Brevet FR2225821A1 — publié le 19741108

La présente invention concerne un perfectionnement aux condensateurs formés par superposition de feuilles diélectriques dont une face au moins est partiellement métal ee, une marge non métallisée étant réservée au moins sur un des bords de la face métallisée desdites feuilles. Les progrès réalisés sur les matériaux plastiques diélec triques triques utilisés pour la fabrication des condensateurs à dlerlec- métallisé, formés par enroulement ou empilage de feuilles d'un matériau diélectrique ayant reçu une métallisation sur une face ou sur les deux faces, permettent d'envisager dans certains cas la suppression de ltopération d'imprégnation. Mais, s'il est possible d'obtenir de ces condensateurs non imprégnés des caractéristiques comparables à celles des condensateurs dont la fabrication comporte l'opération d'imprégnation, on constate que ces caractéristiques ne se maintiennent pas en service et notamment en fonctionnement sous tension alternative comme c'est le cas, par exemple, dans les alimentations de dispositifs fluorescents.On constate en effet une baisse de capacité dans le temps, due à une détérioration localisée de la métallisation. Il apparait que cette deétallisation se produit surtout en certaines régions particulières, et notamment en bordure des surfaces métallisées, par exemple le long de la marge non métallisée, dite épargne, qui est destinée à l'isolement d'une armature, du côté opposé à la bordure de prise de contact. Cette baisse de capacité peut également apparaître pour les mêmes raisons dans des condensateurs à diélectrique métallisé ayant subi l'imprégnation, de façon généralement moins sensible cependant. La présente invention a, pour but, entre autres, de pallier cet inconvénient des condensateurs à diélectrique plastique métallisé. Un autre but de l'invention-est de fournir des condensateurs à diélectrique plastique métallisé non imprégnés dont la capacité se conserve en service prolongé sous tension alternative. Entre les armatures des condensateurs à diélectrique métallisé, le champ électrique en service est couramment de valeur très élevée, pouvant pir exemple atteindre et dépasser 40 volts par micromètre (400 000 V/cm) sous une tension continue, et surtout 20 volts par micromètre (en valeur efficace) sous u- tension alternative. En bordure d'une armature plane, le champ électrique est encore plus intense. L'effet de bord provoque une augmentation de la valeur du champ électrique par rapport à sa valeur moyenne à la surface de l'armature en dehors de la zone de bordure et ce champ électrique plus élevé est, en première approximation, inversement proportionnel à la racine carrée de l'épaisseur de l'armature.De telles valeurs de champ électrique entraînent une émission ionique et des arrachements de métal, de l'électrode vers le diélectrique. La présente invention est basée sur cette interprétation duphénomène de démétallisation dans les condensateurs à diélectrique métallisé. Selon l'invention, le perfectionnement aux condensateurs formés par superposition de feuilles diélectriques dont une face au moins est partiellement métallisée, une marge non métallisée étant réservée au moins sur un des bords de la face métallisée desdites feuilles, est remarquable principalement en ce que la couche de métallisation comporteJau au moins le long de ladite marge, une partie formant une bande étroite dont l'épaisseur est plus grande que celle du reste de ladite couche. La surépaisseur de la métallisation le long de la marge constitue un bourrelet continu et, le long de ce bourrelet, le champ électrique, dont la valeur est sensiblement inversement proportionnelle à la racine carrée de l'épaisseur de métal, est moins élevé qu'en l'absence de surépaisseur. Ce bourrelet entraîne un épanouissement du champ dans la zône de bordure, le phénomène d'arrachement de métal est très diminué et peut même être pratiquement éliminé ; la capacité du condensateur est maintenue à sa valeur initiale, meme en service prolong6. La bande, constituant le bourrelet, est étroite, et ne modifie pas la structure de l'armature, dont la quasi totalité de la surface conserve une épaisseur qui la rend apte à l'opé- ration de régénération. On sait que cette épaisseur est très faible (par exemple de l'ordre de 100 Angstroms pour une armature métallisée d'aluminium) en comparaison du diélectrique dont l'épaisseur est couramment de plusieurs micromètres ; une augmentation même importante de l'épaisseur de métallisation sur une bande étroite n'altère pas la régularité de la surface d'un enreulement ou d'un empilage d'un grand nombre de couches, les bourrelets superposés étant absorbés par la plasticité du diélectrique, notamment lors du traitement thermique que subit le condensateur en fin de fabrication. Dans une forme préférentielle de réalisation du perfectionnement selon l'invention, l'épaisseur de la bande plus épaisse prévue le long de la marge est au moins égale à deux fois l'épaisseur de la couche métallisée sur le reste de la surface. Avec un rapport des épaisseurs égal ou-supérieur à 2, le champ électrique le long de la marge est diminué de plus de 40 % et cette diminution se traduit par la constance de la capacité en cours de service. Selon un mode préférentiel de mise en oeuvre, l'épaisseur de la bande plus épaisse le long de la marge est égale à n fois l'épaisseur de la couche métallisée sur le reste de sa surface, n étant un nombre entiersupérieur à l'unité et inférieur à 10. Si le rapport des épaisseurs est un nombre entier, il est possible de réaliser la surépaisseur en répétant, localement et dans les mêmes conditions, l'opération de métallisation par laquelle on a réalisé l'armature dans la totalité de la surface. Dans le cas où les deux faces d'une feuille de matériau diélectrique font l'objet d'une métallisation, il va de-soi que les zônes situées en bordure des marges sur l'une ou l'autre face, présentent une môme surépaisseur formant bourrelet selon l'invention. Dans les condensateurs enroulés, eomportant, dans un môme rouleau, plusieurs capacités montées électriquement en série, obtenues au moyen d'une longue feuille métallisée enroulée dont les surfaces métallisées sont partagées longitudinalement, il se présente des marges non seulement le long des bords de la feuille mais aussi entre les surfaces métallisées parralèles. La couche de métallisation comporte; selon l'invention, une partie étroite d'épaisseur plus forte, le long des marges dtiso- lement entre surfaces métallisées parralèles, aussi bien que le long des marges de bordures de feuille. I1 va de soi que des parties de la couche métallisée autres que les bandes situées le long des marges, peuvent présenter aussi une surépaisseur par rapport au reste de la surface de cette couche. Il est connu de prévoir, sur le bord de la feuille de matériau diélectrique où doit être pris un contact, une surépaisseur de la couche de métallisation, de façon à améliorer 'la surface de contact avec cette dernière. Avantageusement, cette partie plus épaisse destinée à améliorer la prise de contacts est réalisée simultanément à la bande prévue selon l'invention. I1 en est de même d'autres parties faisant éventuellement l'objet d'une surépaisseur de métallisation dans des buts autres que le contact ou la-diminution de l'effet de bord. Selon un procédé préférentiel de réalisation de condensateurs perfectionnés selon l'invention, on effectue une première métallisation sur une face d'une feuille ou d'une bande d'un matériau plastique diélectrique en protégeant la surface des marges requises au moyen d'un premier masque fixe, la bande étant elle-même fixe, ou le plus souvent défilant à vitesse constante, puis,sans modifier la position du premier masqué ni celle de la bande, qu'elle soit fixe ou en défilement, on ajoute un second masque de façon à laisser seulement éntre les deux masques un espace correspondant à la partie plus épaisse prévue le long des marges, et on effectue une ou plusieurs métallisations supplémentaires. Ainsi le bord de la partie métallisée formant bourrelet est franc et ne présente pas d'échelon qui pourrait annihiler le bénéfice apporté par l'épaisseur supplémentaire. L'invention est applicable aux condensateurs à diélectrique métallisé et en particulier aux condensateurs à diélectrique plastique métallisé non imprégnés. Une application avantageuse de l'invention concerne les condensateurs utilisés dans les alimentations de tubes fluorescents. Tous les matériaux, diélectriques ou métalliques, utilisés habituellement dans la fabrication des condensateurs à diélectrique plastique métallisé peuvent être également utilisés dans le cas du perfectionnement selon l'invention. La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les figures, les proportions et dimensions ont été considérablement aménagées en vue d'améliorer la clarté de la description. La figure 1 est une coupe schématique d'une feuille diélectrique métallisée d'un condensateur selon l'invention. La figure 2 est une coupe schématique d'une feuille diélectrique métallisée d'un autre condensateur selon l'invention. La figure 3 est une coupe schématique d'une feuille diélec trique métallisée d'un troisième condensateur selon l'invention. La figure 4 est une coupe schématique d'une feuille diélec trique métallisée drun quatrième condensateur selon ltinvention. La figure 5 est une coupe schématique d'un condensateur selon l'invention. Les coupes des figures 1 à 5 sont des coupes selon un plan perpendiculaire à la surface métallisée et à la ligne de bord de marge. La feuille diélectrique 1 destinée à la realisation d'un condensateur, représentée sur la figure 1 est recouverte partiellement d'un dépôt métallique 2. Ce dépôt laisse une marge non métallisée 3. Selon l'invention la bordure de la partie métallisée est renforcée en 4 où l'épaisseur de métallisation est par exemple de deux fois l'épaisseur de la partie 2. La feuille 1 est par exemple une bande de grande longueur, dont on a représenté la section transversale. De même la feuille diélectrique 11 représentée sur la figure 2 est recouverte partiellement d'un dépôt métallique 12 laissant une marge 13. Selon l'invention la bordure de la partie métallisée est renforcée tout le long de la marge, en 14. En outre la bordure du côté opposé est également renforcée, en 15, comme il est connu de le prévoir pour que l'enroulement ou l'empilement de plusieurs couches de feuilles identiques reçoivent sur la tranche, en 1ff un dépôt de métal 17 réalisé par projection, destiné à assurer un bon contact avec les moyens de con -nexion. La feuille représentée sur la figure 3 est composée d'une épaisseur de diélectrique 21 métallisée sur les deux faces en 22 et en 27. Les métallisations laissent des marges 23 et 30 de part et d'autre du diélectrique mais sur des bords opposés. Selon l'invention, les bordures 24 et 29 des parties métallisées, du côté des marges, ont une épaisseur plus forte que le reste des surfaces métallisées 22 et 27. Les bordures des côtés opposés aux marges peuvent aussi avoir une épaisseur plus forte en 20 et en 25, de façon à améliorer le contact avec les dépôts de métal qui seront ultérieurement effectués sur les tranches 26 et 28 pour le branchement des moyens de connexion. La feuille représentée sur la figure 4 est composée d'une épaisseur de diélectrique 41 métallisée sur ses deux faces, d'une part en 42, d'autre part en 47 et 48. Les métallisations laissant d'une part des marges 43 et 45 de chaque côté de la surface 41, d'autre part unesmarge 51 comprise entre les deux surfaces 47 et 48 qu'elle isole l'une et l'autre. Selon l'invention, les bordures 44 et 46 de la surface 41, et les bordures 49 et 50, respectivement des surfaces 47 et 48, ont une épaisseur plus forte que le reste de ces surfaces. Les bordures 52 et 53 peuvent aussi avoir une épaisseur plus grande, de façon à permettre de prendre un contact de connexion par dépôt de métal sur les tranches 54 et 55.La feuille diélectrique ainsi métallisée constitue un ensemble de deux capacités en série et permet--de réaliser des condensateurs enroulés dans lesquels la tension de charge est répartie entre les enroulements parallèles d'un même rouleau. Sur la coupe de la figure 5, on a présenté un condensateur formé par superposition de plusieurs feuilles du type représenté sur la figure 2. Ce condensateur peut être obtenu par exemple par en roulement de deux bandes superposées présentant des marges sur leurs bords opposés. Du côté des marges, en 34, les métallisations sont renforcées. Du côté opposé aux marges, en 35, les métallisations sont également renforcées. Le reste des surfaces métallisées 32 ont l'épaisseur habituelle. Les faces opposées du cylindre formé par l'enroulement des deux bandes sur plusieurs dizaines de tours sont métallisées par projection à chaud, en 36 et 37. Un tel condensateur peut être réalisé au moyen de bandes d'un matériau plastique diélectrique tel que le polystyrène, les polycarbonates et polytéréphtalates, le polypropylène, les polyesters, le polyéthylène. Les armatures sont constituées par exemple par des couches d'aluminium ou de zinc déposées par évaporation sous vide. La bande de plastique a par exemple une épaisseur de l'ordre de 6 micromètres, la couche métallique a une épaisseur de 100 Angstroms, et elle présente le long des marges une épaisseur de 300 Angstroms. - REVENDICATIONS 1.- Perfectionnement aux condensateurs formés par superposition de feuilles diélectriques dont une face au moins est partiellement métallisée, une marge non métallisée étant réservée au moins sur un des bords de la face métallisée desdites feuilles, caractérisé en ce que la couche de métallisation comporte, au moins le long de ladite marge. une partie formant une bande étroite dont l'épaisseur est plus grande que celle du reste de ladite couche. 2.- Perfectionnement selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'épaisseur de la bande est au moins égale à deux fois l'épaisseur de la couche métallisée sur le reste de sa surface. 3.- Perfectionnement selon la revendication 2 catactérisé en ce que l'épaisseur de la bande étroite plus épaisse est égale à n fois l'épaisseur de la couche métallisée sur le reste de sa surface, n étant un nombre entier supérieur à 1 et inférieur à 10. 4.- Perfectionnement selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que lesdites feuilles diélectriques présentent une surépaisseur de métallisation le long d'une marge et le long de leur bord opposé à ladite marge. 5.- Perfectionnement aux condensateurs formés par superposition de feuilles diélectriques dont les deux faces sont partiellement métallisées, selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les couches de métallisation comportent, le long des marges de chaque face, des parties en forme de bandes étroites présentant une même surépaisseur par rapport au reste desdites couches. 6.- Perfectionnement aux condensateurs formés par superposition de feuilles diélectriques métallisées sur les deux faces, dont une face au moins est métallisée selon des surfaces en forme de bandes parallèles séparées par des marges d'isolement, caractérisé en ce que les surfaces métallisées comportent, le long des marges d'isolement, des parties en forme de bande étroite plus épaisse que le reste de ces surfaces. 7.- Perfectionnement selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les feuilles diélectriques sont constituées d'une matière plastique choisie dans le groupe comprenant polystyrène, polycarbonate, polytéréphtalate, polypropylène, polyéthylène, et sont recouvertes d'une couche d'un métal pris dans le groupe comprenant le zinc et l'aluminium, ladite couche représentant le long des marge une épaisseur égale à 3 fois l'épaisseur sur le reste de sa surface. 8.- Procédé de réalisation d'un condensateur perfectionné selon l'une des revendications 1 à-7, caractérisé en ce qu'on effectue une première métallisation sur la totalité des surfaces à métalliser, à l'aide d'écrans de masquage des marges, puis on effectue au moins une seconde métallisation en ajoutant auxdits écrans, des écrans masquant les surfaces autres que celles qui sont destinées à présenter une surépaisseur.