Condensateur électrique La présente invention se rapporte à un condensateur électrique comprenant une ou plusieurs couches de diélectrique formées d'une pellicule de matière plastique synthétique. Il est connu que les matières plastiques, telles que le téréphtalate de polyéthylène, le tétrafluoréthylène polymérisé, le polystyrène et bien d'autres encore, qui peuvent être obtenues dans la forme de minces pellicules, présentent d'excellentes propriétés diélectriques et se prê tent avantageusement à la fabrication des con densateurs.
Toutefois, à cause de la présence inévitable, dans ces pellicules, de soufflures, dues principalement à l'intrusion de particules de poussière pendant leur préparation, il n'est pas toujours possible de fabriquer des conden sateurs présentant des caractéristiques satisfai santes de fonctionnement en employant des électrodes métalliques laminées séparées par une seule pellicule diélectrique de matière plas tique. On peut pallier cet inconvénient en em ployant deux pellicules de matière plastique pour éviter la coïncidence des soufflures, mais cela cause non seulement une augmentation inutile des dimensions d'encombrement du con densateur fini, mais aussi un accroissement de son prix de revient, car les pellicules plastiques sont relativement onéreuses.
Pour surmonter ces difficultés, .on a déjà proposé des condensateurs dans lesquels les électrodes sont formées par des couches mé talliques déposées sur la pellicule de matière plastique, ces couches métalliques étant assez minces, pour permettre l'action bien connue de l'autocicatrisation des soufflures présentes dans la pellicule en matière plastique.
En gé néral l'épaisseur de la couche métallique est comprise entre 20 et 100 millimicrons. Dans la plupart des cas, cependant, la métallisation de la pellicule de matière plastique n'est pas commode, surtout lorsqu'on emploie une pel licule constituée d'une matière plastique pré sentant un point de fusion peu élevé. Dans ce cas, il est impossible, ou presque impossible, à cause de la chaleur nécessaire à la métallisa tion, d'exécuter cette opération de métallisa tion sans détériorer la pellicule.
En outre, il est difficile d'obtenir une adhé sion satisfaisante de la couche de métallisation sur la pellicule de matière plastique, de sorte que celle-ci doit être soumise le plus souvent à un traitement particulier après la métallisa tion, ou bien il faut employer pour cette opé ration des procédés assez compliqués. La pré sente invention a pour but d'obvier à ces in convénients.
Le condensateur objet de la pré sente invention est caractérisé en ce qu'il com- prend au moins une couche de diélectrique for mée d'une pellicule flexible de matière plasti que synthétique et au moins deux bandes de papier isolant métallisé sur une de ses faces.
L'emploi du papier comme support de la couche de métal permet de maintenir la pro priété d'autosoudure des minces couches mé talliques, tandis que le papier même forme une épaisseur supplémentaire de diélectrique.
Il convient de remarquer que l'on a déjà proposé des condensateurs, dont le diélectrique est constitué d'une pellicule de matière plasti que, et comprenant une feuille de papier mé tallisé. Mais, dans ces condensateurs connus, le papier ne forme pas une partie du diélectri que, car il est métallisé sur ses deux faces et donc placé dans une région où l'action du champ électrique est nulle, les deux couches de métallisation appliquées sur les deux faces du papier forment une seule électrode équi potentielle.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, quelques formes d'exécution du condensa teur selon l'invention.
La fig. 1 est la coupe d'une forme d'exé cution, et montre les pellicules diélectriques et les couches métalliques, qui, par une opération d'enroulement, forment le condensateur; la fig. 2 représente une variante de la dis position de la fig. 1 ; la fig. 3 est la coupe d'une autre -forme d'exécution du condensateur ; et la fig. 4 montre une variante de la disposi tion de la fig. 3.
Le condensateur représenté à la fig. 1 est obtenu en enroulant deux bandes de papier mé tallisé 11 intercalées entre deux pellicules 12 de matière plastique flexible. Sur une face de chaque bande de papier 11 est appliquée une mince couche de métalllisation 13, de sorte qu'une face de chaque pellicule 12 de matière plastique est en contact avec la couche de mé tallisation 13 d'un bande de papier adjacente, et l'autre face est en contact avec le papier de l'autre bande 11.
La couche de métallisation 13, qui est assez mince pour présenter la pro priété d'autosoudure, est appliquée sur toute la longueur de la face de la bande de papier 11, sauf sur une zone 14 placée sur un bord de la bande 11, et les bandes de papier 11 et les pellicules 12 de matière plastique sont as semblées de telle manière que les zones non métallisées 14 des bandes de papier successi ves sont disposées alternativement sur un côté et sur "le côté opposé de l'assemblage.
Grâce à cette disposition, lorsque les bandes de papier 11 et les pellicules 12 en matière plastique sont enroulées pour former le condensateur, les électrodes constituées par les couches séparées de métallisation 13 appliquées sur les différen tes bandes de papier 11, s'étendent alternative ment vers l'une et l'autre extrémité du rouleau. Pour former les bornes de connexion du con densateur, il suffit alors de projeter, de la ma nière connue, un métal, tel que le cuivre, sur les deux extrémités du rouleau.
Selon une variante d'exécution, on peut dis poser les bandes de papier 11 de manière que leurs bords métallisés dépassent les extrémités du rouleau. Cela peut être obtenu soit en dé calant les bandes de papier alternativement d'un côté et de l'autre du rouleau, soit en choisis sant des bandes de papier plus larges que les pellicules de matière plastique, ou bien encore en combinant ces deux façons de faire, ainsi qu'il est montré à la fig. 2. Les extrémités 15 des bandes de papier métallisé, qui débordent du rouleau, peuvent être recourbées de ma nière à présenter la couche de métal 13 vers l'extérieur, et à former des surfaces plus éten dues pour l'application des conducteurs de con nexion.
Les condensateurs qui ne comprennent qu'un diélectrique en matière plastique n'exi gent pas d'imprégnation du diélectrique. Mais, dans le cas du condensateur décrit, le diélec trique comprend des bandes de papier qui doi vent être imprégnées d'une substance conve nable qui, de préférence, sera choisie de manière à accroître la valeur de la constante diélectrique. Si, pour la substance d'imprégna tion, on choisit une résine synthétique poly ester, employée à l'état liquide non polymérisé, la polymérisation de la résine étant effectuée après que le condensateur a été enroulé, le condensateur obtenu est susceptible de résister aux températures élevées, puisque la résine d'imprégnation n'a pas tendance à fondre.
De plus, on peut mouler autour du condensateur une gaine en résine synthétique sans risquer de provoquer la fusion et l'écoulement de la substance d'imprégnation.
Si le condensateur doit être soumis à des tensions plus élevées, on augmente l'épaisseur de la pellicule 12 de matière plastique, ou bien on place plusieurs pellicules 12 de matière plastique entre deux bandes de papier métal lisé 11, ainsi qu'il est montré aux fig. 3 et 4.
Le condensateur décrit, dans lequel un di électrique formé d'au moins une pellicule de matière plastique est intercalé entre deux ban des de papier métallisé présente bon nombre d'avantages, entre autres l'élimination des dif ficultés inhérentes à l'opération de métallisa tion des pellicules de matière plastique.
L'avantage d'un fonctionnement à des ten sions plus élevées, qui est commun à tous les condensateurs à diélectrique formé d'une ma tière plastique, est obtenu, dans le condensa teur décrit, sans qu'il soit nécessaire de doubler la pellicule de matière plastique, ce qui serait relativement onéreux, mais, en employant comme diélectrique un papier métallisé de huit microns d'épaisseur et une pellicule de matière plastique de huit microns d'épaisseur, la ten sion de fonctionnement du condensateur à une température déterminée est de beaucoup supé rieure à celle d'un condensateur dont le di électrique est constitué d'une bande de papier métallisé de huit microns d'épaisseur isolé par du papier également de huit microns d'épais seur.
La première combinaison est, en outre, bien plus économique que celle constituée par une pellicule de matière plastique de huit mi crons d'épaisseur et une bande isolante de matière plastique également de huit microns d'épaisseur.
Au point de vue constructif, le condensa teur décrit présente l'avantage de n'exiger au cun procédé ni aucun appareillage spécial pour l'enroulement des bandes de papier et des pel licules de matière plastique formant le diélec trique. Les procédés et les machines usuelle ment employés pour l'enroulement du papier métallisé peuvent être utilisés sans modifica tion aucune pour l'enroulement du diélectrique formé de la manière décrite précédemment.
L'ensemble d'une bande de papier métallisé et d'une pellicule de matière plastique se prête plus facilement à l'opération de l'enroulement que les ensembles de pellicules de matière plas tique et de feuilles métalliques intercalées ou d'autres ensembles dans lesquels le diélectri que n'est formé que de pellicules de matière plastique, car la rigidité du papier contribue efficacement à éviter les plis de la pellicule de matière plastique pendant l'opération de l'en roulement.
Ainsi qu'il a été dit précédemment, lorsque le condensateur doit fonctionner pour de fortes puissances, il est nécessaire de recourber les électrodes constituées par la couche de métal lisation afin d'avoir une surface plus étendue pour former les bornes de connexion ainsi qu'il est indiqué aux fig. 2 et 4. Cette opéra tion pourrait bien difficilement être effectuée avec des pellicules de matière plastique métal lisées, mais elle ne présente aucune difficulté avec les bandes de papier métallisées.
En outre, si, pour former les bornes du condensateur, on projette du cuivre sur les ex trémités du rouleau, la soudure des conduc teurs de connexion sur ces bornes est plus aisée dans le cas<B>du</B> condensateur décrit, puis que le papier résiste à la chaleur nécessaire à la soudure mieux que les seules pellicules de matière plastique.
Enfin, les opérations de début et de fin d'enroulement sont également facilitées. En effet, les électrodes étant appliquées sur le papier, celui-ci peut être facilement déchiré au début et à la fin de l'opération d'enroulement, tandis que, dans le cas de pellicules de matière plastique métallisées, celles-ci doivent être coupées avec des ciseaux ou avec d'autres outils convenables. Le nombre d'opérations avec des ciseaux est ainsi réduit.
De plus, con- trairement aux condensateurs à diélectrique formé entièrement de matière plastique, la va leur de la capacité du condensateur décrit peut être facilement ajustée après l'enroulement par l'emploi de différentes substances d'imprégna tion du papier. Par exemple, si l'on emploie comme substance d'imprégnation de la cire, dont la constante diélectrique est égale à en viron 2,3, on obtient une capacité différente de celle qu'on obtient en employant une résine au polystyrène polymérisable, dont la constante diélectrique atteint la valeur de 2,5 à 4, sui vant sa composition.
Electric capacitor The present invention relates to an electric capacitor comprising one or more dielectric layers formed from a film of synthetic plastic material. It is known that plastics, such as polyethylene terephthalate, polymerized tetrafluoroethylene, polystyrene and many others, which can be obtained in the form of thin films, exhibit excellent dielectric properties and are advantageously suitable. in the manufacture of condensers.
However, due to the inevitable presence in these films of blisters, mainly due to the intrusion of dust particles during their preparation, it is not always possible to manufacture capacitors having satisfactory operating characteristics in employing laminated metal electrodes separated by a single dielectric film of plastic material. This drawback can be overcome by employing two plastic films to avoid the coincidence of the blowholes, but this causes not only an unnecessary increase in the overall dimensions of the finished condenser, but also an increase in its cost price, because the plastic films are relatively expensive.
To overcome these difficulties, .on has already proposed capacitors in which the electrodes are formed by metal layers deposited on the plastic film, these metal layers being thin enough, to allow the well known action of self-healing. blowholes present in the plastic film.
In general, the thickness of the metal layer is between 20 and 100 millimicrons. In most cases, however, the metallization of the plastic film is not convenient, especially when employing a film made of a plastic material having a low melting point. In this case, it is impossible, or almost impossible, because of the heat required for the metallization, to carry out this metallization operation without damaging the film.
In addition, it is difficult to obtain a satisfactory adhesion of the metallization layer to the plastic film, so that the latter must most often be subjected to a special treatment after metallization, or it is necessary to to employ for this operation rather complicated procedures. The object of the present invention is to obviate these disadvantages.
The capacitor which is the subject of the present invention is characterized in that it comprises at least one dielectric layer formed from a flexible film of synthetic plastic material and at least two strips of insulating paper metallized on one of its faces. .
The use of paper as a backing for the metal layer helps maintain the self-sealing property of the thin metal layers, while the paper itself forms an additional layer of dielectric.
It should be noted that capacitors have already been proposed, the dielectric of which consists of a film of plastic material, and comprising a sheet of metallized paper. But, in these known capacitors, the paper does not form part of the dielectric, because it is metallized on both sides and therefore placed in a region where the action of the electric field is zero, the two layers of metallization applied to the two sides of the paper form a single, equi potential electrode.
The appended drawing represents, by way of example, some embodiments of the condenser according to the invention.
Fig. 1 is a section of an embodiment, and shows the dielectric films and the metal layers, which, by a winding operation, form the capacitor; fig. 2 shows a variant of the arrangement of FIG. 1; fig. 3 is the cross section of another embodiment of the capacitor; and fig. 4 shows a variant of the arrangement of FIG. 3.
The capacitor shown in fig. 1 is obtained by winding two strips of metallized paper 11 interposed between two films 12 of flexible plastic material. On one side of each strip of paper 11 is applied a thin layer of metallization 13, so that one side of each film 12 of plastic material contacts the metallization layer 13 of an adjacent strip of paper, and the other side is in contact with the paper of the other strip 11.
The metallization layer 13, which is thin enough to exhibit the self-sealing property, is applied along the entire length of the face of the paper web 11, except over an area 14 placed on one edge of the web 11, and the paper webs 11 and the plastic films 12 are formed such that the non-metallized areas 14 of the successive paper webs are disposed alternately on one side and on the opposite side of the assembly.
By virtue of this arrangement, when the strips of paper 11 and the films 12 of plastic material are wound up to form the capacitor, the electrodes constituted by the separate layers of metallization 13 applied to the various strips of paper 11, alternately extend towards either end of the roller. To form the connection terminals of the capacitor, it is then sufficient to project, in the known manner, a metal, such as copper, on the two ends of the roll.
According to an alternative embodiment, it is possible to lay the strips of paper 11 so that their metallized edges exceed the ends of the roll. This can be achieved either by offsetting the strips of paper alternately from one side of the roll to the other, or by choosing strips of paper that are wider than the plastic films, or even by combining these two ways. to do, as shown in FIG. 2. The ends 15 of the strips of metallized paper, which protrude from the roll, can be bent so as to present the metal layer 13 outwardly, and to form more extensive surfaces for the application of the conical conductors. nexion.
Capacitors which only include a plastic dielectric do not require impregnation of the dielectric. However, in the case of the capacitor described, the dielectric comprises strips of paper which must be impregnated with a suitable substance which, preferably, will be chosen so as to increase the value of the dielectric constant. If, for the impregnation substance, a synthetic poly ester resin is chosen, employed in the uncured liquid state, the polymerization of the resin being carried out after the capacitor has been wound up, the capacitor obtained is capable of withstanding high temperatures, since the impregnating resin does not tend to melt.
In addition, a synthetic resin sheath can be molded around the capacitor without running the risk of causing the impregnation substance to melt and flow.
If the capacitor is to be subjected to higher voltages, the thickness of the film 12 of plastic material is increased, or several films 12 of plastic material are placed between two strips of metal foil 11, as shown. in fig. 3 and 4.
The capacitor described, in which an electrical di formed from at least one plastic film is interposed between two strips of metallized paper, has many advantages, among others the elimination of the difficulties inherent in the metallization operation. tion of plastic films.
The advantage of operating at higher voltages, which is common to all dielectric capacitors formed from a plastic material, is obtained in the capacitor described without the need to double the film. of plastic material, which would be relatively expensive, but, using as dielectric a metallized paper eight microns thick and a plastic film eight microns thick, the operating voltage of the capacitor at a determined temperature is much greater than that of a capacitor, the electrical circuit of which consists of a strip of metallized paper eight microns thick, insulated with paper also eight microns thick.
The first combination is, moreover, much more economical than that consisting of a film of plastic material eight microns thick and an insulating strip of plastic material also eight microns thick.
From the construction point of view, the condenser described has the advantage of requiring no process or any special equipment for winding the strips of paper and the plastic pellets forming the dielectric. The methods and machines commonly employed for winding metallized paper can be used without any modification for winding the dielectric formed in the manner previously described.
The set of a strip of metallized paper and a plastic film lends itself more easily to the winding operation than the sets of plastic films and interposed metal sheets or other sets in the winding operation. in which the dielectric is formed only of plastic films, since the stiffness of the paper effectively helps to prevent wrinkles of the plastic film during the rolling operation.
As has been said previously, when the capacitor must operate for high powers, it is necessary to bend the electrodes formed by the layer of metal lisation in order to have a larger surface to form the connection terminals as well as it is indicated in fig. 2 and 4. This operation could easily be carried out with coated metal plastic films, but it presents no difficulty with metallized paper strips.
In addition, if, to form the terminals of the capacitor, copper is sprayed on the ends of the roll, the soldering of the connection conductors on these terminals is easier in the case of <B> the </B> capacitor described, then that the paper resists the heat necessary for soldering better than only plastic film.
Finally, the start and end of winding operations are also facilitated. Indeed, the electrodes being applied to the paper, the latter can be easily torn at the start and at the end of the winding operation, while, in the case of metallized plastic films, these must be cut with scissors or other suitable tools. The number of operations with scissors is thus reduced.
In addition, unlike capacitors with a dielectric formed entirely of plastic, the value of the capacitance of the described capacitor can be easily adjusted after winding by the use of different impregnating substances on the paper. For example, if we use wax, the dielectric constant of which is about 2.3, as the impregnating substance, we obtain a different capacity than that obtained by using a polymerizable polystyrene resin, of which the dielectric constant reaches the value of 2.5 to 4, depending on its composition.