CH623956A5 - Method of coiling a metallised dielectric film capacitor and capacitor resulting from this method - Google Patents
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Description
L'invention concerne un procédé de bobinage d'un condensateur à film diélectrique métallisé; elle concerne également le condensateur résultant de ce procédé. The invention relates to a method of winding a metallized dielectric film capacitor; it also relates to the capacitor resulting from this process.
L'enroulement des films à diélectriques métallisés constituant les armatures de tels condensateurs est réalisé généralement sur machine à bobiner à l'aide d'une broche cylindrique, qui est ensuite retirée du bobinage, ou bien à l'aide d'un noyau rigide restant prisonnier dans le bobinage. Certaines de ces broches cylindriques sont constituées par deux parties demi-cylindriques entre lesquelles sont serrées les extrémités des films à enrouler. Les films sont superposés de manière qu'une face métallisée d'un film vienne au contact de la face non métallisée du film contigu. Chacun des films comporte aussi une marge non métallisée. The winding of metallized dielectric films constituting the armatures of such capacitors is generally carried out on a winding machine using a cylindrical spindle, which is then removed from the winding, or else using a remaining rigid core. prisoner in the winding. Some of these cylindrical pins consist of two semi-cylindrical parts between which the ends of the films to be wound are clamped. The films are superimposed so that a metallized face of a film comes into contact with the non-metallized face of the contiguous film. Each of the films also has a non-metallic margin.
En enroulant sur une broche cylindrique un certain nombre de tours de deux films métallisés superposés dont l'un possède une marge à droite, l'autre une marge à gauche, on obtient un bobinage cylindrique dont les spires apparaissent sur les tranches du bobinage. De ce fait, les spires d'une tranche correspondent à une armature et les spires de l'autre tranche à une autre armature du condensateur. By winding a number of turns of two superimposed metallized films on a cylindrical spindle, one of which has a margin on the right, the other a margin on the left, a cylindrical winding is obtained, the turns of which appear on the edges of the winding. Therefore, the turns of a wafer correspond to a frame and the turns of the other wafer to another frame of the capacitor.
Pour pouvoir établir une bonne connexion entre les bornes du condensateur et ces armatures, il est indispensable de réunir entre elles les spires d'une armature en recouvrant chaque tranche de bobinage d'une couche uniforme de métal. Ordinairement cette opération est réalisée en projetant du métal en fusion sous forme de grains très fins à l'aide d'un pistolet. Cette opération est dénommée, par les gens de métier, opération de schoopage. To be able to establish a good connection between the terminals of the capacitor and these armatures, it is essential to join together the turns of an armature by covering each winding section with a uniform layer of metal. Ordinarily this operation is carried out by projecting molten metal in the form of very fine grains using a gun. This operation is known by tradespeople as a schooping operation.
Dans le cas où on retire la broche ayant servi au bobinage, il reste un conduit axial à travers le bobinage cylindrique. In the case where the spindle used for winding is removed, there remains an axial conduit through the cylindrical winding.
Pendant cette opération de recouvrement des deux tranches par giclage, les grains de métal pénétreront donc dans le conduit axial si les orifices de celui-ci ne sont pas fermés. During this operation of covering the two wafers by spraying, the metal grains will therefore penetrate into the axial duct if the orifices of the latter are not closed.
L'accumulation de ces grains métalliques dans le conduit peut alors causer, soit un court-circuit franc entre les deux armatures, soit un mauvais isolement entre elles. The accumulation of these metal grains in the conduit can then cause either a short circuit between the two armatures, or poor insulation between them.
Pour boucher les orifices du conduit après retrait de la broche, on a recours à différents moyens de bouchage tels que grains de plomb et bouchons en caoutchouc ou plastique de forme conique. Mais ces moyens ralentissent la cadence et compliquent le processus d'automatisation. To plug the orifices of the conduit after removal of the pin, use is made of various plugging means such as lead grains and rubber or plastic plugs of conical shape. But these means slow the pace and complicate the automation process.
Pour éviter d'utiliser une broche cylindrique, on a tenté de la remplacer par un noyau cylindrique en verre ou en plastique restant en place dans le bobinage. Dans ce cas, l'accrochage des films sur le noyau nécessite un constituant adhésif. To avoid using a cylindrical pin, an attempt has been made to replace it with a cylindrical glass or plastic core remaining in place in the winding. In this case, the attachment of the films to the core requires an adhesive component.
En outre, le noyau dépasse la longueur du bobinage pour des raisons d'entraînement et il faut le raccourcir pour qu'il ne dépasse pas les tranches du bobinage, car celles-ci doivent autant que possible être plates avant leur métallisation. Ce processus diminue la cadende de fabrication et il est difficile de l'automatiser. In addition, the core exceeds the length of the winding for driving reasons and it must be shortened so that it does not exceed the edges of the winding, as these must as much as possible be flat before their metallization. This process decreases the production schedule and is difficult to automate.
Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients antérieurs en proposant un procédé facilement automatisable et qui permette de boucher hermétiquement les orifices du conduit résultant du retrait d'une broche cylindrique après bobinage, de sorte que l'opération de recouvrement par giclage de métal en fusion des tranches du bobinage n'entraîne plus de court-circuit ou de défait d'isolement entre armatures. The object of the present invention is to remedy the previous drawbacks by proposing a process which can be easily automated and which makes it possible to hermetically seal the orifices of the conduit resulting from the removal of a cylindrical spindle after winding, so that the operation of covering by spraying of molten metal of the winding sections no longer leads to short-circuit or insulation failure between armatures.
Le procédé selon l'invention, dans lequel des films diélectriques métallisés sur une face sont superposés et enroulés sur une broche formée par deux demi-broches mi-cylindriques, entre lesquelles sont serrées des extrémités des films est caractérisé en ce qu'au départ du bobinage, l'on insère une extrémité d'une feuille thermoplastique entre une des demi-broches et un des films à diélectriques métallisés, cette feuille ayant une largeur supérieure à celle des films métallisés, une longueur suffisante pour former, après bobinage, un tube axial dont les deux extrémités dépassent les bords des tranches du bobinage, en ce que l'on retire les deux demi-broches à la fin du bobinage et en ce que chaque extrémité débordant du tube est ensuite soumise à une source de chaleur pour la ramollir ou la fondre à l'état pâteux de façon à former des bourrelets en matière plastique qui pénètrent et obturent les orifices du tube axial sensiblement au niveau de chaque tranche. The method according to the invention, in which dielectric films metallized on one face are superimposed and wound on a spindle formed by two semi-cylindrical half-spindles, between which the ends of the films are clamped, is characterized in that at the start of the winding, one end of a thermoplastic sheet is inserted between one of the half-pins and one of the metallized dielectric films, this sheet having a width greater than that of the metallized films, a length sufficient to form, after winding, a tube axial, the two ends of which extend beyond the edges of the winding edges, in that the two half-pins are removed at the end of the winding and in that each projecting end of the tube is then subjected to a heat source to soften it or melt it in a pasty state so as to form beads of plastic material which penetrate and close the orifices of the axial tube substantially at the level of each wafer.
Chaque extrémité débordant du tube peut ensuite être soumise à une source de chaleur en vue de la ramollir suffisamment ou de la fondre à l'état pâteux de façon à obturer hermétiquement les deux orifices du tube, sensiblement au niveau des deux tranches du bobinage. Each projecting end of the tube can then be subjected to a heat source in order to soften it sufficiently or to melt it in a pasty state so as to hermetically seal the two orifices of the tube, substantially at the level of the two sections of the winding.
Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels : The objects and characteristics of the present invention will appear more clearly on reading the following description of exemplary embodiments, said description being made in relation to the attached drawings in which:
les fig. 1 et 2 représentent schématiquement la disposition des films et de la feuille thermoplastique avant le bobinage, fig. 1 and 2 schematically represent the arrangement of the films and of the thermoplastic sheet before winding,
la fig. 3 représente l'enroulement entre les deux demi-broches après environ un tour, fig. 3 represents the winding between the two half-pins after approximately one revolution,
la fig. 4 représente une vue en section diamétrale du bobinage terminé après retrait des demi-broches, fig. 4 represents a view in diametral section of the winding finished after removal of the half-pins,
la fig. 5 représente une autre vue en coupe longitudinale du bobinage terminé, fig. 5 shows another view in longitudinal section of the completed winding,
la fig. 6 représente une vue en coupe longitudinale après obturation des orifices du tube dans le bobinage, fig. 6 represents a view in longitudinal section after obturation of the orifices of the tube in the winding,
la fig. 7 représente une vue en coupe longitudinale après métallisation des tranches du bobinage, fig. 7 shows a view in longitudinal section after metallization of the winding sections,
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les fig. 1 et 2 montrent, au départ du bobinage, la disposition de deux films métallisés 10 et 11. Ces films sont superposés et intercalés avec une feuille thermoplastique 12 entre les deux demi-broches 13 et 14. fig. 1 and 2 show, at the start of the winding, the arrangement of two metallized films 10 and 11. These films are superimposed and interposed with a thermoplastic sheet 12 between the two half-pins 13 and 14.
Ces demi-broches sont serrées l'une contre l'autre, par des moyens de serrage connus antérieurement sur les machines de bobinage, en vue de former un axe pouvant être animé en rotation par un moteur 15. These half-spindles are clamped against each other, by clamping means previously known on the winding machines, in order to form an axis which can be driven in rotation by a motor 15.
Les deux films diélectriques 10 et 11 ont été représentés avec leur face métallisée (en pointillé, fig. 1) et les marges non métallisées, qui sont la marge droite 16 pour le film supérieur 10 et la marge gauche 17 pour le film inférieur 11. Les films sont décalés en largeur de manière que les spires du bobinage laissent sur chaque tranche une armature qui peut être métallisée par la suite. The two dielectric films 10 and 11 have been shown with their metallized face (dotted line, FIG. 1) and the non-metallized margins, which are the right margin 16 for the upper film 10 and the left margin 17 for the lower film 11. The films are shifted in width so that the turns of the winding leave a frame on each wafer which can subsequently be metallized.
La fig. 3 montre le début du processus de bobinage après environ un tour de rotation de la broche. Fig. 3 shows the start of the winding process after about one rotation of the spindle.
La largeur de la feuille thermoplastique 12 est légèrement supérieure à la largeur des films à bobiner de sorte que la feuille 12 déborde de la même quantité de part et d'autre des bords métallisés des films 10 et 11. Sa longueur doit être suffisante pour qu'elle forme un tube 18 qui tapisse complètement l'intérieur du conduit axial lorsque l'enroulement est terminé. The width of the thermoplastic sheet 12 is slightly greater than the width of the films to be wound so that the sheet 12 overflows by the same amount on either side of the metallized edges of the films 10 and 11. Its length must be sufficient for 'It forms a tube 18 which completely lines the inside of the axial duct when the winding is finished.
Le bobinage peut s'effectuer sur des machines à bobiner de type connu antérieurement dans ce domaine et ne présente pas plus de difficulté qu'auparavant. Winding can be carried out on winding machines of the type known previously in this field and presents no more difficulty than before.
Après la fin du bobinage, les demi-broches 13 et 14 sont retirées, laissant à l'intérieur du conduit axial le tube 18 en feuille thermoplastique qui est divisé longitudinalement en deux par une paroi interne 19 correspondant à l'extrémité de la feuille serrée précédemment entre les deux demi-broches (fig. 4). After the end of the winding, the half-pins 13 and 14 are withdrawn, leaving inside the axial duct the tube 18 made of thermoplastic sheet which is divided longitudinally in two by an internal wall 19 corresponding to the end of the tight sheet previously between the two half-pins (fig. 4).
Comme on avait donné une largeur plus grande à la feuille thermoplastique, les extrémités 20 et 21 du tube 18 dépassent respectivement les tranches 22 et 23 du bobinage (fig. 5). As the thermoplastic sheet has been given a greater width, the ends 20 and 21 of the tube 18 respectively exceed the edges 22 and 23 of the winding (fig. 5).
3 623 956 3,623,956
Les deux extrémités du tube 18 constitué par l'enroulement de la feuille offriront les quantités de matière plastique nécessaires au bouchage des orifices aux extrémités du tube 18. The two ends of the tube 18 formed by the winding of the sheet will provide the quantities of plastic material necessary for plugging the orifices at the ends of the tube 18.
Pour cela, ces extrémités 20 et 21 sont soumises à une source s de chaleur 24 (fig. 6), par exemple à une résistance chauffante, la chaleur étant réglée de façon à ramollir ou éventuellement à fondre à l'état pâteux la matière plastique constituant les extrémités 20 et 21 du tube 18 et à laisser intacts les films 10 et 11 à diélectriques métallisés du bobinage. L'expérience a montré que, io pour un conduit de faible diamètre (1 à 4 mm), habituel dans ce genre de condensateurs, chaque extrémité du tube 18 forme alors un bourrelet 25 de matière plastique qui pénètre dans l'orifice et l'obture hermétiquement. For this, these ends 20 and 21 are subjected to a heat source 24 (fig. 6), for example to a heating resistor, the heat being adjusted so as to soften or optionally to melt the plastic material in a pasty state. constituting the ends 20 and 21 of the tube 18 and leaving the films 10 and 11 with metallized dielectric of the winding intact. Experience has shown that, io for a small diameter conduit (1 to 4 mm), usual in this kind of capacitors, each end of the tube 18 then forms a bead 25 of plastic material which penetrates into the orifice and the close tightly.
Après refroidissement les bourrelets 25 présentent, au niveau 15 des tranches, une surface externe légèrement bombée. After cooling the beads 25 have, at the level of the edges, a slightly curved external surface.
Les orifices étant maintenant bouchés, on peut sans crainte appliquer une couche de métal 26 sur les deux tranches 22 et 23 du bobinage et par-dessus les surfaces des bourrelets 25 (fig. 7). Cette opération peut être effectuée par la méthode que les gens de 20 métier dénomment shoopage et qui consiste à gicler du métal en fusion (typiquement de l'étain) à l'aide d'un pistolet approprié. The orifices being now blocked, it is possible without fear to apply a layer of metal 26 to the two edges 22 and 23 of the winding and over the surfaces of the beads 25 (fig. 7). This can be accomplished by the method known to those skilled in the art of shooping, which is to spray molten metal (typically tin) using an appropriate gun.
Parce qu'elle est facilement automatisable, cette façon de boucher le conduit d'un bobinage s'est révélée beaucoup plus économique que les procédés de bouchage connus. 25 On pourra utiliser, comme feuille thermoplastique, par exemple une feuille de polystyrène biétirée et trempée. La feuille pourra être constituée par d'autres matières thermoplastiques connues, à condition que leur température de ramollissement ou de fusion corresponde à un état pâteux et qu'elle soit inférieure à 30 celle des films diélectriques métallisés. Because it is easily automated, this way of plugging the conduit of a winding has proven to be much more economical than known plugging methods. As a thermoplastic sheet, it is possible to use, for example, a bi-drawn and quenched polystyrene sheet. The sheet may be made up of other known thermoplastic materials, provided that their softening or melting temperature corresponds to a pasty state and that it is lower than that of metallized dielectric films.
Le procédé décrit s'applique aux condensateurs à films diélectriques métallisés où la matière première des films peut être constituée, par exemple, par du polytérephtalate d'éthylène du polycarbonate, du polypropylène, du polysulfone ou même du 35 papier. The process described applies to metallized dielectric film capacitors where the raw material of the films can consist, for example, of polyethylene terephthalate, polycarbonate, polypropylene, polysulfone or even paper.
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