用于能量转换设备的定子和使用该定子的能量转换设备制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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4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(S卩，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，本专利技术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勻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(S卩，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于能量转换设备的定子，所述定子包括：支撑结构（１０３），所述支撑结构在轴向方向（１０５）周围至少提供了一段环形形状；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（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外增大。起（１１１），所述第二突起沿圆周方向（１１３）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（１１９），所述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

【技术特征摘要】
2010.02.26 EP 10154877.41.一种用于能量转换设备的定子，所述定子包括支撑结构(103)，所述支撑结构在轴向方向(105)周围至少提供了一段环形形状； 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(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；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(119)， 所述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。2.根据权利要求1所述的定子，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(120)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。3.根据权利要求1或2所述的定子，其中所述第一金属丝和/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%，填充所述第一突起与所述第二突起之间的空间。4.根据权利要求1至3中任一项所述的定子，其中所述第一突起和所述第二突起径向向外突出。5.根据权利要求1至4中任一项所述的定子，其中所述第一金属丝和/或所述第二金属丝的横截面面积的大小(hl*wl、h2*w2)沿着相应金属丝的纵向范围是恒定的。6.根据权利要求1至5中任一项所述的定子，其中所述第一金属丝和/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(wl、w2)沿着相应金属丝的纵向范围变化超过 10%。7.根据权利要求1至6中任一项所述的定子，其中在至少一截面中，所述第一金属丝和 /或所述第二金属丝具有矩形横截面形状。8.根据权利要求1至7中任一项所述的定子，其中在至少另一截面中，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·斯蒂斯达尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE