TW201314024A - 具有防旋轉鎖定機構、推進通道及葉片端部小翼之風力渦輪發電機 - Google Patents

Abstract

一種風力渦輪發電機，其包括：一基底；一支撐部件，其可旋轉地安裝至該基底；一細長主體，其具有一第一端及一第二端，該主體在一偏移該基底之軸線的樞軸點處樞轉地安裝至該支撐部件之一遠端。一轉子葉片總成耦接至一可旋轉地安裝至該主體之頂部的轉子軸且包括複數個轉子葉片。一尾翼總成安裝至該細長主體之該第二端，且包括一翼剖面及具有一具有一角偏移之舵的至少一直立翼片。一交流發電機耦接至該轉子軸。一環形棘輪安置於該基底上。一旗形尾及棘爪總成樞轉地耦接至該支撐部件之一近端。

Description

具有防旋轉鎖定機構、推進通道及葉片端部小翼之風力渦輪發電機

本發明係關於風力渦輪發電機。更特定言之，本發明係關於可回應於風速或風向之劇烈變化而僅使用自然力來自定向自身的風力渦輪發電機。

風力渦輪發電機在先前技術中係已知的。風力渦輪發電機設計策略通常集中於克服三個共同設計挑戰中之一或兩者。首先，少數先前設計已嘗試達成利用來自低速風(覆蓋地球表面之85%以上的風)之有意義能量所需的空氣動力特性。第二，一些設計已爭取實施在不犧牲傳遞恆定功率輸出之能力的情況下自動保護渦輪發電機免受極端高速風(對渦輪發電機之結構完整性施加大的應力)影響的控管機構。利用轉子葉片之每一風力渦輪發電機具有一轉子軸。經垂直控管之風力渦輪發電機將其轉子軸之旋轉軸線自水平定向移動至垂直定向。經水平控管之風力渦輪發電機在水平面內移動其轉子軸之旋轉軸線。最後，一些設計已探尋藉由水平地定向其轉子軸之軸線而限制由風速或風向之劇烈變化產生的使渦輪發電機失去定向並最終破壞其功率輸出效率的陀螺運動。儘管無單一先前設計已提供對所有三個問題之最佳解決方案，但許多人已嘗試同時合併針對此等問題中之一或兩者的解決方案。

首先，最先前知曉之風力渦輪發電機缺乏利用來自低速風之有意義能量所需的空氣動力特性。因此，幾乎所有現 有商用風力渦輪發電機經設計用於地球上定期經歷高速風的幾個地理區域。美國專利第4,449,889號及第5,295,793號構成揭示特別適用於低速風之風力渦輪發電機的少數專利。如稍後進一步詳細論述，本發明顯著改良此等先前設計。

另外，已建議空氣動力缺陷問題可藉由將渦流產生技術應用於轉子葉片設計而得以解決。美國專利第7,832,689號揭示被動式流體噴射渦流產生出口之系統。儘管有效，但此等出口將約束條件強加於轉子葉片設計上。因為其依賴產生旋渦，所以出口僅在間隔近的足以彼此互動(但不能太近而彼此干擾)時起作用。

此外，此等出口最佳適於增強已經旋轉之轉子葉片之提昇特性而非用於獲得低速風中之起動動量。具體而言，其在一平行於葉片平面之方向中自邊緣延伸(run)至邊緣。因為風力渦輪發電機需要俘獲儘可能多的風以在低速風中獲得任何有意義之旋轉速度，所以其必須將儘可能多的轉子葉片表面積曝露至風。假定美國專利第7,832,689號中揭示之出口自邊緣延伸至邊緣，其入口經最佳化用於當轉子葉片已經獲得旋轉速度且些微地成一角度時而非當垂直於地面靜止時接收傳入之風。

其他渦流產生技術亦在此項技術中大體已知。舉例而言，美國專利第4,455,045號揭示依賴於「V形狀」斜坡之尖緣以產生旋渦的一組渦流產生通道。此等產生器經最佳化用於在汽車設計中減少阻力。

除解決空氣動力缺陷外，一些先前風力渦輪發電機設計已嘗試消除高速風作用於風力渦輪發電機之結構完整性上之過多應力。作用於風力渦輪發電機上之力與轉子葉片之面積乘以風速立方成正比地增加。結果，假定曝露至風之轉子葉片的面積保持恆定，60 mph陣風使渦輪發電機經受為由30 mph陣風強加之力的八倍的力。此等力可驅使可移動組件超過其設計極限並導致機械故障。

回應於此等問題，先前技術已併入當風超過某一速度時自動減少曝露之轉子葉片面積的控管機構。一些設計藉由允許轉子總成垂直傾斜而減少轉子葉片曝露。在美國專利第4,449,889號及第5,295,793號中揭示此等設計之實例。本發明藉由添加額外安全機構而顯著改良此等先前設計。

類似地，水平控管之風力渦輪發電機藉由允許轉子總成水平地旋轉而減少轉子葉片曝露。然而，值得注意地，因為水平控管之渦輪發電機(不同於垂直控管之彼等渦輪發電機)不直接對抗重力，所以其通常經歷重新定向回至風中的困難。一些先前已知之渦輪發電機如此旋轉以致其在有效關閉後必須被手動地重設以便保護機器。因為此等渦輪發電機經歷轉子軸不以恆定角速度自旋之時間週期，所以其努力傳遞一致之功率輸出。

先前技術中已知的一些水平控管之風力渦輪發電機已嘗試藉由以某一方式偏置轉子總成之水平軸線來解決此等效率問題。舉例而言，美國專利第5,746,576號揭示轉子總成經些微地傾斜並在機械樞軸點上旋轉之風力渦輪發電機設 計。類似地，美國專利第7,915,751號揭示轉子總成彎向彈性桿側的設計。儘管水平控管機構減少轉子葉片曝露，但其通常不能如垂直控管機構一般有效。具體而言，雖然垂直控管之渦輪發電機可藉由提昇平行於即將來臨之氣流的其葉片之表面而將轉子葉片曝露幾乎減少至零，但水平控管之渦輪發電機不能在不犧牲其重定向能力之情況下充分旋轉以達成此效應。

另外，垂直控管之風力渦輪發電機設計經最佳化用於使用類似葉片端部小翼之補充安全機構。葉片端部小翼通常在先前技術中係已知的。舉例而言，美國專利第7,931,444B2號揭示在葉片之外緣處的不能用以改良總體渦輪發電機效能並減少雜訊發射的傾斜之小翼。此等小翼之高度係重要的且其最佳適於減少轉子葉片總是垂直於地面之設計中的端部阻力。

然而，值得注意地，因為垂直控管之渦輪發電機藉由提昇平行於即將來臨之氣流的其葉片之曝露表面積而起作用，所以此等葉片端部小翼較不適用於此等渦輪發電機。具體而言，當具有具備此等小翼之葉片的此渦輪發電機傾斜而使得其葉片平行於氣流時，葉片端部小翼呈現太多垂直於風之表面積，因此趨於使葉片在其標稱旋轉平面外旋轉。一方面，若小翼幾乎垂直，則其可回應於危險的高速風而干擾渦輪發電機提供升力至其轉子葉片的能力。另一方面，若小翼較少急劇地傾斜，則其過多的高度可產生過多的升力並冒超延伸轉子總成之危險。

此外，先前風力渦輪發電機設計亦已嘗試限制由風速或風向之劇烈變化引起的使渦輪發電機失去定向並最終破壞其功率效率之陀螺運動。當風速突然下降或風突然改變方向時，垂直控管之風力渦輪發電機經歷一源於迅速減慢但仍使轉子葉片旋轉的減穩陀螺力矩。此等力矩使整個結構產生進動並避開風。先前已知之垂直控管之風力渦輪發電機缺乏用於防止此運動之機構。因此，其需要渦輪發電機以其將機器被動地重新定向回至風中之此方式一直等待直至風改變方向，而非首先防止進動。此等運動最終減少功率輸出效率。

此外，類似美國專利第6,974,307 B2號、第5,746,576號及第7,915,751號中揭示之彼等的先前已知之設計已嘗試藉由利用不對繞垂直軸線之進動敏感的水平控管機構來解決此問題。然而，如先前所提及，此等機構限制風力渦輪發電機將轉子葉片曝露減少至幾乎零的能力。簡言之，沒有先前現有之設計已成功地組合垂直控管風力渦輪發電機減少轉子葉片表面積之能力與水平控管之渦輪發電機之防旋轉益處。

根據本發明之第一態樣，風力渦輪發電機包括一基底及一安裝至該基底之支撐部件。該支撐部件經安裝，使得其繞基底之軸線水平地旋轉。具有第一端及第二端之細長主體在一樞軸點處安裝至支撐部件之遠端。該主體經安裝，使得其在一偏移基底之軸線的位置中垂直地傾斜。

轉子葉片總成耦接至一轉子軸。該轉子軸安裝至主體之頂部，使得其繞其自身軸線旋轉。該轉子葉片總成包括複數個葉片並經定向以在曝露至一由風產生之氣流時旋轉。一交流發電機耦接至轉子軸。交流發電機之功率輸出根據轉子軸之角速度而改變。

一尾翼總成安裝至主體之第二端。該尾翼總成包括垂直於轉子軸而定向之翼剖面及至少一直立翼片。翼片回應於氣流而將主體被動地旋轉至風之方向中。翼片以在一與由轉子葉片總成之旋轉產生的陀螺力矩相反之方向上產生風誘導力矩的一角舵偏移為特徵。

樞軸點位於一沿主體之長度之位置處，使得渦輪發電機達成一特定重量平衡。根據此平衡，當氣流對尾翼總成之翼剖面施加一力時，主體繞樞軸點傾斜並有效地改變轉子葉片之曝露至氣流的橫截面積，使得轉子軸以一實質上恆定之角速度旋轉。

一環形棘輪安裝至基底之頂部。棘輪包括複數個棘輪齒，其中之每一者具有一平坦側及一傾斜側。旗形尾總成樞轉地耦接至支撐部件之近端，使得其可繞基底之軸線在兩個方向上旋轉：一受限方向及一不受限方向。旗形尾總成包括一安裝至一成角度之延伸軸之遠端的控制翼片及一安裝至該延伸軸之近端的棘爪。控制翼片具有一正面及一背面且根據整個渦輪發電機之尺度而定大小，使得翼片可俘獲足夠的風以將棘爪與棘輪齒之平坦側嚙合或脫離。

當風在受限方向上旋轉主體時，棘爪藉由棘輪齒之平坦 側而阻止直至棘爪脫離棘輪為止。當風使主體在不受限方向上旋轉時，棘爪自由地在後繼棘輪齒之傾斜側上通過。旗形尾總成、支撐部件及棘輪共同充當一回應於風速或風向之突然變化而防止主體類似頂部之進動並最終避開風的自調節防旋轉鎖定機構。

根據本發明之第二態樣，轉子葉片總成包括具有在其頂部表面與底部表面之間延伸的一或多個錐形孔的至少兩個轉子葉片。此等孔有效地充當推進通道。每一孔以一角度定向使得當氣流以一直線通過葉片時該孔獨立地產生一趨於藉由被動地壓縮氣流而使葉片旋轉的推進。

根據本發明之第三態樣，每一轉子葉片以一有效充當葉片端部小翼之短傾斜遠端區域為特徵。亦即，當渦輪發電機回應於高速風而平行於地面傾斜其轉子葉片時，傾斜之遠端區域提供額外升力。

一般熟習此項技術者將認識到，本發明之以下描述僅為說明性且決不為限制性。熟習此項技術者將易於明瞭本發明之其他實施例。

首先參看圖1，本發明之例示性實施例提供一風力渦輪發電機10，其包括基底12及安裝至基底12之支撐部件14。支撐部件14經安裝，使得其繞基底12之軸線水平地旋轉。具有第一端18及第二端20之細長主體16在樞軸點22處安裝至支撐部件14之遠端。主體16經安裝，使得其在一偏移基底12之軸線的位置中垂直地傾斜。在一例示性實施例中， 主體16自一實質上垂直定向傾斜約90°。

一轉子葉片總成24耦接至一轉子軸26。該轉子軸26安裝至主體16之頂部，使得其繞其自身軸線旋轉。轉子葉片總成24包括複數個葉片28且經定向以在曝露至由風產生之氣流時旋轉。每一轉子葉片28以一負攻角安裝。在一例示性實施例中，外部葉片間角介於約180°至約185°之間。在其他實施例中，可使用在約180°以上的其他葉片間角。此外，在例示性實施例中，葉片28之數目可為三。在其他實施例中，可使用其他數目之葉片28。交流發電機30耦接至轉子軸26。交流發電機30之功率輸出根據軸26之角速度而改變。

現參看圖2，尾翼總成40安裝至主體16之第二端20。尾翼總成40包括垂直於轉子軸26而定向之翼剖面42及至少一直立翼片44。翼片44以在一與由轉子葉片總成24之旋轉產生的陀螺力矩50相反之方向上產生風誘導力矩48的一角舵46偏移為特徵。根據一例示性實施例，尾翼總成40包括兩個直立翼片44，每一者以具有約30°之偏移的角舵46為特徵。

現參看圖3，可見樞軸點22位於一沿主體16之長度之位置處，使得其達成如本文中將進一步描述之重量平衡。根據此平衡，當氣流60對尾翼總成40之翼剖面42施加一力時，主體16繞樞軸點22傾斜並將轉子葉片28之曝露至氣流60之橫截面面積改變為僅與保持轉子軸26以實質上恆定角速度旋轉所必需的一樣多。根據一個實施例，如圖3中進 一步說明，此重量平衡可不需要主體16延伸超過樞軸點22。相反，根據圖1中所示之替代實施例，此重量平衡可需要主體16延伸超過樞軸點22以輔助配重尾翼總成40。一般熟習此項技術者將認識到，達成此重量平衡所需的樞軸點22之位置將視眾多因素(諸如主體16之重量分佈及其他組件之重量及位置)而定。選擇此位置需要一般熟習機械技術者知曉的常規技巧之實行。

現參看圖4，將環形棘輪82(圖2中亦展示)安裝至基底12之頂部。棘輪82包括複數個棘輪齒83，其中之每一者具有一平坦側及一傾斜側。旗形尾總成84(圖1中亦展示)樞轉地耦接至支撐部件14之近端，使得其可繞基底12之軸線在兩個方向上旋轉：一受限方向及一不受限方向。旗形尾總成84、支撐部件14及棘輪82共同充當一回應於風速或風向之突然變化而防止主體16類似頂部之進動並最終避開風的自調節防旋轉鎖定機構。防旋轉鎖定機構係如一般熟習此項技術者所知使用通常採用之組件(諸如，圖5中所描繪的螺母、螺栓及襯套)而組裝。

如圖6中進一步詳細展示，旗形尾總成84包括一安裝至成角度之延伸軸100之遠端的控制翼片102及一安裝至延伸軸100之近端的棘爪104(圖2中亦展示)。控制翼片102具有一正面105及一背面106，並根據整個渦輪發電機之尺度而定大小以致能翼片俘獲足夠的風以將棘爪104與棘輪齒之平坦側嚙合或脫離。如所提及，旗形尾總成84可繞基底12之軸線在兩個方向上旋轉：一受限方向及一不受限方向。 在受限方向(如圖6a及圖6c中所見)上，棘爪104藉由棘輪齒83之平坦側而阻止直至棘爪104脫離棘輪82為止。相反，在不受限方向(如圖6b中所見)上，棘爪104自由地在後繼棘輪齒83之傾斜側上通過。

如圖6a中所示，當渦輪發電機頂風時，氣流108撞擊控制翼片102之正面105。在撞擊正面105時，氣流108將力矩施加於軸100上。回應於此力矩，軸100將棘爪104與棘輪齒83之平坦側嚙合。此外，因為渦輪發電機頂風(如圖6a中所示)，所以其尾翼總成40之直立翼片44平行於即將來臨之氣流108而靜止。結果，當氣流108迎面撞擊渦輪發電機時，其使旗形尾總成84有效地鎖定棘輪而不將任何反力矩(其原本將壓倒旗形尾總成84)作用於尾翼總成40上。因此，當渦輪發電機適當地頂風(如圖6a中所示)時，其有效地在該方向上保持鎖定直至其需要自身重新定向。

相反，如圖6b中所示，當渦輪發電機面對風之左邊(因為風突然改變速度或方向並使渦輪發電機進動)時，氣流108將反力矩作用於尾翼總成40上。儘管氣流108再次撞擊控制翼片102之正面105並促使棘爪104與棘輪齒83之傾斜面接觸，但此時佔優勢之反力矩使渦輪發電機在不受限方向上旋轉。因為渦輪發電機在不受限方向上旋轉，所以棘爪104不接觸棘輪齒83之平坦側。實情為，當主體在不受限方向上旋轉時，棘爪104僅接觸後繼棘輪齒83之傾斜側。因此，當渦輪發電機面對風之左邊(如圖6b中所示)時，其藉由在不受限方向上旋轉而有效地將自身自定向回 至風中。

類似地，如圖6c中所示，當渦輪發電機面對風之右邊時，渦輪發電機同樣藉由在受限方向上旋轉而自由地將自身自定向。在此狀況下，氣流108撞擊控制翼片102之背面106。在撞擊背面104時，氣流108在一與圖6a及圖6b中施加之力矩相反的方向上將力矩施加於延伸軸100上。回應於此力矩，軸100使棘爪104與棘輪齒83之平坦側脫離接觸。因為渦輪發電機面對風之右邊(如圖6c中所示)，所以其尾翼總成40之直立翼片44不平行於即將來臨之氣流108而靜止。結果，氣流108在受限方向上推動尾翼總成40。因為棘爪104與棘輪82脫離，所以渦輪發電機自由地在受限方向上旋轉。因此，當渦輪發電機面對風之右邊(如圖6c中所示)時，其藉由在受限方向上旋轉而有效地將自身自定向回至風中。

根據另一例示性實施例，如圖7中所示，每一轉子葉片28以一伺服葉片端部小翼之傾斜之遠端區域120為特徵。傾斜之遠端區域120具有端部弦之長度的至多12%的高度及一在葉片56之平面上的約30°之攻角。

此外，同樣在圖7中所示，每一轉子葉片28較佳併入一在葉片28之近端處自約8°至30°起始並在葉片28之遠端處達到約0°的漸進之負扭轉。一般熟習此項技術者將認識到，漸進之負扭轉增強轉子葉片28之提昇特性。此等特性可用於在低風速下得到初始旋轉動量。

根據另一實施例，如圖7中所示，轉子葉片總成24包括 具有在其頂部表面與底部表面之間延伸的一或多個錐形孔122的至少兩個轉子葉片28。此等孔122有效地充當推進通道。每一孔122以一角度定向，使得當氣流以一直線通過葉片28時該孔獨立地產生一趨於藉由被動地壓縮氣流而使葉片28旋轉的推進。在一例示性實施例中，孔122經配置成靠近轉子葉片28之遠端起始並朝葉片28之近端延伸的兩個平行列。該等列較佳地延伸以覆蓋葉片28之長度的約70%。另外，如圖8中所示，孔較佳朝葉片28之近端以約30°至45°成角度。

雖然已展示並描述本發明之實施例及應用，但熟習此項技術者將顯而易見，在不脫離本文發明性概念的情況下比上文所提及更多的修改係可能的。因此，除在附加申請專利範圍之精神中外，並不限制本發明。

10‧‧‧風力渦輪發電機

12‧‧‧基底

14‧‧‧支撐部件

16‧‧‧細長主體

18‧‧‧第一端

20‧‧‧第二端

22‧‧‧樞軸點

24‧‧‧轉子葉片總成

26‧‧‧轉子軸

28‧‧‧葉片

30‧‧‧交流發電機

40‧‧‧尾翼總成

42‧‧‧翼剖面

44‧‧‧翼片

46‧‧‧角舵

48‧‧‧風誘導力矩

50‧‧‧陀螺力矩

60‧‧‧氣流

82‧‧‧棘輪

83‧‧‧棘輪齒

84‧‧‧旗形尾總成

100‧‧‧延伸軸

102‧‧‧控制翼片

104‧‧‧棘爪

105‧‧‧正面

106‧‧‧背面

108‧‧‧氣流

120‧‧‧傾斜之遠端區域

122‧‧‧錐形孔

圖1為根據本發明之例示性實施例的經歷高速風之裝置的側視圖。

圖2為圖1之裝置的俯視圖。

圖3為根據本發明之替代例示性實施例的經歷低速風之裝置的側視圖。

圖4為圖3之裝置的較詳細側視圖。

圖5為根據包括於圖4之裝置中的防旋轉鎖定系統之例示性實施例之裝置的分解圖。

圖6a為頂風時操作的圖5之裝置之詳細俯視圖。

圖6b為面對風之左邊時操作的圖5之裝置之詳細俯視 圖。

圖6c為面對風之右邊時操作的圖5之裝置之詳細俯視圖。

圖7為根據包括於圖1之裝置中的轉子葉片之例示性實施例的裝置之透視圖。

圖8為圖7之裝置之橫截面圖。

10‧‧‧風力渦輪發電機

12‧‧‧基底

14‧‧‧支撐部件

16‧‧‧細長主體

18‧‧‧第一端

20‧‧‧第二端

22‧‧‧樞軸點

24‧‧‧轉子葉片總成

26‧‧‧轉子軸

28‧‧‧葉片

30‧‧‧交流發電機

84‧‧‧旗形尾總成

Claims (18)

1. 一種風力渦輪發電機，其包含：一基底；一支撐部件，其可旋轉地安裝至該基底；一細長主體，其具有一第一端及一第二端，該主體在一偏移該基底之軸線的樞軸點處樞轉地安裝至該支撐部件之一遠端；一轉子葉片總成，其耦接至一可旋轉地安裝至該主體之頂部的轉子軸，該轉子葉片總成包括經定向以當曝露至一由風產生之氣流時旋轉的複數個轉子葉片；一尾翼總成，其安裝至該細長主體之該第二端，該尾翼總成包括一平行於該轉子軸而定向的翼剖面及具有一角舵之至少一直立翼片，該角舵偏移以在一與一由該轉子葉片總成之旋轉產生的陀螺力矩相反之方向上產生一風誘導力矩；一交流發電機，其耦接至該轉子軸，該交流發電機具有一根據該轉子軸之角速度而改變的功率輸出；該樞軸點位於一沿該主體之長度之位置處，使得一由該氣流施加於該尾翼總成之該翼剖面上的力將使該主體繞該樞軸傾斜以改變該等轉子葉片曝露至該氣流之橫截面面積，使得該轉子軸以一實質上恆定之角速度旋轉；一環形棘輪，其安置於該基底上，該棘輪包括複數個棘輪齒，該等棘輪齒各自具有一平坦側及一傾斜側；一旗形尾總成，其包括一安裝至一成角度之延伸軸之 一遠端的控制翼片及一安裝至該延伸軸之一近端的棘爪，該旗形尾總成樞轉地耦接至該支撐部件之一近端，使得其可繞該基底之該軸線在兩個方向上旋轉，藉由該棘輪齒之該平坦側阻止該棘爪的一受限方向，及該棘爪在該棘輪齒之該傾斜側上自由地通過的一不受限方向；該旗形尾總成經定向使得該風迎面撞擊該主體之前端時，該控制翼片將該棘爪與該棘輪齒之該平坦側嚙合並阻擋旋轉，且當該風使該主體之該第二端在該受限方向上旋轉時，該控制翼片將該棘爪與該棘輪齒之該平坦側脫離並允許在該受限方向上旋轉，且當該風使該主體之該第二端在該不受限方向上旋轉時，該控制翼片在該主體在該不受限方向上旋轉時促使該棘爪與該等後繼棘輪齒之該等傾斜側接觸。
2. 如請求項1之風力渦輪發電機，其中該複數個轉子葉片為三。
3. 如請求項1之風力渦輪發電機，其中直立翼片之數目為二。
4. 如請求項1之風力渦輪發電機，其中每一角舵具有一約30°之偏移。
5. 如請求項1之風力渦輪發電機，其中該等轉子葉片併入一在該葉片之該近端處自約8°至約30°起始並在該葉片之該遠端處達到約0°的漸進之負扭轉。
6. 一種風力渦輪發電機，其包含：一基底； 一支撐部件，其可旋轉地安裝至該基底；一細長主體，其具有一第一端及一第二端，該主體在一偏移該基底之軸線的樞軸點處樞轉地安裝至該支撐部件之一遠端；一轉子葉片總成，其耦接至一可旋轉地安裝至該主體之頂部的轉子軸，該轉子葉片總成包括經定向以當曝露至一由風產生之氣流時旋轉的複數個轉子葉片；一尾翼總成，其安裝至該細長主體之該第二端，該尾翼總成包括一垂直於該轉子軸而定向的翼剖面及具有一角舵之至少一直立翼片，該角舵偏移以在一與一由該轉子葉片總成之旋轉產生的陀螺力矩相反之方向上產生一風誘導力矩；一交流發電機，其耦接至該轉子軸，該交流發電機具有一根據該轉子軸之角速度而改變的功率輸出；該樞軸點位於一沿該主體之長度之位置處，使得一由該氣流施加於該尾翼總成之該翼剖面上的力將使該主體繞該樞軸傾斜以改變該等轉子葉片曝露至該氣流之橫截面面積，使得該轉子軸以一實質上恆定之角速度旋轉；該轉子葉片總成包括複數個轉子葉片，至少一轉子葉片具有在其頂部表面與底部表面之間延伸的一或多個錐形孔；每一孔以一角度定向以當該氣流以一直線通過該葉片時該孔獨立地產生一趨於藉由被動地壓縮該氣流使該葉片旋轉的推進；
7. 如請求項6之風力渦輪發電機，其中該複數個轉子葉片 為三。
8. 如請求項6之風力渦輪發電機，其中直立翼片之數目為二。
9. 如請求項6之風力渦輪發電機，其中每一角舵具有一約30°之偏移。
10. 如請求項6之風力渦輪發電機，其中該等轉子葉片併入一在該葉片之該近端處自約8°至約30°起始並在該葉片之該遠端處達到約0°的漸進之負扭轉。
11. 如請求項6之風力渦輪發電機，其中該等錐形孔朝該葉片之該近端以約30°至約45°成角度。
12. 一種風力渦輪發電機，其包含：一基底；一支撐部件，其可旋轉地安裝至該基底；一細長主體，其具有一第一端及一第二端，該主體在一偏移該基底之軸線的樞軸點處樞轉地安裝至該支撐部件之一遠端；一轉子葉片總成，其耦接至一可旋轉地安裝至該主體之頂部的轉子軸，該轉子葉片總成包括經定向以當曝露至一由風產生之氣流時旋轉的複數個轉子葉片；一尾翼總成，其安裝至該細長主體之該第二端，該尾翼總成包括一平行於該轉子軸而定向的翼剖面及具有一角舵之至少一直立翼片，該角舵偏移以在一與一由該轉子葉片總成之旋轉產生的陀螺力矩相反之方向上產生一風誘導力矩； 一交流發電機，其耦接至該轉子軸，該交流發電機具有一根據該轉子軸之角速度而改變的功率輸出；該樞軸點位於一沿該主體之長度之位置處，使得一由該氣流施加於該尾翼總成之該翼剖面上的力將使該主體繞該樞軸傾斜以改變該等轉子葉片曝露至該氣流之橫截面面積，使得該轉子軸以一實質上恆定之角速度旋轉；該複數個轉子葉片各自包括一短傾斜遠端區域，該傾斜遠端區域具有該端部弦之長度的至多12%的一高度及一在該葉片之平面上的小於90°之攻角。
13. 如請求項12之風力渦輪發電機，其中該複數個轉子葉片為三。
14. 如請求項12之風力渦輪發電機，其中直立翼片之數目為二。
15. 如請求項12之風力渦輪發電機，其中每一角舵具有一約30°之偏移。
16. 如請求項12之風力渦輪發電機，其中該等轉子葉片併入一在該葉片之該近端處自約8°至約30°起始並在該葉片之該遠端處達到約0°的漸進之負扭轉。
17. 如請求項12之風力渦輪發電機，其中該等錐形孔朝該葉片之該近端以約30°至約45°成角度。
18. 如請求項12之風力渦輪發電機，其中每一轉子葉片之該傾斜之遠端區域具有一在該葉片之該平面上的約30°之攻角。