JP2010507359A - 磁気カプラに電力を供給する方法、及び電気ダイポールに電力を供給する装置 - Google Patents

Abstract

マルチ相間変圧器に電力を供給する方法であって、ａ）第１基本磁気セルの各々の巻線は、第２セルに結合された第１セルのバー内に、その基本成分が角度オフセットｘ_iを有する磁化フラックスを生成するべく、電力が供給され、且つ、ｂ）第２セルの各々の巻線は、第１セルに結合された第２セルのバー内に、その基本成分が角度オフセットｘ_jを有する磁化フラックスを生成するべく、電力が供給される。角度オフセットｘ_i及び角度オフセットｘ_jの間の差の絶対値は、４π／Ｎラジアン以上である。

Description

本発明は、マルチ相間変圧器（ｍｕｌｔｉ−ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）に電力を供給する方法及び装置に関する。

マルチ相間変圧器は、例えば、負荷を多相電源に接続するべく使用される。先行技術文献である「電力コンバータを並列に接続するためのマルチ相間変圧器のモデリング及び解析（Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ ｆｏｒ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ ｉｎ Ｐｒａｌｌｅｌ）」（イン・ギュ・パーク及びセオン・イク・キム（ＩＮ ＧＹＵ ＰＡＲＫ ａｎｄ ＳＥＯＮ ＩＫ ＫＩＭ）著、韓国のイクサン，チョンブクのワンウォン大学の制御及び計測工学科、韓国ＩＥＥＥの５７０〜７４９頁（１９９７年）（Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇ．， Ｗｏｎｋｗａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｉｋｓａｎ，Ｃｈｏｎｂｕｋ，５７０−７４９，Ｋｏｒｅａ，ＩＥＥＥ １９９７））（後述の非特許文献１に対応する）は、マルチ相間変圧器に関する更なる情報を提供している。

互いに角度的にオフセットされたＮ個の周期的な供給電圧又は電流を生成することが可能な多相電源の使用が一般に知られている。この場合に、Ｎは、４以上の整数である。使用される供給電圧又は電流間の角度オフセットは、０ラジアンと２πラジアンとの間で均一に分布している。２πラジアンの角度オフセットは、供給電圧又は電流の１つの周期に対応する。

本発明者らにとって公知のマルチ相間変圧器は、少なくとも４つの基本磁気セルに分割可能である。各々の基本磁気セルは、単一の環状閉磁路を形成するのに適した磁気コアであって、当該磁気コアは、このために、環状閉磁路を形成するための少なくとも３つの同一直線上にはないバーを有し、これらのバーの中の少なくとも２つは、それぞれ、セルの外部に対向する平らな面を有し、且つ、これらのバー内の環状閉磁路の磁力線は、平らな面に対して平行であるような磁気コアを備えている。更に、各々の基本磁気セルは、１つ又は複数の巻線であって、これらの巻線の各々は、平らな面が巻線を有しない状態に少なくとも２つのバーを残すべく、磁気コアのバーの周りに巻回されるような１つ又は複数の巻線を備えている。更に、上記の少なくとも４つの基本磁気セルは、互いに磁気的に結合された第１及び第２セルのペアを形成するべく、それぞれの平らな面を介してペアとして１つに結合されている。

又、本発明者らには、少なくとも４つの基本磁気セルに分割可能なマルチ相間変圧器も公知である。各々の基本磁気セルは、共通部分を有する第１及び第２の環状閉磁路のみを形成するのに適した磁気コアであって、当該磁気コアは、２つの環状閉磁路の共通部分を形成するための中央磁気バーと、それぞれが、セルの外部に向かって対向する平らな面を有する少なくとも２つの同一直線上にはないバーとを有し、且つ、これらのバー内の第１の環状閉磁路又は第２の環状閉磁路の磁力線は、その平らな面に対して平行であるような磁気コアを備えている。更に、各々の基本磁気セルは、１つ又は複数の巻線であって、これらの巻線の各々は、平らな面が巻線を有しない状態に少なくとも２つのバーを残すべく、中央バーの周りに巻回されるような１つ又は複数の巻線を備えている。更に、上記の少なくとも４つの基本磁気セルは、互いに磁気的に結合された第１及び第２セルのペアを形成するべく、それぞれの平らな面を介してペアとして１つに結合されている。

これらのマルチ相間変圧器に電力を供給する方法は、ａ）第２セルに結合された第１セルのバー内に、その基本成分が角度オフセットｘ_iを有する磁化フラックス（ｍａｇｎｅｔｉｚｉｎｇ ｆｌｕｘ）を生成するべく、供給電圧又は電流の中の１つによって第１セルの１つの巻線又は各々の巻線に電力を供給する段階と、ｂ）第１セルに結合された第２セルのバー内に、その基本成分が角度オフセットｘ_jを有する磁化フラックスを生成するべく、供給電圧又は電流の中の１つによって第２セルの１つの巻線又は各々の巻線に電力を供給する段階とを有する。

２つの角度オフセットの差（ｘ_i−ｘ_j）の絶対値は、２π／Ｎラジアンに等しい。

このように電力が供給されたマルチ相間変圧器は、正しく機能するが、容積が大きい。

「電力コンバータを並列に接続するためのマルチ相間変圧器のモデリング及び解析（Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ ｆｏｒ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ ｉｎ Ｐｒａｌｌｅｌ）」（イン・ギュ・パーク及びセオン・イク・キム（ＩＮ ＧＹＵ ＰＡＲＫ ａｎｄ ＳＥＯＮ ＩＫ ＫＩＭ）著、韓国のイクサン，チョンブクのワンウォン大学の制御及び計測工学科、韓国ＩＥＥＥの５７０〜７４９頁（１９９７年）（Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇ．， Ｗｏｎｋｗａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｉｋｓａｎ，Ｃｈｏｎｂｕｋ，５７０−７４９，Ｋｏｒｅａ，ＩＥＥＥ １９９７））

従って、本発明の目的は、同一の性能レベルを維持しつつ、マルチ相間変圧器の全体的なサイズの低減を可能にするような、これらのマルチ相間変圧器に電力を供給する方法を提案することにある。

従って、本発明は、これらのマルチ相間変圧器に電力を供給する方法に関し、この場合に、角度オフセットｘ_i及び角度オフセットｘ_jの間の差の絶対値は、４π／Ｎラジアン以上である。

角度オフセットｘ_i及び角度オフセットｘ_jの間に４π／Ｎ以上の角度オフセットを提供することにより、結合されたバーを通過する最大磁束が低減されることが判明した。実際に、この結果として、角度オフセットは、結合されたバー内において観察可能な最大磁束の最適な低減に対応するπラジアンに更に近接した状態となる。

バーを通過する最大磁束が低減されるため、これらのバーの寸法を低減させることも可能であり、この結果として、マルチ相間変圧器の全体的なサイズも低減される。

更には、Ｎ個の供給電圧又は電流の角度オフセットの均一な分布に起因し、この変圧器によって電力が供給された負荷内における電圧又は電流の調波も低減される。

このような電力を供給する方法の実施例は、次の特徴の中の１つ又は複数のものを有することが可能である。

・角度オフセットｘ_i及び角度オフセットｘ_jの間の差の絶対値は、複数のセルの各々のペアについて、π−２π／Ｎラジアンとπ＋２π／Ｎラジアンとの間にある。

・１つのセルの各々の巻線は、別のセルの少なくとも１つのその他の巻線と直列に接続される。

又、本発明は、電気ダイポールに電力を供給する装置の第１実施例にも関する。この装置は、Ｎ個の位相を有する電源であって、これらの位相の間の角度オフセットは、０ラジアンと２πラジアンとの間で均一に分布しており、Ｎは、４以上であり、且つ、２πラジアンは、周期的な供給電圧又は電流の１つの周期を表す電源と、少なくとも４つの基本磁気セルに分割可能なマルチ相間変圧器とを備え、各々のセルは、単一の環状閉磁路を形成するのに適した磁気コアであって、当該磁気コアは、このために、環状閉磁路を形成するための少なくとも３つの同一直線上にはないバーを有し、これらのバーの中の少なくとも２つのものは、それぞれ、セルの外部に対向する平らな面を有し、且つ、これらのバー内の環状閉磁路の磁力線は、平らな面に対して平行であるような磁気コアと、１つ又は複数の巻線であって、これらの巻線の各々は、平らな面が巻線を有しない状態に少なくとも２つのバーを残すべく、磁気コアのバーの周りに巻回されるような巻線とを具備し、且つ、基本磁気セルは、互いに磁気的に結合された第１及び第２セルのペアを形成するべく、それぞれの平らな面を介してペアとして１つに結合される。この場合に、ａ）第１セルの１つの巻線又は各々の巻線は、動作の際に、第２セルに結合された第１セルのバー内に、その基本成分が角度オフセットｘ_iを有する磁化フラックを生成するべく、電源のそれぞれの位相に接続され、且つ、ｂ）第２セルの１つの巻線又は各々の巻線は、動作の際に、第１セルに結合された第２セルのバー内に、その基本成分が角度オフセットｘ_jを有する磁化フラックを生成するべく、電源のそれぞれの位相に接続され、角度オフセットｘ_i及び角度オフセットｘ_jの間の差の絶対値は、４π／Ｎラジアンを上回る。

又、本発明は、電気ダイポールに電力を供給する装置の第２実施例にも関する。この装置は、Ｎ個の位相を有する電源であって、これらの位相の間の角度オフセットは、０ラジアンと２πラジアンとの間で均一に分布しており、Ｎは、４以上であり、且つ、２πラジアンは、周期的な供給電圧又は電流の１つの周期を表す電源と、少なくとも４つの基本磁気セルに分割可能なマルチ相間変圧器とを備え、各々のセルは、共通部分を有する第１及び第２の環状閉磁路のみを形成するのに適した磁気コアであって、当該磁気コアは、２つの環状閉磁路の共通部分を形成するための中央磁気バーと、それぞれが、セルの外部に向かって対向する平らな面を有する少なくとも２つの同一直線上にはないバーとを有し、これらのバー内の第１の環状閉磁路又は第２の環状閉磁路の磁力線は、その平らな面に対して平行であるような磁気コアと、１つ又は複数の巻線であって、これらの巻線の各々は、平らな面が巻線を有しない状態に少なくとも２つのバーを残すべく、中央バーの周りに巻回されるような１つ又は複数の巻線とを具備し、且つ、基本磁気セルは、互いに磁気的に結合された第１及び第２セルのペアを形成するべく、それぞれの平らな面を介してペアとして１つに結合される。この場合に、ａ）第１セルの１つの巻線又は各々の巻線は、動作の際に、第２セルに結合された第１セルのバー内に、その基本成分が角度オフセットｘ_iを有する磁化フラックを生成するべく、電源のそれぞれの位相に接続され、且つ、ｂ）第２セルの１つの巻線又は各々の巻線は、動作の際に、第１セルに結合された第２セルのバー内に、その基本成分が角度オフセットｘ_jを有する磁化フラックを生成するべく、電源のそれぞれの位相に接続され、角度オフセットｘ_i及び角度オフセットｘ_jの間の差の絶対値は、４π／Ｎラジアンを上回る。

これらの電力を供給する装置の実施例は、次の特徴の中の１つ又は複数のものを有することが可能である。

・角度オフセットｘ_i及び角度オフセットｘ_jの間の差の絶対値は、各々のセルについて、π−２π／Ｎラジアンとπ＋２π／Ｎラジアンとの間にある。

・第２セルの各々の巻線は、結合された面と同一直線上にある軸に沿った軸対称性により、第１セルの対応する巻線から推定される。

・各々のセルは、同一バーの周りに互いに反対方向に巻回された少なくとも１つの第１巻線及び少なくとも１つの第２巻線を有する。

・各々のセルは、少なくとも１つの第１巻線及び少なくとも１つの第２巻線を有し、これらの第１巻線及び第２巻線は、動作の際に、これらの第１巻線及び第２巻線の各々の供給電圧の間の角度位相差がπ−２π／Ｎラジアンとπ＋２π／Ｎラジアンとの間になるように、電源のそれぞれの位相に接続される。

非限定的な例としてのみ付与され、且つ、図面を参照して記述される以下の説明を参照することにより、本発明を更に明瞭に理解することができるであろう。

マルチ相間変圧器によって電気ダイポールに電力を供給する装置の回路図である。 図１の装置用の電源の位相の分布を示す図である。 図１の装置内において使用可能なマルチ相間変圧器の第１実施例の概略図である。 図３のマルチ相間変圧器内において使用可能な第１及び第２基本磁気セルの概略図である。 図３のマルチ相間変圧器に電力を供給する方法を説明するためのフローチャートである。 １２個の位相を有する電源の位相の分布を示す図である。 図１の装置内において使用可能なマルチ相間変圧器の別の実施例の構造の概略図である。 図３及び図７のマルチ相間変圧器内において使用可能な基本磁気セルに関する異なる実施例の概略図である。 図３及び図７のマルチ相間変圧器内において使用可能な基本磁気セルに関する異なる実施例の概略図である。 図３及び図７のマルチ相間変圧器内において使用可能な基本磁気セルに関する異なる実施例の概略図である。 図３及び図７のマルチ相間変圧器内において使用可能な基本磁気セルに関する異なる実施例の概略図である。 マルチ相間変圧器によって電気ダイポールに電力を供給する装置の別の実施例の回路図である。 図１２の装置内において使用可能なマルチ相間変圧器の概略図である。 図１３のマルチ相間変圧器内において使用可能な基本磁気セルの概略図である。 図１３のマルチ相間変圧器内において使用可能な基本磁気セルの概略図である。 マルチ相間変圧器によって電気ダイポールに電力を供給する装置の別の実施例の回路図である。 図１６の装置内において使用可能なマルチ相間変圧器を形成するべく使用され得る基本磁気セルの異なる実施例の概略図である。 図１６の装置内において使用可能なマルチ相間変圧器を形成するべく使用され得る基本磁気セルの異なる実施例の概略図である。 図１６の装置内において使用可能なものと同一のマルチ相間変圧器を使用するＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。 図１６の装置内において使用可能なものと同一のマルチ相間変圧器を使用するＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。

図１は、電気ダイポール４に電力を供給する装置２を示す。このケースにおいては、電気ダイポール４は、入力８を有するフィルタ６を介して装置２に接続されている。

電気ダイポール４は、例えば、抵抗器である。

フィルタ６は、例えば、電気ダイポール４の端子と並列に接続されたフィルタコンデンサ１２のみを有するフィルタである。このケースにおいては、装置２によって、フィルタチョークを省略することが可能である。

装置２は、多相電圧の供給源１６と、この供給源１６を電気ダイポール４に接続するためのマルチ相間変圧器１８とを有する。

供給源１６は、Ｎ個の位相を有する供給源であり、Ｎは、４以上の整数である。従って、供給源１６は、Ｎ個の電圧Ｖ_iを供給し、ここで、添え字ｉは、位相の数０〜Ｎ−１である。慣例に従って、電圧Ｖ₀及び電圧Ｖ_iの間の角度オフセットは、２πｉ／Ｎラジアンであるものと仮定する。従って、電圧Ｖ₀及び電圧Ｖ_N-1の間の角度オフセットは、図２に示されているように、０ラジアンと２πラジアンとの間で均一に分布している。

図２においては、各々のベクトルは、電圧Ｖｉに対応しており、このベクトルのモジュラスは、電圧の基本成分のモジュラスに対応し、且つ、ｘ軸に対する上記ベクトルの角度は、電圧Ｖ₀の基本成分からのその角度オフセットに対応する。図示のように、電圧Ｖ₀〜Ｖ_N-1の基本成分の角度オフセットが均一に分布している際には、図２の図における２つの連続した電圧ベクトルの間の角度位相差は、２π／Ｎに等しい。

このケースにおいては、すべての電圧Ｖ₀〜Ｖ_N-1が、２π／Ｎラジアンの角度オフセットだけ互いにオフセットされた同一の周期的波形を有するため、電圧Ｖ₀〜Ｖ_N-1の振幅は、すべて同一である。

図１においては、供給源１６は、電圧Ｖ₀〜Ｖ_N-1を供給するＮ個の単相電圧源Ｓ₀〜Ｓ_N-1の形態において示されている。例えば、各々の供給源（単相電圧源）Ｓ_iによって生成される電圧の角度オフセットを、電圧Ｖ₀〜Ｖ_N-1のいずれかのものに対応するように調節することが可能である。後述するように、電圧Ｖ₀〜Ｖ_N-1は、供給源Ｓ₀〜Ｓ_N-1によって順序どおりには生成されない。

図１を簡単にするべく、３つの電圧源Ｓ₀、Ｓ₁、及びＳ_N-1のみが示されている。

供給源１６は、例えば、多相電源ネットワーク、チョッパもしくは多相電圧インバータ、ダイオード及びサイリスタから形成された制御可能な電圧整流器、又はフライバック電源の第１段である。前述の周期的な電圧Ｖ_iは、必ずしも正弦波である必要はなく、例えば、矩形又は三角形であり、且つ、連続的な成分を有することが可能である。

この実施例においては、マルチ相間変圧器１８は、Ｎ個の単相変圧器Ｔｒ₀〜Ｔｒ_N-1を有する。各々の変圧器は、隣接すると共に磁気コアｎ_iを介して互いに磁気的に結合された一次巻線ｅ_1i及び二次巻線ｅ_2iによって形成されており、この場合に、ｉは、先程使用したものと同一の添え字である。

各々の変圧器は、磁気コアｎ_iによって互いに磁気的に結合された巻線のペアを形成している。

図を簡単にするべく、図１には、３つの変圧器Ｔｒ₀、Ｔｒ₁、及びＴｒ_N-1のみが示されている。

各々の一次巻線ｅ_1iの一端は、供給源Ｓ_iに直接的に接続されている。

各々の変圧器Ｔｒ_iの二次巻線ｅ_2iは、変圧器Ｔｒ_i-1の一次巻線ｅ_1,i-1を介して供給源Ｓ_i-1に接続されている。ｉがゼロに等しい場合には、二次巻線ｅ₂₀は、変圧器Ｔｒ_N-1の巻線ｅ_1,N-1を介して供給源Ｓ_N-1に接続されている。

供給源Ｓ_iの中の１つに接続されていない各々の二次巻線の端部は、それ自体がフィルタ６の入力８に直接的に接続された共通点２４に対して直接的に接続されている。

以下、図３及び図４を参照し、位相の数Ｎが１２である特定のケースにおいて、マルチ相間変圧器１８について更に詳細に説明することとする。

図３は、マルチ相間変圧器１８の断面を示す図である。マルチ相間変圧器１８は、水平方向Ｌにおいて互いに結合された１２個の基本磁気セルＣ₀〜Ｃ₁₁から形成されている。各々のセル（基本磁気セル）Ｃ_iは、単相変圧器Ｔｒ_iに対応する。

図４には、２つの隣接するセルＣ_i及びＣ_jが更に詳細に示されている。

各々のセルＣ_iは、梯子又は「８」の形状の断面を有する磁気コアｎ_iを有する。このために、磁気コアは、６つの横方向バーＢ_1,i〜Ｂ_6,iと、中央バーＢ_c,iとから形成されている。バーＢ_1,i及びＢ_2,iは、梯子の左側の脚部Ｍ_Giを形成している。バーＢ_4,i及びＢ_5,iは、右側の脚部Ｍ_Diを形成している。側部の脚部Ｍ_Gi及びＭ_Diは、単一片から形成されることが可能である。

バーＢ_ciは、中央の水平バーであり、バーＢ_3,i及びＢ_6,iは、側部の脚部Ｍ_Gi及びＭ_Diの上部及び下部にそれぞれ配置された水平バーである。

側部の脚部又はバーの各々の断面は、実質的に矩形である。

更に詳しくは、横方向バーＢ_1,i〜Ｂ_6,iは、それぞれ、平らな面Ｆ_1,i〜Ｆ_6,iを有し、これらの平らな面は、それぞれ、セルＣ_iの外部に対向している。

コア（磁気コア）ｎ_iは、それぞれ、中央バーＢ_Ciの上方及び下方に配置された２つのウィンドウ又はアパーチャ３２及び３４を有する。

又、セルＣ_iは、中央バーＢ_Ciの周りに巻回された２つの巻線３６及び３８をも有する。巻線３６及び３８は、互いに反対方向に巻回されている。各々の巻線は、好ましくは、複数の巻回（ｔｕｒｎ）を有する。

各々の巻線の巻回の巻線方向は、円によって取り囲まれた点と、×印を含む円とによって規定されている。円によって取り囲まれた点は、ベクトルがページの面から出てくることを示しており、×印を含む円は、このベクトルがページの面に入っていくことを示している。

以下の説明においては、図３のマルチ相間変圧器１８の右手側から見て時計回りの方向に巻回された巻線が、正の方向に回転するものと見なすこととする。反対方向に巻回された巻線は、負の方向に回転する。「Ｖ_i」及び「−Ｖ_i」という２つの参照符号も、相応して規定される。「Ｖ_i」は、正の方向にて巻回された巻線の供給電圧であり、「−Ｖ_i」は、負の方向にて巻回された巻線の供給電圧である。

前述の巻線３６、３８の各々は、マルチ相間変圧器１８の巻線ｅ_2i又は巻線ｅ_1iに対応する。この理由から、セルの各々の巻線は、図３においては、ｅ_1i又はｅ_2iという参照符号を保持する。更には、図３には、各々の巻線の巻線方向のみが示されている。

コアｎ_iは、巻線３６及び３８によって生成された磁場の磁力線を集中させる。これらの磁力線は、磁化フラックスを形成する。図４において、２つの矢印は、コアｎ_i内において巻線３６及び３８により生成された磁化フラックスＥ_Hi及びＥ_Biの２つの磁力線を表す。又、これらの矢印は、次の符号表記法をも表す。即ち、磁化フラックスＥ_Hiの基本成分の振幅が正である場合には、この磁化フラックスＥ_Hiによる磁場の磁力線は、時計回りの方向に回転するときに、正の方向に回転するものと見なされる。磁化フラックスＥ_Biの基本成分の振幅が正である場合には、この磁化フラックスＥ_Biによる磁場の磁力線は、反時計回りの方向に回転するときに、正の方向に回転するものと見なされる。この符号表記法は、マルチ相間変圧器のセルＣ_iのすべてのものに対して適用される。又、同一基準からの磁気フラックスＥ_Hi及びＥ_Biの基本成分の角度オフセットを表記するべく、参照符号ｗ_iも使用される。この符号表記法を使用することにより、ｗ_iのオフセットを伴って正の方向に移動するものとして、或いは、オフセットｗ_i＋πを伴って負の方向に移動するものとして、同一の磁化フラックスを規定することが可能であることを示すことができる。

更に詳しくは、磁化フラックスＥ_Hiの磁力線は、正の方向に回転する場合には、中央バーＢ_Ciの右から進入し、且つ、上部においてバーＢ_6iを通過することによって閉路状態になる。又、磁力線Ｅ_Biは、正の方向に回転する場合には、バーＢ_6iの右から進入し、且つ、下部においてバーＢ_3iによって閉路状態になる。これらの磁力線Ｅ_Hi及びＥ_Biは、巻線３６及び３８によって生成された磁化フラックスに対応する。

従って、コアｎ_iにより、２つの閉磁路を形成することが可能である。これらの閉磁路は、共通部分、即ち、バーＢ_ciを有する。

後述するように、この磁化フラックスの基本成分の振幅及び位相は、巻線３６及び３８の供給電圧の角度オフセットの関数である。

セルＣ_jは、軸対称性のために、セルＣ_iから推定することが可能である。従って、セルＣ_jは、その巻線３６及び３８の位置がセルＣ_iの巻線３６及び３８の位置との関係においてスワッピング（ｓｗａｐ）されているという点を除いて、構造的にセルＣ_iと同一である。

セルＣ_jの巻線に電力が供給された際に、セルＣ_jのコア３０内には、磁力線Ｅ_Hi+1及びＥ_Bi+1が形成される。又、セルＣ_iについて規定されたものと同一の符号表記法が、セルＣ_jにも適用される。

巻線３６及び３８によって生成された全体的な磁場は、コアｎ_i内において集中されない。矢印Ｆ_Hi及びＦ_Biによって示されているように、磁場漏洩ラインが巻線３６の周辺に形成される。これらのラインは、漏洩磁束に対応する。磁化フラックスとは異なり、漏洩磁束ラインは、コアｎ_iの外部に延長する少なくとも１つの部分を有する。例えば、このケースにおいては、漏洩磁束ラインは、閉磁路を形成するべくウィンドウ３２、３４を通過する。ウィンドウ３２、３４は、例えば、空気から形成されている。

この実施例においては、セルＣ_iの面Ｆ_4,i及びＦ_5,iが結合されており、且つ、更に詳しくは、それぞれ、セルＣ_jの面Ｆ_2,j及びＦ_1,jと接触した状態になっている。従って、磁化フラックスＥ_Hi、Ｅ_Hj及びＥ_Bi、Ｅ_Bjは、側部の脚部Ｍ_Di及びＭ_Gj内において合流する（ｍｅｒｇｅ）。

側部の脚部Ｍ_Di及びＭ_Giは、例えば、２つの側部の脚部の間における密接な接触の維持を可能にする任意の手段により、互いに接着接合されているか又は互いに接続されている。

矢印Ｓ_H及びＳ_Bは、結合されたバー内を循環するすべての磁化フラックスに対して適用される符号表記法を規定している。更に詳しくは、この共通的な符号表記法により、各々のセル内の磁化フラックスの角度オフセットを比較することが可能である。

この符号表記法においては、Ｘ^d _iは、セルＣ_jに結合されたセルＣ_iのバー内における磁化フラックスＥ_Hi及びＥ_Biの角度オフセットを示し、Ｘ^g _jは、セルＣ_iのバーに結合されたセルＣ_jのバー内における磁化フラックスＥ_Hj及びＥ_Bjの角度オフセットを示す。これらの参照符号により、図４においては、オフセットＸ^d _iがオフセットｗ_iに等しいということを認知することが可能である。この理由は、これらのオフセットｗ_i及びｘ_iを提示するべく使用される符号表記法が同一の方向におけるものであるためである。逆に、オフセットｗ_j及びｘ^g _jを規定するべく使用される符号表記法が反対方向におけるものであるため、オフセットｘ^g _jは、オフセットｗ_j＋πラジアンに等しい。

図４は、垂直部の脚部Ｍ_Di及びＭ_Gjの交差部においてページの面に対して垂直に配置された面Ｑ_i,jを同様に示す。この面Ｏ_i,jに跨って磁化フラックスＥ_Bi及びＥ_Bjが存在している。フラックスＥ_Bi及びＥ_Bjの変位の方向が同一である場合には、磁化フラックスＥ_Biの基本成分の角度オフセットｘ_iと磁化フラックスＥ_Bjの基本成分の角度オフセットｘ_jとの間の差が大きいほど、面Ｏ_i,jに跨った最大磁化フラックスが小さくなる。又、面Ｏ_i,jに跨った磁化フラックスが小さいほど、バーＢ_4,i及びＢ_2,jの水平の部分を更に低減させることが可能である。従って、これにより、マルチ相間変圧器１８の全体的なサイズが低減される。同一の説明が、バーＢ_5,i及びＢ_1,jの全体的なサイズの低減にも適用される。

マルチ相間変圧器１８は、図４を参照して説明したように、水平方向Ｌにおいてペアとして結合されたセル、即ち、その垂直部の面を介して互いに結合されたセルのみを有する。

以下、図５を参照し、装置２の設計及び機能について説明することとする。

まず、マルチ相間変圧器１８を設計する段階４０において、いずれも互いに同一である複数の基本磁気セルを製造する。例えば、この段階においては、セル（基本磁気セル）の各々は、図４を参照して説明したセルＣ_iと同一である。次いで、次の規則ａ）及びｂ）を適用する。

ａ）セルＣ_iの各々の巻線の供給電圧Ｖ_iは、そのセルの２つの巻線の供給電圧間の角度オフセットα_iが、π−２π／Ｎラジアンとπ＋２π／Ｎラジアンとの間になるように選択される。

ｂ）各々のセルＣ_iは、隣接するセルＣ_jに結合され、この隣接するセルは、接着の前に、左垂直部のバーＢ_1j及びＢ_2j内に、磁気フラックスＥ_Hj及びＥ_Bjを生成し、この角度オフセットｘ_jは、ｘ_i＋２π／Ｎ＋πラジアンとｘ_i−２π／Ｎ＋πラジアンとの間にある。

上記の規則ａ）は、第０５０７１３６号（ＦＲ０５０７１３６）として出願された仏国特許出願第０５０７１３６号明細書の開示内容の適用に対応しており、これによって、マルチ相間変圧器１８の全体的なサイズを更に制限することが可能である。

例えば、上記の規則ａ）の適用は、各々のセル毎に付属書類の〔表３〕に示された電圧の対Ｖ_iの選択に結び付く。

〔表３〕については、本明細書の末尾の付属書類を参照されたい。

付属書類の〔表３〕において、シンボルＣ_iは、セルを示す。各々の列Ｃ_iにおいて、左側及び右側のシンボルＶ_iは、それぞれ、セルＣ_iの右側及び左側の巻線の対応する電圧を特定している。

供給電圧Ｖ_iは、いずれも、同一の振幅を有し、且つ、角度オフセットα_iは、セルＣ_iの各々について同一であるため、セルの各々によって生成された磁化フラックスの基本成分の振幅は、同一である。従って、上記の規則ｂ）の適用は、１）動作４２において、付属書類の〔表３〕内の供給電圧から、各々のセルＣ_iによって生成される磁化フラックスの角度オフセットｗ_iを推定する段階と、２）動作４４において、結合されたバー内の磁化フラックスの角度オフセットｘ_i及び角度オフセットｘ_jの間の差γの値がπ−２π／Ｎとπ＋２π／Ｎとの間になるように、各々のセルＣ_iを別のセルＣ_jに結合させる段階とからなる。

以下、図６を使用し、セルＣ₀の特定のケースにおいて、角度オフセットｗ_iの推定について説明することとする。

図６は、Ｎが１２に等しいケースにおける図２のグラフに対応する。

付属書類の〔表３〕に基づいて、電圧Ｖ₀及びＶ₅を使用し、セルＣ₀の巻線３６及び３８に対してそれぞれ電力を供給する。

磁化フラックスの角度オフセットｗ_iは、下記の〔数１〕及び〔数２〕に示す２つの電圧ベクトルのベクトル和として推定することが可能である。

即ち、角度オフセットｗ_iは、電圧Ｖ₀に対応する電圧ベクトルと、電圧−Ｖ₅に対応する電圧ベクトルとのベクトル加算によって算出される。

このベクトル加算の結果が、破線の矢印Ｆにより、図６に示されている。この矢印Ｆは、ｘ軸との間に−π／１２ラジアンの角度ｗを形成している。この角度ｗは、角度オフセットｗ₀の推定値に対応する。

この結果を得るには、巻線３８が負の方向にて巻回されているため、下記の〔数３〕に示す電圧ベクトルの逆の数を取得する必要があることに留意されたい。

即ち、ここでは、電圧Ｖ₅に対応する電圧ベクトルの逆の数を使用する必要がある。

マルチ相間変圧器１８の場合には、動作４２が完了した時点において、下記の〔表１〕が得られる。この〔表１〕における第２行目は、オフセットｗ_iを示す。

次いで、動作４４において、角度オフセットｗ_iの昇順又は降順により、セルＣ_iを分類する。

このケースにおいては、角度オフセットｗ_iの昇順によって分類されたセルのリストは、次のとおりである。

｛Ｃ₀、Ｃ₅、Ｃ₁₀、Ｃ₃、Ｃ₈、Ｃ₁、Ｃ₆、Ｃ₁₁、Ｃ₄、Ｃ₉、Ｃ₂、Ｃ₇｝

第１実施例においては、この段階において、この昇順に従ってセルを水平方向Ｌにおいて互いに結合させる。この結果として、セルＣ_iのバーＢ_5i及びＢ_4iが、後続のセルＣ_jのバーＢ_1,j及びＢ_2,jに対してそれぞれ結合される。

この第１実施例においては、角度オフセットｘ^d _i及び角度オフセットｘ^g _jの間の差γが約πラジアンであることをチェックする。例えば、このケースにおいては、角度オフセットｗ₀は、−π／１２ラジアンに等しく、角度オフセットｗ₅は、π／１２ラジアンに等しい。従って、バーＢ₅₀内のオフセットｘ^d _iは、−π／１２ラジアンに等しい。バーＢ₁₅内においては、フラックスＥ_H5のオフセットを規定するべく採用された符号表記法が、矢印Ｓ_Hの反対方向におけるものであるため、バーＢ₁₅内のオフセットｘ^g ₅は、ｗ₅＋π、即ち、π／１２＋πラジアンに等しい。従って、このケースにおいては、差γは、π＋２π／１２ラジアンに等しい。

第１実施例においては、オフセットｗ_iは、３６０°にわたって分布しており、従って、結合されたバー内の磁気フラックスの連続的な成分は相殺されない。

差γが更にπラジアンに接近したマルチ相間変圧器の第２実施例を取得するために、供給電圧を並べ換える段階４６を実行する。

更に正確には、段階４６においては、〔表１〕を使用し、第１の半分のグループ内の各々のセルの角度オフセットｗ_iが、第２の半分のグループ内のセルのすべての角度オフセットｗ_iよりも小さくなるように、セルを２つの半分のグループに分割する。例えば、このケースにおいては、第２の半分のグループは、先程示された昇順における分類内の最後の６つのセル、即ち、この場合には、セルＣ₆、Ｃ₁₁、Ｃ₄、Ｃ₉、Ｃ₂及びＣ₇から構成される。

次いで、この第２の半分のグループ内のセルの各々の左巻線の供給電圧を、同一のセルの右巻線の供給電圧と並べ換える。この供給電圧の並べ換えにより、巻線３６及び３８の位置は変更されない。従って、付属書類の〔表３〕を参照して規定された表記法を使用し、このセルの電圧を並べ換える動作により、供給電圧の対（Ｖ_a、−Ｖ_b）から供給電圧の対（Ｖ_b、−Ｖ_a）に移行することが可能である。

対照的に、電圧を並べ換える動作は、磁気フラックスの基本成分が回転する方向を逆転させる。この結果として、各々の並べ換えられたセルの角度オフセットｗ_iは、πラジアンだけ増分される。下記の〔表２〕における第２行目は、段階４６が完了した時点における各々のセルＣ_iの角度オフセットｗ_iを示す。

従って、この時点においては、一揃いのセルの角度オフセットは、もはや３６０°ではなく、１８０°にわたって分布していることがわかる。

次いで、依然として段階４６において、このようにして得られたセルＣ_iを、再度、角度オフセットｗ_iの昇順によって分類する。この結果として、次の分類が得られる。

｛Ｃ₀、Ｃ₆、Ｃ₅、Ｃ₁₁、Ｃ₁₀、Ｃ₄、Ｃ₃、Ｃ₉、Ｃ₈、Ｃ₂、Ｃ₁、Ｃ₇｝

この第２実施例においては、このようにして得られたセルＣ_iを、次いで、この順序に従って水平方向Ｌにおいて結合させる。

〔表４〕（付属書類を参照されたい）における第１行目は、この第２実施例におけるセルの順序を示す。第２行目は、各々のセルの巻線の各々が接続される電圧を示す。

第２実施例においては、得られた差γが、第１実施例におけるよりも、πラジアンに近いことをチェックする。例えば、結合されたセルＣ₀及びＣ₆の角度オフセットｗ₀及び角度オフセットｗ₆は、いずれも、−π／１２ラジアンに等しい。従って、接着前のバーＢ₅₀内の角度オフセットｘ^d ₀は、−π／１２ラジアンに等しい。接着前のバーＢ₁₆内の角度オフセットｘ^g ₆は、−π／１２＋πラジアンに等しい。実際には、以前と同様に、オフセットｗ₆を規定する符号表記法は、矢印Ｓ_Hから反対方向におけるものである。従って、バーＢ₁₆内においては、オフセットｘ^g ₆は、ｘ^g ₆＝ｗ₆＋πという関係により付与される。

それゆえに、差γは、πラジアンに等しい。

又、セルＣ₆及びＣ₅の結合されたバーの間の差γは、π＋２π／１２ラジアンに等しいことに留意されたい。

従って、セルのペアの結合された垂直部内の磁化フラックスの基本成分の最大振幅は、実質的にゼロである。更には、異なるペアに属する２つのセルの結合された垂直部内において生成される磁化フラックスの最大振幅も、大幅に低減される。この結果として、これらの垂直部の部分、ひいては、マルチ相間変圧器１８の全体的なサイズを大幅に低減させることが可能である。

従って、この第２実施例によれば、差γをπラジアンに更に近いものにすることが可能である。しかしながら、第１及び第２実施例は、いずれも、結合されたバー内の磁化フラックスの連続的な成分の相殺が可能ではない。

次いで、この結合されたバー内の連続的な成分を相殺するべく、コイルの位置を並べ換える段階４８を実行する。このケースにおいては、段階４８は、セルの半分のグループに対して適用される。段階４８は、段階４６の後に、或いは、段階４０の直後に、実行可能である。

段階４８においては、昇順によって分類されたセルのリストの最初の２つのセルをグループ化して第１ペアを形成し、次いで、後続の２つのセルをグループ化して第２のペアを形成し、以下、これを同様に継続する。

次いで、各々のペアの第２の要素について、分類動作が基礎とした位置との関係において、セルの２つのコイルの位置を並べ換える。例えば、セルＣ₆の場合には、動作４６において、巻線３６及び３８は、それぞれ、セルの左と右に位置している。位置を並べ換えた後には、巻線３６及び３８は、それぞれ、セルの右と左に位置している。

このタイプの並べ換えに続いて、結合されたバーの直接右又は左の巻線を同一方向にて巻回する。このタイプの構成は、結合されたバー内における磁化フラックスの連続的な成分を低減させるか又は相殺する。更には、巻線３６及び３８には、依然として、同一の電圧が供給されるため、巻線の位置の並べ換えにより、セルの角度オフセットｗ_iは変更されない。最後に、巻線の位置のみを変更している。これらの条件においては、結合されたバー内の磁化フラックスの基本成分の最大振幅の低減に加えて、段階４８により、前述の結合されたバー内の磁化フラックスの連続的な成分を低減させることが可能である。

例えば、付属書類の〔表５〕は、段階４６及び段階４８が完了した時点において得られた、マルチ相間変圧器の各々のセルの供給電圧を示す。〔表５〕における第１行目は、セルの順序を示す。第２行目は、各々のセルの左コイル及び右コイルの供給電圧を示す。

〔表５〕については、付属書類を参照されたい。

マルチ相間変圧器の設計の後に、段階５０において、各々のセルＣ_iの第１巻線ｅ_1i、ｅ_2iの供給電圧が、マルチ相間変圧器を設計する段階４０において決定されたものに対応するように、各々の供給源Ｓ₀〜Ｓ_N-1の角度オフセットを制御する。

この結果として、段階５２において、このようにして制御された供給源１６を使用し、各々のセルの巻線に電力を供給する。これにより、多相電源からダイポール４に電力を供給することが可能である。

以上、１２個のセルから形成された特定のケースにおいて、マルチ相間変圧器１８について説明した。しかしながら、以上において説明した内容は、少なくとも４つのセルから形成された任意のマルチ相間変圧器に対して適用可能である。一例として、付属書類の〔表６〕及び〔表７〕は、段階４６及び段階４８を実行することによって得られた４〜２０個のセルを有するマルチ相間変圧器の構成を示す。

更に正確には、これらの付属書類の〔表６〕及び〔表７〕の各々においては、列「Ｎ」は、セルの合計数を示し、且つ、後続の列は、その巻線に電力を供給するべく各々のセルＣ_iに使用される供給電圧を示す。これらの〔表６〕及び〔表７〕においては、各々の列Ｃ_iは、２つのサブ列に分割されている。左及び右のサブ列は、このセルの左巻線及び右巻線がそれぞれ接続されなければならない供給電圧を示す。これらのサブ列においては、示されている数値ｊの絶対値は、この巻線が電圧Ｖ_j-1によって供給されなければならないことを示す。数値ｊの前の「−」シンボルは、単に、この巻線が負の方向にて巻回されることを示す。

〔表６〕については、付属書類を参照されたい。

〔表７〕については、付属書類を参照されたい。

図７は、装置２のマルチ相間変圧器１８の代わりに、且つ、このマルチ相間変圧器１８に代えて使用可能であるマルチ相間変圧器５０を示す。

このマルチ相間変圧器５０は、マルチ相間変圧器１８のセルＣ_iとそれぞれ同一の１２個のセルＣ_iを同様に有する。マルチ相間変圧器１８とは対照的に、マルチ相間変圧器５０のセルＣ_iは、マルチ相間変圧器１８と同様の水平方向Ｌにおいてのみならず、垂直方向Ｈにおいても結合されている。

更に正確には、セルの各々のペア（Ｃ₀、Ｃ₆）、（Ｃ₅、Ｃ₁₁）、（Ｃ₁₀、Ｃ₄）、（Ｃ₃、Ｃ₉）、（Ｃ₈、Ｃ₂）、及び（Ｃ₁、Ｃ₇）は、それぞれの垂直部を介して水平方向において結合される。更には、セルのそれぞれのペアは、その水平バーを介してセルの別のペアに対して垂直方向Ｈにおいても結合される。セルは、水平方向におけると同様に、即ち、これらのセルの横方向バーの平らな面に直接的に接触することにより、垂直方向においても結合される。これらのセルは、接着又はその他の手段により、垂直方向において固定されることが可能である。

マルチ相間変圧器１８の場合と同様に、各々のセルの巻線の各々の供給電圧は、磁化フラックスの角度オフセットｗ_iの関数として決定される。

例えば、マルチ相間変圧器５０を設計する場合、その手順は、付属書類の〔表５〕を取得する時点までは、動作４２〜４８（動作４２、動作４４、段階４６及び段階４８）を参照して説明したものと同一である。次いで、この代わりに、すべてのその他のセルについて、これらのセルのペアにおけるセルの各々の供給電圧を並べ換える段階と、これらのセルの各々の巻線の位置を並べ換える段階とからなる動作を実行する。

従って、このケースにおいては、これらの動作は、｛Ｃ₅、Ｃ₁₁｝、｛Ｃ₃、Ｃ₉｝、及び｛Ｃ₁、Ｃ₇｝というセルのペアに対して適用される。

供給電圧の並べ換えは、動作（段階）４６と同一であり、従って、これにより、πラジアンのオフセットを追加することが可能であり、これにより、結合された水平バー内において基本成分を相殺することが可能である。

巻線を並べ換える段階は、動作（段階）４８と同一であり、従って、これにより、結合された水平バー内における磁化フラックの連続的な成分を相殺することが可能である。

これらの段階が完了した時点において、付属書類の〔表８〕に示された電圧の分布が、各々のセルについて得られる。

〔表８〕については、付属書類を参照されたい。

次いで、例えば、バーＢ₆₅内のオフセットｘ₅とバーＢ₃₀内のオフセットｘ₀との間の差γが約πラジアンであることをチェックする。この場合には、ｗ₀及びｗ₅は、それぞれ、−π／１２ラジアン及びπ／１２＋πラジアンに等しい。バーＢ₃₀及びＢ₆₅の共通の符号表記法が、結合されたバー内において左から右に変位した際に磁化フラックスが正であるようになっている場合には、ｘ^b ₀＝−π／１２ラジアンであり、且つ、ｘ^h ₅＝π／１２＋πラジアンである。ここで、ｘ^b ₀及びｘ^h ₅は、それぞれ、バーＢ₃₀及びＢ₆₅内の角度オフセットである。従って、差γは、πラジアンに等しい。

従って、マルチ相間変圧器５０においては、結合された垂直部及び結合された水平バーの全体的なサイズを大幅に低減させることが可能である。

図８は、それぞれ、セルＣ_i及びＣ_jの代わりに、且つ、このセルＣ_i及びＣ_jに代えて使用可能なセルＣ’_i及びＣ’_jの別の実施例を示す。

セルＣ’_iの構造は、巻線３６が、巻線３８の側部にではなく、巻線３８の周りに巻回されていることを除いて、セルＣ_iの構造と同一である。例えば、巻線３６は、巻線３８の外周に巻回される。

セルＣ’_jは、例えば、セルＣ’_iと同一である。

図９〜図１１は、それぞれ、セルＡ_i、Ａ’_i、及びＡ’’_iを示しており、これらのセルは、垂直プレーン内における環状断面を有するコア６０を具備する。このケースにおいては、コア６０は、２つの水平バー及び２つの垂直バーから形成される。

これらのセルＡ_i、Ａ’_i、及びＡ’’_iは、それぞれ、互いに反対方向にて巻回された２つの巻線６２及び６４のみを有する。セルＡ_i及びＡ’’_iにおいては、巻線６２及び６４は、同一バーの周りに巻回されている。セルＡ_iにおいては、巻線６２は、垂直バーの上部の部分の周りにのみ巻回され、巻線６４は、同一バーの下部の部分の周りにのみ巻回されている。

セルＡ’’_iにおいては、巻線６４は、巻線６２の周りに、且つ、好ましくは、巻線６２の外周の周りに巻回されている。

セルＡ’_iにおいては、巻線６２は、セルの垂直バーの周りにのみ巻回され、巻線６４は、セルのもう１つの垂直バーの周りにのみ巻回されている。

セルＡ_i、Ａ’_i、及びＡ’’_iの各々のコイルの自由バー（ｆｒｅｅ ｂａｒ）は、それぞれ、セルの外部に向かって対向する平らな面を有する。これらの平らな面により、セルを互いに結合してマルチ相間変圧器を形成することが可能である。これらの巻線の各々の供給電圧は、結合されたバー内において集められた磁化フラックスの基本成分の角度オフセットｘ_iの関数として選択される。このために、互いに結合されたこれらのバー内の磁化フラックスの基本成分の最大振幅を極小化するべく、図５を参照して提供された開示内容を、セルＡ_i、Ａ’_i、及びＡ’’_iを有するケースに適合させる。

最終的に、セルＡ_i、Ａ’_i、及びＡ’’_iにおいては、単一の環状閉磁路が確立されており、又一方で、セルＣ_i及びＣ’_iにおいては、２つの環状閉磁路が異なる経路上において確立されているという点において、セルＡ_i、Ａ’_i、及びＡ’’_iは、セルＣ_i及びＣ’_iから基本的に差別化される。

図１２は、別の実施形態（第２実施例）に係る電気ダイポール４に電力を供給する装置７０を示す。このために、この装置７０は、電源１６と、この電源１６のＮ個の位相を電気ダイポール４に接続するためのマルチ相間変圧器７２とを有する。

更に正確には、マルチ相間変圧器７２は、インダクタンスを生成するＮ個の巻線Ｌ_iを有する。各々の巻線Ｌ_iの一方の側部のみが供給源Ｓ_iに接続され、他方の側部は、共通点２４に接続されている。

図１３を参照し、位相の数Ｎが５に等しい特定のケースにおいて、マルチ相間変圧器７２の構造について更に詳細に説明する。

マルチ相間変圧器７２は、垂直方向Ｈにおいて、５つの同一の基本磁気セルＢ₀〜Ｂ₄を結合させることによって製造されている。図１４を参照し、セルＢ_iについて更に詳細に説明する。

この例においては、セルＢ_iは、環状の断面を有する磁気コア７４を具備する。この磁気コア７４は、２つの垂直バー及び２つの水平バーのみから構成されている。このケースにおいては、コイルを有していない３つのバーは、それぞれ、外部に向かって対向すると共に当該セルが別のセルに対して磁気的に結合されることを許容する平らな面を有する。バーの中の少なくとも１つは、磁化フラックスの連続的な成分によって引き起こされる磁気コア７４の飽和を防止するためのギャップ７５を有する。

セルＢ_iは、垂直バーの１つのみの周りに巻回された単一の巻線７６のみを同様に有する。この巻線７６は、磁気コア７４の内部において集められた磁化フラックスＥ_iを生成する。図１４には、磁化フラックスＥ_iの単一の磁力線が示されている。この磁化フラックスは、巻線７６の供給電圧の角度オフセットの関数である角度オフセットｗ_iを有する。更に正確には、セルＢ_iのケースにおいては、角度オフセットｗ_iの推定値は、巻線７６の供給電圧の角度オフセットに等しく設定される。

図１３においては、セルＢ_iは、それぞれの水平バーの平らな面によってエッジとエッジが並置されるように互いに結合されている。

以前と同様に、セルＢ_iの巻線の供給電圧の角度オフセットは、結合されたバー内において循環する磁化フラックスの基本成分の振幅を極小化するように決定される。更に詳しくは、これらのセルの各々によって生成される磁化フラックスの基本成分の角度オフセットｘ_i及び角度オフセットｘ_jの間の差が、可能な限りπラジアンに接近するように、結合されたセルＢ_i及びＢ_jの供給電圧を選択する。

図５の手順を参照して説明した方法を適合させてマルチ相間変圧器７２を製造する。例えば、図１３において、セルＢ₁〜Ｂ₄の巻線が、いずれも、同一の方向にて巻回される。従って、この構成においては、セルＢ₀〜Ｂ₄の巻線には、それぞれ、Ｖ₁、Ｖ₃、Ｖ₅、Ｖ₂及びＶ₄が供給される。

図１５は、セルＣ_iのコアｎ_iと同一のコアを有するセルＤ_iのアーキテクチャを示す。セルＤ_iには、中央バーの周りに巻回された単一巻線８０のみが設けられている。中央バーは、磁化フラックスの連続的な成分によって引き起こされるコアｎ_iの飽和を回避するためのギャップ８１を有する。このセルＤ_iは、マルチ相間変圧器７２に類似したマルチ相間変圧器内においてセルＢ_iの代わりに、且つ、このセルＢ_iに代えて使用可能である。

図１６は、電気ダイポール４に電力を供給する装置９０の第３実施例を示す。この図においては、図１を参照して既に説明済みの要素は、同一の参照符号を有しており、従って、ここでは、装置２との相違点のみを説明する。

図１６において、フィルタ６は、インダクタンスを有する必要はない。

装置９０は、マルチ相間変圧器９２を介して電気ダイポール４に接続された電源１６を有する。

マルチ相間変圧器９２においては、中点２４は、もはやフィルタ６の入力８にではなく、基準電位Ｍ₁に接続されている。

この実施例においては、各々の変圧器Ｔｒ_iは、巻線のペアｅ_1i及びｅ_2iに加えて、巻線のペアｅ_3i及びｅ_4iをも有する。巻線ｅ_3i及びｅ_4iは、磁気コアｎ_iを介して巻線ｅ_1i及びｅ_2iに磁気的に結合されている。巻線のペアｅ_3i及びｅ_4iは、巻線ｅ_1i及びｅ_2iから電気的に絶縁されている。

巻線ｅ_3iの一端は、ダイオードｄ_iを介して共通点９６に接続されている。ダイオードｄ_iのカソードは、共通点９６に向いている。

共通点９６は、フィルタ６の入力８に直接的に接続されている。

巻線ｅ_3iの他端は、後続する変圧器Ｔｒ_i+1の巻線ｅ_4,i+1の一端に直接的に接続されている。巻線ｅ_3iに接続されていない巻線ｅ_4,i+1の端部は、基準電位Ｍ₁から電気的に絶縁された基準電位Ｍ₂に接続されている。

共通点９６に接続されていない巻線ｅ_3,N-1の端部は、巻線ｅ₄₀の一端に直接的に接続されている。

マルチ相間変圧器９２の設計及び電力供給手順は、前述のマルチ相間変圧器の全体的なサイズを低減させるべく、図５を参照して説明したものと同一である。具体的には、セルの角度オフセットｗ_iの推定値は、巻線ｅ_1i及びｅ_2iの供給電圧のみを使用して得られる。セル当たりに２つの巻線という以前のケースに戻るべく、巻線ｅ_1i、ｅ_3i及びｅ_2i、ｅ_4iの部分をそれぞれ図１の巻線ｅ_1i及びｅ_2iと同等とみなすことができる。

図１７は、マルチ相間変圧器９２を形成するべく使用可能なセルＥ_iの一例を示す。このセルＥ_iは、巻線６２及び６４が二重になっていることを除いて、セルＡ’_iと同一である。図１７においては、巻線６２及び６４の二重化された部分は、それぞれ、参照符号１０２及び１０４を有する。

巻線１０２及び１０４は、それぞれ、巻線６２及び６４と同一方向にてコア６０の回りに巻回されている。これらの巻線１０２及び１０４は、巻線６２及び６４から電気的に絶縁され、且つ、コア６０を介してこれらの巻線６２及び６４に磁気的に結合されている。巻線６２及び６４は、それぞれ、図１６の巻線ｅ_1i及びｅ_2iに対応し、且つ、巻線１０２及び１０４は、それぞれ、図１６の巻線ｅ_3i及びｅ_4iに対応する。

図１８は、マルチ相間変圧器９２を生成するべく同様に使用可能であるセルＦ_iの構造を示す。

このセルＦ_iは、巻線３６及び３８が二重化されていることを除いて、セルＣ_iと同一である。巻線３６及び３８の二重化された部分は、それぞれ、参照符号１０６及び１０８を有する。この実施例においては、巻線１０６は、巻線３６の周りにのみ巻回され、且つ、巻線１０８は、巻線３８の周りにのみ巻回される。巻線１０６及び１０８は、巻線３６及び３８から電気的に絶縁され、且つ、コアｎ_iを介してこれらの巻線３６及び３８に磁気的に結合されている。

図１９は、以前の図面を参照して説明したマルチ相間変圧器を使用するＤＣ−ＤＣコンバータのアーキテクチャを示す。

コンバータ１１０は、インバータ１２４の入力に接続された連続的な電源１２２を有し、このインバータは、電源１２２によって供給された連続的な電圧を、２π／Ｎラジアンだけ互いに角度的にオフセットされたＮ個の周期的な電圧に変換する。

このケースにおいては、インバータ１２４は、双方向の電流インバータである。このインバータについては、公知であり、従って、その構造については、本明細書において詳述しない。

従って、電源１２２及びインバータ１２４を接続することにより、多相電源１２６が形成される。多相電源１２６は、マルチ相間変圧器９２の絶縁体に類似した直流的な絶縁体（ｇａｌｖａｎｉｃ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）を有するマルチ相間変圧器１２８に接続される。但し、この実施例においては、各々の巻線ｅ_1i及びｅ_2iの一端は、電源１２６のそれぞれの位相に直接的に接続されている。これらの巻線ｅ_1i及びｅ_2iの各々の他端は、電気的に相互接続されている。

巻線ｅ_3i及びｅ_4iの各々の一端は、電圧整流器１３０のそれぞれの入力に接続されている。これらの巻線ｅ_3i及びｅ_4iの他端は、基準電位Ｍ₃に接続されている。

整流器１３０は、巻線ｅ_3i及びｅ_4iによって供給された電圧を受領する同数のブランチ及び入力を有する。各々のブランチは、並列接続された制御可能なスイッチＩ_i及びダイオードＤ_iから構成されている。制御可能なスイッチＩ_iは、巻線ｅ_3i又は巻線ｅ_4iに接続された入力から共通点１３４への一方向における電流の循環のみを許容するスイッチである。整流器１３０の各種の制御可能なスイッチは、巻線ｅ_3i及びｅ_4iの各々によって供給された電圧を整流するように制御される。この実施例においては、電気ダイポール４は、共通点１３４と基準電位Ｍ₃との間に接続されている。

このケースにおいては、整流器１３０は、双方向の電流整流器である。

図２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４０の別の実施例を示す。このコンバータ１４０は、インバータ１４６の入力に接続された連続的な電圧源１４４から構成された多相電源１４２を有する。このケースにおいては、例えば、インバータ１４６は、単一方向の電流を有する。インバータ１４６の各々の出力は、マルチ相間変圧器１４８のそれぞれの巻線に接続されている。マルチ相間変圧器１４８は、前述のマルチ相間変圧器１２８においては、多相電源１４２のそれぞれの位相に接続されるのは、巻線ｅ_3i及びｅ_4iの端部であることを除いて、前述のマルチ相間変圧器１２８と同一である。この理由から、セルの各々の角度オフセットｘ_iを推定する動作において、巻線ｅ_3i及びｅ_4iと、その供給電圧とを考慮する必要がある。

このケースにおいては、マルチ相間変圧器１４８の出力は、電圧整流器／ステップアップ変圧器１４９に接続されている。例えば、電圧整流器／ステップアップ変圧器１４９は、複数のステップアップ変圧器段１５０〜１５３から形成されることが可能である。それぞれのステップアップ変圧器段は、入力において受領した電圧をステップアップするべく、それぞれ、コイルのペアｅ_1i及びｅ_2iによって生成された電圧を受領する。このタイプの電圧整流器／ステップアップ変圧器については、公知であり、従って、更に詳細な説明は省略する。負荷（電気ダイポール）４は、この電圧整流器／ステップアップ変圧器１４９の出力に接続されている。

多くのその他の実施例が可能である。本明細書においては、各々のマルチ相間変圧器が、複数の基本磁気セルを互いに接着又は固定することによって製造されるケースにおいて説明した。一変形例においては、マルチ相間変圧器は、本明細書に記述されたものと正確に同一の構造を有することが可能であるが、Ｅ字の形状の一連の磁気コアを互いの背後に結合させることによって製造されている。更に正確には、Ｅ字形状の部分の水平バーの自由端が、後続のＥ字形状のコアの垂直の背面に結合される。

スタック内の最後のＥ字形状のコアの水平バーの自由端は、垂直のＩ字形のバーを介して磁気的に接続される。このようにして得られたマルチ相間変圧器の構造は、例えば、セルＣ_i等のセルを結合させることによって得られたものと同一である。従って、このタイプのマルチ相間変圧器は、本明細書に記述されたものと同一の基本磁気セルに分割可能である。この観点から、このマルチ相間変圧器内において、バーＢ_ijの各々に対応するコアの部分を見出すことが可能である。但し、この場合には、結合されたバーＢ_ij及びＢ_ij+1は、互いに同一の材料によるものであり、即ち、単一のブロックとして形成されている。従って、結合されたバー内における最大磁気フラックスを極小化するべく、前述の開示内容をこのタイプのマルチ相間変圧器に適用し、各々の巻線を接続しなければならない電源の位相を決定することが可能である。

又、提供された開口部の数が、必要なウィンドウ３２、３４の数と同一であるような単一ブロックとしてのコアから、本明細書に記述された構造の中の１つを有するマルチ相間変圧器を生成することも可能である。この最後の実施例においては、異なるセルの間の接着が不要である。しかしながら、それにも拘わらず、このタイプのマルチ相間変圧器も、依然として、本明細書に記述されたタイプの基本磁気セルに分割可能である。従って、結合されたバー内における最大磁気フラックスを極小化するべく、本明細書に提供された開示内容をこの実施例に適用し、巻線の各々を接続しなければならない電圧源の位相を決定することが可能である。

又、垂直方向のみにおいて複数のセルを結合させることにより、低減された全体的なサイズを有するマルチ相間変圧器を製造することも可能である。

このケースにおいては、マルチ相間変圧器は、同一の数の巻線ｅ_1i及びｅ_2i並びに電源の位相を有する。一変形例においては、各々の巻線ｅ_1i及びｅ_2iは、それぞれ、直列に接続された複数の巻線ｅ_1ik及びｅ_2ikに分割される。次いで、各々の巻線ｅ_1ik及びｅ_2ikは、異なるセル内において使用される。但し、直列に接続された巻線ｅ_1ik及びｅ_2ikの数は、Ｎ未満に留まることが好ましい。

本明細書に記述されたマルチ相間変圧器の実施例は、図５を参照して記述したように、これらのセルの各々の全体的なサイズを更に低減させるべく（規則ａ））、仏国特許出願第０５０７１３６号明細書（ＦＲ０５０７１３６）の開示内容が各々のセル内において使用される特定のケースに基づいている。但し、一変形例においては、同一の図を参照して記述された規則ｂ）のみを使用し、マルチ相間変圧器の全体的なサイズを低減させている。

セルが２つの巻線を有する場合には、これらの巻線の巻回に関するインターレース（ｉｎｔｅｒｌａｃｅ）を行うことが可能である。この結果として、巻線の代替抵抗（ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が低減される。

結合されたバーの平らな面は、セルの相互結合及び相互固定を容易にする粗さ又は不規則性を有することが可能である。

その周りにコイルが巻回されるバーは、必ずしも真っ直ぐである必要はなく、曲がっていてもよい。

最後に、単一のマルチ相間変圧器内において異なるタイプのセルを使用することも可能である。

本明細書に記述された様々な実施例は、以下の利点を有する。

・それぞれの結合されたバーに対して規則ｂ）を適用することにより、マルチ相間変圧器の全体的なサイズ及び損失を非常に顕著に低減させることが可能である。

・２つの結合されたセルによって生成された磁化フラックスの角度オフセットｘ_i及び角度オフセットｘ_jの間の差がπ−２π／Ｎラジアンとπ＋２π／Ｎラジアンとの間になるように巻線の供給電圧を選択することにより、マルチ相間変圧器の全体的なサイズの低減を最大化することが可能である。

・電源の位相に接続された各々の巻線ｅ_1iを、直列に接続された複数の巻線ｅ_1ikに分割することにより、セルを製造する際に利用可能な巻線の数を低減させることが可能であり、且つ、ひいては、２つの角度オフセットの差（ｘ_i−ｘ_j）がπラジアンに等しいか又はこれに非常に近い最適な構成に近似する可能性を改善させることが可能である。

以下、付属書類の〔表３〕〜〔表８〕を示す。

Claims (10)

1. 少なくとも４つの基本磁気セルに分割可能なマルチ相間変圧器に電力を供給する方法であって、
   各々の前記基本磁気セルは、
   単一の環状閉磁路を形成するのに適した磁気コア（ｎ_i）であって、前記磁気コアは、このために、前記環状閉磁路（Ｅ_i）を形成するための少なくとも３つの同一直線上にはないバーを有し、前記バーの中の少なくとも２つは、それぞれ、前記セルの外部に対向する平らな面を有し、且つ、前記バー内の前記環状閉磁路の磁力線は、前記平らな面に対して平行であるような磁気コアと、
   １つ又は複数の巻線（６２、６４及び７６）であって、前記巻線の各々は、平らな面が巻線を有しない状態に少なくとも２つの前記バーを残すべく、前記磁気コアのバーの周りに巻回されるような１つ又は複数の巻線とを備え、
   前記基本磁気セルは、互いに磁気的に結合された第１及び第２セルのペアを形成するべく、それぞれの前記平らな面を介してペアとして１つに結合されるような前記方法において、
   互いに角度的にオフセットされたＮ個の周期的な供給電圧又は電流を使用することにより、前記マルチ相間変圧器に電力を供給する段階（４８）であって、使用される前記Ｎ個の供給電圧又は電流の間の前記角度オフセットは、０ラジアンと２πラジアンとの間で均一に分布しており、ここで、Ｎは、４以上の整数であり、且つ、２πラジアンは、前記周期的な供給電圧又は電流の１つの周期を表す段階を有しており、
   且つ、更に詳しくは、前記方法は、
   ａ）前記第２セルに結合された前記第１セルの前記バー内に、その基本成分が角度オフセット（ｘ_i）を有する磁化フラックスを生成するべく、前記供給電圧又は電流の中の１つによって前記第１セルの１つの巻線又は各々の巻線にそれぞれ電力を供給する段階と、
   ｂ）前記第１セルに結合された前記第２セルの前記バー内に、その基本成分が角度オフセット（ｘ_j）を有する磁化フラックスを生成するべく、前記供給電圧又は電流の中の１つによって前記第２セルの１つの巻線又は各々の巻線にそれぞれ電力を供給する段階とを有しており、
   前記角度オフセット（ｘ_i）及び前記角度オフセット（ｘ_j）の間の差の絶対値は、４π／Ｎラジアン以上であることを特徴とする方法。
2. 少なくとも４つの基本磁気セルに分割可能なマルチ相間変圧器に電力を供給する方法であって、
   各々の前記基本磁気セルは、
   共通部分を有する第１及び第２の環状閉磁路（Ｅ_Hi、Ｅ_8i）のみを形成するのに適した磁気コア（ｎ_i）であって、前記磁気コアは、２つの前記環状閉磁路の前記共通部分を形成するための中央磁気バー（Ｂ_Ci）と、それぞれが、前記セルの外部に向かって対向する平らな面（Ｆ_1i、Ｆ_5i）を有する少なくとも２つの同一直線上にはないバー（Ｂ_1i、Ｂ_5i）とを有し、且つ、前記バー内の前記第１の環状閉磁路又は前記第２の環状閉磁路の磁力線は、前記平らな面に対して平行であるような磁気コアと、
   １つ又は複数の巻線であって、前記巻線の各々は、平らな面が巻線を有しない状態に少なくとも前記２つのバーを残すべく、前記中央バーの周りに巻回されるような１つ又は複数の巻線とを備え、
   前記基本磁気セルは、互いに磁気的に結合された第１及び第２セルのペアを形成するべく、それぞれの前記平らな面を介してペアとして１つに結合されるような前記方法において、
   互いに角度的にオフセットされたＮ個の周期的な供給電圧又は電流を使用することにより、前記マルチ相間変圧器に電力を供給する段階（４８）であって、使用される前記Ｎ個の供給電圧又は電流の間の前記角度オフセットは、０ラジアンと２πラジアンとの間で均一に分布しており、ここで、Ｎは、４以上の整数であり、且つ、２πラジアンは、前記周期的な電圧又は電流の１つの周期を表す段階を有しており、
   且つ、更に詳しくは、前記方法は、
   ａ）前記第２セルに結合された前記第１セルの前記バー内に、その基本成分が角度オフセット（ｘ_i）を有する磁化フラックスを生成するべく、前記供給電圧又は電流の中の１つによって前記第１セルの第１の巻線又は各々の巻線にそれぞれ電力を供給する段階と、
   ｂ）前記第１セルに結合された前記第２セルの前記バー内に、その基本成分が角度オフセット（ｘ_j）を有する磁化フラックスを生成するべく、前記供給電圧又は電流の中の１つによって前記第２セルの１つの巻線又は各々の巻線にそれぞれ電力を供給する段階とを有しており、
   前記角度オフセット（ｘ_i）及び前記角度オフセット（ｘ_j）の間の差の絶対値は、４π／Ｎラジアンを上回ることを特徴とする方法。
3. 前記角度オフセット（ｘ_i）及び前記角度オフセット（ｘ_j）の間の前記差の前記絶対値は、複数のセルの各々のペアについて、π−２π／Ｎラジアンとπ＋２π／Ｎラジアンとの間にある請求項１又は２記載の方法。
4. １つのセルの各々の巻線は、別のセルの少なくとも１つのその他の巻線と直列に接続される請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 電気ダイポールに電力を供給する装置において、
   Ｎ個の位相を有する電源（１６、１２６及び１４２）であって、前記位相の間の角度オフセットは、０ラジアンと２πラジアンとの間で均一に分布しており、Ｎは、４以上であり、且つ、２πラジアンは、周期的な供給電圧又は電流の１つの周期を表す電源と、
   少なくとも４つの基本磁気セルに分割可能なマルチ相間変圧器（７２）とを備え、
   各々の前記基本磁気セルは、
   単一の環状閉磁路を形成するのに適した磁気コア（ｎ_i）であって、前記磁気コアは、このために、前記環状閉磁路（Ｅｉ）を形成するための少なくとも３つの同一直線上にはないバーを有し、前記バーの中の少なくとも２つは、それぞれ、前記セルの外部に対向する平らな面を有し、且つ、前記バー内の前記環状閉磁路の磁力線は、前記平らな面に対して平行であるような磁気コアと、
   １つ又は複数の巻線（６２、６４及び７６）であって、前記巻線の各々は、平らな面が巻線を有しない状態に少なくとも前記２つのバーを残すべく、前記磁気コアのバーの周りに巻回されるような１つ又は複数の巻線とを具備し、
   前記基本磁気セルは、互いに磁気的に結合された第１及び第２セルのペアを形成するべく、それぞれの前記平らな面を介してペアとして１つに結合され、
   この場合に、
   ａ）前記第１セルの１つの巻線又は各々の巻線（ｅ_1i、ｅ_2i）は、動作の際に、前記第２セルに結合された前記第１セルの前記バー内に、その基本成分が角度オフセット（ｘ_i）を有する磁化フラックスを生成するべく、前記電源のそれぞれの位相に接続され、且つ、
   ｂ）前記第２セルの１つの巻線又は各々の巻線（ｅ_1i+1、ｅ_2i+1）は、動作の際に、前記第１セルに結合された前記第２セルの前記バー内に、その基本成分が角度オフセット（ｘ_j）を有する磁化フラックスを生成するべく、前記電源のそれぞれの位相に接続され、
   前記角度オフセット（ｘ_i）及び前記角度オフセット（ｘ_j）の間の差の絶対値は、４π／Ｎを上回ることを特徴とする装置。
6. 電気ダイポールに電力を供給する装置において、
   Ｎ個の位相を有する電源（１６、１２６及び１４２）であって、前記位相の間の角度オフセットは、０ラジアンと２πラジアンとの間で均一に分布しており、Ｎは、４以上であり、且つ、２πラジアンは、周期的な供給電圧又は電流の１つの周期を表す電源と、
   少なくとも４つの基本磁気セルに分割可能なマルチ相間変圧器（１８、５０、９２、１２８及び１４８）とを備え、
   各々の前記基本磁気セルは、
   共通部分を有する第１及び第２の環状閉磁路（Ｅ_Hi、Ｅ_8i）のみを形成するのに適した磁気コア（ｎ_i）であって、前記磁気コアは、２つの前記環状閉磁路の前記共通部分を形成するための中央磁気バー（Ｂ_Ci）と、それぞれが、前記セルの外部に向かって対向する平らな面（Ｆ_1i、Ｆ_5i）を有する少なくとも２つの同一直線上にはないバー（Ｂ_1i、Ｂ_5i）とを有し、且つ、前記バー内の前記第１の環状閉磁路又は前記第２の環状閉磁路の磁力線は、前記平らな面に対して平行であるような磁気コアと、
   １つ又は複数の巻線であって、前記巻線の各々は、平らな面が巻線を有しない状態に少なくとも前記２つのバーを残すべく、前記中央バーの周りに巻回されるような１つ又は複数の巻線とを具備し、
   前記基本磁気セルは、互いに磁気的に結合された第１及び第２セルのペアを形成するべく、それぞれの前記平らな面を介してペアとして１つに結合され、
   この場合に、
   ａ）前記第１セルの１つの巻線又は各々の巻線（ｅ_1i、ｅ_2i）は、動作の際に、前記第２セルに結合された前記第１セルの前記バー内に、その基本成分が角度オフセット（ｘ_i）を有する磁化フラックスを生成するべく、前記電源のそれぞれの位相に接続され、且つ、
   ｂ）前記第２セルの１つの巻線又は各々の巻線（ｅ’_1i、ｅ’_2i）は、動作の際に、前記第１セルに結合された前記第２セルの前記バー内に、その基本成分が角度オフセット（ｘ_j）を有する磁化フラックスを生成するべく、前記電源のそれぞれの位相に接続され、
   前記角度オフセット（ｘ_i）及び前記角度オフセット（ｘ_j）の間の差の絶対値は、４π／Ｎラジアンを上回ることを特徴とする装置。
7. 前記角度オフセット（ｘ_i）及び前記角度オフセット（ｘ_j）の間の前記差の前記絶対値は、各々のセルについて、π−２π／Ｎラジアンとπ＋２π／Ｎラジアンとの間にある請求項５又は６記載の装置。
8. 前記第２セルの各々の巻線は、結合された前記面と同一線上にある軸に沿った軸対称性により、前記第１セルの対応する巻線から推定される請求項５から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 各々のセルは、同一バーの周りに互いに反対方向に巻回された少なくとも１つの第１巻線及び少なくとも１つの第２巻線（ｅ_1i、ｅ_2i）を有する請求項５から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 各々のセルは、少なくとも１つの第１巻線及び少なくとも１つの第２巻線（ｅ_1i、ｅ_2i）を有し、前記第１巻線及び前記第２巻線は、動作の際に、前記第１巻線及び前記第２巻線の各々の前記供給電圧の間の角度位相差がπ−２π／Ｎラジアンとπ＋２π／Ｎラジアンとの間になるように、前記電源のそれぞれの位相に接続される請求項５から８のいずれか一項に記載の装置。

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