用于能量转换设备的定子和使用该定子的能量转换设备

摘要

本申请涉及用于能量转换设备的定子和使用该定子的能量转换设备。该定子包括支撑结构（103），该支撑结构在轴向方向（105）周围具有环形形状；联接到所述支撑结构并从所述支撑结构径向延伸的第一突起（107）；联接到所述支撑结构并从所述支撑结构径向延伸的第二突起（111），所述第二突起沿圆周方向（113）与所述第一突起间隔开；在所述第一突起与所述第二突起之间被布置成多个第一径向层的第一金属丝（119），该多个第一径向层位于不同径向位置并被配置成使得所述第一金属丝的横截面面积的圆周范围径向向外增大。进一步描述了一种包括所述定子的能量转换设备，以及包一种括所述能量转换设备的风力涡轮机。

说明书

技术领域

本发明涉及用于能量转换设备的定子，涉及包括该定子的能量转换设备，涉及包括该能量转换设备的风力涡轮机，并涉及制造用于能量转换设备的定子的方法。

背景技术

在现有技术水平，发电机已知用于将诸如转动能的机械能转换成电能。发电机使用法拉第原理，该法拉第原理规定，如果通过导体包围区域的磁通量改变，则在该导体的两点之间感应电压。为此，传统发电机包括属于定子的线圈和属于转子的动磁体，该转子通过机械能源旋转。一旦使磁体相对于线圈旋转，则在线圈中感应电压，从而产生可传递电能的电流。发电机的定子部分可包括环形结构，多个凸芯或突起从该环形结构径向突出。在这些凸芯中的每一个上可被施加线圈。构成所有这些施加在凸芯上的线圈的金属丝可被连接到合适线路，以将电能以线路的输出传递。

已观测到，传统发电机和能量转换机一般可能不具有充足的效率。

可能需求用于能量转换设备的定子，其能够用于能量转换设备，以改进能量转换设备的效率。进一步，可能需求具有改进效率的能量转换设备。

发明内容

根据实施例，提供用于能量转换设备的定子，该定子包括支撑结构，其在轴向方向周围提供至少一段环形形状；联接到所述支撑结构并从所述支撑结构径向延伸的第一突起；联接到所述支撑结构并从所述支撑结构径向延伸的第二突起，该第二突起沿圆周方向与所述第一突起间隔开；以及在所述第一突起与所述第二突起之间被布置成多个第一径向层的第一金属丝，该多个第一径向层位于不同径向位置并被配置成使得所述第一金属丝的横截面面积的圆周范围径向向外增大。

所述定子可适合于电动机或适合于发电机。所述支撑结构可由任一材料制成，只要该材料当所述定子在发电机或电动机中操作时能经受由所述第一线圈和所述第二线圈中感应的电流生成的热。所述支撑结构提供了环形形状的一部分的至少一段，特别地可提供圆形形状的至少一段。多个段，例如四个、六个或八个段可成对地相连接，以提供环形结构。

联接到所述支撑结构的所述第一突起和联接到所述支撑结构的所述第二突起可与所述支撑结构整体形成，或者可以是通过诸如螺栓、螺钉和/或粘合剂的联接装置联接到所述支撑结构的分离部件。所述第一突起和所述第二突起还可被焊接到所述支撑结构。所述第一突起和所述第二突起均从所述支撑结构径向延伸，即，它们垂直于轴向方向延伸，该轴向方向特别是所述支撑结构的对称轴线。所述第一突起和/或所述第二突起可从所述支撑结构径向向内或径向向外延伸。例如，所述第一突起和所述第二突起可从所述支撑结构延伸5 cm-10 cm，因而它们可具有5 cm-10 cm之间的径向范围或尺度。进一步，所述第一突起和所述第二突起的轴向范围或尺度可在3 cm到10 cm之间。进一步，所述第一突起和所述第二突起的圆周范围或尺度可在3 cm到15 cm之间。

所述定子可包括两个以上的突起，例如60到140个突起。进一步，所述定子可包括联接到相应突起的相同数量的线圈或不同数量的线圈，其中所述线圈可在任一情况下被布置在一个或更多个突起周围。

所述第一金属丝可至少部分地卷绕或弯曲在所述第一突起或所述第二突起其中一个周围。所述第一金属丝可形成围绕一个或更多个突起的第一线圈。所述第一突起与所述第二突起之间的空间可形成槽，多个第一径向层可插入到该槽中。第一径向层可通过所谓的“每个槽一个线圈”布置完全填充该槽（沿径向和/或圆周方向），其中布置在邻近突起之间的金属丝仅属于一个线圈。相反，在所谓的“每个槽两个线圈”布置中，两个金属丝可布置在邻近突起之间，这两个金属丝属于两个线圈。在此情形下，仅有这两个金属丝一起可完全填充所述第一突起与所述第二突起之间的槽（沿径向和/或圆周方向）。

所述第一金属丝（和所述第二金属丝，在下文中描述）可包括由诸如铜的导电材料制成的芯，以及可覆盖该芯的绝缘层。由于绝缘层覆盖到金属丝的导电芯材料上，形成所述第一线圈的所述第一金属丝的相邻绕组可彼此绝缘。进一步，由于绝缘层覆盖第二金属丝（在下文中描述）的导电芯材料，形成第二线圈的所述第二金属丝的多个绕组可彼此绝缘。

所述定子至少包括第一突起和第二突起，所述第二突起沿圆周方向与所述第一突起间隔开。所述圆周方向可以是垂直于所述轴向方向并还垂直于任一径向方向的方向。径向延伸元件可表示沿任一径向方向延伸的元件，其中每一个径向方向垂直于所述轴向方向。

特别地，所述第一金属丝的横截面面积的圆周范围可从第一径向层到下一第一径向层径向向外增大，该下一第一径向层更向外径向定位。因而，所述第一金属丝的横截面面积的圆周范围可径向向外连续（或单一性地）增大。

各实施例可解决针对“梯形槽、矩形突起”定子（即，具有一个或更多个径向延伸的突起并具有矩形形状的定子，该矩形形状形成在具有梯形形状的槽之间）的增大“槽填充系数”的问题。因而，槽填充系数可以是槽的横截面面积的百分比，该槽填充有包括在金属丝中的导体材料（铜），因而在属于一个或更多个线圈的绕丝周围并不包括空气（自由空间）和/或绝缘材料。

定子结构的另一概念可以是“矩形槽、梯形齿”的结构，本发明并不主要致力于该结构，这是由于这种结构的槽可填充有具有均匀横截面形状的金属丝。

各实施例可涉及一层和两层结构，即每一个槽在其中接纳仅属于一个线圈的绕丝的一层结构，以及每一个槽在其中接纳属于两个线圈的绕丝的两层结构。

各实施例可涉及并联和串联的线圈结构，即绕丝可串联连接以形成多圈线圈，或者绕丝可并联连接以形成并联连接的多个单圈绕组。

根据实施例，在彼此之上的绕丝的数量（即，属于金属丝各层的径向层沿径向方向的数量）可在10到20个绕组的范围内。如上所述，这些绕组可并联或串联连接。其他实施例可提供更小或更大数量的径向层。

根据实施例，绕丝层沿圆周方向（垂直于径向方向）的数量可在1到2的范围内。其他实施例可提供更小或更大数量的圆周层。

根据实施例，所述定子进一步包括在所述第一突起与所述第二突起之间被布置成位于不同径向位置的多个第二径向层的第二金属丝，其中所述第一金属丝的位于径向外部第一径向层处的部分与所述第二金属丝的位于径向外部第二径向层处的部分相邻，其中特别地，所述第二金属丝的横截面面积的圆周范围径向向外增大。因而，可提供“每个槽两个线圈”布置，其中两个金属丝布置在所述第一突起与所述第二突起之间，这两个金属丝属于两个不同的线圈。在此情形下，所述第一线圈和所述第二线圈一起可完全（或至少沿着突起的径向范围的90%）填充所述第一突起与所述第二突起之间的槽（沿径向和圆周两个方向）。

如上所述，所述第一金属丝可形成第一线圈，所述第二金属丝可形成第二线圈。在所述定子的横截面中，通过形成垂直于所述轴向方向的部分，所述第一线圈和所述第二线圈可径向并沿圆周方向延伸。因而，所述第一线圈可包括径向内部和径向外部，该径向外部比所述第一线圈的径向内部径向向外布置的更远（特别是表示径向最外部）。类似地，所述第二线圈可包括径向内部和径向外部，该径向外部比径向内部径向向外布置的更远。特别地，所述第一线圈的径向外部可由径向向外布置得最远的多段第一金属丝形成，例如这些段的径向向外更远处不再有所述第一金属丝的其他段。进一步，所述第二线圈的外部可由所述第二金属丝的位于径向向外最远的段形成，从而使得这些段的径向向外更远处未布置有所述第二金属丝的其他段。

所述第一金属丝的位于所述第一线圈的径向外部处的部分可紧邻所述第二金属丝的位于所述第二线圈的径向外部处的部分，使得在所述第一金属丝的该部分与所述第二金属丝的该部分之间没有其他结构（并且还没有真空）。特别地，所述第一金属丝的在所述第一线圈的径向外部处的部分距所述第二金属丝在所述第二线圈的径向外部处的部分之间的距离，可小于所述第一线圈内的所述第一金属丝的相邻部分之间的平均距离的5倍、3倍、2倍或1.5倍，或者可小于所述第二线圈内的所述第二金属丝的相邻部分之间的平均距离的5倍、3倍、2倍或1.5倍。

因而，所述第一线圈可紧邻所述第二线圈，使得在所述第一线圈与所述第二线圈之间没有间隙形成。因而，避免所述第一突起与所述第二突起之间的空（空气）洞或间隙，但该间隙由所述第一线圈内的所述第一金属丝的各段和所述第二线圈内的所述第二金属丝的各段填充，以允许当所述定子例如用在发电机中时感应电流。因而，可改进使用根据实施例的定子的发电机的效率。特别地，分别在所述第一线圈和所述第二线圈的径向外部处提供所述第一金属丝的各段和所述第二金属丝的各段，由于所述第一金属丝和所述第二金属丝的这些部分更靠近围绕所述定子旋转并从线圈的径向外端径向向外布置的磁体，在所述第一线圈和所述第二线圈中感应的电流的强度可随着距转动式磁体的减小距离而增大，因而可改进发电机的效率。

根据实施例，所述第一金属丝和/或所述第二金属丝被配置为，沿着所述第一突起的径向尺度（h）的至少70%和沿着所述第二突起的径向尺度（h）的至少70%，特别地沿着所述第一突起与所述第二突起之间的整个圆周范围填充所述第一突起与所述第二突起之间的空间。

此外，所述第一线圈和所述第二线圈可被配置为，沿着所述第一突起的径向尺度的至少70%和沿着所述第二突起的径向尺度的至少70%，填充所述第一突起与所述第二突起之间的空间。

所述第一突起和所述第二突起的径向尺度可被测量成所述第一突起和所述第二突起沿径向方向的长度，所述第一突起和所述第二突起从所述支撑结构径向延伸越过该长度。特别地，所述第一突起和所述第二突起可包括相应的径向内端（特别地，它们在该径向内端处联接到所述支撑结构）和相应的径向外端（特别地，比所述径向内端更远离所述支撑结构（或者最远）），相应突起的长度可在该径向内端与该径向外端之间测量。

所述第一突起和所述第二突起可具有不同的形状，例如圆柱形形状、立方体形状，从而导致不同的横截面形状，例如矩形形状或者方形形状。进一步，它们可展示出梯形形状，只要它们能够至少部分地施加线圈。特别地，所述第一突起与所述第二突起之间沿着所述第一突起的径向尺度的至少90%并沿着所述第二突起的径向尺度的至少90%的圆周空间，可由所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的各段填充。

根据实施例，所述第一线圈和/或所述第二线圈沿圆周方向径向延伸，其中所述第一线圈和/或所述第二线圈的圆周尺度径向向外增大。因而，有利地，通过使所述第一线圈和所述第二线圈的圆周尺度最大化，特别是在其径向外部，以使它们彼此邻接（构成金属丝部分可彼此相邻或甚至可彼此接触），所述第一突起与所述第二突起之间的间隙可被填充。因而，当所述定子用在发电机中时，在所述第一线圈和所述第二线圈中感应的电流的强度可被增强，从而改进发电机的效率。

根据实施例，所述第一突起和所述第二突起径向向外突出。对于所述定子的给定直径，如果所述第一突起和所述第二突起径向向外突出，则与所述第一突起和所述第二突起径向向内突出的情况相比增强了发电机的效率。进一步，由于所述第一线圈和所述第二线圈可更容易分别施加到所述第一突起和所述第二突起上，则该结构可便于装配所述定子。

根据实施例，所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的横截面面积的大小沿着相应金属丝的纵向范围是恒定的。可理解的是，由于所述第一金属丝和所述第二金属丝的制造过程的偏差和不精确，所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的横截面面积可能不是绝对地恒定，但可变化很小的百分比，例如不超过10%、5%、2%或1%。所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的横截面面积的大小可被确定用于未组装到所述第一线圈和所述第二线圈中并且在将所述第一线圈和所述第二线圈分别施加到所述第一突起和所述第二突起上之前的第一金属丝和第二金属丝。因而，所述第一金属丝和所述第二金属丝的横截面面积可在制造所述第一金属丝和所述第二金属丝之后但在组装所述定子之前确定。所述第一金属丝和所述第二金属丝的横截面面积可通过测量相应金属丝的垂直于其纵向范围的面积大小而确定。

提供所述第一金属丝和所述第二金属丝的横截面面积的恒定大小可导致每长度的所述第一金属丝和所述第二金属丝的至少近似恒定的电阻。因而，当在所述第一线圈和所述第二线圈中感应电流时，避免所述第一金属丝和所述第二金属丝的不同段的非均匀加热。因而，最大的操作电流可能不受所述第一金属丝或所述第二金属丝的具有其最小尺寸（或称大小）横截面面积的特定段的限制。

根据实施例，所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的横截面面积在预定横截面方向上的尺度沿着相应金属丝的纵向范围变化（相对于相应金属丝的平均横截面面积）超过10%、特别地超过20%、特别地超过40%、特别地超过60%、特别地超过100%、特别地超过150%。预定横截面方向可以是由横截面限定的平面内的方向，该平面垂直于相应金属丝的纵向范围。预定横截面方向例如可以表示所述第一金属丝和所述第二金属丝的高度，或者可以表示所述第一金属丝和所述第二金属丝的宽度。特别地，预定横截面方向可以分别垂直于所述第一金属丝和所述第二金属丝的纵向范围。

因而，可提供所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的不同横截面形状。同时，横截面面积的大小根据实施例可保持不变。提供具有沿各自纵向范围变化的横截面形状的第一金属丝和/或第二金属丝，可有利地便于填充所述第一突起与所述第二突起之间的空间或间隙。

根据实施例，所述第一金属丝和/或所述第二金属丝至少在其截面上具有矩形横截面形状。特别地，该矩形横截面形状可表示至少近似为矩形的形状。特别地，近似为矩形的横截面形状可具有尖锐边缘或圆形边缘。横截面形状的至少一些部分可以是（至少近似）平直部分，该平直部分特别地由弯曲部分连接。

根据实施例，所述第一金属丝和/或所述第二金属丝至少在其另一截面上具有梯形横截面形状。特别地，该梯形横截面形状可表示至少近似为梯形横截面形状的形状。特别地，梯形横截面形状可包括尖锐或圆形边缘或拐角。特别地，具有这种横截面形状的第一金属丝和第二金属丝可容易制造，并便于填充所述第一突起与所述第二突起之间的空间。

根据实施例，所述第一线圈和所述第二线圈分别由所述第一金属丝和所述第二金属丝的多个绕组（特别地沿圆周方向间隔开）形成，多个绕组位于不同的径向位置，其中位于第一径向位置的第一多个绕组与位于不同于第一径向位置的第二径向位置的第二多个绕组相同。

特定径向位置处的绕组（即圆周绕组）的数量根据示例性实施例可在1到6之间。所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的位于特定径向位置处的各段可具有相同横截面形状。通过提供所述第一金属丝或所述第二金属丝的、并在不同径向位置处的相同数量的绕组，可以改进当所述定子用在发电机中时的电感耦合和电流的感应。

根据实施例，可能不可以仅仅添加另一圆周绕组层来填充邻近突起之间的自由空间，这是因为绕丝的横截面圆周尺度（或横截面宽度）可能大于突起之间待填充的剩余自由空间（即，未由绕丝占据）的圆周尺度。因此，可能必须提供具有可变横截面形状的金属丝。

根据实施例，所述第一金属丝（和/或在下文中描述的所述第二金属丝）的横截面圆周范围（或横截面宽度）的最小值，可大于所述第一突起的表面与所述第二突起的相对表面之间由突起的径向内端占据的圆周距离的0.4倍、0.45倍、0.8倍、0.9倍、0.95倍。

根据实施例，所述第一金属丝（和/或在下文中描述的所述第二金属丝）的横截面圆周范围（或横截面宽度）的最大值，可大于所述第一突起的表面与所述第二突起的相对表面之间由突起的径向外端占据的圆周距离的0.4倍、0.45倍、0.8倍、0.9倍、0.95倍。

根据实施例，提供一种能量转换设备，其包括根据上述实施例的定子和能用作磁体的磁体元件的转子，该转子能相对于所述定子旋转。因而，根据实施例可提供电动机或特别地发电机。由于彼此相邻的线圈填充相邻的相应突起之间间隙的改进结构，线圈中感应的电流可被增强，从而改进发电机的效率。

根据实施例，提供一种风力涡轮机，其包括根据上述实施例的能量转换设备，该能量转换设备用作发电机来产生电能，风力涡轮机包括螺旋桨，其中所述螺旋桨被机械联接到所述转子。由于使用效率被改进的发电机，所述风力涡轮机关于其效率也可被改进，以产生电能。

参照系统类型权利要求描述的一些实施例的以上特征可应用于其他与在下文中描述的方法类型权利要求有关的实施例。

根据实施例，提供一种制造用于能量转换设备的定子的方法，其中所述方法包括：形成在轴向方向周围具有环形形状的支撑结构；形成联接到所述支撑结构并径向延伸的第一突起；形成联接到所述支撑结构并径向延伸、沿圆周方向与所述第一突起间隔开的第二突起；形成第一金属丝的多个第一层；将所述第一金属丝的所述多个第一层布置在所述第一突起与所述第二突起之间，其中执行形成和布置所述第一金属丝的所述多个第一层，使得所述第一金属丝的横截面面积的圆周范围径向向外增大。

根据实施例，所述方法可进一步包括：形成第二金属丝的多个第二层；将所述第二金属丝的所述多个第二层布置在所述第一突起与所述第二突起之间，使得所述第一金属丝的在径向外部第一径向层处的部分与所述第二金属丝的在径向外部第二径向层处的部分相邻。

根据实施例，所述方法可进一步包括：形成多个进一步的突起，形成多个进一步的线圈并将所述进一步的线圈分别施加到所述进一步的突起上，其中对于每一个相邻且邻近成对的线圈，所述第一金属丝的在该对线圈的第一线圈的径向外部处的部分与所述第二金属丝的在该对线圈的第二线圈的径向外部处的部分相邻。因而，在传统定子中形成于相邻突起之间的间隙由属于相邻线圈的金属丝段填充，从而当根据该实施例的定子用在这种机器的操作中时，能够改进诸如发电机的能量转换设备的效率。

根据实施例，形成所述多个第一层和/或第二层包括：使所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的横截面面积成形，使得横截面面积在预定横截面方向上的尺度沿着相应金属丝的纵向范围变化超过10%。

进一步，形成所述第一线圈和/或所述第二线圈可包括：使所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的横截面面积成形，使得横截面面积在预定横截面方向上的尺度沿着相应金属丝的纵向范围变化超过10%。因而，可采用使用一对或多对相反，特别是沿不同方向定向的滚筒或辊子的轧制或铣削过程，其可被配置为在施加压力和/或拉力时使所述第一金属丝和/或所述第二金属丝变形，以对所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的横截面面积进行适当成形。特别地，所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的横截面面积的大小可被保持为沿着相应金属丝的纵向范围至少近似恒定。

根据实施例，形成所述第一层和/或所述第二层包括：在辅助结构周围使所述第一金属丝和/或所述第二金属丝弯曲多次，使得所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的各段堆叠在彼此之上，并且然后在所述辅助结构周围使所述第一金属丝和/或所述第二金属丝在不同位置弯曲多次，使得所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的各段堆叠在彼此之上。

进一步，形成所述第一线圈和/或所述第二线圈可包括：在辅助结构周围使所述第一金属丝和/或所述第二金属丝弯曲多次，使得所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的各段堆叠在彼此之上，并且然后在所述辅助结构周围使所述第一金属丝和/或所述第二金属丝在不同位置弯曲多次，使得所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的各段堆叠在彼此之上。

因而，所述第一金属丝和所述第二金属丝可在纵向范围上具有各自恒定的横截面形状，该纵向范围对应于所述第一金属丝和/或所述第二金属丝各部分的长度之和，该各部分在所述辅助结构周围在特定位置弯曲而堆叠在彼此之上。因而，能够使用下述金属丝，其在预定横截面方向上的范围沿其纵向范围逐步增大或减少。因而，具有特定横截面形状的所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的各段与其他卷绕过程相比可具有更大的纵向范围。因而，所述第一金属丝和所述第二金属丝的制造可被简化。

必须指出，本发明的各实施例已参照不同主题进行了描述。

特别地，一些实施例已参照方法类型权利要求进行了描述，而其他实施例已参照设备类型权利要求进行了描述。然而，本领域技术人员应根据以上和以下描述获悉，除非另有说明，除了属于一种类型主题的各特征的任一组合之外，另外，涉及不同主题的各特征之间的任一组合，特别是方法类型权利要求的各特征与设备类型权利要求的各特征之间的任一组合，被视为通过本文献而公开。

本发明上文中限定的各方面和进一步的各方面根据待在下文中描述的实施例的各示例显而易见，并参照实施例的各示例进行说明。本发明将在下文中参照实施例的各示例进行更详细描述，但本发明并限于实施例的各示例。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的各实施例。结构和/或功能类似的元件或部件以类似的附图标记进行标示。

图1示意性地示出了根据一个实施例的定子的部分横截面视图。

图2A示意性地示出了根据一个实施例的金属丝的纵向横截面图。

图2B示意性地示出了图2A所示金属丝的横向横截面图。

图2C示意性地示出了图2A所示金属丝在其另一纵向位置处的横向横截面图。

图3示意性地示出了根据一个实施例的定子的一部分。

具体实施方式

附图中的图示是示意性的。应注意，在不同附图中，类似或相同的元件提供有相同的附图标记或提供有仅在第一位数字不同于相应附图标记的附图标记。

图1示意性地示出了根据一个实施例的定子100的横截面图。定子100包括支撑结构103，其具有为圆形并具有对称轴线（图1中未示出）的环形形状，对称轴线沿垂直于图1图面的轴向方向105伸展。图1中定子100一部分的横截面透视图对应于垂直于轴向方向105的横截面。

定子100进一步包括第一突起107，该第一突起107联接到支撑结构103并从支撑结构103径向向外延伸。“径向延伸”指的是第一突起沿垂直于轴向方向105的径向方向109延伸，其中径向方向109为下述方向，其源起于圆形支撑结构103的未图示的对称轴线并朝远离该对称轴线的方向垂直于该对称轴线并因而还垂直于轴向方向105延伸。定子100进一步包括第二突起111，该第二突起111也联接到支撑结构103并从支撑结构径向向外延伸。特别地，第二突起111沿不同于径向方向109的径向方向113延伸。

在图1所示的横截面中，第一突起107以及第二突起111具有矩形形状，该矩形形状具有如所示的宽度w（沿圆周方向123的范围）和高度h（分别沿径向方向109和112的范围）。在图示的示例性实施例中，高度h与宽度w之比为大约2，但该比例可介于5到0.5的范围之间。第一突起107和第二突起111均具有（未图示）深度d（沿垂直于附图平面的轴向方向的范围），该深度h可与宽度w具有类似的范围。特别地，根据示例性实施例，第一突起107和第二突起111的高度h可在5 cm到15 cm之间，并且宽度w和深度d均可在3 cm到8 cm之间。其他尺度也是可以的，并可取决于预期应用。

第一线圈115施加在第一突起107上，第二线圈117施加在第二突起111上。线圈115和117因而至少部分地分别沿突起107和109的整个径向范围围绕突起107和109。第一线圈115包括布置在第一突起107与第二突起之间的金属丝119，第二线圈117包括布置在第一突起107与第二突起之间的金属丝120，从而形成多个径向层121_1、121_2、…、121_n（在图1中仅针对进一步的线圈116示例性地图示），其中n为整数，其可在2到15之间。因而，径向层121_1分别布置在第一线圈105和第二线圈107的径向内部上，而最后的径向层121_n布置在第一线圈115和第二线圈117的径向外部上。应注意，第一线圈和第二线圈均可围绕一个或更多突起。

在图1的截面图中，第一线圈115以及第二线圈117具有楔状形状，使得它们沿圆周方向123的范围或尺度径向向外增大。在图1中示例性地示出的是第一线圈115的内径向层121_1的圆周范围c_1和径向外径向层121_n的圆周范围c_n。明显的是，径向最内层121_1的圆周范围c_1小于径向最外层121_n的圆周范围c_n。径向层121_2、…、121_（n-1）的圆周范围可在c_1与c_n之间。

在图1所示的定子100中，线圈115和117的圆周范围沿径向向外方向的变化通过使用形成第一线圈115的金属丝119和形成第二线圈117的金属丝120而实现，其中金属丝119以及金属丝120分别展示出沿金属丝119和金属丝120的纵向范围变化的横截面形状。明显的是，第一金属丝119的横截面面积的圆周范围（沿圆周方向113的范围或尺度）从径向内层121_1处的值w2增大到径向外层121_n处的值w1，其中w2大于w1。特别地，这种增大可是连续的或者与径向位置成比例。

参见图2A，金属丝119在纵向横截面图中被示意性地图示。金属丝120可具有相同或不同的几何性能。在图2A中，金属丝的纵向范围的方向为z方向。金属丝119包括跨越其纵向范围的一部分的区段124，并包括跨越其纵向范围的另一部分的区段125。如图2A所示，金属丝119在段123的高度h1小于金属丝119在另一段125的高度h2。特别地，高度h2比高度h1高约25%。在其他实施例中，高度h2与高度h1之间的比例可例如在5到1之间。

图2B示意性地示出了金属丝119在段123中的横向横截面图，该横截面图垂直于金属丝119的纵向范围的方向z。图2C又示出了金属丝119在段125中的横向横截面图。根据图2B和2C明显的是，金属丝119在段123中的宽度（在图2B中以横截面图示）不同于在段125中的宽度（在图2C中以横截面图示）。金属丝119在区段123中的宽度为w1时，金属丝119在段125中的宽度为小于w1的w2。因而，金属丝119在段123中的高度小于在段125中的高度时，在段123中的宽度大于在段125中的宽度。

特别地，宽度w1与高度h1的乘积等于宽度w2与高度h2的乘积。因而，金属丝119在段123中的横截面面积的大小，即w1*h1，等于在段125中的横截面面积，即w2*h2。金属丝119可沿其整个纵向范围具有恒定大小的横截面面积。有利地，当使用这种金属丝来形成部分示于图1中的定子100中的线圈时，当电流通过从径向最外径向金属丝层121_n径向向外旋转的转动式磁体被感应时，金属丝119将展示出每纵向单位长度的恒定阻力。因而，可避免包括在线圈115和117中的金属丝119的非均匀加热。

在图1、2A、2B和2C中示意性地示出的金属丝119（和/或金属丝120）至少近似具有矩形形状，该矩形形状沿其纵向范围具有可变高度和可变宽度。特别地，矩形形状在横截面中可包括圆形边缘或拐角，其中圆形可包括不同的倒角半径。进一步，金属丝119可包括由诸如铜的金属制成的导电内芯，其可被绝缘层覆盖，使得线圈115和117各自中的金属丝119和120的各个绕组彼此电绝缘。

再次参见图1，明显的是，第一突起107与第二突起111之间的空间被形成线圈115的金属丝119和形成线圈117的金属丝120完全填充。特别地，径向金属丝层121_1、121_2、…、121_n跨越第一线圈115的径向范围h_115和第二线圈117的径向范围h_117，该径向范围h_115和h_117等于第一突起107和第二突起111的高度h。

特别地，第一线圈115在分界面127处邻接第二线圈117，该分界面127位于第一突起107与第二突起111中间，并包括径向方向。特别地，第一线圈沿其整个径向范围h_115邻接第二线圈117，使得在第一线圈115与第二线圈117之间没有间隙形成。因而，形成第一线圈115的金属丝119的沿圆周最外（靠近分界面127）段紧邻形成第二线圈117的金属丝120的沿圆周最外（靠近分界面127）段。在此，形成第一线圈115的金属丝119的沿圆周最外段以附图标记128标注，而形成第二线圈117的金属丝120的沿圆周最外段以附图标记129标注。如根据图1进一步明显的是，在特定径向层121_1、121_2、…、121_n中的金属丝119的堆叠在彼此之上的圆周段的数量（在图示实施例中为四个）从一个径向层到另一径向层并不改变。尽管金属丝119在一个径向层中的段的数量并不因不同的径向位置而改变，但径向层的圆周范围由于金属丝119的变化横截面形状而径向向外增大。特别地，金属丝在径向最内层121_1中的高度大于金属丝在径向最外层121_n中的高度，而宽度表现相反。

金属丝119在第一线圈115的沿圆周径向最外部分中的各段与金属丝120在第二线圈117的沿圆周径向最外部分中的各段之间的距离d_x，小于第一线圈115内或第二线圈117内的邻近金属丝段的平均距离d_i的3倍，特别是2倍，特别是1.5倍。

图3以垂直于轴向方向105的横截面图示意性地示出了定子300的另一实施例。定子300包括支撑结构303和多个突起，其中仅有一个突起307被图示。突起307安装在支撑结构303处，并径向向外延伸。线圈315施加在突起307上。线圈315由金属丝319形成，其具有的横截面形状沿其纵向范围变化。特别地，金属丝319具有梯形横截面形状，该梯形横截面形状在金属丝319的径向内层处具有高度h3和宽度w3，并在金属丝319的径向外层处具有高度h4和宽度w4。如明显的是，高度h3大于高度h4，且宽度w3小于宽度w4。特别地，横截面面积的大小可沿金属丝319的纵向范围恒定。尽管在图3中仅示出了一个包括金属丝319的径向间隔开的七个径向段的圆周层，但其他实施例可包括金属丝319的多个圆周层，类似于图1所示的那样。

由于展示出可变高度和宽度的金属丝319的横截面面积的梯形形状，线圈315的圆周端邻接分界面327。未在图3中示出的另一线圈邻接从另一侧邻接该分界面327，使得邻近突起之间的空间可由邻近线圈的相邻金属丝段完全填充。

尽管图1已示出了“每个槽两个线圈”布置，但其可通过以下方式进行改进：

根据实施例，提供“每个槽一个线圈”布置，其中布置在邻近突起之间的线圈仅属于一个线圈。在此情形下，图1中的金属丝119和金属丝120一起形成属于单个线圈的单个金属丝。特别地，单个线圈可由单个圆周层而不是由如图1所示的八个圆周层形成。因而，仅有一个单个金属丝布置在第一突起107与第二突起109之间，其中该单个金属丝的横截面面积的圆周范围径向向外增大，以完全填充邻近突起之间的空间。在图1的图面后的区域中，金属丝可与属于其他线圈（未图示）的其他金属丝交叉。参照“每个槽两个线圈”布置所描述的所有特征也可应用于这种“每个槽一个线圈”布置。

图1和图3所示的定子可有利地用作产生电能的发电机中的定子。在此情形下，从突起径向向外布置并围绕支撑结构103或303的对称轴线旋转的转动式磁体，例如永久磁体，由于变化的磁通量可在线圈中感应电流。由于邻近突起之间的填充间隙，线圈的面积与只有在相邻线圈之间留有间隙的情况相比被增大（特别地被最大化），因而导致发电机的更高效率。

这种发电机可特别地使用在风力涡轮机中，其中包括磁体的转子机械联接到包括多个风力叶片的螺旋桨。

本发明的各实施例提供用于制造图1或3所示定子的方法。因而，用于定子的线圈可使用辅助结构形成。因而，线圈在该辅助结构周围弯曲多次，使得金属丝的各段堆叠在彼此之上。金属丝各段的这种堆叠于是例如可对应于图1所示的径向最内（或者可替代地最外）径向金属丝层121_1。有利地，该层121_1可包括具有至少近似相同横截面形状并具有相同高度和相同宽度的金属丝段。在下一步骤中，通过将金属丝围绕辅助结构在不同位置处弯曲多次可形成金属丝段的进一步堆叠。因而，可形成图1所示的径向层121_2，其再次可包括具有基本相同横截面形状并具有相同高度和相同宽度的金属丝段。进一步，形成金属丝的多个另外堆叠的过程可连续，直到形成金属丝段的最后堆叠，其对应于图1所示的径向最外层121_n。最后，因而形成的线圈可施加到定子100的其中一个突起上。

应注意，术语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一个”并不排除多个。而且，结合不同实施例描述的各元件可进行组合。还应注意，权利要求中的附图标记并不应被解释为限制权利要求的范围。

为了概括本发明的上述各实施例，可规定所附权利要求。