EP2080203A1 - Procede d'alimentation d'un coupleur magnetique et dispositif d'alimentation d'un dipole electrique - Google Patents

Procede d'alimentation d'un coupleur magnetique et dispositif d'alimentation d'un dipole electrique

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EP2080203A1
EP2080203A1 EP07866417A EP07866417A EP2080203A1 EP 2080203 A1 EP2080203 A1 EP 2080203A1 EP 07866417 A EP07866417 A EP 07866417A EP 07866417 A EP07866417 A EP 07866417A EP 2080203 A1 EP2080203 A1 EP 2080203A1
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EP
European Patent Office
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cell
magnetic
cells
bars
winding
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EP07866417A
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EP2080203B1 (fr
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Eric Laboure
Thierry Antoine Meynard
François Forest
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Montpellier
Institut National Polytechnique de Toulouse INPT
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National Polytechnique de Toulouse INPT
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Publication date
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/12—Two-phase, three-phase or polyphase transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F2038/006—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions matrix transformer consisting of several interconnected individual transformers working as a whole
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    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/12—Two-phase, three-phase or polyphase transformers
    • H01F30/14—Two-phase, three-phase or polyphase transformers for changing the number of phases

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for supplying a magnetic coupler.
  • Magnetic couplers (“Multi-Interphase Transformers”) are used, for example, to connect a load to a polyphase power source.
  • Multi-Interphase Transformers are used, for example, to connect a load to a polyphase power source.
  • N an integer greater than or equal to four.
  • the angular offsets between the voltages or supply currents used are uniformly distributed between 0 and 2 ⁇ rad.
  • An angular offset of 2 ⁇ rad corresponds to a period of the voltage or current.
  • Known magnetic couplers inventors are decomposable into at least four elementary magnetic cells, each cell comprising: a clean magnetic core to form a single closed annular magnetic cir'cuit 'which ring comprising for this purpose at least three non-collinear bars by intermediate of which the closed magnetic circuit is established, at least two of these bars each having a planar face facing towards the outside of the cell and the field lines of the closed magnetic circuit inside these bars being parallel to the plane faces,
  • one or more coils each of these coils being wound around a bar of the magnetic core so as to leave at least the two bars with a flat face, free of any winding, and
  • the elementary cells are joined two by two through their respective planar faces so as to form pairs of first and second cells magnetically coupled to each other.
  • the inventors also know magnetic couplers that can be broken down into at least four elementary magnetic cells, each cell comprising:
  • a magnetic core capable of forming only a first and a second annular closed magnetic circuits having a common portion, said core comprising a central magnetic bar through which the portion common to the two closed magnetic circuits is established, and at least two bars not collinear, each having a planar face facing the outside of the cell and the field lines of the first or second closed magnetic circuit inside these bars being parallel to their flat face,
  • one or more coils each of these coils being wound around the central bar so as to leave at least the two bars with a flat face, free of any winding, and
  • the elementary cells are joined two by two through their respective planar faces so as to form pairs of first and second cells magnetically coupled to each other.
  • the feeding processes of these magnetic couplers consist of: a) supplying the or each winding of the first cell with one of the supply voltages or currents so as to produce a magnetizing flux in the adjoining bar of the first cell with the second cell, whose fundamental component has an angular offset xi, and b) feeding the or each winding of the second cell with one of the supply voltages or currents so as to produce a magnetizing flux in the bar of the second cell coupled with the first cell, the fundamental component of which angular offset
  • the invention therefore aims at providing a method of supplying these magnetic couplers making it possible, at equal performances, to reduce the size of the magnetic couplers.
  • the subject of the invention is therefore a method of supplying these magnetic couplers in which the absolute value of the difference between the offsets
  • Angular 4 ⁇ Xi and X j is greater than or equal to - rad.
  • angular X 1 and X j reduces the maximum magnetic flux through the bars contiguous. Indeed, it is close to an angular offset of ⁇ rad, which corresponds to an optimal reduction of the maximum magnetic flux observable in the contiguous bars. Since the maximum magnetic flux passing through the adjoining bars is reduced, it is possible to reduce the size of these bars so that the bulk of the magnetic coupler is also reduced. Moreover, thanks to the uniform distribution • angular offsets of the N voltages or supply currents, voltage harmonics or load current supplied through the coupler is reduced. Embodiments of this method of supply may include one or more of the following features:
  • each winding of a cell is connected in series with at least one other winding of another cell.
  • the invention also relates to a first embodiment of a device for supplying an electric dipole, this device comprising: an N-phase power source, the angular offsets between the phases being uniformly distributed between 0 and 2 ⁇ rad, N being greater than or equal to four and 2 ⁇ rad representing a period of the periodic voltage or current,
  • a magnetic coupler that can be decomposed into at least four elementary magnetic cells, each cell comprising:
  • a magnetic core capable of forming a single annular closed magnetic circuit, this core comprising for this purpose at least three non-collinear bars through which the magnetic circuit is established closed, at least two of these bars each having a planar face facing outwardly of the cell and the field lines of the closed magnetic circuit inside these bars being parallel to the planar faces,.
  • each of these coils being wound around a bar of the magnetic core so as to leave at least the two bars with a flat face, free of any winding, and the elementary cells are joined two by two by intermediate their respective planar faces so as to form pairs of first and second cells magnetically coupled to each other, wherein: a) the or each coil of the first cell is connected to a respective phase of the source of power supply so as to produce, during operation, a magnetizing flux in the bar of the first cell contiguous with the second cell, whose fundamental component has an angular offset Xi, and b) the or each coil of the second cell is connected, at a respective phase of the power source so as to produce, during operation, a magnetizing flux in the bar of the second cell contiguous with the first cell, whose fundamental component has an angular offset Xj, the absolute value of the difference between the
  • the subject of the invention is also a second embodiment of a device for supplying an electric dipole, this device comprising: an N-phase power source, the angular offsets between the phases being uniformly distributed between 0 and 2 ⁇ rad, N being greater than or equal to four and 2 ⁇ rad representing a period of the periodic voltage or current,
  • a magnetic coupler that can be decomposed into at least four elementary magnetic cells, each cell comprising:
  • a magnetic core capable of forming only a first and a second annular closed magnetic circuits having a common portion, said core comprising a central magnetic bar through which the portion common to the two closed magnetic circuits is established, and at least two bars not collinear, each having a planar face facing the outside of the cell and the field lines of the first or second closed magnetic circuit inside these bars being parallel to their flat face,
  • one or more coils each of these coils being wound around the central bar so as to leave at least the two bars with a flat face, free of any winding, and
  • the elementary cells are joined two by two through their respective planar faces so as to form pairs of first and second cells magnetically coupled to each other, wherein: a) the or each coil of the first cell is connected to a respective phase of the power source so as to produce, during operation, a magnetizing flux in the bar of the first cell contiguous with the second cell, whose fundamental component has an angular offset x ⁇ , and b) the or each coil of the second cell is connected to a respective phase of the power source so as to produce, during operation, a magnetizing flux in the bar of the second cell contiguous with the first cell, the fundamental component has an offset angular X j, the absolute value of the difference between the angular offsets x ⁇ X and j is greater - rad.
  • Embodiments of these feeders may include one or more of the following features: the absolute value of the difference between
  • each winding of the second cell is deduced from the corresponding winding of the first cell by axial symmetry along a collinear axis to the contiguous faces;
  • each cell comprises at least first and second coils wound in opposite directions around each other around the same bar;
  • each cell has a first one. and .. a second .... windings, the first winding and the second winding being connected to respective phases of the power source so that, during operation, the angular phase shift between the power supply voltages
  • each of these windings is between ⁇ and ⁇ H.
  • Figure 1 is an electronic diagram of a device for supplying an electric dipole via a magnetic coupler
  • Figure 2 is a graph illustrating the phase distribution of a power source of the device of Figure 1;
  • FIG. 3 is a schematic illustration of a first embodiment of a magnetic coupler that can be used in the device of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a schematic illustration of a first and a second elementary magnetic cell that can be used in the magnetic coupler of FIG. 3;
  • Fig. 5 is a flowchart of a method of supplying the magnetic coupler of Fig. 3;
  • FIG. 6 is a graph illustrating the phase distribution of a twelve-phase power source,
  • FIG. 7 is a schematic illustration of the architecture of another embodiment of a magnetic coupler that can be used in the device of FIG. 1;
  • Figures 8 to 11 are schematic illustrations of different embodiments of elementary magnetic cells that can be implemented in the magnetic couplers of Figures 3 and 7;
  • FIG. 12 is an electronic diagram of another embodiment of a device for supplying an electric dipole via a magnetic coupler
  • FIG. 13 is a schematic illustration of a magnetic coupler that can be used in the device of FIG. 12;
  • Figures 14 and 15 are schematic illustrations of individual magnetic cells may be implemented "in the magnetic coupler of Figure 13;
  • FIG. 16 is an electronic diagram of another embodiment of a device for supplying an electric dipole via a magnetic coupler;
  • FIGS. 17 and 18 are diagrammatic illustrations of various embodiments of elementary magnetic cells that can be implemented to produce a magnetic coupler that can be used in the device of FIG. 16;
  • FIGS. 19 and 20 are electronic diagrams of a DC-DC converter using the same magnetic coupler as that used in the device of FIG. 16.
  • FIG. 1 shows a device 2 for supplying an electric dipole 4.
  • the dipole 4 is connected to the device 2 via a filter 6 equipped with an input 8.
  • the dipole 4 is a resistor.
  • the filter 6 is, for example, a filter having only a filtering capacitor 12 connected in parallel across the dipole 4.
  • the device 2 can avoid the use of a filter inductor.
  • the device 2 comprises a source 16 of polyphase voltages and a magnetic coupler 18 for connecting the source 16 to the dipole 4.
  • the source 16 is an N-phase source, N being an integer greater than or equal to four.
  • the source 16 thus delivers N voltages Vi, where the index i is the number of the phase between 0 and NI.
  • the angular offset between the voltages V 0 and Vi is equal 2 ⁇ i to rad. Angular offsets between voltages V 0 to
  • VH_I are therefore uniformly distributed between 0 and 2 ⁇ rad, as illustrated in FIG. 2.
  • each vector corresponds to a voltage Vi, the modulus of this vector corresponding to the modulus of the fundamental voltage and the angle of this vector with respect to the abscissa axis corresponding to its angular offset with respect to the fundamental of the voltage V 0 .
  • the angular offset of the fundamental voltages Vo to V N _i is uniformly distributed, the phase angle between two successive voltage vectors on the
  • the amplitudes of the voltages V 0 to V N -i are all identical because all the voltages Vo to V N -i have the same periodic waveforms shifted, some by
  • the source 16 has been represented in the form of N single-phase voltage sources So at S N -i delivering the voltages V 0 to V N - ! .
  • the angular offset of the voltage generated by each source Si is adjustable to correspond to any of the voltages V 0 to V N -i.
  • the voltages V 0 to V N-1 are not generated in order by the sources S 0 to S N _i as will be seen later.
  • the source “ 16 is, for example, a polyphase power supply network, a chopper or a power inverter.
  • the coupler 18 comprises in this embodiment N single-phase transformers Tr 0 to Tr N _i.
  • Each transformer is formed of a primary winding and had a secondary winding e 2 i 'adjacent magnetically coupled to each other via a magnetic core or, where j.
  • Each transformer forms a pair of coils magnetically coupled to each other via magnetic core n1.
  • Each primary winding eu ' is directly connected at one end to the source Si.
  • each transformer Tri is connected to the source S ⁇ - ⁇ via the primary winding ei, i_i of the transformer Tri-i.
  • the secondary winding e2o is connected to the source S N _i via the winding
  • each secondary winding which is not connected to one of the sources Si is directly connected to a common point 24 itself directly connected to the input 8 of the filter 6.
  • the magnetic coupler 18 will now be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4 in the particular case where the number N of phases is equal to twelve.
  • FIG. 3 shows a cross-section of the coupler 18.
  • This coupler 18 is formed of twelve elementary magnetic cells C 0 Cu contiguous to each other in the horizontal direction L.
  • Each cell Ci corresponds to a sort processor.
  • Two adjacent cells C 1 and C j are shown in more detail in FIG. 4.
  • Each cell Cj comprises a magnetic core rii whose cross section is in the form of scale or "8".
  • the magnetic core is formed of six lateral bars Bi, ⁇ B 6 , ⁇ and a central bar B C ⁇ X .
  • the bars Bi, ⁇ and B 2 , i form the left amount M G i of the scale.
  • the bars B 4 , i and B 5 ,! form the right amount M D i.
  • the amounts M Gi and • M D i can be formed in one piece.
  • the bar B c i is a horizontal central bar while the bars B 3 i and B 6 , ⁇ are horizontal bars respectively at the top and bottom of the uprights M G ⁇ and M D i.
  • the cross section of each of the uprights or bars is substantially rectangular.
  • the lateral bars B 1 ,! at B 6 , ⁇ each have a planar face, respectively Fi, i to F 6 , i turned towards the outside of the cell C ⁇ .
  • the core neither has two windows or recesses 32 and 34 respectively located above and below the central bar Bci-
  • the cell Ci also comprises two coils 36 and 38 wound around the central bar B C ⁇ .
  • the coils 36 and 38 are wound in opposite directions from each other.
  • each winding comprises several turns.
  • the winding direction of the turns of each winding is defined by means of a point surrounded by a circle and a circle with a cross.
  • the point surrounded by a circle indicates that a vector is coming out of the plane of the sheet, while a circle with a cross indicates that the vector is in the plane of the sheet.
  • each of these coils 36, 38 corresponds to a winding e 2 i or coupler 18.
  • each winding of a cell carries the reference eu or ⁇ 2 i.
  • only the winding direction of each winding has been shown.
  • the core neither concentrates the field lines of the magnetic field created by the coils 36 and 38. These field lines form a magnetizing flux.
  • two arrows represent two magnetizing flux field lines E H i and E B ⁇ created by the coils 36 and 38 inside the n core. These arrows also represent the following sign convention: when the amplitude of the fundamental of the magnetizing flux E H i is positive, it is considered that the lines of this field E H i turn in the positive direction if they turn in the direction of the Clockwise. When the amplitude of the fundamental of the magnetizing flux E B i is positive, it is considered that the lines of this field E B i turn in the positive direction, if they turn in the opposite direction of the clockwise.
  • the field line of the flow E H i enters through the straight line of the central bar B cl and closes via the bar B ⁇ i of the top when it rotates in the positive direction.
  • the field line E B i also returns to the right of the bar B c i and closes via the lower bar Ebi when it rotates in the positive direction.
  • These field lines E H i and E B i correspond to a magnetizing flux created by the coils 36 and 38.
  • the core neither allows two annular closed magnetic circuits to be established.
  • These closed magnetic circuits have a common part, that is to say the bar B c i.
  • the amplitude and the fundamental phase of the magnetising flux is a function of the angular offsets of dpf supply voltages of the windings 36 and 38.
  • the cell C j is deduced from the cell C 1 by axial symmetry.
  • the cell Cj is structurally identical to the cell Ci with the exception that the position of the coils 36 and 38 has been permuted with respect to that of the coils 36 and 38 of the cell Ci.
  • leakage magnetic field lines appear around winding 36. These lines correspond to a leakage magnetic flux.
  • the field lines of the leakage magnetic flux comprise at least one section that extends outside the core m.
  • Leakage magnetic flux lines pass through windows 32, 34 to close.
  • windows 32, 34 are formed of air.
  • the faces F 4, i , F 5, i of 1 cell C 1 are contiguous, and more precisely brought into contact, with, respectively, the faces F 2 , j and F 1 , j of the cell. Cj,
  • the magnetizing fluxes E Hi , E Hj and E Bi , E Bj are combined in the amounts M Di and M Gj .
  • the amounts M Di and M Gj are, for example, glued or secured to each other by any means to maintain close contact between these two amounts.
  • the arrows S H and S B define a sign convention common to the magnetising flux circulating in the contiguous bars. More precisely, this common sign convention makes it possible to compare angular offsets of the magnetizing fluxes in each cell.
  • Figure 4 also shows a surface O i, j located at the intersection of the amounts M Di and M Gj and perpendicular to the plane of the sheet.
  • This surface O i, j is traversed by the magnetizing fluxes E Bi and E Bj .
  • E Bi and E Bj plus the angular offset X i of the fundamental of the magnetizing flux E Bi will be out of angular offset of the fundamental of Xj magnetising flux E Bj more 'maximum magnetizing flux passing through the Oj surface.
  • I will be weak.
  • the smaller the maximum magnetizing flux crossing the surface Oi, j the more the horizontal section of the bars B 4 , j. and B 2 , j can be reduced, which reduces the size of the coupler 18.
  • the same explanations apply to the reduction of the congestion of the bars B 5 , j . and Bi, j.
  • the coupler 18 comprises only cells coupled in pairs in the horizontal direction L, that is to say coupled to each other via the faces of their uprights, as has been described with reference to FIG. .
  • each cell Ci is coupled with the adjacent cell C j which generates, before bonding in the bars of the left pillar Bi j and B 2j, the magnetizing fluxes E H j and E B j
  • Table 1 see appendix at the end of the description.
  • the symbol Ci identifies the cell.
  • the symbols Vi on the left and on the right identify the corresponding voltages of the coils, respectively to the right and to the left, of the cell C ⁇ .
  • 2 ⁇ 2 ⁇ is between ⁇ and ⁇ - ⁇ .
  • FIG. 6 corresponds to the graph of FIG. 2 in the case where N equals twelve. According to Table 1, the voltages Vo and V 5 are respectively used for supplying the coils 36 and 38 of the cell C 0.
  • the angular offset Wi of the magnetizing flux can be estimated by the vector sum of the voltage vector V 0 and the vector -V 5 .
  • the result of this vector sum is represented in FIG. 6 by an arrow F in dotted lines.
  • This arrow F makes an angle w of -rad with the axis of
  • This angle w corresponds to an estimate of the angular offset W
  • the cells C ⁇ are classified in ascending or descending order of angular displacement w ⁇ .
  • the list of cells arranged in ascending order of angular offsets Wi is as follows: (Co, C 5 , C 10 , C 3 , Ce, Ci, C 0 , C n, C 4 , Cg, C 2, C 7 ) .
  • the cells are contiguous to each other in the horizontal direction L in the ascending order indicated above.
  • the bars Bsi and B 4 i of the cell Ci are contiguous, respectively, to the bars Bi, j and B 2 , j of the following cell Cj.
  • the difference ⁇ between the angular offsets x d i and x g j is close to ⁇ rad.
  • the angular offset Wo is here equal to - ⁇ / 12 while the angular offset W 5 is equal to ⁇ / i2rad.
  • the shift x d i in the bar B 50 is equal to - ⁇ / 12rad.
  • the shift x 9 s in the bar B 15 is equal to ws + ⁇ , that is to say ⁇ / 12 + ⁇ , because in the bar B 15 , the sign convention adopted to define the offset the flux E H5 is in the opposite direction of the arrow S n -
  • the difference ⁇ is here equal to ⁇ + 2 ⁇ / 12 rad.
  • the shifts w ⁇ are distributed over 360 ° and the continuous components of the magnetising flux in the contiguous bars do not cancel each other out.
  • step 46 using the table 2, the cells are divided into two halves so that the angular offset w of each cell of the first half is less than all the angular offsets Wi of the cells. of the second half.
  • the second half is formed of the last six cells of the order of ascending order previously indicated, that is to say here the Cg, Cn, C 4 , Cg, C 2 and C 7 cells.
  • the supply voltage of the left coil of each of the cells of this second half is permuted with the supply voltage of the right coil of the same cell. This permutation of the supply voltages does not change the position of the coils 36 and 38.
  • the Ci cells thus obtained are again classified in increasing order of angular offset Wj . .
  • Table 4 shows on the first line the order of the cells for this second embodiment.
  • the second line indicates which voltage each winding of each cell is connected to.
  • the difference ⁇ obtained is closer to ⁇ rad than in the • first embodiment.
  • the angular offsets W 0 and w 6 of the contiguous cells Co and Ce are both equal to - ⁇ / 12rad. Therefore, the angular offset x d 0 in the bar B 50 , before bonding, is equal to - ⁇ / 12rad.
  • the angular offset x g 6 in the bar Bi 6 , before bonding, is equal to - ⁇ / 12 + ⁇ .
  • the difference ⁇ is equal to ⁇ rad.
  • the difference ⁇ between the adjoined bars of the cells Ce and .C 5 is equal to ⁇ + 2 ⁇ / 12 rad.
  • the maximum amplitude of the fundamental of the magnetizing flux in the contiguous amounts of a pair of cells is substantially zero.
  • the maximum amplitude of the magnetizing flux generated inside the adjoining amounts of two cells belonging to different pairs is greatly reduced. This greatly reduces the section of these uprights and therefore the size of the coupler 18.
  • This second embodiment therefore makes it possible to bring the difference ⁇ of ⁇ rad even closer together.
  • neither the first nor the second embodiment makes it possible to cancel the continuous components of the magnetising flux in the contiguous bars.
  • Step 48 is here applied to every other cell. Step 48 may be performed after step 46 or directly after step 40.
  • step 48 the first two cells of the list of cells in ascending order are grouped together to form a first pair, then the next two cells are grouped together to form a second pair and so on.
  • each second member of each pair permuting the position of the two windings of the cell relative to that taken into account 'for classification operation.
  • the coils 36 and 38 are, respectively, to the left and to the right of the cell. Once these positions have been switched, the coils 36 and 38 are, respectively, to the right and left of the cell. Following such a permutation, the coils immediately to the right and left of an adjoining bar are wound in the same direction.
  • Such a configuration reduces or cancels the continuous components of the magnetising flux in the contiguous bars.
  • step 48 makes it possible, in addition to reducing the maximum amplitude of the fundamental component of the magnetizing flux in the adjoining bars, to also reduce the continuous component in these adjacent bars.
  • the following table.5 indicates the supply voltages of each cell of the coupler obtained after steps 46 and 48.
  • the first line indicates the order of the cells.
  • the second line indicates the supply voltages of the windings to the right and left of each cell.
  • the coils of each cell are powered with the aid of the source 16 thus set.
  • This allows to feed the dipole 4 from a polyphase source.
  • the coupler 18 has been described in the particular case where it is formed of twelve cells. However, what has been described above applies to any magnetic coupler formed of at least four cells. For example, Tables 6 and 7 describe the configuration of magnetic couplers having from 4 to 20 cells obtained 1 by performing operations 46 and 48.
  • each column “N" indicates the number of total cells and the following columns indicate for each cell Ci what are the supply voltages to be used to feed its coils.
  • each column Ci is divided into two sub-columns. The left and right subcolumns indicate respectively which voltage supply the coils to the left and right of this cell should be connected to.
  • the absolute value of the indicated number j indicates that this winding must be powered by the voltage Vj_i.
  • the sign "-" present in front of the number j simply indicates that this winding is wound in the negative direction.
  • FIG. 7 represents a magnetic coupler 50 that can be used in place of the coupler 18 in the device 2.
  • This coupler 50 also comprises twelve cells Ci respectively identical to the cells Ci of the coupler 18.
  • the cells Ci of the coupler 50 are not only contiguous in the horizontal direction L as in the coupler 18 but also in a vertical direction H.
  • each pair of cells (Co; Ce);
  • each pair of cells is also contiguous in the vertical direction H to another pair of cells via their horizontal bars.
  • the coupling of the cells in the vertical direction is carried out as in the horizontal direction that is to say, for example, by direct contact of the flat faces of the side bars of these cells. Fixing these cells in the vertical direction can be achieved by gluing or by any other means.
  • the supply voltages of each of the windings of each cell are determined as a function of the angular offsets wi of the magnetising fluxes.
  • the step of permutation of the coils is identical to the operation 48 and thus makes it possible to cancel the DC component of the magnetizing flux in the contiguous horizontal bars.
  • the distribution of the voltages for each cell indicated in the following table is obtained:
  • the difference ⁇ between, for example, the offset X 5 in the bar B ⁇ 5 and the offset Xo in the bar B 30 is close to ⁇ rad.
  • Wo and W 5 are respectively equal to - ⁇ / 12 and ⁇ / 12 + ⁇ .
  • the size of the contiguous uprights and adjoining horizontal bars can be greatly reduced.
  • FIG. 8 represents another embodiment of cells C '1 and C j which can be used respectively in place of C 1 and C 2 cells.
  • the structure of the cell C'i is identical to that of the cell Ci with the exception that the coil 36 is wound around the winding 38 and no longer beside it.
  • the winding 36 is wound on the periphery of the winding 38.
  • cell Cj is identical to cell
  • Figures 9 to 11 respectively represent cells A 1 , A'i and A '' i comprising a core 60 having an annular cross section in a vertical plane.
  • the core 60 is formed of two horizontal bars and two vertical bars.
  • These cells Ai, A'i and A '' each have only two coils 62 and 64 wound in opposite directions from each other.
  • the coils 62 and 64 are wound around a single bar.
  • the winding 62 is only wound around an upper part of the vertical bar while the winding 64 is only wound around a lower part of this same bar.
  • the winding 64 is wound around the winding 62 and, preferably, around the periphery of the winding 62.
  • the coil 62 is only wound around a vertical bar of the cell while the coil 64 is only wound around the other vertical bar of the cell.
  • the free bars of any winding cells Ai, A'i and A '' i each have a flat face facing the outside of the cell. These flat faces make it possible to join together the cells to form a magnetic coupler.
  • the supply voltage of each of these coils is chosen as a function of the angular offset Xi of the fundamental of the concentrated magnetizing flux in the contiguous bars.
  • the teaching given with reference to FIG. 5 is adapted to the case of the cells Ai, A'i and A''i in order to minimize the maximum amplitude of the fundamental of the magnetizing flux in these bars contiguous to each other.
  • the cells Ai, A 'i and A " L are distinguished from the cells Ci and C'i essentially by the fact that in the cells A 1 , A' ⁇ and A '' i a single annular closed magnetic circuit is established , whereas in cells Ci and C'i, two annular closed magnetic circuits are established by different paths.
  • FIG. 12 represents another device 70 for supplying the electric dipole 4.
  • This device 70 includes for this purpose the source 16 of power supply as well as a magnetic coupler 72 for connecting the N phases of the source 16 to the dipole 4.
  • the coupler 72 comprises N coils Li forming inductance.
  • Each coil Li is only connected on one side to the source Si and on the other side to the common point 24.
  • the structure of the coupler 72 is described in more detail with respect to FIG. 13 in the particular case where the number N of phases is equal to five.
  • the coupler 72 is made by joining five identical elementary magnetic cells B 0 to B 4 in the vertical direction H.
  • the cell Bi is described in more detail with reference to FIG. 14.
  • the cell B 1 comprises a magnetic core 74 having an annular cross section.
  • This core 74 is formed only two vertical bars and two horizontal bars.
  • the three bars without winding each have a planar face facing outwardly to magnetically couple the cell to another cell.
  • At least one of the bars has an air gap 75 to prevent saturation of the core 74 caused by a DC component of the magnetising flux.
  • the cell Bi also comprises only a single winding 76 wound only around one of the bars • vertical. This winding 76 generates a magnetizing flux E 1 concentrated inside the core 74. A single field line of the magnetizing flux E 1 is shown in FIG. 14. This magnetizing flux has an angular offset W which is a function of the angular offset of the voltage. In particular, in the case of the cell Bi, the estimate of the angular offset Wi is taken as equal to the angular offset of the supply voltage of the coil 76. In FIG. 13, the cells Bi are joined together by juxtaposing the flat faces of their respective horizontal bars side by side.
  • the angular offset of the supply voltage of the coils of the cell Bi is determined so as to minimize the amplitude of the fundamental magnetizing flux flowing in the bars contiguous.
  • the contiguous cell supply voltages Bi and Bj are chosen so that the difference between the angular offsets X 1 and X 1 of the fundamentals of the magnetizing flux generated by each of these cells is as close as possible to ⁇ rad.
  • the method described with regard to the method of FIG. 5 is adapted to design the coupler 72.
  • the coils of the cells B1 to B4 are all wound in the same direction.
  • the coils of the cells B 0 to B 4 are fed respectively by the voltages V 1 , V 3 , V 5 , V 2 and V 4 .
  • FIG. 15 represents the architecture of a cell Di having a nucleus identical to the nucleus and of the cell C 1 .
  • the cell Di is only equipped with a single winding 80 wound around the central bar.
  • the central bar includes an air gap 81 to prevent core saturation or caused by a continuous component of the flux magnetizing.
  • This cell Di can be used in place of the cell B ⁇ in similar magnetic couplers -the coupler 72.
  • FIG. 16 represents a third embodiment of a device 90 for feeding the dipole 4.
  • the device 90 comprises the power source 16 connected to the dipole 4 via a magnetic coupler 92.
  • the midpoint 24 is connected to a reference potential Mi and no longer to the input 8 of the filter 6.
  • each transformer Tri comprises in addition to the pair of windings in and e2i a pair of windings e 3 i and e ⁇ .
  • the coils e 3 i and e 4 i are magnetically coupled to the coils and e2i via the magnetic core ni.
  • the pair of windings ⁇ 3i and e 4 ⁇ is electrically isolated from the windings at and e 2 i.
  • One end of the winding e 3 i is connected via a diode di to a common point 96.
  • the cathode of the diode di is directed towards the common point 96.
  • the common point 96 is directly connected to the input 8 of the filter 6.
  • the other end of the winding e 3 i is directly connected to one end of the winding e4,1 + 1 of the following transformer Tri + i.
  • the end not connected to the winding e 3 i of the coil e ⁇ r i + % is connected to a reference potential M 2 electrically isolated from the potential Mi.
  • the end not connected to the common point 96 of the winding e 3 / N _i is directly connected to one end of the winding e 4 o-
  • the design and supply method of the coupler 92 is the same as that described with reference to FIG. 5, so as to reduce the bulk of this coupler.
  • the estimation of the angular offset Wi of a cell is obtained, using only the supply voltages of the windings ⁇ and ⁇ 2i.
  • FIG. 17 represents an example of cells Ei that can be used to form magnetic coupler 92.
  • This cell Ei is identical to cell A'i except that coils 62 and 64 have been split.
  • the duplicates of the coils 62 and 64 bear, respectively, the references 102 and 104.
  • the coils 102 and 104 are wound around the core 60 in the same direction as, respectively, the coils 62 and 64. These coils 102 and 104 are electrically isolated from the coils 62 and 64 and magnetically coupled to these coils via the core 60.
  • the coils 62 and 64 respectively correspond to the coils and e2i of Figure 16 and the coils 102 and 104 respectively correspond to the coils e 3 i and e4i of Figure 16.
  • FIG. 18 represents the structure of a cell Fi which can also be used to produce the coupler 92.
  • This cell Fi is identical to the cell C ⁇ except that the coils 36 and 38 have been split.
  • the duplicates of the windings 36 and 38 respectively bear the references 106 and 108.
  • the winding 106 is wound only around the winding 36 and the winding 108 is only wound around the winding 38.
  • the windings 106 and 108 are electrically isolated from the windings 36 and 38 and magnetically coupled to these windings 36 and 38 via of the nucleus n ⁇ .
  • FIG. 19 represents the architecture of a DC-DC converter using a magnetic coupler as described with reference to the preceding figures.
  • the converter 110 comprises a DC power supply 122 connected to the input of an inverter 124 able to convert the DC voltage delivered by the source 122 into N periodic voltages angularly offset relative to each other.
  • the inverter 124 is here a bidirectional inverter current. This inverter is known and its structure will not be described here in detail.
  • the combination of the source 122 and the inverter 124 thus forms a polyphase power source 126.
  • the source 126 is connected to a magnetic coupler 128 having a galvanic isolation such as the coupler 92.
  • each winding and e 2 i is connected by one of its ends directly to a respective phase of the source 126.
  • the other end of each of these windings and e ⁇ i are electrically connected l one to another.
  • each of the coils 3 e i and e 4i is connected to a respective input of a voltage rectifier 130.
  • the other end of these windings e 3i and e 4i is connected to a reference potential M 3.
  • the rectifier 130 has as many branches as inputs receiving the voltage delivered by the winding e 3 i and e 4i .
  • Each branch is formed of a controllable switch I 1 and a diode D 1 connected in parallel.
  • the switch I 1 is a switch that can only circulate the current in a single direction from the input connected to the coil e 3 i or e 4 i to a common point 134.
  • the various controllable switches of the rectifier 130 are controlled from in order to rectify the voltage delivered by each of the windings e 3 i and eu. 1 in this embodiment, the dipole 4 is connected between the common point 134 and the reference potential M 3.
  • the rectifier 130 is here a bidirectional current rectifier.
  • FIG. 20 shows another embodiment of a DC-DC converter 140.
  • This converter 140 comprises a polyphase power source 142 made from a DC voltage source 144 connected to the input of an inverter 146.
  • the inverter 146 is unidirectional in current.
  • Each output of the inverter 146 is connected to a respective winding of a magnetic coupler 148.
  • the magnetic coupler 148 is identical to the magnetic coupler 128 except that in the coupler 128, these are the ends of the coils e 3 i and e 4 i which are connected to respective phases of the source 142. For this reason, during the estimation operation of the angular offset Xi of each of the cells, it is the coils e 3 i and e 4 ⁇ as well as their supply voltages that are to be taken into account.
  • the outputs of the coupler 148 are connected to a voltage rectifier / booster 149.
  • the rectifier / riser 149 is formed of several stages 150 to 153. Each stage elevator receives the voltages generated respectively by a pair of windings and e 2 i to raise a voltage received at the input. The lift stages are connected in series. Such rectifier / elevator is known and will 'thus not further described.
  • the load 4 is connected at the output of this rectifier / elevator 149.
  • each coupler has been described in the case where it is produced by gluing or fixing a plurality of elementary magnetic cells to each other.
  • the magnetic coupler has exactly the same structure as that described here but is made by joining one behind the other a succession of magnetic cores in the shape of "E". More specifically, the free ends of the horizontal bars of the section in the form of "E" are contiguous on the vertical rear face of the core shaped "E” following. The free ends of the horizontal bars of the last core "E" of the stack are connected magnetically via an vertical bar shaped "I".
  • the structure of the magnetic coupler thus obtained is identical to that obtained by joining cells such as Ci cells, for example.
  • Such a magnetic coupler is decomposable into elementary cells identical to those described herein. Therefore, it is possible to find in this magnetic coupler portions of the core corresponding to each of the bars B ⁇ .
  • the bars Bij and Bij + i joined together matter with each other, that is to say formed from a single block. The teaching described above is therefore applicable to such a magnetic coupler to determine which phase of the power source each winding must be connected to minimize the maximum magnetic flux in the bars contiguous.
  • a magnetic coupler whose size is reduced can also be achieved by joining several cells only in the vertical direction.
  • the magnetic coupler comprises as many coils e and e 2 i that phases of the power source.
  • each winding eu and e 2 ⁇ is divided into several windings, respectively em and e 2 i k connected in series.
  • Each winding em and e2i k is then used in a different cell.
  • the number of windings and had t e i k 2 'remains connected in series preferably less than N.
  • the flat face of the contiguous bars may comprise roughnesses or asperities designed to facilitate coupling and fixing the cells together.
  • the bars around which windings are surrounded are not necessarily straight but can be bent.
  • N N makes it possible to maximize the decrease in the size of the magnetic coupler

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Description

PROCEDE D'ALIMENTATION D'UN COUPLEUR MAGNETIQUE ET DISPOSITIF D'ALIMENTATION D'UN DIPOLE ELECTRIQUE
La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'alimentation d'un coupleur magnétique.
Les coupleurs magnétiques (« Multi-Interphase Transformers » en anglais) sont utilisés, par exemple, pour raccorder une , charge à une source d'alimentation polyphasée. Pour plus d'informations sur les coupleurs magnétiques, il est possible de consulter l'article suivant :
« Modeling and Analysis of Multi-Interphase Transformers for Connecting Power Converters in Parallel », IN GYU PARK and SEON IK KIM, Dept . of Control and Instrumentation Eng., Wonkwang University, Iksan, Chonbuk, 570-749 Korea, IEEE 1997.
Il est connu d'utiliser des sources d'alimentation polyphasées aptes à générer N tensions ou courants d'alimentation périodiques décalés angulairement les uns par rapport aux autres, N étant un entier supérieur ou égal à quatre. Les décalages angulaires entre les tensions ou courants d' alimentation utilisés sont uniformément distribués entre 0 et 2 π rad. Un décalage angulaire de 2π rad correspond à une période de la tension ou du courant. Des coupleurs magnétiques connus des inventeurs sont décomposables en au moins quatre cellules magnétiques élémentaires, chaque cellule comportant : un noyau magnétique propre à former un seul cir'cuit magnétique fermé annulaire,' ce noyau comportant à cet effet au moins trois barreaux non colinéaires par l'intermédiaire desquels s'établit le circuit magnétique fermé, au moins deux de ces barreaux présentant chacun une face plane tournée vers l'extérieur de la cellule et les lignes de champ du circuit magnétique fermé à l'intérieur de ces barreaux étant parallèles aux faces planes,
. un ou plusieurs bobinages, chacun de ces bobinages étant enroulé autour d'un barreau du noyau magnétique de manière à laisser au moins les deux barreaux avec une face plane, libres de tout bobinage, et
. les cellules élémentaires sont accolées deux par deux par l'intermédiaire de leurs faces planes respectives de manière à former des paires de premières et de secondes cellules accouplées magnétiquement les unes aux autres.
Lés inventeurs connaissent également des coupleurs magnétiques décomposables au moins en quatre cellules magnétiques élémentaires, chaque cellule comportant :
. un noyau magnétique propre à former uniquement un premier et un second circuits magnétiques fermés annulaires ayant une portion commune, ce noyau comportant un barreau magnétique central par l'intermédiaire duquel s'établit la portion commune aux deux circuits magnétiques fermés, et au moins deux barreaux non colinéaires présentant chacun une face plane tournée vers l'extérieur de la cellule et les lignes de champ du premier ou du second circuit magnétique fermé à l'intérieur de ces barreaux étant parallèles à leur face plane,
. un ou plusieurs bobinages, chacun de ces bobinages étant enroulés .autour du barreau central de manière à laisser au moins les deux barreaux avec une face plane, libre de tout bobinage, et
. les cellules élémentaires sont accolées deux par deux par l'intermédiaire de leurs faces planes respectives de manière à former des paires de premières et de secondes cellules accouplées magnétiquement les unes aux autres .
Les procédés d'alimentation de ces coupleurs magnétiques consistent à : a) alimenter le ou chaque bobinage de la première cellule avec l'une des tensions ou courants d'alimentation de manière à produire un flux magnétisant dans le barreau accolé de la première cellule avec la seconde cellule, dont la composante fondamentale présente un décalage angulaire xi, et b) alimenter le ou chaque bobinage de la seconde cellule avec l'une des tensions ou courants d'alimentation de manière à produire un flux magnétisant dans le barreau de la seconde cellule accolé avec la première cellule, dont la composante fondamentale présente un décalage angulaire
Xj.
La valeur absolue de la différence Xx-Xj est égale à
2π N ' Les coupleurs magnétiques ainsi alimentés fonctionnent correctement mais sont encombrants.
L'invention vise donc à proposer un procédé d'alimentation de ces coupleurs magnétiques permettant, à performances égales, de réduire l'encombrement des coupleurs magnétiques.
L'invention a donc pour objet un procédé d' alimentation de ces coupleurs magnétiques dans lequel la valeur absolue de la différence entre les décalages
4π angulaires Xi et Xj est supérieure ou égale à — rad.
II a été observé que le fait d' imposer un décalage
4π angulaire supérieur ou égal à — rad entre les décalages
angulaires Xi et Xj réduit le flux magnétique maximal traversant les barreaux accolés. En effet, on se rapproche ainsi d'un décalage angulaire de π rad, ce qui correspond à une réduction optimale du flux magnétique maximal observable dans les barreaux accolés. Puisque le flux magnétique maximal traversant les barreaux accolés est réduit, il est possible de réduire la dimension de ces barreaux de sorte que l'encombrement du coupleur magnétique est également réduit. De plus, grâce à la distribution uniforme • des décalages angulaires des N tensions ou courants d'alimentation, les harmoniques de tension ou de courant dans la charge alimentée par l'intermédiaire de ce coupleur sont réduites . Les modes de réalisation de ce procédé d'alimentation peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- la valeur absolue de la différence entre les
2π décalages angulaires Xj. et Xj est comprise entre π rad et
π-i rad pour chaque paire de cellules ;
N
- chaque bobinage d'une cellule est raccordé en série avec au moins un autre bobinage d'une autre cellule.
L'invention a également pour objet un premier mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation d'un dipôle électrique, ce dispositif comportant : une source d'alimentation à N phases, les décalages angulaires entre les phases étant uniformément réparties entre 0 et 2π rad, N étant supérieur ou égal à quatre et 2π rad représentant une période de la tension ou du courant périodique,
- un coupleur magnétique décomposable en au moins quatre cellules magnétiques élémentaires, chaque cellule comportant :
. un noyau magnétique propre à former un seul circuit magnétique fermé annulaire, ce noyau comportant à cet effet au .moins trois barreaux non colinéaires par l'intermédiaire desquels s'établit le circuit magnétique fermé, au moins deux de ces barreaux présentant chacun une face plane tournée vers l'extérieur de la cellule et les lignes de champ du circuit magnétique fermé à l'intérieur de ces barreaux étant parallèles aux faces planes, . un ou plusieurs bobinages, chacun de ces bobinages étant enroulé autour d'un barreau du noyau magnétique de manière à laisser au moins les deux barreaux avec une face plane, libres de tout bobinage, et les cellules élémentaires sont accolées deux par deux par ' l'intermédiaire de leurs faces planes respectives de manière à former des paires de premières et de secondes cellules accouplées magnétiquement les unes aux autres, dans lequel : a) le ou chaque bobinage de la première cellule est raccordé à une phase respective de la source d'alimentation de manière à produire, lors du fonctionnement, un flux magnétisant dans le barreau de la première cellule accolée avec la seconde cellule, dont la composante fondamentale présente un décalage angulaire Xi, et b) le ou chaque bobinage de la seconde cellule est raccordé ,à une phase respective de la source d'alimentation de manière à produire, lors du fonctionnement, un flux magnétisant dans le barreau de la seconde cellule accolée avec la première cellule, dont la composante fondamentale présente un décalage angulaire Xj, la valeur absolue de la différence entre les
4π décalages angulaires Xi et Xj est supérieure — rad.
N L'invention a également pour objet un second mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation d'un dipôle électrique, ce dispositif comportant : une source d'alimentation à N phases, les décalages angulaires entre les phases étant uniformément répartis entre 0 et 2 π rad, N étant supérieur ou égal à quatre et 2π rad représentant une période de la tension ou du courant périodique,
- un coupleur magnétique décomposable en au moins quatre cellules magnétiques élémentaires, chaque cellule comportant :
. un noyau magnétique propre à former uniquement un premier et un second circuits magnétiques fermés annulaires ayant une portion commune, ce noyau comportant un barreau magnétique central par l'intermédiaire duquel s'établit la portion commune aux deux circuits magnétiques fermés, et au moins deux barreaux non colinéaires présentant chacun une face plane tournée vers l'extérieur de la cellule et les lignes de champ du premier ou du second circuit magnétique fermé à l'intérieur de ces barreaux étant parallèles à leur face plane,
. un ou plusieurs bobinages, chacun de ces bobinages étant enroulés autour du barreau central de manière à laisser au moins les deux barreaux avec une face plane, libre de tout bobinage, et
. les cellules élémentaires sont accolées deux par deux par l'intermédiaire de leurs faces planes respectives de manière à former des paires de premières et de secondes cellules accouplées magnétiquement les unes aux autres, dans lequel : a) le ou chaque bobinage de la première cellule est raccordé à une phase respective de la source d'alimentation de manière à produire, lors du fonctionnement, un flux magnétisant dans le barreau de la première cellule accolée avec la seconde cellule, dont la composante fondamentale présente un décalage angulaire x±, et b) le ou chaque bobinage de la seconde cellule est raccordé à une phase respective de la source d'alimentation de manière à produire, lors du fonctionnement, ,un flux magnétisant dans le barreau de la seconde cellule accolée avec la première cellule, dont la composante fondamentale présente un décalage' angulaire Xj, la valeur absolue de la différence entre les décalages angulaires x± et Xj est supérieure — rad.
N
Les modes de réalisation de ces dispositifs d'alimentation peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : la valeur absolue de la différence entre les
2π décalages angulaires x± et Xj est comprise entre π et
π-\ pour chaque cellule ;
N - chaque , bobinage de la seconde cellule se déduit du bobinage correspondant de la première cellule par une symétrie axiale le long d'un axe colinéaire aux faces accolées ;
- chaque cellule comporte au moins un premier et un second bobinages enroulés en sens inverse l'un de l'autre autour du même barreau ;
- chaque cellule comporte un premier . et.. un s.econd... . bobinages, le premier bobinage et le second bobinage étant raccordés à des phases respectives de la source d'alimentation de manière à ce que, lors du fonctionnement, le déphasage angulaire entre les tensions d'alimentation de
chacun de ces bobinages est compris entre π et πH .
N N
L' invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels : la figure 1 est un schéma électronique d'un dispositif d'alimentation d'un dipôle électrique par l'intermédiaire d'un coupleur magnétique ; la figure 2 est un graphe illustrant la distribution des phases d'une source d'alimentation du dispositif de la figure 1 ;
- la figure 3 est une illustration schématique d'un premier mode de réalisation d'un coupleur magnétique utilisable dans le dispositif de la figure 1 ; - la figure 4 est une illustration schématique d'une première et d'une seconde cellules magnétiques élémentaires susceptibles d'être utilisées dans le coupleur magnétique de la figure 3 ; la figure 5 est un organigramme d'un procédé d' alimentation du coupleur magnétique de la figure 3 ; la figure 6 est un graphe illustrant la distribution des phases d'une source d'alimentation à douze phases,
- la figure 7 est une illustration schématique de l'architecture d'un autre mode de réalisation d'un coupleur magnétique susceptible d'être utilisé dans le dispositif de la figure 1 ; les figures 8 à 11 sont des illustrations schématiques de différents modes de réalisation de cellules magnétiques élémentaires susceptibles d'être mises en œuvre dans les coupleurs magnétiques des figures 3 et 7 ;
- la figure 12 est un schéma électronique d'un autre mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation d'un dipôle électrique par l'intermédiaire d'un coupleur magnétique ;
- la figure 13 est une illustration schématique d'un coupleur magnétique utilisable dans le dispositif de la figure 12 ; les figures 14 et 15 sont des illustrations schématiques de cellules magnétiques élémentaires susceptibles d'être mises en œuvre' dans le coupleur magnétique de la figure 13 ; - la figure 16 est un schéma électronique d'un autre mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation d'un dipôle électrique par l'intermédiaire d'un coupleur magnétique ; les figures 17 et 18 sont des illustrations schématiques de différents modes de réalisation de cellules magnétiques élémentaires susceptibles d'être mises en œuvre pour réaliser un coupleur magnétique utilisable dans le dispositif de la figure 16 ; les figures 19 et 20 sont des schémas électroniques d'un convertisseur DC-DC utilisant le même coupleur magnétique que celui utilisé dans le dispositif de la figure 16.
La figure 1 représente un dispositif 2 d'alimentation d'un dipôle électrique 4. Ici, le dipôle 4 est raccordé au dispositif 2 par l'intermédiaire d'un filtre 6 équipé d'une entrée 8.
Par exemple, le dipôle 4 est une résistance. Le filtre 6 est, par exemple, un filtre comportant uniquement un condensateur de filtrage 12 raccordé en parallèle aux bornes du' dipôle 4. Ici, le dispositif 2 permet d'éviter l'usage d'une inductance de filtrage.
Le dispositif 2 comporte une source 16 de tensions polyphasées et un coupleur magnétique 18 pour raccorder la source 16 au dipôle 4. La source 16 est une source à N phases, N étant un nombre entier supérieur ou égal à quatre. La source 16 délivre donc N tensions Vi, où l'indice i est le numéro de la phase compris entre 0 et N-I. Par convention, le décalage angulaire entre les tensions V0 et Vi est pris égal 2πi à rad. Les décalages angulaires entre les tensions V0 à
JV
VH_I sont donc uniformément distribués entre 0 et 2πrad, comme illustré sur la figure 2.
Sur ia figure 2, chaque vecteur correspond à une tension Vi, le module de ce vecteur correspondant au module du fondamental de tension et l'angle de ce vecteur par rapport à l'axe des abscisses correspondant à son décalage angulaire par rapport au fondamental de la tension V0. Comme illustré, lorsque le décalage angulaire des fondamentaux des tensions Vo à VN_i est uniformément réparti, l'angle de déphasage entre deux vecteurs de tension successifs sur le
• graphe de la figure 2 est égal à 2π/N .
Ici, les amplitudes des tensions V0 à VN-i sont toutes identiques car toutes les tensions Vo à VN-i présentent les mêmes formes d'ondes périodiques décalées les unes par
2π rapport aux autres d'un décalage angulaire égal à —rad.
N
Sur la figure 1, la source 16 a été représentée sous la forme de N sources de tension monophasées So à SN-i délivrant les tensions V0 à VN-!. A titre d'illustration, le décalage angulaire de la tension générée par chaque source Si est réglable pour correspondre à l'une quelconque des tensions V0 à VN-i. Les tensions V0 à VN-i ne sont pas générées dans l'ordre par les sources S0 à SN_i comme on le verra par la suite. Pour simplifier la figure 1, seules trois sources de tension So, Si et SN_i ont été représentées. .
La source" 16 est, par exemple, un réseau d'alimentation polyphasé, un hacheur ou un onduleur de
• tensions polyphasé, un redresseur de tensions commandable formé de diodes et de thyristors ou encore un étage primaire d'une alimentation « flyback ». Ces tensions périodiques Vi ne sont pas nécessairement sinusoïdales mais sont, par exemple, rectangulaires ou triangulaires et peuvent comporter une composante continue.
Le coupleur 18 comporte dans ce mode de réalisation N transformateurs monophasés Tr0 à TrN_i. Chaque transformateur est formé d' un bobinage primaire eu et d' un bobinage secondaire e2i 'adjacents couplés magnétiquement l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un noyau magnétique ni, où j.
• est le même indice que celui précédemment utilisé.
Chaque transformateur forme un couple de bobinages magnétiquement couplés l'un à l'autre par l'intermédiaire du noyau magnétique n^.
Pour simplifier la figure, seuls trois transformateurs Tro, Tri et TrN-i ont été représentés sur la figure 1.
Chaque bobinage primaire eu ' est directement raccordé par une extrémité à la source Si.
Le bobinage secondaire e2i de chaque transformateur Tri est raccordé à la source S±-χ par l'intermédiaire du bobinage primaire ei,i_i du transformateur Tri-i. Dans le cas où l'indice i est égal à 0, le bobinage secondaire e2o est raccordé à la source SN_i par l'intermédiaire du bobinage
- ei,u-i du transformateur TrH-i-
L'extrémité de chaque bobinage secondaire qui n'est pas raccordée à l'une des sources Si est directement raccordée à un point commun 24 lui-même directement raccordé à l'entrée 8 du filtre 6.
Le coupleur magnétique 18 va maintenant être décrit plus en détail en regard des figures 3 et 4 dans le cas particulier où le nombre N de phases est égal à douze.
La figure 3 représente une coupe transversale du coupleur 18. Ce coupleur 18 est formé de douze cellules magnétiques élémentaires C0 à Cu accolées les unes aux autres dans une, direction horizontale L. Chaque cellule Ci correspond à un transformateur Tri. Deux cellules adjacentes C± et Cj sont représentées plus en- détail sur la figure 4.
Chaque cellule Cj. comprend un noyau magnétique rii dont la section transversale est en forme d'échelle ou de « 8 ». A cet effet, le noyau magnétique est formé de six barreaux latéraux Bi,± à B6,± et d'un barreau central BCιX. Les barreaux Bi,± et B2,i forment le montant gauche MGi de l'échelle. Les barreaux B4,i et B5,! forment le montant droit MDi. Les montants MGi et • MDi peuvent être formés d'un seul bloc.
Le barreau Bci est un barreau central horizontal tandis que les barreaux B3i et B6,± sont des barreaux horizontaux situés respectivement en haut et en bas des montants MG± et MDi. La section transversale de chacun des montants ou barreaux est sensiblement rectangulaire.
Plus précisément, les barreaux latéraux B1,! à B6,± présentent chacun une face plane, respectivement Fi,i à F6,i tournée vers l'extérieur de la cellule C±. Le noyau ni présente deux fenêtres ou évidements 32 et 34 respectivement situées au-dessus et en dessous du barreau central Bci-
La cellule Ci comporte également deux bobinages 36 et 38 enroulés autour du barreau central BCχ. Les bobinages 36 et 38 sont enroulés en sens inverse l'un de l'autre. De préférence, chaque bobinage comporte plusieurs spires.
Le sens d' enroulement des spires de chaque bobinage est défini à l'aide d'un point entouré d'un cercle et d'un cercle comportant une croix. Le point entouré d'un cercle indique qu'un vecteur sort du plan de la feuille, tandis qu'un rond comportant une croix indique que ce vecteur rentre dans le plan de la feuille.
Dans la suite, on considère que les bobinages enroulés dans le sens des aiguilles d'une montre, lorsque l'on regarde à partir du côté droit du coupleur 18 de la figure 3, tournent dans le sens positif. Les bobinages enroulés en sens inverse tournent dans le sens négatif. On définit alors les deux notations suivantes « V± » et « - Vi ». « Vi » est la tension d'alimentation d'un bobinage enroulé dans le sens positif. « -Vi » est la tension d'alimentation d'un bobinage enroulé dans le sens négatif.
Chacun de ces bobinages 36, 38 correspond à un bobinage e2i ou en du coupleur 18. Pour cette raison, sur la figure 3, chaque bobinage d'une cellule porte la référence eu ou β2i. De plus, sur la figure 3, seule la direction d'enroulement de chaque bobinage a été représentée.
Le noyau ni concentre les lignes de champ du champ magnétique créé par les bobinages 36 et 38. Ces lignes de champ forment un flux magnétisant. Sur la figure 4, deux flèches représentent deux lignes de champ de flux magnétisant EHi et EBχ créé par les bobinages 36 et 38 à l'intérieur du noyau n . Ces flèches représentent également la convention de signe suivante : lorsque l'amplitude du fondamental du flux magnétisant EHi est positive, on considère que les lignes de ce champ EHi tournent dans le sens positif si celles-ci tournent dans le sens des aiguilles d'une montre. Lorsque l'amplitude du fondamental du flux magnétisant EBi est positive, on considère que les lignes de ce champ EBi tournent dans le sens positif, si celles-ci tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Cette convention de signe est identique pour toutes les cellules Ci du coupleur. On note également Wi les décalages angulaires des composantes fondamentales des flux magnétiques EHi et EBχ par rapport à une même référence. Avec cette convention de signe, on remarque que le même flux magnétisant peut être définit comme se déplaçant dans le sens positif avec un décalage Wi ou comme se déplaçant dans le sens négatif avec un décalage wi+π.
Plus précisément, la ligne de champ du flux EHi entre par la droite du barreau central Bcl et se referme en passant par le barreau Bβ,i du haut lorsqu'elle tourne dans le sens positif. La ligne de champ EBi rentre également par la droite du barreau Bci et se referme par l'intermédiaire du barreau Ebi du bas, lorsqu'elle tourne dans le sens positif. Ces lignes de champ EHi et EBi correspondent à un flux magnétisant créé par les bobinages 36 et 38.
Ainsi, le noyau ni permet à deux circuits magnétiques fermés annulaires de s'établir. Ces circuits magnétiques fermés ont une partie commune, c'est-à-dire le barreau Bci.
Comme cela sera expliqué plus loin, l'amplitude et la phase du fondamental de ce flux magnétisant est fonction des décalages angulaires des tensions df alimentation des bobinages 36 et 38.
La cellule Cj se déduit de la cellule Ci par une symétrie- axiale. Ainsi, la cellule Cj est structurellement identique à la cellule Ci à l'exception du fait que la position des bobinages 36 et 38 a été permutée par rapport à celle des bobinages 36 et 38 de la cellule Ci.
Lorsque les bobinages de la cellule Cj sont alimentés, des lignes de champ EHi+i et EBi+i apparaissent dans le noyau 30 de la cellule Cj. La même convention de signe que celle définie pour la cellule Ci s'applique à la cellule Cj.
La totalité du champ magnétique généré par les bobinages 36 et 38 n'est pas concentrée à l'intérieur du noyau ni. Comme l'illustrent des flèches FHi et FBi, des lignes de champ, magnétique de fuite apparaissent autour du bobinage 36. Ces lignes correspondent à un flux magnétique de fuite. Contrairement au flux magnétisant, les lignes de champ du flux magnétique de fuite comportent au moins une section qui s'étend en dehors du noyau m. Par exemple, ici, les lignes du flux magnétique de fuite traversent fenêtres 32, 34 pour se refermer. Par exemple, les fenêt 32, 34 sont formées d'air.
Dans ce mode de réalisation, les faces F4,i, F5,i de 1 cellule C1 sont accolées, et plus précisément mises en contact, avec, respectivement, les faces F2,j et F1,j de la cellule Cj, Ainsi, les flux magnétisants EHi, EHj et EBi, EBj se combinent dans les montants MDi et MGj.
Les montants MDi et MGj sont, par exemple, collés ou solidarisés l'un avec l'autre par tout moyen permettant de maintenir un contact rapproché entre ces deux montants.
Les flèches SH et SB définissent une convention de signe commune aux flux magnétisants circulant dans les barreaux accolés. Plus précisément, cette convention de signe commune permet de comparer des décalages angulaires des flux magnétisants dans chaque cellule.
Avec cette convention de signe commune, on note :
- xd i le décalage angulaire des flux magnétisants EHi et EBi dans le barreau de la cellule Ci accolée à la cellule Cj, et
- xg j le décalage angulaire des flux magnétisants EHj et EBj dans les barreaux accolés à ceux de la cellule Ci. Avec ces notations, on remarquera que sur la figure 4 le décalage xd i est égal au décalage wi car les conventions de signe utilisées pour définir ces décalages Wi et xi sont dans le même sens. Par contre, le décalage x9 j est égal au décalage wj+πrad car les conventions de signe utilisées pour définir les décalages Wj et xg j sont en sens opposé.
La figure 4 représente également une surface Oi,j située à l'intersection des montants MDi et MGj et perpendiculaire au plan de la feuille. Cette surface Oi, j est traversée par les flux magnétisants EBi et EBj. A sens de déplacement identique pour les flux EBi et EBj, plus le décalage angulaire Xi du fondamental du flux magnétisant EBi sera éloigné du décalage angulaire Xj du fondamental du flux magnétisant EBj plus le' flux magnétisant maximal traversant la surface Oj.,j sera faible. Or, plus le flux magnétisant- maximal traversant la surface Oi,j est faible, plus la section horizontale des barreaux B4,j. et B2,j peut être réduite, ce qui réduit l'encombrement du coupleur 18. Les mêmes explications s'appliquent à la réduction -de l'encombrement des barreaux B5,j. et Bi,j.
Le coupleur 18 comprend uniquement des cellules accouplées par paires dans la direction horizontale L, c'est-à-dire accouplées les unes aux autres par l'intermédiaire des faces de' leurs montants, comme cela a été décrit en regard de la figure 4.
La conception et le fonctionnement du dispositif 2 vont maintenant être décrit en regard de la figure 5.
Initialement, lors d'une étape 40 de conception du coupleur 18, des cellules magnétiques élémentaires toutes identiques les unes aux autres sont construites. Par exemple, à ce stade chacune de ces cellules est identique à la cellule Ci décrite en regard de la figure 4. Ensuite, les règles suivantes sont appliquées : a) on choisit les tensions d'alimentation Vi de chaque bobinage d'une cellule Ci pour qu'un décalage angulaire ai entre les tensions d'alimentation des deux
bobinages de cette même cellule soit compris entre π et
πH rad, et
N b) on accouple chaque cellule Ci avec la cellule adjacente Cj qui génère avant collage dans les barreaux du montant gauche Bij et B2j les flux magnétisants EHj et EBj
2π dont le décalage angulaire Xj est compris entre Xi+—+π et
2π ,
Xi +π .
N La règle a) correspond à l'application de l'enseignement de la demande de brevet française déposée sous le numéro FR 05 07 136- et permet de limiter encore plus l'encombrement du coupleur 18. A titre d'exemple, l'application de la règle a) conduit à sélectionner pour chaque cellule la paire de tension Vi indiquée dans le tableau suivant :
Table 1 : voir annexe à la fin de la description. Dans la table 1, le symbole Ci identifie la cellule. Dans chaque colonne Ci, les symboles Vi à gauche et à droite identifient les tensions correspondantes des bobinages, respectivement à droite et à gauche, de la cellule C±.
Puisque l'amplitude des tensions d'alimentation Vi sont toutes identiques et le décalage angulaire a± étant le même pour chacune des cellules C1, alors l'amplitude du fondamental du flux magnétisant généré par chacune des -cellules est identique. Ainsi, l'application de la règle b) consiste à :
1) estimer, lors d'une opération 42, le décalage angulaire Wi du flux magnétisant généré par chaque cellule
Ci à partir des tensions d'alimentation de la table 1, et
2) accoler, lors d'une opération 44, chaque cellule Ci avec une autre cellule Cj de manière à ce que la valeur absolue de la différence γ entre les décalages angulaires Xi et Xj des flux magnétisants dans les barreaux accolés,
2π , 2π soit comprise entre π et π-\ .
L'estimation du décalage angulaire Wi va maintenant être expliquée à l'aide de la figure 6 dans le cas particulier de la cellule Co- La figure 6 correspond au graphe de la figure 2 dans le cas où N égal douze. D'après la table 1, les tensions Vo et V5 sont utilisées pour alimenter respectivement les bobinages 36 et 38 de la cellule C0.
Le décalage angulaire Wi du flux magnétisant peut être estimé par la somme vectorielle du vecteur de tension V0 et du vecteur -V5. Le résultat de cette somme vectorielle est représenté sur la figure 6 par une flèche F en pointillés.
Cette flèche F fait un angle w de —rad avec l'axe des
abscisses. Cet angle w correspond à une estimation du décalage angulaire Wo-
On remarquera que pour obtenir ce résultat il est nécessaire de prendre l'inverse du vecteur de tension V5 car le bobinage 38 est enroulé dans le sens négatif.
Dans le cas du coupleur 18, à l'issue de l'opération 42, on obtient la table 2 suivante dans laquelle les décalages w± sont indiqués sur la seconde ligne :
Table 2
Ensuite, lors de l'opération 44, les cellules C± sont classées par ordre croissant ou décroissant de décalage angulaire w±.
Dans le cas présent, la liste de cellules classées par ordre croissant de décalages angulaires Wi est la suivante : {Co, C5, C10, C3, Ce, Ci , CQ, Cn, C4, Cg, C2, C7).
A ce stade là, dans un premier mode de réalisation, les cellules sont accolées les unes aux autres selon la direction horizontale L dans l'ordre croissant indiqué ci- dessus. Ainsi, les barreaux Bsi et B4i de la cellule Ci sont accolés, respectivement, aux barreaux Bi,j et B2,j de la cellule Cj suivante.
Dans ce premier mode de réalisation, on vérifie que la différence γ entre les décalages angulaires xdi et xg j est proche de πrad. Par exemple, le décalage angulaire Wo est ici égal à -π/12 tandis que le décalage angulaire W5 est égal à π/i2rad. Le décalage xdi dans le barreau B50 est donc égal à -π/12rad. Le décalage x9s dans le barreau B15 est quant à lui égal à ws+π, c'est-à-dire à π/12+π, car dans le barreau B15, la convention de signe adoptée pour définir le décalage du flux EH5 est en sens inverse de la flèche Sn- La différence γ est donc égale ici à π+2π/12 rad.
Dans ce premier mode de réalisation, les décalages w± sont répartis sur 360° et les composantes continues des flux magnétisants dans les barreaux accolés ne s'annulent pas.
Pour obtenir un second mode de réalisation du coupleur dans lequel les différences γ se rapprochent encore plus de π rad, on procède à une étape 46 de permutation des tensions d'alimentation.
Plus précisément, lors de l'étape 46, à l'aide de la table 2, on répartit les cellules en deux moitiés de sorte que le décalage angulaire w± de chaque cellule de lapremière moitié est inférieur à tous les décalages angulaires Wi des cellules de la seconde moitié. Par exemple, ici, la seconde moitié est formée des six dernières cellules du classement par ordre croissant précédemment indiqué, c'est-à-dire ici les cellules Cg, Cn, C4, Cg, C2 et C7. Ensuite, la tension d'alimentation du bobinage de gauche de chacune des cellules de cette seconde moitié est permutée avec la tension d' alimentation du bobinage de droite de cette même cellule. Cette permutation des tensions d'alimentation ne change pas la position des bobinages 36 et 38. Ainsi, à l'aide des notations définies en regard de la table 1, cette opération de permutation des tensions d'une cellule permet de passer du couple . de tensions d'alimentation (Va,-Vb) au couple d'alimentation (Vb, -Va) .
Par contre, l'opération de permutation des tensions inverse le sens dans lequel tourne la composante fondamentale du flux magnétisant. Le décalage angulaire W1 de chaque cellule permutée est donc incrémenté de πrad. La table 3 ci-dessous indique sur la deuxième ligne, le décalage angulaire Wi de chaque cellule Ci à l' issue de l'étape 46 :
Table 3
On constate que les décalages angulaires de l'ensemble des cellules sont maintenant répartis sur 180° et non plus 360°.
Ensuite, toujours lors de l'étape 46, les cellules Ci ainsi obtenues sont de nouveau classées par ordre croissant de décalage angulaire Wj.. On obtient alors le classement suivant : {Co, Cβ, Cs, Cn, Cio, C4, C3, Cg, CQ, C2, Ci, C7} .
Dans ce second mode de réalisation, les ' cellules Ci ainsi obtenues sont alors accolées selon la direction horizontale L dans l'ordre indiqué ci-dessus.
La table 4 (voir annexe) reprend sur la première ligne l'ordre des cellules pour ce second mode de réalisation. La deuxième ligne indique à quelle tension sont raccordés chacun des bobinages de chaque cellule.
On vérifie que, dans ce second mode de réalisation, la différence γ obtenue est plus proche de πrad que dans le • premier mode de réalisation. Par exemple, les décalages angulaires W0 et w6 des cellules accolées Co et Ce sont tous les deux égaux à -π/12rad. Par conséquent, le décalage angulaire xd 0 dans le barreau B50, avant collage, est égal à -π/12rad. Le décalage angulaire xg 6 dans le barreau Bi6, avant collage, est égal quant à lui à -π/12+π. En effet, comme précédemment, la convention de signe servant à définir le décalage w6 est en sens opposé de. la flèche SH. Dès lors, dans le barreau Big, le décalage κ9β est donné par la relation suivante : x9 6=W6+π .
La différence γ est égale à π rad.
On notera également que la différence γ entre les barreaux accolés des cellules Ce et .C5 est égale quant à elle à π+2π/12 rad. Ainsi, l'amplitude maximale du fondamental du flux magnétisant dans les montants accolés d'une paire de cellules est sensiblement nulle. De plus, l'amplitude maximale du flux magnétisant généré à l'intérieur des montants accolés de deux cellules appartenant à des paires différentes est fortement réduite. Ceci permet de réduire fortement la section de ces montants et donc .1' encombrement du coupleur 18.
Ce second mode de réalisation permet donc de rapprocher encore plus la différence γ de π rad. Toutefois, ni le premier ni le second mode de réalisation ne permettent d' annuler les composantes continues des flux magnétisants dans les barreaux accolés.
Pour annuler cette composante continue dans les barreaux accolés, on procède alors à une étape 48 de permutation de la position des bobinages. L'étape 48 est ici appliquée à une cellule sur deux. L'étape 48 peut être réalisée après l'étape 46 ou directement à l'issue de l'étape 40. Lors de l'étape 48, les deux premières cellules de la liste des cellules classées par ordre croissant sont regroupées pour former une première paire, puis les deux cellules suivantes sont regroupées pour former une seconde paire et ainsi de suite.
Ensuite, pour chaque second élément de chaque paire, on permute la position des deux bobinages de la cellule par rapport à celle prise en compte' pour l'opération de classement. Par exemple, dans le cas de la cellule CQ, lors de l'opération 46, les bobinages 36 et 38 sont, respectivement, à gauche et à droite de la cellule. Une fois que ces positions ont été permutées, les bobinages 36 et 38 sont, respectivement, à droite et à gauche de la cellule. Suite à une telle permutation, les bobinages immédiatement à droite et à gauche d'un barreau accolé sont enroulés dans le même sens . Une telle configuration réduit ou annule les composantes continues des flux magnétisants dans les barreaux accolés. Par ailleurs, la permutation de la position des bobinages ne modifie pas le décalage angulaire Wi de la cellule car les bobinages 36 et 38 restent alimentés par les mêmes tensions. Enfin, seule la position des bobinages est modifiée. Dans ces conditions, l'étape 48 permet, en plus de la réduction de l'amplitude maximale de la composante fondamentale du flux magnétisant dans les barreaux accolés, de réduire également la composante continue dans ces mêmes barreaux accolés.
Par exemple, la table.5 suivante indique les tensions d'alimentation de chaque cellule du coupleur obtenue à l'issue des étapes 46 et 48. La première ligne indique l'ordre des cellules. La seconde ligne indique les tensions d'alimentation des enroulements à droite et à gauche de chaque cellule.
Table 5 (voir annexe) Après sa conception, lors d'une étape 50, le décalage angulaire de chaque source S0 à SN-i est réglé pour que la tension dralimentation des bobinages primaires eu, e2i de chaque cellule Ci correspondant à celui déterminé lors de l'étape 40 de conception.
Ensuite, lors d'une étape 52, les bobinages de chaque cellule sont alimentés à l'aidé de la source 16 ainsi réglée. Ceci permet d'alimenter le dipôle 4 à partir d'une source polyphasée. Le coupleur 18 a été décrit dans le cas particulier où celui-ci est formé de douze cellules. Toutefois, ce qui a été décrit ci-dessus s'applique à tout coupleur magnétique formé d'au moins quatre cellules. A titre d'exemple, les tableaux 6 et 7 suivants décrivent la configuration de coupleurs magnétiques ayant de 4 à 20 cellules obtenus1 en réalisant les opérations 46 et 48.
Plus précisément, dans chacun de ces tableaux 6 et 7, la colonne « N » indique le nombre de cellules totales et, les colonnes suivantes indiquent pour chaque cellule Ci quelles sont les tensions d'alimentation à utiliser pour alimenter ses bobinages. Dans ces tableaux, chaque colonne Ci est divisée en deux sous-colonnes . Les sous-colonnes de gauche et de droite indiquent respectivement à quelle tension d'alimentation les bobinages à gauche et à droite de cette cellule doivent être raccordés. Dans ces sous- colonnes, la valeur absolue du nombre indiqué j indique que ce bobinage doit être alimenté par la tension Vj_i. Le signe «-» présent devant le nombre j indique simplement que ce bobinage est bobiné dans le sens négatif. Tableau 6 (voir annexe) Tableau 7 (voir annexe)
La figure 7 représente un coupleur magnétique 50 susceptible d'être utilisé en lieu et place du coupleur 18 dans le dispositif 2. Ce coupleur 50 comporte également douze cellules Ci respectivement identiques aux cellules Ci du coupleur 18. Contrairement au coupleur 18, les cellules Ci du coupleur 50 sont accolées non seulement dans la direction horizontale L comme dans le coupleur 18 mais également dans une direction verticale H.
Plus précisément, chaque paire de cellules (Co ; Ce) ;
(C5 ; C11) '; (C10 ; C4) ; (C3 ; C9) ; (C8 "; C2) et (C1 ;
C7) sont accolées dans une direction horizontale par l'intermédiaire de leurs montants verticaux respectifs- De plus, chaque paire de cellules est également accolée selon la direction verticale H à une autre paire de cellules par l'intermédiaire de leurs barreaux horizontaux. L'accolage des cellules selon la direction verticale est réalisé comme dans, la direction horizontale c'est-à-dire, par exemple, par mise en contact direct des faces planes des barreaux latéraux de ces cellules. La fixation de ces cellules selon la direction verticale peut être réalisée par collage ou par tout autre moyen. Comme pour le coupleur 18, les tensions d'alimentation de chacun des bobinages de chaque cellule sont déterminés en fonction des décalages angulaires wi des flux magnétisants.
Par exemple, lors de la conception du coupleur 50, on procède de façon identique à ce qui a été décrit en regard des opérations 42 à 48 jusqu'à obtenir la table 5. Ensuite, en alternance, pour une paire de cellules sur deux, on réalise les opérations suivantes :
- permutation des tensions d' alimentation de chacune des cellules de ces paires, et permutation de la position des bobinages de chacune de ces cellules.
Ici, ces opérations sont donc appliquées aux paires de cellules suivantes : (C5 ; C1I }, (C3 ; C9) et (C1 ; C7 }. L'opération de permutation des ' .tensions d'alimentation est identique à l'opération 46 et permet donc d'ajouter un décalage de πrad permettant d'annuler la composante fondamentale dans les barreaux horizontaux accolés.
L'étape de permutation des bobinages est identique à l'opération 48 et permet donc d'annuler la composante continue du flux magnétisant dans les barreaux horizontaux accolés. A l'issue .de ces étapes, on obtient la répartition des tensions pour chaque cellule indiquée dans la table suivante :
Table 8 (voir annexe)
On vérifie alors que la différence γ entre, par exemple, le décalage X5 dans le barreau B^5 et le décalage Xo dans le barreau B30 est proche de π rad. Ici, Wo et W5 sont respectivement égaux à -π/12 et à π/12+π. En prenant comme convention de signe commune aux barreaux B30 et Bβs, que le flux magnétisant est positif lorsqu' il se déplace de la gauche vers la droite dans les barreaux accolés, on obtient xbo=-π/12rad et xh 5=π/12+π, où xb 0 et xh 5 sont respectivement les décalages angulaires dans les barreaux B30 et BO5. Donc la différence γ est égale à π rad.
Ainsi, dans le coupleur 50, l'encombrement des montants verticaux accolés et des barreaux horizontaux accolés peut être fortement réduit .
La figure 8 représente un autre mode de réalisation de cellules C'i et Cj utilisables respectivement en lieu et place des cellules C± et Cj. La structure de la cellule C'i est identique à celle de la cellule Ci à l'exception du fait que le bobinage 36 est bobiné autour du bobinage 38 et non plus à côté. Par exemple, le bobinage 36 est bobiné sur la périphérie du bobinage 38. Par exemple, la cellule Cj est identique à la cellule
Les figures 9 à 11 représentent respectivement des cellules A1, A'i et A' ' i comprenant un noyau 60 ayant une section transversale annulaire selon un plan vertical. Ici, le noyau 60 est formé de deux barreaux horizontaux et de deux barreaux verticaux.
Ces cellules Ai, A'i et A' ' ι comportent chacune uniquement deux bobinages 62 et 64 enroulés en sens inverse l'un de l'autre. Dans les cellules Ai et A''i, les bobinages 62 et 64 sont enroulés autour d'un même barreau. Dans la cellule Ai, le bobinage 62 est uniquement enroulé autour d'une partie haute du barreau vertical tandis que le bobinage 64 est uniquement enroulé autour d'une partie basse de ce même barreau.
Dans la cellule A''i, le bobinage 64 est enroulé autour du bobinage 62 et, de préférence, autour de la périphérie du bobinage 62.
Dans la cellule A'a, le bobinage 62 est uniquement enroulé autour d'un barreau vertical de la cellule tandis que le bobinage 64 est uniquement enroulé autour de l' autre barreau vertical de la cellule.
Les barreaux libres de tout enroulement des cellules Ai, A'i et A' ' i présentent chacun une face plane tournée vers l'extérieur de la cellule. Ces faces planes permettent d'accoler les unes aux autres les cellules pour former un coupleur magnétique. La tension d'alimentation de chacun de ces bobinages est choisie en fonction du décalage angulaire Xi du fondamental du flux magnétisant concentré dans les barreaux accolés. A cet effet, l'enseignement donné en regard de la figure 5 est adapté au cas des cellules Ai, A'i et A''i pour minimiser l'amplitude maximale du fondamental du flux magnétisant dans ces barreaux accolés les uns aux autres . Enfin, les cellules Ai, A' i et A" L se distinguent des cellules Ci et C'i essentiellement par le fait que dans les cellules A1, A' ± et A' ' i un seul circuit magnétique fermé annulaire s'établit, alors que dans les cellules Ci et C'i, deux circuits magnétiques fermés annulaires s'établissent par des chemins différents.
La figure 12 représente un autre dispositif 70 d'alimentation du dipôle électrique 4. Ce dispositif 70 comprend à cet effet la source 16 d'alimentation ainsi qu'un coupleur magnétique 72 pour raccorder les N phases de la source 16 au dipôle 4.
Plus précisément, le coupleur 72 comprend N bobinages Li formant inductance. Chaque bobinage Li est uniquement raccordé d'un côté à la source Si et de l'autre côté au point commun 24.
La structure du coupleur 72 est décrite plus en détail en regard de la figure 13 dans le cas particulier où le nombre N de phases est égal à cinq.
Le coupleur 72 est réalisé par accolement de cinq cellules magnétiques élémentaires B0 à B4 identiques dans la direction verticale H. La cellule Bi est décrite plus en détail en regard de la figure 14.
Dans cet exemple, la cellule B1 comporte un noyau magnétique 74 ayant une section transversale annulaire. Ce noyau 74 est formé uniquement deux barreaux verticaux et deux barreaux horizontaux. Ici, les trois barreaux dépourvus d' enroulement présentent chacun une face plane tournée vers l'extérieur et permettant d'accoupler magnétiquement cette cellule à une autre cellule. Au moins l'un des barreaux comporte un entrefer 75 pour empêcher la saturation du noyau 74 provoquée par une composante continue du flux magnétisant.
La cellule Bi comprend également uniquement un seul bobinage 76 enroulé uniquement autour de l'un des barreaux •verticaux. Ce bobinage 76 génère un flux magnétisant E1 concentré à l'intérieur du noyau 74. Une- seule ligne de champ du flux magnétisant Ei est représentée sur la figure 14. Ce flux magnétisant présente un décalage angulaire Wi fonction du décalage angulaire de la tension d'alimentation du bobinage 76. Plus précisément, dans le cas de la cellule Bi, l'estimation du décalage angulaire Wi est prise égale au décalage angulaire de la tension d' alimentation du bobinage 76. Sur la figure 13, les cellules Bi sont accolées l'une à l'autre en juxtaposant bord à bord les faces planes de leurs barreaux horizontaux respectifs.
Comme précédemment, le décalage angulaire de la tension d' alimentation des bobinages de la cellule Bi est déterminé de manière à minimiser l'amplitude du fondamental du flux magnétisant circulant dans les barreaux accolés. Plus précisément, les tensions d'alimentation de cellules accolées Bi et Bj sont choisies de manière à ce que la différence entre les décalages angulaires Xi et Xj des fondamentaux des flux magnétisants générés par chacune de ces cellules soit aussi proche que possible de πrad.
La méthode décrite en regard du procédé de la figure 5 est adaptée pour concevoir le coupleur 72. Par exemple, sur la figure 13, les bobinages des cellules Bi à B4 sont tous enroulés dans le même sens. Ainsi, dans cette configuration, les bobinages des cellules B0 à B4 sont alimentés respectivement par les tensions Vi, V3, V5, V2 et V4.
La figure 15 représente l'architecture d'une cellule Di ayant un noyau identique au noyau ni de la cellule C1. La cellule Di est uniquement équipée d'un seul bobinage 80 enroulé autour du barreau central. Le barreau central comprend un entrefer 81 pour éviter la saturation du noyau ni provoquée par une composante continue du flux magnétisant. Cette cellule Di peut être utilisée en lieu et place de la cellule B± dans des coupleurs magnétiques similaires -au coupleur 72.
La figure 16 représente un troisième mode de réalisation d'un dispositif 90 d'alimentation du dipôle 4.
Sur cette figure, les éléments déjà décrits en regard de la figure 1 portent les mêmes références numériques, seules les différences par rapport au dispositif 2 sont décrites
" ici. Dans la' figure 16, le. filtre 6 ne doit pas comporter d' inductance.
Le dispositif 90 comporte la source d'alimentation 16 raccordée au dipôle 4 par l'intermédiaire d'un coupleur magnétique 92. Dans le coupleur 92, le point milieu 24 est raccordé à un potentiel de référence Mi et non plus à l'entrée 8 du filtre 6.
Dans ce mode de réalisation, chaque transformateur Tri comporte en plus du couple de bobinages en et e2i un couple de bobinages e3i et e^. Les bobinages e3i et e4i sont couplés magnétiquement aux bobinages en et e2i par l'intermédiaire du noyau magnétique ni. Le couple de bobinages θ3i et e4χ est électriquement isolé des bobinages en et e2i.
Une extrémité du bobinage e3i est raccordée par l'intermédiaire d'une diode di à un point commun 96. La cathode de la diode di est dirigée vers le point commun 96.
Le point commun 96 est directement raccordé à l'entrée 8 du filtre 6.
L'autre extrémité du bobinage e3i est directement raccordée à une extrémité du bobinage e4,1+1 du transformateur Tri+i suivant. L'extrémité non raccordée au bobinage e3i du bobinage e^ri+% est raccordée à un potentiel de référence M2 isolée électriquement du potentiel Mi. L'extrémité non- raccordée au point commun 96 du bobinage e3/N_i est directement raccordée à une extrémité du bobinage e4o-
Le procédé de conception et d' alimentation du coupleur 92 est le même que celui décrit en regard de la figure 5, de manière à réduire l'encombrement de ce coupleur. En particulier, l'estimation du décalage angulaire Wi d'une cellule est obtenue, en utilisant uniquement les tensions d'alimentation des bobinages en et β2i. Pour se ramener au cas précédent à deux bobinages par cellule, on peut assimiler les parties de bobinages en, e3± et e2±, β4i, respectivement, aux bobinages eu. et e2i de la figure 1.
La figure 17 représente un exemple de cellules Ei susceptibles d'être utilisées pour former le coupleur magnétique 92. Cette cellule Ei est identique à la cellule A'i à l'exception du fait que les bobinages 62 et 64 ont été dédoublés. Sur la figure 17, les doublons des bobinages 62 et 64 portent, respectivement, les références 102 et 104. Les bobinages 102 et 104 sont bobinés autour du noyau 60 dans le même sens que, respectivement, les bobinages 62 et 64. Ces bobinages 102 et 104 sont isolés électriquement des bobinages 62 et 64 et couplés magnétiquement à ces bobinages par l'intermédiaire du noyau 60. Les bobinages 62 et 64 correspondent respectivement aux bobinages en et e2i de la figure 16 et les bobinages 102 et 104 correspondent respectivement aux bobinages e3i et e4i de la figure 16.
La figure 18 représente la structure d'une cellule Fi également susceptible d'être utilisée pour réaliser le coupleur 92.
Cette cellule Fi est identique à la cellule C± à l'exception du fait que les bobinages 36 et 38 ont été dédoublés. Les doublons des bobinages 36 et 38 portent respectivement les références 106 et 108. Dans ce mode de réalisation, le bobinage 106 est uniquement enroulé autour du bobinage 36 et le bobinage 108 est uniquement enroulé autour du bobinage 38. Les bobinages 106 et 108 sont électriquement isolés des bobinages 36 et 38 et couplés magnétiquement à ces bobinages 36 et 38 par l'intermédiaire du noyau n± .
La figure 19 représente l'architecture d'un convertisseur DC-DC utilisant un coupleur magnétique tel que décrit en regard des précédentes figures. Le convertisseur 110 comporte une source d'alimentation continue 122 raccordée à l'entrée d'un onduleur 124 propre à convertir la tension continue délivrée par la source 122 en N tensions périodiques décalées angulairement les unes par rapport aux autres de
— rad. N
L'onduleur 124 est ici un onduleur bidirectionnel en courant. Cet onduleur est connu et sa structure ne sera pas décrite ici en détail .
L'association de la source 122 et de l'onduleur 124 forme donc une source d'alimentation polyphasée 126. La source 126 est raccordée à un coupleur magnétique 128 présentant une isolation galvanique tel que le coupleur 92.
Toutefois, dans ce mode de réalisation, chaque bobinage en et e2i est raccordé par une de ses extrémités directement à une phase respective de la source 126. L'autre extrémité de chacun de ces bobinages en et e∑i sont raccordées électriquement l'une à l'autre.
Une extrémité de chacun des bobinages e3i et e4i est raccordée à une entrée respective d'un redresseur de tension 130. L'autre extrémité de ces bobinages e3i et e4i est raccordée à un potentiel de référence M3.
Le redresseur 130 comporte autant de branches que d'entrées recevant la tension délivrée par le bobinage e3i et e4i. Chaque branche est formée d'un interrupteur commandable Ii et d'une diode D1 raccordés en parallèle. L'interrupteur I1 est un interrupteur ne pouvant laisser circuler le courant que dans une seule direction allant de l'entrée raccordée au bobinaqe e3i ou e4i vers un point commun 134. Les différents interrupteurs commandables du redresseur 130 sont commandés de manière à redresser la tension délivrée par chacun des bobinages e3i et eu. Dans1 ce mode de réalisation, le dipôle 4 est raccordé entre le point commun 134 et le potentiel de référence M3.
Le redresseur 130 est ici un redresseur bidirectionnel en courant.
La figure 20 représente un autre mode de réalisation d'un convertisseur DC-DC 140. Ce convertisseur 140 comprend une source d'alimentation polyphasée 142 réalisée à partir d'une source de tension continue 144 raccordée à l'entrée d'un onduleur 146. Ici, par exemple, l'onduleur 146 est unidirectionnel en courant. Chaque sortie de l'onduleur 146 est raccordée à un bobinage respectif d'un coupleur magnétique 148. Le coupleur magnétique 148 est identique au coupleur magnétique 128 à l'exception du fait que dans le coupleur 128, ce sont les extrémités des bobinages e3i et e4i qui sont raccordées à des phases respectives de la source 142. Pour cette raison, lors de l'opération d'estimation du décalage angulaire Xi de chacune des cellules, c'est les bobinages e3i et e4± ainsi que leur tension d'alimentation qui sont à prendre en compte .
Ici, les sorties du coupleur 148 sont raccordées à un redresseur/élévateur de tension 149. Par exemple, le redresseur/élévateur 149 est formé de plusieurs étages élévateurs 150 à 153. Chaque étage élévateur reçoit les tensions générées respectivement par une paire de bobinages eu et e2i afin d'élever une tension reçue en entrée. Les étages élévateurs sont raccordés en série. Un tel redresseur/élévateur est connu et ne sera' donc pas décrit plus en détail. La charge 4 est raccordée en sortie de ce redresseur/élévateur 149.
De nombreux autres modes ' de réalisation sont possibles. Ici, chaque coupleur a été décrit dans le cas oùil est réalisé par collage ou fixation de plusieurs cellules magnétiques élémentaires les unes aux autres. En variante, le coupleur magnétique présente exactement la même structure que celle décrite ici mais est réalisée en accolant les uns derrière les autres une succession de noyaux magnétiques en forme de « E ». Plus précisément, les extrémités libres des barres horizontales de la section en forme de « E » sont accolées sur la face arrière verticale du noyau en forme de « E » suivant. Les extrémités libres des barres horizontales du dernier noyau en forme de « E » de l'empilement sont quant à elles raccordées magnétiquement par l'intermédiaire d'un barreau vertical en forme de « I ». La structure du coupleur magnétique ainsi obtenu est identique à celle obtenue en accolant des cellules telles que les cellules Ci, par exemple. Ainsi, un tel coupleur magnétique est décomposable en cellules élémentaires identiques à celles décrites ici. Dès lors, il est possible de retrouver dans ce coupleur magnétique des parties du noyau correspondant à chacun des barreaux B^ . Toutefois, ici, les barreaux Bij et Bij+i accolés sont venus de matière l'un avec l'autre, c'est-à-dire formés d'un seul bloc. L'enseignement décrit précédemment est donc applicable à un tel coupleur magnétique pour déterminer à quelle phase de la source d'alimentation chaque bobinage doit être raccordé pour minimiser le flux magnétique maximal dans les barreaux accolés.
Il est également possible de réaliser un coupleur ayant l'une des structures décrite ici à partir d'un noyau en un seul bloc dans lequel sont ménagés autant d' évidements que de fenêtres 32, 34 nécessaires. Dans ce dernier mode de réalisation, aucun collage entre différentes cellules accolées n'est nécessaire.- Toutefois, un tel coupleur reste cependant décomposable en cellules élémentaires telles que celles décrites ici. Ainsi, l'enseignement donné dans cette description est applicable à ce mode de réalisation pour déterminer à quelles phases de la source de tension chacun des bobinages doit être raccordé afin de minimiser le flux magnétique maximal dans les barreaux accolés.
Un coupleur magnétique dont l'encombrement est réduit peut également être réalisé en accolant plusieurs cellules uniquement dans la direction verticale.
Ici, le coupleur magnétique comprend autant de bobinages eu et e2i que de phases de la source d'alimentation. En variante, chaque bobinage eu et e2± est divisé en plusieurs bobinages, respectivement em et e2ik raccordés en série. Chaque bobinage em et e2ik est ensuite utilisé dans une cellule différente. Toutefois, le nombre de bobinages eut et e2ik ' raccordés en série reste, de préférence, inférieur à N.
Les modes de réalisation des coupleurs magnétiques décrits ici ont été fait dans le cas particulier où l'enseignement de la demande de brevet FR 05 07 136 est utilisé à l'intérieur de chaque cellule de manière à réduire encore plus l'encombrement de chacune de ces cellules (règle a) décrite en regard de la figure 5) .
Toutefois, en variante, seule la règle b) décrite en regard de la même figure est utilisée pour réduire l'encombrement du coupleur magnétique.
Lorsqu'une cellule comporte deux bobinages, les spires de ces bobinages peuvent être entrelacées. Ceci diminue la résistance alternative des bobinages . La face plane des barreaux accolés peut comporter des rugosités ou des aspérités destinées à faciliter l'accouplement et la fixation des cellules entre elles.
Les barreaux autour desquels sont entourés des enroulements ne sont pas nécessairement rectilignes mais peuvent être courbés.
Enfin, il est également possible d'utiliser différents types de cellules dans un même coupleur magnétique. Les différents modes de réalisation décrits ici présentent les avantages suivants :
- appliquer la règle b) pour chaque barreau accolé permet de diminuer très nettement l'encombrement et les pertes du coupleur magnétique, - choisir les tensions d'alimentation des bobinages de manière à ce que la différence entre les décalages angulaires Xi et Xj des flux magnétisants générés par deux cellules accolées soit comprise entre π et πH rad
N N permet de maximiser la diminution de l'encombrement du coupleur magnétique,
- diviser chaque bobinage en raccordé à une phase de la source d'alimentation en plusieurs bobinages e1±k raccordés en série permet de démultiplier le nombre de bobinages disponibles pour créer des cellules et donc d'accroître la possibilité de se rapprocher d'une configuration optimale dans laquelle la différance de décalages angulaires Xi-Xj est égale ou très proche de π rad. ANNEXE
Table 1
Table 4
Table 5
Tableau 6
Tableau 7

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'alimentation d'un coupleur magnétique décomposable en au moins quatre cellules magnétiques élémentaires, chaque cellule comportant :
. un noyau magnétique (ni) propre à former un seul circuit magnétique fermé annulaire, ce noyau comportant à cet effet au moins trois barreaux non colinéaires par l'intermédiaire .desquels s'établit le circuit magnétique fermé (Ei) , au moins deux de ces barreaux présentant chacun une face plane tournée vers l'extérieur de la cellule et les lignes de champ du circuit magnétique fermé à l'intérieur de ces barreaux étant parallèles aux faces planes, . un ou plusieurs bobinages (62, 64 ; 76), chacun de ces bobinages étant enroulé autour d'un barreau du noyau magnétique de manière à laisser au moins les deux barreaux avec une face plane, libres de tout bobinage, et
. les cellules élémentaires sont accolées deux par deux par l'intermédiaire de leurs faces planes respectives de manière à former des paires de premières et de secondes cellules accouplées magnétiquement les unes aux autres, ce procédé consistant à alimenter (48) ce coupleur magnétique en utilisant N tensions ou courants d'alimentation périodiques décalés angulairement les uns par rapport aux autres, les décalages angulaires entre les N tensions ou courants d'alimentation utilisés étant uniformément distribués entre 0 et 2π rad, N étant un nombre entier supérieur ou égal à quatre et 2π rad représentant une période de la tension ou du courant périodique, et plus précisément à : a) alimenter le ou chaque bobinage de la première cellule avec, respectivement, l'une des tensions ou courants d'alimentation de manière à produire un flux magnétisant dans le barreau accolé de la première cellule avec la seconde cellule, dont la composante fondamentale présente un décalage angulaire X1, et b) alimenter le ou chaque bobinage de la seconde cellule avec, respectivement, l'une des tensions ou courants d' alimentation de manière à produire un flux magnétisant dans le barreau de la seconde cellule accolé avec la première cellule, dont la composante fondamentale présente un décalage angulaire Xj, caractérisé en ce que la valeur absolue de la différence entre les décalages angulaires x± et Xj est supérieure ou
égal ->e a- —4π rad. N
2. Procédé d'alimentation d'un coupleur magnétique décomposable en au moins quatre cellules magnétiques élémentaires, chaque cellule comportant : un noyau magnétique. (ni) propre à former uniquement un premier et un second circuits magnétiques fermés (EHi, Eaχ) annulaires ayant une portion commune, ce noyau comportant un barreau magnétique central (BCi) par l'intermédiaire duquel s'établit la portion commune aux deux circuits magnétiques fermés, et au moins deux barreaux (Bu, Bsi) non colinéaires présentant chacun une face plane (Fϋ, Fsi) tournée vers l'extérieur de la cellule- et les lignes de champ du premier ou du second circuit magnétique fermé à l'intérieur de ces barreaux étant parallèles à leur face plane,
. un ou plusieurs bobinages, chacun de ces bobinages étant enroulés autour du barreau central de manière à laisser au moins les deux barreaux avec une face plane, libre de tout bobinage, et
. les cellules élémentaires sont accolées deux par deux par l'intermédiaire de leurs faces planes respectives de manière à former des paires de premières et de secondes cellules accouplées magnétiquement les unes aux autres, le procédé consistant à alimenter (48) ce coupleur magnétique en utilisant N tensions ou courants d'alimentation périodiques décalés angulairement les uns par rapport aux autres, les décalages angulaires entre les N tensions ou courants d'alimentation utilisés étant uniformément distribués entre 0 et 2π rad, N étant un nombre entier supérieur ou égal à quatre et 2 π rad représentant une période de la tension ou du courant périodique, et plus précisément à : a) alimenter le ou chaque bobinage de chaque première cellule avec, respectivement, l'une des tensions ou courants d'alimentation de manière à produire un flux magnétisant dans le barreau de la première cellule accolés avec la seconde cellule, dont la composante fondamentale présente un décalage angulaire Xi, et b) alimenter le ou chaque bobinage de la seconde cellule avec, respectivement, l'une des tensions ou courants d'alimentation de manière à produire un flux magnétisant dans le barreau de la seconde cellule accolés avec la première cellule, dont la composante fondamentale présente un décalage angulaire Xj, caractérisé en ce que la valeur absolue de la différence
4τc entre les décalages angulaires xi et Xj est supérieure à —
rad.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la valeur absolue de la différence entre les décalages angulaires x± et Xj est comprise entre
π rad et π+— rad pour chaque paire de cellules.
N N
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque bobinage d'une cellule est raccordé en série avec au moins un autre bobinage d'une autre cellule.
5. Dispositif d'alimentation d'un dipôle électrique comportant : - une source (16 ; 126 ; 142) d'alimentation à N phases, ' les décalages angulaires entre les phases étant uniformément rép.arties entre 0 et 2π rad, N étant supérieur ou égal à quatre et 2π rad représentant une période de la tension ou du courant périodique, - un coupleur magnétique (72) décomposable en au moins quatre cellules magnétiques élémentaires, chaque cellule comportant :
. un noyau magnétique (ni) propre à former un seul circuit magnétique fermé annulaire, ce noyau comportant à cet effet au moins trois barreaux non colinéaires par l'intermédiaire desquels s'établit le circuit magnétique fermé (Ei) , au moins deux de ces barreaux présentant chacun une face plane tournée vers l'extérieur de la cellule et les lignes de champ du circuit magnétique fermé à l'intérieur de ces barreaux étant parallèles aux faces planes,
. un ou plusieurs bobinages (62, 64 ; 76), chacun de ces bobinages étant enroulé autour d'un barreau du noyau magnétique de manière à laisser au moins les deux barreaux avec une face plane, libres de tout bobinage, et
. les cellules élémentaires sont accolées deux par deux par l'intermédiaire de leurs faces planes respectives de manière à former des paires de premières et de secondes cellules accouplées magnétiquement les unes aux autres, dans lequel : a) le ou chaque bobinage (e1;L, e2±) de la première cellule est raccordé à une phase respective de la source d'alimentation de manière à produire, lors du fonctionnement, un flux magnétisant dans le barreau de la première cellule accolée avec la seconde cellule, dont la composante fondamentale présente un décalage angulaire κ±, et b) le ou chaque bobinage (eχ±+χ, e2i+i) de la seconde cellule est raccordé à une phase respective de la source d'alimentation de manière à produire, lors du fonctionnement, un flux magnétisant dans le barreau de la seconde cellule accolée avec la première cellule, dont la composante fondamentale présente un décalage angulaire Xj, caractérisé en ce que la valeur absolue de la différence
entre les décalages angulaires x± et Xj est supérieure —
rad.
6. Dispositif d'alimentation d'un dipôle électrique comportant :
- une source d'alimentation (16 ; 126 ; 142) à N phases, les décalages angulaires entre les phases étant uniformément répartis entre 0 et 2 π rad, N étant supérieur ou égal à quatre et 2π rad représentant une période de la tension ou du courant périodique,
- un coupleur magnétique (18 ; 50 ; 92 ; 128 ; 148) décomposable en au moins quatre cellules magnétiques élémentaires, chaque cellule comportant : un noyau magnétique (ni) propre à former uniquement un premier et un second circuits magnétiques fermés (EHi, Eg±) annulaires ayant une portion commune, ce noyau comportant un barreau magnétique central (Bci) par l'intermédiaire duquel s'établit la portion commune aux deux circuits magnétiques fermés, et au moins deux barreaux (Bu, Bsi) non colinéaires présentant chacun une face plane
(Fii, Fsi) tournée vers l'extérieur de la cellule et les lignes de champ du premier ou du second circuit magnétique fermé à l'intérieur de ces barreaux étant parallèles à leur face plane,
. un ou plusieurs bobinages, chacun de ces bobinages étant enroulés autour du barreau central de manière à laisser au moins les deux barreaux avec une face plane, libre de tout bobinage, et
. les cellules élémentaires sont accolées deux par deux par l'intermédiaire de leurs faces planes respectives de manière à former des paires de premières et de secondes cellules accouplées magnétiquement les unes aux autres, dans lequel : a) le ou chaque bobinage (eu, e2±) de la première cellule est raccordé à une phase respective de la source d'alimentation de manière à produire, lors du fonctionnement, un flux magnétisant dans le barreau de la première cellule accolée avec la seconde cellule, dont la composante fondamentale présente un décalage angulaire X1, et b) le ou chaque bobinage (e'u, e'2i) de la seconde cellule est raccordé à une phase respective de la source d'alimentation de manière à produire, lors du fonctionnement, un flux magnétisant dans le barreau de la seconde cellule accolée avec la première cellule, dont la composante fondamentale présente un décalage angulaire Xj , caractérisé en ce que la valeur absolue de la différence
entre les décalages angulaires xi et Xj est supérieure —
rad.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel la valeur absolue de la différence entre les décalages angulaires Xi et Xj est
comprise entre π et πH pour chaque cellule.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 1, dans lequel chaque bobinage de la seconde cellule se déduit du bobinage correspondant de la première cellule par une symétrie axiale le long d'un axe colinéaire aux faces accolées.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel chaque cellule, comporte au moins un premier et un second bobinages (en, e2i) enroulés en sens inverse l'un de l'autre autour du même barreau.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel chaque cellule comporte un premier et un second bobinages (ey, β2i) , le premier bobinage et le second bobinage étant raccordés à des phases respectives de la source d' alimentation de manière à ce que, lors du fonctionnement, le déphasage angulaire entre les tensions d'alimentation de chacun de ces bobinages est
, 2π . 2π compris entre itj et πH .
F N N
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