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Condensateur constitué d'éléments isolants identiques, en forme de ,plaque, de préférence céramiques, faisant office de diélectrique, garnis d'armatures.
L'invention concerne un condensateur constitué d'éléments identiques, en forme de plaques, en matériau isolant,de préférence céramique, faisant office de diélectrique, garnis d'armatures. En particulier, l'invention procure des moyens d'obtenir un assemblage très robuste et une faible selfinduction.
Le brevet américain n . 1.479.315 a fait connaître un condensateur constitué d'éléments en matériau isolant, en forme de plaques recouvertes sur les deux faces d'une armature, ces armatures étant prolongées jusqu'au delà du bord de deux côtés latéraux opposés du diélectrique. Bien que la selfinduction de ce condensateur soit très petite, elle est encore trop grande pour certaines applications, par exemple pour la génération de fréquences très élevées. Pour prévenir les perturbations par des champs alternatifs magnétiques ou électriques extérieurs, le condensateur doit être blindé. Loger le condensateur dans une douille de blindage entraîne des capacités assez élevées des armatures du condensateur par rapport à l'enveloppe, généralement mise à la terre, à moins que cette enveloppe ne soit très grande.
Pour certaines applications, la résistance mécanique du condensateur revendiqué dans la demande de brevet mentionnée est insuffisante, car ce condensateur se compose de matériaux très différents. De ce fait, des variations ' de température provoquent bien souvent des tensions indésirables dans le matériau et des variations de la capacité. L'induction mutuelle des conducteurs--est souvent inadmissiblement grande.
L'invention apporte à cette construction un perfectionnement qui élimine les inconvénients et assure donc une plus grande constance de la capacité. En outre, l'application de l'invention permet de réduire au minimum la selfinduction de l'ensemble, ainsi que l'induction mutuelle des conducteurs. Elle permet aussi de réduire le @ coefficient de température du condensateur.
Conformément à l'invention, les armatures garnissant les deux faces des plaques diélectriques polygonales à nombre de côtés pair s'étendent .à tour de rôle sur des côtés latéraux successifs.
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Ces plaques peuvent être empilées, de sorte que les arma- tures de même polarité s'étendent au-dessus de côtés latéraux su- perposés des plaques diélectriques.
Ensuite, toutes les parties de l'armature situées sur un même côté latéral du condensateur, et partant de même polarité, peuvent être interconnectées. On obtient ainsi un condensateur de forme prismatique dont les armatures de même polarité sont assem- blees de manière conductrice en un grand nombre d'endroits. Comme toutes les faces latérales du prisme peuvent être utilisées cornue borne et comme elles ont, à tour de rôle, la même polarité, l'in- sertion d'un condensateur dans un montage ne requiert que de très courtes connexions. Ceci est particulièrement important lorsqu'on utilise le condensateur à des fréquences très élevées.
Par suite du montage symétrique, l'induction mutuelle des conducteurs et la sen- sibilité aux champs alternatifs électriques et magnétiques exté- rieurs sont très petites.
Une forme d'exécution avantageuse est caractérisée par le fait que les parties des armatures de même polarité s'étendant sur les côtés lateraux sont reliées de manière conductrice à des tiges conductrices dont les axes longitudinaux sont perpendiculaires aux plans des plaques, et ces tiges font en même temps, des plaques, ' un ensemble mécanique. Les liaisons conductrices font en même:temps office d'organes d'assemblage mécanique et rendent ainsi l'ensemble plus rigide.
Les tiges conductrices sont, de préférence, en matériau isolant identique à celui utilisé comme diélectrique dans le condensateur et rendu conducteur suivant un procédé connu. Dans ce cas, des différences de température ne peuvent provoquer'' nulle part des tensions dans le matériau.
Le diélectrique'et les tiges de liaison peuvent être, par exemple, en matériau céramique.
On peut réaliser un assemblage simple entre les tiges et les plaques lorsque les parties des armatures dépassant les bords des plaques sont soudables et sont fixées par soudure aux tiges conductrices.
Les plaques peuvent aussi comporter des surélévations ou des surépaisseurs, sous forme de nervures par exemple, à l'aide desquelles elles s'appuient l'une contre l'autre, de manière que la distance entre les armatures opposées de deux plaques consécutives ait la valeur requise. Ces surélévations ou surépaisseurs peuvent aussi servir à la fixation mutuelle des plaques. Les surélévations ou les surépaisseurs de chaque plaque et les parties y adossées peuvent être rendues soudables, de sorte que la fixation mutuelle des plaques peut s'effectuer par soudure.
De même, les plaques peuvent être empilées, de sorte que des armatures opposées de deux plaques consécutives soient en contact électrique et mécanique. Pour obtenir un. fixation mutuelle simple des plaques, les armatures peuvent être soudables afin de permettre la fixation par soudure de plaques successives.
Il est particulièrement avantageux d'empiler les plaques ce .Manière telle que les armatures opposées de deux plaques consé- cutives soient de polarites différentes, de façon que l'espace compris entre ces armatures soit le siège d'un champ électrique.
On constitue ainsi altérnativement un condensateur dont le diélectrique est constitué par l'air et un condensateur dont le diélec- @
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trique est constitué par la plaque. Ces condensateùrs montés en parallèle,,la capacité totale est égale à la¯somme de la capacité du condensateur a air et de celle du condensateur formé par les plaques en matériau isolant. Le coefficient de température d'un tel condensateur dépend du rapport de l'épaisseur de la couche d'air et de l'épaisseur du matériau isolant ainsi que de la nature du matériau isolant, de sorte que ce coefficient peut être choisi arbitrairement.
La forme des plaques peut être adaptée à l'utilisation des condensateurs. De préférence, les plaques sont en forme de poly- gone régulier ou de rectangle.
L'invention est expliquée en détail à l'aide du dessin annexé.
Dans celui-ci, la figure 1 représente une plaque diélec- trique d'un condensateur.
Les figures 2 et 5 représentent des exemples d'exécution de condensateurs réalisés conformément à l'invention.
Sur la figure 1, une plaque de matériau isolant, servant de diélectrique, en forme d'hexagone régulier est recouverte, sur sa face supérieure, d'une couche conductrice 1. Cette couche s'étend sur les côtés latéraux 3, 5-.et 7. La couche conductrice disposée sur la face inférieure de la plaque s'étend sur les côtés latéraux 2, 4 et 6. Les armatures recouvrent donc alternativement des côtés latéraux successifs. Comme le montre le dessin, elles ne recouvrent de ces côtés latéraux, ainsi que de la face supérieure et de la face inférieure, qu'une largeur nécessaire pour assurer un chemin de fuite suffisamment grand et partant une bonne isola- tion entre les deux armatures. Eventuellement, les armatures ne s'étendent pas sur toute la largeur du bord; une bande 8 est lais- sée libre. Sur la figure, l'épaisseur de la plaque est exagérée.
La figure 2 représente un condensateur constitué de plaques hexagonales 15, 16, 17 et 18, en matériau céramique, tel- les que représentées à la figure 1. Les armatures consistent en argent déposé. Les plaques sont maintenues à distance par des tiges rondes 19, 24, en même matériau isolant, aussi partiellement argen- té. L'assemblage des tiges aux plaques s'effectue par soudure. La couche d'argent sur les tiges et celle recouvrant les côtés latéraux des plaques sont suffisamment épaisses pour permettre cette soudure. Comme le prouve la figure 2, les armatures ados- sées de ce condensateur sont de polarité différente. Le matériau céramique utilisé a un coefficient de température capacitif néga- tif.
Le rapport de l'épaisseur du matériau céramique à la. couche d'air est choisi de manière telle que le coefficient de température soit nul: A cet effet, il faut que, dans ce cas # d = ks Ó Dans cette expression, Ó= coefficient de température capacitatif du matériau céramique #= coefficient de dilatation linéaire du matériau céramique d = épaisseur du matériau céramique k = constance diélectrique du matériau céramique s = distance entre les plaques de céramique.
Lorsque les tiges sont en un autre matériau que les plaques, il faut en tenir compte dans le choix des constantes du matériau.
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Les tiges 19, 21 et 23 peuvent servir d'amenées de courant pour les armatures disposées sur la. face inférieure du matériau ceranique et les tiges 20, 22 et 24, pour les armatures disposées sur les 1;,ces supérieures.
La figure 3 represente un condensateur dont les plaques co.aportent des surélévations 30 - 33, par lesquelles elles reposent l'une sur l'autre, de manière telle que les armatures opposees de deux plaques consecutives soient écartées de la distance requise. Ces surélévations servent en même temps à l'assemblage des plaques. A cet effet, elles sont établies de manière à être sou- dables, tout comme les parties y attenantes 34 - 37. es plaques en céramique sont donc assemblées par soudure.
Par suite des irregularités d'épaisseur de la couche de soudure que peuvent provoquer les variations de la température, il.peut être desirable, dans certains cas, de ne serrer les plaques l'une contre l'autre qu'à l'aide d'un dispositif mécanique, un tendeur par exemple.
Les armatures de même polarité peuvent être interconnectees à l'aide de conducteurs reliant les armatures dépassant les côts latéraux superposés. Lorsque, comme c'est le cas sur la fisure, les armatures ne sont pas interconnectées, le condensateur peut être utilisé dans des filtres de bande à couplage capacitif.
Les deux condensateurs céramiques sont connectés chacun àune bobine. Le condensateur à air forme par l'armature inférieure de la plaque superieure et par l'armature supérieure de la plaque inférieure fait office d'élément de couplage capacitif.
La plaque superieure peut aussi être fixée à la plaque inferieure après rotation d'un angle de 180 autour d'un axe parallèle à l'un des côtés de la plaque ou, lorsque cette plaque est carrée, après une rotation de 90 autour d'un axe perpendiculaire au plan de la plaque. On obtient ainsi un condensateur. dans lequel seul le matériau céramique fait office de diélectrique.
La figure 4 représente un condensateur dont les plaques sont empilées de manière telle que les armatures opposées de deux plaques successives fassent contact tant électrique que mécanique.
Les armatures sont exécutées de manière à être soudables et sont assemblées par soudure. De cette manière, on obtient un ensemble massif et compact, résistant parfaitement aux chocs mécaniques.
Les plaques sont superposées de manière telle que les parties d'armature de diverses plaques recouvrant l'un des côtés sont de même polarite. Ce resultat s'obtient en empilant les plaques de la manière montrée à la figure 4. Les plaques 40 et 42 sont disposées de la même manière, tandis que les plaques 41 et 43 sont tournées, par rapport aux plaques 40 et 42, d'un angle de 180 autour d'un axe parallèle à l'un des côtés ou, Gans le cas de plaques carrées, d'un angle de 90 autour d'un axe perpendiculaire au plan de ces plaques. Le côté avant est recouvert par des parties de l'armature superieure de la plaque 41 ainsi que de la plaque 42 et par des parties de l'armature inférieure de la plaque 40 ainsi que de la plaque 43.
Ces parties d'armatures dépassant vers l'avant sont reliées entre elles, de .:lanière conductrice, tout comme celles dépassant vers les autres côtés, par exemple par aérographiage d'une', couche métallique conductrice de largeur .2;. '., Ce condensateur peut s'utiliser pour coupler deux conducteurs croisés 44,45¯et 46,47.
Dans cette realisation, grâce au montage symétrique, l'induction mutuelle, de ces conducteurs reste très petite, nonobstant la présence du condensateur.
La figure 5 représente un.condensateur de passage réa- lisé conformément à la présente invention. Les deux plaques céramiques 50 et 51, garnies d'armatures conformément à l'inven-
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tion, sont maintenues à distancé par les tiges en céramique 52-55.
Les tiges 53 et 55 sont soudées à la paroi métallique. eventuellement, pour autant que les tensions de température ne constituent pas un inconvénient, les plaques 50 ,et 51 pourraient être soudées dans couverture de la paroi 58. Le conducteur 56 est relié àà la tige 54 et de là, par l'intermédiaire des armatures recouvrant les côtés opposés des plaques 50 et 51, à la tige 52 et au conducteur y connecté 57.
L'invention permet'de réaliser une fabrication en série. simple et bon marché de condensateurs ayant d'excellentes propriétés électriques et mécaniques pour diverses applications, tout particulièrement pour l'utilisation dans la technique haute fréquence.
Tous les types peuvent être réalisés à l'aide du même élément standard. Les avantages résultant de l'application de l'invention sont tout particulièrement marqués lorsqu'on utilise, pour la construction, du matériau céramique.