FR2574586A1

FR2574586A1 - High-voltage capacitor of high energy density

Info

Publication number: FR2574586A1
Application number: FR8514706A
Authority: FR
Inventors: Albert Cansell; Michel Boussange
Original assignee: Atesys SA
Current assignee: Atesys SA
Priority date: 1985-10-02
Filing date: 1985-10-02
Publication date: 1986-06-13
Anticipated expiration: 2005-10-02
Also published as: FR2574586B1

Abstract

Elementary high-voltage capacitor of high energy density for applications in energy storage, discharge, switching or filtering, consisting of two conductive armatures separated by at least one sheet of dielectric, characterised in that at least one sheet of a first dielectric is associated with each armature, that each armature consists of a metallisation which has a resistance of 2 to 30 ohms per unit area, deposited on a second dielectric consisting of a support which has a fibrous structure promoting regeneration, so that the capacitor is regenerating (self-healing), that the capacitor is impregnated with a liquid dielectric and that the nature and the thickness of each of the dielectrics as well as the liquid dielectric are chosen so that at the time when the capacitor is subjected to its nominal voltage the ratio of the electrical field to the dielectric strength is substantially equal for each of the dielectrics. When this capacitor is charged at its nominal voltage, the average electrical field prevailing in the dielectric is approximately 200 V/ mu m to more than 400 V/ mu m, and its energy density per unit volume is from approximately 0.5 J/cm<3> to more than 2 J/cm<3>.

Description

La présente invention est le perfectionnement et
l'extension du champ d'applications d'un procédé initialement dé
posé dans la demande de brevet allemand " 3.312.076. Cette demande décrit un type de condensateur ayant une densité d'énergie
supérieure à 0,5 Joule/cm3 et pouvant atteindre 1,2 J/cm3, alors que d'après l'état de la technique précédant ce brevet, une densi
té d'énergie de 1 J/cm3 n1 avait jamais été atteinte
Le domaine entre 0,5 et 0,8 J/cm3 avait certes été atteint, mais exclusivement par des condensateurs utilisant un diélectrique particulier (fluorure de polyvinylidène, ayant le nom de marque "K-Film").Or, ces condensateurs au "K-Film n'atteignent cette densité d'énergie qu'au prix de pertes diélectriques tellement élevées que ces condensateurs sont totalement exclus pour des applications où le condensateur doit travailler de fa çon soutenue et à une certaine fréquence. Ils sont donc restreints à des applications ayant une fréquence de fonctionnement très réduite, telles que le défibrillateur cardiaque. Ces condensateurs ont d'autre part, en raison de ce diélectrique spécial, un prix au Joule de 3 à 4 fois plus élevé que les condensateurs ayant un diélectrique courant. Le type de condensateur faisant l'objet de ce brevet allemand n'ayant pas les inconvénients du "K-film" il est donc seul à pouvoir être considéré pour une densité d'énergie supérieure à 0,5 J/cm3 dans la plupart des cas autres que le défibrillateur cardiaque.The present invention is the improvement and
the extension of the field of applications of a process initially
laid down in German patent application "3,312,076. This application describes a type of capacitor having an energy density
greater than 0.5 Joule / cm3 and up to 1.2 J / cm3, while according to the state of the art preceding this patent, a density
energy of 1 J / cm3 n1 had never been reached
The range between 0.5 and 0.8 J / cm3 had certainly been reached, but exclusively by capacitors using a particular dielectric (polyvinylidene fluoride, having the brand name "K-Film"). However, these capacitors at " K-Film only achieve this energy density at the cost of such high dielectric losses that these capacitors are completely excluded for applications where the capacitor must work in a sustained manner and at a certain frequency. applications with a very low operating frequency, such as cardiac defibrillator. These capacitors on the other hand, due to this special dielectric, have a price per Joule 3 to 4 times higher than capacitors with a current dielectric. type of capacitor covered by this German patent not having the drawbacks of "K-film", it is therefore the only one that can be considered for an energy density greater than 0.5 J / cm3 in most cases at other than the cardiac defibrillator.

C'est ce fait qui a motivé la déposante à étendre le champ d'application de cette invention initiale et à la perfectionner. En effet, la demande antérieure était limitée à un champ d'applications identique ou proche de celui du défibrillateur cardiaque et la déposante a maintenant adapté l'application de son condensateur aux autres domaines que le défibrillateur cardiaque dans lesquels une densité d'énergie de 0,5 à 1,2 J/cm3 n'était pas connue jusqu a ce jour. Une autre motivation de la déposante était le fait que les densités d'énergies de 0,5 à 1,2 J/cm3, qui avaient été obtenues précédemment, n'avarient été atteintes que sur quelques prototypes et il était par la suite impossible d'obtenir les memes valeurs sur de nouvelles séries.L'objet de la présente invention consiste donc également à définir les principes de base cui sont à l'origine de ces densités d'énergies, de manière à pouvoir les reproduire de façon fiable et meme de les dépasser, pour atteindre des valeurs supérieures à 2 J/cm3. En ce qui concerne les nouveaux domaines visés, ce sont ceux d'un condensateur élémentaire de haute tension et de haute densité d'énergie ayant de très nombreuses applications telles que stockage d'énergie, décharge, commutation et filtrage ; il est du type général comportant deux armatures conductrices séparées par au moins une feuille de diélectrique, et ce condensateur élémentaire est caractérisé selon la présente invention par le fait qu'à chaque armature est associée au moins une feuille d'un premier diélectrique, que chaque armature est constituée d'une métallisation ayant une résistance par unité de surface de 2 à 30 Ohm, déposée sur un deu xième diélectrique consistant en un support ayant une structure fibreuse, favorisant la régénération, de telle manière que le condensateur soit régénérant (auto-cicatrisant), que le condensateur est imprégné d'un diélectrique liquide et que la nature et l'épaisseur de chacun des diélectriques ainsi que le diélectrique liquide sont choisis de telle manière qu'au moment où le condensateur est soumis à sa tension nominale le rapport entre le champ électrique et la rigidité diélectrique intrinsèque soit sensiblement égal pour chacun des diélectriques. Cette caractérisation décrit les moyens de base mis en oeuvre dans l'invention. Les performances qui peuvent être obtenues grâce à ces moyens sont le mieux résumées par deux grandeurs : le champ électrique moyen régnant dans le diélectrique du condensateur quand celui-ci travaille à sa tension nominale, ce champ est d'environ 200 V/pm à plus de 400 V/ym et la densité d'énergie volumique du condensateur à cette même tension, qui est de 0,5 J/cm3 à plus de 2 J/cm3.Nous montrerons d'ailleurs plus loin que ces deux performances, qui sont les plus marquantes d'un condensateur du type général visé plus haut, sont liées. It is this fact which motivated the applicant to extend the field of application of this initial invention and to improve it. Indeed, the previous application was limited to a field of applications identical to or close to that of the cardiac defibrillator and the applicant has now adapted the application of its capacitor to fields other than the cardiac defibrillator in which an energy density of 0 , 5 to 1.2 J / cm3 was not known until now. Another motivation of the applicant was the fact that the energy densities of 0.5 to 1.2 J / cm3, which had been obtained previously, were only reached on a few prototypes and it was subsequently impossible to determine. 'obtain the same values on new series. The object of the present invention therefore also consists in defining the basic principles which are at the origin of these energy densities, so as to be able to reproduce them reliably and even to exceed them, to reach values greater than 2 J / cm3. With regard to the new areas targeted, they are those of an elementary capacitor of high voltage and high energy density having a very large number of applications such as energy storage, discharge, switching and filtering; it is of the general type comprising two conductive reinforcements separated by at least one dielectric sheet, and this elementary capacitor is characterized according to the present invention in that each reinforcement is associated with at least one sheet of a first dielectric, which each armature consists of a metallization having a resistance per unit area of 2 to 30 Ohm, deposited on a second dielectric consisting of a support having a fibrous structure, promoting regeneration, such that the capacitor is regenerating (self-regenerating). healing), that the capacitor is impregnated with a liquid dielectric and that the nature and thickness of each of the dielectrics as well as the liquid dielectric are chosen such that when the capacitor is subjected to its nominal voltage the ratio between the electric field and the intrinsic dielectric strength is substantially equal for each of the dielectrics. This characterization describes the basic means implemented in the invention. The performances which can be obtained thanks to these means are best summarized by two quantities: the average electric field prevailing in the dielectric of the capacitor when this one works at its nominal voltage, this field is approximately 200 V / pm to more of 400 V / ym and the volume energy density of the capacitor at this same voltage, which is from 0.5 J / cm3 to more than 2 J / cm3. We will furthermore show that these two performances, which are the most prominent of a capacitor of the general type referred to above are linked.

Ce champ électrique élevé et cette haute densité d'énergie sont atteints grâce à deux facteurs prépondérants ; ces deux facteurs, qui se potentialisent mutuellement pour l'obtention des résultats donnés, sont les suivants 1. La faculté d'auto-cicatrisation 2. L'exploitation presque totale de la rigidité diélectrique de
chacun des diélectriques grâce à une répartition des champs
électriques proportionnellement à la rigidité de chacun des dié
lectriques.This high electric field and this high energy density are achieved thanks to two preponderant factors; these two factors, which mutually potentiate to obtain the given results, are the following 1. The faculty of self-healing 2. The almost total exploitation of the dielectric rigidity of
each of the dielectrics thanks to a distribution of the fields
electric proportional to the rigidity of each of the
electrical.

Définition : dans tout le texte nous entendons par "tension nominale" ("rated voltage") la tension d'utilisation maximale du con densateur. Elle correspond à une utilisation normale, c'est-à-dire avec une marge de sécurité suffisante, mais dans des applications où certaines contraintes, autres que la tension elle-même, sont faibles ou moyennes. Ces contraintes sont par exemple la fréquence de répétition si le condensateur est utilisé en décharge, la température, ou d'autres parametres. Si certains de ces paramètres sont élevés, le condensateur pourra travailler en "derating", à une tension d'utilisation particulière, inférieure à la tension "nominale".Definition: Throughout the text we mean by "rated voltage" the maximum operating voltage of the capacitor. It corresponds to normal use, that is to say with a sufficient safety margin, but in applications where certain stresses, other than the voltage itself, are low or medium. These constraints are for example the repetition frequency if the capacitor is used in discharge, the temperature, or other parameters. If some of these parameters are high, the capacitor will be able to operate in "derating" mode, at a particular operating voltage, lower than the "nominal" voltage.

1. FACULTE D'AUTO-CICATRISATION
L'auto-cicatrisation est la faculté de "guérir" un défaut d'isolement quand il survient, par volatilisation de la métallisation dans la région du claquage. On peut ainsi exploiter l'ensemble du diélectrique placé entre les deux armatures jusqu'à un degré très élevé, puisque les défauts qui apparaissent sont éliminés.1. FACULTY OF SELF-HEALING
Self-healing is the ability to "cure" an insulation defect when it occurs, by volatilization of the metallization in the region of the breakdown. It is thus possible to use the whole of the dielectric placed between the two reinforcements to a very high degree, since the defects which appear are eliminated.

Cette faculté permet donc de se rapprocher de la limi- te d'isolement de l'ensemble des diélectriques, quel que soit le niveau où cette limite est située. C'est le rôle du second diélectrique et des caractéristiques de métallisation d'assurer cette fonction d'auto-cicatrisation. This ability therefore makes it possible to approach the insulation limit of all the dielectrics, regardless of the level at which this limit is located. It is the role of the second dielectric and of the metallization characteristics to ensure this self-healing function.

En fait, le procédé d'auto-cicatrisation est connu depuis plusieurs décennies mais n'a jamais été utilisé dans les conditions stipulées par la présente invention, et n'a donc jamais conduit aux mêmes résultats. Ce procédé n'a en particulier jamais été utilisé à la fois à des niveaux de tension, d'énergie, et de champ électrique où l'invention le permet, car à certains de ces niveaux le phénomène ne pouvait plus être contrôlé et entraînait la destruction du condensateur. In fact, the self-healing process has been known for several decades but has never been used under the conditions stipulated by the present invention, and therefore has never led to the same results. In particular, this process has never been used at the same time at voltage, energy and electric field levels where the invention allows it, because at some of these levels the phenomenon could no longer be controlled and resulted in the destruction of the capacitor.

Ce probleme est parfaitement posé dans le brevet fran çais 79/08375 dont nous citons ci-après les termes
"Il est connu que lors des contrôles en fin de fabrication ou de l'utilisation de tels condensateurs, les défauts du diélectrique donnent lieu à des décharges locales en forme d'arcs, oxydant ou volatisant localement l'armature métallisée. Ces décharges sont utiles car elles restaurent ainsi l'isolement normal.This problem is perfectly posed in French patent 79/08375, the terms of which we quote below.
"It is known that during inspections at the end of manufacture or the use of such capacitors, the defects of the dielectric give rise to local discharges in the form of arcs, locally oxidizing or volatising the metallized reinforcement. These discharges are useful. because they thus restore normal isolation.

Ce processus est appelé "cicatrisation
Cependant, pour des condensateurs d'une certaine capacité, et des tensions supérieures à quelques centaines de volts, l'énergie disponible pour une de ces décharges locales est telle que le condensateur peut être au moins localement détruit. Ce risque est d'autant plus grand que l'énergie stockée dans un condensateur est proportionnelle au carré de la tension, ce qui aggrave le danger de destruction dans le cas des condensateurs à haute tension".This process is called "scarring
However, for capacitors of a certain capacity, and voltages greater than a few hundred volts, the energy available for one of these local discharges is such that the capacitor can be at least locally destroyed. This risk is all the greater as the energy stored in a capacitor is proportional to the square of the voltage, which worsens the danger of destruction in the case of high voltage capacitors ".

La solution à ce problème, proposée par le brevet NO 79/08375, est de cloisonner l'armature métallisée en de nombreuses parties par des lignes non conductrices, obtenues par faisceau laser, de manière à limiter l'énergie appelée au moment d'une cicatrisation. The solution to this problem, proposed by patent NO 79/08375, is to partition the metallized reinforcement into many parts by non-conductive lines, obtained by laser beam, so as to limit the energy demanded at the time of a healing.

Les valeurs de tension, de champ, et d'énergie que permet d'atteindre cette dernière solution sont 1500 V, 187 V/p m (1500 V : 8 P m), et 112 J. The voltage, field, and energy values that this last solution achieves are 1500 V, 187 V / p m (1500 V: 8 P m), and 112 J.

Mais la solution qui est proposée dans ce brevet a les inconvénients suivants
- complexité pour la démétallisation par faisceau laser, perte de capacité due à cette démétallisation, perte de capacité en fonctionnement au moment où l'un des créneaux métallisés est séparé.But the solution which is proposed in this patent has the following drawbacks
- complexity for demetallization by laser beam, loss of capacity due to this demetallization, loss of operating capacity when one of the metallized slots is separated.

D'autre part, les valeurs de tension, de champ et d'énergie obtenues dans ce brevet sont bien inférieurs à celles de la présente invention, dont les valeurs sont respectivement de 600 V à au moins 8000 V, 200 V/p m à plus de 400 V/ m et jusqu'à 500 J ou plus, pour un condensateur élémentaire. On the other hand, the voltage, field and energy values obtained in this patent are much lower than those of the present invention, the values of which are respectively from 600 V to at least 8000 V, 200 V / pm to more of 400 V / m and up to 500 J or more, for an elementary capacitor.

La solution donnée dans le présent brevet conduit donc à des résultats beaucoup plus intéressants, tout en utilisant des moyens plus simples, qui sont une métallisation ayant une résistance par unité de surface de 2 à 30 Ohms déposée sur le second diélectrique consistant en un support ayant une structure fibreuse imprégnée. En d'autres termes cette caractérisation, associée aux autres éléments de la présente invention, est à la base d'une "maîtrise' parfaite du phénomène de cicatrisation, et cela même pour les valeurs extrêmes de tension, de champ et d'énergies donnés plus haut.Cette maîtrise peut être mise en évidence par les constatations suivantes
- quand un condensateur conforme à l'invention est sujet à une cicatrisation, soit à cause d'une certaine durée de fonctionnement, soit parce que sa tension nominale est dépassée, l'énergie dissipée au moment de cette cicatrisation est toujours une très faible proportion de l'énergie totale du condensateur,
par exemple 1 %. Ainsi, un condensateur selon l'invention, chargé
à 5000 V, va par exemple voir baisser sa tension à environ 4980 V
par suite d'une cicatrisation. La faiblesse de la chute de tension
et d'énergie au moment de la cicatrisation est due au fait que le
courant qui circule vers l'endroit qui cicatrise est limité par la
résistance par unité de surface relativement élevée de la couche
métallisée.The solution given in the present patent therefore leads to much more interesting results, while using simpler means, which are a metallization having a resistance per unit area of 2 to 30 Ohms deposited on the second dielectric consisting of a support having an impregnated fibrous structure. In other words, this characterization, associated with the other elements of the present invention, is the basis of a perfect "control" of the phenomenon of cicatrization, and this even for the extreme values of voltage, field and given energies. This mastery can be demonstrated by the following observations
- When a capacitor according to the invention is subject to healing, either because of a certain operating time, or because its nominal voltage is exceeded, the energy dissipated at the time of this healing is always a very small proportion the total energy of the capacitor,
for example 1%. Thus, a capacitor according to the invention, charged
at 5000 V, for example will see its voltage drop to about 4980 V
as a result of scarring. The weakness of the blood pressure drop
and energy at the time of healing is due to the fact that the
current flowing to the healing area is limited by the
relatively high resistance per unit area of the layer
metallic.

L'épaisseur de métal étant d'autre part très réduite, la
masse de métal à volatiliser sera faible. Une caractéristique re
marquable du condensateur selon l'invention est que la tension du
condensateur n'a pas besoin de chuter pour arrêter le courant de
cicatrisation, il s'arrête de lui-même en raison de la résistance
de surface et de la finesse de la couche.The thickness of the metal being also very small, the
mass of metal to be volatilized will be low. A characteristic re
markable of the capacitor according to the invention is that the voltage of
capacitor does not need to drop to stop the current from
scarring, it stops on its own due to resistance
of surface and fineness of the layer.

- une démonstration d-e l'excellente maîtrise de la cicatri
sation dans un condensateur conforme à l'invention est l'expérien
ce suivante : on prend un bobinage de condensateur conforme à
l'invention, et on perce plusieurs couches de diélectrique en en
fonçant dans le bobinage une aiguille sur une profondeur d'environ
1 mm, perpendiculairement à son axe, puis on la retire. Par après,
on charge le condensateur. A la première charge il y aura quelques
très faibles crépitements (si le bobinage est à l'air) puis l'iso
lement sera à nouveau définitivement rétabli.- a demonstration of the excellent control of the cicatri
sation in a capacitor according to the invention is the experience
the following: we take a capacitor winding conforming to
invention, and several layers of dielectric are pierced by
driving a needle through the winding to a depth of about
1 mm, perpendicular to its axis, then it is removed. Afterwards,
the capacitor is charged. At the first charge there will be a few
very weak cracklings (if the winding is in the air) then the ISO
This will once again be definitively restored.

2. EXPLOITATION DES DEUX DIELECTRIQUES DANS LA MEME PROPORTION. 2. OPERATION OF THE TWO DIELECTRICS IN THE SAME PROPORTION.

Cette deuxième partie de la caractérisation principale se
potentialise avec la faculté de cicatrisation, car alors que cette
dernière permet d'aller jusqu'à la limite de l'isolement, la deu
xième partie permet d'élever cette limite à des valeurs jamais
atteintes.This second part of the main characterization is
potentiates with the faculty of cicatrization, because while this
last allows to go to the limit of isolation, the deu
xth part allows to raise this limit to values never
reached.

En effet, le fait de choisir les différents paramètres des -diélectriques de telle manière que le champ électrique dans chacun
soit dans un rapport constant par rapport à sa rigidité diélectri
que, permet d'exploiter les deux diélectriques à un même degré,
par exemple 80 %. Grâce à ce procédé, l'ensemble du diélectrique
sera mieux exploité et on peut atteindre un champ électrique moyen
d'un niveau sans précédent.Indeed, the fact of choosing the different parameters of the -dielectrics in such a way that the electric field in each
either in a constant ratio with respect to its dielectric strength
that, makes it possible to exploit the two dielectrics to the same degree,
for example 80%. Thanks to this process, the entire dielectric
will be better exploited and one can reach an average electric field
of an unprecedented level.

Les valeurs du champ électrique moyen obtenus dans nos dif
férentes réalisations vont de 200 V/ m à plus de 400 V/ m. Or on
démontre facilement que pour un condensateur bobiné la densité d'énergie volumique d est
#o #r,
d = 2 Er E2
2 avec # o = permittivité absolue du vide tr = permittivité relative du diélectrique
E = champ électrique dans le diélectrique d étant proportionnel à E2 il est clair que puisque l'invention permet un champ électrique plus que double par rapport à l'état de la technique (300 à 400 V/ m par rapport à 150 V/p m), il en résulte une densité d'énergie pour les condensateurs plus que 4 fois supérieure.The values of the average electric field obtained in our dif
various versions range from 200 V / m to over 400 V / m. But we
easily demonstrates that for a coiled capacitor the volume energy density d is
#gold,
d = 2 Er E2
2 with # o = absolute permittivity of the vacuum tr = relative permittivity of the dielectric
E = electric field in the dielectric d being proportional to E2 it is clear that since the invention allows an electric field more than double compared to the state of the art (300 to 400 V / m compared to 150 V / pm ), this results in an energy density for the capacitors more than 4 times higher.

Un procédé- préférentiel pour l'exploitation égale des deux films de diélectrique consiste dans le fait de choisir les types de ces deux diélectriques ainsi que le diélectrique liquide qui les imprègne de telle manière que pour chacun des diélectriques imprégnés le rapport entre sa résistance et son champ électrique maximal soit sensiblement égal. La constance de ce rapport devant en particulier être vérifiée au niveau élevé de champ électrique tel que le prévoit l'invention. Il est bien entendu que les conditions d'imprégnation (température, degré du vide, durée du traitement) permettent d'agir sur ces différents paramètres. Un tel procédé pour agir sur la répartition favorable des champs électriques dans un diélectrique mixte n'est pas du tout connu et est même en contradiction avec les lois électriques habituellement admises-. A preferred method for the equal use of the two dielectric films consists in choosing the types of these two dielectrics as well as the liquid dielectric which impregnates them in such a way that for each of the impregnated dielectrics the ratio between its resistance and its maximum electric field is approximately equal. The constancy of this ratio must in particular be verified at the high level of electric field as provided for by the invention. It is understood that the impregnation conditions (temperature, degree of vacuum, duration of the treatment) make it possible to act on these various parameters. Such a method for acting on the favorable distribution of electric fields in a mixed dielectric is not at all known and is even in contradiction with the electric laws usually admitted.

En effet, dans le cas d'un diélectrique mixte le champ électrique dans chacun des deux diélectriques dépend de plusieurs paramètres de ces diélectriques. Considérons la figure la.Indeed, in the case of a mixed dielectric, the electric field in each of the two dielectrics depends on several parameters of these dielectrics. Consider Figure 1a.

Les deux diélectriques (1) et (2) ont la même surface, des épaisseurs e1 et e2, des constantes diélectriques relatives t1 et 29 des résistivités r1 et r2 et, si on charge le condensateur à une tension U, il s'établit dans chacun des diélectriques des champs E1 et E2 et il apparaît sur chacun des diélectriques une tension U1 = E1 el et U2 = e
L'état de la technique admet universellement que dans le cas d'un tel diélectrique mixte les champs E1, E2 et par conséquent les tensions U1, U2 sont fonctions des constantes dié lectriques 51 et2 t2. On démontre que

The two dielectrics (1) and (2) have the same surface, thicknesses e1 and e2, relative dielectric constants t1 and 29, resistivities r1 and r2 and, if the capacitor is charged at a voltage U, it settles in each of the dielectrics of the fields E1 and E2 and there appears on each of the dielectrics a voltage U1 = E1 el and U2 = e
The state of the art universally admits that in the case of such a mixed dielectric, the fields E1, E2 and consequently the voltages U1, U2 are functions of the dielectric constants 51 and2 t2. We show that

Or, cette relation n'est vraie que pour un condensateur théorique qui n'a pas de résistance de fuite.De telles résistances de fuite R1 et R2 sont représentées sur la figure lb en parallèle sur des condensateurs C1 et C2 qui symbolisent les deux diélectriques 1 et 2. Dans la plupart des applications pratiques la relation (1) est vraie car R1 et R2 peuvent être considérés comme infinis. Si on considère les condensateurs C1 et C2 en série et sans résistances de fuite on a
U2 C1 (2) =
UI C2
L'hypothèse R1 et R2 infinis est justifiée dans pratiquement toutes les applications de l'état de la technique, car tous les condensateurs connus travaillent à champ électrique "faible" (inférieur à 200 V/p m).Dans ces conditions la résistivité du diélectrique que l'on peut exprimer de façon convention nelle en g .m mais aussi en Musa. p F représente pour un diélectri- que comme par exemple le polytéréphtalate d'éthylène une valeur de 50 000 M g . p F. Cette valeur qui est donnée dans la littérature pour un champ de quelques Volts/ pm seulement, correspond à une constante de temps de 50 000 secondes, -c < est-à-dire de 14 heures.However, this relation is only true for a theoretical capacitor which has no leakage resistance.Such leakage resistances R1 and R2 are represented in figure lb in parallel on capacitors C1 and C2 which symbolize the two dielectrics 1 and 2. In most practical applications the relation (1) is true because R1 and R2 can be considered as infinite. If we consider the capacitors C1 and C2 in series and without leakage resistors we have
U2 C1 (2) =
UI C2
The infinite R1 and R2 hypothesis is justified in practically all the applications of the state of the art, since all the known capacitors operate at a "weak" electric field (less than 200 V / pm). Under these conditions the resistivity of the dielectric which can be expressed conventionally in g .m but also in Musa. p F represents, for a dielectric such as for example polyethylene terephthalate, a value of 50,000 M g. p F. This value, which is given in the literature for a field of a few volts / pm only, corresponds to a time constant of 50,000 seconds, -c <that is to say 14 hours.

Comme le temp-s de charge d'un condensateur est toujours nettem-ent inférieur à ce temps, la résistance d'isolement n'aura pas le temps de modifier a répartition de tensions telle que exprimée par les relations (1) et (2).As the charging time of a capacitor is always much lower than this time, the insulation resistance will not have time to modify the distribution of voltages as expressed by relations (1) and (2 ).

Dans les conditions de l'invention par contre, qui consistent en particulier à se rapprocher le plus possible du champ limite permis par les diélectriques, c'est-à-dire de leur rigidité intrinsèque, les résistivités des diélectriques ne sont plus qu'une fraction de celles données dans la littérature, et alors les résistances d'isolement R1 et R2 ainsi que les constantes de temps R1 C1 et R2 C2 deviennent suffisamment faibles pour provoquer la répartition des tensions selon la relation
U R2 (3) =
U1 R c'est-à-dire
U1 U2 (4) --~-- =
R1 R2
Si on se place dans le cas ou U1 et U2- ont atteint leur valeur maximale, très proche du claquage, on a
U1 max U2 max (5)
R1 R2
Soit, en faisant intervenir le champ maximum de chacun des diélectriques E1 max et E2 max (rigidités diélectriques) ainsi que leurs résistivités respectives rl et r2 et les épaisseurs des diélectriques on obtient
E1 max el E2 max e2 (6)
r1 el r2 e2 soit
E1 max E2 max (7)
rl r2 relation qui traduit en principe un procédé préférentiel de choix des diélectriques et des conditions d'imprégnation prévu par l'invention.Under the conditions of the invention on the other hand, which consist in particular in coming as close as possible to the limiting field allowed by the dielectrics, that is to say to their intrinsic rigidity, the resistivities of the dielectrics are no more than one fraction of those given in the literature, and then the insulation resistances R1 and R2 as well as the time constants R1 C1 and R2 C2 become sufficiently low to cause the distribution of the voltages according to the relation
U R2 (3) =
U1 R i.e.
U1 U2 (4) - ~ - =
R1 R2
If we place ourselves in the case where U1 and U2- have reached their maximum value, very close to breakdown, we have
U1 max U2 max (5)
R1 R2
Either, by using the maximum field of each of the dielectrics E1 max and E2 max (dielectric stiffnesses) as well as their respective resistivities r1 and r2 and the thicknesses of the dielectrics, we obtain
E1 max el E2 max e2 (6)
r1 el r2 e2 that is
E1 max E2 max (7)
rl r2 relation which in principle translates a preferred method for choosing the dielectrics and the impregnation conditions provided for by the invention.

Mais il faut cependant remarquer que la relation (7) n'est valable que sur un plan purement théorique. En effet, en pratique il vaut mieux se limiter à l'utilisation des relations (3) ou (4) faisant intervenir la résistance d'isolement totale d'une épaisseur de couche donnée plutôt que sa résistivité. Car pour établir les relations (6) et (7) on a posé les hypothèses
R1 = rl el et R2 =r2 e2 alors que notre expérience a montré que ces hypothèses ne sont pas vérifiées pour des films de diélectriques minces et soumis à des champs élevés. Nous avons constaté que pour de tels films R n'est pas une fonction linéaire de l'épaisseur, c'est-à-dire la résistivité n' est pas une constante. Par exemple pour des films de polyester de 3 à 5 p m la résistivité est bien plus faible que pour une épaisseur de 8 à 12 au m.Ces résistivités étant bien entendu toujours mesurées à champ élevé. Le choix des diélectriques doit donc se faire selon la relation (4) et doit tenir compte des épaisseurs de diélectrique particuliàres. But it should however be noted that relation (7) is only valid on a purely theoretical level. Indeed, in practice it is better to limit oneself to the use of relations (3) or (4) involving the total insulation resistance of a given layer thickness rather than its resistivity. Because to establish the relations (6) and (7) we have posed the hypotheses
R1 = rl el and R2 = r2 e2 while our experience has shown that these hypotheses are not verified for thin dielectric films subjected to high fields. We have found that for such films R is not a linear function of thickness, i.e. resistivity is not a constant. For example, for polyester films of 3 to 5 μm, the resistivity is much lower than for a thickness of 8 to 12 per m. These resistivities are of course always measured at high field. The choice of dielectrics must therefore be made according to relation (4) and must take into account the particular dielectric thicknesses.

Considérons (fig. la) un ensemble constitué de deux diélectriques dont l'un (1) est solide et constitué d'une matière plastique homogène et l'autre (2) est poreux et fibreux, le tout étant imprégné d'une huile isolante. Let us consider (fig. La) an assembly made up of two dielectrics of which one (1) is solid and made of a homogeneous plastic material and the other (2) is porous and fibrous, the whole being impregnated with an insulating oil. .

Si on étudie ces diélectriques sur le plan de leur résistivité, on peut admettre en première approximation que le diélectrique 2 se comporte comme un réservoir d'huile et possède une grande partie des caractéristiques de cette dernière, alors que le diélectrique 1 qui est solide a essentiellement les caractéristiques du matériau qui le constitue. If we study these dielectrics in terms of their resistivity, we can assume as a first approximation that dielectric 2 behaves like an oil reservoir and has a large part of the latter's characteristics, while dielectric 1 which is solid has essentially the characteristics of the material which constitutes it.

Selon les connaissances de l'état de la technique, quand un tel diélectrique solide est utilisé seul ou en combinaison avec un autre et s'il est imprégné huile, on admet que cette dernière ne sert qu'à renforcer les points faibles du diélectrique et à améliorer la rigidité diélectrique à ces endroits. On compte aussi sur une diminution des effets corona en particulier au niveau des bords et des arêtes. En ce qui concerne la résistivité d'un diélectrique solide, on admettait toujours que c'était une caractéristique uniquement propre au matériau lui-même. According to the knowledge of the state of the art, when such a solid dielectric is used alone or in combination with another and if it is impregnated with oil, it is assumed that the latter only serves to reinforce the weak points of the dielectric and to improve the dielectric strength at these locations. There is also a reduction in corona effects, in particular at the edges and edges. Regarding the resistivity of a solid dielectric, it was always assumed that this was a characteristic unique to the material itself.

Dans le cadre des résultats de la présente invention par contre, et en tout cas pour les champs élevés qui y sont prévus le diélectrique 1 a une résistivité qui n'est pas constante, mais qui est d'abord proportionnelle à l'épaisseur de film qui a été choisie, et ensuite, pour une épaisseur donnée, cette résistivité (ou la résistance dans le cas de cette épaisseur particulière) est une fonction décroissante du champ électrique. Enfin, cette résis tivité n'est plus exclusivement liée au matériau, mais est fortement fonction de l'huile qui l'imprègne. Cette découverte a été faite par hasard : nous avons réalisé un premier condensateur selon l'invention, qui avait une densité d'énergie de 1,3 J/cm3 obtenue d'une façon parfaitement fiable et reproductible. Ce condensateur était imprégné d'huile silicone.Par la suite, nous avons fabriqué un deuxième condensateur exactement identique au premier,. In the context of the results of the present invention on the other hand, and in any case for the high fields which are provided therein, the dielectric 1 has a resistivity which is not constant, but which is first of all proportional to the film thickness. which has been chosen, and then, for a given thickness, this resistivity (or resistance in the case of this particular thickness) is a decreasing function of the electric field. Finally, this resistance is no longer exclusively linked to the material, but is strongly dependent on the oil which impregnates it. This discovery was made by chance: we produced a first capacitor according to the invention, which had an energy density of 1.3 J / cm3 obtained in a perfectly reliable and reproducible manner. This capacitor was impregnated with silicone oil. Subsequently, we made a second capacitor exactly identical to the first one.

mais imprégné d'huile de ricin.but impregnated with castor oil.

La tension de charge de ce deuxième condensateur ne pouvait plus atteindre que 75 % de la tension du condensateur pré- cédent et sa densité d'énergie était donc réduite à 56 Z de celle du premier condensateur. Or, les caractéristiques d'isolement de l'huile de ricin sont pratiquement aussi bonnes que celles. de l'huile de silicone. En calculant l'énergie contenue dans chacun des diélectriques du premier condensateur, on a constaté que l'éner- gie contenue dans le diélectrique 1 représentait environ 85 Z de son énergie totale. Le déficit d'énergie du deuxième condensateur devait donc provenir au moins pour une grande part du diélectrique 1,. puisque ce condensateur avait perdu 44 Z de son énergie totale. The charge voltage of this second capacitor could only reach 75% of the voltage of the previous capacitor and its energy density was therefore reduced to 56 Z of that of the first capacitor. However, the isolation characteristics of castor oil are almost as good as those. silicone oil. By calculating the energy contained in each of the dielectrics of the first capacitor, it was found that the energy contained in dielectric 1 represented approximately 85% of its total energy. The energy deficit of the second capacitor must therefore come at least for a large part from the dielectric 1 ,. since this capacitor had lost 44 Z of its total energy.

Ce déficit d'énergie du deuxième condensateur ne pouvait donc pas provenir uniquement du- diélectrique 2 que ce soit pour des raisons de résistance ou pour des raisons de rigidité de ce diélectrique et de son huile. Comme la rigidité diélectrique de l'huile du deuxième condensateur était aussi bonne que celle du premier, le déficit d'énergie du diélectrique 1 ne pouvait avoir pour cause une question de rigidité diélectrique, mais uniquement une modifier cation de résistance et une mauvaise répartition des tensions par rapport aux rigidités, comme l'enseigne l'invention.This energy deficit of the second capacitor could not therefore come solely from the dielectric 2, whether for reasons of resistance or for reasons of rigidity of this dielectric and of its oil. As the dielectric strength of the oil of the second capacitor was as good as that of the first, the energy deficit of dielectric 1 could not be caused by a question of dielectric strength, but only a change in resistance cation and poor distribution of tensions with respect to rigidities, as the invention teaches.

Il fallait donc que l'huile joue un rôle dans la résistance et la résistivité du diélectrique 1, ce qui à notre connaissance n'est pas admis couramment pour un diélectrique solide. It was therefore necessary for the oil to play a role in the resistance and the resistivity of the dielectric 1, which to our knowledge is not commonly accepted for a solid dielectric.

La preuve étant là, nous avons émis l'explication suivante : la raison probable est que les films de matière plastique minces ont un certain nombre de micro-trous. Le nombre de ces trous par unité de surface est inversement pro-portionnel à l'épaisseur. Au dessus d'une -certaine épaisseur, les films sont probablement "étanches".The proof being there, we offered the following explanation: the probable reason is that thin plastic films have a number of micro-holes. The number of these holes per unit area is inversely proportional to the thickness. Above a certain thickness, the films are probably "waterproof".

Ces micro-trous sont assez fins pour nepas entraîner un claquage du diélectrique. Ils sont distincts d'une part des "cratères" du film qui sont des crevasses sur une profondeur partielle du diélectrique mais qui sont plus larges et provoquent le claquage à une certaine tension et, d'autre part, des "micro-cav-ités" qui sont des cavités microscopiques, remplies d'air ou d'huile, mais ne communiquant pas forcément entre elles. Les micro-trous quant à eux, plus ou moins remplis d'huile d'imprégnation, sont assez nombreux pour un film mince pour que, sous champ élevé, leur présence en parallèle conduise àun courant à travers l'huile dont ils sont remplis.Ce courant est dû à des phénomènes d'ionisation, ou à des impuretés ou à l'humidité résiduelle de l'huile. Il se traduit par un abaissement virtuel de la résistance d'isolement du film. Ce phénomène s' ajoute aux courants de polarisation et d'ionisation du matériau lui-même, et risque d'être confondu avec ces derniers. Mais dans nos conditions l'existence d'un courant par micro-trous est obligée.These micro-holes are fine enough not to cause dielectric breakdown. They are distinct on the one hand from the "craters" of the film which are crevices over a partial depth of the dielectric but which are wider and cause breakdown at a certain voltage and, on the other hand, from "micro-cavities. "which are microscopic cavities, filled with air or oil, but not necessarily communicating with each other. The micro-holes for their part, more or less filled with impregnating oil, are numerous enough for a thin film so that, under a high field, their presence in parallel leads to a current through the oil with which they are filled. This current is due to ionization phenomena, or to impurities or residual moisture in the oil. It results in a virtual lowering of the insulation resistance of the film. This phenomenon is added to the polarization and ionization currents of the material itself, and risks being confused with the latter. But under our conditions the existence of a current by micro-holes is obligatory.

C'est en faisant varier les types d'huile et leurs conditions dtim- prégnation et en mesurant les résistances de fuite (à champ élevé) des condensateurs réalisés que nous avons trouvé des variations de résistance telles qu'elles ne pouvaient provenir que d'une conduction à travers des passages mécaniques du diélectrique 1 remplis d'huile. Si le film plastique avait été étanché, l'huile n'aurait pu avoir une telle influence.It was by varying the types of oil and their impregnation conditions and by measuring the leakage resistances (at high field) of the capacitors made that we found variations in resistance such that they could only come from conduction through mechanical passages of the dielectric 1 filled with oil. If the plastic film had been sealed, the oil could not have had such an influence.

Dans l'exemple du deuxième condensateur décrit cidessus, le déficit d'énergie était donc dû à un abaissement de la résistance R1 (figure lb) tel que le champ dans le diélectrique 1 a été réduit par suite de l'influence de la relation (3). Le champ dans le diélectrique 2 s'est trouvé d'autant plus élevé et avait atteint sa limite pour une tension très inférieure de ce condensateur par rapport au premier. L-'abaissem-ent excessif de R1 dans ce deuxième condensateur a été confirmé par des mesures d'auto décharge. In the example of the second capacitor described above, the energy deficit was therefore due to a lowering of the resistance R1 (figure lb) such that the field in the dielectric 1 was reduced as a result of the influence of the relation ( 3). The field in the dielectric 2 was found to be all the higher and had reached its limit for a much lower voltage of this capacitor compared to the first. The excessive lowering of R1 in this second capacitor was confirmed by self-discharge measurements.

Ces mesures traduisent la résistance de fuite totale du condensateur, dans laquelle R1 est comprise pour une part importante. On peut aussi vérifier que l'auto-décharge concerne une part d'énergie qui ne peut provenir que du diélectrique 1. L'expérience décrite montre que la densité d'énergie du premier condensateur repose sur les relations de résistances prévues par l'invention, qui dans le deuxième condensateur ont été détériorées en changeant l'imprégnant.These measurements reflect the total leakage resistance of the capacitor, in which R1 is included for a large part. It is also possible to verify that the self-discharge concerns a part of energy which can only come from the dielectric 1. The experiment described shows that the energy density of the first capacitor is based on the resistance relationships provided for by the invention. , which in the second capacitor have been damaged by changing the impregnation.

Il est d'ailleurs possible qu'une huile de ricin de nature diffé rente, ou ayant subi un autre traitement, puisse répondre aux con ditiùns de l'invention. D'autres types d'huiles, minérales ou organiques, sont également envisageables.It is moreover possible that a castor oil of a different nature, or which has undergone another treatment, may meet the requirements of the invention. Other types of oils, mineral or organic, are also possible.

Un effet remarquable dans les condensateurs selon l'invention est le fait que le processus de répartition des tensions des deux diélectriques en fonction des résistances d'isolement (ou de fuites) ne débute qu'à partir d'un champ élevé, où précisément cette bonne répartition est importante. A remarkable effect in the capacitors according to the invention is the fact that the process of distributing the voltages of the two dielectrics as a function of the insulation resistances (or of leaks) only begins from a high field, where precisely this good distribution is important.

Lorsque la résistance d'isolement baisse pour l'un ou l'autre des deux diélectriques au fur et à mesure que le champ électrique se rapproche notablement (par exemple 70 ou 80 Z) du champ maximal, il n'est pas certain que cette réduction de résistance d'isolement se fasse dans les mêmes proportions pour chacun des diélectriques. Dans certaines applications de l'invention, la rigidité diélectrique ou champ électrique limite de chacun des diélectriques, est exploitée à environ 8-0 Z. Le fait que, dans ce diélectrique, il n' apparaît que peu de claquages, montre que les résistances d'isolement à ce champ électrique élevé se réduisent dans des proportions qui sont en tous cas favorables à la bonne répartition des champs électriques sur les deux diélectriques. When the insulation resistance drops for one or the other of the two dielectrics as the electric field approaches significantly (for example 70 or 80 Z) the maximum field, it is not certain that this reduction in insulation resistance occurs in the same proportions for each of the dielectrics. In certain applications of the invention, the dielectric strength or limiting electric field of each of the dielectrics is exploited at approximately 8-0 Z. The fact that, in this dielectric, only few breakdowns appear, shows that the resistances isolation to this high electric field are reduced in proportions which are in any case favorable to the good distribution of the electric fields on the two dielectrics.

La réduction de résistance d'isolement à champ électrique élevé s'effectue déjà au cours de la charge du condensateur. Lorsque le champ électrique dans l'un des diélectriques se -rapproche du champ limite, alors la résistance d'isolement de ce diélectrique décroit automatiquement, son champ électrique augmente moins vite, alors que le champ de vautre diélectrique va croîtra plus vite. On comprend ce phénomène si on considère le schéma équivalent décrit plus haut. Ainsi au.cours d'une charge, la variation de résistance d'isolement en fonction du champ a pour conséquence que dans chacun des diélectriques le rapport entre le champ électrique effectif et le champ électrique limite reste sensiblement le même, et assure ainsi les conditions qui font l'objet de l'invention.Plus le champ électrique se rapproche du champ limite, plus la résistance d'isolement devient faible.The reduction of insulation resistance at high electric field already takes place during the charging of the capacitor. When the electric field in one of the dielectrics approaches the limit field, then the insulation resistance of this dielectric decreases automatically, its electric field increases less quickly, while the dielectric wall field will increase more quickly. We understand this phenomenon if we consider the equivalent scheme described above. Thus, during a charge, the variation in insulation resistance as a function of the field has the consequence that in each of the dielectrics the ratio between the effective electric field and the limiting electric field remains substantially the same, and thus ensures the conditions. which are the subject of the invention. The closer the electric field is to the limit field, the lower the insulation resistance becomes.

Cette auto-régulation ne fonctionne bien entendu que dans une certaine plage. Si pour un diélectrique donné son champ limite est atteint alo-rs que le condensateur n'est qu'à une fraction de sa tension maximale escomptée, alors le condensateur ne pourra pas atteindre cette tension. Le remède consistera dans ce cas à mieux choisir les résistances d'isolement R1 et R2. This self-regulation of course only works within a certain range. If for a given dielectric its limiting field is reached while the capacitor is only a fraction of its expected maximum voltage, then the capacitor will not be able to reach this voltage. The remedy in this case will consist in better choosing the insulation resistors R1 and R2.

La diminution de résistance d'isolement à champ élec- trique élevé a été mise en évidence à l'aide du dispositif de mesure suivant : on a réalisé un condensateur conforme à l'invention, constitué d'une couche de papier métallisé et de deux couches de polyester (pour chaque armature) et d'un diélectrique liquide consistant en huile de siliccne. Ce condensateur avait une capacité d'environ 20 u F. Entre les bornes de ce condensateur fut branchée une résistance extérieure de 1 Gigaohm (G Ohm). Le condensateur a été chargé à une tension continue de 4280 V, et la décroissance de la tension dans le temps a été enregistrée. La courbe de décharge ne montrait que de petites déviations par rapport à la courbe théorique de décharge d'un condensateur parfait (sans pertes) sur une résistance de 1 G ohm.On en déduit que la résistance interne du condensateur à la tension de 4280 V est très supérieure à 1 G ohm, de l'ordre de 100 Gohms. Dans une même expérience le même condensateur a été chargé à 6000 V, ce qui est sa tension nominale : après 38 minutes déjà, la tension était tombée à 5000 V. Si on considère cette chute de tension comme étant le résultat d'une résistance d'isolement constante, en parallèle sur la résistance de 1 G ohm mais à l'intérieur du condensateur (R1 + R2), elle a une valeur de 1,55 Gohms. En analysant la pente de la courbe de décharge dans le voisinage immédiat de l'instant où la charge complète était atteinte on a trouvé une pente extrêmement inférieure à celle qu'aurait une exponentielle naturelle et on a pu en déduire une constante de temps instantanée inférieure à une seconde à cet instant particulier de la courbe.Cette constante de temps affaiblie exerce déjà son influence à la fin de l'opération de charge et modifie déjà favorablement les intensités de champ dans les diélectriques avant que la charge ne soit terminée. A partir du début de la courbe de décharge, la constante de temps, qui est alors très faible, commence à croître pour atteindre après un certain temps la valeur qu'elle a à -la fin de la courbe, qui est une exponentielle naturelle. Cette croissance est tellement rapide que le condensateur atteint très vite une résistance d'isolement élevée. Dès que l'équi- librage des tensions U et U2 selon l'invention est terminé les fuites deviennent très faibles. The reduction in insulation resistance at a high electric field was demonstrated with the aid of the following measuring device: a capacitor in accordance with the invention was produced, consisting of a layer of metallized paper and two layers of polyester (for each reinforcement) and a liquid dielectric consisting of silicone oil. This capacitor had a capacity of about 20 u F. Between the terminals of this capacitor was connected an external resistor of 1 Gigaohm (G Ohm). The capacitor was charged to a DC voltage of 4280 V, and the voltage decay over time was recorded. The discharge curve showed only small deviations from the theoretical discharge curve of a perfect capacitor (without losses) on a resistance of 1 G ohm, we deduce that the internal resistance of the capacitor at the voltage of 4280 V is much greater than 1 G ohm, of the order of 100 Gohms. In the same experiment the same capacitor was charged to 6000 V, which is its nominal voltage: after 38 minutes already, the voltage had fallen to 5000 V. If we consider this voltage drop as being the result of a resistance d constant insulation, in parallel with the 1 G ohm resistor but inside the capacitor (R1 + R2), it has a value of 1.55 Gohms. By analyzing the slope of the discharge curve in the immediate vicinity of the instant at which full charge was reached, a slope was found to be extremely less than that which a natural exponential would have and a lower instantaneous time constant could be deduced from it. at one second at this particular instant of the curve. This weakened time constant is already exerting its influence at the end of the charging operation and already favorably modifying the field strengths in the dielectrics before the charging is completed. From the start of the discharge curve, the time constant, which is then very low, begins to increase, reaching after a certain time the value it has at the end of the curve, which is a natural exponential. This growth is so rapid that the capacitor very quickly reaches a high insulation resistance. As soon as the balancing of the voltages U and U2 according to the invention is completed, the leaks become very low.

La résistance d'isolement ou la constante de temps, qui sont fortement diminués au début de la courbe de décharge, indiquent la diminution d'au moins une des deux résistances d'isolement des diélectriques mis en série (R1, R2). The insulation resistance or the time constant, which are sharply reduced at the start of the discharge curve, indicate the reduction of at least one of the two insulation resistances of the dielectrics placed in series (R1, R2).

La forte diminution de la résistance d'isolement à l'approche de la valeur du champ limite a encore l'effet suivant, qui est favorable pour la durée de vie du condensateur : si l'on suppose que le condensateur décrit est chargé pour la première fois à une tension de 6000 V, chaque élément de condensateur C1, C2 correspondant à chaque diélectrique 1 et 2 de la figure lb, devrait accumuler la même charge Q stil n'y avait pasd'auto-décharge par les résistances d'isolement. L'auto-décharge, qui en général n'est pas la même pour les deux diélectriques, fait que l'un des deux éléments de condensateur C1 ou C2 contiendra après un certain temps une charge plus petite que l'autre.Si maintenant on décharge tout le condensateur à l'extérieur de façon à mesurer O V à ses bornes, les éléments de condensateur C1 et C2 ne seront pas complètement déchargés à cause de leur charge différente avant la décharge celui qui n'a pas eu de pertes internes de charge, restera partiellement chargé avec la polarité initiale et l'autre sera chargé avec une polarité inverse. Les tensions qui restent aux bornes de ces éléments de condensateur sont suffisamment petites pour que la résistance d'isolement puisse être considérée comme infinie. Les éléments C1 et C2 peuvent donc garder leur charge sur une période longue, par exemple plusieurs semaines ou mois. The sharp decrease in insulation resistance as the limit field value approaches again has the following effect, which is favorable for the life of the capacitor: if it is assumed that the described capacitor is charged for the first time at a voltage of 6000 V, each capacitor element C1, C2 corresponding to each dielectric 1 and 2 in figure lb, should accumulate the same charge Q if there was no self-discharge by the insulation resistors . Self-discharge, which in general is not the same for the two dielectrics, causes one of the two capacitor elements C1 or C2 to contain after a certain time a smaller charge than the other. discharges all the capacitor to the outside so as to measure OV at its terminals, the capacitor elements C1 and C2 will not be completely discharged because of their different charge before discharging the one which has not had internal losses of charge , will remain partially charged with the initial polarity and the other will be charged with the reverse polarity. The voltages that remain across these capacitor elements are small enough that the insulation resistance can be considered infinite. The elements C1 and C2 can therefore keep their charge over a long period, for example several weeks or months.

Si l'on recharge le condensateur, le courant de charge doit d'abord décharger complètement l'élément de condensateur dont la polarité a été inversée, et ensuite le charger dans le sens du courant de charge ; si l'on amène une certaine charge au condensateur, cet élément de condensateur prendra une charge plus petite que l'autre et par conséquent une tension plus faible, et sera donc moins sollicité au cours des- charges suivantes. If the capacitor is recharged, the charging current must first completely discharge the capacitor element whose polarity has been reversed, and then charge it in the direction of the charging current; if a certain charge is applied to the capacitor, this capacitor element will take a smaller charge than the other and therefore a lower voltage, and will therefore be less stressed during subsequent charges.

Cet effet, théorique, et qui ne peut pas être saisi par des techniques de mesure, a été mis en évidence par des expérimentations non pas avec les diélectriques isolés qui forment le condensateur (parce qu'on ne peut pas appliquer les intensités de champ en question aux diélectriques isolés avec une surface assez grande, sans avoir des claquages permanents), mais avec deux condensateurs entiers (bobinages de condensateur) de capacités différentes. Deux condensateurs, mis en série, se sont comportés de la même façon que les diélectriques individuels d'un seul condensateur, comme in diqué plus haut ; bien entendu, ceci se passe seulement si l'on applique une tension assez élevée pour que l'un des deux condensateurs atteigne sa valeur de champ limite et présente beaucoup de pertes ou d'auto-cicatrisations. This effect, theoretical, and which cannot be grasped by measurement techniques, has been demonstrated by experiments not with the isolated dielectrics which form the capacitor (because we cannot apply the field intensities in question to isolated dielectrics with a large enough surface area, without having permanent breakdowns), but with two whole capacitors (capacitor coils) of different capacities. Two capacitors, placed in series, behaved in the same way as the individual dielectrics of a single capacitor, as indicated above; of course, this only happens if a voltage is applied high enough so that one of the two capacitors reaches its limiting field value and presents a lot of losses or self-healing.

Après une décharge et un court-circuit permanent du montage en série, il a été mesuré que les deux condensateurs restaient chargés avec des polarités inverses représentant environ 10 Z de la tension atteinte lors de la charge. Cet effet, qui a été observé sur un condensateur réel, s'avère avantageux lorsqu'on branche de tels condensateurs en série parce qu'il faut s'attendre à une répartition inégale de la tension à cause des capacités inégales. Une différence momentanée entre les tensions peut aussi apparaître lors de la charge. After a discharge and a permanent short-circuit of the series connection, it was measured that the two capacitors remained charged with reverse polarities representing approximately 10 Z of the voltage reached during the charge. This effect, which has been observed on a real capacitor, proves to be advantageous when connecting such capacitors in series because unequal distribution of voltage is to be expected due to unequal capacitances. A momentary difference between the voltages may also appear during charging.

De tels défauts par une mauvaise répartition de la tension n'entraînent pas de défaut pour la mise en série de condensateurs selon l'invention, d'abord parce que le condensateur n'est pas détruit grâce à l'auto-cicatrisation lorsqu'on atteint la valeur limite du champ moyen (ou le champ limite d'un des diélectriques), et ensuite, parce que après la décharge on-est en présence d'une charge à polarité inverse qui protège un condensateur contre une surcharge lors d'une autre charge. Such faults due to a poor distribution of the voltage do not cause a fault for the series connection of capacitors according to the invention, firstly because the capacitor is not destroyed thanks to self-healing when reaches the limit value of the mean field (or the limit field of one of the dielectrics), and then, because after the discharge we are in the presence of a charge with reverse polarity which protects a capacitor against an overload during a other load.

Le condensateur élémentaire selon l'invention est donc particulièrement apte à la mise en série d'un grand nombre d'éléments, et cette mise en série constitue une application préférentielle sur laquelle nous reviendrons. The elementary capacitor according to the invention is therefore particularly suitable for placing a large number of elements in series, and this placing in series constitutes a preferred application to which we will come back.

Les principes qui viennent d'être décrits ont été vérifiés systématiquement pour des condensateurs élémentaires ayant des tensions entre 2 KV et 20 KV, en prenant-comme premier diélectrique du polytéréphtalate d'éthylène et comme second diélectrique du papier (métallisé). On s'est rendu compte que la densité d'énergie pouvant être obtenue sur toute cette plage de tensions n'était pas uniforme. The principles which have just been described have been systematically verified for elementary capacitors having voltages between 2 KV and 20 KV, taking polyethylene terephthalate as the first dielectric and paper (metallized) dielectric as the second. It was found that the energy density obtainable over this entire voltage range was not uniform.

La densité d'énergie donnée pour des conditions d'utilisation d'une sévérité moyenne avait une valeur supérieure à 1 J/cm3 pour une tension d'environ 5 à 8 KV (exemple : condensateur de 7 KV obtenu avec du papier d'épaisseur 7 p m avec une métallisation de 5 à ioSL par unité de surface et du polytéréphtalate d'éthylène d'épaisseur 14 P m, en deux couches de 7 P m, le tout imprégné d'huile silicone, le champ électrique moyen étant de 333 V/ P m) ; densité d'énergie 1,6 J/cm3). The energy density given for conditions of use of average severity had a value greater than 1 J / cm3 for a voltage of about 5 to 8 KV (example: 7 KV capacitor obtained with thick paper 7 µm with a metallization of 5 to ioSL per unit area and polyethylene terephthalate of thickness 14 P m, in two layers of 7 P m, the whole impregnated with silicone oil, the average electric field being 333 V / P m); energy density 1.6 J / cm3).

Pour les condensateurs élémentaires entre envir-on
5 KV et 2 KV comme entre environ 8 KV et 20 KV la densité d'énergie pouvant être obtenue décroissait progressivement de 1 J/cm3 jusqu'à des valeurs inférieures ou égales à 0,5 J/cm3. Les causes de cette décroissance étaient de nature totalement différentes et nous ont conduits à d'autres perfectionnements ou dispositions.For elementary capacitors between envir-on
5 KV and 2 KV as between about 8 KV and 20 KV the energy density that can be obtained gradually decreases from 1 J / cm3 to values less than or equal to 0.5 J / cm3. The causes of this decrease were totally different in nature and led us to other improvements or provisions.

Entre 5 KV et 2 KV
La réduction de la densité d!energie était due à une limitation technologique pour l'un des diélectriques utilisés.Between 5 KV and 2 KV
The reduction in energy density was due to a technological limitation for one of the dielectrics used.

Prenons le cas d'un condensateur devant avoir une tension nominale de 3 KV. Pour avoir une densité d'énergie de l'ordre de 1 J/cm3 il faudrait travailler à un champ électrique de 300V/ p m (résultat expérimental découlant de travaux précédents). L'épaisseur de diélectrique devrait donc être de 3000/300 = 10 /u m. Let us take the case of a capacitor having to have a nominal voltage of 3 KV. To have an energy density of about 1 J / cm3 it would be necessary to work at an electric field of 300V / p m (experimental result resulting from previous work). The dielectric thickness should therefore be 3000/300 = 10 / u m.

Or, il est intuitif que pour tenir le même champ moyen il faut à peu près la même répartition d'épaisseurs en prenant les mêmes diélectriques. Dans le cas du condensateur de 7 KV décrit plus haut la proportion de l'épaisseur de papier par rapport à l'épaisseur totale de diélectrique était de 6/20 soit 30 %. En appliquant cette règle au condensateur 3 KV prévu il faudrait donc des épaisseurs respectives de papier et de polytéréphtalate d'éthylène de 3 Ju m et de 7 P m. Now, it is intuitive that in order to maintain the same mean field, roughly the same distribution of thicknesses is required by taking the same dielectrics. In the case of the 7 KV capacitor described above, the proportion of the paper thickness relative to the total dielectric thickness was 6/20 or 30%. Applying this rule to the 3 KV capacitor provided would therefore require respective thicknesses of paper and polyethylene terephthalate of 3 Ju m and 7 P m.

Or il n'existe pas de papier commercialement disponible ayant une épaisseur inférieure à 6 p m. Nous avons donc été contraints de prendre ce papier existant de 6 P m et de lui associer un polytéréphtalate d'éthylène de 4 P m. La répartition défavorable des diélectriques a fait que le condensateur obtenu, au lieu de tenir une tension de 3 KV, n'a tenu en réalité que 2 KV et n'a atteint qu'une densité d'énergie de 0,43 J/cm3.- Cette densité d'énergie était encore tout à fait acceptable par rapport à l'état de la technique, mais pour tendre vers les valeurs prévues par l'invention la déposante a développé un papier d'épaisseur inférieure à 6 P m. However, there is no commercially available paper having a thickness of less than 6 μm. We were therefore forced to take this existing paper of 6 P m and combine it with a polyethylene terephthalate of 4 P m. The unfavorable distribution of the dielectrics meant that the resulting capacitor, instead of holding a voltage of 3 KV, actually held only 2 KV and only reached an energy density of 0.43 J / cm3. .- This energy density was still quite acceptable compared to the state of the art, but to tend towards the values provided for by the invention, the applicant developed a paper with a thickness of less than 6 μm.

Une première technique pour fabriquer du papier d'épaisseur inférieure à 6 p m consiste à partir du papier existant de 6 p m, et à réduire son épaisseur par pressage ou calandrage. A first technique for making paper less than 6 µm thick consists of using existing 6 µm paper, and reducing its thickness by pressing or calendering.

L'épaisseur que l'on peut ainsi obtenir est d'environ 4 p m, ce qui permet déjà d'am & iorer -fortement la densité d'énergie de condensateurs ayant un diélectrique d'épaisseur totale de 8 à 12 t m (proportion du papier 1/3 à 1/2).The thickness which can thus be obtained is about 4 μm, which already makes it possible to greatly improve the energy density of capacitors having a dielectric with a total thickness of 8 to 12 μm (proportion of 1/3 to 1/2 paper).

Selon une technique préférentielle de l'invention- on effectue le pressage en exposant le papier à une humidité relative de 20 % à 40 % et à une température de 60"C à 12O0C. Il est avantageux d'effectuer le pressage par des rouleaux entre lesquels passe le papier existant comme matière de départ. Au lieu d'humecter le papier par de l'eau, plus spécialement par de la vapeur d'eau, on peut aussi l'humecter avec un vernis qui fixe la structure du papier après le pressage ou avec un produit chimique, en particulier un produit qui ramollit les fibres. On peut aussi utiliser plusieurs de ces procédés à la fois. According to a preferred technique of the invention- the pressing is carried out by exposing the paper to a relative humidity of 20% to 40% and to a temperature of 60 ° C. to 120 ° C. It is advantageous to carry out the pressing by rollers between which passes the existing paper as a starting material. Instead of moistening the paper with water, more especially with water vapor, it can also be moistened with a varnish which fixes the structure of the paper after the pressing or with a chemical, in particular one which softens the fibers, several of these processes can also be used at the same time.

A cause du jeu non négligeable des roulements des rouleaux, il est difficile d'ajuster avec précision une fente extrêmement mince (par exemple 4 P m) entre deux rouleaux, comme il serait nécessaire de le faire pour obtenir ltépaisseur voulue. Pour résoudre ce problème l'invention vise un dispositif qui comprend au moins deux rouleaux cylindriques qui sont en contact étroit, dont l'un est entraîné, et qui tournent en sens contraire. La circonférence de l'un des rouleaux a une découpe rectangulaire dont la largeur est au moins égale à la largeur du papier et la profondeur est inférieure à l'épaisseur du papier utilisé comme matière de départ.Ceci permet un contact étroit des deux rouleaux en-dehors de la découpe, et l'épaisseur nécessaire de la fente est garantie à l'endroit de la découpe.Le procédé de pressage ou de laminage doit durer un certain temps pour que la forme des fibres de cellulose naturelle, qui constituent le papier, puisse se modifier par une sorte de fluage. Because of the significant clearance of the roller bearings, it is difficult to precisely fit an extremely thin slot (eg 4 P m) between two rollers, as would be necessary to achieve the desired thickness. To solve this problem, the invention relates to a device which comprises at least two cylindrical rollers which are in close contact, one of which is driven, and which rotate in the opposite direction. The circumference of one of the rollers has a rectangular cutout whose width is at least equal to the width of the paper and the depth is less than the thickness of the paper used as the starting material. This allows close contact of the two rollers in - outside the cut, and the necessary thickness of the slit is guaranteed at the place of the cut.The pressing or laminating process must take a certain time for the shape of the natural cellulose fibers, which make up the paper , can be modified by a kind of creep.

Une variante de l'invention, basée sur le même principe, consiste à humecter au moins une face de papier de condensateur du commerce, qui a une épaisseur de 6 p m par exemple, avec un solvant ou un plastificateur de cellulose et à presser le papier ensuite. On emploie une quantité de solvant telle qu'au moins une partie de la structure fibreuse du papier de condensateur reste intacte. Comme plastificateur, on peut utiliser du. sulfure de carbone (CS2). A variant of the invention, based on the same principle, consists in moistening at least one side of commercial capacitor paper, which has a thickness of 6 µm for example, with a solvent or a cellulose plasticizer and in pressing the paper. then. Such an amount of solvent is employed that at least part of the fibrous structure of the capacitor paper remains intact. As a plasticizer, it is possible to use. carbon disulphide (CS2).

Avec certaines de ces techniques, il est même envisageable d'obtenir un papier inférieur à 4 lu m, et pouvoir donc réaliser des condensateurs selon l'invention avec une épaisseur totale de diélectrique de 5 à 8 lu m. With some of these techniques, it is even conceivable to obtain a paper of less than 4 µm, and therefore be able to produce capacitors according to the invention with a total dielectric thickness of 5 to 8 µm.

Une autre technique d'obtention de papier de très faible épaisseur selon l'invention repose sur le fait qu'en détruisant la membrane des fibres naturelles de cellulose, on peut obtenir les fibrilles de cellulose qui sont à la fois plus minces et plus denses que les fibres qu'elles constituent; La pâte à papier servant à la fabrication habituelle du papier contient déjà 10 Z à 20 Z de telles fibrilles de cellulose. Ces fibrilles peuvent être extraites de la pâte à papier, éventuellement diluée avec de l'eau, par dépôt sous l'action de la force naturelle de gravitation ou par centrifugation. Les fibres de cellulose plus épaisses se déposent plus facilement que les fibrilles qui sont plus fines. Another technique for obtaining very thin paper according to the invention is based on the fact that by destroying the membrane of natural cellulose fibers, it is possible to obtain cellulose fibrils which are both thinner and denser than the fibers they constitute; The pulp used in conventional papermaking already contains 10% to 20% of such cellulose fibrils. These fibrils can be extracted from the paper pulp, optionally diluted with water, by deposition under the action of the natural force of gravity or by centrifugation. Thicker cellulose fibers settle more easily than fibrils, which are thinner.

Si on fabrique du papier de condensateur à partir de ces fibrilles, comme prévu dans une forme-de réalisation, ce papier peut être fabriqué avec une épaisseur inférieure à l'epais- seur du papier traditionnel, parce que les fibrilles de cellulose sont beaucoup plus minces que les fibres et parce qu'il en résulte une couche extrêmement fine ; et ceci malgré une réticulation mécanique encore suffisante entre les fibrilles qui se présente à la façon d'un tissu. Au surplus ces fibrilles aplaties bénéficient d'un accroîssement de densité de 50 Z et d'une diminution correspondante de porosité, ce qui est à l'origine de la possibilité d'accroîssement du champ électrique. If capacitor paper is made from these fibrils, as provided in one embodiment, this paper can be made with a thickness less than the thickness of conventional paper, because the cellulose fibrils are much larger. thin than the fibers and because the result is an extremely thin layer; and this despite a still sufficient mechanical crosslinking between the fibrils which is presented in the form of a fabric. In addition, these flattened fibrils benefit from an increase in density of 50% and from a corresponding decrease in porosity, which is at the origin of the possibility of an increase in the electric field.

Les fibres de cellulose de conifère ont un diamètre entre 3 et 6 P m et une longueur d'environ 200 p m, alors que les fibrilles correspondantes ont un diamètre d'environ 0,2 à 0,4 P m et une longueur d'environ 3 à 4 P m. Par contre, les microfibrilles, sans intérêt, ont un diamètre beaucoup plus petit d'environ 0,0 p m à 0,08 r m. The coniferous cellulose fibers have a diameter between 3 and 6 P m and a length of about 200 µm, while the corresponding fibrils have a diameter of about 0.2 to 0.4 P m and a length of about 3 to 4 P m. In contrast, the uninteresting microfibrils have a much smaller diameter of about 0.0 µm to 0.08 µm.

Il est possible d'obtenir de plus grandes quantités de fibrilles de cellulose en traitant les fibres de cellulose avec des ultrasons. La fréquence des ultrasons devra se situer préférentiellement entre 400 kHz et 600 kHz. It is possible to obtain larger amounts of cellulose fibrils by treating the cellulose fibers with ultrasound. The frequency of the ultrasound should preferably be between 400 kHz and 600 kHz.

La membrane des fibres de cellulose peut aussi être détruite par des produits chimiques pour obtenir les fibrilles. Ceci peut être effectué par une solution d'hypochlorite dont le chlore, en se dégageant détruit la membrane. The membrane of cellulose fibers can also be destroyed by chemicals to obtain the fibrils. This can be done by a hypochlorite solution, the chlorine of which, by being released destroys the membrane.

Indépendamment de la motivation primaire de la déposante qui était d'avoir une épaisseur de papier réduite permettant de respecter une proportion optimale d'épaisseur par rapport au diélectrique associé (polytéréphtalate d'éthylène), cette opération s'accompagne d'autres effets favorables : les papiers de condensateur décrits plus haut sont beaucoup moins épais que les papiers du commerce. Comme ils sont obtenus à partir d'une épaisseur plus grande ou de fibres plus petites, ils ont donc une densité plus élevée et ont par conséquent l'avantage de présenter moins de microcavités que le papier normal ; il en résulteune rigidité diélectrique plus grande que celle des papiers classiques. Regardless of the applicant's primary motivation, which was to have a reduced paper thickness allowing an optimum proportion of thickness to be observed with respect to the associated dielectric (polyethylene terephthalate), this operation is accompanied by other favorable effects: the capacitor papers described above are much thinner than commercial papers. As they are obtained from a greater thickness or from smaller fibers, they therefore have a higher density and therefore have the advantage of having fewer microcavities than normal paper; this results in a greater dielectric strength than that of conventional papers.

L'utilisation de tels papiers selon- l'invention rend le condensateur plus petit, parce que le papier occupe moins de volume, ce qui fait que la capacité volumique augmente d'une part, et d'autre part, le papier peut être exposé à des intensités de champ plus élevées que ne peuvent l?être les papiers traditionnels, ce qui permet d'augmenter la tension du condensateur et en conséquence l'énergie emmagasinée par rapport aux condensateurs traditionnels. The use of such papers according to the invention makes the capacitor smaller, because the paper occupies less volume, so that the volume capacity increases on the one hand, and on the other hand, the paper can be exposed. at higher field strengths than traditional papers can be, which increases the capacitor voltage and consequently the stored energy compared to traditional capacitors.

Un autre avantage présenté par ce nouveau papier est son aptitude à une métallisation optimale. La métallisation des papiers traditionnels présente souvent des pointes de métal qui pénètrent profondément dans les porosites du papier malgré un dépôt de vernis. Ces pointes de métal sont à l'origine de claquages. Le nouveau papier ayant moins de porosites sera moins sujet à cette pénétration. En ce qui concerne le procédé de métallisation, il a également été perfectionné. Le procédé traditionnel consiste à évaporer du métal, par exemple du zinc, essentiellement sous un angle droit sur un ruban de papier.Un procécé nouveau de métallisation du papier de condensateur proposé dans le cadre de la présente invention, prévoit de déposer le métal sous un angle aigu de moins de 75 , de préférence sous un angle entre 100 et 450, un angle entre 250 et 450 étant encore préféré. Il est préférable que la trajectoire des particules métalliques ait une composante dans la direction de la trajectoire du papier, mais d'autres orientations de la trajectoire des particules métalliques sont possibles. La forme de réalisation mentionnée présente l'avantage que les particules ne peuvent pas pénétrer profondément dans d'éventuelles porosités du ruban de papier parce qu'elles rencontrent le papier sous une direction oblique. Ce n' est essentiellement que sur les parties surélevées du papier que le métal est déposé. Il en résulte une augmentation de la rigidité diélectrique du papier et par conséquent une utilisation du condensateur à une tension encore plus élevée. Another advantage presented by this new paper is its aptitude for optimum metallization. The metallization of traditional papers often presents metal points which penetrate deeply into the porosites of the paper despite a deposit of varnish. These metal points are the cause of breakdowns. New paper with fewer porosites will be less prone to this penetration. As regards the metallization process, it has also been improved. The traditional process consists in evaporating metal, for example zinc, essentially at a right angle on a strip of paper. A new process for metallizing capacitor paper proposed within the scope of the present invention, provides for depositing the metal under a strip of paper. an acute angle of less than 75, preferably at an angle between 100 and 450, an angle between 250 and 450 being more preferred. It is preferable that the path of the metal particles has a component in the direction of the path of the paper, but other orientations of the path of the metal particles are possible. The mentioned embodiment has the advantage that the particles cannot penetrate deep into any porosities of the paper tape because they meet the paper in an oblique direction. It is essentially only on the raised parts of the paper that the metal is deposited. This results in an increase in the dielectric strength of the paper and therefore a use of the capacitor at an even higher voltage.

Un dispositif pour effectuer la métallisation du pa pie-r de condensateur décrit plus haut est caractérisé par le fait que la trajectoire des particules métalliques à déposer sur le pa pier est telle que l'angle d'incidence des particules est aigu. A device for carrying out the metallization of the capacitor pa pie described above is characterized in that the trajectory of the metal particles to be deposited on the pa pier is such that the angle of incidence of the particles is acute.

Grâce à ce nouveau papier ayant une épaisseur de 2,5 à 6 P m on pourra donc réaliser avantageusement selon l'invention des condensateurs entre 2 et 5 KV. Avec la version la plus mince du papier ou avec des conditions d'imprégnation particulières on peut même envisager des modèles entre 600 V et 2 KV. Thanks to this new paper having a thickness of 2.5 to 6 P m, it is therefore possible to advantageously produce, according to the invention, capacitors between 2 and 5 KV. With the thinnest version of the paper or with particular impregnation conditions, models between 600 V and 2 KV can even be considered.

Entre 8 KV et 20 KV
La baisse progressive de densité d'énergie constatée sur les modèles entre 8 KV et 20 KV avait une autre cause que l'on appelle communément l'effet d'arête Des auteurs ont montré que lebord de la couche métallique constituant l'armature crée à cet endroit dans le diélectrique un champ électrique plus élevé que dans le reste de la couche, ce qui entraîne à cet endroit des claquements à des tensions bien plus basses que dans les autres régions.Between 8 KV and 20 KV
The gradual decrease in energy density observed on models between 8 KV and 20 KV had another cause commonly known as the edge effect.Authors have shown that the edge of the metal layer constituting the reinforcement created at This location in the dielectric has a higher electric field than in the rest of the layer, which causes clicks at this location at much lower voltages than in the other regions.

Dans notre cas ces claquements ne sont pas destructifs puisqu'ils se traduisent par des cicatrisations, mais ils -limitent tout de même fortement la tension d'utilisation du condensateur. Différents travaux ont montré que le rapport entre le champ de l'arête et le champ homogène du diélectrique est une fonction de la racine carrée de l'épaisseur du diélectrique. Cette relation a été également vérifiée expérimentalement.In our case, these clicks are not destructive since they result in cicatrization, but they still strongly limit the operating voltage of the capacitor. Various works have shown that the ratio between the field of the edge and the homogeneous field of the dielectric is a function of the square root of the thickness of the dielectric. This relationship has also been verified experimentally.

Ce fait entraîne que les condensateurs conformes à la présente invention ont par principe un effet d'arête qui apparaît à une tension beaucoup plus élevée que dans les condensateurs connus, puisque pour une tension donnée nous travaillons à un champ plus que double, donc avec une épaisseur de moitié. Ces condensateurs selon l'invention permettent donc par leur principe même de monter à des tensions doubles de celles des condensateurs connus avant d'atteindre le niveau où apparaît cet effet d'arête. This fact means that the capacitors in accordance with the present invention in principle have a ridge effect which appears at a much higher voltage than in known capacitors, since for a given voltage we are working at a field more than double, therefore with a half thickness. These capacitors according to the invention therefore make it possible by their very principle to rise to voltages double those of known capacitors before reaching the level where this edge effect appears.

Grâce à ce fait, et en prévision de la constitution de batteries de condensateurs en série, nous avons fixé la tensionoptimale de nos condensateurs élémentaires à une valeur d'environ 5 à 8 KV pour bénéficier de notre densité d'énergie maximale pour la batterie totale. Il est bien entendu que nous n'excluons pas de faire des condensateurs élémentaires de 8 à 20 KV, basés sur le principe de l'invention, soit avec une densité d'énergie inférieure à 1 J/cm3,.soit avec une densité d'énergie supérieure si nous as socions- à l'invention un perfectionnement supplémentaire. Thanks to this fact, and in anticipation of the constitution of capacitor banks in series, we have fixed the optimum voltage of our elementary capacitors at a value of approximately 5 to 8 KV to benefit from our maximum energy density for the total battery. . It is understood that we do not exclude making elementary capacitors from 8 to 20 KV, based on the principle of the invention, either with an energy density of less than 1 J / cm3, or with a density d higher energy if we have an additional improvement to the invention.

Un tel perfectionnement consiste en particulier, dans le cas où le diélectrique 1 est constitué de plusieurs couches, à intercaler entre deux telles couches une couche de diélectrique 2, mais non métallisée. On pourra donc avoir par exemple pour chaque armature la structure : diélectrique 2 (métallisé) - diélectrique 1 - diélectrique 2 (non métallisé) - diélectrique 1. La répartition des champs électriques en fonction des rigidités diélectriques se fera de la même maniere pour un diélectrique 2 métallisé ou non, et quelle que soit la disposition des différentes couches. Such an improvement consists in particular, in the case where the dielectric 1 consists of several layers, in interposing between two such layers a dielectric layer 2, but not metallized. For example, we can have for each reinforcement the structure: dielectric 2 (metallized) - dielectric 1 - dielectric 2 (non-metallized) - dielectric 1. The distribution of electric fields as a function of dielectric rigidities will be done in the same way for a dielectric 2 metallized or not, and regardless of the arrangement of the different layers.

On peut aussi remarquer que le principe d'exploitation maximale d'un diélectrique mixte conforme à la présente invention peut également être appliqué dans le cas d'un condensateur non cicatrisant, comportant des armatures épaisses (par exemple feuilles d'aluminium), au lieu des armatures métallisées. It can also be noted that the principle of maximum exploitation of a mixed dielectric according to the present invention can also be applied in the case of a non-healing capacitor, comprising thick reinforcements (for example aluminum foils), instead of metallic frames.

Une application du condensateur selon l'invention est la constitution de batteries série et/ou série-parallèle. Comme indiqué plus haut, de tels condensateurs élémentaires auront par exemple des tensions de 5 à 8 KV si on recherche un maximum de densité d'énergie. Le diamètre des bobinages élémentaires peut varier entre 10 et -100 mm et la hauteur entre 20 et 100 mm. Une forme très utilisée est par exemple un bobinage de diamètre 50 mm et une hauteur de 80 mm. Cependant, pour une grande partie des applications visées, le condensateur doit fournir à la décharge des courants très importants.Or d'après certaines littératures (par exemple la revue Electronique de Puissance NO 1, supplément au N" 724 du 09 Septembre 1983, P. 69), les condensateurs à armature métallisée sont en principe exclus pour les courants très forts (500 A à 50 000 A pour un condensateur élémentaire). Dans le cadre de la présente invention par contre, nous avons été surpris de cons tater que dans certains cas il était possible de délivrer de fa çon répétée et sans dommage des courants de l'ordre de 10 000 A avec les condensateurs selon l'invention. Celà est très étonnant si l'on considère la résistance par unité de surface élevée (par exemple 7,558 des armatures.Pour expliquer ce fait nous avons fait la remarque suivante : un condensateur est constitué de bandes ayant une longueur déroulée L et une largeur h (qui correspond à la hauteur du bobinage). On peut donc considérer le condensateur déroulé comme constitué d'un nombre Llh de carrés branchés l'un derrière l'autre, mais connectés en parallèle au niveau du schoopage (métallisation des tranches latérales du bobinage) lorsque le condensateur est enroulé. La résistance interne du condensateur est donc inversement proportionnelle à ce rapport L/h pour une resistance de film donnée.Or, comme dans les condensateurs selon l'invention l'épaisseur du diélectrique est très faible pour une tension donnée par rapport aux condensateurs connus (facteur inférieur à 1/2), la longueur L sera donc plus que double pour une section de bobinage donnée, par rapport aux condensateurs connus. C'est pour cette raison que dans les condensateurs selon l'invention, les rapports Lth sont particulièrement élevés dans le domaine de tension visé (500 V à 10 000 V) et qu'ils permettent des courants de crête de 5000 A à 100000 A pour un condensateur élémentaire et pré- sentent des inductances très basses.Les rapports L/h les plus élevés et par conséquent les courants les plus forts sont obtenus pour une forme de condensateur plate, avec des diamètres de bobinage importants (par exemple 70 mm) par rapport à la hauteur (par exemple 25 mm). One application of the capacitor according to the invention is the constitution of series and / or series-parallel batteries. As indicated above, such elementary capacitors will, for example, have voltages of 5 to 8 KV if a maximum energy density is sought. The diameter of the elementary coils can vary between 10 and -100 mm and the height between 20 and 100 mm. A widely used form is, for example, a coil with a diameter of 50 mm and a height of 80 mm. However, for a large part of the applications targeted, the capacitor must supply very high currents to the discharge. However, according to certain literature (for example the review Electronique de Power NO 1, supplement to N "724 of September 9, 1983, P . 69), capacitors with a metallic armature are in principle excluded for very high currents (500 A to 50,000 A for an elementary capacitor). In the context of the present invention, on the other hand, we were surprised to find that in in some cases it was possible to deliver currents of the order of 10,000 A repeatedly and without damage with the capacitors according to the invention. This is very surprising if we consider the high resistance per unit area (for example). example 7.558 of the armatures. To explain this fact we made the following remark: a capacitor is made up of strips having an unwound length L and a width h (which corresponds to the height of the winding). the capacitor unwound as constituted by a number Llh of squares connected one behind the other, but connected in parallel at the level of the schooping (metallization of the lateral edges of the winding) when the capacitor is wound. The internal resistance of the capacitor is therefore inversely proportional to this ratio L / h for a given film resistance. However, as in the capacitors according to the invention the thickness of the dielectric is very low for a given voltage compared to known capacitors ( factor less than 1/2), the length L will therefore be more than double for a given winding section, compared to known capacitors. It is for this reason that in the capacitors according to the invention, the Lth ratios are particularly high in the target voltage range (500 V to 10,000 V) and that they allow peak currents of 5,000 A to 100,000 A. for an elementary capacitor and have very low inductances. The highest L / h ratios and therefore the highest currents are obtained for a flat capacitor shape, with large winding diameters (for example 70 mm) in relation to the height (for example 25 mm).

Ces forts courants sont d'autant plus exceptionnels que la métallisation utilisée est très fine par exemple 7,5g par unité de surface). Ce résultat repose sur le principe même des condensateurs et sur leur géométrie. Cependant, pour reculer encore le courant limite (ou augmenter la durée de vie), on peut renforcer d'un facteur 2 à 5 (par exemple 1 à 3 g par unité de surface) la zone de bord de la métallisation, à l'endroit du schoopage, dans la partie non active du condensateur (marge de l'autre armature). Car c'est dans cette région que la densité de courant est la plus forte. Un autre avantage de la forme de bobinage plate évoquée plus haut est la réalisation de condensateur haute tension pa empilement de tels éléments branchés en série, dans un tube. These strong currents are all the more exceptional as the metallization used is very fine, for example 7.5 g per unit area). This result is based on the very principle of capacitors and their geometry. However, to further reduce the limiting current (or increase the lifetime), the edge zone of the metallization can be reinforced by a factor of 2 to 5 (for example 1 to 3 g per unit area), at the location of the schoopage, in the non-active part of the capacitor (margin of the other armature). Because it is in this region that the current density is highest. Another advantage of the flat coil shape mentioned above is the production of a high voltage capacitor by stacking such elements connected in series, in a tube.

Pour mieux comprendre l'objet de l'invention, nous allons en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur les figures annexées
- la figure la est une représentation schématique d'un condensateur à diélectrique mixte ;
- la figure lb donne le schéma équivalent, conforme à l'invention du condensateur précédent ;
- la figure 2 est un exemple de constitution des films du condensateur selon l'invention ;
- les figures 3a et 3b donnent des forme de bobinage selon l'invention ;
- la figure 4 est la représentation schématique d'un dispositif pour la métallisation de papier ;;
- la figure 5 est un dispositif pour presser le papier pour condensateurs, représenté selon une vue de côté
- la figure-6 est une coupe longitudinale selon la ligne VI-VI de la figure 5.To better understand the subject of the invention, we will now describe, by way of purely illustrative and non-limiting example, an embodiment shown in the appended figures.
- Figure la is a schematic representation of a mixed dielectric capacitor;
- Figure lb gives the equivalent diagram, according to the invention of the previous capacitor;
FIG. 2 is an example of the constitution of the films of the capacitor according to the invention;
- Figures 3a and 3b give forms of coil according to the invention;
- Figure 4 is the schematic representation of a device for the metallization of paper ;;
- Figure 5 is a device for pressing paper for capacitors, shown in a side view
- Figure-6 is a longitudinal section along the line VI-VI of Figure 5.

La figure la donne la représentation schématique d'un condensateur à diélectrique mixte. Les deux diélectriques 1 et 2 ont des épaisseurs respectives el et e2 et sont compris entre deux armatures 3 et 3' servant à charger le condensateur par exemple avec les polarités respectives + et -, et à le décharger. Les deux diélectriques 1 et 2 ont respectivement des permittivités relatives #1 et #2 et quand le condensateur est chargé à sa tension nominale
U les champs électriques respectifs sont E1 et E2, et les résistivités à ces champs sont rl et r2. Les tensions qui apparaîssent aux bornes des deux diélectriques sont U1 et U2.Figure la gives the schematic representation of a mixed dielectric capacitor. The two dielectrics 1 and 2 have respective thicknesses el and e2 and are between two plates 3 and 3 'serving to charge the capacitor for example with the respective polarities + and -, and to discharge it. The two dielectrics 1 and 2 respectively have relative permittivities # 1 and # 2 and when the capacitor is charged to its nominal voltage
U the respective electric fields are E1 and E2, and the resistivities to these fields are r1 and r2. The voltages which appear at the terminals of the two dielectrics are U1 and U2.

La figure lb donne le schéma équivalent du condensateur de la figure la. Ce schéma équivalent n'est nullement conventionnel, il est caractéristique de l'invention et donne une méthode préférentielle d'exploitation des deux diélectriques dans la même proportion, comme prévu par la revendication 1. Cette méthode préférentielle prévue par la revendication 3, consiste à dire que la répartition des tensions U1 et U2 aux bornes des condensateurs C1 et C2, qui symbolisent les diélectriques 1 et 2, répond à la relation
U2 = R2
U1 R1 lorsque les conditions de l'invention sont remplies, en particulier à champ électrique élevé. Cette relation est largement développée et justifiée dans le texte qui précède.Figure lb gives the equivalent diagram of the capacitor of Figure la. This equivalent diagram is in no way conventional, it is characteristic of the invention and gives a preferential method of using the two dielectrics in the same proportion, as provided for in claim 1. This preferred method provided for in claim 3 consists of say that the distribution of the voltages U1 and U2 across the terminals of the capacitors C1 and C2, which symbolize the dielectrics 1 and 2, corresponds to the relation
U2 = R2
U1 R1 when the conditions of the invention are met, in particular at a high electric field. This relation is largely developed and justified in the preceding text.

La figure 2 donne un exemple de réalisation d'un condensateur selon l'invention. Elle montre deux nappes multicouches
A et B qui sont constituées exactement de la même manière. Chaque nappe multicouche est constituée d'un papier 5 (5') qui correspond au diélectrique 2 de la figure la, pourvu d'une couche métallique 4 (4') réalisée en zinc et de feuilles en matière plastique 6 et 7 (polytéréphtalate d'éthylène) ou "MYLAR" qui correspondent au diélectrique 1 de la figure la. Le papier 5 (5') avec sa couche métallisée 4 (4') est appelé ici papier métallisé. La métallisation peut être de n'importe quel côté du papier. C'est-à-dire' elle peut éga
lement être placée entre les couches 5 (5') et 6 (6'). Le papier 5(5') lui-même est du papier laqué.La couche de laque est en acétate de cellulose, mais peut aussi être en acétobutyrate de cellulose. La couche de laque assure une surface lisse, son épaisseur
est d'environ 0,5 micron. La couche de métallisation 4 ne va pas jusqu'au bord droit du papier 5, mais atteint et dépasse le bord gauche alors que la couche de métallisation 4' ne va pas jusqu'au bord gauche du papier 5', mais atteint et dépasse le bord droit.FIG. 2 gives an exemplary embodiment of a capacitor according to the invention. It shows two multilayer tablecloths
A and B which are made up exactly the same way. Each multilayer sheet consists of a paper 5 (5 ') which corresponds to the dielectric 2 of FIG. 1a, provided with a metal layer 4 (4') made of zinc and plastic sheets 6 and 7 (polyterephthalate d 'ethylene) or "MYLAR" which correspond to the dielectric 1 of FIG. The paper 5 (5 ') with its metallized layer 4 (4') is here called metallized paper. Metallization can be on any side of the paper. That is to say 'it can also
It should be placed between layers 5 (5 ') and 6 (6'). The 5 (5 ') paper itself is lacquer paper. The lacquer layer is cellulose acetate, but can also be cellulose acetate butyrate. The lacquer layer ensures a smooth surface, its thickness
is approximately 0.5 microns. The metallization layer 4 does not go to the right edge of the paper 5, but reaches and exceeds the left edge while the metallization layer 4 'does not go to the left edge of the paper 5', but reaches and exceeds the straight edge.

Les marges ainsi prévues de chaque côté sont de 4 mm. En plus les deux nappes multicouches avec leurs métallisations respectives sont encore un peu décalées latéralement l'une par rapport à l'autre (environ 1 mm). Ce décalage n'est pas repre
senté par le dessin. Les papiers 5(5') et les feuilles en plastique 6(6') et 7(7') ont la même largeur. Les faces latérales gauche et droite des nappes A et B de la figure 2 obtenues lorsque le conden
sateur est bobiné, sont pourvues d'une couche métallique 8 et 9, obtenue par projection de zinc (schoopage). Pour des courants très forts on peut en plus soit rétamer ces schoopages, soit projecter ou appliquer d'autres métaux surales couches de zinc 8, 9, ou à la place de ces couches.The margins thus provided on each side are 4 mm. In addition, the two multilayer plies with their respective metallizations are still slightly laterally offset from one another (approximately 1 mm). This offset is not marked
felt by the drawing. 5 (5 ') papers and 6 (6') and 7 (7 ') plastic sheets are the same width. The left and right side faces of the sheets A and B of FIG. 2 obtained when the conden
sateur is wound, are provided with a metal layer 8 and 9, obtained by zinc spraying (schooping). For very strong currents, it is also possible either to re-tine these schoopages, or to project or apply other metals on the zinc layers 8, 9, or in place of these layers.

Ces schoopages établissent le contact avec les métal
lisations 4(4') et permettent de souder les fils de connection. Les
couches de métallisation 4(4') ont une résistance par unité de sur
face de 7,5 Ohm et une épaisseur de 15 nm (nanomètres). Sous cette
couche de zinc se trouve une couche d'argent de 0,2 à 0,5 nm d'épaisseur. Le papier sec a une résistance d'isolement spécifique
correspondant à environ 10 000 M Q.p F (mesurée à faible champ élec-
trique).Lorsque ce papier est imprégné d'huile de silicone ce pa
pier a une résistance d'isolement spécifique correspondant à environ 15 000 N a P p F et une rigidité diélectrique d'environ
200 V/P. La résistance d'isolement spécifique du polyester est de
50 000 M x p F (valeur également mesurée à faible champ) et sa
rigidité diélectrique est d'environ 600 V/p. Les couches de papier
5(5') et les deu-x couches de matière plastique 6(6') et 7(7') ont
chacune une épaisseur de 7 p m. La largeur des nappes visible sur
la figure 2 est de 80 mm pour exemple en question. La longueur
des nappes, non visible sur la figure 2, est de 100 m.Lorsque l'en-
semble de ces nappes est bobiné jusqu'à un diamètre de 74 mm et le
condensateur schoope et imprégné d'huile silicone, la capacité d'un
tel bobinage est de 22,5 P F. Le bobinage terminé (figure 3a) est fretté à l'aide d'un film de polyester auto-collant d'épaisseur environ 70 P m, fortement tendu, destiné à empêcher l'enroulement de se débobiner. Grâce à ce frettage, les spires les plus extérieures seront bien maintenues et ne pourront pas se soulever. Ceci est important pour que les énergies des cicatrisations se produisant dans cette region restent aussi faibles qu'à l'intérieur du bobinage. Les films sont bobinés avec une force de tension de 20 à 25 N (Newton).La constante diélectrique du Polytéréphtalate d'éthylène est de 3,2, la constante diélectrique du papier imprégné du diélectrique liquide est de 4,8. L'ensemble du diélectrique mixte ainsi constitué prend ainsi une constante diélectrique de 4,2.These schoopages establish contact with the metals
lizations 4 (4 ') and allow the connection wires to be soldered. The
4 (4 ') metallization layers have a resistance per unit on
face of 7.5 Ohm and a thickness of 15 nm (nanometers). Under this
Zinc layer is a silver layer 0.2-0.5 nm thick. Dry paper has specific insulation resistance
corresponding to approximately 10,000 M Qp F (measured at a low electric field)
When this paper is impregnated with silicone oil this pa
pier has a specific insulation resistance corresponding to approximately 15,000 N a P p F and a dielectric strength of approximately
200 V / P. The specific insulation resistance of polyester is
50,000 M xp F (value also measured at low field) and its
dielectric strength is about 600 V / p. Layers of paper
5 (5 ') and the two plastic layers 6 (6') and 7 (7 ') have
each a thickness of 7 μm. The width of the tablecloths visible on
FIG. 2 is 80 mm for the example in question. The length
of the slicks, not visible in Figure 2, is 100 m.
seems to these webs is wound up to a diameter of 74 mm and the
schoope capacitor and impregnated with silicone oil, the capacity of a
such winding is 22.5 P F. The completed winding (figure 3a) is wrapped using a self-adhesive polyester film approximately 70 P m thick, strongly stretched, intended to prevent winding from unwind. Thanks to this hooping, the outermost turns will be well maintained and will not be able to lift. This is important so that the healing energies occurring in this region remain as low as inside the coil. The films are wound with a tensile force of 20-25 N (Newton). The dielectric constant of polyethylene terephthalate is 3.2, the dielectric constant of paper impregnated with liquid dielectric is 4.8. The whole of the mixed dielectric thus formed thus takes a dielectric constant of 4.2.

Ce condensateur élémentaire a une tension nominale de 7000 V et, par suite de sa capacité de 22,5 P F, une énergie de 551 J. Son volume est de 344 cm3 et sa densité d'énergie de 1,6 J/ cm3. Lorsqu'il est chargé à 7000 V le champ électrique moyen dans le diélectrique est de 333 V/P. Il a une valeur L/h de 1250 et supporte des courants de décharge d'environ 20 000 A. Des échantillons de condensateur élémentaires sont régulièrement prélevés de chaque lot de fabrication et sont imprégnés pour subir ds essais et vérifications. On mesure à l'oscilloscope et à ltenregistreur leurs courbes de charge jusqu'à la tension nominale de 7000 V et jusqu'à une tension d'essai de 7700 V. S'il y a des cicatrisations elles doivent être faibles et disparaître aux charges suivantes.Ensuite on enregistre la courbe d'auto-décharge comme décrit plus haut et on la compare à des courbes de référence d'un condensateur élemen- taire étalon. On analyse la courbe de décharge et on calcule les constantes de temps et résistances d'isolement à divers points prédéterminés de la courbe, ainsi que le taux d'exploitation de chacun des diélectriques. Dans le cas normal on trouve par exemple 70 à 80 Z pour chacun d'eux. Ces vérifications permettent de surveiller et éventuellement de corriger la qualité des diélectriques et surtout la qualité de l'huile et les conditions d'imprégnation. En effet, avant de connaître les principes d'exploitation égale des deux diélectriques et l'influence des résistances d'isolement à champ élevé, comme exposé dans la présente invention il était impossible d'obtenir de façon reproductible et en série des condensateurs atteignant le champ et la densite d'énergie escomptés. Nous avions certes obtenu quelques prototypes uniques atteignant de telles valeurs, mais par pur hasard, et il était impossible de retrouver ces résultats jusqu'au moment de la découverte des principes indiqués ici qui ont permis la maîtrise systématique des paramètres en cause. A titre indicatif, la température d'imprégnation est de 1000 C, le vide de 10 2 à 10 3 mm Hg et la durée d'imprégnation de 24 H à 48 H. Mais ces conditions sont continuellement réadaptées et peuvent aussi varier d'un modèle à l'autre. This elementary capacitor has a nominal voltage of 7000 V and, as a result of its capacity of 22.5 P F, an energy of 551 J. Its volume is 344 cm3 and its energy density is 1.6 J / cm3. When charged at 7000 V the average electric field in the dielectric is 333 V / P. It has an L / h value of 1250 and withstands discharge currents of around 20,000 A. Elementary capacitor samples are regularly taken from each production batch and are impregnated to undergo tests and verifications. Their load curves are measured with the oscilloscope and the recorder up to the nominal voltage of 7000 V and up to a test voltage of 7700 V. If there are cicatrizations they must be weak and disappear at the loads. The self-discharge curve is then recorded as described above and compared to the reference curves of an elementary standard capacitor. The discharge curve is analyzed and the time constants and insulation resistances at various predetermined points on the curve are calculated, as well as the duty cycle of each of the dielectrics. In the normal case, for example, 70 to 80 Z are found for each of them. These checks make it possible to monitor and possibly correct the quality of the dielectrics and especially the quality of the oil and the impregnation conditions. Indeed, before knowing the principles of equal operation of the two dielectrics and the influence of high-field insulation resistances, as disclosed in the present invention, it was impossible to obtain in a reproducible manner and in series capacitors reaching the expected field strength and energy density. We had certainly obtained some unique prototypes reaching such values, but by pure chance, and it was impossible to find these results until the moment of the discovery of the principles indicated here which allowed the systematic control of the parameters in question. As an indication, the impregnation temperature is 1000 C, the vacuum from 10 2 to 10 3 mm Hg and the impregnation time from 24 H to 48 H. But these conditions are continuously readjusted and can also vary from one model to another.

Les condensateurs dont la fabrication vient d'être décrite sont le plus souvent destinés à être placés dans des boîtiers, soit individuellement, soit sous forme de batteries. Un exemple de batterie consiste en deux bobinages du type décrit, branchés en parallèle, et placés l'un au-dessus de l'autre dans un boîtier en aluminium de diamètre 75 mm et de hauteur 180 mm. Les bobinages peuvent être imprégnés soit avant, soit après montage dans le boîtier. Une technique préférée consiste à monter dans le boîtier les bobinages, non encore imprégnés mais pré-séchés, dans le boîtier, à sertir le couvercle, mais à laisser ouverts les trous de passage des fils au niveau des bornes. Ces trous permettent le traitement. Les bobinages à l'intérieur des boîtiers sont ensuite séchés sous vide pendant environ 48 heures puis imprégnés sous vide pendant environ 24 heures.Le boîtier se remplit d'huile par la même occasion. A la fin de l'opération, après avoir cassé le vide, mais sans sortir les condensateurs de leur bain, on peut même effectuer la fermeture du trous de passage par soudure sous l'huile. The capacitors whose manufacture has just been described are most often intended to be placed in boxes, either individually or in the form of batteries. An example of a battery consists of two coils of the type described, connected in parallel, and placed one above the other in an aluminum case with a diameter of 75 mm and a height of 180 mm. The coils can be impregnated either before or after mounting in the housing. A preferred technique consists in mounting the coils, not yet impregnated but pre-dried, in the housing in the housing, in crimping the cover, but in leaving open the holes for passing the wires at the level of the terminals. These holes allow processing. The coils inside the housings are then vacuum dried for approximately 48 hours and then vacuum impregnated for approximately 24 hours, while the housing is filled with oil at the same time. At the end of the operation, after having broken the vacuum, but without removing the capacitors from their bath, the passage holes can even be closed by welding under the oil.

Le condensateur obtenu a une capacité. de 45 p F et une tension nominale de 7000 V. Il trouve son utilisation par exemple en décharge dans les lampes à éclats utilisées pour les lasers à solide ou dans des appareils de photocopie. Si la fréquence de répétition des décharges est inférieure ou égale à environ 1 Hz, le condensateur pourra travailler à sa tension nominale ou légère- ment en-dessous. Si cette fréquence est supérieure, par exemple 20 à 30 Hz le condensateur pourra être utilisé en "derating" à une tension de 2000 à 3000 V. Ce même condensateur élémentaire peut également servir à la constitution de batteries très haute tension et/ou très haute énergie; par montages série et/ou parallèle. Les tensions peuvent atteindre plusieurs centaines de KV > et plusieurs
Mégajoules.Certains modèles conviennent pour le montage de générateurs de Marx.The resulting capacitor has a capacitance. of 45 p F and a nominal voltage of 7000 V. It finds its use for example in discharge in the flashing lamps used for the lasers with solid or in apparatus of photocopying. If the repetition frequency of the discharges is less than or equal to about 1 Hz, the capacitor will be able to work at its nominal voltage or slightly below. If this frequency is higher, for example 20 to 30 Hz, the capacitor can be used in "derating" at a voltage of 2000 to 3000 V. This same elementary capacitor can also be used to build very high voltage and / or very high batteries. energy; by series and / or parallel connections. The voltages can reach several hundred KV> and several
Megajoules. Some models are suitable for mounting Marx generators.

Un deuxième exemple consiste en un condensateur élémentaire utilisant les mêmes types et épaisseurs de diélectriques, mais au lieu de réaliser un cylindre allongé comme précédemment (figure 3a) on réalise un cylindre plat (figure 3b). -en pre nant des films de largeur 25 mm. La hauteur du bobinage sera donc de 25 mm, le diamètre de 74 mm, le volume de 107,5 cm3, lacapaci- té de 4,5 P F, la tension nominale de 7000 V, l'énergie de 110 J,
la densité d'énergie de 1 J/cm3, et le champ moyen de 333 V/r m.A second example consists of an elementary capacitor using the same types and thicknesses of dielectrics, but instead of producing an elongated cylinder as previously (FIG. 3a), a flat cylinder is produced (FIG. 3b). -by taking 25 mm wide films. The height of the winding will therefore be 25 mm, the diameter of 74 mm, the volume of 107.5 cm3, the capacity of 4.5 PF, the nominal voltage of 7000 V, the energy of 110 J,
the energy density of 1 J / cm3, and the average field of 333 V / r m.

La longueur des films est de 100 m, et le rapport L!h de 4000. Ce
condensateur élémentaire permet de délivrer des courants de 50 000
à 100 000 A. La densité d'énergie de ce modèle est plus faible que
celle du modèle précédent car la proportion de la marge, qui se
retranche deux fois de la largeur de la nappe, est plus importante.The length of the films is 100 m, and the ratio L! H is 4000. This
elementary capacitor can deliver currents of 50,000
at 100,000 A. The energy density of this model is lower than
that of the previous model because the proportion of the margin, which
subtracted twice from the width of the web, is greater.

Le grand intérêt de ce modèle est son rapport L/h
important, donc son aptitude aux courants élevés, ainsi que sa faible hauteur. En effet, ce condensateur élémentaire est destiné à constituer des batteries par empilement de ces cylindres plats dans un tube de diamètre 75 mm. On aura ainsi un condensateur d'environ 50 KV avec 8 éléments empilés, soit une hauteur de tube d'environ 200 mm. Un tel condensateur est utilisable par exemple dans les lasers à gaz. Des modèles de 100 KV sont également possibles qui ont entre autres une application pour les generateurs de Marx.The great interest of this model is its L / h ratio
important, therefore its ability to high currents, as well as its low height. Indeed, this elementary capacitor is intended to constitute batteries by stacking these flat cylinders in a tube with a diameter of 75 mm. We will thus have a capacitor of approximately 50 KV with 8 stacked elements, ie a tube height of approximately 200 mm. Such a capacitor can be used, for example, in gas lasers. Models of 100 KV are also possible which have among others an application for the generators of Marx.

Mais comme la densité d'énergie avec une hauteur de bobinage de 25 mm est plus faible à cause de la proportion de la marge, nous avons aussi prévu des modèles de condensateurs élémentaires avec des hauteurs entre 25 et 80 mm.But as the energy density with a winding height of 25 mm is lower due to the proportion of the margin, we have also provided elementary capacitor models with heights between 25 and 80 mm.

Un troisième exemple d'application consiste en un condensateur élémentaire fait de la même façon que le premier (figure 2 et 3a) mais avec des épaisseurs de 6 P m pour les couches de papier 5 et 5' et de 5 P m pour chacune des couches 6,6' et 7,-7'. Le diamètre du bobinage est de 49 mm, le volume de 150 cm3, la capacité de 15 P F, la tension nominale de 5000 V, l'énergie de 187 J, la densité d'énergie de 1,25 J/cm3 et le champ moyen de 312,5 vI m. La longueur des films est de 53 m, et le rapport L/h est de 662. Ce condensateur élémentaire permet de délivrer des courants de 10 000 A. Il peut être monté en batterie comme le premier modèle, dans un boîtier de diamètre 50 mm et de hauteur 180 mm. A third example of application consists of an elementary capacitor made in the same way as the first (figure 2 and 3a) but with thicknesses of 6 P m for the paper layers 5 and 5 'and of 5 P m for each of the layers 6,6 'and 7, -7'. The diameter of the winding is 49 mm, the volume of 150 cm3, the capacity of 15 PF, the nominal voltage of 5000 V, the energy of 187 J, the energy density of 1.25 J / cm3 and the field average of 312.5 vI m. The length of the films is 53 m, and the L / h ratio is 662. This elementary capacitor makes it possible to deliver currents of 10,000 A. It can be mounted in battery like the first model, in a 50 mm diameter case. and height 180 mm.

Le condensateur obtenu de 30 P F et 5000 V est utilisé à sa tension nominale par exemple comme condensateur de défibrillateur cardiaque.The capacitor obtained from 30 P F and 5000 V is used at its nominal voltage, for example as a cardiac defibrillator capacitor.

Pour d'autres applications telles que certains lasers à solide ou des appareils de photocopie il pourra travailler soit à sa tension nomina-le, soit à une tension inférieure selon les conditions de fonctionnement. Les condensateurs élémentaires décrits peuvent aussi être utilisés pour des batteries de très hautes tensions et énergies. For other applications such as certain solid-state lasers or photocopying devices, it can work either at its nominal voltage, or at a lower voltage depending on the operating conditions. The elementary capacitors described can also be used for batteries of very high voltages and energies.

Un quatrième modèle utilise le nouveau papier méta-llisé de 4 P m (4,5,4',5') et un seul film de polytéréphtalate d'é éthylène à la place des films 6,7, 6',7', d'épaisseur 4 p m. Les nappes, d'une largeur de 80 mm, sont enroulées sur un mandrin de 3 mm en deux pièces, qui est retiré après bobinage. Le diamètre est de 20 mm, le volume de 25 cm3, la capacité de 12 lu F, la tension de 3 KV et l'énergie de 54 J. Le champ moyen est de 375 V/p et la densité d'énergie de 2,15 J/cm3. C'est un condensateur pour défibrillateur implantable par exemple.Etant donné que dans un tel appareil le condensateur est très peu utilisé et ne reste chargé que pour un temps très bref, le diélectrique peut être exploité au-delà de la limite que l'on adopte pour les applications industrielles. On arrive ainsi à utiliser les diélectriques à plus de 90 Z de leur rigidité. Ainsi, ce modèle, dans ces conditions,-peut même dépasser le champ et la densité d'énergie indiqués. A fourth model uses the new 4 P m (4,5,4 ', 5') metallized paper and a single polyethylene terephthalate film instead of the 6,7, 6 ', 7' films, thickness 4 p m. The 80 mm wide webs are wound on a 3 mm two-piece mandrel, which is removed after winding. The diameter is 20 mm, the volume is 25 cm3, the capacity is 12 lu F, the voltage is 3 KV and the energy is 54 J. The average field is 375 V / p and the energy density is 2 , 15 J / cm3. It is a capacitor for an implantable defibrillator, for example. Since in such a device the capacitor is used very little and only remains charged for a very short time, the dielectric can be exploited beyond the limit that is adopts for industrial applications. It is thus possible to use dielectrics at more than 90% of their rigidity. Thus, this model, under these conditions, can even exceed the indicated energy field and density.

Un cinquième et dernier exemple utilise le même diélectrique que le quatrième,.mais est bobiné jusqu un diamètre de 74 mm. Il a une capacité de 172 P F et une tension nominale de 2,5 KV. Sa tension d'utilisation peut varier entre 2 KV et 3 KV selon les conditions d'utilisation, ce qui lui donne une densité d'énergie entre 1 et 2,25 J/cm3. Les applications sont diverses (laser, défibrillation, aérospacial, etc...). A fifth and final example uses the same dielectric as the fourth, but is wound to a diameter of 74mm. It has a capacity of 172 P F and a nominal voltage of 2.5 KV. Its operating voltage can vary between 2 KV and 3 KV depending on the conditions of use, which gives it an energy density between 1 and 2.25 J / cm3. The applications are diverse (laser, defibrillation, aerospace, etc.).

Dans le quatrième exemple on peut aussi remplacer le papier de 4 F m par du papier à fibrilles de 2,5 wu m et prendre des films de polytéréphtalate d'éthylène de 2,5 P m à 4 P m. Avec des largeurs de films de 40 à 80 mm et des diamètres de bobinage de 15 à 20 mm on-peut réaliser d'autres modèles pour défibrillateur implantable avec des capacités de 10 à 30 P F et des densités d'énergie entre 2 et 3 J/cm3. In the fourth example, it is also possible to replace the 4 F m paper with 2.5 wu m fibrillated paper and take films of polyethylene terephthalate of 2.5 P m to 4 P m. With film widths of 40 to 80 mm and coil diameters of 15 to 20 mm we can realize other models for implantable defibrillator with capacities from 10 to 30 PF and energy densities between 2 and 3 J / cm3.

En résumé, les mêmes ensembles de diélectriques peuvent être utilisés à différents champs et densités d'énergie, selon les conditions de fonctionnement et/ou la durée de vie recherchées
- 150 à 300 V/ P m et 0,4 à 1,2 J/cm3pour des applications de filtrage de commutation et de décharge, dans lesquelles la puissance moyenne de fonctionnement ou les exigences de durée de vie sont élevées. Ces modèles sont également utilisables endessous de leur niveau (derating) pour des conditions très sévères.In summary, the same sets of dielectrics can be used at different energy fields and densities, depending on the operating conditions and / or service life desired.
- 150 to 300 V / P m and 0.4 to 1.2 J / cm3 for switching and discharge filtering applications, where the average operating power or the service life requirements are high. These models can also be used below their level (derating) for very severe conditions.

- 300 à 400 V/ p m et 1,2 à 2 J/cm3 pour des applications de filtrage de commutation ou de décharge dans lesquelles les conditions sont moins sévères (exemple défibrillateurs externes ou lasers à faible fréquence de répétition). - 300 to 400 V / p m and 1.2 to 2 J / cm3 for switching or discharge filtering applications in which the conditions are less severe (example external defibrillators or lasers with low repetition frequency).

- 400 à 500 V/ ç m et 2 à 3 J/cm3 pour des applications à très faibles taux d'utilisation. Exemple : défibrillateur implantable, 500 chocs au maximum et décharge presque immédiate après la charge. - 400 to 500 V / ç m and 2 to 3 J / cm3 for applications with very low utilization rates. Example: implantable defibrillator, 500 shocks maximum and almost immediate discharge after charging.

D'autres matériaux sont utilisables sans modifier les principes de l'invention
- d'autres métaux ou éléments sont possibles pour la métallisation : aluminium, argent, or, paladium ou carbone amorphe pur
- d'autres diélectriques sont possibles à la place du diélectrique 1 : polypropylène, polycarbonate, polysulfone, polystyrène etc...Other materials can be used without modifying the principles of the invention.
- other metals or elements are possible for metallization: aluminum, silver, gold, palladium or pure amorphous carbon
- other dielectrics are possible instead of dielectric 1: polypropylene, polycarbonate, polysulfone, polystyrene etc ...

- d'autres structures fibreuses sont possibles à la place du diélectrique 2
- d'autres huiles d'imprégnation répondant aux critères de 1' invention sont possibles.- other fibrous structures are possible instead of dielectric 2
- Other impregnation oils meeting the criteria of the invention are possible.

La figure 4 qui décrit le dispositif de métallisation du papier est une représentation, qui n'est pas à l'échelle, d'une enceinte à vide 100 dans laquelle se trouvent une bobine de départ 102 de papier de condensateur et une bobine 104 sur laquelle le papier de condensateur 106 sera rembobine. Le papier de condensateur 106 passe sur des poulies de déviation 108, et dans la partie supérieure de l'enceinte à vide 100, il passe devant un diaphragme 110, 112. Un raccord 101 part vers une pompe à vide. Dans l'enceinte à vide 100, se trouve un creuset 116, dans lequel du zinc est chauffé jusqu'à l'évaporation. Figure 4 which describes the paper metallization device is a representation, which is not to scale, of a vacuum chamber 100 in which there is a starting coil 102 of capacitor paper and a coil 104 on it. which the capacitor paper 106 will rewind. The capacitor paper 106 passes over deflection pulleys 108, and at the top of the vacuum chamber 100, it passes a diaphragm 110, 112. A connector 101 goes to a vacuum pump. In the vacuum chamber 100, there is a crucible 116, in which zinc is heated until evaporation.

Les électrodes 120 et 122, qui sont raccordées à une tension négative, empêchent un dépôt de vapeur sur les rouleaux 102 et 104. La trajectoire vers les rouleaux 102 et 104, que pourrait emprunter la vapeur métallique sans les électrodes 120 et 122, est représentée par des traits pointillés. Le logement d'une autre électrode 124, qui se trouve à un potentiel positif, est prévu derrière le papier 106 à l'endroit d'un évidement 126 dans le diaphragme 110, 112. L'évidement 126 est déplacé latéralement par rapport au creuset 116 de telle façon que la vapeur métallique partant du creuset 116 ait un angle d'incidence de 450 sur le papier 106 à travers l'évidement 126. Si cela s' avère nécessaire, cet angle peut être choisi autrement. The electrodes 120 and 122, which are connected to a negative voltage, prevent vapor deposition on the rollers 102 and 104. The path to the rollers 102 and 104, which the metal vapor could take without the electrodes 120 and 122, is shown. by dotted lines. The housing of another electrode 124, which is at a positive potential, is provided behind the paper 106 at the location of a recess 126 in the diaphragm 110, 112. The recess 126 is moved laterally with respect to the crucible. 116 such that the metal vapor leaving the crucible 116 has an angle of incidence of 450 on the paper 106 through the recess 126. If necessary, this angle can be chosen otherwise.

Dans l'exemple, la distance entre le creuset 116, qui est réalisé en tantale, et le papier 106 à l'endroit de l'incidence de la vapeur métallique derrière l'évidement 126 est de 30 cm. In the example, the distance between the crucible 116, which is made of tantalum, and the paper 106 at the location of the incidence of the metal vapor behind the recess 126 is 30 cm.

Suivant l'application, cette distance peut se situer entre 15 cm et 30 cm. La température du métal se situe entre 400"C et 8000C. Depending on the application, this distance may be between 15 cm and 30 cm. The temperature of the metal is between 400 "C and 8000C.

La vitesse linéaire du papier se situe entre 2 m/min et 4 m/min.The linear speed of the paper is between 2 m / min and 4 m / min.

La différence de potentiel entre le potentiel Uo du creuset et le potentiel U+ de l'électrode 124, qui est positif par rapport à UO, est de 400 V à 800 V. Les électrodes 120 et 122 se trouvent à un potentiel qui est négatif de -100 V à -200 V par rapport au creuset. La pression dans l'enceinte à vide 100 est d'environ 10 2 torr à 10 5 torr. L'épaisseur du dépôt métallique sur le papier dépend de la température du métal, de l'angle d'incidence sur le papier, de la vitesse du papier, des tensions, de la pression dans l'en- ceinte 100 et delta distance entre le creuset et le papier.The potential difference between the potential Uo of the crucible and the potential U + of the electrode 124, which is positive with respect to UO, is 400 V to 800 V. The electrodes 120 and 122 are at a potential which is negative of -100 V to -200 V with respect to the crucible. The pressure in the vacuum chamber 100 is about 10 2 torr to 10 5 torr. The thickness of the metallic deposit on the paper depends on the temperature of the metal, the angle of incidence on the paper, the speed of the paper, the tensions, the pressure in the enclosure 100 and delta distance between the crucible and the paper.

Les figures 5 et 6 montrent un dessin schématique d'un dispositif qui comprend trois rouleaux métalliques 200, 202, 204 dont les axes se trouvent dans le même plan. Le rouleau du milieu 200 est entraîné et transmet .par friction le mouvement de rotation aux autres rouleaux. La circonférence du rouleau du milieu 200 a une encoche 206 de 85 mm de large et de 4 p m de profondeur. Un ruban 208 de papier de condensateur du commerce épais de 6 p m part d'abord du rouleau de départ 210 et passe sous une buse de vapeur 212, qui sert à humecter le papier. Figures 5 and 6 show a schematic drawing of a device which comprises three metal rollers 200, 202, 204 whose axes lie in the same plane. The middle roller 200 is driven and transmits the rotational movement by friction to the other rollers. The circumference of the middle roller 200 has a notch 206 85mm wide and 4 µm deep. A ribbon 208 of 6 µm thick commercial condenser paper first starts from the starter roll 210 and passes under a steam nozzle 212, which serves to moisten the paper.

Ensuite il passe entre le rouleau supérieur 202 et le rouleau du milieu 200 et ensuite entre le rouleau du milieu 200 et le rouleau inférieur 204. Le ruban de papier passe uniquement dans l'encoche 206. Le papier pressé et rembobiné sur le rouleau 214. Then it passes between the upper roll 202 and the middle roll 200 and then between the middle roll 200 and the lower roll 204. The paper tape only passes through the notch 206. The paper is pressed and rewound onto the roll 214.

A l'endroit du rouleau du milieu 200, une deuxième buse 216 est prévue pour déposer sur le papier de la vapeur d'eau, du vernis ou un autre produit, suivant l'opération à effectuer. La buse 212 imprègne le papier d'une humidité relative entre 25 Z et 35 Z. Les rouleaux 200 et 204 sont portés à une température entre 800C et 1100C par des lampes à quartz à émission infra-rouge incorporées dans ces rouleaux. Mais d'autres techniques de chauffage sont possibles. Les rouleaux 200 et 204 ont le même diamètre de 30 cm. Le rouleau du milieu 200 tourne autour d'un axe qui est solidaire d'un bâti 222, tandis que le rouleau supérieur 202 et le rouleau inférieur 204 peuvent être déplacés dans le sens de la hauteur et sont pressés contre le rouleau 200 par des dispositifs hydrauliques de pistons-cylindres 224.Les dispositifs 224 de pistons-cylindres sont alimentés par une pompe hydraulique 226. Des dispositifs de réglage permettent d'ajuster la pression, donc de déterminer la force avec laquelle les rouleaux sont pressés l'un contre autre. At the location of the middle roller 200, a second nozzle 216 is provided for depositing water vapor, varnish or another product on the paper, depending on the operation to be carried out. The nozzle 212 impregnates the paper with a relative humidity between 25 Z and 35 Z. The rollers 200 and 204 are brought to a temperature between 800C and 1100C by infrared emission quartz lamps incorporated in these rollers. But other heating techniques are possible. The rollers 200 and 204 have the same diameter of 30 cm. The middle roller 200 rotates around an axis which is integral with a frame 222, while the upper roller 202 and the lower roller 204 can be moved in the direction of the height and are pressed against the roller 200 by devices. Piston-cylinder hydraulic devices 224. Piston-cylinder devices 224 are powered by a hydraulic pump 226. Regulating devices make it possible to adjust the pressure, thus determining the force with which the rollers are pressed against each other.

Dans l'exemple de réalisation, cette pression s'élève à environ 1000 dN/cm2 jusqu a 1500 dN/cm2. Le papier est entraîné à une vitesse de 8 m/min à 10 m/min. Le papier, qui sort du dispositif de pressage, a une épaisseur de 4 p m à 4,2 ji m. Un laminage sans humidification, par la seule température et pression des rouleaux, est également possible.In the exemplary embodiment, this pressure amounts to approximately 1000 dN / cm2 up to 1500 dN / cm2. The paper is fed at a speed of 8 m / min to 10 m / min. The paper which comes out of the pressing device has a thickness of 4 µm to 4.2 µm. Laminating without humidification, by the temperature and pressure of the rollers alone, is also possible.

Le papier ainsi fabriqué a une densité de 1,4 g/cm3 à 1,5 g/cm3 environ. Du pap-ier, qui est fabriqué en employant exclusivement des fibrilles, a la même densité. La rigidité diélectrique du papier s'élève jusqu'à 400 V/pm (si le papier a été imbibé d'huile silicone). Ce papier se prête particulièrement bien à la métallisation. Il est d'ailleurs envisageable d'augmenter la résistance par unité de surface prévue par la présente invention audelà de 30je, soit en métallisant du papier existant, soit en utilisant le nouveau papier et/ou les nouvelles méthodes de métallisation décrites ci-dessus. The paper thus produced has a density of about 1.4 g / cm3 to 1.5 g / cm3. Paper, which is made using exclusively fibrils, has the same density. The dielectric strength of the paper is up to 400 V / pm (if the paper has been soaked with silicone oil). This paper lends itself particularly well to metallization. It is moreover possible to envisage increasing the resistance per unit area provided for by the present invention beyond 30 i, either by metallizing existing paper, or by using the new paper and / or the new metallization methods described above.

Notons enfin que les densités d'énergies volumiques données dans ce texte en J/cm3 peuvent aussi être exprimées en densités d'énergies pondérales. Les valeurs obtenues par les condensateurs selon l'invention sont alors de 0,5 à 1 J/g, alors que les meilleures valeurs trouvées dans l'état de la technique pour le domaine visé gent de 0,1 à 0,2 J/g. Finally, note that the volume energy densities given in this text in J / cm3 can also be expressed in weight energy densities. The values obtained by the capacitors according to the invention are then from 0.5 to 1 J / g, while the best values found in the state of the art for the target range are from 0.1 to 0.2 J / g.

Claims

CLAIMS.

1. Elementary capacitor of high voltage and high energy density for energy storage, discharge, switching or filtering applications, consisting of two conductive plates separated by at least one dielectric sheet, characterized in that to each armature is associated with at least one sheet of a first dielectric (1) that each armature consists of a metallization having a resistance per unit area of 2 to 30 Ohm, deposited on a second dielectric (2) consisting of a support having a fibrous structure, promoting regeneration, such that the capacitor is regenerating (self-healing), that the capacitor is impregnated with a liquid dielectric and that the nature and thickness of each of the dielectrics as well as the liquid dielectric are chosen in such a way that when the capacitor is subjected to its nominal voltage the ratio between the electric field and the dielectric strength is substantially equal for each of the dielectrics.

2. Capacitor according to claim 1, characterized in that, when the capacitor is charged to its nominal voltage, the average electric field prevailing in the dielectric is from about 200 V / pm to more than 400V / lu m and that its density d volumetric energy is about 0.5 J / cm3 to more than 2 J / cm3.

3. Capacitor according to claims 1 and 2 characterized in that the nature and the thickness of the two dielectric layers (1) and (2) as well as the liquid dielectric are chosen such that for each of the impregnated dielectrics, the ratio between its resistance and dielectric strength is substantially equal in a voltage range of at least about +/- 10 Z around the nominal voltage of the capacitor.

4. Capacitor according to any one of claims 1 to 3 characterized in that it is obtained by winding two multilayer sheets A and B each consisting of at least one plastic film, preferably polyester, preferably polyterephthalate. ethylene (6, 7, 6 ', 7') corresponding to dielectric 1, and a metallized paper (4, 5, 4 ', .5') corresponding to dielectric 2, as the two side faces of winding 8 , 9 are coated with a conductive deposit ensuring the connection of the armatures of all the turns of the winding and that it is impregnated with a liquid dielectric.

5. Capacitor according to claim 4 characterized in that it uses paper (5, 5 ') of thickness greater than or equal to 6 μm, as the proportion of this thickness relative to the total thickness of the dielectric (5 + 6 + 7) is 30 to 45%, and the energy density at nominal voltage is greater than or equal to 1 J / cm3.

6. Capacitor according to claim 4, characterized in that the proportion of the thickness of the paper (5, 5 ') relative to the total thickness of the dielectric (5 + 6 + 7) is 45 to 60%, and that the energy density at the nominal voltage is greater than or equal to 0.8 J / cm3.

7. Capacitor according to claim 4, characterized in that it uses paper (5, 5 ') of thickness less than 6 μm, as the proportion of this thickness relative to the total thickness of the dielectric (5 + 6 + 7) is 10 to 50%, and that the energy density at nominal voltage is greater than or equal to 1 J / cm3.

8. Capacitor according to any one of the preceding claims, characterized in that the dielectric 2 is based on cellulose or on a cellulose compound.

9. Capacitor according to any one of the preceding claims, characterized in that the dielectric 2 has a thickness less than 6-p m.

10. Capacitor according to any one of the preceding claims, characterized in that the liquid dielectric is a silicone oil.

11. Capacitor according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface resistance of the metallization is 5 to 10.

12. Capacitor according to any one of the preceding claims, characterized in that the metallization has a thicker reinforced zone in the non-active zone serving for the connection.

13. Capacitor according to any one of the preceding claims, characterized in that the energy consumed by healing is less than 10%, and preferably less than 1%, of the energy stored in the capacitor.

14. Capacitor according to any one of claims 2 to 13 characterized in that the ratio between the length of the multilayer sheets A and B and their width is between 500 and 1000 and that the peak current that can be delivered by this capacitor is between 500 and 20,000 A.

15. Capacitor according to any one of claims 2 to 13 characterized in that the ratio between the length of the multilayer sheets A and B and their width is between 1000 and at least 5000 and that the peak current that can be delivered by this capacitor is between 5000 A and at least 100,000 A.

16. A capacitor bank characterized by a series and / or parallel connection of elementary capacitors according to any one of the preceding claims.

17. A method of manufacturing a capacitor characterized in that the quality of the dielectrics 1, 2 and of the impregnation oil as well as the impregnation conditions are provided and controlled in such a way that the conditions of claims 1 to 16 are met.

18. Use of an elem-entary capacitor or a capacitor bank according to one of the preceding claims 1 to 16 in a device generating a high voltage which creates in the capacitor or capacitors an electric field of 200 V / pm at minus 400 V /> i m.

19. Capacitor paper characterized in that it has a thickness less than 6 P m, preferably between 2.5 and 5 P m.

20 Process for the manufacture of sheets of cellulose fibers of very low thickness of the order of 4, from sheets of 6 μm, characterized in that the 6 μ sheet is subjected to flattening and compacting.

21. Device for obtaining a sheet of fibrous material flattened and compacted by the method of claim 20, characterized in that it consists of at least two cylinders in contact rotating in the opposite direction, one of cylinders being heated by carrying a peripheral recess the depth of which is less than the thickness of the sheet of fibrous material introduced between the two cylinders, means being p-revised to moisten said sheet before this introduction.

22. A method for the metallization of a sheet of fibrous material, characterized in that it consists in spraying microparticles of a metal under vacuum onto said moving sheet, at an angle of less than 75 "and preferably of between 200 and 450.

23. Application of the capacitors according to any one of claims 1 to 17 to the discharge circuits of cardiac defibrillators, of the external type or of the implanted type.

24. Application of the capacitors according to any one of claims 1 to 17 to circuits of industrial devices and in particular solid-state and gas lasers, photocopiers, flash lamps, Marx generators, nuclear fusion installations, high voltage magnetoforming machines and generators.