本發明涉及盤式發電機領域，特別是涉及一種疊加定子盤的盤式發電機。

背景技術：

目前，行業內現有無鐵芯盤式發電機主要是以垂直軸方向風力發電機為主，通常只有一盤定子盤線圈結構件。中國專利申請號為201110364143.7 的發明專利提供了一種多層盤式發電機，由上蓋、下蓋、殼體、垂直電機軸及貫穿于電機軸的多層盤式線圈繞組組成，此專利相對于之前一層定子盤線圈的盤式發電機在發電功率上有很大提升。

但其定子盤與轉子盤都是直接安裝于上蓋或垂直電機軸，一旦在使用過程中發生損壞維護成本極大；且其整體結構體積大、質量重，僅能在垂直軸上使用，難以實現水平軸方向的風力發電以及水力發電的設計需求，不便于攜帶，在戶外小型化便攜式風力發電水力發電應用上存在缺陷。

技術實現要素：

本發明所要解決的問題是彌補上述現有技術的缺陷，提供一種疊加定子盤的盤式發電機。

本發明的技術問題可以通過以下技術方案解決：

一種疊加定子盤的盤式發電機，包括發電機外殼部、動力光軸桿、轉子盤組、定子盤組，所述定子盤組包括多層定子盤，所述定子盤上設置有發電線圈組；

所述轉子盤組包括多層轉子盤，每層轉子盤獨立存在，且與所述動力光軸桿分別可拆卸連接，所述每層轉子盤上均設置有釹鐵硼磁石。

所述動力光軸桿的兩端設置有單列圓錐滾子軸承。

進一步，所述發電機外殼部包括發電機外殼、底座,所述發電機外殼的內側壁上設置有若干個向發電機外殼的外壁方向凹陷的豎直凹槽，所述豎直凹槽的形狀設置為長方體形；所述發電機外殼部內部還包括與所述定子盤組平行設置的支撐架。

進一步，所述定子盤組包括上層定子盤和下層定子盤，所述上層定子盤設置有上層定子盤孔，所述下層定子盤設置有下層定子盤孔，所述支撐架上設置有支撐架孔，所述上層定子盤孔、所述下層定子盤孔與所述支撐架孔為同軸。

所述上層定子盤在與盤面垂直的方向上設置有上層定子盤支撐柱，所述下層定子盤在與盤面垂直的方向上設置有下層定子盤支撐柱，所述支撐架在與所述定子盤盤面垂直的方向上設置有若干個支撐架立柱。

所述上層定子盤支撐柱、所述下層定子盤支撐柱與所述支撐架立柱可接觸式連接，且三者的寬度與所述豎直凹槽的寬度適配，三者的長度之和與所述豎直凹槽的長度適配，并可依次縱向連接嵌入所述豎直凹槽。

所述上層定子盤與所述下層定子盤上設置的發電線圈采用星形三相接線法串聯的接線方法。

進一步，所述轉子盤組包括上層轉子盤、中層轉子盤和下層轉子盤，所述上層轉子盤設置有轉子盤徑向開孔，所述中層轉子盤設置有中層轉子盤孔，所述下層轉子盤設置有下層轉子盤徑向開孔，所述上層轉子盤徑向開孔、所述中層轉子盤孔與所述下層轉子盤徑向開孔為同軸。

所述中層轉子盤上設置有中層轉子盤雙面凸起，所述中層轉子盤雙面凸起的直徑小于所述上層定子盤孔與所述下層定子盤孔，但大于所述上層轉子盤孔與所述下層轉子盤孔。

進一步，所述轉子盤組上設置有凹槽位，用于容置釹鐵硼磁石。

所述上層轉子盤和所述下層轉子盤設置有單面凹槽位，所述中層轉子盤設置有雙面開凹槽位，所述上層轉子盤、中層轉子盤、下層轉子盤的凹槽位上容置的釹鐵硼磁石為磁極N級與S級相互間隔式放置，使得裝配完成后，三層轉子盤在垂直面上磁極始終處于相吸的狀態。

進一步，所述每層定子盤與轉子盤之間存在的電氣間隙大于等于1.5mm。

進一步，所述動力光軸桿上設置有雙頭螺栓光軸孔；所述上層轉子盤設置有雙頭螺栓上層轉子盤孔，所述下層轉子盤設置有雙頭螺栓下層轉子盤孔，所述雙頭螺栓光軸孔、雙頭螺栓上層轉子盤孔及雙頭螺栓下層轉子盤孔內徑相同，可與雙頭螺栓適配連接。

進一步，所述發電機外殼部還包括軸承頂蓋，所述軸承頂蓋中心自上而下設置有三個直徑不同的孔，分別為軸承頂蓋上孔、軸承頂蓋空隙、及軸承頂蓋下孔，所述三個孔的直徑關系為：所述軸承頂蓋下孔＞所述軸承頂蓋上孔＞所述軸承頂蓋空隙。

進一步，所述發電機外殼外設置有若干個皮卡汀尼導軌，所述皮卡汀尼導軌與所述發電機外殼內的所述豎直凹槽設置在所述發電機外殼的內外兩側的對應位置上。

進一步，所述發電機外殼上設置有用于與其他動力單元設備連接的外殼頂部螺絲孔。

所述發電機外殼上還設置有三芯航空插座預裝位。

所述底座上設置有磁石底座預裝位，以及三腳架螺絲孔位。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：

1、 每一個轉子盤與定子盤都是獨立的結構，各個部分可拆卸連接，而不是與光軸和外殼一體設置，這樣可以減輕中軸底座下面安裝推力軸承的負擔，且各個部分獨立設計，便于針對損壞的零件單獨拆卸修理，維護成本低。

2、 每個定子盤均設有支撐柱，解決了原有的盤式發電機通過螺絲支撐或直接固定在光軸或外殼上的弊端，使得內部結構更緊湊且減少零件的使用，實現多層定子盤的疊加，增加了發電功率。

3、 本發明中，動力光軸桿兩端由于采用了單列圓錐滾子軸承，可以承受徑向負荷和單一方向軸向負荷。根據單列圓錐滾子軸承受力原理，本發明的盤式發電機可搭配垂直方向受力的垂直軸風力葉片，水平軸受力方向的水平軸風力葉片，還可將本發電機斜置時搭配斜擊水輪葉片作為水力發電機使用，使用時的放置不受角度限制。

4、 本發明發電機外殼設置有皮卡汀尼導軌，皮卡汀尼導軌作為一種標準化的附件安裝平臺，連接件標準統一，使得眾多附屬使用零件可通過皮卡汀尼導軌與本發明連接，使發電機外殼四周的空閑空間得到合理利用。

5、 安裝平臺多樣化，本發明發電機的底座底面預留有相機螺絲孔位，能夠與通用相機三腳架適配安裝，實現即裝即用；本發明底座封裝有一圈磁石底座，使其可通過磁力吸附在金屬表面，例如汽車車頂上；本發明模塊發電機外殼頂部與底部預留有螺絲孔位，用戶可自行開發附件模塊與螺栓孔銜接，可作為水力發電、單車發電以及其他動力單元的設備銜接。

6、 本發明的除磁石、軸承、發電線圈等少數部件需要金屬或必要材質外，大部分部件（如定子盤組、轉子盤組、外殼、軸承頂蓋、底座等）可采用3D打印機快速成型技術打印形成，用戶也可使用家用3D打印機根據自己實際需求設計自造零件，因此自備更換方便，便捷且維護成本低廉。

附圖說明

圖1是本發明發電機的整體結構爆炸圖；

圖2是本發明發電機的豎向剖視圖；

圖3是本發明發電機的立體示意圖；

圖4是本發明外殼結構的俯視圖；

圖5是本發明的上層定子盤結構示意圖；

圖6是本發明下層定子盤結構示意圖；

圖7是本發明上層轉子盤示意圖；

圖8是本發明中層轉子盤示意圖；

圖9是本發明轉子盤安裝完成狀態示意圖；

圖10是本發明星形三相接線法串聯的接線方法圖；

圖11是本發明軸承頂蓋的剖視圖；

圖12是本發明的底座結構示意圖；

圖13是本發明底座裝配有磁石的結構示意圖。

圖中標記：

11發電機外殼； 12底座； 13滾針軸承； 14軸承頂蓋； 15三芯航空插座預裝位； 16支撐架； 17皮卡汀尼導軌； 18豎直凹槽； 111外殼頂部螺絲孔位； 112外殼頂部開孔； 113頂部軸承螺絲孔； 121相機螺絲孔位； 122磁石底座預裝位；141軸承頂蓋上孔； 142軸承頂蓋下孔； 143軸承頂蓋空隙； 144軸承頂蓋螺絲孔； 161支撐架孔； 162支撐架立柱； 21單列圓錐滾子軸承； 22動力光軸桿； 23雙頭螺栓； 24雙頭螺栓光軸孔； 31上層轉子盤； 32中層轉子盤；33下層轉子盤； 34釹鐵硼磁石； 311上層轉子盤徑向開孔； 312雙頭螺栓上層轉子盤孔； 321中層轉子盤孔； 322中層轉子盤雙面凸起； 331下層轉子盤徑向開孔； 332雙頭螺栓下層轉子盤孔； 341凹槽位； 41上層定子盤； 42下層定子盤； 43發電線圈組； 411上層定子盤支撐柱； 421下層定子盤支撐柱； 412上層定子盤孔； 422下層定子盤孔

具體實施方式

以下，基于優選的實施方式并參照附圖對本發明進行進一步說明。

參考圖1、圖3、圖4，本發明公開了一種疊加定子盤的盤式發電機，包括發電機外殼部、動力光軸桿22、轉子盤組、定子盤組。

所述動力光軸桿22的兩端設置有單列圓錐滾子軸承21。根據單列圓錐滾子軸承受力原理，所述單列圓錐滾子軸承21能承受水平方向和垂直方向受力，在本實施例中，所述單列圓錐滾子軸承21的設置使得動力光軸桿22可以在垂直軸與水平軸上擺放并使用，進而使得本發明發電機可以在水平與垂直放置時皆可使用,使用時的放置不受角度限制。

所述發電機外殼部包括發電機外殼11、底座12、滾針軸承13、軸承頂蓋14；

發電機外殼11外側壁上設置有若干個皮卡汀尼導軌17，本實施例中，所述發電機外殼11外側壁分別在3、6、9、12點4個方向上設置有4條皮卡汀尼導軌17，所述皮卡汀尼導軌17凸出于所述發電機外殼11。

同時，所述發電機外殼11的內側壁上設置有若干個向外壁方向凹陷的豎直凹槽18，所述豎直凹槽18的形狀設置為長方體形，在本實施例中，所述發電機外殼11內側壁分別在3、6、9、12點4個方向上設置有4條豎直凹槽18。

所述豎直凹槽18與所述皮卡汀尼導軌17設置在所述發電機外殼11的內外兩側的對應位置上，所述豎直凹槽18凹陷于所述發電機外殼11內壁表面，使得設置有豎直凹槽18的外殼部分變薄，相應的，由于在外殼11外部與所述豎直凹槽18的對應位置上設置了所述4條皮卡汀尼導軌17，所述皮卡汀尼導軌17以凸起的方式保護外殼壁，保證了外殼11的強度。

參考圖1、2，所述發電機外殼11上設置有外殼頂部開孔112，用于容置所述軸承頂蓋14。

參考圖2、11，所述軸承頂蓋14上設置有軸承頂蓋螺絲孔144，所述發電機外殼11上設置有頂部軸承螺絲孔113，所述軸承頂蓋螺絲孔144與所述頂部軸承螺絲孔113用于容置軸承頂蓋螺絲，使所述軸承頂蓋14與所述發電機外殼11連接。本實施例中，所述軸承頂蓋螺絲孔144與所述頂部軸承螺絲孔113的個數設置為6個。

所述軸承頂蓋14中心自上而下設置有三個直徑不同的孔，分別為軸承頂蓋上孔141、軸承頂蓋空隙143、及軸承頂蓋下孔142，所述三個孔的直徑關系為：所述軸承頂蓋下孔142＞所述軸承頂蓋上孔141＞所述軸承頂蓋空隙143。本實施例中，優選的，所述動力光軸桿22的直徑設置為10mm，所述軸承頂蓋空隙143的直徑為13mm，所述軸承頂蓋下孔142的直徑為24mm，因而所述動力光軸桿22的圓周外側與所述軸承頂蓋空隙143的圓周內側之間存在1.5mm的空隙，動力光軸桿22的圓周外側與所述軸承頂蓋下孔142的圓周內側之間存在7mm的間隔，這使得所述動力光軸桿22在轉動時摩擦力減少。

所述軸承頂蓋上孔141可容置所述滾針軸承13，其孔的直徑與所述滾針軸承13適配，所述軸承頂蓋下孔142底端與所述單列圓錐滾子軸承21接觸，所述軸承頂蓋下孔142設置有一定高度，用于軸承頂蓋螺絲將所述軸承頂蓋14與所述發電機外殼11連接時，所述軸承頂蓋下孔142的底端能夠與所述單列圓錐滾子軸承21接觸。

參考圖1、3，所述發電機外殼11上設置有外殼頂部螺絲孔111，螺絲孔設置為通用螺絲常用孔位，用于與其他動力單元設備連接，本實施例中，外殼頂部螺絲孔111的個數設置為8個。

所述發電機外殼11上設置有三芯航空插座預裝位15，可安裝三芯航空插座。

參考圖1、12、13，所述底座12上設置有磁石底座預裝位122，可安裝磁石，本實施例中，磁石預裝位為一個環形圈，安裝磁石為圓形磁石，在戶外作業時，磁石底座通過磁力吸附在金屬表面例如汽車車頂上，便于攜帶及固定。

所述底座12上設置有三腳架螺絲孔位121，所述三腳架螺絲孔位121為相機三腳架通用螺絲孔，內徑為6.35mm，牙距為1.27mm，可與任意的照相機三腳架適配，在實際作業中，所述盤式發電機可通過所述三腳架螺絲孔位121與照相機三腳架連接固定。

參考圖1、圖7、圖8及圖9，所述轉子盤組包括上層轉子盤31、中層轉子盤32和下層轉子盤33，每層轉子盤獨立存在，且與所述動力光軸桿22分別可拆卸連接。

所述上層轉子盤31設置有上層轉子盤徑向開孔311，所述中層轉子盤32設置有中層轉子盤孔321，所述下層轉子盤33設置下層轉子盤徑向開孔331，所述上層轉子盤徑向開孔311、所述中層轉子盤孔321與所述下層轉子盤徑向開孔331為同軸，用于所述動力光軸桿22從中穿過；所述中層轉子盤32上設置有中層轉子盤雙面凸起322。

每層轉子盤上都設置有凹槽位341，用于容置釹鐵硼磁石34，所述上層轉子盤31與所述下層轉子盤33設置單面凹槽位341均為12個，所述中層轉子盤32設置有雙面開凹槽位341，上下每個單面各有12個凹槽位341，本實施例中，釹鐵硼磁石34的形狀為扁長方體。

所述上層轉子盤31、中層轉子盤32、下層轉子盤33凹槽位上容置的所述釹鐵硼磁石34的磁極為N級與S級相互間隔式嵌入凹槽位，使得裝配完成后，三層轉子盤在垂直面上磁極始終處于相吸的狀態。

參考圖1、2、4、5、6，所述定子盤組包括上層定子盤41和下層定子盤42，每層定子盤上設置有發電線圈組43。

所述上層定子盤41設置有上層定子盤孔412，所述下層定子盤42設置有下層定子盤孔422，所述支撐架16上設置有支撐架孔161，所述上層定子盤孔412、所述下層定子盤孔422與所述支撐架孔161為同軸，用于所述動力光軸桿22從中穿過。

上層定子盤41在與盤面垂直的方向上設置有上層定子盤支撐柱411，下層定子盤42在與盤面垂直的方向上設置有下層定子盤支撐柱421，本實施例中，所述下層定子盤支撐柱421長于所述上層定子盤支撐柱411。支撐架16在與所述定子盤盤面垂直的方向上設置有若干個支撐架立柱162。

所述上層定子盤支撐柱411、所述下層定子盤支撐柱421與所述支撐架立柱162可接觸式連接，且三者的寬度與所述豎直凹槽18的寬度適配，三者的長度之和與豎直凹槽18的長度適配。本實施例中，所述支撐架16也可采用與所述底座12一體設置的替代方案，當所述支撐架16與所述底座12一體設置時，所述支撐架立柱162與所述下層定子盤支撐柱421、所述上層定子盤411仍可接觸連接，連接方式及效果不變。裝配時，三者依次縱向連接嵌入所述豎直凹槽18，凹槽18從長度和寬度上緊密包裹所述上層定子盤支撐柱411、下層定子盤支撐柱421與支撐架立柱162，使得裝配后，所述上層定子盤41與所述下層定子盤42在水平和垂直方向上皆被所述豎直凹槽18固定，故所述動力光軸22轉動時，定子盤組保持靜止。

參考圖10，所述上層定子盤41與所述下層定子盤42上設置的所述發電線圈43采用星形三相接線法串聯的接線方法。在本實施例中，所述上層定子盤41與所述下層定子盤42每層各9個線圈，每層的9個線圈中，每三個不相鄰的線圈為同一小組，故每層有3小組發電線路，所述上層定子盤41與所述下層定子盤42的發電線圈采取上下分別串聯的方式，形成3組發電線圈，本實施例中具體連接方式為：A1連接B1連接A2連接B2連接A3連接B3，由此形成第一相，同理另外2相的連接方式相同，此3相的一端線路互相連接形成三相交流電，另一端的3條線路焊接到所述三芯航空插座預裝位15上的三芯航空插座的航空插座母頭上，由此將產生的電流輸出。

參考圖1，所述動力光軸桿22上設置有雙頭螺栓光軸孔24，用于安裝雙頭螺栓23。

參考圖1、7、9，所述上層轉子盤31設置有雙頭螺栓上層轉子盤孔312，下層轉子盤33設置有雙頭螺栓下層轉子盤孔332。

所述雙頭螺栓23穿過雙頭螺栓轉子盤孔、雙頭螺栓光軸孔24，將轉子盤組與動力光軸桿22兩個部分鎖緊并固定，故整個轉子盤組相對于動力光軸桿22位置固定，單列圓錐滾子軸承21開孔小于上、下轉子盤徑向開孔311、331，使得單列圓錐滾子軸承21可以卡在上、下轉子盤徑向開孔311、331上，將整個轉子盤組及定子盤組整體固定在發電機外殼11內部，使其無法在垂直方向上移動。

裝配時，所述動力光軸桿22從下到上依次穿過底蓋上的所述單列圓錐滾子軸承、所述支撐架通孔161、所述下層轉子盤徑向開孔331、所述下層定子盤孔422、所述中層轉子盤孔321、所述上層定子盤孔412、所述上層轉子盤徑向開孔311、所述單列圓錐滾子軸承21、所述軸承頂蓋14、所述滾針軸承13并貫穿所述發電機外殼11。

參考圖1、2、8、9，所述每層定子盤與轉子盤之間都存在電氣間隙，優選的，每層定子盤與轉子盤之間存在的電氣間隙大于等于1.5mm，本實施例中，每層盤之間的電氣間隙設置為1.7mm，具體為：所述上層定子盤41與所述上層轉子盤31之間存在的電氣間隙為1.7mm，所述上層定子盤41與所述中層轉子盤32之間存在的電氣間隙為1.7mm，所述下層定子盤42與所述中層轉子盤32之間存在的電氣間隙為1.7mm，所述下層定子盤42與所述下層轉子盤33之間存在的電氣間隙為1.7mm。

所述上層定子盤支撐架411、所述下層定子盤支撐架421與支撐架立柱162容置于所述豎直凹槽18中，所述上層定子盤支撐架411與所述下層定子盤支撐架421接觸時，會形成容置空間，使得所述上層定子盤41與所述下層定子盤42之間的距離確定且固定。

所述中層轉子盤32上設置有中層轉子盤雙面凸起322，且上下兩面凸起的高度相同；所述中層轉子盤雙面凸起322的直徑小于上層定子盤孔412與下層定子盤孔422，但大于所述上層轉子盤孔321與所述下層轉子盤孔331，且中層轉子盤雙面凸起322的高度大于所述上層轉子盤31、所述下層轉子盤33的厚度，使得所述上層轉子盤31、所述下層轉子盤33與所述中層轉子盤32之間形成容置空間，且每層轉子盤之間的距離確定，所述雙頭螺栓23將整個轉子盤組的位置固定在動力光軸桿22上。

動力光軸桿22底端設置在底座12上，故由此可將整個轉子盤組的位置確定于發電機外殼11內。通過對動力光軸桿22和豎直凹槽18的設置，使得整個定子盤組與轉子盤組的位置確定且固定，由此使得每個盤之前的電氣間隙確定且固定。

以上對本發明的具體實施方式作了詳細介紹，對于本技術領域的技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也屬于本發明權利要求的保護范圍。