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.Procédé de fabrication de condensateurs électriques.
Dans la fabrication connue des condensateurs on procé- dait généralement de manière à produire séparément chaque condensa- teur. Par exemple, pour fabriquer des condensateurs enroulés; chaque enroulement distinct était enroulé, comme unité séparée, à partir de ses éléments constitutifs, de sorte qu'il ne restait qu'à monter l'enroulement fini dans un boitier., l'imprégner et le sceller. On fabriquait de la même manière les condensateurs empilés, en coupant aux dimensions exactes, avant leur assemblage, les élements du condensateur, destinés à etre assemblés en paquet et en superposant ensuite alternativement les éléments diélectriques et métalliques.
On ne .soumettait le condensateur ainsi fabriqué à aucune transforma- tion ultérieure, mais on le plaçait dans un bottier et on le traitait, en général, comme l'enroulement précité.
Ceci' avait un grand inconvénient, surtout dans le cas du condensateur empilé, parce que la pose des divers .éléments découpés était laborieuse, entraînait des pertes de temps, et était surtout très coûteuse à cause des dispositifs poseurs indispensables pour poser les éléments un par un. Pour pouvoir fabriquer dans l'unité de temps un grand nombre de condensateurs de ce genre, il fallait avoir un grand nombre de ces dispositifs poseurs, relativement compliqués.
Le condensateur empilé, ou condensateur bloc, ne pouvait par consé- quent pas faire concurrence au condensateur enroulé en tant que con= densateur d'usage. Au contraire, dans ces dernières années il fut de plus en plus remplacé par le condensateur enroulé et on lui réserva tout au plus, comme domaine d'application spécial, celui des capaci- tés de mesure, qui doivent être exécutées avec une plus grande préci- sion.
La présente invention consiste à ne plus fabriquer sépa- rément chaque condensateur, mais à construire d'abord un condensateur initial au moyen d'éléments dialectiques portant les armatures pour plusieurs condensateurs, ces armatures étant formées par des surfaces métalliques séparées produites par métallisa.tion,et à couper ensuite ce condensateur initial en condensateurs divisionnaires. On arrive ainsi à une simplification et à une réduction de prix très considé- rables dans la. fabrication des condensateurs.
Les dispositifs d'as- semblage ou de montage des condensateurs, donc, par exemple, les dispositifs poseurs ou les machines enrouleuses, peuvent recevoir dans ce cas des dimensions beaucoup plus grandes et peuvent par conséquent produire dans l'unité du temps des capacités en quantités essentiellement supérieures, les condensateurs séparés pouvant être obtenus, alors simplement par découpage du grand condensateur initial.
Le rendement du présent procédé ressort du petit calcul suivant : en
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supposant que la largeur des différentes feuilles, par exemple en papier, composant lecondensateur initial soit de 100 mm et leur longueur de 1000 mm, on obtient pour une épaisseur du diélectri- quede 8, par l'ajoute d'une seule feuille, un accroissement de capacité de G,5 micro-farad en chiffres ronds, ce qui dépasse de beaucoup, aussi pour des dispositifs d'assemblage relativement simples pour condensateurs blocs, le rendement des machines enrou- leuses de construction usuelle jusqu'à présent pour la fabrication de condensateurs enroulés de petites et de moyennes dimensions.
Il est déjà connu de fabriquer des micro condensa'Leurs pour la. technique de la haute fréquence ou pour la radiotech- nique en munissant une bande continue en matière diélectrique, des deux côtés, d'un enduit métallique conducteur et en coupant de cette bande des morceaux plats, correspondant à la. valeur de la capa.cité que l'on veut obtenir (voir le brevet allemand n 514.902).
Il est connu en outre d'appliquer l'enduit métallique sur le dié- lectrique ncn pas sous forme d'une bande continue, mais sous une forme subdivisée en surfaces divisionnaires distinctes qui s'éten- dent transversalement au sens longitudinal de la bande, le découpage étant alors effectué dans les intervalles exempts de métal, dispo- sés entre les surfaces divisionnaires distinctes. Cependant, tout ceci était limité aux microcondensateurs qui sont constitués seule- ment par une couche diélectrique unique avec armatures appliquées sur les deux faces. Ce fait n'anticipe pas l'idée de fabriquer de cette manière des condensateurs à couches multiples de capacités moyennes, voire même de capacités relativement grandes.
Probable- ment craignait-on surtout que, par suite du découpage du condensa- teur initial, le métal des armatures sectionnées provoque des courts-circuits, aux extrémités entre les différentes couches du condensateur.
On a déjà proposé également de fabriquer des condensa- teurs à couches multiples en produisant d'abord un condensateur ini- tial de grandes dimensions et en coupant de ce damier des condensa- teurs divisionnaires, après quoi il fallait détruire, par des moyens spéciaux, les armatures métalliques pour autant qu'elles gbou- tissaient aux faces coupées ou qu'elles communiquaient même entre elles par dessus ces faces, jusqu'à ce que ces dernières fussent dépourvues d'endroits conducteurs susceptibles de gêner le fonction- nement du condensateur.
Contrairement à cela le procédé suivant la présente invention consiste à disposer les différentes armatures métalliques de manière que, lors du découpage du condensateur ini- tial, aucun endroit conducteur gênant ne puisse s'établir aux faces coupées.
La fabrication du condensateur initial peut être exé- cutée suivant un procédé quelconque, connu en soi pour la fabri ca- tion de condensateurs, donc, par exemple, par enroulent sur une machine enrouleuse de dimensions convenables, par superbosition de feuilles de grandes dimensions de la manière décrite plus haut, ou aussi par le procédé, moins usuel mais déjà souvent proposé, de pliage en zigzag de plusieurs bandes ou rubans diélectriques métallisés.
Comme matériau de départ pour la réalisation du pro- cédé suivant la présente invention on prend utilenent des bandes ou rubans des plaques gudes piècesanalogues, métallisées d'un seul côté, sur lesquelles la couche ou l'armature métallique est divisée par des intervalles de séparation suffisamment larges en plages correspondant à la grandeur des condensateurs qui sont ensuite cou- pés du, condensateur. initial. Généralement on fabrique des con- @
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densateurs de dimensions égales et on choisira par conséquent une subdivision uniforme.
Mais il est également possible d'obtenir de cette manière des bombinaisons de condensateurs, à partir de condensateurs de différentes dimensions en un seul bloc, en donnant aux surfaces métallisées des dimensions différentes et en coupant ensuite du con- densateur initial lors de son découpage, chaque fois 'Un bloc cohérent de plusieurs condensateurs de grandeurs différentes, ainsi formés
La métallisation des bandes diélectriques est produite utilement suivant un procédé connu en soi, le .mieux en l'appliquant par vaporisage dans levide.
Ce procédé permet aussi de produi're une métallisation subdivisée extrèmement simple et propre, en appliquant, d'une manière également connue en soi, aux endroits des bandes diélec- triques qui doivent rester., exempts de métal, de faibles traces de substances empêchant la formation d'un précipité métallique, en réa- lisant cette application par-un procédé d'impression ou 'de vaporisage.
A tous les endroits où se trouvent ces substances sur le support à métalliser la métallisation est interrompue ou forme des discontinui= tés lors du vaporisage, de sorte que de cette manière, la séparation entre les différentes surfaces métalliques distinctes peut être pro- duite directement.
Lors de l'empilage ou de l'enroulement du condensateur initial il faut avoir soin que les endroits exempts de métal, où doi- vent passer plus tard les coupes faites dans le condensateur initial, se trouvent en superposition exacte dans toutes les couches. Lorsqu'on pose les différentes feuilles destinées à former un condensateur bloc, < on peut y arriver, par exemple, à l'aide de moyens de guidage mécani- que::: qui s'engagent dans des fentes des couches diélectriques. Ces fentes sont coupées dans le diélectrique avantageusement par le rou- leau qui imprime les substances empêchant la formation d'un précipité métallique, de sorte qu'une concordance absolue soit ainsi assurée, entre ces repères d'assemblage et les endroits exempts de métal.
On pourrait arriver aussi par des procédés de pose photo électrique,.3, con- nus en soi, à ce que les différentes couches se superposent exactement les unes aux autres. Ceci est réalisable surtout lorsqu'il s'agit de couches diélectriques relativement minces donc, par exemple, en papier, ou analogues, ou même de diélectriques translucides, par exemple, de feuilles en polystyrols ou analogues. Dans ce cas ne sont transluci- des que les endroits exempts de métal , alors qu'aux endroits pré- sentant une couverture métallique la translucidité est, pour le moins, fortement réduite.
Dans le cas de bandes ou de rubans translucides le procédé de la pose à l'aide de cellules photoélectriques pourrait être basé sur le fait que le pouvoir réfléchissant des parties métal- lisées des surfaces est supérieur à celui des endroits restés exempts de métal.
Il estiplus difficile de fabriquer des condensateurs initiaux de cette espèce lorsqu'on veut les exécuter sous forme de condensa- teurs enroulés. Il est possible d'obtenir des condensateurs initiaux de ce genre simplement en enroulant sur des noyaux d'enroulement extrè- menent longs des condensateurs de faible diamètre, en quelque sorte des "barres de condensateurs", et en les coupant ensuite radialement à des longueurs ou intervalles convenables.
Mais on ne peut enrouler de cette manière que des condensateurs initiaux relativement petits, parce que la longueur axialede l'enroulement est limitée par la lar- geur des bandes de papier se prêtant pratiquement à la fabrication, de sorte que d'une barre de condensateurs de cette espèce on ne peut couper qu'un nombre restreint de condensateurs, des condensa- teurs enroulés.' ayant le même diamètre que le condensateur initial.
On arrive à des condensateurs initiaux considéralbement plus grands et, parlant, à des possibilités de fabrication encore plus économiques,
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en enroulant les dites bandes diélectriques de grande largeur sur des tambour de grand diamètre et en découpant les condensateurs après l'enroulement, sous forme de blocs, du condensateur initial en forme de cylindre creux ainsi formé.
Donc, à partir d'un condensateur initial de ce genre on peut couper non seulement, comme dans le cas du condensateur mentionné plus haut, autant de condensateurs divisionnaires qu'il y a de longueurs consécutives de ces derniers dans un condensateur de ce genre, mais en outre un grand nombre de condensateurs disposés l'un à côté de l'autre dans le sens du pourtour du condensateur initial, de sorte que, par un seul processus d'enroulement, on peut produire un nombre beaucoup plus grand de condensateurs divisionnaires constituant eux-mêmes des condensateurs blocs.
Mais dans ce cas le condensateur initial ne peut pas être produit à partir de bandes à distance constante entreles interva.lles de séparation, car avec une distance constante entre les intervalles de séparation sur la bande d'enroulement les intervalles de séparation ne se superposeraient plus exactement les uns aux autres, à cause de l'accroissement de la longueur de la circonférence de l'enroulement avec l'accroissement de son diamètre.
Le cas échéant il faudrait alors recourir à des coupes obliques qui sont difficiles à exécuter et qui diminueraient fortement les possibilités d'un usage pratique des condensateurs divisionnaires- Un grand avantage des condensateurs divisionnaires obtenus par coupage d'un condensateur initial unique est précisément celui qu'ont également les condensateurs blocs assemblés séparément : leur forme cubique ou parallélépipédique, qui permet de les monter, contrairement aux condensateurs enroulés qui sont ronds, dans les godets parallélépipédiques usuels pour condensateurs, sans la formation d'espaces morts en forme de coins. Or, les coupes obliques entraîneraient précisément la perte de l'avantage résidant dans la. forme rectangulaire de ces condensateurs.
Lorsqu'on donne au tambour un diamètre très grand et qu'on adopte pour le condensateur initial un nombre de couches à enrouler l'une sur l'autre relativement petit, on arrive, le cas échéant aussi sans application de mesures spéciales, à ce que, malgré une distance constante entre les intervalles de séparation sur la, bande diélectrique, on puisse diviser le condensateur initial cylindrique creux obtenu, par des coupes dirigées à peu près radialement.
Da.ns le cas où ceci est insuffisant on peut obtenir dans les couches distinctes des endroits de séparation disposés exactement en sens 'radial les uns au-dessus des autres en les produisant, seulement au moment de l'enroulement sur le tambour, par des dispositifs auxiliaires contrôlés en dépendance de la position du tambour. Par exemple, lorsque la couche métallique est exécutée à une épaisseur tellement faible qu'elle soit brulée sous l'influence d'étincelles y allant ou en venant, cette propriété peut être utilisée avantageusement dans le but qui vient d'être mentionné.
On enroulera dans ce cas des bandes diélectriques métallisées sans discontinuités et on produira les intervalles de séparation en disposant à un endroit déterminé, au-dessus du tambour d'enroulement, une électrode qui est mise sous haute tension dans certaines positions du tambour d'enroulement. On peut faire en sorte qu'il se produise, par exemple, chaque fois après une rotation du tambour suivant un angle de 10 , une décharge passant de cette 'électrode vers le tambour et laissant parallèlement à l'axe du tambour, une trace dépourvue de métal.
De cette manière on obtient sur le pourtour du tambour, 36 surfaces métalliques séparées les unes des autres, c'est-a-dire, 36 condensateurs qui peuvent être subdivisés davantage en condensateurs distincts par des coupes transversales à l'axe du tambour.
Mais dans ce cas on peut également empêcher la formation de la métallisation aux endroits voulus, de la manière décrite plus haut, par Inapplication de matière grasse ou analogue, pourvu @
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seulement qu'on mette Inapplication de la couche empê'chant la formation d'un préçipité métallique, donc par exemple de graisse ou d'huile, en dépendance de la position du tambour. Lorsqu'on applique la graisse sur la bande diélectrique par vaporisage, la condition indiquée peut être remplie en provoquant, chaque fois après une nouvelle rotation du tambour d'enroulement d'un angle de 10 , 1'ouverture¯de colite durée d'une tuyère d'un vaporisateur qui reste .autrement fermée, de sorte que la vapeur d'huile ou de graisse puisse s'en échapper.
Dans ce cas l'application de la substance empêchant la formation d'un précipité métallique, le vaporisage .au métal et l'enroulement en un condensateur initial de grandes dimensions devraient se àire par conséquent en une seule phase de travail..Au lieu d'ouvrir une tuyère à vapeur d'huile on peut aussi procéder inversement, en provoquant une fermeture de courte durée d'une tuyère à vapeur métallique en dépendance de l'angle de rotation du tambour d'enroulement.
Enfin, on peut réaliser la formation des intervalles séparateurs aussi par le procédé connu d'impression à l'huile.
En effet, on peut travailler dans ce cas .avec un fort glissement du rouleau imprimeur par rapport au support imprimé, de sorte que les figures imprimées soient tirées longitudinalement, sans être notablement souillées. Il est seulement nécessaire dans ce cas que le rouleau imprimeur appliquant la graisse soit accouplé au tambour d'enroulement p:ar un engrenage, de manière à réaliser l'impression des intervalles séparateurs toujours à des degrés déterminés.
Du reste,il n'est pas nécessaire de réaliser la fabrication de condensateurs initiaux de ce genre à partir de bandes diélectriques portant une couche de métallisation. On connaît un procédé suivant lequel on précipite, sur un grand tambour enrouleur, alternativement des couches de matière isolante et de méta.l, et on procède ensuite, après achèvement de la précipitation, au déchaussage du corps cylindrique creux ainsi formé,, composé de couches, du tambour d'enroulement, puis 'on le coupe suivant une génératrice, on l'aplatit et on l'utilise comme condensateur- Ce procédé peut également être appliqué d'une manière avantageuse à la fabrication de condensateurs initiaux si l'on procède de manière à réaliser, sur chaque couche diélectrique précipitée, d'abord l'impression des intervalles de séparation suivant l'un:
des procédés susmentionnés et qu'on applique seulement ensuite la métallisation, en ayant soin, également dans ce cas, que les intervalles de séparation produits sur les différentes couches se trouvent en une superposition radiale aussi exacte que possible.
Afin de pouvoir munir de raccordements les armatures des condensateurs divisionnaires obtenus par découpage du con- ensateur initial, il est nécessaire d'établir les coupes à travers le condensateur initial de manière que, dans chaque condensateur divisionnaire formé, les armatures des couches paires aboutissent à l'une des faces de coupe et,les armatures des couches impaires à une .autre face de coupe. Ceci s'obtient le mieux en décalant les surfaces métalliques des différentes couches, les unes par rapport aux autres, de manière que les intervalles de séparation des couches ou bandes 1, 3, 5, 7 etc. soient superposés mutuellement et chaque fois en regard des parties médianes des surfaces métalliques situées sur les couches ou bandes 2,4, 6,8 etc.
Lorsque, d'un condensateur initial de ce genre, on découpe un condensateur en pratiquant le sectionnement suivant deux plans d'intervalles de séparation voisins, on obtient sur le condensateur découpé à l'une des faces-
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de coupe les armatures paires et à l'autre face de coupe les armatures impaires. Ce dernier procédé est en outre avantageusement applicable à la fabrication de condensateurs à haute tension, en pratiquant les sectionnements non pas suivant chaque plan des intervalles de séparation mais en sautant un ou deux de ces plans et en coupant le condensateur initial chaque fois seulement dans le plan suivant.
On obtient de cette manière une mise en série de plusieurs armatures de condensateur, de sorte qu'un condensateur de ce genre peut être soumis à des tensions plus élevées qu'un condensateur comprenant seulement deux armatures.
Le décalage des armatures les unes par rapport aux autres peut se faire seulement dans une direction. Dans le sens perpendiculaire à cette dernière ce décalage n'est pas nécessaire. Par conséquent, lorsqu'on part de bandes diélectriques étroites, ou d.e rubans diélectriques, qui sont métallisés sur un côté jusqu'au bord, alors que sur l'autre côté ils présentent une marge exempte de métal, 'et qubn pose ou qu'on enroule ces bandes ou rubans les uns sur les autres de manière que, dans le condensateur initial ainsi formé, un bord métallisé succède sur chaque côté et chaque fois à un bord exempt de métal, il n'est pas nécessaire de décaler les différentes surfaces métalliques des bandes diélectriques encore dans le sens longitudinal de ces bandes ou rubans.
Les dessins annexésreprésentent quelques exemples d'exécution d'un condensateur fabriqué suivant le procédé faisant l'objet de la présente invention, à savoir: la. figure 1, un schéma de disposition des éléments constitutifs d'un condensateur initial.. la figure 2, une coupe transversale d'un tel condensateur initial, la figure 3, un schéma relatif à la figure 2, la figure 4, un condensateur initial plié, la figure 5, une coupe longitudinale et une coupe transversale d'un condensateur initial enroulé.
Sur la figure 1 les épaisseurs des différentes couches sont extrêmement exagérées, de même que le rapport de l'épaisseur des couches métalliques à l'épaisseur des couches diélectriques n'y est pas représenté en grandeurs usuellement normales.
La couche diélectrique 1 porte une couche métallique subdivisée en différentes surfaces distinctes 2, 3, 4,5, 6 et 7, alors que la couche métallique disposée sur la couche diélectrique 8 est subdivisée en une série de surfaces distinctes 9, 10, 11, 12 et 13. Au-dessous de la couche diélectrique 8 vient une couche métallique dont la subdivision correspond exactement à celle de la couche métallique supérieure supportée par 1, alors que la couche métallique suivante, disposée encore plus bas, correspond de nouveau exactement à celle supportée par la couche diélectrique 8. Les intervalles de séparation 14 et 15 de la couche métallique supérieure sont situés exactement au-dessus des intervalles de séparation 16,et 17 de la couche métallique suivante.
Par contre, les intervalles de séparation perpendiculaires aux précédents et situés dans les différentes couches sont décalés les uns par rapport aux autres, de manière que l'intervalle de séparation 18, dans la. couche métallique supportée par la couche diélectrique 8, se présente sous la partie médiane des surfaces 5,6 et 7, donc entre l'intervalle de séparation 19 et le bord 20 de la couche métallique supportée par la couche diélectrique 1.
Or, le long des intervalles de séparation 14 et 15 on peut donc couper ce condensateur initial en "bandes de condensateurs" dis-
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tinctes qui présentent alors la coupe longitudinale suivant la figure 2. Lorsqu'on coupe alors les bandes de condensateurs ainsi obtenues encore suivant les intervalles de séparation transversaux au sens longitudinal des dites bandes, à peu près suivant les lignes de coupe 21 et 22 représentées sur la figure 2, on obtient à la face de coupe 21, sur le condensateur situé entre ces deux plans de coupe, les possibilités de raccordements des armatures 23,24 et 25, et à la face de coupe 22 les possibilités de raccordement des armatures 26, 27 et 28.
On peut donc disposer de la manière connue sur la face de coupe 21 les amenées de courant pour une polarité et sur.la face de coupe 22 les amenées de courant pour l'autre polarité.
Par contre, entre les faces de coupe 22 et 29 on obtient un condensateur à trois armatures en série, donc un condensateur à haute tension. L'armature 30 est opposée à l'armature 31 et celle-ci est opposée, à son tour, à l'armature 32.
L'armature 31 elle-même n'est attestée ni par la coupe 22 ni par la coupe 27. Par contre, on trouve dans ce condensateur, à la face de coupe 22 la possibilité de raccordement à l'armature 32 et aux 'armatures correspondantes, et à la face de coupe 27 la possibilité de raccordement à 1'-armature 30 et aux armatures correspondant à cette dernière. On obtient donc un condensateur dont les connexions sont représentées schématiquement sur la figure 3.
Sur la figure 4 le chiffre de référence 35 désigne une large bande diélectrique métallisée sur les deux faces et pliée en zigzag; Elle porte sur une face les armatures métalliques 36, 37 et 38 qui sont séparées les unes des autres par les intervalles 39 et 40 exempts de métal.
Lorsqu'on coupe le condensateur, parallèlement à sa face d'extrémité visible dans le.dessin, suivant les intervalles de séparation 39 et 40, on obtient trois condensateurs plus étroits qui peuvent être subdivisés à leur tour en les séparant parallèlement aux couches à une hauteur voulue. Si l'on veut faire la subdivision par exemple suivant le plan 41, 42, il suffit de couper la bande diélectrique aux ciseaux seulement à l'endroit 43 pour réaliser une séparation complète en deux condensateurs.
Sur la figure 5 est représenté un condensateur initial comprenant, sur un noyau cylindrique creux 45, plusieurs couches concentriques de métal et de matière diélectrique. Pour plus de simplicité les différentes couches sont représentées sous une forme concentrique. En réalité les différentes spires distinctes sont disposées l'une sur 11-autre le plus souvent en spirale.
Mais ceci ne change rien au principe. Par l'un des procédés décrits plus haut on arrive à disposer les intervalles de séparation entre les surfaces divisionnaires des différentes couches, considérés en coupe transversale, radialement les uns audessus des autres. Après l'achèvement du condensateur de départ on peut donc détacher de ce dernier, par exemple par des coupes pratiquées suivant 46 et 47, une partie possédant, en section transversale, la forme d'un secteur circulaire. Avec la disposition représentée on peut obtenir ainsi 8 condensateurs en forme de secteurs circulaires, qui peuvent être divisés en condensateurs distincts ultérieurs par les coupes suivant 48,49, 50, etc, comme il ressort de la coupe longitudinale suivant la figure 5.
On remarquera de nouveau, particulièrement en ce qui concerne la représentation suivant la figure 5, qu'il s'agit ici de figures très schématiques. En réalité le diamètre du tambour creux 45 sera beaucoup plus grand relativement à l'épaisseur du condensateur initial qui y est enroulé, de sorte que l'angle entre les coupes distinctes menées radialement sera relativement petit.
On obtient de cette manière des condensateurs très approximativement rectangulaires.
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