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Condensateur électrique comportant un diélectrique constitué au moyen de produits de transformation développés sur un métal d'armature.
Il est connu d'employer comme diélectrique pour des condensateurs statiques des produits de transformation du ou des métaux d'armature. Des nombreuses propositions qui ont été faites sous ce rapport, aucune n'a été trouvée convenable pour la pra- tique, car ces condensateurs présentaient fréquemment des courts- circuits. Ceci doit tre attribué au fait que la couche diélec- trique est mécaniquement très sensible et est par conséquent
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facilement endommagée lors du p lacement de l'armature conjuguée.
On. a pour cette raison déjà proposé d'appliquer l'armature con- juguée sur la c-ouche diélectrique à l'état finement réparti, pour éviter une détérioration de la couche di-électrique. Mais cette proposition n'a conduit non plus à aucun résultat utilisa- ble, au contraire il se présentait après comme avant des perce- ments qui conduisaient à une mise en court-circuit du condensa- teur.
La présente invention élimine ce défaut également par le fait qu'elle applique l'armature conjuguée, d'une manière cdnnue, de façon exempte d'inclusions, avec une adhérence soli- de, sur le diélectrique et cela avec une épaisseur telle que lorsqu'il se produit des percements par suite d'une charge exces- sive de la couche diélectrique ou en des endroits défectueux de cette couche, l'armature est détruite sous l'influence du court- circuit ou est rendue non conductrice.
Il est vrai que le prin- cipe consistant à mettre un condensateur à l'abri du percement par la conformation d'au moins une armature comme couche très fixe est connu, mais il s'agit toujours dans ces cas connus de condensateurs ayant un diélectrique indépendant présentant seu- lement des endroits défectueux séparés qui sont rendus non nuisi- bles par élimination par combustion et permettent une charge plus élevée du diélectrique. En cas d'emploi d'un produit de transfor- mation développé sur un métal d'armature comme diélectrique, la construction d'un condensateur n'est pas possible ou est possible seulement dans certains cas, car de semblables couches diélectri- ques contiennent des endroits défectueux en nombre tel que si on n'emploie pas une armature conjuguée très mince, il y a tou- jours des endroits mis en court-circuit.
Gn a trouvé particulièrement appropriés des produits de transformation qui sont fabriqués sur un métal de soupape, de préférence des oxydes, Il est en outre avantageux de partir d'un métal de soupape tel ou de former des produits de transfor-
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mation tels qu'ils possèdent une-constante diélectrique élevée et de minimes pertes diélectriques. Dans les essais ayant servi de base à laprésente invention, on a employé comme métal de soupape de l'aluminium et comme couche diélectrique un oxyde d'aluminium formé sur celui-ci. Ce produit de transformation peut, comme on le sait, Atre fabriqué chimiquement ou aussi électrolytiquement.
On a trouvé particulièrement avantageux l' emploi de l'électrolyse telle qu'on l'utilise dans la fabri- cation des couches diélectriques de condensateurs électroly-ti- ques ou également dans la fabrication de revêtements résistant à la corrosion. On a observé en outre qu'il est avantageux dans l'intérêt d'une résistance utilisable à la tension pour le condensateur, de choisir la couche d'arrêt comparativement plus forte que d'habitude, c'est à dire plus épaisse que dans les condensateurs électrolytiques et de l'établir sous l'épaisseur des revêtements résistant à la corrosion) par exemple une épaisseur de 5-10 .
Dans certaines circonstances, il peut être avantageux de composer la couche d'arrêt de couches différentes et fabriquées suivant des procédés différents, par exemple dans des électrolytes différents. On peut par exemple fabriquer une couche à la manière d'un revêtement résistant à la corro- sion qui est$ comme on le sait, relativement poreux et déposer dans celle-ci une couche connue dans la fabrication des conden- sateurs électrolytiques, pour diminuer la porosité de la pre- mière couche. Il est à recommander en outre de soumettre la couche diélectrique à un traitement supplémentaire pour amélio- rer sa valeur. Pour autant qu'il s'agit d'une couche d'oxyde, on peut la durcir au moyen de vapeur d'eau surchauffée.
On peut déposer en outra dans la couche diélectrique, pour améliorer la texture et pour réduire les pores, des matières supplémentaires de nature organique ou an organique, suivant un procédé connu quelconque. On peut par exemple déposer du bioxyde de titane,
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comme matière diélectrique de grande valeur, cataphorétiquement dans la couche diélectrique. On peut employer également des pro- cédés chimiques de précipitation et de séparation mais dans certaines circonstances un traitement ultérieur supplémentaire est nécessaire pour éliminer de nouveau les matières nécessaires pour l'opération de dépôt mais non désirées pour le condensateur.
Comme matière de charge, on peut déposer également dans la cou- che des laques, par exemplp des laques de polystyrol par exemple sous la forme d'un processus d'imprégnation. Un excès quelconque, qui doit naturellement être éliminé pour éviter un diéelectrique composé, peut être enlevé par exemple par centrifugation.
Comme on le sait, les couches d'arrêt fabriquées en par- ticulier électrolytiquement contiennent de l'eau qui a pour con- séquence des propriétés diélectriques très mauvaises. Il est par conséquent nécessaire, dans certaines circonstances, d'enle- ver cette eau, déposée dans les pores et les conduits capillai- res de la couche diélectrique, ou combinée chimiquement, avant l'application de l'électrode conjuguée et dans certains cas aus- si avant le dépôt des matières de charge. Ceci peut se faire de la manière la plus simple par un chauffage, éventuellement dans le vide. Les températures nécessaires à cet effet sont de l'ordre de grandeur de moins de 1000 et varient suivant le di- électrique employé.
Au lieu de ceci, on peut utiliser également des agents déshydratants tels qu'un alcool monovalent ou poly - valent ou une matière analogue, tandis qu'également dans cer- taines circonstances, une élimination de l'agent déshydratant peut être nécessaire lors du traitement ultérieur.
Sur la couche diélectrique ainsi préparée, on applique alors l'armature conjuguée sous la minime épaisseur conforme à la présente invention. Ceci se fait le plus avantageusement par pulvérisation cathodique ou mieux encore par vaporisation de métal, car alors tout d'abord la couche diélectrique se /il
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trouve dans le vide lors de l'application de l'armature et en outre l'armature conjuguée est appliquée sous la forme atomique avec adhérence solide et absence d'inclusions de sorte que cha- que contour des surfaces de la couche di-électrique peut être imité fidèlement par l'armature conjuguée, ce qui assure le ren- dement le plus élevé en capacité.
Il est éventuellement néces- saire, pour des couches diélectriques déterminées, de choisir également des métaux déterminés comme armature conjuguée car on a observé que par des relations qui ne sont pas encore claires actuellement, la tension de percement du condensateur peut être influencée considérablement. De même, l'épaisseur de l'armature métallique à appliquer se règle d'après l'épaisseur et la nature de la couche di-électrique.
On a observé lors des essais que lorsqu'on dépassait la tension de percement, il se produisait des percements qui ne se régénéraient pas d'eux-mêmes dans certaines circonstances.
Il a été établi que ce percement se produisait toujours en-dessous de l'amenée de courant. Après enlèvement del'amenée de courant, le court-circuit était supprime et le condensateur était de nou - veau prêt au fonctionnement. Ceci conduit à la règle consistant à disposer les amenées de courant en des endroits de l'armature mince en face desquels il n'y a pas d'armature conjuguée ou pour lesquels le diélectrique est notablement renforcé. Comme, ainsi qu'on l'a mentionné déjà, les couches diélectriques sont poreu- ses et probablement aussi hygroscopiques, un condensateur peut diminuer considérabelement de valeur sous l'influence de l'humi- dité de:
l'air, même lorsqu'il a été rendu complètement exempt d'eau par chauffage ou d'une manière analogue, et il est par c on- séquent avantageux de la soustraire à toute action d'humidité et de le construire de façon étanche à l'humidité, de préférence même étanche au vide.
Le condensateur suivant la présente inventio, a une impor- tance extrêmement grande car, par suite de sa construction et du
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choix de substances insensibles à la chaleur, il permet des températures de fonctionnement notablement plus élevées que les condensateurs usuels connus. Il est par conséquent possible de réaliser des appareils électriques quelconques, qui auraient bien pu être construits pour des températures plus élevées de fonctionnement, mais par suite d'un condensataur conjugué ne pouvaient supporter que des températures de fonctionnement plus basses, actuellement aussi pour des températures élevées et les faire en même temps notablement plus petits et moins coûteux.
Le condensateur suivant la présente invention se comporte éga- lement au point de vue de son angle de perte et de sa capacité sous la dépendance de la température et sous la dépendance de la fréquence extrêmement bien et présente,lorsqu'on 'observe les réglea indiquées, des angles de perte qui sont de l'ordre de grandeur de ceux du mica de grande valeur.
On a représenté au dessin à la fige 1 la coupe trans- versale dans une armature de condensateur. a est le métal de base sur lequel on a développé le produit de transformation b agissant comme diélectrique. Sur cette couche diélectrique: b, on a prévu l'armature conjuguée c sous la forme d'une couche métallique mince, qui peut être remplacée également par d'autres couches conductri- ces, par exemple des couches de charbon.
La fige 2 représente une plaque de condensateur telle qu'on l' utilise par exemple pour des condensateurs en pile. Une semblable plaque de condensateur représente un élément de condensa- teur complet. L'armature-mère d est entièrement entourée d'une couche diélectrique e qui est développée sur l'armature d . Sur la couche diélectrique e. est appliquée l'armature conjuguée ± qui est en liaison en g avec l'amenée de courant extérieure.
Pour éviter un percement à l'endroit d'application de l'amenée de courant g,, ce qui n'est pas sans danger, la couche diélectrique e est renforcée en-dessous de l'endroit d'application de g. L'amer
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née de courant à d est indiquée à la fige 3 qui représente en vue de dessus la plaque de condensateur suivant la fig.2, et elle est désignée par h. Moyennant une conformation appro- priée des pièces constitutives du condensateur, on peut fabri- quer éga lement des condensateurs enroulés.
Revendications?
EMI7.1
¯¯¯¯¯¯¯¯..¯¯¯¯,.¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ 1.- Condensateur électrique comportant un diélectrique en des produits de transformation développés sur un métal d'armature, et une armature conjuguée, caractérisé en ce que l'armature conjuguée est appliquée de façon exempte d'inclusions, avec une forte adhérence, sur le diélectrique, sous une épaisseur telle qu'en cas de surcharges ou en des endroits défectueux, l'armature conjuguée est détruite ou rendue non conductrice.
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An electrical capacitor comprising a dielectric formed by transformation products developed on a reinforcing metal.
It is known to use, as dielectric for static capacitors, products of transformation of the reinforcing metal (s). Of the many proposals which have been made in this connection, none have been found suitable for practice, since these capacitors frequently short-circuited. This must be attributed to the fact that the dielectric layer is mechanically very sensitive and is therefore
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easily damaged when placing mating reinforcement.
We. has for this reason already proposed to apply the mating reinforcement on the dielectric c-ouche in the finely distributed state, to avoid deterioration of the dielectric layer. But this proposal did not lead to any usable result either; on the contrary, it appeared after as before the breakthroughs which led to a short-circuiting of the capacitor.
The present invention eliminates this defect also by the fact that it applies the conjugate reinforcement, in a naked manner, in a manner free of inclusions, with a solid adhesion, on the dielectric and this with a thickness such as when Piercings occur as a result of excessive loading of the dielectric layer or in defective places of this layer, the reinforcement is destroyed under the influence of the short circuit or is rendered non-conductive.
It is true that the principle consisting in protecting a capacitor from piercing by the conformation of at least one armature as a very fixed layer is known, but in these known cases it is always a question of capacitors having a dielectric. independent having only separate defective locations which are rendered non-harmful by combustion removal and allow higher dielectric loading. When using a transformation product developed on a reinforcing metal as a dielectric, the construction of a capacitor is not possible or is only possible in certain cases, because similar dielectric layers contain a number of defective places such that if a very thin mating reinforcement is not used, there are always places short-circuited.
It has been found particularly suitable to convert products which are made from a valve metal, preferably oxides. It is further advantageous to start from such a valve metal or to form transformation products.
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mation as they have a high dielectric constant and minimal dielectric losses. In the tests which served as the basis for the present invention, aluminum was used as the valve metal and aluminum oxide formed thereon as the dielectric layer. This transformation product can, as is known, be produced chemically or also electrolytically.
The use of electrolysis as used in the manufacture of dielectric layers of electrolytic capacitors or also in the manufacture of corrosion resistant coatings has been found particularly advantageous. It has further been observed that it is advantageous in the interest of a usable voltage resistance for the capacitor to choose the barrier layer comparatively stronger than usual, i.e. thicker than in electrolytic capacitors and establish it under the thickness of corrosion resistant coatings) for example a thickness of 5-10.
In certain circumstances, it may be advantageous to compose the barrier layer of different layers and made by different processes, for example in different electrolytes. One can for example make a layer in the manner of a corrosion resistant coating which is as is known relatively porous and deposit therein a layer known in the manufacture of electrolytic capacitors, to reduce the porosity of the first layer. It is further recommended to subject the dielectric layer to additional treatment to improve its value. As long as it is an oxide layer, it can be hardened by means of superheated steam.
In addition to the dielectric layer, in order to improve the texture and to reduce the pores, additional materials of an organic or an organic nature can be deposited by any known method. One can for example deposit titanium dioxide,
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as a high value dielectric material, cataphoretically in the dielectric layer. Chemical precipitation and separation processes can also be employed, but in some circumstances additional post-treatment is necessary to remove again material necessary for the deposition operation but unwanted for the capacitor.
As filler material, lacquers, for example polystyrene lacquers, for example, in the form of an impregnation process can also be deposited in the layer. Any excess, which must of course be removed to avoid compound dielectric, can be removed for example by centrifugation.
As is known, the barrier layers produced in particular electrolytically contain water which results in very poor dielectric properties. It is therefore necessary, in certain circumstances, to remove this water, deposited in the pores and capillaries of the dielectric layer, or chemically combined, before the application of the conjugate electrode and in certain cases. also before depositing the fillers. This can be done in the simplest way by heating, possibly in a vacuum. The temperatures required for this purpose are of the order of magnitude of less than 1000 and vary according to the dielectric used.
Instead, dehydrating agents such as monovalent or poly- valent alcohol or the like may also be used, while also in some circumstances removal of the dehydrating agent may be necessary during processing. ulterior.
On the dielectric layer thus prepared, the conjugate reinforcement is then applied under the minimum thickness in accordance with the present invention. This is most advantageously done by cathode sputtering or better still by vaporization of metal, because then first of all the dielectric layer is
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found in a vacuum during the application of the reinforcement and further the conjugate reinforcement is applied in atomic form with solid adhesion and absence of inclusions so that each contour of the surfaces of the dielectric layer can be faithfully imitated by the mating armature, which ensures the highest yield in capacity.
It is possibly necessary, for certain dielectric layers, to also choose certain metals as conjugate reinforcement, since it has been observed that by relations which are not yet clear at present, the piercing voltage of the capacitor can be considerably influenced. Likewise, the thickness of the metal reinforcement to be applied is adjusted according to the thickness and the nature of the dielectric layer.
It was observed during testing that when the piercing voltage was exceeded, piercings occurred which did not regenerate on their own under certain circumstances.
It has been established that this breakthrough always occurs below the current supply. After removing the current lead, the short circuit was eliminated and the capacitor was again ready for operation. This leads to the rule consisting in arranging the current leads in places of the thin reinforcement in front of which there is no conjugate reinforcement or for which the dielectric is notably reinforced. As, as already mentioned, dielectric layers are porous and probably also hygroscopic, a capacitor can decrease considerably in value under the influence of humidity of:
air, even when it has been made completely free of water by heating or the like, and it is therefore advantageous to remove it from any action of moisture and to construct it tightly moisture, preferably even vacuum tight.
The capacitor according to the present invention is of extremely great importance because, due to its construction and the
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choice of substances insensitive to heat, it allows operating temperatures significantly higher than the usual known capacitors. It is therefore possible to realize any electrical apparatus, which could well have been built for higher operating temperatures, but as a result of a conjugated condenser could only withstand lower operating temperatures, currently also for higher temperatures. high and at the same time make them significantly smaller and less expensive.
The capacitor according to the present invention also behaves from the point of view of its loss angle and its capacitance under the dependence of the temperature and under the dependence of the frequency extremely well and present, when the indicated rules are observed. , loss angles which are of the order of magnitude of those of high value mica.
The cross section through a capacitor frame is shown in the drawing on fig 1. a is the base metal on which the transformation product b acting as a dielectric has been developed. On this dielectric layer: b, the conjugate reinforcement c is provided in the form of a thin metal layer, which can also be replaced by other conductive layers, for example carbon layers.
Fig. 2 represents a capacitor plate such as it is used for example for stack capacitors. Such a capacitor plate represents a complete capacitor element. The mother reinforcement d is entirely surrounded by a dielectric layer e which is developed on the reinforcement d. On the dielectric layer e. the conjugate armature ± is applied which is connected at g with the external current supply.
To avoid piercing at the place of application of the current supply g ,, which is not without danger, the dielectric layer e is reinforced below the place of application of g. The sea
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born current at d is indicated in fig 3 which represents in top view the capacitor plate according to fig. 2, and it is designated by h. By means of a suitable conformation of the constituent parts of the capacitor, it is also possible to manufacture coiled capacitors.
Claims?
EMI7.1
¯¯¯¯¯¯¯¯..¯¯¯¯, .¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ 1.- Electric capacitor comprising a dielectric in transformation products developed on a metal reinforcement, and a mating reinforcement, characterized in that the mating reinforcement is applied in a manner free of inclusions, with a strong adhesion, on the dielectric, under a thickness such as in the event of overloads or in defective places , the conjugate reinforcement is destroyed or made non-conductive.