本发明涉及风力发电设备技术领域，具体而言，涉及一种微型风力发电机防过载风轮结构及微型风力发电机。
背景技术：
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。
风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。广义地说，风能也是太阳能，所以也可以说风力发电机，是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。
一般把发电功率在10千瓦及其以下的风力发电机称作小型风力发电机或者微型风力发电机。小型风力发电机主要有以下几部分组成：风轮、发电机、回转体、调速机构、调向机构、刹车机构和塔架。
当遇到风力过大，风轮转速过快时，可以通过刹车机构的介入来防止过载，但是刹车机构本身会占据舱罩内一定的安装空间，在有限的安装空间内，刹车机构的存在一方面增加装配难度，一方面也减少了在舱罩内安装更多机构的可能性。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种微型风力发电机防过载风轮结构，其能够防止风机过载。
本发明的另外一个目的在于提供一种微型风力发电机，其包括上述微型风力发电机防过载风轮结构，其具有该微型风力发电机防过载风轮结构的全部特性。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明的实施例提供了一种微型风力发电机防过载风轮结构，包括：
轮毂，所述轮毂包括用于安装风轮叶片的叶片安装孔和用于与风轮轴安装的轴孔，所述轮毂内部具有第一容纳腔；
伸缩叶片，所述伸缩叶片与所述轮毂可转动地连接且位于所述叶片安装孔内，所述伸缩叶片的内部具有第二容纳腔，所述伸缩叶片在长度方向能够伸长或者缩短；
驱动机构，所述驱动机构包括伸缩驱动件和转动驱动件，所述转动驱动件与所述伸缩驱动件传动连接且能够带动所述伸缩驱动件转动，所述转动驱动件设置于所述第一容纳腔内，所述伸缩驱动件包括基座和伸缩输出端，所述伸缩输出端与所述伸缩叶片的远离所述轮毂的一端连接，所述基座设置于所述第二容纳腔内且与所述伸缩叶片连接；
防过载控制组件，所述防过载控制组件包括控制器和转速传感器，所述转速传感器用于设置在微型风力发电机的舱罩并检测所述轮毂的转速并向所述控制器反馈信号，所述转速传感器具有第一阈值；
当所述轮毂的转速超过第一阈值时，所述控制器控制所述驱动机构工作，所述转动驱动件使所述基座转动且带动所述伸缩叶片转动至所述伸缩叶片的叶面与风向垂直，所述伸缩输出端收缩且带动所述伸缩叶片收缩。
另外，根据本发明的实施例提供的微型风力发电机防过载风轮结构，还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的可选实施例中，所述伸缩叶片包括第一叶部、第二叶部和第三叶部，所述第二叶部能够收纳于所述第三叶部的内部，所述第三叶部能够收纳于所述第一叶部的内部，所述第一叶部的一端与所述轮毂可转动地连接。
在本发明的可选实施例中，所述伸缩输出端与所述第三叶部连接。
在本发明的可选实施例中，所述第二叶部和所述第三叶部呈长方形。
在本发明的可选实施例中，所述伸缩叶片的数量为三个，三个所述伸缩叶片分别对应一个所述驱动机构，三个所述驱动机构呈中心对称分布。
在本发明的可选实施例中，所述伸缩驱动件为气缸或者电缸。
在本发明的可选实施例中，所述转动驱动件为伺服电机。
在本发明的可选实施例中，所述防过载控制组件还包括风速传感器，所述风速传感器用于设置在微型风力发电机的舱罩并检测风速，所述风速传感器的检测信号反馈至所述控制器，所述风速传感器具有第二阈值；
所述伸缩叶片收缩后，当所述风速传感器测得风速保持低于所述第二阈值时，所述控制器控制所述驱动机构工作，所述伸缩驱动件驱动所述伸缩叶片从收缩状态舒展成伸长状态，所述转动驱动件驱动所述伸缩驱动件转动并带动所述伸缩叶片转动至叶面和风向具有夹角。
在本发明的可选实施例中，所述微型风力发电机防过载风轮结构还包括整流罩，所述整流罩与所述轮毂的远离所述轴孔的一侧连接。
本发明的实施例提供了一种微型风力发电机，包括上述任一项所述的微型风力发电机防过载风轮结构。
本发明的有益效果是：
微型风力发电机防过载风轮结构通过轮毂、伸缩叶片、驱动机构以及防过载控制组件的配合，能够完成防过载工作，还为微型风力发电机省去了刹车机构，腾出更多的安装空间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的实施例1提供的微型风力发电机防过载风轮结构的示意图；
图2为轮毂的示意图；
图3为伸缩叶片的示意图；
图4为驱动机构与伸缩叶片以及轮毂的安装示意图；
图5为图4的驱动机构与伸缩叶片的侧视图。
图标：100-微型风力发电机防过载风轮结构；10-轮毂；11-叶片安装孔；13-轴孔；30-伸缩叶片；33-第一叶部；35-第二叶部；37-第三叶部；51-伸缩驱动件；512-基座；514-伸缩输出端；53-转动驱动件；71-控制器；73-转速传感器；75-风速传感器；80-整流罩；200-舱罩。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1
请参照图1至图5，本实施例提供了一种微型风力发电机防过载风轮结构100，包括：
轮毂10，轮毂10包括用于安装风轮叶片的叶片安装孔11和用于与风轮轴安装的轴孔13，轮毂10内部具有第一容纳腔；
伸缩叶片30，伸缩叶片30与轮毂10可转动地连接且位于叶片安装孔11内，伸缩叶片30的内部具有第二容纳腔，伸缩叶片30在长度方向能够伸长或者缩短；
驱动机构，驱动机构包括伸缩驱动件51和转动驱动件53，转动驱动件53与伸缩驱动件51传动连接且能够带动伸缩驱动件51转动，转动驱动件53设置于第一容纳腔内，伸缩驱动件51包括基座512和伸缩输出端514，伸缩输出端514与伸缩叶片30的远离轮毂10的一端连接，基座512设置于第二容纳腔内且与伸缩叶片30连接；
防过载控制组件，防过载控制组件包括控制器71和转速传感器73，转速传感器73用于设置在微型风力发电机的舱罩200并检测轮毂10的转速并向控制器71反馈信号，转速传感器73具有第一阈值；
当轮毂10的转速超过第一阈值时，控制器71控制驱动机构工作，转动驱动件53使基座512转动且带动伸缩叶片30转动至伸缩叶片30的叶面与风向垂直，伸缩输出端514收缩且带动伸缩叶片30收缩。
关于伸缩叶片30，具体的是，伸缩叶片30包括第一叶部33、第二叶部35和第三叶部37，第二叶部35能够收纳于第三叶部37的内部，第三叶部37能够收纳于第一叶部33的内部，第一叶部33的一端与轮毂10可转动地连接。
其中，伸缩输出端514与第三叶部37连接。这样输出端通过带动第三叶部37，就能够使得第二叶部35被收入第三叶部37，进而第三叶部37又收入第一叶部33，提升收缩或者反向动作伸长时的效率。
更为具体的是，第二叶部35和第三叶部37呈长方形。同为长方形使得第二叶部35和第三叶部37之间的收纳可以更加匹配，进一步提高收纳效率。
在本实施例中，伸缩叶片30的数量为三个，三个伸缩叶片30分别对应一个驱动机构，三个驱动机构呈中心对称分布。
在本实施例中，伸缩驱动件51为气缸或者电缸。这样伸缩过程的控制简单而直接。基座512即是气缸或者电缸的缸体。
在本实施例中，转动驱动件53为伺服电机。伺服电机利于精确控制，在转动时更加可靠，能够有效使得伸缩叶片30转动至所需的角度。
更进一步的，防过载控制组件还包括风速传感器75，风速传感器75用于设置在微型风力发电机的舱罩200并检测风速，风速传感器75的检测信号反馈至控制器71，风速传感器75具有第二阈值；
伸缩叶片30收缩后，当风速传感器75测得风速保持低于第二阈值时，控制器71控制驱动机构工作，伸缩驱动件51驱动伸缩叶片30从收缩状态舒展成伸长状态，转动驱动件53驱动伸缩驱动件51转动并带动伸缩叶片30转动至叶面和风向具有夹角。
这就使得当外界风力适合发电时，伸缩叶片30能够被恢复原样，保障正常的承接风力来发电的功用。
其中，控制器71可以是单片机、plc或者dsp，这些都是现有技术中常用的控制设备。转速传感器73和风速传感器75也是现有技术中已有的装置，此处不再赘述。
其中，第二阈值是指使得风速使伸缩叶片30转速超过转速传感器73的第一阈值时的速度。
其他的，微型风力发电机防过载风轮结构100还包括整流罩80，整流罩80与轮毂10的远离轴孔13的一侧连接。整流罩80的结构可以参照现有技术中的小型风力发电机的整流罩80，此处不再赘述。
本实施例的原理是：
为了节省刹车机构的安装空间，本实施例在舱罩200外部以及风轮上做设计，在防止风机过载的情况下，还省去了刹车机构。
具体的，当正常发电时，伸缩叶片30的叶面与风向是具有一定夹角的，这样才方便伸缩叶片30被风吹动而发电。
在风力强盛时，风轮的转动可能会由于过快而导致整体发电过载，这会影响设备的正常发电甚至导致设备损毁。由于轮毂10的转动和伸缩叶片30的转动速度一致，因此，使用转速传感器73来检测轮毂10的转速。
将要过载时的转速即为转速传感器73的第一阈值，当转速达到第一阈值时，控制器71接收到信号，并对驱动机构发出指令，以应对过载的情况。
具体的，转动驱动件53使得伸缩驱动件51的基座512转动，由于伸缩驱动件51的输出端与第三叶部37连接固定，伸缩驱动件51被控制转动时，也就会带动伸缩叶片30转动，从而使得伸缩叶片30的叶面从与风向具有夹角变成垂直，需要说明的是，夹角是指锐角。
当伸缩叶片30的叶面与风向垂直时，伸缩叶片30的转速能够明显下降，而为了进一步降低伸缩叶片30的转速，并在风力强盛时保护伸缩叶片30不受损，伸缩驱动件51开始工作。
输出端收缩，从而带动第三叶部37向着第一叶部33移动，最终使得第二叶部35被收入第三叶部37，第三叶部37被收入第一叶部33，使得伸缩叶片30的转动极大的降低甚至停止，第一叶部33、第二叶部35和第三叶部37叠合后，强度也得到提升，这样在风力强盛的情况下也更加不易损坏。
当风力逐渐减弱，风速传感器75检测到风速低于第二阈值时，控制器71又控制驱动机构反向动作，从而使得伸缩叶片30重新伸展并且变成能够转动的角度来继续发电。
本实施例的微型风力发电机防过载风轮结构100，通过驱动机构、防过载控制组件来配合伸缩叶片30在轮毂10上的动作，从而在伸缩叶片30的转动速度将要过载时能够及时遏制，避免过载带来的损坏。此外，即便不是风力过大，设备将要过载的时候，如果需要将伸缩叶片30停下，也可以通过控制器71的控制来实现，只需要控制驱动机构工作即可，使得伸缩叶片30转动成与风向垂直并且变成收缩状态，以满足需求。这样，即便没有刹车机构，也可以通过微型风力发电机防过载风轮结构100来遏制伸缩叶片30的运动，可以省去刹车机构。
实施例2
本实施例提供了一种微型风力发电机，包括实施例1中的微型风力发电机防过载风轮结构100。
微型风力发电机的其他结构和部件均可参照现有技术中的微型风力发电机，此处不再赘述。
通过使用实施例1中的微型风力发电机防过载风轮结构100，微型风力发电机能够避免过载，并且还能省去刹车机构的安装空间，以便于安装其它利于使用或者控制的组件，为微型风力发电机实现别的功能提供可能性，十分好用。
综上所述，本发明的微型风力发电机防过载风轮结构100通过轮毂10、伸缩叶片30、驱动机构以及防过载控制组件的配合，能够完成防过载工作，还为微型风力发电机省去了刹车机构，腾出更多的安装空间。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。