(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ（２）と、各々のロータ磁極（６）に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線（３２、４２）を有する少なくとも２つのロータ磁極（６）を備えた磁極ホイール（４）と、前記ステータ（２）と前記磁極ホイール（４）との間における空隙（８）とを有する、環状発電機の形式の同期発電機（１）を備えた風力発電装置を制御するための方法であって、以下のステップ、即ち、
−  各磁極巻線（３２、４２）に流れる各々の励磁電流を制御するステップ、
−  複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも１つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるステップ、及び／又は、
−  複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、前記ステータ（２）に対する前記磁極ホイール（４）の位置に依存して変化させるステップ
を含むこと、及び、
少なくとも１つの励磁電流は、空隙幅の回転周期的な変化、及び／又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、制御されること
を特徴とする方法。
【請求項２】
複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流は、各々のロータ磁極（６）に対して個別に制御されること
を特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流は、回転周期的に変化され、及び／又は、１つの別の励磁電流に対して相対的に非同期で制御され、及び／又は、一定の補償成分だけ減少又は増加されること
を特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つのロータ磁極（６）の励磁電流は、前記ステータ（２）に対する該当のロータ磁極（６）の現在の間隔に依存して制御されること
を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つのロータ磁極（６）の励磁電流は、該当のロータ磁極（６）の領域における現在の磁界に依存して制御されること
を特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流は、前記ステータ（２）、前記磁極ホイール（４）及び／又は前記空隙の予め検知された非対称性に依存して制御されること
を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
−  少なくとも１つのロータ磁極（６）の領域における空隙幅、及び／又は、
−  少なくとも１つのロータ磁極（６）の領域における空隙内の磁束密度
が測定され、
複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流が、
−  測定された少なくとも１つの空隙幅に依存して及び／又は
−  測定された少なくとも１つの磁束密度に依存して
制御されること
を特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つのロータ磁極（６）の領域における空隙幅が増加される場合に、このロータ磁極（６）の励磁電流が増加され、及び／又はこのロータ磁極（６）の領域における空隙幅が減少する場合に、このロータ磁極（６）の励磁電流が減少されること
を特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの励磁電流の変化が、該当の磁極巻線（３２、４２）の一部分においてのみ行われ、及び／又は少なくとも１つの励磁電流の変化が、各々の磁極巻線（３２、４２）の一部分が電気的にオン又はオフされるように行われること
を特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
風力発電装置であって、
−  ステータ（２）と、
−  各々のロータ磁極（６）に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線（３２、４２）を有する少なくとも２つのロータ磁極（６）を備えた磁極ホイール（４）と、
−  前記ステータ（２）と前記磁極ホイール（４）との間における空隙と
−  を有する、環状発電機の形式の同期発電機と、
−  各磁極巻線（３２、４２）に流れる各々の励磁電流を制御するための制御装置と
を含み、
−  該制御装置は、
−  複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも１つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるため、及び／又は、
−  複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、前記ステータ（２）に対する前記磁極ホイール（４）の位置に依存して変化させるため
に提供されていること、及び、
少なくとも１つの励磁電流は、空隙幅の回転周期的な変化、及び／又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、制御されること
を特徴とする風力発電装置。
【請求項１１】
磁極巻線（３２、４２）の複数に対し、該当の励磁電流を変化させるための個別制御手段が設けられていること
を特徴とする、請求項１０に記載の風力発電装置。
【請求項１２】
各々のロータ磁極（６）の領域における空隙幅を測定するための少なくとも１つの間隔測定手段、及び／又は各々のロータ磁極（６）の領域における空隙内の磁束密度を測定するための少なくとも１つの磁束密度測定手段を含み、該間隔測定手段ないし磁束密度測定手段は、少なくとも１つの励磁電流が、測定された空隙幅に依存して及び／又は測定された磁束密度に依存して制御可能であるように、前記制御装置と接続されていること
を特徴とする、請求項１０又は１１に記載の風力発電装置。
【請求項１３】
風に起因する回転運動を電気エネルギーへ変換するための風力発電装置において使用される、環状発電機の形式の同期発電機であって、
−  ステータ（２）と、
−  各々のロータ磁極（６）に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線（３２、４２）を有する少なくとも２つのロータ磁極（６）を備えた磁極ホイール（４）と、
−  前記ステータ（２）と前記磁極ホイール（４）との間における空隙と、
−  各磁極巻線（３２、４２）に流れる各々の励磁電流を制御するための制御装置と
を含み、
−  該制御装置は、
−  複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも１つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるべく、及び／又は、
−  複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、前記ステータ（２）に対する前記磁極ホイール（４）の位置に依存して変化させるべく、
適合されていること、及び、
少なくとも１つの励磁電流は、空隙幅の回転周期的な変化、及び／又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、制御されること
を特徴とする同期発電機。
【請求項１４】
磁極巻線（３２、４２）の複数に対し、該当の励磁電流を変化させるための個別制御手段が設けられていること
を特徴とする、請求項１３に記載の同期発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置を制御するための方法に関する。更に本発明は、風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は一般的に知られており、図１は、風力発電装置の一般的な構造を示している。空力的ロータ（エアロダイナミックロータ）が規定どおり風により回転運動され、それにより発電機の電気機械式ロータを駆動する。この際、本発明は、同期発電機を使用する風力発電装置に関する。従って同期発電機の磁極ホイール（ポールホイール）は、同期発電機のステータに対して相対的に回転される。ステータに対する磁極ホイールの相対回転によりステータには電流が発生し、従って風の運動エネルギーが電気エネルギーへ変換される。
【０００３】
磁極ホイールとステータとの間には空隙があり、該空隙は、磁極ホイールとステータとの間の磁気回路において少なからぬ磁気抵抗を生ずる。この磁気抵抗は、特に空隙の幅（半径方向の幅：厚さ）に依存し、従って空隙の幅は、できるだけ小さく選択される。本発明は、特に変速機を伴わない風力発電装置に関し、従ってこれらの風力発電装置において磁極ホイールは、介在する変速機を伴わずに空力的ロータと結合されており、該空力的ロータと同じ回転数で回転する。この際、通常の回転数は、１ＭＷよりも大きい定格出力を有する比較的大きな風力発電装置では、一分間にほぼ５〜１５回転の範囲にある。空隙の領域におけるそのような発電機の直径は、空隙直径とも称されるが、通常は少なくとも数メートル、即ち少なくとも２ｍ又は３ｍであり、現在既知の装置では１０ｍにまで達することがある。そのような大きな発電機においても空隙の幅は僅かであり、通常は数ｍｍに過ぎない。
【０００４】
ステータと磁極ホイールのいかなる偏心距離（偏心度）も異なる空隙の幅をもたらす。同様に構成部材の弾性、従って結果として特に磁極ホイールの弾性、場合によりステータの弾性も、即ち、特に慣性力と重力と磁力の影響のもと、回転方向において異なる空隙の幅をもたらすことになる。
【０００５】
所定の領域において空隙幅を減少することにより、当該領域内では磁気抵抗が減少し、磁束密度は増加する。このことは、そこで再び、半径方向の力密度の増加をもたらし、空隙幅の追加的な減少をもたらすことになり、このことは、その都度関連する弾性にも依存する。従って増強効果が得られる。
【０００６】
一般的な従来技術として、下記特許文献１及び下記非特許文献１が参照とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】DE 10 2006 056 893 A1
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】C. Patsios, A. Chaniotis, E. Tsampouris, A. Kladas; “Particular Electromagnetic Field Computation for Permanent Magnet Generator Wind Turbine Analysis”, Magnetics, IEEE Transactions on, vol. 46, no. 8, pp. 2751-2754, Aug. 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
どのような場合でも、磁極ホイールとステータの接触は回避されなくてはならない。そのため、磁極ホイールとステータは、製造誤差及び組立誤差により並びに材料弾性により不可避で発生する磁気的な力が支持構造体により吸収可能であるように、機械的に補強されなくてはならない。発電機の直径が増加するにつれ、それに起因する材料の使用も極めて増加し、発電機質量を多大に増加させる。それによりそのような発電機として発電機のための材料コストも、発電機を支持する構成部材のための材料コストも高くなり、構成部材に関して言えば、特に機械支持体や、風への追従を可能とするために発電機を含めて該機械支持体を支持すべき方位軸受（Azimutlager）などである。
【００１０】
本発明の課題は、上記問題点を解消すること、少なくとも軽減することである。特に発電機の重量減少及び／又は発電機の重量と定格出力との間の改善された関係を達成する可能性が創出されるべきである。特に重量削減が達成されるべきである。また少なくともそれに代わる解決策が提案されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明により、請求項１による方法が提案される。
即ち本発明の第１の視点により、ステータと、各々のロータ磁極に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線を有する少なくとも２つのロータ磁極を備えた磁極ホイールと、前記ステータと前記磁極ホイールとの間における空隙とを有する、環状発電機の形式の同期発電機を備えた風力発電装置を制御するための方法であって、以下のステップ、即ち、
−  各磁極巻線に流れる各々の励磁電流を制御するステップ、
−  複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも１つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるステップ、及び／又は、
−  複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、前記ステータに対する前記磁極ホイールの位置に依存して変化させるステップ
を含むこと、及び、
少なくとも１つの励磁電流は、空隙幅の回転周期的な変化、及び／又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、制御されることを特徴とする方法が提供される。
また本発明の第２の視点により、風力発電装置であって、ステータと、各々のロータ磁極に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線を有する少なくとも２つのロータ磁極を備えた磁極ホイールと、前記ステータと前記磁極ホイールとの間における空隙とを有する、環状発電機の形式の同期発電機と、各磁極巻線に流れる各々の励磁電流を制御するための制御装置とを含む風力発電装置が提供され、該制御装置は、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも１つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるため、及び／又は、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、前記ステータに対する前記磁極ホイールの位置に依存して変化させるために提供されており、少なくとも１つの励磁電流は、空隙幅の回転周期的な変化、及び／又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、制御される。
更に本発明の第３の視点により、風に起因する回転運動を電気エネルギーへ変換するための風力発電装置において使用される、環状発電機の形式の同期発電機であって、ステータと、各々のロータ磁極に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線を有する少なくとも２つのロータ磁極を備えた磁極ホイールと、前記ステータと前記磁極ホイールとの間における空隙と、各磁極巻線に流れる各々の励磁電流を制御するための制御装置とを含む同期発電機が提供され、該制御装置は、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも１つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるべく、及び／又は、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、前記ステータに対する前記磁極ホイールの位置に依存して変化させるべく適合されており、少なくとも１つの励磁電流は、空隙幅の回転周期的な変化、及び／又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、制御される。
尚、本願の特許請求の範囲に付記されている図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）ステータと、各々のロータ磁極に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線を有する少なくとも２つのロータ磁極を備えた磁極ホイールと、前記ステータと前記磁極ホイールとの間における空隙とを有する同期発電機を備えた風力発電装置を制御するための方法であって、以下のステップ、即ち、
−  各磁極巻線に流れる各々の励磁電流を制御するステップ、
−  複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも１つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるステップ、及び／又は、
−  複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、前記ステータに対する前記磁極ホイールの位置に依存して変化させるステップ
を含むこと。
（形態２）複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流は、回転周期的に変化され、及び／又は、１つの別の励磁電流に対して相対的に非同期で制御され、及び／又は、一定の補償成分だけ減少又は増加されることが好ましい。
（形態３）少なくとも１つのロータ磁極の励磁電流は、前記ステータに対する該当のロータ磁極の現在の間隔に依存して、特に該当のロータ磁極の領域における現在の空隙幅に依存して、制御されることが好ましい。
（形態４）少なくとも１つのロータ磁極の励磁電流は、該当のロータ磁極の領域における現在の磁界に依存して、特に該当のロータ磁極と前記ステータとの間の領域における空隙内の現在の磁界に依存して、制御されることが好ましい。
（形態５）複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流は、前記ステータ、前記磁極ホイール及び／又は前記空隙の予め検知された非対称性に依存して制御されることが好ましい。
（形態６）少なくとも１つの励磁電流は、空隙幅の回転周期的な変化、及び／又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、制御されることが好ましい。
（形態７）少なくとも１つのロータ磁極の領域における空隙幅、及び／又は、少なくとも１つのロータ磁極の領域における空隙内の磁束密度が測定され、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流が、測定された少なくとも１つの空隙幅に依存して及び／又は測定された少なくとも１つの磁束密度に依存して制御されることが好ましい。
（形態８）少なくとも１つのロータ磁極の領域における空隙幅が増加される場合に、このロータ磁極の励磁電流が増加され、及び／又はこのロータ磁極の領域における空隙幅が減少する場合に、このロータ磁極の励磁電流が減少されることが好ましい。
（形態９）少なくとも１つの励磁電流の変化が、該当の磁極巻線の一部分においてのみ行われ、及び／又は少なくとも１つの励磁電流の変化が、各々の磁極巻線の一部分が電気的にオン又はオフされるように行われることが好ましい。
（形態１０）風力発電装置であって、ステータと、各々のロータ磁極に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線を有する少なくとも２つのロータ磁極を備えた磁極ホイールと、前記ステータと前記磁極ホイールとの間における空隙とを有する発電機と、各磁極巻線に流れる各々の励磁電流を制御するための制御装置とを含み、該制御装置は、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも１つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるため、及び／又は、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、前記ステータに対する前記磁極ホイールの位置に依存して変化させるために提供されていること。
（形態１１）磁極巻線の複数に対し、好ましくは各磁極巻線に対し、該当の励磁電流を変化させるため、特に抑制するための個別制御手段が設けられていることが好ましい。
（形態１２）各々のロータ磁極の領域における空隙幅を測定するための少なくとも１つの間隔測定手段、及び／又は各々のロータ磁極の領域における空隙内の磁束密度を測定するための少なくとも１つの磁束密度測定手段を含み、該間隔測定手段ないし磁束密度測定手段は、少なくとも１つの励磁電流が、測定された空隙幅に依存して及び／又は測定された磁束密度に依存して制御可能であるように、前記制御装置と接続されていることが好ましい。
（形態１３）前記発電機は、環状発電機として構成されていることが好ましい。
（形態１４）該風力発電装置は、形態１〜９のいずれか一形態に記載の方法を実行するべく適合されていることが好ましい。
（形態１５）風に起因する回転運動を電気エネルギーへ変換するための風力発電装置において使用される同期発電機、特に形態１０〜１４のいずれか一形態に記載の風力発電装置において使用される同期発電機であって、ステータと、各々のロータ磁極に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線を有する少なくとも２つのロータ磁極を備えた磁極ホイールと、前記ステータと前記磁極ホイールとの間における空隙と、各磁極巻線に流れる各々の励磁電流を制御するための制御装置とを含み、該制御装置は、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも１つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるべく、及び／又は、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、前記ステータに対する前記磁極ホイールの位置に依存して変化させるべく、適合されていること。
【００１３】
本発明による方法により、ステータと、各々のロータ磁極に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線を有する少なくとも２つのロータ磁極を備えた磁極ホイールとを備えた同期発電機をもつ風力発電装置が制御される。ステータと磁極ホイールとの間には、空隙が形成されている。各磁極巻線を通って流れる各々の励磁電流が制御される。複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流は、複数の励磁電流の少なくとも１つの別の励磁電流に対して相対的に変化される。つまり各々の磁極巻線は、異なる励磁電流を受け取る。この変化は、持続的に又は一時的にのみ行うことができる。一時的な変化の際、この変化は、周期的に及び／又は他のパラメータ又は測定値に依存して行うことができる。追加的に又は選択的に、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流の変化は、ステータに関する磁極ホイールの位置に依存して行うことができる。従って複数の励磁電流の個別の制御が提案される。この個々の励磁電流制御により、特に、異なる空隙幅が考慮される。特に、平均の励磁電流に対して１つの磁極の励磁電流の増加は、このロータ磁極における空隙の幅が平均の空隙幅よりも大きい場合に行われる。それとは逆に空隙幅が平均の空隙幅よりも小さい場合には、１つの磁極において励磁電流をより少なくすることが提案される。
【００１４】
空隙幅がより小さい場合には、ロータ磁極とステータとの間において、より大きな引き付けの力作用（吸引作用）が生じる。このことに対しては、既述のように励磁電流の減少により反対作用が施される（entgegengewirkt）。このことは、外部の状況に応じ、空隙幅の増加をもたらすことができる。少なくとも、幅（厚さ Dicke）に関して減少されたそのような空隙の領域における、増加された負荷（Belastung）に対しては、励磁電流の減少により反対作用が施される。
【００１５】
各々の励磁電流の制御の具体的な形式は、異なる空隙幅の発生（出現）のための１つの原因ないし複数の原因にも依存する。
【００１６】
好ましくは、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流は、回転周期的（回転に伴い周期的）に変化される。この励磁電流は、例えば、常に磁極ホイールの所定のポジションに対し、即ち該当の磁極が所定の位置にくるときに、その最大値をとることになる。例えば、水平軸風力発電装置を前提とし、発電機の軸線も実質的に水平であるとし、専ら重さに依存する磁極ホイールの弾性変形だけがあるとすると、空隙は、発電機の下側の領域、即ち所謂６時ポジションの領域において最小となり、発電機の上側の領域、即ち所謂１２時ポジションの領域において最大となる。このことは、内側ロータ（Innenlaeufer）において該当し、外側ロータ（Aussenlaeufer）においては正にその逆となるだろう。このことは、それ以外、発電機と、特にロータ、即ち磁極ホイールとが最適の状態で形成されているという理想的な場合の単に一例としての説明である。またこの説明は、ロータの弾性変形を前提としている。つまりこの場合、該当の磁極の励磁電流は、その６時ポジションで最小値を有し、その１２時ポジションで最大値を有するだろう。この例において、提案された電流の変化は、連続的に行うことができるだろう。この例は、ロータの具体的な構造に応じ、別のロータ磁極に対し、場合により全てのロータ磁極に対し、少なくとも質的に同じ程度で該当することができる。この場合、各励磁電流は、回転周期的に変化され、各々、該当の磁極の６時ポジションにおいてその最小値を有し、１２時ポジションにおいてその最大値を有するであろう。
【００１７】
選択的に又は追加的に、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流は、１つの別の励磁電流に対して相対的に非同期（asynchron）で制御される。既述の回転周期的な変化は、例えば当該変化が複数のロータ磁極又は全てのロータ磁極のために該当する場合に、この非同期の制御のための一例を表わすことができる。既述のようにその例では、正に６時ポジションにあるロータ磁極の励磁電流がそれらの最小値を有し、この瞬間に１２時ポジションにあるロータ磁極の励磁電流がそれらの最大値を有することになり、従ってこれらの励磁電流は、互いに非同期で制御されるだろう。しかし異なる複数のロータ磁極の複数の励磁電流を、異なる理由から、少なくともそれらの量（Quantitaet）について異なって制御することも考慮される。回転周期的な変化は、ステータに一定のひずみ（変形）がある場合にも行うことができる。
【００１８】
追加的に又は選択的に、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流は、一定の補償成分だけ変化され、即ち減少又は増加することができる。そのような減少又は増加は、一方では、実現の形式に依存せず、全てのロータ磁極に関する平均の励磁電流に対し、量的な減少又は増加として理解することができる。追加的に又は選択的に、この減少又は増加は、しかしながら、構造形態（Konstruktion）、制御形態（Steuerung）、及び／又は回路形態（Schaltung）が各々平均の又は通常の励磁電流を提供し、その上、その都度減少用の又は増加用の励磁電流成分が補足されるというやり方により、構造的、制御技術的、及び／又は回路技術的な実施の可能性にも関する。つまり全励磁電流を増加させるために励磁電流を補足するため、ないし正負符号を逆にして減少を導くために、構造的に補足用の巻線をロータ磁極に設けることができる。制御技術的には、例えば、減少又は増加は、目標値の適切な変化により行うことができ、それに対応し、制御技術的に認識可能である。回路技術的には、電流成分の補足又は減算のため、又は励磁電流の強化又弱化のための回路要素を設けることができる。このことは、組み合わせることもできる単に複数の例にすぎない。
【００１９】
一定の補償成分は、例えば、磁極ホイールが該当のロータ磁極の領域においてひずみ（変形）を有し、及び／又は磁極ホイールがこのロータ磁極の領域において平均の半径に対して増加又は減少された半径を有し、従って空隙の幅がこのロータ磁極の領域において減少又は増加されている場合に、有利である。この場合、減少ないし増加された空隙幅は、ロータ磁極と共に回転する。従ってこのロータ磁極において空隙幅が減少される場合、常にこのロータ磁極の領域には、磁極ホイールとステータとの間において増加された力作用が発生することになり、該力作用に対し、一定の補償成分により反対作用を施すことができる。またそのようなひずみ（変形）は、前記領域における磁気誘導度に影響を及ぼし、ここでも既述の一定の補償成分により持続的に調整を介して（regulierend）作用を及ぼすことができる。
【００２０】
一定の補償成分を設けることは、回転周期的な変化のような動的（ダイナミック）に変化する補償成分と組み合わせることができる。
【００２１】
好ましくは、少なくとも１つのロータ磁極の励磁電流は、ステータに対する該当のロータ磁極の現在（瞬時）の間隔に依存し、特に該当のロータ磁極の領域における現在（瞬時）の空隙幅に依存して制御される。ここまで説明した考察も、異なる空隙幅の問題に対処する（adressieren）複数の励磁電流の制御及び／又は変化から出発している。しかし各々のロータ磁極においてその都度の現在の空隙幅を直接的に考慮することは、有利である。この考慮は、測定により、特に連続的な測定により行うことができる。この際、連続的な測定のもとでは、少なくとも、磁極ホイールの１回転中における何回もの測定として理解されるべきである。しかし空隙幅は、一回又は複数回の事前測定によっても検出することができ、その後、計算技術的に考慮することができる。即ち空隙幅は、一方では、場合により外挿法（補外法）又は内挿法（補間法）によって求めることができ、他方では、予め検知された関係に基づき、その都度、磁極ホイールポジション（角度位置）に依存し、即ち該当のロータ磁極の各々のポジションに依存して算出することができる。また励磁電流を制御するための空隙幅測定の、例えばアナログ方式による、直接的な実行も考慮される。例えば、１つのロータ磁極、又は複数のロータ磁極、又は各々の各ロータ磁極において、空隙幅に依存する電圧（Spannung）が、各々のロータ磁極の励磁電流の制御又は影響のために、トランジスタを駆動制御することができる。
【００２２】
更なる一実施形態により、少なくとも１つのロータ磁極の励磁電流を、該当のロータ磁極の領域における現在の磁界に依存し、特に該当のロータ磁極の領域における空隙内の磁界に依存して制御することが提案される。ここでも例えば、対応する制御手段を駆動制御する測定方式を設けることができる。例えばホールセンサの出力電圧がトランジスタの入力電圧を制御する。同様に磁界のそのような値は、計算技術的に変換して得ることができる。同様に磁界の現在の値は、それ自体も又は補足的に、計算技術的に把握することができる。それに加え、例えば、一例を述べるだけであるが、状態観測器（Zustandsbeobachter）が考慮される。また空隙幅に依存し且つ磁界に依存する、各々の励磁電流の制御は、組み合わせることもできる。好ましくは、１つのロータ磁極の励磁電流の変化において、１つの又は複数の隣接するロータ磁極のロータ電流の制御及び／又は変化が考慮される。このことは、特に多数のロータ磁極、例えば７２個のロータ磁極を有する磁極ホイールにおいて、そのような隣接するロータ磁極の励磁電流の変化が、隣接した別のロータ磁極に対する空隙幅にも影響を及ぼし得るという考察を基礎としている。従って一緒の考慮は、有利なバリエーションである。一緒の考慮は、例えば多変数制御（Mehrgroessenregelung）により行うことができ、つまり制御において一緒に考慮される複数の入力量及び複数の出力量を有する制御（Regelung）である。
【００２３】
更なる一構成に応じ、本方法は、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流が、ステータ、磁極ホイール、及び／又は空隙の予め検知された非対称性に依存して制御されることにより特徴付けられている。非対称性は、予め、例えば幾何学的な形状の測定のような同期発電機の測定により行うことができる。特に事前測定は、テスト走行により或いはテスト走行時に次のように行うことができ、即ち、例えば発電機がロータの均等な励磁により回転され、そして、ステータ巻線において発生した電流が測定され且つステータ内のロータの相対ポジションに割り当てられ、及び／又は、この際にロータポジションに対する関係が存在するか否かが検知されることにより測定が行われる。非対称性が予め分かっていると、これらの非対称性は、特に上記の方式において補償することができ、この際、非対称性又はそれらの作用のための連続的な測定を、稼働時に行わなくて済む。しかし励磁電流は、好ましくは空隙幅の局所的な依存性について予め検知されるが、その理由は、非対称性は、空隙幅の局所的な依存性についても、非対称性が常に監視される稼働中において制御されるためである。従って好ましくは組み合わされた稼働が提案される。
【００２４】
更なる一構成による方法は、空隙幅の回転周期的な変化、及び／又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、少なくとも１つの励磁電流が制御されることにより特徴付けられている。
【００２５】
空隙幅の回転周期的（umlaufzyklisch）な変化とは、ロータの回転時に周期的に発生する変化のことである。そのような回転周期的な変化は、特にロータの非対称性により理由付けられている。ロータが１つの箇所において他の箇所よりもより大きい直径をもつ場合には、その箇所において基本的に空隙がより小さくなる。
【００２６】
周方向における空隙幅の変化は、空隙の絶対的なポジションに関する変化のことである。そのような変化は、特に非対称性のステータに起因する。従って、空隙のこれらの変化の少なくとも１つの変化に対して反対作用するように、少なくとも１つの励磁電流を制御することが提案される。この際、回転周期的な変化に対しては、補償のために、少なくとも１つの励磁電流の一定の補償電流部分が有意義であり得る。周方向の非対称性においては、ロータにおける複数の励磁電流又は全ての励磁電流を、回転周期的に補償のために制御することが有意義であり得る。
【００２７】
好ましくは、少なくとも１つのロータ磁極の領域における空隙幅、及び／又は少なくとも１つのロータ磁極の領域における空隙内の磁束密度が測定され、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流が、測定された少なくとも１つの空隙幅に依存して及び／又は測定された少なくとも１つの磁束密度に依存して制御されることが提案される。それにより、直接的な状況に依存し、最新の状態で各々の励磁電流が設定され、測定された最新の状況へ適合させることができる。この際、値はオンラインで測定され、コンピュータシステム又はマイクロコンピュータを介して評価され、対応する複数の励磁電流又はそれらの少なくとも１つの励磁電流を、依存して同調させて制御することができる。好ましくは、測定値は、制御すべき少なくとも１つの励磁電流へ直接的に作用する。特にそのためにはアナログ技術を設けることができ、該アナログ技術では、例えば測定された空隙幅に依存して及び／又は測定された磁束密度に依存して測定電流が調節され、該測定電流は、対応する１つの励磁電流又は複数の励磁電流を直接的に制御する。そのような制御は、例えばトランジスタを用いて行うことができる。
【００２８】
好ましくは、少なくとも１つのロータ磁極の領域における空隙幅が増加される場合に、このロータ磁極の励磁電流が増加され、及び／又はこのロータ磁極の領域における空隙幅が減少する場合に、このロータ磁極の励磁電流が減少される。それにより、増加された空隙幅が弱化（Schwaechung）をもたらすという認識が考慮され、このことは、該当の励磁電流の増加により少なくとも部分的に補償されるべきである。それに加え、該当の領域における励磁電流の増加により、ロータとステータとの間の磁気的な吸引力が増加され、このことは、場合により空隙幅の減少をもたらすことができる。空隙幅の減少が検知された場合には、それに対応し、対抗措置（反対作用）、即ち少なくとも１つの該当の励磁電流の減少が提案される。
【００２９】
更に好ましくは、少なくとも１つの励磁電流の変化が、該当の磁極巻線の一部分においてのみ行われ、及び／又は少なくとも１つの励磁電流の変化が、各々の磁極巻線の一部分が電気的にオン又はオフされるように行われる方法が提案される。それに従い、少なくとも２つの領域、即ち少なくとも２つの部分巻線を有する磁極巻線が基礎とされ、それらの２つの部分巻線のうち少なくとも１つの部分巻線は、空隙等の非対称性の万一の補償のためには変化されない基本励磁電流のために設けられている。少なくとも１つの他方の部分巻線が、補償用の励磁電流部分のために設けられている。この際、最も簡単な場合では、補償用の励磁電流成分がオン又はオフされる。好ましくは、この補償用の励磁電流部分の大きさは、必要に応じて変化される。そのために、この巻線部分と有効に相互接続されている対応の回路を設けることができる。
【００３０】
更に本発明により、請求項１０に記載の風力発電装置（風力エネルギー設備）が提案される。そのような風力発電装置は、同期発電機と、ステータと、磁極ホイールと、ステータと磁極ホイールとの間における空隙とを含む。簡素化してロータとも称することのできる磁極ホイールは、各々のロータ磁極内に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線を有する少なくとも２つのロータ磁極を備える。更に各磁極巻線を通って流れる各々の励磁電流を制御するための制御装置が設けられている。この制御装置は、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも１つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるため、及び／又は複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、ステータに対する磁極ホイールの位置に依存して変化させるために適合されている。
【００３１】
同期発電機の磁極ホイールは、該同期発電機の稼働中、該磁極ホイール内に磁界（磁場）を生成し、該磁界は、該磁極ホイールの回転に際し、電圧を誘導し、その結果、その電流を誘導する。磁界が一定磁石（コンスタントマグネット）を用いて生成されるのでない限り、通常、磁界は、ロータ磁極の磁極巻線を通って流れ且つそれにより該当の磁界を発生させる直流により生成される。該当の同期発電機が稼働される風力発電装置の稼働状態に応じ、磁極ホイールの磁界の変化、従って励磁電流の変化を予定することができる。しかしそのような変化は、通常、全磁極ホイールに関するものであり、既知の風力発電装置において同期発電機は、構造技術的にも、１つの励磁電流ないし複数の励磁電流の区別化された制御を提供するためには設けられていない。
【００３２】
それに対し、ロータ磁極の少なくとも１つの励磁電流を、同じ磁極ホイールの別のロータ磁極の別の励磁電流に対して相対的に変化させることが提案される。つまり磁極ホイール内の複数の励磁電流の区別化された変化、従って区別化された制御が行われる。この制御は、磁極ホイール内の非対称性ないし磁極ホイールの非対称性を考慮することができ、制御技術的に的を絞って適切に作用（介入 eingreifen）することができる。選択的に又は補足的に、該制御は、複数の励磁電流の少なくとも１つの励磁電流を、磁極ホイールの位置に依存して変化させるために適合されており、それにより特に回転周期的な変化を達成することができる。このことは、場合により風力発電装置の稼働状態に依存した、特に支配的である風速に依存した、磁極ホイールの全励磁電流の今まで知られている設定とは、基本的に異なっている。磁極ホイールの位置に依存したそのような制御は、遥かに迅速に行われる必要があり、更には、選択的に又は追加的に、複数の他の入力パラメータないし少なくとも１つの他の入力パラメータを考慮する。
【００３３】
特に当該制御は、同期発電機を、上記段落で風力発電装置を制御するための方法との関連で説明したように制御するために提供されている。
【００３４】
好ましくは、磁極巻線の複数に対し、特に各磁極巻線に対し、該当の励磁電流を変化させるため、特に抑制する（チョーク drosseln）ための少なくとも１つの個別制御手段が設けられている。それにより複数の磁極巻線、特に各磁極巻線に対して励磁電流を個々に制御することができる。それにより磁極ホイールないし同期発電機について励磁電流の適切な区別化された制御、従って磁界の区別化された制御が可能とされる。そのような個別制御手段は、スイッチ、特にトランジスタやサイリスタ等のような半導体スイッチであり得る。
【００３５】
一構成により、風力発電装置は、各々のロータ磁極の領域における空隙幅を測定するための間隔測定手段、及び／又は各々のロータ磁極の領域における空隙内の磁束密度を測定するための磁束密度測定手段を含み、この際、該間隔測定手段ないし磁束密度測定手段は、少なくとも１つの励磁電流の制御を、測定された空隙幅に依存して及び／又は測定された磁束密度に依存して行うことができるよう、制御装置と接続されている。それにより空隙幅を測定するための測定手段、及び／又は空隙内の磁束密度を測定するための測定手段を制御装置と接続することが提案され、従って空隙幅ないし磁束密度が励磁電流制御へと作用を及ぼす（介入する）。特に、励磁電流は、例えば平均の空隙幅と比べ、空隙幅がより大きい場合に増加されるように制御が行われる。同様に該当の励磁電流は、例えば平均の磁束密度と比べ、磁束密度がより弱い場合に同様に増加させることができる。それにより、補償するよう作用（介入）する励磁電流制御を簡単に実行することができる。
【００３６】
同期発電機は、好ましくは環状発電機として構成されている。環状発電機（リングジェネレータ）とは、ステータとロータの磁気的に有効な要素が、ほぼ環形状、即ち（環状の）空隙に沿って形成されている発電機のことである。１つの磁界ないし複数の磁界は、観察の仕方に応じ、実質的にこの環（リング）の領域内、即ち空隙の領域内に形成されており、従って磁力線は、実質的に発電機の回転中心点を通っては延在しない。特に有利な一実施形態は、少なくとも２０、或いは少なくとも３０、特に少なくとも４０のロータ磁極を有する多極ロータに関する。そのような環状発電機は、比較的大きな直径を有し、通常はその安定性のために、それに対応して大きな構造、従って重い構造を必要とする。提案されている本発明は、的を絞った適切な制御技術的な作用（介入）により万一の非対称性及び／又は稼働に起因する変形を少なくとも部分的に補償する可能性を創出する。それに対応し、ロータないし磁極ホイールの安定化のための構造は、比較的弱く形成することができ、このことは、材料削減を可能としてくれる。更に多極発電機の使用時には、例えば磁極ホイールの各磁極におけるように、励磁電流制御のための多岐にわたる作用可能性（介入可能性）が存在する。
【００３７】
更に本発明により、使用される制御装置の特徴を含め、風力発電装置との関連で説明された発電機の特徴を有し、好ましくは、既述の方法の１つを実行するために適合されている、同期発電機が提案される。風力発電装置用の同期発電機のための一特徴として、その定格出力の大きさを考慮することもできる。好ましくは、そのような同期発電機は、少なくとも１００ｋW、更に好ましくは少なくとも２５０ｋW、特に少なくとも５００ｋW、更に好ましくは１ＭＷの定格出力を有する。好ましくは、２ＭＷの定格出力、又は２ＭＷよりも大きな出力を有する同期発電機が設けられている。そのような同期発電機は、最新の風力発電装置における使用のために設けることができる。
【００３８】
有利には、本発明による方法及び／又は本発明による風力発電装置及び／又は本発明による同期発電機は、２メートルよりも大きい、特に３メートルよりも大きい、特に好ましくは５メートルよりも大きい空隙直径、また例えば７メートル又は１０メートルの直径でもよい空隙直径を有する同期発電機をもって、ないし当該空隙直径を有する同期発電機として使用される。対応して大きなロータ直径を必要とするそのような大きさの空隙直径において、従来の同期発電機の材料荷重（材料負荷）は、特に大きく、従って本発明は、それに対応する削減可能性を創出する。更にそのように大きな直径においては、最新の幾何学的形状に対する対応して強い効果を、複数の励磁電流の制御により期待することができる。
【００３９】
本発明は、特に同期発電機に関し、これらの同期発電機では、磁極ホイール内の磁界（磁場）が１つの励磁電流又は複数の励磁電流を用いて発生される。同様に本発明は、コンスタントな磁石を備えた磁極ホイールを有する同期発電機において補足的に使用することもできる。
【００４０】
以下、添付の図面に関連し、例示した実施例に基づき、本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】発電機のステータの中心点と磁極ホイールの中心点の偏心距離（偏心度）の一例を、模式的な断面図として具体的に示す図である。
【図２】ロータの弾性により考えられる非対称性を、模式的に軸方向に見た断面図として示す図である。
【図３】同期発電機のロータの弾性に基づく非対称性の別の一例を、模式的に軸方向に見た断面図として示す図である。
【図４】各々の空隙幅に依存する同期発電機内の磁気的な力密度の関係を、模式的に軸方向に見た断面図として示す図である。
【図５】風力発電装置の環状発電機の一部分を、斜視図として示す図である。
【図６】異なる磁極巻線における励磁電流の作用と、制御の関係とを、同期発電機の模式的な部分図として示す図である。
【図７】磁極ホイールの各々の磁極の全巻線を使用した一解決策の例における個別のロータ電流制御の装置的な実現を、模式的に示す図である。
【図８】該当の励磁電流を変化させるために磁極ホイールの各磁極巻線の一部分だけを使用する場合のロータ電流制御の実行を、模式的に示す図である。
【図９】風力発電装置を、模式的に斜視図として示す図である。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の実施例を、幾つかの模式図を用いて説明する。多数の類似の要素は、異なる図面において部分的に異なって図示されている。図面全体としての明瞭性のために、同じ要素、しかし場合により同一でない要素、特に機能的に同じ要素には、同じ図面参照符号が使われている。
【００４３】
図１において環状発電機（リングジェネレータ）として図示されている同期発電機１は、ステータ２と、ロータ４とを有する。ロータ４は、多数のロータ磁極（ロータポール）６を支持し、これらのロータ磁極６のうち、幾つかのものだけが例として図示されている。外周部がロータ磁極６により規定されるロータ４と、ステータ２との間には、幅（半径方向の幅；厚さ）δが変化し得る空隙８が設けられている。図１は、具体的に例として、ステータ中心点１２と、ロータ中心点１４とを示している。理想的には、これらの両方の中心点１２、１４は、重なり合って位置すべきである。しかしこれらの中心点１２、１４が重なり合って位置しない場合には、その結果、図１で具体的に示されているように異なる空隙幅δが生じることになる。中心点のずれは、偏心距離（偏心度）Δと称することができる。この偏心距離Δの異なる方向（複数）を考慮可能とするために、図１では例として、第１方向における偏心距離Δｘと、第１方向に対して直角の第２方向における偏心距離Δｙとが記載されている。ロータ４は、磁極ホイール（Polrad）４と称することもできる。
【００４４】
図２は、同期発電機の構成部材の弾性、特にロータの弾性による空隙幅δの変化の様子を具体的に示している。具体的な図示のために、図２では基本的に空隙８だけが示され、即ちロータ４の外側の境界部とステータ２の内側の境界部だけが示されている。図２の例は、１つの主方向への弾性（弾性変形）、即ち図２では実質的に上方及び下方への弾性（弾性変形）を示している。その結果、空隙８の変化が生じ、該変化は、一方の領域において小さい空隙幅δ１と、他方の領域において大きい空隙幅δ２とをもたらす。弾性による変化には、図１で具体的に見ることのできる偏心距離が加わることになる。弾性に基づく変形は、慣性力と重力と磁力のような力の影響により限定又は増加されることがある。
【００４５】
図３は、２つの主方向において弾性に基づき発生する変形について、異なる空隙幅δ１及びδ２のための別の一例を示している。従ってロータ４は、図面では誇張されて具体的に示されているが、正方形の形へ向かっての変形を伴っている。
【００４６】
磁極ホイールの複数の磁極巻線の通電が十分に同じである場合、空隙には、空隙の局所的な幅δに依存する磁気誘導度とも称される、磁束密度（magnetische Flussdichte）が発生する。空隙幅が一定でない場合、空隙幅のこの局所的な依存性の直接的な結果は、構成部材の表面において異なる半径方向の力密度∂Ｆｍｒ／∂Ａとして表わされる。この際、具体的に述べると、∂Ｆｍｒは、∂Ａとして記載される１つの面部分に対する半径方向の力を表わす。従って空隙幅がより小さいほど、より大きな力密度が得られる。
【００４７】
図４は、模式的に極めて簡素化されて図示された同期発電機１における磁気的な力（磁力）Ｆｍｒを具体的に示している。図４の図示によるとロータ４のロータ中心点１４は、ステータ中心点１２に対して相対的にずらされており、その結果、異なる空隙幅δを有する空隙８が生じている。このことについて空隙８は、異なる空隙幅δを原理に基づき明瞭にするために、誇張されて示されている。図４は、複数の磁極巻線の通電が均等であることを前提とし、従って幾何学的に対称性がある場合には、結果として力密度の均等な分布が生じることにもなるだろう。しかし異なる空隙幅に基づき、結果として、異なる大きさの半径方向の力、従って異なる大きさの半径方向の力密度∂Ｆｍｒ／∂Ａが生じることになる。図４では、これらの力を、力矢印１６の対応する長さにより具体的に示している。力矢印１６の矢印先端部に沿った鎖線は、ロータ４の周りに非対称に形成された力の場を具体的に示している。誇張された図示により図４は、磁気的な力がより大きいほど、空隙幅δがより小さいことを具体的に示している。
【００４８】
空隙幅がより小さい場合に半径方向の力密度がより大きくなるという効果は、図１〜３に関連して説明した、空隙８の幅δの相違性、即ち偏心距離並びに弾性による相違性を強めることになる。この際、この効果は、ステータ及び磁極ホイールないしロータへの未補償の磁気的な力をもたらす。図４の力矢印１６により具体的に示されている半径方向の磁気的な力密度∂Ｆｍｒ／∂Ａから、結果として、未補償の磁気的な力Ｆｍｒは、全ての面にわたる、半径方向の磁気的な力密度の積分により、以下の式により得られる：
【００４９】
0005856292.tif 000002
【００５０】
風力発電装置のための同期発電機のサイズのイメージを伝えるために、同期発電機１の一部分が図５に示されている。図５の図面は、幾つかのステータ支持アーム２０を有し、それによりほぼ星型形状に見え、そして星型形状の支持体とも又は英語では「スターキャリア（star-carrier）」とも称されるステータ支持体１８を示している。また図５は、外側に位置するステータ２と、内側に位置するロータ４、即ち所謂内部ロータ（Innenlaeufer）とを有する同期発電機１を示している。図５において空隙８を見ることはできないが、空隙８のおおよそのポジションがそこでも符号８により示されている。同期発電機１の大きさを具体的に示すために、風力発電装置の組み立てに従事している人物２２を図示した。ほぼ作業ケージの領域にステータ中心点１２とロータ中心点１４も存在する。図示された同期発電機１は、空隙において（空隙で測って）、ほぼ１０ｍの直径（空隙直径とも称される）を有するが、空隙幅δは僅か数ミリメートルに過ぎない。
【００５１】
従って空隙の変化は、図１〜４の誇張された図面による大きさから見てとれるような寸法では発生しないことは明らかであるが、それにもかかわらず１０ｍの空隙直径では、例えば１ミリメートルの空隙の幅の変化が、関与する構成部材の補強状況に応じて発生することがあり、空隙の幅の１ｍｍの変化は、この例で測定すると、空隙の直径の１万分の１に対応し、即ち０.０１％分の直径の変形である。
【００５２】
磁極ホイールとステータの接触を回避するために、これらの両方の構成部材は、製造誤差及び組立誤差により並びに材料弾性により不可避で発生する未補償の磁気的な力が支持構造体により吸収可能であるように、機械的に補強されている。そのような支持構造体は、ステータのジェネレータスターとも称される、図５のステータ支持体１８により構成される。この際、図５は、Enercon GmbH（エネルコン有限会社）の型番 E112 の風力発電装置のステータのジェネレータスターを示している。
【００５３】
環状発電機の直径が増加するにつれ、それに起因する材料の使用も極めて増加し、発電機質量を多大に増加させる。本発明は、環状発電機のこれらの短所の減少を意図し、特に即ち同期発電機の安全性と信頼性、従って風力発電装置全体の安全性と信頼性をできるだけ減少させずに材料の減少（削減）の可能性を意図するものである。
【００５４】
非対称性及びそれに伴う結果と危険性に反対作用（対抗作用）するために、全ての又は幾つかの磁極巻線の電流Ｉが、各々の局所的な空隙幅δに依存し、磁気誘導度（磁束密度）Ｂに関する差をできるだけ小さくするように制御される。このことが図６において、例として第１ロータ磁極３０と第２ロータ磁極４０を用いて具体的に示されている。これらのロータ磁極３０、４０は、あくまでも一例であり、図示されていない他の複数の磁極（Pole）の代表として図示されている。特に図６の図面では、第１ロータ磁極３０と第２ロータ磁極４０との間にも別のロータ磁極が存在する。本発明、また図６の図面は、特に４極式のロータ４を有する同期発電機１に関する。両方のロータ磁極３０、４０の各々のところには、空隙８が形成されており、該空隙８は、異なる幅（厚さないし半径方向寸法）を有し、即ち第１ロータ磁極３０のところでは空隙幅δ１であり、第２ロータ磁極４０のところでは空隙幅δ２である。それに対応し、磁気誘導度Ｂ１を有する第１磁界と、磁気誘導度Ｂ２を有する第２磁界が生じる。各ロータ磁極３０、４０は、各々、磁極巻線３２、４２を有し、該磁極巻線３２、４２は、各々の磁心（コア）３４、４４を包囲し、該磁心３４、４４は、該当のロータ磁極３０、４０において磁界を案内する。この磁界（磁場）は、磁極巻線３２、４２を通って流れる各々の励磁電流Ｉ１、Ｉ２により発生される。
【００５５】
磁気誘導度Ｂ１、Ｂ２は、空隙幅δ１、δ２に依存し、対応する励磁電流Ｉ１、Ｉ２の対応する制御により影響を及ぼすことができる。従って本発明により磁気誘導度Ｂ１、Ｂ２に対して影響が及ぼされ、それにより空隙幅δ１、δ２に対しても影響が及ぼされる。例えば第１ロータ磁極３０の空隙幅δ１が第２ロータ磁極４０の空隙幅δ２よりも小さい場合には、励磁電流Ｉ１を励磁電流Ｉ２よりも小さくなるように調節することが提案される。好ましくは、この調節は、両方のロータ磁極３０、４０の磁気誘導度が同じであるように行われ、従って即ち等式Ｂ１＝Ｂ２ができるだけ満たされるように行われる。
【００５６】
技術的な実現の一可能性が図７に描かれている。それによると、幾つかのロータ磁極、好ましくは各ロータ磁極に、幅センサ（厚さセンサ）及び／又は「Ｂ」センサとも称することのできる磁界センサ（磁場センサ）が配設されている。磁界センサとしては、例えばホールゾンデ（ホールセンサ）が考慮される。図７は、例として第１ロータ磁極３０のために、この第１ロータ磁極３０の領域における空隙８内の磁界、即ち磁気誘導度を測定する磁界センサ５０を示している。その測定結果は、「コントローラ」とも称することのできる制御ユニット５２へ提供される。この制御ユニット５２は、磁界センサ５０の測定結果を評価し、制御信号を、トランジスタ（例えばＩＫ）として構成することのできる調整要素５４、或いは電流制御を実行するための本質的な素子として少なくとも１つのトランジスタを有することのできる調整要素５４へ提供する。この制御信号は、電流制御のためにパルス・ポーズ・比率、即ちパルスとポーズの合計である一周期の全時間に対するパルス時間の比率を表すデューティ比（オン／オフレシオ）ＴＶを転送することができる。そして調整要素５４は、磁界センサ５０の測定結果に依存し、第１ロータ磁極３０の磁極巻線３２を流れる界磁電流Ｉ１を制御する。そのために調整要素５４には、直流接続部（直流ターミナル）５６を介して直流電流を供給することができる。制御ユニット５２は、補助的に回転角度センサ５８から、ロータ４が自身のロータ中心点１４の周りで回転する間、ロータ４の現在の回転角度に関する情報を得ることができる。それにより、予め記録された補助的な情報であって、ロータ４の絶対ポジション（回転角度位置）、従って例として図示された第１ロータ磁極３０の絶対ポジションに依存する補助的な情報を使用することができる。また回転角度センサ５８から、ロータ４の回転速度を導き出すことができ、コントローラにおける制御をそれに対応して調節することができる。
【００５７】
例えば、制御ユニット５２に実装された調整器（レギュレータ）のダイナミックス、即ち調整迅速性は、前記回転速度に依存することができる。更にその都度検知された回転角度、及び磁界センサ５０（又は幅センサ）の測定結果を用い、制御を改善するために、特に実行されたロータ４の回転の回数の増加と共に制御を改善するために、回転角度に依存する値、特に回転角度に依存する非対称性を記録することができる。
【００５８】
図８は、他の一実施形態を示しており、それによると第１ロータ磁極３０’は、第１巻線部分６０と第２巻線部分６２とに分割されている磁極巻線３２’を有する。第１巻線部分６０には、一定の電流部分ＩＣが流れ、第２巻線部分６２には、可変の電流部分ＩＶが流れる。両方の電流は、共同で全励磁電流Ｉ１を形成する。従ってこの構成により、可変電流ＩＶだけが調整要素５４’により制御される。それにより制御要素５４’は、全電流Ｉ１がこの調整要素５４’を流れなくてはならない場合よりも小さくサイズ決定（ディメンショニング）することができる。同時に励磁電流Ｉ１の強すぎる変化、特に励磁電流Ｉ１の誤って強すぎる変化が一定の電流部分ＩＣにより防止される。当該制御は、ここでも磁界センサ５０’を用いた磁気誘導度の測定に依存し、同様にマイクロプロセッサとして構成され且つコントローラ（Ｃ）と称することのできる制御ユニット５２’の更なる使用のもと行なうことができる。それに対応し、制御ユニット５２’は、制御信号を調整要素５４’へ提供する。また図８の制御ユニット５２’も、回転角度センサの測定及び／又は予め決定されている測定値又は稼働の進行中に更に検知される測定値のような別の情報を処理することができる。
【００５９】
従って個々のロータ磁極のために又はロータ磁極のグループのために個別化された励磁電流制御を行うための様々なバリエーションが設けられている。磁極ホイールの各磁極の全巻線の接続、又は磁極ホイールの各磁極の部分巻線の接続が考慮される。制御のためには、バックチョッパ（Tiefsetzsteller）又はブーストチョッパ（Hochsetzsteller）を使用することでき、これらは、例えば図７の調整要素５４又は図８の調整要素５４’を構成することができる。そのようなバックチョッパ及びブーストチョッパは、個別磁極のために又は磁極グループのために設けることができる。好ましくは、計算ユニットの使用が提案され、及び／又は幅検知センサ及び／又は誘導検知センサの使用が提案される。更に好ましくは、回転角度センサが設けられる。
【００６０】
図９は、風力発電装置を斜視図として示している。この風力発電装置は、３つのロータブレードを備えたロータをもったナセルを有し、それらのロータブレードは、それらのポジションについて可変な状態でタワー上に配設されている。本発明による同期発電機、及びそれに対応し、本発明による同期発電機の制御装置は、ナセル内において、ほぼハブないしスピナの領域に設けられており、該スピナは、基本的にロータブレードを伴わない風力発電装置の回転部分を示している。
【符号の説明】
【００６１】
１      同期発電機
２      ステータ
４      ロータ（磁極ホイール）
６      ロータ磁極（ロータポール）
８      空隙
１２    ステータ中心点
１４    ロータ中心点
１６    力矢印
１８    ステータ支持体
２０    ステータ支持アーム
２２    人物
３０    第１ロータ磁極
３０’  第１ロータ磁極
３２    磁極巻線
３２’  磁極巻線
３４    磁心（コア）
４０    第２ロータ磁極
４２    磁極巻線
４４    磁心（コア）
５０    磁界センサ
５０’  磁界センサ
５２    制御ユニット
５２’  制御ユニット
５４    調整要素
５４’  調整要素
５６    直流接続部（直流ターミナル）
５８    回転角度センサ
６０    第１巻線部分
６２    第２巻線部分
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２      磁気誘導度（磁束密度）
Ｉ、Ｉ１、Ｉ２      励磁電流
δ、δ１、δ２      空隙幅
Δ、Δｘ、Δｙ      編心距離（偏心度）
ＩＣ    一定の電流部分
ＩＶ    可変の電流部分
Ｆｍｒ    磁気的な力（磁力）
ＴＶ    デューティ比（オン／オフレシオ）
ＩＫ    トランジスタの型名シンボル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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