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Condensateur électrique constitué par de la matière isolante Ir\. ! recouvertdarmatures métalliques.
@ L'invention concerne un condensateur électrique composé de matière isolante recouverte d'armatures métalliques, et en par- ticulier un condensateur à très faibles pertes et d'une grande sta- bilité mécanique.
Il existe un grand besoin de condensateurs à excellentes propriétés tant électriques que mécaniques. Les bonnes propriétés de substances céramiques sont employées dans un grand nombre de condensateurs dans lesquels la substance céramique sert de diélec- trique ou de matériau de construction. Il existe des matières céra- miques à excellentes propriétés électriques. Celles-ci vont de pair avec de moins bonnes propriétés mécaniques. L'inverse se présente aussi. Le problème posé par la construction d'un condensateur à excellentes propriétés tant électriques que mécaniques ne peut donc être résolu sans plus'par le choix d'une matière déterminée.
Aussi, s'est-on efforcé de trouver des constructions qui, malgré les inconvénients cités, permettent de réaliser un condensateur présentant les propriétés désirées.
C'est ainsi que l'on connaît le procédé consistant à réaliser les condensateurs à l'aide de plaques en céramique re- couvertes d'armatures. A cet effet, les armatures recouvrant les deux faces de chaque plaque sont interconnectées. Les plaques successives sont de polarité différente, de sorte que le diélec- trique est uniquement constitué par de l'air. Cette réalisation assure d'excellentes propriétés électriques. Cependant, les pro- priétés mécaniques, à savoir la stabilité, c'est-à-dire l'inva- riabilité des dimensions et partant de la capacité laissent à désirer. Cet inconvénient est attribuable au montage d'éléments individuels. Le parachèvement des surfaces par lesquelles ces par- ties s'adossent et le dispositif servant à les maintenir en place doivent satisfaire à des conditions particulièrement sévères.
En outre, l'emploi d'éléments individuels doit être évité, car cette forme de réalisation entraîne toujours de petites différences dans les produits finis. Ces différences provoquent des tensions indé-, sirables. Celles-ci sont attribuables au fait que, pendant leur préparation, les divers éléments ne sont pas toujours soumis à des traitements identiques.
L'invention permet d'obvier à ces inconvénients. Suivant l'invention, les armatures sont disposées sur les deux faces des nervures résultant de fentes ou rainures pratiquées dans une pièce isolante et elles se recouvrent sur chaque nervure. Comme on uti- lise une seule pièce de matière isolante, on obtient un ensemble
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rigide. Les moyens d'assemblage tels que boulons et autres pour la fixation des divers éléments sont superflus. L'absence de surfaces devant s'adapter parfaitement l'une sur l'autre rend la construction moins coûteuse.
Les rainures peuvent être de forme arbi-trai're. Cependant, deux formes sont particulièrement économiques. Il n'est pas difficile de pratiquer dans un bloc de matière isolante, par sciage à l'aide d'une lame ou d'une fraise, mobile par rapport au bloc, de préférence après brûlure, deux rainures parallèles de profondeur constante. Les nervures ainsi obtenues n'ont qu'une seule partie commune, à savoir l'endroit où, à proximité du fond des rainures, elles sont assemblées à la partie ne comportant pas de rainures.
Une construction plus robuste consiste à pratiquer dans un bloc de matière isolante un certain nombre de rainures parallèles dont la section, parallèlement au plan des rainures, est en forme de segment de cercle.
Dans ce cas, un seul côté des nervures ne fait pas corps avec la partie non munie de rainures.
Les rainures peuvent être pratiquées suivant un procédé connu. Elles peuvent aussi être prévues dans la matière isolante lors du moulage de celle-ci et être parachevées par la suite- De préférence, les rainures seront obtenues par meulage. Ce mode d'exécution présente l'avantage d'assurer une grande précision, d'être bon marché et de ne pas requérir de parachèvement.
Les armatures peuvent être en matières conductrices usuelles. Pour réduire la résistance au minimum et assurer l'invariabilité, elles sont de préférence en métal précieux. Cependant, un conducteur quelconque recouvert d'une couche protectrice tel que le quartz, le vernis, l'émail ou des substances analogues permet aussi d'obtenir d'excellents résultats. Les armatures peuvent être disposées sur les plaques par des procédés connus. Lorsqu' un condensateur est constitué par une pièce de matière isolante pourvue de rainures de profondeur constante, les armatures peuvent être obtenues en plongeant le condensateur, les nervures tournées vers le bas, dans un bain de métal de composition appropriée, par exemple dans un bain d'argent.
Le condensateur est alors immergé de manière que les fonds des rainures ne viennent pas en contact avec le liquide, ce pour éviter les court-circuits entre les armatures.
Les armatures disposées sur les nervures paires sont interconnectées tout comme celles disposées sur les nervures impaires. Les armatures de deux nervures consécutives sont donc de polarité différente. De ce fait, le diélectrique est uniquement constitué par de l'air. Les fils de connexion peuvent être fixés de manière connue, par exemple par soudure aux armatures. Les connexions entre les armatures peuvent aussi consister en parties d'armatures recouvrant la partie non rainurée. Ceci assure une construction compacte, particulièrement robuste.
Le condensateur peut être fabriqué à l'aide d'une matière isolante appropriée quelconque. Les pertes diélectriques n'exercent guère d'influence car la matière isolante n'est pour ainsi dire pas parcourue par les lignes de force. Cependant,de préférence, le condensateur est en quartz ou en matière céramique, car ces substan- ces présentent d'excellentes propriétés mécaniques. En particulier, il est avantageux d'utiliser une matière céramique à très faible coefficient de température.
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La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de .l'invention.
Sur ce dessin, les figures 1, 2 et 3 représentent des condensateurs réalisés conformément à l'invention.
Sur la figure 1, la pièce cylindrique en matière isolante 1 comporte des rainures 2. Celles-ci sont de profondeur constante et peuvent s'étendre ou non sur toute la périphérie du cylindre.
Les nervures 3 ainsi formées sont recouvertes d'armatures 8. les armatures recouvrant les deux faces latérales de chaque nervure sont interconnectées à l'aide d'une partie d'armature 5 s'étendant sur la surface extérieure du cylindre initial. Il suffit d'éviter ou d'éliminer le métal sur les parties inférieures des parois latérales des nervures 3 et sur les fonds 4 des rainures 2, pour empêcher les court-circuits entre les armatures de nervures consécutives. Les armatures des nervures paires et celles des nervures impaires sont interconnectées à l'aide de deux conducteurs 6 et 7 qui font en même temps office d'amenées de courant. Ces conducteurs peuvent être fixés par exemple par soudure ou par soudure par points.
Si nécessaire,la face inférieure et la face supérieure de la pièce cylindrique en matière isolante peuvent aussi faire office d'amenées de courant. La figure montre que les armatures de nervures consécutives sont de polarité différente, de sorte que le diélectrique n'est constitué que par de l'air. Les armatures peuvent être obtenues suivant des procédés connus, mais de préférence par immersion. A cet effet, le cylindre, l'axe horizontal, est plongé dans un bain de métal, à une profondeur telle que les parties 4 soient encore exemptes de métal et dans cette position, on fait tourner le cylindre autour de son axe. Il est aussi possible d'immerger completement le cylindre et d'enlever le métal des parties 4, par exemple par voie chimique ou par meulage.
La figure 2 représente une autre forme d'exécution de l'invention. Dans cette forme, le parallélépipède droit à base rectan gulaire 11 présente des rainures 12 de profondeur constante. Ceci crée des nervures 13; ces nervures sont recouvertes sur les deux faces d'une armature. Comme le montre la figure, les armatures disposées sur deux faces d'une nervure sont en contact sur trois faces de cette nervure. Les conducteurs 14 et 15, faisant en même temps office d'amenées de courant, interconnectent les armatures de manière que deux armatures consécutives soient de polarité différente et que l'air fasse office de diélectrique.
Au lieu d'utiliser les conducteurs 14 et 15, on peut aussi se servir de parties d'armature qui s'étendent sur la partie 16 ne comportant pas de rainures ainsi que sur la partie symétrique à la partie 16 (non visible sur la figure). Sur la figure les hachures en gros traits indiquent la surface de la partie 16 à recouvrir. L'armature disposée sur la partie symétrique à la partie 16 connecte toutes les nervures non reliées de manière conductrice par l'armature de la partie 16.
La figure 3 représente une forme d'exécution de l'invention dans laquelle un bloc de matière isolante 21 comporte un certain nombre de rainures 22 dont la section, parallèle au plan de la rainure, est en forme de segment circulaire. La projection droite 24 des rainures 22 sur la face latérale 23 présente donc aussi la forme d'un segment circulaire. De telles rainures se réalisent de façon très simple et peu, coûteuse à l'aide d'une meule qui, pendant le meulage est animée d'un mouvement d'avancement perpendiculaire à la surface supérieure du bloc de matière isolante 21 représenté sur la figure 3. Ensuite on dispose des armatures sur les parois planes des nervures 23 et sur la surface supérieure 26 sauf sur les endroits 25 visibles sur la figure.
Les armatures disposées de'part et d'autre d'une nervure sont inter-
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connectées à l'aide des parties d'armatures 27. Les armatures de nervures consécutives sont isolées l'une de l'autre par les parois cylindriques des rainures 22 et par les parties 25 exemptes de métal. Les parties d'armatures 28 et 29 interconnectent les armatures de même polarité des nervures. Cette'connexion peut aussi être effectuée à l'aide de conducteurs. Les parties d'armature 28 et 29 font office d'amenées de courant. Si nécessaire, on fixe aux parties d'armature 28 et 29 des fils 30 et 31, par soudure par exemple.
On peut rendre conductrice toute la surface supérieure 26 et la surface interne des rainures et enlever ensuite les parties conductrices des parois cylindriques des rainures ainsi que des parties 25. Dans cette construction seule la partie supérieure des nervures 27 ne fait pas corps avec l'autre partie de la pièce isolante 21.
Le bon assemblage entre les nervures et l'autre partie assure un ensemble très robuste. Dans cette construction, les nervures sont parfaitement protégées contre les endommagements ou autres influences pernicieuses de l'extérieur. C'est pourquoi le condensateur décrit se prête particulièrement bien à l'emploi comme condensateur étalon.
Les constructions conformes à l'invention excellent par leur simplicité, leur stabilité, leurs bonnes propriétés électriques et leur faible prix de revient. En particulier, l'invention permet de réaliser d'excellents condensateurs étalons.