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Condensateur à galettes empilées.
L'invention concerne un condensateur à galettes empilées.
Les condensateurs bobinés, de grande capacité ou prévus pour des tensions très élevées, sont généralement constitués par un certain nombre de galettes empilées. De ce fait, il est possi- ble qu'entre les armatures de deux galettes consécutives existe une grande différence de tension. Il en est ainsi par exemple lorsque les galettes empilées sont montées en série. Ce montage en série est fréquemment utilisé dans les condensateurs prévus pour la haute fréquence, pour les applications radiologiques et pour les générateurs de tension de choc. Pour éviter le perce- ment entre deux galettes consécutives, ces galettes sont isolées par une couche isolante.
De même, pour empêcher le percement entre les parties métalliques qui dépassent les enroulements et qui sont connectées aux armatures, comme les connexions sortant de l'enroulement, on donne à ces couches des dimensions plus grandes que celles des bobines, de sorte qu'elles dépassent les galettes. Il est connu que, dans cette construction, le milieu qui baigne ces parties en saillie est le siège d'un champ très intense à proximité des parties métalliques qui dépassent les galettes, ce qui entraîne des phénomènes de dispersion. Ce champ très intense résulte de la différence entre la constante diélec- trique du milieu spécifié et celle de la couche isolante. Les phénomènes de dispersion provoquent un accroissement des pertes.
Afin de limiter au.minimum l'intensité du champ, on a déja pro- posé d'appliquer outre la couche isolante dépassant l'enroule- ment, d'autres couches qui ne dépassent pas l'enroulement, de façon à augmenter la trajectoire dans l'air entre les parties métalliques qui font saillie de galettes successives. Ceci en- traine cependant une perte de place et de matière, particuliè- rement marquée lorsque l'épaisseur d'une galette ne dépasse guère celle des couches isolantes.
L'invention concerne un nouveau mode de construction d'un condensateur du type décrit ; permet d'obvier aux in- convénients mentionnés et, en outre, offre d'autres avantages.
Suivant l'invention les deux faces de la couche isolante placée entre deux galettes consécutives, dont les armatures en regard se trouvent à des potentiels différents, sont recouvertes d'une couche conductrice qui s'étend au-delà de la partie de la couche isolante qui dépasse les galettes. Cette construction assure dans la couche isolante un champ homogène. De plus, la partie de la couche isolante qui dépasse les galettes est ainsi portée approximativement à une tension égale à celle qui règne entre deux galettes consécutives. Le milieu qui entoure la par- tie dela couche isolante qui dépasse les galettes, n'est donc
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pas exposé à un champ très intense. On élimine donc les phénomènes de dispersion.
Dans une forme d'exécution avantageuse de l'invention, or. obtient une économie appréciable de place et de matière, par le fait que l'epaisseur de la couche isolante comprise entre deux galettes est inférieure à la moitié de la distance admissible dans le milieu entourant les galettes. Si, dans une telle construction, la couche isolante n'était pas recouverte d'une couche conductrice, il se produirait de la, dispersion dans les parties métalliques dépassant les bobines.
Le couche isolante peut être en une matière appropriée.
Il est cependant avantageux que la couche isolante soit constituée ce plusieurs couches partielles. Ceci permet d'utiliser, pour les divers types de condensateurs, les mêmes couches partielles. L'épaisseur requise de la couche isolante est alors obtenue par l'empilement du nombre requis de couches pa.rtielles. La couche isolante ainsi obtenue est recouverte, sur ses deux faces, d'une couche conductrice. Celle-ci peut consister par exemple en clinquant. Dans une forme d'exécution avantageuse du condensateur décrit, la métallisation de la couche isolante est superflue, du fait que chaque couche partielle est recouverte, sur ses deux faces, d'une couche métallique. Ceci assure un champ plus homogène encore.
Une autre forme d'exécution avantageuse de l'invention assure une économie plus grande encore de matière et de place: les couches conductrices sont formées par une armature métallique appliquée sur la couche isolante. Cette application peut être effectuée suivant un procédé connu, par exemple par vaporisation, par projection ou bien par voie chimique ou galvanique.
La Demanderesse a constaté qu'il est possible d'obtenir une construction particulièrement avantageuse et bon marché d'un condensateur conforme à l'invention en utilisant une couche isolante formée par des plaquas de mica métallisées sur les deux faces.
La description du dessin annexé, donné é titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de la dite invention.
Le figure unique représente en coupe un condensateur confore à l'invention. Le condensateur représenté est constitué par les galettes 1, 2, 3 et 4, montées en série. Comme le montre la figure, des différences de tension existent entre les armatu- res en regard 5, 6 et 7,8 de galettes consécutives. Les galettes 1 et 2 sont isolées l'une de l'autre par la couche isolante 9, dont la partie 10 dépasse les galettes. Si l'on choisit l'épais- seur de cette couche si faible qu'elle ne soit prévue que pour résister à la différence de tension entre les armatures 5 et 6, il se produit de part et -l'autre de la partie 10, à proximité des parties d'armature 11 et 12 qui dépassent les galettes, un champ de forte intensité.
Ceci s'explique par la différence entre la constante diélectrique du milieu qui entoure le condensateur etcelle de la couche isolante 9. En général, c'est la couche isolante qui @ la plus grande constante diélectrique.A proximité de la partie en saillie 10, la répartition du champ sera telle, que la matière isolante ne sera soumise qu'à une faible partie de
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la différence de tension existant entre les parties métalliques 11 et 12. Le reste provoquera une surcharge du milieu spécifié aux endroits 13 et 14, de sorte qu'en ces endroits se produisent des décharges par effluve et des phénomènes de dispersion. Suivant l'invention, les galettes 3 et 4 sont isolées l'une de l'autre par une couche isolante 15, dont les deux faces sont recouvertes de couches conductrices 16 et 17.
Les couches conductrices s'étendent au-delà de la partie de la couche isolante qui dépasse les enroulements. La couche isolante 15 a une épaisseur qui lui permet de résister à la différence de tension entre les armatures 7 et 8. En général, ces armatures seront isolées des couches conductrices 16 et 17. Les couches conductrices 16 et 17 ont une certaine capacité mutuelle. Cependant, l'armature 16 a, par rapport à l'armature 7, tout comme l'armature 17 par rapport à l'armature 8, une capacité plus grande.
La répartition de la tension est telle que la différence de tension entre les armatures 7 et 8 est presqu'entièrement appliquée entre les armatures 16 et 17, donc sur la couche isolante 15, tandis que la différence de tension entre l'armature 7 et la couche conductrice 16 d'une part, et l'armature 8 et la couche conductrice 17 d'autre part est très faible. De ce fait, la différence de potentiel entre les parties métalliques 18, respectivement 19, qui font saillie de la galette 3, respectivement 4, et les couches conductrices 16, respectivement 17, est très faible. Le milieu compris dans les espaces 20 et 21 n'est donc pas soumis à un champ très intense, de sorte que les phénomènes de dispersion ne suscitent plus de difficultés.
Eventuellement, les armatures 16 et 17 peuvent être connectées respectivement aux armatures 7 et 8. Il n'est pas nécessaire que les armatures 16 et 17 recouvrent entièrement la plaque 15; la suppression d'une partie importante des armatures 16 et 17 sur la partie de la plaque 15, placée entre les galettes, ne provoque aucun ennui. Les armatures appliquées sur la plaque isolante doivent rester écartées du bord d'une longueur telle que le chemin de fuite soit suffisamment long. Les couches isolantes 15 et 22, montrées sur la figure, consistent en huit plaquettes de mica, de 50 d'épaisseur. Ceci implique une économie considérable par rapport aux constructions connues-
L'application de l'invention assure une construction économique et peu encombrante des condensateurs bobinés, à galettes empilées.
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Stacked wafer capacitor.
The invention relates to a stacked pancake capacitor.
Coiled capacitors, of large capacity or intended for very high voltages, are generally made up of a certain number of stacked wafers. As a result, it is possible that between the reinforcements of two consecutive wafers there is a large difference in tension. This is the case for example when the stacked cakes are mounted in series. This series connection is frequently used in capacitors intended for high frequency, for radiological applications and for surge voltage generators. To prevent piercing between two consecutive wafers, these wafers are insulated by an insulating layer.
Likewise, to prevent the perforation between the metal parts which protrude from the windings and which are connected to the armatures, such as the connections exiting the winding, these layers are given dimensions larger than those of the coils, so that they protrude from the pancakes. It is known that, in this construction, the medium which bathes these protruding parts is the site of a very intense field near the metal parts which protrude from the wafers, which causes dispersion phenomena. This very intense field results from the difference between the dielectric constant of the specified medium and that of the insulating layer. The phenomena of dispersion cause an increase in losses.
In order to limit the intensity of the field to a minimum, it has already been proposed to apply, in addition to the insulating layer extending beyond the winding, other layers which do not extend beyond the winding, so as to increase the trajectory. in the air between the metal parts which protrude from successive cakes. However, this leads to a loss of space and material, which is particularly marked when the thickness of a wafer hardly exceeds that of the insulating layers.
The invention relates to a new method of constructing a capacitor of the type described; obviates the drawbacks mentioned and, in addition, offers other advantages.
According to the invention, the two faces of the insulating layer placed between two consecutive wafers, the facing reinforcements of which are at different potentials, are covered with a conductive layer which extends beyond the part of the insulating layer which exceeds the pancakes. This construction ensures a homogeneous field in the insulating layer. In addition, the part of the insulating layer which protrudes from the wafers is thus brought to approximately a voltage equal to that which prevails between two consecutive wafers. The medium which surrounds the part of the insulating layer which exceeds the wafers, is therefore
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not exposed to a very intense field. The phenomena of dispersion are therefore eliminated.
In an advantageous embodiment of the invention, gold. obtains an appreciable saving of space and material, by the fact that the thickness of the insulating layer between two wafers is less than half of the admissible distance in the medium surrounding the wafers. If, in such a construction, the insulating layer was not covered with a conductive layer, dispersion would occur in the metal parts protruding from the coils.
The insulating layer can be of a suitable material.
However, it is advantageous for the insulating layer to consist of several partial layers. This makes it possible to use the same partial layers for the various types of capacitors. The required thickness of the insulating layer is then obtained by stacking the required number of partial layers. The insulating layer thus obtained is covered on both sides with a conductive layer. This can consist, for example, of foil. In an advantageous embodiment of the capacitor described, the metallization of the insulating layer is superfluous, because each partial layer is covered, on its two faces, with a metal layer. This ensures an even more homogeneous field.
Another advantageous embodiment of the invention ensures even greater savings in material and space: the conductive layers are formed by a metal frame applied to the insulating layer. This application can be carried out according to a known process, for example by vaporization, by spraying or else by chemical or galvanic route.
The Applicant has observed that it is possible to obtain a particularly advantageous and inexpensive construction of a capacitor in accordance with the invention by using an insulating layer formed by mica plates metallized on both sides.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be carried out, the features which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of said invention.
The single figure represents in section a capacitor conforming to the invention. The capacitor shown is formed by the wafers 1, 2, 3 and 4, mounted in series. As shown in the figure, differences in tension exist between the facing reinforcements 5, 6 and 7.8 of consecutive wafers. The wafers 1 and 2 are isolated from each other by the insulating layer 9, the part 10 of which protrudes from the wafers. If we choose the thickness of this layer so thin that it is only intended to resist the difference in tension between the reinforcements 5 and 6, it occurs on either side of part 10 , near the frame parts 11 and 12 which protrude from the wafers, a high intensity field.
This is explained by the difference between the dielectric constant of the medium which surrounds the capacitor and that of the insulating layer 9. In general, it is the insulating layer which @ the greatest dielectric constant. Close to the protruding part 10, the distribution of the field will be such that the insulating material will only be subjected to a small part of
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the voltage difference existing between the metal parts 11 and 12. The remainder will cause an overload of the medium specified at places 13 and 14, so that in these places corona discharges and dispersion phenomena occur. According to the invention, the wafers 3 and 4 are insulated from each other by an insulating layer 15, the two faces of which are covered with conductive layers 16 and 17.
The conductive layers extend beyond the portion of the insulating layer that protrudes from the windings. The insulating layer 15 has a thickness which allows it to withstand the voltage difference between the plates 7 and 8. In general, these plates will be isolated from the conductive layers 16 and 17. The conductive layers 16 and 17 have a certain mutual capacity. However, the frame 16 has, relative to the frame 7, just like the frame 17 with respect to the frame 8, a greater capacity.
The distribution of the voltage is such that the voltage difference between the reinforcements 7 and 8 is almost entirely applied between the reinforcements 16 and 17, therefore on the insulating layer 15, while the voltage difference between the reinforcement 7 and the conductive layer 16 on the one hand, and the armature 8 and the conductive layer 17 on the other hand is very weak. As a result, the potential difference between the metal parts 18, respectively 19, which protrude from the wafer 3, respectively 4, and the conductive layers 16, respectively 17, is very low. The medium included in spaces 20 and 21 is therefore not subjected to a very intense field, so that the phenomena of dispersion no longer give rise to difficulties.
Optionally, the frames 16 and 17 can be connected respectively to the frames 7 and 8. It is not necessary that the frames 16 and 17 completely cover the plate 15; the removal of a significant part of the reinforcements 16 and 17 on the part of the plate 15, placed between the wafers, does not cause any trouble. The reinforcements applied to the insulating plate must remain away from the edge of a length such that the escape path is sufficiently long. The insulating layers 15 and 22, shown in the figure, consist of eight mica wafers, 50 thick. This implies a considerable saving compared to known constructions.
The application of the invention ensures an economical and compact construction of the wound capacitors, with stacked wafers.