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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION la Société dite: A.H.HUNT LIMITED Perfectionnements aux condensateurs électriques Demandes de Brevets Anglais du 23 octobre 1942 et 25 août 1943 en sa faveur et en faveur de Messieurs A.H.DILLEY et AE.C.
BENNETT
Cette invention concerne des perfectionnements aux condensateurs électriques.
Elle se rapporte aux condensateurs du type où le diélectrique, interfolié avec les - conducteurs, est enroulé en bobine et dont les connexions polaires sont établies en rac- cordant ltun des pôles à un fil ou borne à une extrémité du condensateur, et l'autre pôle à un fil ou borne à l'autre extrémité.
Jusque présent différents procédés ont été appliqués pour établir les connexions polaires des conducteurs dans les condensateurs de ce genre. Un procédé de caractère général, qui a été adopté sur une grande échelle la ou les conducteurs étaient constitués par de minces feuilles enroulées entre des bandes de papier comme diélectrique, consistait à laisser dépasser deux de ces feuilles, l'une à une extrémité et l'autre à l'autre ex- trémité du condensateur, et à replier et pincer ou souder les feuilles aux fils polaires, à enfermer ensuite le tout dans un tube externe en carton et à introduire des culots métalliques à rebords dans les extrémités du:'tube en carton, les fils po- laires passant à travers les culots métalliques.
Ces culots pré-
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sentaient des rebords périphériques dirigés vers l'extérieur et étaient maintenus en place dans le tube soit en les sertissant surles bords des extrémités du tupe, soit en y versant une ma- tière susceptible de faire prise. Non seulement les condensa- teurs ainsi établis ont un volume beaucoup plus grand que la partie active des matières qu'ils comportent, mais encore la résistance de la fixation des fils polaires laisse souvent à désirer, tandis que le montage du condensateur nécessite en outre un nombre considérable d'opérations.
On a proposé d'employer du papier métallisé pour la fabrication des condensateurs bobinés et de mettre la métalli- sation à découvert aux extrémités de la bobine en repliant les bords des bandes métallisées pendant le bobinage de manière à présenter la surface métallisée à l'extérieur aux extrémités de la bobine, la métallisation d'une polarité étant à découvert à l'une des extrémités de la bobine et celle de polarité opposée l'autre extrémité. On a proposé de déposer de la soudure aux extrémités des bobines ainsi enroulées et de fixer les fils polaires à la soudure. Toutefois, si l'on emploie des condensa- teurs où la surface métallisée du diélectrique est très mince, le dépôt de la soudure directement sur le métal peut donner lieu à la détérioration du diélectrique.
Or, on a trouvé que du métal en fusion peut être projeté au pistolet sur les extrémités des bobines sana détériorer le diélectrique, que la soudure peut être effectuée sur e métal ainsi projeté et que l'imprégnation de la bobine peut se faire aprés cette projection si celle-ci est limitée de faco à ne pas,couvrir la totalité de la surface des extrémités de la oobine.
En conséquence, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication de condensateurs électriques consistant à enrouler ensemble une série de bandes diélectriques métalli- sées (par exemple de papier) de manière à former des couches de métallisation de polarités opposées dont les borde sont repliés pour mettre à découvert la métallisation d'une polarité à l'une des extrémités de la bobine et celle de polarité opposée à l'au- tre extrémité, à projeter du métal en fusion aux extrémités de la bobine sur une partie de la surface de celles-ci, en laissant d'autres parties de cette surface dépourvues de métal projeté,
à imprégner la bobine de liquide isolant même si la surface qui se trouve au-dessus n'est pas couverte de métal projeté et souder les connexions polaires au métal projeté.
Il est particulièrement avantageux d'employerpour des condensateurs enroulés du papier ou un @utre diélectrique qui a été métallisé à l'aluminium ou au magnésium, en raison de la fa- cilité avec laquelle les défauts tendent à s'éliminer d'eux-mê- mes par grillage dans les condensateurs ainsi fabriqués. Toute- fois lorsqu'on emploie l'aluminium ou le magnésium comme matière pour la métallisation du diélectrique de papier, des défectuosi- tés de contact peuvent se produire aux connexions polaires par suite de la pellicule d'oxyde qui se forme sur la surface du métal.
Si la connexion présente une résistance électrique no- table à cause de la pellicule d'oxyde, .il peut se produire une chute de tension considérable au contact lorsque le condensateur se charge ou se décharge. Au pôle négatif, l'action du courant
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pendant la décharge tend à augmenter l'épaisseur de la pellicule d'oxyde, du moment qu'il y a présence d'oxygène, ce qui est norma- lement le cas par suite de l'oxyde qui se trouve sur le métal ad- jacent ou de l'humidité qui peut exister. Un service prolongé peut provoquer un accroissement de 1''épaisseur-de la pellicule d'oxyde au point d'isoler pour ainsi dire le condensateur de sa borne po- laire. Ainsi qu'on pourrait l'établir par des considérations sur la polarité, ce défaut se produit à la borne négative.
Il est difficile d'assurer un bon contact électrique avec l'aluminium ou le magnésium, mais on a trouvé que le cuivre et 1''argent lorsqu'ils sont projetés en fusion à une vitesse élevée sur la pellicule d'aluminium ou de magnésium, établissent et main- tiennent un bon contact électrique. Ces deux métaux, ainsi projetés ont un point de fusion suffisamment élevé et une oxydabilité suffi- samment faible pour pénétrer la couche d;oxyde sur l'aluminium ou le magnésium et établir un bon contact électrique avec le métal lui même.
Dans le procédé suivant la présente invention, la métal- lisation d'au moins l'une, des bandes diélectriques est pour cette raison réalisée de préférence avec l'un des métaux légers, alumi- nium ou magnésium, tandis que le métal qui y est projeté est du cuivre ou de l'argent*
La présente invention a en outre pour objet une forme de construction caractérisée non seulement en ce que la protection du condensateur est assurée efficacement mais encore en ce que la place occupée par l'enveloppe de carton mentionnée précédemment est réduite ou éliminée et que le raccordement des fils polaires est plus résistant que dans les dispositifs connus jusqu'ici et peut être exécuté sans recours à une main d'oeuvre spécialisée,
les dimensions totales du condensateur à l'état fini constituant un minimum.
A cet effet, les bornes consistent de préférence en des culots métalliques et on effectue la soudure en introduisant les extrémités du condensateur, postérieurement à la projection de métal, l'une après l'autre dans les culots contenant de la soudure en fusion.
On comprendra plus clairement l'invention en se référant au dessin annexé qui représente à titre d'exemple, une forme cite- xécution préférée d'un condensateur suivant 11 invention et montre la simplicité des opérations nécessaires pour sa fabrication.
Dans le dessin annexé :
Figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un condensateur, avant la fixation des connexions polaires suivant l'invention;
Figure 2 est une vue en perspective du conàensateur après l'opération de projection de métal sur les extrémités;
Figure 3 est une vue en plan d'une partie d'un calibre et du cache employé lors de la projection de métal sur les extré- mités des condensateurs ;
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Figure 4 est une coupe transversale suivant la ligne 4-4 de la Figure 3, vue dans le sens des flèches;
Figure 5 est une vue schématique de l'opération de soudure des fils polaires, et
Figure 6 est une vue en élévation de côté du condensa- teur achevé,. à échelle quelque peu réduite.
Sur la Figure l, le condensateur est constituxé d'une bobine de deux diélectriques 11, 12 enroulés ensemble, la oande 11 présentant un bord métallisé 13 replié extérieurement a l'une des extrémités de la bobine et la-bande 12 un bord métallisé 14 replie extérieurement à l'autre extrémité. De cette manière la surface métallisée de la bande 11 est à découvert à l'une des extrémités du condensateur et la surface métallisée de la bande 12 l'est à l'autre extrémité.
Sur les extrémités des surfaces métallisées mises à découvert pax les bords repliés 13 et '14, on projette un métal, de préférence du cuivre, 15, 16, comme c'est représenté sur la Figure 2, la bobine étant maintenue en forme circulaire pendant cette opération.
Pendant la projection du métal on se sert d'un calibre comme CI est représenté sur les Figures 3 et 4. Le calibre com- porte de bloc d'acier 30, dont l'épaisseur est égale à la longueur des bobines de condensateur Il* Le corps du caliore 30 est perforé d'une série de trous de dimensions déterminées pour recevoir chacun un connensaeur, comme ctest représenté sur le dessin.
Le calibre 30 reçoit un certain nombre de condensateurs qu'on place dans les différents trous qui y sont forés, de ,la- nière que leurs extrémités, présentant les surfaces métallisés 13, 14, viennent à fleur des faces avant et arrière du corps du caliore, On place de chaque côté sur ce dernier un cache 32 pourvu d'un certain nombre d'ouvertures 33 découpées dans sa surface aux endroitsqui se trouvent à l'aplomb des éléments de condensateurs.
Les ouvertures du cache sont établies de maniè- re à laisser a découvert une partie de la surface d'extrémité de toutes les couches des éléments de condensateur maintenus dans le calibre riais à masquer en même temps une autre partie de ces cou- ches de faon à la mettre à l'aori du jet projeté, par exemple, par des places transversales 34 laissées entre les ouvertures du cacne. Les cacnes 32 sont maintenus en place au moyen de pin- ces à ressort 31.
Lorsqu'on a rempli de condensateurs le calibre et que les caches ont été ajustés dans la position voulue, on piojette du cuivre ou de l'argent en fusion sur les extrémités de tous les condensateurs là où ils sont à découvert dams les ouvertures 33.
Pour projeter le cuivre ou l'argent on peut se servir d'un pistolet du type dans lequel un fil du métal à projeter est amené à l'intérieur du pistolet et y est fondu par une flamme de gaz à haute pression pour en être chassé sous forme d'un jet de particules en fusion.
La vitesse des particules fondues pro- jetées par un pistolet est extrêmement élevée et lorsque le mé- tal vient, frapper les surfaces métallisées a découvert des con- densateurs, il sétablit entre lui et les surfaces métallisées un bon contact électrique,malgré toute quantité d'oxyde qui peut recouvrir la surface métallisée à l'aluminium ou au magnésium, mais on a constaté qu'il ne provoque aucune détérioration du diélectrique de papier. Le métal projeté se dépose sous forme lune couche d'épaisseur notable. Ensuite, on enlève les pinces
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31, on soulève les caches et on retire des trous du calibre les condensateurs qui apparaissent alors sous la forme représentée sur la Figure 2.
Apres projection du métal, le condensateur bobiné, qui peut être désigné dans son ensemble par le chiffre de référence 17, est soudé aux culots comme c'est représenté sur la Figure 5.
Le culot 18 a un diamètre lui permettant de s'adapter étroitement sur 1''extrémité de la bobine 17. Il est fixé à un fil polaire 19' par rivetage en 20. Le culot est étamé intérieurement et la sou- dure 21 est maintenue liquide à l'intérieur du culot;dans ce but on tient celui-ci verticalement comme le montre la Figure 5 en serrant le fil polaire 19 entre des mâchoires appropriées 22 et -on applique une flamme de gaz au moyen d'un bec 23.
Lorsque les pièces occupent cette position, l'opérateur introduit la bobine 17 dans le culot 18 et la soudure 21 a non seulement pour effet d'assurer l'assemblage avec le métal projeté 16 mais encore d'élargir la paroi du culot pour lui.permettre d'entourer le bord replié métallisé 13 (ou 14,suivant le aras). Du fait que les bandes 11, 12 sont enroulées de manière que leurs bords . repliés 13, 14 soient bien séparés des autres boxds des bandes, comme cest représenté sur la Figure 1, la soudure 21 ne peut pas entrer en contact avec la métallisation du pôle opposé du condensateur, bien quelle embrasse étroitement les extrémités de la bobine enroulée ,dès quelle slest solidifiée.
Aussitôt que l'operateur a 'introduit la bobine 17 .dans le culot 18 il écarte le bec 23 du culot et la soudure se solidifie presque immédiatement. On soude alors un culot semblable-à l'autre ex- trémité du condensateur et isolément achevé se présente alors comme le montre la Figure 6. Il ne reste plus qu'à imprégner dans le vide Isolément au moyen d'un liquide approprié et de l'immerger dans de la cire pour obtenir 1 élément fini.
Si on le désire on peut glisser une enveloppe protectrice de.carton sur la bobine 17 avant d'y souder les culots mais ceci n'est pas essentiel car les culots 18 constituent eux-mêmes une protection physique suffisante pour la partie la plus vulnérable de la bobine 17 et comme ils présentent un diamètre externe plus grand que la bobine, ils empêchent une détérioration accidentelle de celle-ci sur toute sa longueur.
On remarquera que les culots 18 s'adaptent étroitement sur les couches de métal projeté 15, 16 et qu'aucune place n'est perdue à l'extrémité du condensateur, dont la longueur totale n'est guère plus grande que celle de la partie active de la bobine 17. En outre, l'opération de soudage de la bobine 17 dans les culots 18 a non seulement pour résultat de fermer les ex- trémités du condensateur et de compléter la protection de ce dernier par une seule opération mais par suite du rivetage 20 du fil polaire 19 et du fait que la soudure 21 fait corps avec l'extrémité entière de la bobine et est disposée symétriquement par rapport au fil polaire 19,
toute traction exercée sur le fil est encore répartie par le culot 18 sur la totalité de la partie garnie de métal projeté 15 ou 16 de la bobine 17 de telle sorte que le raccordement est exceptionnellement résistant. Deux opé- rations seulement sont nécessaires après l'enroulement de la bo- bine 11, à savoir la projection du;métal 15, 16 et la soudure des culots 18.
Si on le désire les fils polaires 19 peuvent être supprimés, les culots 18 pouvant être utilisés eux-mêmes comme bornes à introduire dans des pinces de contact. -
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destiné
Les avantages du condensateur ainsi construit rési- dent donc partiellement dans sa grande compacité, partiellement dans la résistance mécanique des,connexions polaires et dans la
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la protection efficace qui en "réulte, partiellement dans la résistance exceptionnelle des culots à l'arrachement sous les efforts de traction et partiellement dans la grande simplicité des opérations de montage.
L'invention permet aussi, au point de vue commercial, de produire des condensateurs de capacité plus faille que ceux qu'il était possible d'optenil jusqu'ici sous forme de bobines enroulées car on peut effectuer facilement de la manière décrite les connexions polaires de condensateurs dont le diamètre n'est que de 1/8 pouce.
REVENDICATIONS
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1. - Procédé de fabrication de condensateurs électri- ques consistant à enrouler ensemble plusieurs bandes diélectri- ques métallisées (en papier par exemple) de manière à constituer des couches de métallisation alternées de polarité opposées, do..t les oords sont repliés pour mettre à découvert la métallisation d'une polarité a une extrémité de la bobine et celle de polarité opposée à l'autre extrémité, à projeter aux extrémités de la bobine du métal en .fusion sur une partie de la surface de ces extrémités en laissant exemptes le métal projeté c'autres par- ties de cette surface,
à imprégner le cylindre d'un liquide iso- lant même si les surfaces qui se trouvent au-dessus ne sont pas couvertes par le métal projeté et à souder les connexions polaires à ce dernier.