(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１肢部、第２肢部および第３肢部を含むコア（１１６）と、
第１巻線部群（１３２）を含む第１導線（１３０）であって、当該第１巻線部群が中性点（１１５）と当該第１導線に関連づけられた第１出力接続点（１５０）との間に少なくとも２つの位相の少なくとも２つの巻線部を有するように構成された第１導線（１３０）と、
第２巻線部群（１３６）を含む第２導線（１３４）であって、当該第２巻線部群が前記中性点（１１５）と当該第２導線に関連づけられた第２出力接続点（１５２）との間に少なくとも２つの位相の少なくとも２つの巻線部を有するように構成された第２導線（１３４）と、
第３巻線部群（１４０）を含む第３導線（１３８）であって、当該第３巻線部群が前記中性点（１１５）と当該第３導線に関連づけられた第３出力接続点（１５４）との間に少なくとも２つの位相の少なくとも２つの巻線部を有するように構成された第３導線（１３８）と、
を備えるトランスフォーマ（１００）であって、
前記第１巻線部群（１３２）、前記第２巻線部群（１３６）、及び前記第３巻線部群（１４０）のそれぞれに含まれる巻線部の数が多いほど高調波低減機能が大きくなり、
前記第１導線（１３０）、前記第２導線（１３４）及び前記第３導線（１３８）それぞれが、ジグザグな経路で前記第１肢部、前記第２肢部及び前記第３肢部の周りに巻かれることによって、各導線（１３０、１３４、１３８）が４つの巻線部を含み、前記４つの巻線部のうちの２つは、前記第１肢部、前記第２肢部および前記第３肢部のうちの１つに巻かれており、前記４つの巻線部の残りの２つのうちの一方は、前記第１肢部、前記第２肢部および前記第３肢部の残りの２つのうちの一方に巻かれており、前記４つの巻線部の前記残りの２つのうちの他方は、前記第１肢部、前記第２肢部および前記第３肢部の前記残りの２つのうちの他方に巻かれている、トランスフォーマ。
【請求項２】
前記第１導線（１３０）、前記第２導線（１３４）、及び前記第３導線（１３８）は、前記中性点（１１５）で互いに接続されている、請求項１に記載のトランスフォーマ（１００）。
【請求項３】
前記第１導線（１３０）、前記第２導線（１３４）、及び前記第３導線（１３８）に含まれる各巻線部は、デルタ結線構成（１４４）に整合する位相を有する、請求項１又は２に記載のトランスフォーマ（１００）。
【請求項４】
前記トランスフォーマ（１００）は、多相オートトランスフォーマ（１０４）である、請求項１〜３のいずれかに記載のトランスフォーマ（１００）。
【請求項５】
第１肢部、第２肢部および第３肢部を含むコア（１１６）と、
複数の導線（１２０）と、を備え、前記複数の導線（１２０）における各導線は、前記コア（１１６）に巻回された少なくとも３つの巻線部を有しており、前記複数の導線（１２０）のうちの各導線に関連づけられた出力接続点における相電圧（１２１）が、対応する導線のライン電圧（１２４）に対して所定割合（１２４）の電圧になるとともに、高調波電流（１２８）が低減されるように構成されている、
トランスフォーマ（１００）であって、
前記少なくとも３つの巻線部に含まれる巻線部の数が多いほど高調波低減機能が大きくなり、
各肢部における１つの巻線部は、２つの副巻線部を含んでおり、
前記各導線は、第１端及び第２端を有しており、それぞれの導線の前記第２端は互いに接続されており、それぞれの導線の前記第１端には、電源の三相のうちの１つの相が入力され、
前記２つの副巻線部の間には、当該トランスフォーマの三相のうちの１つの相を出力するための出力部が設けられている、トランスフォーマ。
【請求項６】
前記複数の導線（１２０）は、
第１巻線部群（１３２）を有する第１導線（１３０）と、
第２巻線部群（１３６）を有する第２導線（１３４）と、
第３巻線部群（１４０）を有する第３導線（１３８）と、を含む請求項５に記載のトランスフォーマ（１００）。
【請求項７】
前記第１巻線部群（１３２）、前記第２巻線部群（１３６）、及び前記第３巻線部群（１４０）は、それぞれ、デルタ結線構成（１４４）に整合する少なくとも２つの異なる位相の少なくとも５つの巻線部を含む、請求項６に記載のトランスフォーマ（１００）。
【請求項８】
前記第１巻線部群（１３２）、前記第２巻線部群（１３６）、及び前記第３巻線部群（１４０）に含まれる各巻線部は、前記相電圧（１２１）と前記ライン電圧（１２４）との間の所望の比率に基づいて設定される巻数を有する、請求項７に記載のトランスフォーマ（１００）。
【請求項９】
前記第１巻線部群（１３２）、前記第２巻線部群（１３６）、及び前記第３巻線部群（１４０）は、それぞれ、ワイ結線構成（１２２）に整合する少なくとも２つの異なる位相の少なくとも４つの巻線部を有する、請求項７に記載のトランスフォーマ（１００）。
【請求項１０】
前記複数の導線（１２０）は中性点（１１５）において互いに接続されている、請求項５又は６に記載のトランスフォーマ（１００）。
【請求項１１】
前記コア（１１６）は、
複数の肢部（１１８）を備え、前記対応する導線における前記少なくとも３つの巻線部は、前記複数の肢部（１１８）のうちの少なくとも２つに巻回されている、請求項５又は６に記載のトランスフォーマ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概してトランスフォーマに関し、具体的にはオートトランスフォーマ（autotransformer）に関する。さらに具体的には、本開示は高調波低減機能を改善する構成を有する多相オートトランスフォーマに関する。
【背景技術】
【０００２】
装置には、直流（ＤＣ）電力で動作する装置と、交流（ＡＣ）電力で動作する装置がある。いくつかの用途においては、直流電力の供給を必要とする電子部品への電力供給に、交流電力を供給する電源を使用する場合がある。このような用途では、通常、トランスフォーマを用いて交流電力を直流電力に変換する。
【０００３】
一例では、航空機用の発電システムは、航空機に搭載した電気部品に電力を供給する電源装置を含む。通常、これらの電源装置は交流電源装置である。そのような電源装置は、限定はされないが、例えば、交流発電機（alternators）、発電機（generators）、補助発電ユニット、エンジン、その他の種類の電力供給源（power supplies）、あるいはその組み合わせを任意の数だけ含みうる。このような電源装置から供給される交流電力は直流電力に変換され、航空機に搭載した電気部品のうちの任意の数の部品に送電される。電気部品の例には、ロック機構、モータ、コンピュータシステム、照明システム、環境系システム、その他の装置やシステムなどの航空機搭載部品を含むが、これに限定されない。
【０００４】
しかしながら、交流電力から直流電力への変換を行うと、発電システムや配電システムあるいはその両方において高調波発生の可能性が生じてしまい、これにより高調波歪み発生の可能性が生じてしまう。高調波とは、基本電力周波数の整数倍の周波数を有する電流や電圧のことである。高調波を低減し、これにより高調波歪みを低減すると、電力システム（electrical power systems）におけるピーク電流、過熱、その他の不具合の発生を減らすことができる。
【０００５】
ジグザグトランスフォーマをはじめとする多相トランスフォーマの中には、電力システムに用いて高調波電流を低減し、これにより高調波歪みを低減することが可能なものも現在提供されている。しかしながら、現在提供されているトランスフォーマで可能な高調波低減機能は、高調波電流を所定の許容範囲内に収めるようなレベルには至っていない。この結果、電力システムにおいてフィルタなどの追加の電子機器の使用が必要になる場合がある。しかしながら、電子機器を追加すると、電力システム全体の重量が好ましくないレベルまで増加しかねない。したがって、上述した懸念の少なくともいくつかを、また、その他の潜在的な懸念を考慮した方法及び装置の提供が望まれる。
【発明の概要】
【０００６】
一実施形態では、トランスフォーマは、コアと、複数の導線とを備える。前記複数の導線における各導線は、前記コアに巻回された少なくとも３つの巻線部を有しており、前記複数の導線のうちの各導線に関連づけられた出力接続点における相電圧が、対応する導線のライン電圧に対して実質的に所定割合に相当する電圧になるとともに、高調波電流が所定許容範囲内に低減されるように構成されている。
【０００７】
別の実施形態では、トランスフォーマは、コアと、第１導線と、第２導線と、第３導線とを備える。前記第１導線は、少なくとも２つの位相の少なくとも２つの巻線部を含む第１巻線部群を、中性点と当該第１導線に関連づけられた第１出力接続点との間に有する。前記第２導線は、少なくとも２つの位相の少なくとも２つの巻線部を含む第２巻線部群を、前記中性点と当該第２導線に関連づけられた第２出力接続点との間に有する。前記第３導線は、少なくとも２つの位相の少なくとも２つの巻線部を含む第３巻線部群を、前記中性点と当該第３導線に関連づけられた第３出力接続点との間に有する。
【０００８】
さらに別の実施形態では、トランスフォーマは、コアと、第１導線と、第２導線と、第３導線とを備える。前記第１導線は、少なくとも３つの巻線部を含む第１巻線部群を有する。前記第２導線は、少なくとも３つの巻線部を含む第２巻線部群を有する。前記第３導線は、少なくとも３つの巻線部を含む第３巻線部群を有する。前記第１の巻線部群、前記第２巻線部群、及び前記第３巻線部群は、前記第１導線、前記第２導線、及び前記第３導線における各巻線部の位相が、ワイ結線構成に整合するように前記コアに巻回されている。好適には、前記トランスフォーマでは、前記第１巻線部群（１３２）、前記第２巻線部群（１３６）、及び前記第３巻線部群（１３８）は、高調波電流（１２８）が所定許容範囲内に低減されるように、前記コア（１１６）に巻回されている。好適には、前記トランスフォーマは、互いに約１２０度ずつ位相のずれた第１出力接続点（１５０）と、第２出力接続点（１５２）と、第３出力接続点（１５４）とを有する。好ましくは、前記巻線部群（１３２）が前記第１導線（１３０）を構成し、前記第２巻線部群（１３６）が前記第２導線(１３４)を構成し、前記第３巻線部群（１４０）が前記第３導線(１３８)を構成し、前記第１導線（１３０）、前記第２導線（１３４）、及び前記第３導線（１３８）は、中性点（１１５）で互いに結合されており、前記トランスフォーマ（１００）は、多相オートトランスフォーマ（１４０）である。
【０００９】
特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態において個別に達成可能であり、また、他の実施形態との組み合わせも可能である。この詳細については、以下の記載と図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
例示的な実施形態を特徴付けると考えられる新規な特徴は、添付した請求項に記載されている。しかしながら、例示的な実施形態ならびに好ましい使用形態、さらにその目的及び特徴は、本開示の例示的な実施形態について後述する詳細な説明を、下記の添付図面と併せて参照することにより最もよく理解されるであろう。
【００１１】
【図１】一実施形態によるトランスフォーマを示すブロック図である。
【図２】一実施形態による、ワイ結線−デルタ位相構成を有するトランスフォーマを示すフェーザ図である。
【図３】一実施形態による、ワイ結線−デルタ位相構成を有するトランスフォーマを示す図である。
【図４】一実施形態による、ワイ結線−デルタ位相構成を有するトランスフォーマを示すフェーザ図である。
【図５】一実施形態による、ワイ結線−デルタ位相構成を有するトランスフォーマを示すフェーザ図である。
【図６】一実施形態による、ワイ結線−ワイ位相構成を有するトランスフォーマを示すフェーザ図である。
【図７】一実施形態による、ワイ結線−ワイ位相構成を有するトランスフォーマを示す図である。
【図８】一実施形態による、ワイ結線−ワイ位相構成を有するトランスフォーマを示すフェーザ図である。
【図９】一実施形態による、ワイ結線−ワイ位相構成を有するトランスフォーマを示すフェーザ図である。
【図１０】一実施形態による、多相交流電力の電圧レベルの変換処理を示すフローチャートである。
【図１１】一実施形態による、多相交流電力の電圧レベルの変換処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
例示的な実施形態では、異なる事項が認識及び考慮されている。例えば、例示的な実施形態では、高調波低減機能を改善する構成を有するトランスフォーマが望ましいことが認識及び考慮されている。
【００１３】
加えて、例示的な実施形態では、高調波低減機能を改善しつつ、電波障害（electromagnetic interference：ＥＭＩ）がもたらす不具合を低減する構成を有するトランスフォーマが望ましいことが認識及び考慮されている。これにより、この種のトランスフォーマを用いた電力システムが生成する電力の質を全般的に向上可能である。よって、例示的な実施形態は、好ましくない電波障害を低減させつつ、高調波低減の機能を改善する多相オートトランスフォーマを提供する。
【００１４】
添付の図面、具体的には図１を参照すると、一実施形態によるトランスフォーマがブロック図で示されている。本実施形態では、トランスフォーマ１００は、交流電力を直流電力に変換するのに用いられる。具体的には、トランスフォーマ１００は、トランスフォーマ１００に入力される交流電力の電圧レベルを変圧して、直流電力への変換に適した電圧レベルにしている。
【００１５】
本実施形態では、トランスフォーマ１００は、オートトランスフォーマ１０２の形態で実装されている。具体的には、オートトランスフォーマ１０２は、多相オートトランスフォーマ１０４であってもよい。別の実施例では、トランスフォーマ１００は分離型トランスフォーマ（isolation transformer）であってもよい。
【００１６】
トランスフォーマ１００は、電源１０８から複数の交流電流１０６を受けるように構成されている。電源１０８は、交流電源であってもよい。言い換えると、電源１０８は、交流電流、交流電圧、あるいはその両方を交流電力として供給するように構成されている。
【００１７】
本明細書において、交流電圧とは周期的に方向が反転する電圧のことである。交流電圧の典型的な波形は、例えば正弦波などの交流波形であるが、これに限定されない。これに対して、直流電圧は一方向の電圧のことである。本明細書における交流電圧は、中性点あるいは接地点に対して、接続点で、コンデンサを挟んで、あるいは導線に沿って測定される。
【００１８】
電源１０８は、実施態様に応じて複数の異なる形態とすることが可能である。例えば、電源１０８は多相電源１１０であってもよい。多相電源１１０は、位相の異なる複数の交流電流を供給する。一実施例では、多相電源１１０は、３つの異なる位相を有する３つの交流を供給する三相電源１１２であってもよい。これら３つの交流電流は、例えば、互いに約１２０度ずつ位相がずれている。このように、三相電源１１２はトランスフォーマ１００に三相交流を供給する。
【００１９】
トランスフォーマ１００は、複数の入力線１１４を介して複数の交流電流１０６を電源１０８から受ける。本明細書において、複数の入力線１１４に含まれる線などの「線」は、電流を伝送するように構成された任意数の電線、ワイヤ、あるいはリードを含んでもよい。複数の入力線１１４のうちの１つを通って伝送される交流電圧はいずれも、中性点あるいは接地点に対して測定される。
【００２０】
電源１０８が三相電源１１２である場合、複数の入力線１１４は３つの入力線を含み、各入力線は異なる位相の交流電流を伝送する。複数の入力線１１４はそれぞれ、導電性の材料で構成することができる。導電性材料の例には、アルミニウム、銅、合金、その他の導電性材料、あるいはその組み合わせを含むが、これに限定されない。
【００２１】
図示のように、トランスフォーマ１００は、複数の肢部１１８を有するコア１１６と、複数の導線１２０とを含む。複数の肢部１１８それぞれ、コア１１６における長状部分である。このように、複数の肢部１１８は、コア１１６と一体であると言える。本明細書において、第１のアイテムが第２のアイテムと「一体」であるということは、第１のアイテムが第２のアイテムの一部分であることを意味する。
【００２２】
これらの実施形態において、複数の肢部１１８に含まれる肢部の数は、複数の交流電流１０６に含まれる交流電流の数と同じである。例えば、電源１０８が三相電源１１２である場合、複数の肢部１１８には３つの肢部が含まれる。複数の肢部１１８を複数の脚部と呼ぶこともできる。
【００２３】
コア１１６は、実施態様によって、１種類又は複数種類の材料で構成されていてもよい。例えば、コア１１６は、鋼、鉄、金属合金、その他の強磁性金属、あるいはその組み合わせから構成されていてもよい。
【００２４】
トランスフォーマ１００は、ワイ結線構成１２２を有する。これらの実施例では、「結線構成」とは、複数の導線１２０における、つまりは、複数の導線１２０の巻線部における、相互のあるいはコア１１６に対する構成を指す。一実施例では、複数の導線１２０は、ワイ結線構成１２２を形成するようにコア１１６の複数の肢部１１８に巻回され、且つ、中性点１１５で互いに接続されている。
【００２５】
ワイ結線構成１２２において、複数の導線１２０のそれぞれは、一端が中性点１１５に接続され、他端が複数の入力線１１４の対応する１つに接続されている。入力接続点１３１とは、複数の入力線１１４が複数の導線１２０に接続されている点である。
【００２６】
本実施形態では、位相の異なる交流電流を受け取るよう構成された複数の導線１２０を互いに接続することにより、複数の導線１２０の合流点に中性点１１５が形成される。ただし、他の実施例では中性点１１５は接地されていてもよい。
【００２７】
複数の導線１２０はそれぞれ１つ又は複数の巻線部を有していてもよく、また、導電性材料から構成されていてもよい。これら巻線部はそれぞれコイルであってもよいし、コイルの１巻きあるいは複数巻きに相当する一部分であってもよい。導電性材料の例には、アルミニウム、銅、合金、その他の導電性材料、あるいは、その組み合わせを含むが、これに限定されない。
【００２８】
これらの実施形態では、複数の導線１２０における各導線は、コア１１６に巻回された少なくとも３つの巻線部を含む。具体的には、複数の導線１２０のそれぞれに含まれる少なくとも３つの巻線部がコア１１６に巻回されて、これにより、これら巻線部の相電圧１２１は、複数の導線１２０の対応する導線に関連づけられた出力接続点において、当該対応する導線のライン電圧１２６に対して実質的に所定割合１２４に相当する電圧になる。
【００２９】
所定割合１２４は、約１００パーセントより低い割合であってもよい。例えば、所定割合１２４は、約１パーセントから約９９パーセントの間の範囲内でもよい。実施態様に応じて、所定割合１２４は、約１．０パーセントから約５７．５パーセントの間であってもよいし、約５８．０パーセントから約９９．０パーセントの間であってもよい。このように、複数の導線１２０がコア１１６に巻回されるに際し、各導線における少なくとも３つの巻線部のそれぞれが設定された巻数を有するように巻回されている。これにより、相電圧１２１とライン電圧１２６との比率を、１：１よりも小さい所望の比率とすることができる。
【００３０】
さらに、複数の導線１２０のそれぞれにおける少なくとも３つの巻線部は、高調波電流１２８を所定許容範囲内まで低減するように、コア１１６に巻回されていてもよい。言い換えると、複数の導線１２０のそれぞれにおける少なくとも３つの巻線部は、高調波低減機能を改善するようにコア１１６に巻回される。高調波低減機能は、複数の導線１２０のそれぞれに含まれる巻線部の数が多いほど高くなる。
【００３１】
複数の導線１２０は、複数の異なる方法で実装可能である。複数の導線１２０のそれぞれにおける少なくとも３つの巻線部は、コア１１６の複数の肢部１１８のうちの少なくとも２つに巻回されていてもよい。
【００３２】
一実施例では、複数の導線１２０は、第１巻線部群１３２を有する第１導線１３０と、第２巻線部群１３６を有する第２導線１３４と、第３巻線部群１４０を有する第３導線１３８とを含む。本実施例では、第１巻線部群１３２、第２巻線部群１３６、及び第３巻線部群１４０に含まれる各巻線部は、相電圧とライン電圧と間の望ましい比率に基づいて設定される巻数を有する。高調波低減機能は、第１巻線部群１３２、第２巻線部群１３６、及び第３巻線部群１４０のそれぞれに含まれる巻線部の数が多いほど大きくなる。
【００３３】
一実施例では、第１巻線部群１３２、第２巻線部群１３６、及び第３巻線部群１４０のそれぞれに含まれる各巻線部は、トランスフォーマ１００における複数のデルタ位相のうちの１つと実質的に等価である位相を有する。本明細書では、第１の位相が第２の位相と実質的に等価であるとは、第１の位相の大きさが第２位相の大きさと実質的に同じであるか、あるいは、第１の位相が第２位相に対して約１８０度、約３６０度、あるいはこれら角度の整数倍でずれている場合をいう。
【００３４】
電源１０８が三相電源１１２であり、複数の入力線１１４が３つの入力線を含む場合、本実施例では、複数のデルタ位相１４２には３つのデルタ位相が含まれる。これら３つのデルタ位相は、３つの入力線により形成される３つの入力接続点１３１間の位相差に相当する。これら３つのデルタ位相は、互いに約１２０度ずつずれていてもよい。
【００３５】
複数のデルタ位相１４２は、デルタ結線構成１４４に対応する。言い換えると、複数のデルタ位相１４２は、複数の導線１２０をデルタ結線構成１４４に結線した場合に、複数の導線１２０が有する位相である。デルタ結線構成１４４では、導線の両端がそれぞれ別の導線の端部に接続されるので、複数の導線１２０は実質的に正三角形を形成する。
【００３６】
このように、第１巻線部群１３２、第２巻線部群１３６、及び第３巻線部群１４０はそれぞれ、デルタ結線構成１４４に整合する位相を有する巻線部を含む。位相がデルタ結線構成１４４に整合するとは、その位相が複数のデルタ位相１４２のうちの１つと実質的に等価である場合をいう。
【００３７】
第１の具体例では、第１巻線部群１３２、第２巻線部群１３６、及び第３巻線部群１４０は、それぞれ、５つの巻線部を含む。複数の導線１２０の各導線が有する５つの巻線部のそれぞれは、複数のデルタ位相１４２のうちの１つと実質的に等価な位相を有する。具体的には、複数の導線１２０の各導線が有する５つの巻線部の位相には、少なくとも２つの異なるデルタ位相と実質的に等価な位相が含まれる。
【００３８】
第２の具体例では、第１巻線部群１３２、第２巻線部群１３６、及び第３巻線部群１４０は、それぞれ、デルタ結線構成１４４に整合する６つの巻線部を含む。複数の導線１２０の各導線が有する６つの巻線部のそれぞれは、複数のデルタ位相１４２のうちの１つと実質的に等価な位相を有する。具体的には、複数の導線１２０の各導線が有する６つの巻線部の位相には、少なくとも２つの異なるデルタ位相と実質的に等価な位相が含まれる。
【００３９】
いくつかの実施形態では、第１巻線部群１３２、第２巻線部群１３６、及び第３巻線部群１４０は、それぞれ、ワイ結線構成１２２に整合する位相を有する巻線部を含む。位相がワイ結線構成１２２に整合するとは、その位相が複数のワイ位相１４６のうちの１つと実質的に等価である場合をいう。
【００４０】
例えば、第１巻線部群１３２、第２巻線部群１３６、及び第３巻線部群１４０のそれぞれに含まれる各巻線部は、トランスフォーマ１００における複数のワイ位相１４６のうちの１つと実質的に等価な位相を有する。複数のワイ位相１４６は、ワイ結線構成１２２に対応する。具体的には、複数のワイ位相１４６は、それぞれ、入力接続点１３１のうちの対応する１つと中性点１１５との間の位相差に相当する。なお、場合によっては、複数のワイ位相１４６を、複数の導線１２０に対応する複数のライン位相と呼ぶこともある。電源１０８が三相電源１１２であり、複数の入力線１１４が３つの入力線を含む場合、複数のワイ位相１４６は互いに約１２０度ずつずれた３つのワイ位相を含む。
【００４１】
第１の具体例では、第１巻線部群１３２、第２巻線部群１３６、及び第３巻線部群１４０は、それぞれ、ワイ結線構成１２２に整合する位相を有する４つの巻線部を含む。言い換えると、複数の導線１２０の各導線における４つの巻線部はそれぞれ、複数のワイ位相１４６のうちの１つと実質的に等価な位相を有する。
【００４２】
第２の具体例では、第１巻線部群１３２、第２巻線部群１３６、及び第３巻線部群１４０は、それぞれ、ワイ結線構成１２２に整合する位相を有する６つの巻線部を含む。言い換えると、複数の導線１２０の各導線における６つの巻線部はそれぞれ、複数のワイ位相１４６のうちの１つと実質的に等価な位相を有する。
【００４３】
トランスフォーマ１００は、複数の出力線に接続される出力接続点１４８を有してもよい。出力接続点１４８は、約１２０度ずつ位相がずれていてもよい。
【００４４】
一実施形態では、トランスフォーマ１００は、ワイ結線−デルタ位相構成１５１を有する三相オートトランスフォーマであってもよい。ワイ結線―デルタ位相構成１５１では、複数の導線１２０がワイ結線構成１２２にしたがってコア１１６に巻回されている。加えて、ワイ結線―デルタ位相構成１５１では、複数の導線１２０の各導線が有する巻線部のそれぞれは、複数のデルタ位相１４２のうちの１つと実質的に等価な位相を有する。
【００４５】
具体的には、ワイ結線―デルタ位相構成１５１では、複数の導線１２０のそれぞれは、少なくとも２つの異なる位相を有する少なくとも２つの巻線部を、中性点１１５とその導線に対応する出力接続点との間に有する。少なくとも２つの異なる位相のそれぞれは、複数のデルタ位相１４２のうちの１つと等価である。非限定的な一実施例では、第１巻線部群１３２は、少なくとも２つの異なる位相を有する少なくとも２つの巻線部を、中性点１１５と第１導線１３０に関連づけられた第１出力接続点１５０との間に含む。
【００４６】
同様に、第２巻線部群１３６は、少なくとも２つの異なる位相を有する少なくとも２つの巻線部を、中性点１１５と第２導線１３４に関連づけられた第２出力接続点１５２との間に含む。少なくとも２つの異なる位相は、デルタ結線構成１４４に整合する。さらに、第３巻線部群１４０は、少なくとも２つの異なる位相を有する少なくとも２つの巻線部を、中性点１１５と第３出力接続点１５４に関連づけられた第３出力接続点１５４との間に含む。少なくとも２つの異なる位相は、デルタ結線構成１４４に整合する。
【００４７】
別の実施形態では、トランスフォーマ１００は、ワイ結線−ワイ位相構成１５５を有する三相オートトランスフォーマであってもよい。ワイ結線―ワイ位相構成１５５では、複数の導線１２０がワイ結線構成１２２にしたがってコア１１６に巻回されている。加えて、ワイ結線―ワイ位相構成１５５では、複数の導線１２０の各導線が有する巻線部のそれぞれは、複数のワイ位相１４６のうちの１つと実質的に等価な位相を有する。
【００４８】
具体的には、ワイ結線―ワイ位相構成１５５では、複数の導線１２０はそれぞれ少なくとも３つの巻線部を含み、各巻線部は複数のワイ位相１４６のうちの１つと実質的に等価な位相を有する。例えば、第１巻線部群１３２、第２巻線部群１３６、及び第３巻線部群１４０は、第１導線１３０、第２導線１３４、及び第３導線１３８が有する各巻線部の位相がワイ結線構成１２２に整合するように、コア１１６に巻回されているが、この例に限定はされない。
【００４９】
トランスフォーマ１００のワイ結線―デルタ位相構成１５１及びワイ結線―ワイ位相構成１５５は、いずれも高調波低減機能の改善を可能にする。言い換えると、望ましくない高調波電流１２８、ひいては、高調波歪みを所定許容範囲まで低減することを可能にする。これら２つの構成が奏する高調波低減機能の改善により、高調波フィルタやノイズフィルタなどを追加する必要がなくなる。これにより、トランスフォーマ１００や、トランスフォーマ１００を組み込んだシステムの全体の重量の軽量化が可能になる。
【００５０】
加えて、高調波低減機能の改善により、トランスフォーマ１００に関連づけられた電力システム及び配電システムの性能の改善が可能になる。この電力システム及び配電システムは、航空機、無人航空機、船舶、宇宙船、地上車両、備品（piece of equipment）、着陸誘導システム（landing system）、その他のプラットフォームにおいて、１つ又は複数のシステムへの電力供給に利用可能である。なお、プラットフォームの例は、これらに限定されない。
【００５１】
トランスフォーマ１００を示す図１は、実施形態を実現する態様に物理的又は構造的な限定を加えるものではない。図に示したコンポーネントに加えて、又はこれらのコンポーネントに代えて、他のコンポーネントを用いることもできる。いくつかのコンポーネントは、任意であってもよい。また、図中のブロックは、機能コンポーネントを示す。例示的な実施形態において実装する際には、これらのブロックのうち１つ又は複数を組み合わせたり、分割したり、組み合わせてから異なるブロックに分割したりすることができる。
【００５２】
例えば、上述の説明では、複数の導線１２０はそれぞれ、３つの巻線部、４つの巻線部、５つの巻線部、あるいは６つの巻線部を有するとしたが、３つより多い数であれば任意の数の巻線部を用いることができる。実施態様により、ワイ結線―デルタ位相構成１５１あるいはワイ結線―ワイ位相構成１５５のいずれにおいても、複数の導線１２０のそれぞれが有する巻線部の数は、８つでもよいし、１０でもよいし、１４でもよいし、２０でもよいし、それ以外の数でもよい。
【００５３】
図２を参照すると、一実施形態による、ワイ結線−デルタ位相構成を有するトランスフォーマのフェーザ図（phasor diagram）が示されている。本実施例では、フェーザ図２００は、図１に示すワイ結線―デルタ位相構成１５１を有するトランスフォーマ１００のような、ワイ結線―デルタ位相構成を有するトランスフォーマを表す。
【００５４】
図示のとおり、フェーザ図２００は、中性点２０２と、第１入力接続点２０４と、第２入力接続点２０６と、第３入力接続点２０８とを示している。中性点２０２は、図１に示す中性点１１５のような、トランスフォーマの中性点である。第１入力接続点２０４、第２入力接続点２０６、及び第３入力接続点２０８は、図１に示す入力接続点１３１のような、トランスフォーマの入力接続点である。
【００５５】
本実施例では、第１入力接続点２０４、第２入力接続点２０６、及び第３入力接続点２０８は、これら入力接続点の電圧レベルを表す外円２１０上に位置している。図示のとおり、これら３つの入力接続点は外円２１０上で互いに実質的に等間隔で配置されており、このことは、これら入力接続点に対応する交流電流が互いに１２０度ずつずれた位相にあることを示している。
【００５６】
デルタ位相２１１は、第３入力接続点２０８から第１入力接続点２０４の方向に示されている。デルタ位相２１３は、第１入力接続点２０４から第２入力接続点２０６の方向に示されている。さらに、デルタ位相２１５は、第２入力接続点２０６から第３入力接続点２０８の方向に示されている。デルタ位相２１１、デルタ位相２１３、及びデルタ位相２１５は、図１に示した複数のデルタ位相１４２の例である。本実施例では、デルタ位相２１１、デルタ位相２１３、及びデルタ位相２１５は約１２０度ずつずれている。
【００５７】
ワイ位相２１２、ワイ位相２１４、及びワイ位相２１６は、それぞれ、中性点２０２と第１入力接続点２０４との間の位相差、中性点２０２と第２入力接続点２０６との間の位相差、及び中性点２０２と第３入力接続点２０８と間の位相差に相当する。ワイ位相２１２は第１導線に、ワイ位相２１４は第２導線に、ワイ位相２１６は第３導線に対応する。
【００５８】
ワイ結線―デルタ位相構成によれば、フェーザ図２００で中性点２０２として表わされる中性点において、これら３つの導線が互いに接続されてワイ結線構成を形成している。また、これら３つの導線はそれぞれ少なくとも３つの巻線部を有し、その３つの巻線部は互いに同じ巻数あるいは異なる巻数を有する。
【００５９】
本実施例では、ワイ位相２１２に対応する第１導線、ワイ位相２１４に対応する第２導線、及びワイ位相２１６に対応する第３導線は、それぞれ、５つの巻線部を有し、各巻線部は所定巻数を有し、この巻数により出力接続点における相電圧の電圧レベルが決定されうる。第１導線の５つの巻線部は、巻線部位相２１８、巻線部位相２２０、巻線部位相２２２、巻線部位相２２４、巻線部位相２２６として図示されている。
【００６０】
巻線部位相２１８、巻線部位相２２０、巻線部位相２２２、巻線部位相２２４、及び巻線部位相２２６は、１つのグループとして、デルタ結線構成に整合する３つの異なる位相を含む。ある巻線部の巻線部位相とは、その巻線部の位相のことである。
【００６１】
図示のように、巻線部位相２１８は、デルタ位相２１５に実質的に等価である。また、巻線部位相２２０及び巻線部位相２２６は、デルタ位相２１３に実質的に等価である。巻線部位相２２２及び巻線部位相２２４は、デルタ位相２１１に実質的に等価である。第１出力接続点２２８は、第１導線に関連づけられた出力接続点である。
【００６２】
同様に、ワイ位相２１４に対応する第２導線の５つの巻線部は、巻線部位相２３０、巻線部位相２３２、巻線部位相２３４、巻線部位相２３６、及び巻線部位相２３８として図示されている。巻線部位相２３０、巻線部位相２３２、巻線部位相２３４、巻線部位相と２３６、及び巻線部位相２３８は、１つのグループとして、デルタ結線構成に整合する３つの異なる位相を含む。
【００６３】
図示のとおり、巻線部位相２３０はデルタ位相２１１に実質的に等価である。巻線部位相２３２及び巻線部位相２３８は、デルタ位相２１５に実質的に等価である。巻線部位相２３４及び巻線部位相２３６は、デルタ位相２１３に実質的に等価である。第２出力接続点２４０は、第２導線に関連づけられた出力接続点である。
【００６４】
加えて、ワイ位相２１６に対応する第３導線の５つの巻線部は、巻線部位相２４２、巻線部位相２４４、巻線部位相２４６、巻線部位相２４８、及び巻線部位相２５０として図示されている。巻線部位相２４２、巻線部位相２４４、巻線部位相２４６、巻線部位相と２４８、及び巻線部位相２５０は、１つのグループとして、デルタ結線構成に整合する３つの異なる位相を含む。
【００６５】
図示のとおり、巻線部位相２４２はデルタ位相２１３に実質的に等価である。巻線部位相２４４及び巻線部位相２５０は、デルタ位相２１１に実質的に等価である。巻線部位相２４６及び巻線部位相２４８は、デルタ位相２１５に実質的に等価である。第３出力接続点２５２は、第３導線に関連付けられた出力接続点である。
【００６６】
図示のとおり、第１出力接続点２２８、第２出力接続点２４０、及び第３出力接続点２５２は、内円２５４上に位置している。内円２５４は、フェーザ図２００に示すトランスフォーマによる降圧後の電圧レベルを表す。図２に示すワイ結線―デルタ位相構成では、これら出力接続点における相電圧の電圧レベルは、対応する導線のライン電圧に対して所定割合に相当する電圧レベルになっている。本実施例では、所定割合は約６５パーセントより大きい。
【００６７】
各導線に含まれる巻線部の数及び各巻線部について設定された巻数が、トランスフォーマにより得られる電圧レベルの変圧割合を決定する。フェーザ図２００に示すトランスフォーマでは、各導線が５つの巻線部を有するものとして説明したが、他の実施例では、これ以外の数の巻数を用いてもよい。
【００６８】
図３を参照すると、一実施形態による、ワイ結線−デルタ位相構成を有するトランスフォーマが示されている。本実施例におけるトランスフォーマ３００は、図１に示したトランスフォーマ１００の実施例である。具体的には、トランスフォーマ３００は、図１に示したワイ結線―デルタ位相構成１５１の実施例であるワイ結線―デルタ位相構成３０１を有している。
【００６９】
トランスフォーマ３００は、図２のフェーザ図２００に示すトランスフォーマであってもよい。図示のように、トランスフォーマ３００は、コア３０２と複数の導線３０４とを含む。コア３０２と複数の導線３０４とはそれぞれ、図１に示したコア１１６と複数の導線１２０の実施例である。
【００７０】
複数の導線３０４は、ワイ結線構成にしたがって中性点３０３で互いに接続されている。複数の導線３０４には、第１導線３０５と、第２導線３０７と、第３導線３０９とが含まれる。第１導線３０５は第１入力接続点３０６において、第２導線３０７は第２入力接続点３０８において、第３導線３０９は第３入力接続点３１０において、それぞれ三相電源（図示せず）に接続され、三相電源からの交流電流を受け取る。
【００７１】
第１入力接続点３０６と、第２入力接続点３０８と、第３入力接続点３１０とは、図１に示す入力接続点１３１の実施例である。さらに、第１入力接続点３０６と、第２入力接続点３０８と、第３入力接続点３１０とはそれぞれ、図２のフェーザ図２００では、第１入力接続点２０４、第２入力接続点２０６、第３入力接続点２０８として表されている。
【００７２】
第１導線３０５、第２導線３０７、及び第３導線３０９は、それぞれ、コア３０２の肢部に巻回された５つの巻線部を含む。５つの巻線部は、それぞれ所定巻数を有する。各導線における５つの巻線部は、３つの異なる位相を有する。図示のとおり、コア３０２は、肢部３１２と、肢部３１４と、肢部３１６とを有する。肢部３１２、肢部３１４、及び肢部３１６は、図１に示したコア１１６における複数の肢部１１８の実施例である。
【００７３】
図示のとおり、巻線部３１８、３２０、３２２、３２４、３２６は、肢部３１２に巻回されている。巻線部３３０、３３２、３３４、３３６、３３８は、肢部３１４に巻回されている。巻線部３４２、３４４、３４６、３４８、３５０は、肢部３１６に巻回されている。
【００７４】
巻線部３１８、３３４、３３６、３４４、３５０は、第１導線３０５の一部である。巻線部３３０、３２０、３４６、３４８、３２６は、第２導線３０７の一部である。巻線部３４２、３３２、３２２、３２４、３３８は、第３導線３０９の一部である。複数の導線３０４のそれぞれにおける各巻線部は、図２に示したデルタ位相２１１、デルタ位相２１３、デルタ位相２１５のうちの１つと実質的に等価である。また、各巻線部は所定巻数を有し、この巻数が出力接続点３４０、３５２、３２８での電圧レベルを決定する。
【００７５】
具体的には、巻線部３１８、３３４、３３６、３４４、３５０は、それぞれ、図２に示した巻線部位相２１８、２２０、２２２、２２４、２２６を有する。巻線部３３０、３２０、３４６、３４８、３２６は、それぞれ、図２に示した巻線部位相２３０、２３２、２３４、２３６、２３８を有する。さらに、巻線部３４２、３３２、３２２、３２４、３３８は、それぞれ、図２に示した巻線部位相２４２、２４４、２４６、２４８、２５０を有する。
【００７６】
本実施例では、第１出力接続点３４０は第１導線３０５に、第２出力接続点３５２は第２導線３０７に、第３出力接続点３２８は第３導線３０９に、それぞれ関連付けられている。第１出力接続点３４０、第２出力接続点３５２、及び第３出力接続点３２８はそれぞれ、図２のフェーザ図２００では、第１出力接続点２２８、第２出力接続点２４０、及び第３出力接続点２５２として表されている。第１出力接続点３４０、第２出力接続点３５２、及び第３出力接続点３２８における電圧レベルは、それぞれ、第１入力接続点３０６、第２入力接続点３０８、及び第３入力接続点３１０における電圧レベルに対して所定割合に相当する電圧レベルまで降圧される。
【００７７】
トランスフォーマ３００をワイ結線―デルタ位相構成３０１とすることにより、トランスフォーマ３００を含む電力システム、あるいは、トランスフォーマに電気的に接続された電力システムにおいて高調波電流の低減を促進でき、よって高調波歪みの低減を促進できる。この高調波低減機能の向上により、電力システム全体の性能を向上でき、追加フィルタの必要性を低減できるので、電力システム全体を軽量化できる。
【００７８】
図４を参照すると、一実施形態による、ワイ結線−デルタ位相構成を有するトランスフォーマのフェーザ図が示されている。本実施例においてフェーザ図４００に示すトランスフォーマは、図２のフェーザ図２００に示したトランスフォーマとは異なるワイ結線―デルタ位相構成を有する。本実施例では、トランスフォーマの各導線は５つの巻線部を有する。
【００７９】
図示のとおり、フェーザ図４００は、中性点４０２と、第１入力接続点４０４と、第２入力接続点４０６と、第３入力接続点４０８とを示している。ワイ位相４１０、ワイ位相４１２、及びワイ位相４１４は、それぞれ、中性点４０２と第１入力接続点４０４との間の位相差、中性点４０２と第２入力接続点４０６との間の位相差、及び中性点４０２と第３入力接続点４０８との間の位相差に相当する。
【００８０】
ワイ位相４１０は第１導線に、ワイ位相４１２は第２導線に、ワイ位相４１４は第３導線に対応する。ワイ結線―デルタ位相構成によれば、フェーザ図４００で中性点４０２として表す中性点において、これら３つの導線が互いに接続されてワイ結線構成を形成している。本実施例では、これら３つの導線のそれぞれが、デルタ結線構成に整合する位相の巻線部を有する。
【００８１】
具体的には、ワイ位相４１０に対応する第１導線、ワイ位相４１２に対応する第２導線、及びワイ位相４１４に対応する第３導線は、それぞれ、５つの巻線部を有する。第１導線における５つの巻線部は、第１の巻線部位相群４１６として表されている。同様に、第２導線における５つの巻線部は、第２の巻線部位相群４１８として表されている。第３導線における５つの巻線部は、第３の巻線部位相群４２０として表されている。
【００８２】
第１の巻線部位相群４１６に含まれる各巻線部位相、第２の巻線部位相群４１８に含まれる各巻線部位相、及び第３の巻線部位相群４２０に含まれる各巻線部位相は、デルタ位相４２２、デルタ位相４２４、及びデルタ位相４２６のうちの１つと実質的に等価である。本実施例では、デルタ位相４２２、デルタ位相４２５、及びデルタ位相４２６は互いに約１２０度ずつずれている。
【００８３】
図示のとおり、フェーザ図４００では、第１入力接続点４０４、第２入力接続点４０６、及び第３入力接続点４０８は、外円４２７上に位置している。外円４２７は、第１導線、第２導線、及び第３導線に対応するライン電圧の電圧レベルを表す。フェーザ図４００の内円４２８は、フェーザ図４００に示したトランスフォーマにより得られる相電圧の電圧レベルを表す。
【００８４】
本実施例では、第１出力接続点４３０、第２出力接続点４３２、及び第３出力接続点４３４は、それぞれ、第１導線、第２導線、及び第３導線に関連づけられた出力接続点を表している。これらの出力接続点は、内円４２８上に位置している。本実施例では、これら出力接続点のそれぞれにおける相電圧の電圧レベルは、ライン電圧の電圧レベルの約６５パーセントに相当する。
【００８５】
図５を参照すると、一実施形態による、ワイ結線−デルタ位相構成を有するトランスフォーマのフェーザ図が示されている。本実施例においてフェーザ図５００に示すトランスフォーマは、図４のフェーザ図４００に示したトランスフォーマとも、図２のフェーザ図２００に示したトランスフォーマとも異なる、さらに別のワイ結線―デルタ位相構成を有する。本実施例では、トランスフォーマの各導線は６つの巻線部を有する。
【００８６】
図示のとおり、フェーザ図５００は、中性点５０２と、第１入力接続点５０４と、第２入力接続点５０６と、第３入力接続点５０８とを示している。ワイ位相５１０、ワイ位相５１２、及びワイ位相５１４は、それぞれ、中性点５０２と第１入力接続点５０４との間の位相差、中性点５０２と第２入力接続点５０６との間の位相差、及び中性点５０２と第３入力接続点５０８との間の位相差に相当する。
【００８７】
ワイ位相５１０は第１導線に、ワイ位相５１２は第２導線に、ワイ位相５１４は第３導線に対応する。これら３つの導線は、中性点５０２で互いに接続されてワイ結線構成を形成している。本実施例では、これら３つの導線のそれぞれが、デルタ結線構成に整合する位相の６つの巻線部を有する。
【００８８】
第１導線における６つの巻線部は、第１の巻線部位相群５１６として表されている。同様に、第２導線における６つの巻線部は、第２の巻線部位相群５１８として表されている。第３導線における６つの巻線部は、第３の巻線部位相群５２０として表されている。
【００８９】
第１の巻線部位相群５１６に含まれる各巻線部位相、第２の巻線部位相群５１８に含まれる各巻線部位相、及び第３の巻線部位相群５２０に含まれる各巻線部位相は、デルタ位相５２２、デルタ位相５２４、及びデルタ位相５２６のうちの１つと実質的に等価である。デルタ位相５２２、デルタ位相５２４、及びデルタ位相５２６は互いに約１２０度ずつずれている。
【００９０】
図示のとおり、フェーザ図５００では、第１入力接続点５０４、第２入力接続点５０６、及び第３入力接続点５０８は、外円５２７上に位置している。外円５２７は、第１導線と、第２導線と、第３導線とに対応するライン電圧の電圧レベルを表す。フェーザ図５００の内円５２８は、フェーザ図５００に示したトランスフォーマにより得られる相電圧の電圧レベルを表す。
【００９１】
本実施例では、第１出力接続点５３０、第２出力接続点５３２、及び第３出力接続点５３４は、それぞれ、第１導線、第２導線、及び第３導線に関連づけられた出力接続点を表している。これらの出力接続点は、内円５２８上に位置している。本実施例では、これら出力接続点における相電圧の電圧レベルはそれぞれ、ライン電圧の電圧レベルの約６５パーセントに相当する。
【００９２】
図６を参照すると、一実施形態による、ワイ結線−ワイ位相構成を有するトランスフォーマのフェーザ図が示されている。本実施例では、フェーザ図６００は、図１に示すワイ結線―ワイ位相構成１５５を有するトランスフォーマ１００のような、ワイ結線―ワイ位相構成を有するトランスフォーマを表す。
【００９３】
図示のとおり、フェーザ図６００は、中性点６０２と、第１入力接続点６０４と、第２入力接続点６０６と、第３入力接続点６０８とを示している。中性点６０２は、図１に示す中性点１１５のような、トランスフォーマの中性点を示す。第１入力接続点６０４、第２入力接続点６０６、及び第３入力接続点６０８は、図１に示す入力接続点１３１のような、トランスフォーマの入力接続点を示す。
【００９４】
デルタ位相６１０は、第３入力接続点６０８から第１入力接続点６０４の方向に示されている。デルタ位相６１２は、第１入力接続点６０４から第２入力接続点６０６の方向に示されている。さらに、デルタ位相６１４は、第２入力接続点６０６から第３入力接続点６０８の方向に示されている。
【００９５】
ワイ位相６１６、ワイ位相６１８、及びワイ位相６２０は、それぞれ、中性点６０２と第１入力接続点６０４との間の位相差、中性点６０２と第２入力接続点６０６との間の位相差、及び中性点６０２と第３入力接続点６０８との間の位相差に相当する。ワイ位相６１６は第１導線に、ワイ位相６１８は第２導線に、ワイ位相６２０は第３導線に対応する。これら３つの導線は、フェーザ図６００においては中性点６０２として表す中性点で互いに接続されてワイ結線構成を形成している。
【００９６】
このため、ワイ位相６１６、ワイ位相６１８、ワイ位相６２０を、ライン位相とも呼ぶことができる。これらのワイ位相は、図１に示した複数のワイ位相１４６の例である。
【００９７】
本実施例では、ワイ位相６１６に対応する第１導線、ワイ位相６１８に対応する第２導線、及びワイ位相６２０に対応する第３導線は、それぞれ、４つの巻線部を有する。これらの巻線部はそれぞれ、ワイ結線構成に整合する位相を有する。言い換えると、これらの巻線部はそれぞれ、ワイ位相６１６、ワイ位相６１８、及びワイ位相６２０のうちの１つと実質的に等価な位相を有する。
【００９８】
ワイ位相６１６に対応する第１導線における４つの巻線部は、巻線部位相６２２、巻線部位相６２４、巻線部位相６２６、及び巻線部位相６２８として表されている。巻線部位相６２２、巻線部位相６２４、巻線部位相６２６、及び巻線部位相と６２８は、１つのグループとして、ワイ結線構成に整合する３つの異なる位相を含む。
【００９９】
図示のとおり、巻線部位相６２２及び巻線部位相６２８は、ワイ位相６１６に実質的に等価である。巻線部位相６２４はワイ位相６２０に実質的に等価である。巻線部位相６２６はワイ位相６１８に実質的に等価である。第１出力接続点６３０は、第１導線に関連づけられた出力接続点である。
【０１００】
同様に、ワイ位相６１８に対応する第２導線における４つの巻線部は、巻線部位相６３２、巻線部位相６３４、巻線部位相６３６、及び巻線部位相６３８として表されている。巻線部位相６３２、巻線部位相６３４、巻線部位相６３６、及び巻線部位相６３８は、１つのグループとして、ワイ結線構成に整合する３つの異なる位相を含む。
【０１０１】
図示のとおり、巻線部位相６３２及び巻線部位相６３８は、ワイ位相６１８に実質的に等価である。巻線部位相６３４はワイ位相６１６に実質的に等価である。巻線部位相６３６は、ワイ位相６２０に実質的に等価である。第２出力接続点６４０は、第２導線に関連づけられた出力接続点である。
【０１０２】
さらに、ワイ位相６２０に対応する第３導線における４つの巻線部は、巻線部位相６４２、巻線部位相６４４、巻線部位相６４６、及び巻線部位相６４８として表されている。巻線部位相６４２、巻線部位相６４４、巻線部位相６４６、及び巻線部位相６４８は、１つのグループとして、ワイ結線構成に整合する３つの異なる位相を含む。
【０１０３】
図示のとおり、巻線部位相６４２及び巻線部位相６４８は、ワイ位相６２０に実質的に等価である。巻線部位相６４４は、ワイ位相６１８に実質的に等価である。巻線部位相６４６は、ワイ位相６１６に実質的に等価である。第３出力接続点６５０は、第３導線に関連づけられた出力接続点である。
【０１０４】
本実施例では、第１入力接続点６０４、第２入力接続点６０６、及び第３入力接続点６０８は、これら入力接続点の電圧レベルを表す外円６５２上に位置する。第１出力接続点６３０、第２出力接続点６４０、及び第３出力接続点６５０は、内円６５４上にある。内円６５４は、フェーザ図６００に示したトランスフォーマによる降圧後の電圧レベルを表す。
【０１０５】
図６に示すワイ結線―ワイ位相構成では、これら出力接続点における相電圧の電圧レベルは、対応する導線のライン電圧に対して所定割合に相当する電圧レベルになっている。本実施例では、所定割合は約６５パーセントより大きい。
【０１０６】
図７を参照すると、一実施形態による、ワイ結線−ワイ位相構成を有するトランスフォーマが示される。本実施例におけるトランスフォーマ７００は、図１に示すトランスフォーマ１００の実施例である。具体的には、トランスフォーマ７００は、図１に示したワイ結線―ワイ位相構成１５５の実施例であるワイ結線―ワイ位相構成７０１を有している。
【０１０７】
トランスフォーマ７００は、図６のフェーザ図６００に示すトランスフォーマであってもよい。図示のように、トランスフォーマ７００は、コア７０２と複数の導線７０４とを含む。コア７０２及び複数の導線７０４は、それぞれ、図１に示したコア１１６及び複数の導線１２０の実施例である。
【０１０８】
複数の導線７０４は、ワイ結線構成にしたがって中性点７０３で互いに接続されている。複数の導線７０４には、第１導線７０５と、第２導線７０７と、第３導線７０９とが含まれる。第１導線７０５は第１入力接続点７０６において、第２導線７０７は第２入力接続点７０８において、第３導線７０９は第３入力接続点７１０において、それぞれ三相電源（図示せず）に接続され、当該三相電源からの交流電流を受け取る。
【０１０９】
第１入力接続点７０６、第２入力接続点７０８、及び第３入力接続点７１０は、図１に示す入力接続点１３１の実施例である。さらに、第１入力接続点７０６、第２入力接続点７０８、及び第３入力接続点７１０は、図６のフェーザ図６００において、それぞれ、第１入力接続点６０４、第２入力接続点６０６、及び第３入力接続点６０８として表されている。
【０１１０】
第１導線７０５、第２導線７０７、及び第３導線７０９はそれぞれ、コア７０２の肢部に巻回された４つの巻線部を含む。また、各巻線部は、所定巻数を有してもよく、この巻数により出力接続点７４４、７４６、７４８での電圧レベルが決定される。各導線における４つの巻線部は、少なくとも３つの異なる位相を有する。図示のとおり、コア７０２は、肢部７１２と、肢部７１４と、肢部７１６とを有する。肢部７１２、肢部７１４、及び肢部７１６は、図１に示したコア１１６の複数の肢部１１８の実施の例である。
【０１１１】
図示のとおり、巻線部７２０、７２２、７２４、７２６は、肢部７１２に巻回されている。巻線部７２８、７３０、７３２、７３４は、肢部７１４に巻回されている。巻線部７３６、７３８、７４０、７４２は、肢部７１６に巻回されている。
【０１１２】
巻線部７２０、７３８、７３２、７２６は、第１導線７０５の一部である。巻線部７２８、７２２、７４０、７３４は、第２導線７０７の一部である。巻線部７３６、７３０、７２４、７４２は、第３導線７０９の一部である。複数の導線７０４のそれぞれにおける各巻線部は、図６に示したワイ位相６１６、ワイ位相６１８、及びワイ位相６２０のうちの１つと実質的に等価である。
【０１１３】
具体的には、巻線部７２０、７３８、７３２、７２６はそれぞれ、図６に示した巻線部位相６２２、６２４、６２６、６２８を有する。巻線部７２８、７２２、７４０、７３４はそれぞれ、図６に示した巻線部位相６３２、６３４、６３６、６３８を有する。巻線部７３６、７３０、７２４、７４２はそれぞれ、図６に示した巻線部位相６４２、６４４、６４６、６４８を有する。
【０１１４】
本実施例では、第１出力接続点７４４は第１導線７０５に、第２出力接続点７４６は第２導線７０７に、第３出力接続点７４８は第３導線７０９に、それぞれ関連付けられている。第１出力接続点７４４、第２出力接続点７４６、及び第３出力接続点７４８は、図６のフェーザ図６００において、それぞれ、第１出力接続点６３０、第２出力接続点６４０、及び第３出力接続点６５０として表されている。第１出力接続点７４４、第２出力接続点７４６、及び第３出力接続点７４８における電圧レベルは、それぞれ、第１入力接続点７０６、第２入力接続点７０８、及び第３入力接続点７１０における電圧レベルに対して所定割合に相当する電圧レベルまで降圧される。
【０１１５】
トランスフォーマ７００をワイ結線―ワイ位相構成７０１とすることにより、トランスフォーマ７００を含む電力システム、あるいは、トランスフォーマに電気的に接続された電力システムにおいて高調波電流の低減を促進でき、よって高調波歪みの低減を促進できる。この高調波低減機能の向上により、電力システム全体の性能を向上でき、追加フィルタの必要性を低減できるので、電力システム全体を軽量化できる。
【０１１６】
図８を参照すると、一実施形態による、ワイ結線−ワイ位相構成を有するトランスフォーマのフェーザ図が示されている。本実施例においてフェーザ図８００に示すトランスフォーマは、図６のフェーザ図６００に示したトランスフォーマとは異なるワイ結線―ワイ位相構成を有する。
【０１１７】
図示のとおり、フェーザ図８００は、中性点８０２と、第１入力接続点８０４と、第２入力接続点８０６と、第３入力接続点８０８とを示している。ワイ位相８１０は第１導線に、ワイ位相８１２は第２導線に、ワイ位相８１４は第３導線に対応する。
【０１１８】
これら３つの導線は、フェーザ図８００で中性点８０２として表す中性点において互いに接続されてワイ結線構成を形成している。ワイ位相８１０、ワイ位相８１２、及びワイ位相８１４は、それぞれ、中性点８０２と第１入力接続点８０４との間の位相差、中性点８０２と第２入力接続点８０６との間の位相差、及び中性点８０２と第３入力接続点８０８との間の位相差に相当する。
【０１１９】
具体的には、ワイ位相８１０に対応する第１導線、ワイ位相８１２に対応する第２導線、及びワイ位相８１４に対応する第３導線は、それぞれ、ワイ結線構成にしたがった位相の４つの巻線部を有する。第１導線における４つの巻線部は、第１の巻線部位相群８１６として表されている。同様に、第２導線における４つの巻線部は、第２の巻線部位相群８１８として表されている。第３導線における４つの巻線部は、第３の巻線部位相群８２０として表されている。
【０１２０】
第１の巻線部位相群８１６に含まれる各巻線部位相、第２の巻線部位相群８１８に含まれる各巻線部位相、及び第３の巻線部位相群８２０に含まれる各巻線部位相は、ワイ位相８１０と、ワイ位相８１２と、ワイ位相８１４のうちの１つと実質的に等価である。
【０１２１】
本実施例では、デルタ位相８２２、デルタ位相８２４、及びデルタ位相８２６も示されている。これらのデルタ位相は、デルタ結線構成に対応する。ただし、本実施例では、トランスフォーマはワイ結線―ワイ位相構成を有しているので、トランスフォーマを構成するいずれの巻線部も、デルタ位相８２２と、デルタ位相８２４と、デルタ位相８２６のうちの１つと実質的に等価な位相を有していない。
【０１２２】
図示のとおり、フェーザ図８００では、第１入力接続点８０４、第２入力接続点８０６、及び第３入力接続点８０８は、外円８２７上に位置している。外円８２７は、第１導線、第２導線、及び第３導線に対応するライン電圧の電圧レベルを表す。フェーザ図８００に示す内円８２８は、フェーザ図８００に示したトランスフォーマにより得られる相電圧の電圧レベルを表す。
【０１２３】
本実施例では、第１出力接続点８３０、第２出力接続点８３２、及び第３出力接続点８３４は、それぞれ、第１導線、第２導線、及び第３導線に関連づけられた出力接続点を表している。これらの出力接続点は、内円８２８上に位置している。
【０１２４】
図９を参照すると、一実施形態による、ワイ結線−ワイ位相構成を有するトランスフォーマのフェーザ図が示されている。本実施例においてフェーザ図９００に示すトランスフォーマは、図６のフェーザ図６００に示したトランスフォーマとも、図８のフェーザ図８００に示したトランスフォーマとも異なる、さらに別のワイ結線―ワイ位相構成を有する。本実施例では、トランスフォーマの各導線は６つの巻線部を有する。
【０１２５】
図示のとおり、フェーザ図９００は、中性点９０２と、第１入力接続点９０４と、第２入力接続点９０６と、第３入力接続点９０８とを示している。ワイ位相９１０は第１導線に、ワイ位相９１２は第２導線に、ワイ位相９１４は第３導線に対応する。本実施例では、これら３つの導線のそれぞれが、ワイ結線構成に整合する位相の６つの巻線部を有する。
【０１２６】
第１導線における６つの巻線部は、第１の巻線部位相群９１６として表されている。同様に、第２導線における６つの巻線部は、第２の巻線部位相群９１８として表されている。第３導線における６つの巻線部は、第３の巻線部位相群９２０として表されている。
【０１２７】
第１の巻線部位相群９１６に含まれる各巻線部位相、第２の巻線部位相群９１８に含まれる各巻線部位相、及び第３の巻線部位相群９２０に含まれる各巻線部位相は、ワイ位相９１０、ワイ位相９１２、及びワイ位相９１４のうちの１つと実質的に等価である。
【０１２８】
本実施例では、デルタ位相９２２、デルタ位相９２４、及びデルタ位相９２６も示されている。これらのデルタ位相は、デルタ結線構成に対応する。ただし、本実施例では、トランスフォーマはワイ結線―ワイ位相構成を有しているので、トランスフォーマを構成するいずれの巻線部も、デルタ位相９２２、デルタ位相９２４、及びデルタ位相９２６のうちの１つと実質的に等価な位相を有していない。
【０１２９】
図示のとおり、フェーザ図９００では、第１入力接続点９０４、第２入力接続点９０６、及び第３入力接続点９０８は、外円９２７上に位置している。本実施例では、第１出力接続点９３０、第２出力接続点９３２、及び第３出力接続点９３４は、それぞれ、第１導線、第２導線、及び第３導線に関連づけられた出力接続点を表している。これらの出力接続点は、内円９２８上に位置している。
【０１３０】
図２〜図９における図示は、実施形態を実現する態様についての物理的あるいは構造的な限定を示唆するものではない。図示されたコンポーネントに加えて、又はこれらのコンポーネントに代えて、他のコンポーネントを用いることもできる。いくつかのコンポーネントは、任意であってもよい。
【０１３１】
図２〜９に示した様々なコンポーネントは、図１のブロック図に示したコンポーネントをどのようにして物理的構造体として実現するかを示す具体例である。加えて、図２〜図９に示したコンポーネントは、図１に示したコンポーネントと組み合わせてもよいし、図１に示したコンポーネントと共に用いてもよいし、その両方でもよい。
【０１３２】
図２〜図９に示すように、上述のワイ結線―デルタ位相構成及びワイ結線―ワイ位相構成をトランスフォーマにおいて実現する方法はいくつもある。ワイ結線―デルタ位相構成においては、トランスフォーマは、例えば、３つの導線を有していてもよい。３つの導線はそれぞれ、同一の態様にて実装可能である。
【０１３３】
各導線は、少なくとも３つの巻線部を有していてもよい。具体的には、各導線は、デルタ結線構成に従った少なくとも２つの異なる位相を有する少なくとも２つの巻線部を、トランスフォーマの中性点と、導線に関連づけられた出力接続点との間に有していてもよい。特定の導線を構成する巻線部は、その特定の導線における各巻線部の長さ及び各巻線部の配置が、トランスフォーマが生成する電圧レベルの変圧割合を決定するように設定される。いくつかの実施例では、巻線部の長さをその巻線部が有する巻数にて規定することもできる。
【０１３４】
ワイ結線―ワイ位相構成においては、トランスフォーマは、例えば、３つの導線を有していてもよい。３つの導線はそれぞれ、同一の態様にて実装可能である。各導線は、少なくとも３つの巻線部を有していてもよい。具体的には、各導線における巻線部は、ワイ結線構成に整合する少なくとも２つの異なる位相を有していてもよい。特定の導線を構成する巻線部は、その特定の導線における各巻線部の長さ及び各巻線部の配置が、トランスフォーマが生成する電圧レベルの変圧割合を決定するように設定される。
【０１３５】
図１０を参照すると、一実施形態による、多相交流電力の電圧レベルの変換処理を説明するフローチャートが示されている。図１０に示す処理は、図１に示したトランスフォーマ１００を用いて実行可能である。
【０１３６】
本処理では、先ず、コアと、高調波低減機能を改善するワイ結線―デルタ位相構成を形成するようにコアに巻回された複数の導線とを有するトランスフォーマに対して、多相交流電力を送電する（工程１０００）。次に、トランスフォーマを用いて多相交流電力の電圧レベルを変換して、トランスフォーマの複数の導線における各導線に関連づけられた出力接続点での相電圧を、対応する導線のライン電圧に対して実質的に所定割合に相当する電圧にする（工程１００２）。この後、処理を終了する。
【０１３７】
次に、図１１を参照すると、一実施形態による、多相交流電力の電圧レベルを変換する処理を説明するフローチャートが示されている。図１１に示す処理は、図１に示したトランスフォーマ１００を用いて実現可能である。
【０１３８】
本処理では、先ず、コアと、高調波低減機能を改善するワイ結線―ワイ位相構成を形成するようにコアに巻回された複数の導線とを有するトランスフォーマに対して、多相交流電力を送電する（工程１１００）。次に、トランスフォーマを用いて多相交流電力の電圧レベルを変換して、トランスフォーマの複数の導線における各導線に関連づけられた出力接続点での相電圧を、対応する導線のライン電圧に対して実質的に所定割合に相当する電圧にする（工程１１０２）。この後、処理を終了する。
【０１３９】
異なる実施形態のフローチャートやブロック図は、例示的な実施形態における装置及び方法について可能ないくつかの実施態様のアーキテクチャ、機能、及び、工程を示すものである。この意味では、フローチャート又はブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、及び／又は、工程の一部やステップの一部を表す場合がある。
【０１４０】
例示的な実施形態についてのいくつかの代替の態様において、ブロックに記載した１つ又は複数の機能は、図に記載した順序とは異なる順序で実行してもよい。例えば、場合によっては、関連する機能に応じて、連続するブロックとして示されている２つのブロックは実質的に同時に実行されてもよいし、これらブロックは逆の順序で実行されてもよい。また、フローチャート又はブロック図に示されたブロックに対して、さらに他のブロックを追加してもよい。
【０１４１】
例示及び説明を目的として様々な例示的な実施形態を説明したが、この説明は、全てを網羅することや、開示した実施形態に限定することを意図するものではない。多くの改変又は変形が当業者には明らかであろう。また、異なる例示的な実施形態は、別の好適な実施形態とは異なる効果をもたらす場合がある。選択した実施形態は、実施形態の原理及び実際の用途を最も的確に説明するために、且つ、想定した特定の用途に合わせて種々の改変を加えた様々な実施形態のための開示を当業者が理解できるようにするために、選択且つ記載したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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