter l'efficacité du système. Le 7 novembre 1940, à approximativement 11 h 00, le premier pont suspendu de Tacoma Narrows s'effondra a cause des vibrations dues au vent. Situé près de la ville de Tacoma dans l'état de Washington, le pont avait seulement été ouvert que depuis quelques mois. Les vents n'étaient pourtant pas très forts (65 km/h environ), le pont a commencé à se balancer de plus en plus, tordant le tablier et les câbles. Certains câbles ont alors cédés, laissant tomber des parties entières de tablier. L'ouvrage a en fait été victime d'un phénomène de résonance : les rafales de vent avaient une fré- quence proches de la fréquence propre du pont, et celui-ci entrant en résonance, a subi des oscillations qui peuvent paraître disproportionnées par rapport à leur cause. Lors de l'excitation d'une structure rigide comme une éolienne statique décrite dans la présente invention des oscillations se propagent dans la structure et rebondissent sur les bords. Elles deviennent alors des ondes stationnaires, c'est-à-dire qu'elles ne se propagent plus mais oscillent sur place, et peuvent s'additionner. Or, chaque système possède sa fréquence naturelle appelée fréquence propre. Quand ce système est excité à une cer- taine fréquence, le système va être mis en mouvement, il va vibrer. Si la fréquence d'excitation se trouve être la même que la fréquence naturelle du système, la vibration s'amplifie jusqu'à atteindre un niveau extrêmement important : elle résonne. Cela peut se caractériser par une excitation importante des éléments piézoélectriques judicieusement positionnés aux endroits les plus exposés aux vibrations généralement aux points d'encrage du système, générant un courant électrique alternatif à la même fréquence que celle du système oscillant formé par l'éolienne statique et vibrante ainsi constituée. La résonance n'est donc qu'une réponse particulièrement importante à une excitation produisant une quantité d'électricité plus importante et plus régulière que les éoliennes à rotors et hélices. Pour obtenir une production multipliée l'éolienne décrite par l'invention peut s'accorder en temps réel à la fréquence des rafales de vent. Les méthodes misent en jeux se fondent sur les méthodes anti-vibratoires utilisées à l'inverse bien connue de l'homme de l'art. Ainsi tout comme le pont de Tacoma qui bien que les vent n'étaient pas très fort à emmagasiné une grande partie de l'énergie du vent à cause de la résonance parce que sa fréquence propre était accordée involontairement avec la fréquence du vent, notre éolienne peut comporté un réglage permettant d'accorder en permanence sa fréquence propre avec la fréquence du vent constatée. La structure de l'éolienne et sa géométrie sont étudiés grâce aux savoirs faires et aux études entreprises dans le domaine des ponts suspen- dus pour lesquels on cherche tout en rigidifiant ses éléments à prévenir l'ef-fet de résonance avec les rafales de vents. Mais ici plutôt que de vouloir l'é- viter on recherche l'accord de la fréquence propre de l'éolienne avec les rafales de vent afin de profiter des puissances multipliées du vent sur les éléments structurels de l'éolienne qui produisent l'électricité par déformation que sont les élément piézoélectriques. Un élément mécanique peut ainsi être installé de manière à pourvoir modifier la fréquence propre de l'éolien- ne pour l'accorder en temps réelle au vent qui la fait vibrer, cette modifica- tion de fréquence propre pouvant se faire en modifiant la rigidité de la struc- ture par des tentions sur des élément gérés par un moteur pas à pas et pilo- té par un ordinateur. La modification de fréquence propre peut également se faire en modifiant le moment d'inertie de l'éolienne par le déplacement d'un 2922607 -4- poids dans sa structure. L'accord de la fréquence de l'éolienne avec le vent peut également se faire au niveau du vent en agissant sur celui-ci avant qu'il n'atteigne l'éolienne par la disposition d'ailerons mobiles et précurseurs en amont du vent afin de créer des perturbations modifiant la captation par l'éo- 5 tienne de l'énergie des perturbations du vent. Le dimensionnement d'une éolienne de 10 Mega Watts annuels devra par exemple être de quinze mètres de hauteur pour une largeur de 2 mètres et une épaisseur à sa base formant le bras de levier de 50cm. Comportera 1000 éléments piézoélectriques. Cela en considérant les performances des 10 éléments piézoélectriques actuellement sur le marché de type barre de céramiques appelées PZT. Les spécificités des producteurs de ces éléments sont données pour un travail de 100 Watts de pression physique à une fréquence de 15KHz qui alors produisent 9Watt/seconde d'électricité. En effet pour quinze mètres de hauteur d'une structure en aluminium 15 aptes à générer les 100 Watts de travail pression sous un vent faible, la fréquence se situe aux alentour de 5 hz et cette vibration affecte les éléments piézoélectriques avec un travail du bras de levier constitué de la base de 50 cm par rapport à sa hauteur de 15 mètres. Il faut donc multiplier les 9 Watts produits par un élément piezo sous forme de courant électrique par le rap- 20 port 15000/5 pour obtenir le nombre d'élément à combiner pour produire 9 watts par secondes soit 27000 éléments. Pour simplifier les calculs nous devrions définir en l'état de la technique ; qui peut bien sure évoluer considérablement notamment en fabricant des éléments piezo spécifiques à cette application ; que 27000/9 soit 3000 25 élément sont nécessaires par watts secondes produits. Enfin pour ramener ce chiffre au besoins annuel d'une maison arbitrairement posé de 10 méga Watts, nous devons faire les conversions et calculer 3000 * 10000000/(3600*24*365) soit 951 éléments piézoélectriques. Pour atteindre une production suffisante pour une habitation indivi- 30 duelle moyenne il faut donc calibrer une éolienne statique telle que décrite dans la présente invention de quinze mètres de haut comportant 1000 éléments piezoélectriques de puissance unitaires de 9 Watts par seconde d'électricité pour 100 Watts de puissance mécanique à 15Khz. La structure de l'éolienne est pré-contrainte par des éléments élas- 35 tiques pour que les éléments piézoélectriques soient en permanence sous pression afin de produire des décharges aussi bien en pression qu'en relâ- chement de pression. En effet les éléments piezo fournissent autant d'élec- tricité quand ils sont compressés que lorsqu'ils sont relâchés et ils se com-portent comme un ressort. Pour produire le maximum d'énergie et que la structure puisse vibrer facilement une pré-contrainte à mis parcours des compressions maximums permettent de profiter au mieux des oscillations. Grâce à la présente invention, le principe de l'éolien peut s'appliquer à des objets inattendus comme les lampadaires, les éclairages d'extérieurs, l'alimentation électrique des bateaux. La voilure rigide peut être en profile d'aile d'avion comportant une face de sous pression et une face de sur pression afin d'obtenir un transfert d'énergie au éléments piézoélectrique maximum par une sensibilité accrue des variations de vent. The present invention relates to an electricity generator deriving its energy from wind, allowing the manufacture of new kinds of wind turbines. Wind turbines as alternatives to fossil fuels and nuclear energy face two major problems. The first concerns the cost price of a production unit compared to its productive potential and especially its regularity of production subject to climatic variations. The other handicap is its low reliability and therefore its high maintenance cost on production sites by definition remote and weathered. These two problems come from the complexity of the principle comprising many mechanical elements that are globally the turbine generator, the gearbox multiplier, rotor blades, voltage rectifiers. All these elements are themselves complex mechanisms that fail to break down perched at heights dif- easy access and subject to abrasion and manifestations of natural elements. The invention proposes to eliminate all the mechanical and mobile parts in order to obtain a static machine and thus offering no space for breakdowns and therefore requiring little maintenance. The invention consists of an electricity generator characterized in that it uses a piezoelectric material excited by deformations obtained thanks to the variations of pressures induced by the flow of the wind on a solid wing and a rigid structure making the link under tension mechanical between the wind and the piezoelectric material. A lever arm obtained by the geometry of the wind turbine is used to make the most of the flow of the fluid and especially its irregularities. Combined with an electronic circuit, tensioners and the weight of the system act in near-constraints allowing the modification of the moment of inertia of the system and facilitating its resonance and the reversibility of the phenomenon in order to obtain an optimized yield of the electricity production . The conditions under which the wind turbine is located determine the size and aerodynamic shape of the rigid wing. The generator in the invention comprises a solid canopy that can be formed of a hard shell metal or composite materials or even natural materials such as wood, which can melt in the environment-ment. It stands up to the wind or profile like an airplane wing and takes advantage of variations in the wind force or gusts of wind that constrain it and exert considerable forces on its structure and more particularly at its base of fixation. to the solid element. It is these forces that we use to produce electricity through the piezoelectric effect by using piezo elements PZT available in the industry at very low cost in the form of small ceramic bars which are grouped together in large size. number and positioned on a well chosen part of its structure. This part of the geometry of the wind turbine particularly able to excite the piezo elements is generally located at the base of the structure near the axis of rotation of the system where the movement is the weakest in amplitude and the most powerful in force . The axis of rotation can be natural or constrained. Longitudinal movement being the only acceptable for the integrity of the piezoelectric elements, they are confined in a mechanism ensuring their protection. This mechanism while allowing the compression of the piezo elements groups them between two plates which ensure the electrical contact of their poles and distribute the forces. One of the criticisms made to wind turbines is to produce electricity only in a window of reduced wind power. Indeed if there is too little wind, the wind turbine stops. Conversely, a wind that is too strong forces the system to be disengaged to avoid breakage. It is easily understood that the wind turbine described in the present invention makes it possible to take advantage of wind variations more than its power, but this variation has a much more constant presence than the intensity of the wind. The wind turbine thus designed allows more regular electricity production than rotor and propeller wind turbines. We often talk about noise pollution and visual pollution when wind turbines spin and spoil the landscape, while we propose here wind turbines totally silent and can integrate more easily into the landscape, or even lean against homes that they supply energy. Here's how resonance can increase the efficiency of the system. On November 7, 1940, at approximately 11:00 am, the first Tacoma Narrows suspension bridge collapsed due to wind vibrations. Located near the city of Tacoma in the state of Washington, the bridge had only been open for a few months. The winds were however not very strong (65 km / h approximately), the bridge began to swing more and more, twisting the deck and the cables. Some cables then gave way, dropping entire parts of the deck. In fact, the structure was the victim of a phenomenon of resonance: the gusts of wind had a frequency close to the natural frequency of the bridge, and this one coming into resonance, suffered oscillations which may seem disproportionate compared to their cause. During the excitation of a rigid structure such as a static wind turbine described in the present invention oscillations propagate in the structure and bounce on the edges. They then become stationary waves, that is to say they do not propagate anymore but oscillate on the spot, and can add up. However, each system has its natural frequency called natural frequency. When this system is excited at a certain frequency, the system will be set in motion, it will vibrate. If the excitation frequency is the same as the natural frequency of the system, the vibration amplifies until it reaches an extremely important level: it resonates. This can be characterized by a high excitation of the piezoelectric elements judiciously positioned at the most exposed locations to vibrations generally at the inking points of the system, generating an alternating electric current at the same frequency as that of the oscillating system formed by the static wind turbine and vibrating thus constituted. Resonance is therefore only a particularly important response to an excitation producing a greater amount of electricity and more regular than wind turbines and propellers. To obtain a multiplied production, the wind turbine described by the invention can be tuned in real time to the wind gust frequency. The methods involved are based on the anti-vibration methods used conversely well known to those skilled in the art. So just like the Tacoma bridge which although the wind was not very strong at storing much of the wind energy because of the resonance because its natural frequency was tuned unintentionally with the wind frequency, our wind turbine may include a setting to constantly tune its own frequency with the observed wind frequency. The structure of the wind turbine and its geometry are studied thanks to the know-how and studies undertaken in the field of suspension bridges for which we seek while stiffening its elements to prevent resonance ef-fet with gusts of wind . But here, rather than wanting to avoid it, we seek the agreement of the natural frequency of the wind turbine with gusts of wind in order to take advantage of the multiplied wind powers on the structural elements of the wind turbine that produce electricity. by deformation that are the piezoelectric elements. A mechanical element can thus be installed in such a way as to be able to modify the natural frequency of the wind turbine in order to tune it in real time to the wind which makes it vibrate, this modification of the natural frequency being able to be done by modifying the rigidity of the wind. the structure by tilting on elements managed by a stepper motor and controlled by a computer. The change in eigenfrequency can also be done by modifying the moment of inertia of the wind turbine by the displacement of a 2922607 weight in its structure. The tuning of the frequency of the wind turbine with the wind can also be done at the level of the wind by acting on it before it reaches the wind turbine by the provision of mobile fins and precursors upstream of the wind in order to create disturbances modifying the wind energy capturing of wind energy. The sizing of a wind turbine of 10 Mega Watts annual must for example be fifteen meters high for a width of 2 meters and a thickness at its base forming the lever arm of 50cm. Will feature 1000 piezoelectric elements. This considering the performance of the 10 piezoelectric elements currently on the market type bar ceramics called PZT. The specificities of the producers of these elements are given for a work of 100 Watts of physical pressure at a frequency of 15KHz which then produce 9Watt / second of electricity. Indeed for fifteen meters of height of an aluminum structure 15 able to generate the 100 Watts working pressure in a weak wind, the frequency is around 5 hz and this vibration affects the piezoelectric elements with a work of the arm of lever consisting of the base of 50 cm compared to its height of 15 meters. It is therefore necessary to multiply the 9 Watts produced by a piezo element in the form of electric current by the ratio 15000/5 to obtain the number of elements to be combined to produce 9 watts per second, ie 27000 elements. To simplify the calculations we should define in the state of the art; which can of course evolve considerably including the manufacturer of piezo elements specific to this application; that 27000/9 is 3000 25 item are needed per second watts products. Finally, to reduce this figure to the annual needs of an arbitrarily laid house of 10 megawatts, we must make the conversions and calculate 3000 * 10000000 / (3600 * 24 * 365) or 951 piezoelectric elements. To achieve sufficient production for an average individual dwelling, it is therefore necessary to calibrate a static wind turbine as described in the present invention of fifteen meters high comprising 1000 piezoelectric unit power elements of 9 Watts per second of electricity per 100 Watts. mechanical power at 15Khz. The structure of the wind turbine is pre-stressed by elastic elements so that the piezoelectric elements are permanently pressurized to produce discharges in both pressure and pressure relief. In fact, piezo elements provide as much electricity when they are compressed as when they are released and they behave like a spring. To produce the maximum energy and that the structure can easily vibrate a pre-constraint to travel maximum compressions can make the most of the oscillations. With the present invention, the principle of the wind can be applied to unexpected objects such as street lights, outdoor lighting, power boats. The rigid wing may be in aircraft wing profile having a pressure face and a pressure face to obtain a maximum energy transfer to the piezoelectric elements by increased sensitivity of wind changes.
La réunion des éléments piézoélectriques en grands nombre permet la fabrication l'éléments suffisamment grands pour supporter les pressions exercées par la structure en réaction aux contraintes faites sur la voilure par le vent, dont on compte récupérer l'énergie. Une éolienne ainsi constituée exercera sur ces éléments piézoélectriques son poids en prés contraintes et les vibrations formées par les rafales du vent seront proportionnelles à sa surface de prise au vent. La près contrainte des éléments piézoélectriques peut également se faire par des éléments de compressions élastiques tels que des lames de métal ou des ressorts ou encore une masse. Cette près contrainte est indispensable pour amener les éléments piézoélectriques à un niveau de pression à mis valeurs de leur maximum afin que tout mouvement génère des décharges électriques aussi bien en relâchement qu'en pression. Des éléments de butées viennent empêcher de dépasser les valeur maximum de déformation que peuvent supporter les céramiques et dans le cas du relâ- chement la buté empêche le relâchement excessif en reportant l'effort sur les éléments piezo opposés. Le chémat de principe de la génératrice d'électricité selon la présente invention montre l'ensemble exhaustif des éléments pouvant constituer l'éo- lienne lui permettant de capter de l'énergie issue du vent (1). Il montre une structure rigide (2) et une série d'éléments piézoélectriques (3) organisés de tel sorte que la circulation du vent, au contact d'une voilure solide (4) solidai- re à la structure (2), se répercute sous forme de variation de pression sur les éléments piézoélectriques (3) situés aux endroits les mieux exposées pour transformer les vibrations et micro-mouvements en décharges électriques récupérables dans un circuit électrique formant ainsi une éolienne statique. Les éléments piézoélectriques (3) organisés en regroupement d'unités élé- mentaires de type barres ou barreaux (8) de céramiques ferroélectriques PZT, en quantité importante, ont leurs pôles couplés en parallèles de tel sorte que leurs décharges électriques s'additionnent en intensité, caractéri- sant la puissance du potentiel productif de la génératrice. Ces regroupements d'éléments piézoélectriques (8) sont constitués de deux gouttières isolantes en plastique (9) aptes à protéger les éléments unitaires et leurs permettre uniquement un mouvement longitudinal de compression par le chevauchement des parois des gouttières (9), la liaison électrique des pôles des éléments piezo (8) étant assurée par deux platines métalliques (10) par contact, qui protègent les barres (8) des mouvements latéraux en répartis-sent les forces à égale puissance sur chacune d'entre elles constituant également une enceinte stable, étanche et protectrice (16). La structure(2) de l'éolienne forme un bras de levier apte à agir sur les éléments piezoélectriques et est défini par le rapport de sa hauteur (A) et la largeur (B) de sa base, la voilure rigide (4) agit sur une structure (2) elle-même rigide dont la base en équerre (7) subit les forces décuplées du vent qu'elle est ainsi capable de répercuter aux ensembles d'éléments piezoélectriques (3). The combination of piezoelectric elements in large numbers allows the manufacture of elements large enough to withstand the pressures exerted by the structure in response to the constraints made on the wing by the wind, whose energy is expected to recover. A wind turbine thus constituted will exert on these piezoelectric elements its weight in the presence of stresses and the vibrations formed by the gusts of the wind will be proportional to its wind bearing surface. The constrained near the piezoelectric elements can also be made by elements of elastic compression such as metal blades or springs or a mass. This near stress is essential to bring the piezoelectric elements to a pressure level with values of their maximum so that any movement generates electric discharges as well in relaxation as in pressure. Stopping elements prevent the exceeding of the maximum amount of deformation that the ceramics can withstand, and in the case of slackening the stopper prevents excessive loosening by transferring the force to the opposing piezo elements. The principle chema of the electricity generator according to the present invention shows the exhaustive set of elements that can constitute the wind turbine allowing it to capture energy from the wind (1). It shows a rigid structure (2) and a series of piezoelectric elements (3) organized in such a way that the circulation of the wind, in contact with a solid wing (4) solid with the structure (2), is reflected in the form of pressure variation on the piezoelectric elements (3) located in the best-exposed places to transform the vibrations and micro-movements into recoverable electric discharges in an electric circuit thus forming a static wind turbine. The piezoelectric elements (3) organized in groups of elementary units of the bar or rod (8) type of ferroelectric ceramics PZT, in large quantities, have their poles coupled in parallel so that their electric discharges add up in intensity. , characterizing the power of the productive potential of the generator. These groupings of piezoelectric elements (8) consist of two plastic insulating gutters (9) able to protect the unit elements and allow them only a longitudinal compression movement by the overlap of the walls of the gutters (9), the electrical connection of poles of the piezo elements (8) being provided by two metal plates (10) per contact, which protect the bars (8) from the lateral movements in distributed-feels the forces at equal power on each of them also constituting a stable enclosure, waterproof and protective (16). The structure (2) of the wind turbine forms a lever arm able to act on the piezoelectric elements and is defined by the ratio of its height (A) and the width (B) of its base, the rigid wing (4) acts on a structure (2) itself rigid whose angled base (7) undergoes the forces tenfold wind that it is thus able to pass to sets of piezoelectric elements (3).
Le dimensionnement de la voilure (2) et la rigidité de la structure (4) de l'éolienne sont calculés de sorte que la fréquence d'oscillation naturelle de l'ensemble soit proche des fréquences du vent constatées lors d'une étude du site d'implantation pour que l'éolienne ainsi fabriquée entre facile-ment ; et le plus souvent possible ; en résonance avec le vent, ces oscilla- tions étant alimentées par les rafales du vent. Un mécanisme peut être prévu à cet effet, constitué par un rigidificateur agissant sur la structure (2) par tension mécanique grâce à une tige de tension (11) tendue par une mécanisme de visse sans fin (12) actionnée par un moteur pas à pas tournant un boulon (13) apte modifier l'ensembles des interactions élastiques entre les élé- ments constitutifs de la génératrice modifiant la fréquence propre de l'en-semble. Un positionnement face au vent adapté à la situation du lieux ou elle est implantée, permet à l'éolienne ; grâce à sa forme profilée de façon à offrir le maximum de résistance au vent de façon ; de produire le maximum de tra- vail sur les éléments piézoélectriques qu'elle comprend et cela de façon à vibrer le plus fortement et le plus régulièrement possible lui conférant une aptitude à exploiter l'irrégularité du vent plus que son intensité. De plus un élément moteur peut être ajouté dans ce but pour agir sur l'orientation de tout ou partie de l'éolienne afin que la prise au vent soit la meilleur en per- manence. Ce positionne ment peut être obtenu naturellement en laissant libre de rotation l'éolienne qui se positionne naturellement face au vent car la prise au vent d'une forme libre se positionne face au vent. Un poids (5) mobile le long de sa structure (2) permet dans certains cas de modifier le moment d'inertie de l'éolienne afin que celui-ci s'accorde avec les rafales de vent et puisse agir avec force sur les éléments piézoélectriques, ce poids étant placé en position haute afin de déstabiliser l'en-semble dans un équilibre instable apte à produire des oscillations de puissance maximum activées par le vent et de fréquence adéquates. The sizing of the wing (2) and the rigidity of the structure (4) of the wind turbine are calculated so that the natural oscillation frequency of the assembly is close to the wind frequencies found during a site survey. implantation so that the wind turbine thus manufactured between easy-ment; and as often as possible; in resonance with the wind, these oscillations being fed by gusts of wind. A mechanism can be provided for this purpose, consisting of a stiffener acting on the structure (2) by mechanical tension through a tension rod (11) extended by an endless screw mechanism (12) actuated by a stepper motor rotating a bolt (13) able to modify the set of elastic interactions between the constituent elements of the generatrix modifying the eigenfrequency of the whole. A wind positioning adapted to the situation of the places where it is located, allows the wind turbine; thanks to its streamlined shape so as to offer maximum wind resistance so; to produce the maximum of work on the piezoelectric elements that it understands and this in order to vibrate the more strongly and as regularly as possible conferring on him an aptitude to exploit the irregularity of the wind more than its intensity. In addition, a motor element can be added for this purpose to act on the orientation of all or part of the wind turbine so that the wind resistance is the best in perpetuity. This positioning can be obtained naturally by leaving free rotation the wind turbine which is positioned naturally facing the wind because taking wind in a free form is positioned in the wind. A weight (5) movable along its structure (2) allows in certain cases to modify the moment of inertia of the wind turbine so that it agrees with the gusts of wind and can act with force on the elements piezoelectric, this weight being placed in the upper position in order to destabilize the whole in an unstable equilibrium capable of producing maximum power oscillations activated by the wind and of adequate frequency.
Les propriétées actives des éléments piezoélectriques peuvent êtres utilisées pour agir sur la structure afin d'accorder les vibrations au rafales de vent pour multiplier les effets du vent et réguler la production d'électricité en utilisant la vibration mécanique de la voilure et de la structure comme un capaciteur emmagasinant l'énergie par instants. Les circuits électroniques de type RLC sont particulièrement adaptés à cet usage. Les dessins annexés illustrent l'invention La figure 1 représente en coupe le chémat de principe de la génératrice éolienne. La figure 2 représente une solution pour associer les éléments de céramique piézoélectriques regroupés afin d'obtenir un potentiel électrique important et capable de résister aux pressions exercées lors de vibrations en même temps que la connexion de leurs pôles en parallèle. La figure 3 représente l'application de la génératrice à une habitation et l'utilisation de la pente de son toit, La figure 4 représente une éolienne utilisant les principes de l'invention adaptée au mat d'un bateau. La figure 5 représente un lampadaire constitué comme une éolienne selon l'invention. La figure 6 représente une simplification extrême de l'éolienne selon l'inven- tion possible quand un mur servant de versant exposé au vent est disponible comme support où la voilure et la structure ainsi que l'élément de tension sont réunis en une seule pièce.. En référence aux premier dessins un socle en béton (16) comporte une cavité qui reçoit les regroupements d'éléments piézoélectriques (8) sur lesquels vient se positionner la structure rigide (2) en aluminium elle même recouverte par la voilure solide (4) augmentant sa prise au vent (1). Le tout est maintenu en place par les buttées (17) qui forcent la structure à rester à la verticale en appuis sur deux regroupements d'éléments piézoélectriques (8). Cette génératrice éolienne est placée face au vent. The active properties of the piezoelectric elements can be used to act on the structure in order to tune the vibrations to wind gusts to multiply the effects of the wind and regulate the electricity production by using the mechanical vibration of the wing and the structure as a capacitor storing energy at times. RLC type electronic circuits are particularly suitable for this purpose. The accompanying drawings illustrate the invention. FIG. 1 represents in section the principle chematology of the wind generator. FIG. 2 represents a solution for associating the grouped piezoelectric ceramic elements in order to obtain a high electrical potential and able to withstand the pressures exerted during vibrations at the same time as the connection of their poles in parallel. Figure 3 shows the application of the generator to a house and the use of the slope of its roof, Figure 4 shows a wind turbine using the principles of the invention adapted to the mast of a boat. FIG. 5 represents a lamp post constituted as a wind turbine according to the invention. FIG. 6 shows an extreme simplification of the wind turbine according to the possible invention when a wall serving as a wind-exposed slope is available as a support where the wing and the structure as well as the tension element are united in one piece Referring to the first drawings a concrete base (16) has a cavity which receives the groupings of piezoelectric elements (8) on which is positioned the rigid structure (2) made of aluminum itself covered by the solid canopy (4). ) increasing its hold in the wind (1). Everything is held in place by the abutments (17) which force the structure to remain vertically in support on two groups of piezoelectric elements (8). This wind generator is placed facing the wind.
En référence au dessin 2 un regroupement d'éléments piézoélectrique est constitués d'un ensemble agencés d'éléments en céramique PZT dont les pôles uniformément orientés sont en contact avec les platines conductrice (9) et contenus dans des gouttières hermétiquement closes mais permet- tant un mouvement de compression longitudinale par rapport aux longueurs des éléments qu'il contient. En référence au troisième dessin une maison comporte sur son toit une structure rigide (2) recouverte d'une voilure solide (4) accrochée à la base d'un des versants de la toiture. Un élément de tension tel qu'un câble (11) maintient le système en place exerçant sur la structure (2) et par voie de conséquence une pré compression des ensembles d'éléments piezoélectrique (3) confinés dans une cavité protectrice et stable (16). Le vent (1) qui vient glisser sur la voilure avec les perturbations produites par la présence de la maison, secoue la voilure et la structure excitant les éléments piezoé- lectriques qui produisent leurs décharges électrique utilisées au saint d'un circuit électronique pour les transformer de manière à être utilisables soit au chargement de batteries soit pour une utilisation immédiate dans le secteur de la maison. En référence au quatrième dessin une éolienne pour bateau est cons- titué d'une voilure solide (4) faisant office de structure rigide est positionnée autour du mat (19) du bateau enserre deux ensembles d'éléments piézoélectriques (3) pré contraint par les visses de serrages (18). Le tout est laisé libre de tourner autour du mat la position naturelle d'une telle forme etant face au vent ce qui est la meilleure position. With reference to drawing 2, a group of piezoelectric elements consists of a set of ceramic elements PZT whose uniformly oriented poles are in contact with the conductive plates (9) and contained in hermetically closed gutters but allowing a longitudinal compression movement with respect to the lengths of the elements that it contains. Referring to the third drawing a house has on its roof a rigid structure (2) covered with a solid sails (4) attached to the base of one of the slopes of the roof. A tension element such as a cable (11) holds the system in place exerting on the structure (2) and consequently a pre-compression of the sets of piezoelectric elements (3) confined in a protective and stable cavity (16). ). The wind (1) which slides on the wing with the disturbances produced by the presence of the house, shakes the wing and the structure exciting the piezoelectric elements which produce their electrical discharges used to the saint of an electronic circuit to transform them so that it can be used either for charging batteries or for immediate use in the area of the house. Referring to the fourth drawing a boat wind turbine is constituted by a solid wing (4) acting as a rigid structure is positioned around the mat (19) of the boat encloses two sets of piezoelectric elements (3) pre-constrained by the tightening screws (18). The whole is free to turn around the mast the natural position of such a form facing the wind which is the best position.
En référence au cinquième dessin un lampadaire d'extérieur particulièrement adapté aux espaces non alimentés en électricité comme les jardins ou les rues de villages isolés se compose d'un mat faisant office de structure rigide (2) sur lequel vient un globe en position haute faisant office de voilure solide (4) se trouvent en prise avec le vent (1). La base est un socle en béton (16) assurant la stabilité et qui peut être enterré. les deux parties ainsi constituées sont reliées par les ensembles d'éléments piézoélectriques (3) qui sont donc soumis avec force à la moindre sollicitation du vent sur la hauteur du lampadaire et qui produisent alors des décharges électrique aptes à recharger les batteries (18) du lampadaire ou alimenter direc- tement la lampe d'éclairage (17). Les applications industrielles sont multiple notamment en production d'éolienne à faible coût de revient aussi bien en fabrication qu'en maintenance. Toutes les tailles sont possibles et l'intégration dans des objets est un pôle important du développement industriel. Par exemple en considérant les lampadaires qui semblent particulièrement adaptés avec un éclairage alimenté par une batterie rechargée par le vent qui fait vibrer la structure. Sur les bateaux le bruit des éolienne est un facteur important qui donne à la pré-sente invention totalement silencieuse puisque sans mécanismes ni mouvement un atout majeur au niveau de sa commercialisation. With reference to the fifth drawing an outdoor lamp post especially suitable for non-powered areas such as gardens or isolated village streets consists of a mat acting as a rigid structure (2) on which comes a globe in a high position solid wing office (4) are in contact with the wind (1). The base is a concrete base (16) providing stability and which can be buried. the two parts thus formed are connected by the sets of piezoelectric elements (3) which are therefore forcefully subjected to the slightest load of wind on the height of the lamp and which then produce electric discharges able to recharge the batteries (18) of the floor lamp or directly supply the lighting lamp (17). Industrial applications are multiple in particular in production of low cost wind turbine as well in manufacturing as in maintenance. All sizes are possible and integration into objects is an important pole of industrial development. For example by considering the street lights that seem particularly suitable with lighting powered by a battery recharged by the wind that vibrates the structure. On the boats the noise of the wind turbine is an important factor which gives the pre-invention totally silent invention since without mechanisms or movement a major asset at the level of its marketing.