EP0020253B1

EP0020253B1 - Collecteur isolé pour tube électronique de puissance

Info

Publication number: EP0020253B1
Application number: EP80400724A
Authority: EP
Inventors: René Nazet; Pierre Ribout
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1979-05-31
Filing date: 1980-05-23
Publication date: 1984-01-11
Also published as: US4358706A; JPS55161335A; FR2458139B1; DE3066080D1; FR2458139A1; EP0020253A1

Description

L'invention a pour objet un collecteur isolé pour tube électronique de puissance et un tube équipé d'un tel collecteur.
On sait que les collecteurs de tubes électroniques doivent être portés à des potentiels en valeur absolue élevés, afin de recevoir en fin de leur parcours les électrons du faisceau.
Le problème se pose donc d'assurer d'une part le refroidissement de ce collecteur, et d'autre part, pour des raisons de sécurité, son isolation électrique.
Or l'isolement électrique ne peut se faire qu'au moyen de pièces isolantes, par exemple de pièces en céramiques, tandis que les dispositifs de rayonnement de la chaleur sont en général métalliques. On est donc conduit à interposer entre le collecteur proprement dit et le radiateur, des pièces de céramique ou d'autres isolants. L'ensemble est donc composé de matériaux n'ayant pas les mêmes coefficients de dilatation thermique ce qui pose des problèmes de contraintes mécaniques en cours de fonctionnement.
Un tel collecteur est décrit dans le brevet U.S. 3.717.787. Ce collecteur comprend une partie sous tension, destinée à recevoir les électrons ayant cédé une partie de leur énergie cinétique à une onde progressive, un tube isolant entourant ladite partie et une enveloppe extérieure reliée à une source froide. Un ensemble conducteur de la chaleur, constitué de pièces élastiques pouvant se déformer à la fois suivant l'axe du collecteur et suivant ses sections droites, relie le tube isolant à l'enveloppe, les pièces étant respectivement ancrées sur la surface externe du tube isolant et sur la surface interne de l'enveloppe. Entre la partie sous tension et le tube isolant est interposé un manchon flexible, également conducteur de la chaleur et fixé par brasage à cex deux composants, lequel est muni de saillies embouties qui établissent le contact avec la surface interne du tube isolant.
La présente invention a pour objet un ensemble collecteur d'électrons et son dispositif de refroidissement, dans lequel ces problèmes de contraintes sont évités.
Le collecteur isolé pour tube de puissance selon l'invention est du type comprenant deux ensembles de moyens de laison élastique conducteurs de la chaleur, le premier reliant la partie soustension du collecteur à une pièce isolante, le second reliant la pièce isolante au radiateur, les moyens de liaison élastique étant constitués par des éléments ou parties d'éléments élastiques situés dans des plans de section droite et se succédant le long de l'axe. Ils se caractérisent et ce que ou bien les éléments ou parties d'éléments conformes de manière à pouvoir se déformer axialement comportent de manière alternée et de chaque côté, des parties en saillie ponctuelles par lesquelles ils sont fixés sur les parties entre lesquelles ils sont placés de manière à permettre aussi leur flexion dans un plan parallèle à l'axe ou bien les éléments ou parties d'éléments conformés de manière à pouvoir se déformer axialement comportent des premières parties en saillie et de part et d'autre des secondes parties respectivement correspondantes, les parties de l'un des ensembles étant ponctuelles, parties par lesquelles ils sont fixés sur les parties entre lesquelles ils sont placés de manière à permettre aussi leur flexion dans un plan parallèle à l'axe.
L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après en se référant aux dessins annexés parmi lesquels:

- la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention;
- les figures 2, 3, 4 représentent un premier exemple de réalisation des pièces élastiques;
- la figure 5 représente vu de côté un deuxième exemple de réalisation;
- les figures 6, 7 et 8 sont les vues partielles d'éléments composant l'ensemble de la figure 5;
- les figures 9, 10 et 11 sont des vues de dessus des mêmes éléments;
- la figure 12 est une vue en perspective et en arraché de l'ensemble de la figure 5.

Sur la figure 1, on voit en 1, de collecteur d'un tube à vide, par exemple un tube à ondes progressives. Ce collecteur comporte une enceinte de cuivre en forme de tube évidée dans sa partie centrale, qui a la forme d'un cône de révolution autour de l'axe du tube, qui est également l'axe du faisceau électronique quand le tube est en fonctionnement.
A la surface externe du tube est brasé un premier ensemble élastique 2, que l'on décrira plus loin. Cet ensemble 2 est brasé sur la partie interne d'un tube de céramique 3. La face externe de ce tube 3 est brasée à un deuxième ensemble élastique 4 qui supporte une pièce de cuivre 5, qui assure le refroidissement du collecteur. Ce dispositif a pour axe de révolution l'axe du collecteur.
On voit donc que le radiateur 5 est déconnecté électriquement du collecteur 1 et peut être à la masse, quel que soit le potentiel du collecteur.
Ceci étant on voit qu'en fonctionnement, le collecteur 1 a tendance à s'échauffer par absorption des électrons. Son coefficient de dilatation thermique est différent de celui de la céramique 3. Il en est de même du radiateur 5. Les deux ensembles 2 et 4, ont donc en cours de fonctionnement à supporter les contraintes qui en découlent.
L'invention permet de réaliser un ensemble capable de supporter ces contraintes.
La figure 2 et les figures 3 et 4 représentent respectivement une coupe transversale, et des vues partielles d'un premier exemple de réalisation du premier ou du deuxième ensemble.
Sur la figure 2, on voit l'ensemble 2 vu en coupe. Il est formé de deux séries de pièces 10 et 11, qui s'étendent parallèlement à l'axe du collecteur.
La totalité des pièces recouvre la face interne de la céramique et la face externe du collecteur.
Une pièce 10 est représentée figure 3. Elle comporte une épine dorsale 12. Cette épine dorsale porte des barrettes 13 (épine et barrettes peuvent former un ensemble monobloc ou être assemblées brasées). L'épine dorsale est brasée au collecteur et les barrettes à la céramique.
La pièce 11 comprend deux longerons 15 5 et 16 identiques. Chacun de ces longerons est relié à l'autre par un ensemble d'entretoises 17 séparées l'une de l'autre par des fentes dites de "souplesse" 18 qui se prolongent dans les longerons.
L'ensemble est élastique et peur se déformer en longueur dans le sens de la génératrice, ou en compression dans le plan de la section droite.
Les pièces 10 et 11 s'emboîtent de la façon indiquée figure 2, les épines dorsales et les longerons 15 et 16 étant brasés sur le collecteur.
L'ensemble 4 est analogue à l'ensemble 2.
Sur la figure 4 est représenté vu de côté un autre exemple de réalisation de l'ensemble 2. Comme dans le cas précédent, l'ensemble 4 est analogue à l'ensemble 2. Mais alors que l'un travaille en compression, l'autre travaille et extension et vice-versa.
L'ensemble 2 est composé d'éléments mécaniques souples 20 s'étendant essentiellement dans les plans de section droite du cylindre qui forme la surface extérieure du collecteur 1. Chaque élément comporte une succession d'attaches brasées alternativement aux points 21 sur le collecteur 1 et aux points 22 sur la céramique 3, le tout formant une ligne brisée. Ces éléments sont cambrés comme le montre la figure 5 dans un premier sens pour les éléments 30, et dans le sens inverse pour les éléments 31. Le plan 100 est sensiblement le plan médian du collecteur. Cette disposition divise par deux les déformations longitudinales des éléments.
La figure 7 représente de la même façon un élément de l'ensemble 4, dont les attaches s'appuient sur la manchon de céramique 3 et le radiateur 5 et sont brasées en 41 et 40 respectivement sur la céramique 3 et le radiateur 5.
La figure 8 montre une portion de l'ensemble 2 vu de côté.
La figure 9 représente un élément de l'ensemble 2 ou de l'ensemble 4 vu de face. Avant brasage, cet élément est circulaire et on voit clairement les points d'ancrage 21 et 22.
Au moment du brasage, et en fonctionnement, le cylindre 1 se dilate plus que la pièce 3 de la céramique.
Comme montré sur la figure 10, les points d'ancrage 21 s'éloignent alors de la circonférence sur laquelle ils sont inscrits en l'absence de brasage ou de fonctionnement.
Comme montré sur la figure 11, le même phénomène, pour l'ensemble 4 figure 1, a lieu mais en sens inverse. Ce sont les points 41 qui ancrés sur la céramique 3 restent fixes, les points 40 ancrés sur le cuivre 5 qui ont tendance à s'écarter.
On voit clairement sur la figure 12, en perspective et en arraché l'ensemble, collecteur 1, isolant 3, radiateur 5 et les pièces 2 et 4.
L'ensemble est entouré d'ailettes 6.
Bien entendu, l'invention peut s'appliquer à tous les tubes électroniques de puissance où le collecteur n'est pas à la masse.

Claims

1. Collecteur isolé pour tube électronique de puissance, fait de deux parties métalliques de même axe, dont l'une est le collecteur proprement dit (1), mis sous tension en fonctionnement, et l'autre consiste en un machon extérieur (5) entourant cette dernière, et d'une troisième partie, isolante (3), située dans l'espace compris entre les deux premières, ledit collecteur comportant, en outre des moyens de liaison élastique (2, 4) entre chacune des parties métalliques et la partie isolante, constitués par des éléments (30, 31) présentant des parties d'éléments élastiques, situés dans des plans de section droite et se succédant le long de l'axe et sur toute la hauteur du collecteur, caractérisé en ce que les élements (30, 31), conformés de manière à pouvoir se déformer axialement, comportent de manière alternée et de chaque côté des parties en saillie (21, 22) ponctuelles, par lesquelles ils sont fixés sur les parties entre lesquelles ils sont placés de manière à permettre la flexion desdites parties élastiques dans un plan parallèle à l'axe.

2. Collecteur isolé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments élastiques sont constitués par des rondelles métalliques minces cambrées (20), les cambrures situées dans un même plan axial étant orientées dans une direction sur une moitié de la hauteur du collecteur et dans la direction opposée sur l'autre moitié.

3. Collecteur isolé pour tube électronique de puissance, fait de deux parties métalliques de même axe, dont l'une est le collecteur proprement dit (1) mis sous tension en fonctionnement, et l'autre consiste en un manchon extérieur (5) entourant cette dernière, et d'une troisième partie, isolante (3), située dans l'espace compris entre les deux premières, ledit collecteur comportant, en outre, des moyens de liaison élastique (2, 4) entre chacune des parties métalliques et la partie isolante, constitués par des éléments (10, 11) présentant des parties élastiques (13, 17) situées dans des plans de section droite et se succédant le long de l'axe sur toute la hauteur du collecteur, caractérisé en ce que les éléments (10, 11), conformés de manière à pouvoir se déformer axialement, et lesdites parties élastiques (13, 17) comportent respectivement des premières parties en saillie (12, 15, 16) et, de part et d'autre desdites parties en saillie ou intercalées entre elles, des secondes parties ponctuelles, parties par lesquelles ils sont fixés sur les parties entre lesquelles ils sont placés de manière à permettre aussi la flexion des parties élastiques (13, 17) dans un plan parallèle à l'axe.

4. Collecteur isolé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les partes d'éléments élastiques superposées parallèlement à l'axe du collecteur appartiennent à deux types d'élements comportant chacun le long des génératrices de cylindres ayant pour axe l'axe du collecteur, des longerons (1 5, 16), une épine dorsale (12) et des fentes de souplesse, ces fentes séparant des tronçons de longerons pour une première sorte et des tronçons d'épine dorsale pour la deuxième sorte.

5. Collecteur isolé suivant la revendication 4 caractérisé en ce que les deux types d'éléments (10, 11) sont formés de barrettes rectilignes et parallèles, les barrettes (13) de l'un des types étant reliées entre elles d'un côté par une épine dorsale centrale (12) à angle droit, et étant évidées de l'autre en leur centre, sur la plus grande partie de leur longueur, les barrettes (17) de l'autre type étant reliées entre elles à leurs extrémités par deux longerons à angle droit (15, 16), d'un côté et munies d'une proéminence centrale de l'autre, lesdits types étant disposées de façon alternée autour de l'axe, leurs longerons et épine dorsale étant orientée parallèlement à l'axe et alternativement tournés vers l'intérieur et l'extérieur.