本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种盘式电机，即可应用于发电机，也可应用于电动机。
背景技术：
现有的盘式电机的结构一般为包含一组定子和两个位于定子两侧的转子的单盘的电机，或者是由几个单盘串联组合成的多层盘式电机。这种多层盘式电机其中的各个单盘独立工作，对永久磁铁的利用率较低，电机效率较低。为了提高电能与机械能的转化效率，中国实用新型专利cn205141955u公开了一种无铁芯多层盘式电机，包括：输出转轴、前端盖、后端盖、环形壁、两个外侧转子磁铁盘、至少两个无铁芯定子、法兰盘、压盘、轴承、无铁芯定子位于两个外侧转子磁铁盘之间并与环形壁固定连接，相邻两个无铁芯定子之间设有一个中间转子磁铁盘，每个中间转子磁铁盘包括一对由非导磁材料制成的转子盘，转子盘在圆周方向均布有若干个径向截面为等腰梯形的通孔，每对转子盘组装后相对的两通孔形成一个卡固空腔，每个卡固空腔处卡设有一中间永久磁铁，转子盘夹设于法兰盘和压盘之间并通过螺栓固定连接，外侧转子盘和法兰盘与输出转轴之间通过平键连接；该方案中，具有安装拆卸方便、磁铁的利用率高的优点。但是，该方案中转动效率低，导致磁通量低，转化率低，工作效率差。
有鉴于此，急需对现有的电机的结构进行改进，在不增加驱动成本的前提下，进一步提高电能与机械能的转化效率。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是现有的电机在工作过程中转动效率低，导致其产生的磁通量少，工作效率低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种盘式电机，包括定子壳体，所述定子壳体包括相对设置的第一封闭端和第二封闭端，所述第一封闭端和所述第二封闭端由环形壁连接形成一个封闭的容腔，所述环形壁的内壁上设有第一定子，所述第一封闭端的内壁上设有第二定子，所述第二封闭端的内壁上第三定子，还包括：
转子壳体，内置于所述容腔内，其一端设有转子轴，所述转子轴伸出所述第一封闭端，用于连接驱动装置，且二者之间可转动；所述转子壳体的环形外壁上设有第一转子，用于匹配所述第一定子；
第二转子，设置在所述转子壳体的前端盖上，用于匹配所述第二定子；
第三转子，设置在所述转子壳体的后端盖上，用于匹配所述第三定子；
第四定子，内置于所述转子壳体内，匹配所述第二、第三转子，所述第四定子套设固定在固定轴上，所述固定轴与所述转子轴同轴设置，所述固定轴与所述第二封闭端固定，所述转子壳体转动设置在所述固定轴上。
上述方案中，所述转子轴设置在所述前端盖的前端面的中心，所述转子轴与所述前端盖为一体设置；
所述固定轴与所述前端盖之间设有第一轴承；
所述转子轴与所述第一封闭端之间设有第二轴承。
上述方案中，所述固定轴右端从所述后端盖伸出与所述第二封闭端固定，所述固定轴与所述后端盖之间设有第三轴承。
上述方案中，所述第四定子通过卡簧固定在所述固定轴上。
上述方案中，所述定子壳体的底部设有固定座。
上述方案中，所述定子壳体的外圆周面上设有安装法兰。
上述方案中，所述第四定子采用绕组结构，所述第四定子由n层片状绕组组件层压制成，每片所述片状绕组组件由沿周向呈环形布置的多个绕组单元组成，每个所述绕组单元由铜片冲压成型，依次嵌套形成中间镂空的多圈环形扇面形状，多个所述绕组组件中，每片所述片状绕组组件中的多个所述绕组单元分成组，每组所述绕组单元相互串联，且n层片状绕组组件中相邻层对应的所述绕组单元串联形成第二磁钢的两相或三相，每相中最外侧的一个伸出端构成该相的接线端子，其中，n为正整数。
上述方案中，每个所述绕组单元的两端分别为输入端和输出端，除接线端子之外的相邻的两个所述绕组单元的输入端和输出端在轴向方向上重合，扇面形状的所述绕组单元分为直线部分与弧形部分，其直线部分向下凹陷形成凹陷部。
上述方案中，所述n层片状绕组组件分为两组，两组所述片状绕组组件背向设置，所述凹陷部交错设置，其弧形部叠置设置。
上述方案中，每组所述片状绕组组件中的每一片片状绕组组件层叠设置。
与现有技术相比，本发明包括定子壳体，定子壳体包括相对设置的第一封闭端和第二封闭端，第一封闭端和第二封闭端由环形壁连接形成一个封闭的容腔，环形壁内壁上设有第一定子，第一封闭端的内壁上设有第二定子，第二封闭端的内壁上第三定子，还包括转子壳体，内置于容腔内，其一端设有转子轴，转子轴伸出第一封闭端，用于连接驱动装置，且二者之间可转动；转子壳体外壁上设有第一转子，用于匹配第一定子；第二转子，设置在转子壳体的前端盖上，用于匹配第二定子；第三转子，设置在转子壳体的后端盖上，用于匹配第三定子；第四定子，内置于转子壳体内，匹配第二、第三转子，第四定子套设在固定轴上，固定轴与第二封闭端固定，转子壳体转动设置在固定轴上。本发明设有四组定子和一组转子，转子轴在外力的驱动下转动，分别切割四组定子，增加了磁通量的产生，提高了转动利用率，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明中设有底座的盘式电机的结构图；
图2为本发明设有安装轴的盘式电机的结构图；
图3为本发明图1中a部的局部放大图；
图4为本发明中定绕组单元拆分示意图；
图5为本发明中绕组单元的结构图；
图6为本发明中绕组单元的俯视图；
图7为本发明中第三定子的绕组单元的立体图；
图8为本发明中第三定子的立体图；
图9为本发明中第三定子的四层结构的组装示意图；
图10为本发明中第三定子的两层结构的组装示意图；
图11为本发明图8中b部的局部放大图。
具体实施方式
本发明提供了一种盘式电机，能够提高转动利用率，增加磁通量的产生，提高工作效率。既可用于发电机，也可用于电动机，尤其适合发电机应用。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。
如图1所示，本发明提供的盘式电机，包括定子壳体100，定子壳体100包括相对设置的第一封闭端10和第二封闭端11，第一封闭端10和第二封闭端11由环形壁12连接形成一个封闭的容腔，环形壁12的内壁上设有第一定子13，第一定子13呈套筒状，嵌入固定在环形壁12的内壁上。第一封闭端10的内壁上设有第二定子14，第二封闭端11的内壁上第三定子15，第二定子14和第三定子15均呈环形片状结构。
盘式电机还包括转子壳体200、第二转子24、第三转子23和第四定子16。
转子壳体200内置于容腔内，转子壳体200的一端设有转子轴30，转子轴30伸出第一封闭端10，用于连接驱动装置，且二者之间可转动；转子壳体200的环形外壁上设有第一转子22，第一转子22与第一定子13相匹配。
第二转子24设置在转子壳体200的前端盖20上，与第二定子14相匹配。
第三转子23设置在转子壳体200的后端盖21上，与第三定子15相匹配。
第四定子16内置于转子壳体200内，用于匹配第二转子24和第三转子23，第四定子16为盘形，套设固定在固定轴40上，固定轴40与第二封闭端11固定，转子壳体200转动设置在固定轴40上，转子轴30与固定轴40同轴设置。本发明设有四组定子和一个转子，转子轴30在外力的驱动下转动，分别切割4组定子，通过4组定子同时发电产生旋转磁场，增加磁通量的产生，提高转动利用率，提高工作效率。
上述方案中，转子轴30与前端盖20为一体结构，转子轴30设置在前端盖20的前端面的中心部，前端盖20的后端面与固定轴40之间设有轴承盒，轴承盒内设有第一轴承32，前端盖20通过第一轴承32与固定轴40转动连接；转子轴30与第一封闭端10的后端面之间设有轴承台，该处设有第二轴承31，转子轴30通过第二轴承31与第一封闭端10转动连接，后端盖21通过第三轴承41与固定轴40转动连接，结构简单，安装拆卸方便，便于维修。
上述方案中，固定轴40的右端从后端盖21伸出后与第二封闭端11固定，后端盖21与固定轴40之间通过第三轴承41固定，且固定轴40内设有用于第四定子16伸出绕组引线的第一引线孔，第四定子6的绕组引线为e1，e2，e3；第一封闭端10上设有用于第一定子13伸出绕组引线的第二引线孔，第一定子的绕组引线为b1，b2，b3；第二封闭端11上设有用第二定子14伸出绕组引线的第三引线孔，第二定子14的绕组引线为c1，c2，c3；环形壁12上设有用于第三定子15伸出绕组引线的第四引线孔，第三定子15的绕组引线为d1，d2，d3。每个绕组伸出三根绕组引线，每根绕组引线之间都有阻值，阻值最大的用于启动绕组，阻值最小的用于运行绕组。
如图3所示，上述方案中，第四定子16通过卡簧18或者通过紧固件固定在固定轴40上，结构简单，安装方便。
如图1、图2所示，固定座18设置在定子壳体100的底部，用于放置电机时更加稳定，也可以采用在定子壳体100外周面设置安装法兰的安装方式。
上述方案中，前端盖20与后端盖21通托螺钉固定连接，前端盖20通过第一轴承32与固定轴40转动连接，后端盖21通过第三轴承41与固定轴40转动连接。
第二转子24和第三转子23可以采用嵌入的方式固定在转子壳体上。具体地，在转子壳体的前端盖和后端盖上分别开设环形通孔，第二转子24和第三转子23固定在环形通孔内，使得第二转子24的两个端面分别与第二定子14、第四定子16相对，第三转子23的两个端面分别与第三定子15、第四定子16相对。最大程度地利用切割磁力线。
如图4至6所示，第四定子16采用盘式绕组结构，该盘式绕组由n层片状绕组组件层压制成，每个片状绕组组件由沿周向呈环形布置的多个绕组单元1组成，每个绕组单元1为铜片冲压成型，依次嵌套，多圈环形结构，形成中间镂空的扇面形状，多个绕组组件构成相，绕组单元1的端部构成接线端子，其中，n为正整数。
在该实施例中,通过将铜片直接冲压成型，依次嵌套，多圈环形结构，形成中间镂空的扇面形状，多个扇形的绕组单元1组成盘状，n层铜片串联叠加，便于生产制造，且铜片压制成型，优化了绕组的结构，有利于实现绕组单元1的快速成型，有效地提升了面积，进而使得磁通量大大增加，通过在铜片外侧包裹绝缘层，有利于避免绕组短路，提升了第三定子的安全性与稳定性，多匝环绕的扇面结构，连接和出线更加具有规律性，可以杜绝导线的交叉叠压、减少绕组绕线错误，生产过程也十分容易排查绕组错误，进一步，可以在减少电机体积的同时提高电机的性能，提升用户体验。
具体地说，绕组的导线为铜片制造，将铜片放置于冲压机上，与模具配合完成绕组单元1的冲压制造，模具为扇面形状，结构简单，连接方便，有利于生产制造，工业化程度高，可自动化生产，提升生产效率，铜片经过冲压变成扁平规则形状的绕组单元1，相邻两层的绕组单元1之间不会有交叉现象，各绕组单元1之间无缝隙贴合，压缩了绕组的叠加面积，增加了绕组的密度，进而增大了磁通量，提升电机的效率和输出功率。
进一步地说，本发明的绕组同样可在电动机中使用也可以在发电机中使用，能够提升电能的利用率，减少电动机的耗电，达到高效、节能的目的。
另外，铜片冲压制造的绕组，高速下运转而不变形，具有较长的使用寿命。
在本发明的一个实施例中，优选地，铜片的两端分别为输入端2和输出端3，第n层铜片的输出端3与第n 1层铜片的输入端2相连接。
在该实施例中,通过将第n层铜片的输出端3与第n 1层铜片的输入端2相连接，使得各层绕组之间相互连接，如：第1层铜片的输入端2为a1、输出端3为a2，第2层铜片的输入端2为a3、输出端3为a4，第3层铜片的输入端2为a5、输出端3为a6，第4层铜片的输入端2设定为a7、输出端3设定为a8。第一个绕组是由第一层与第四层组成：第一层与第二层由绝缘材料隔离叠压，串联，连接方式是a2与a3对接，串联后从a4输出。第二层与第三层由绝缘材料隔离叠压，串联，连接方式是a4与a5对接，串联后从a6输出。第三层与第四层由绝缘材料隔离叠压，串联，连接方式是a6与a7对接，串联后从a8输出。
其中，根据电机内绕组还是外绕组，其引线、连接导线可分别将设计在内圆或外圆，也可以同时设计在外圆、内圆。
在本发明的一个实施例中，优选地，n层片状绕组组件分为两组，两组片状绕组组件背向设置，凹陷部4交错设置，其弧形部叠置设置。
在本发明的一个实施例中，优选地，每组片状绕组组件中每一片片状绕组层叠设置，每一片片状绕组组件一层一层的叠加压制组成一个片状绕组组件。
如图7所示在本发明的一个实施例中，优选地，扇面形状的铜片中部向下凹陷，形成凹陷部4。
在该实施例中,通过将扇面形状的铜片中部向下凹陷为使提高效率，将绕组中间的下端挤压在了一个平面、一个高度，平面的厚度为两端内、外弧形厚度的一半，电机的磁钢设置于此凹陷位置，有利于提升电机空间利用率，磁钢设置于铜片中部凹陷处，更易生产安装。
在本发明的一个实施例中，优选地，第四定子16中的每一个片状绕组组件包括12个绕组单元1，相邻的4个绕组单元1为一相。
在该实施例中,将第四定子16中的每一个片状绕组组件设置为12个绕组单元1，并设置4个相邻的绕组单元1为一个相，即可组成三相电机。
如：第1层绕组单元1的输入端2为a1、输出端3为a2，第2层绕组单元1的输入端2为a3、输出端3为a4，第3层绕组单元1的输入端2为a5、输出端3为a6，第4层绕组单元1的输入端2设定为a7、输出端3设定为a8，则第一个绕组单元1的a1为输入端2，第四个绕组单元1的a8为输出端3。
在本发明的一个实施例中，优选地，相连两层铜片之间通过焊接连接，相邻的相之间通过焊接连接。
在该实施例中,通过将相连两层铜片之间通过焊接连接，相邻的相之间通过焊接连接，连接方式简单有效，更易生产制造，提升了生产效率，降低了生产成本。
在本发明的一个实施例中，优选地，绕组的输出端3与导线或者导电零件连接，导线的输出端3上的接头固定在绕组体上，绕组体与绕组固定。
本发明提供的第四定子16的盘式绕组的制作方法，包括：
将片状铜片冲压制成一个一个的绕组单元1；
将多个绕组单元1呈环形布置成圆环形，制成片状绕组组件；
将片状绕组组件绝缘处理；
将多片片状绕组组件层压制成第四定子绕组；
将相邻的绕组单元1中的输入端2和输出端3焊接，形成两相或三相，并最终焊接每相的接线端子。
本发明，优化了第四定子16的盘式绕组的生产过程，铜片压成折叠制成的绕组单元1，其工作量远远小于铜线缠绕，有效地提升了绕组的生产效率。
其中，绕组的铜片为铜片可冲压成型，或采用简单的切割技术实现，或采用氧化切割技术切割铜片制造。
在本发明的一个实施例中，优选地，绕组中间的下端挤压在了一个平面，用于匹配磁钢。
在该实施例中,通过将扇面形状的铜片中部向下凹陷，为使提高效率，将绕组中间的下端挤压在了一个平面、一个高度，平面的厚度为两端内、外弧形厚度的一半，电机的磁钢设置于此凹陷位置，有利于提升电机空间利用率，磁钢设置于铜片中部凹陷处，增加磁场的强度，更易生产安装。
如图8至图10所示，第四定子16的盘式绕组设置有8层时，是将2个由4层的绕组叠压而成，根据电机的转速、功率、要求不同，电机使用的铜片的厚度、宽度、匝数不同、叠压相应的角度也随之改变。
在第四定子16的盘式绕组的制作过程中，可先将两层绕组进行叠压，再将两个两层绕组进行叠压组成四层的第四定子16的盘式绕组结构，以此类推，完成八层、十层、n层绕组的叠压过程。
本发明的使用方法(工作过程)如下：
以发电机为例，当有外力驱动转子轴转动时，第二转子14和第三转子15分别切割第一定子13、第二定子14、第三定子16和第四定子16，使4组定子可以同时发电，提高发电机的发电效率。
在应用到电动机时，第一定子13和第四定子16任意一个绕组接通电源，转子轴30就可以转动。
本发明设有四组定子和一个转子，转子轴在外力的驱动下转动，分别切割四组定子，通过四组定子同时发电产生旋转磁场，增加磁通量的产生，提高转动利用率，提高工作效率。
本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
1.一种盘式电机，包括定子壳体，所述定子壳体包括相对设置的第一封闭端和第二封闭端，所述第一封闭端和所述第二封闭端由环形壁连接形成一个封闭的容腔，所述环形壁的内壁上设有第一定子，其特征在于，所述第一封闭端的内壁上设有第二定子，所述第二封闭端的内壁上第三定子，还包括：
转子壳体，内置于所述容腔内，其一端设有转子轴，所述转子轴伸出所述第一封闭端，用于连接驱动装置，且二者之间可转动；所述转子壳体的环形外壁上设有第一转子，用于匹配所述第一定子；
第二转子，设置在所述转子壳体的前端盖上，用于匹配所述第二定子；
第三转子，设置在所述转子壳体的后端盖上，用于匹配所述第三定子；
第四定子，内置于所述转子壳体内，匹配所述第二、第三转子，所述第四定子套设固定在固定轴上，所述固定轴与所述转子轴同轴设置，所述固定轴与所述第二封闭端固定，所述转子壳体转动设置在所述固定轴上。
2.根据权利要求1所述的盘式电机，其特征在于，所述转子轴设置在所述前端盖的前端面的中心，所述转子轴与所述前端盖为一体设置；
所述固定轴与所述前端盖之间设有第一轴承；
所述转子轴与所述第一封闭端之间设有第二轴承。
3.根据权利要求1所述的盘式电机，其特征在于，所述固定轴从所述后端盖伸出与所述第二封闭端固定，所述固定轴与所述后端盖之间设有第三轴承。
4.根据权利要求1所述的盘式电机，其特征在于，所述第四定子通过卡簧固定在所述固定轴上。
5.根据权利要求1所述的盘式电机，其特征在于，所述定子壳体的底部设有固定座。
6.根据权利要求1所述的盘式电机，其特征在于，所述定子壳体的外圆周面上设有安装法兰。
7.根据权利要求1所述的盘式电机，其特征在于，所述第四定子采用盘式绕组结构，所述第四定子由n层片状绕组组件层压制成，每片所述片状绕组组件由沿周向呈环形布置的多个绕组单元组成，每个所述绕组单元由铜片冲压成型，依次嵌套形成中间镂空的多圈环形扇面形状，多个所述绕组组件中，每片所述片状绕组组件中的多个所述绕组单元分成组，每组所述绕组单元相互串联，且n层片状绕组组件中相邻层对应的所述绕组单元串联形成第二磁钢的两相或三相，每相中最外侧的一个伸出端构成该相的接线端子，其中，n为正整数。
8.根据权利要求7所述的盘式电机，其特征在于，每个所述绕组单元的两端分别为输入端和输出端，除接线端子之外的相邻的两个所述绕组单元的输入端和输出端在轴向方向上重合，扇面形状的所述绕组单元分为直线部分与弧形部分，其直线部分向下凹陷形成凹陷部。
9.根据权利要求8所述的盘式电机，其特征在于，所述n层片状绕组组件分为两组，两组所述片状绕组组件背向设置，所述凹陷部交错设置，其弧形部叠置设置。
10.根据权利要求9所述的盘式电机，其特征在于，每组所述片状绕组组件中的每一片片状绕组组件层叠设置。
技术总结