Brevet FR2385203A1 — publié le 19781020

L'invention est relative aux condensateurs électriques bobinés et au raccordement des conducteurs de sortie avec les armatures de ces condensateurs. On sait qu'un condensateur enroulé est constitué de deux bandes métalliques bobinées avec interposition de bandes séparatrices en papier ou en matière synthétique isolante; après enroulement, le raccordement de chaque armature, formée par l'une des bandes métalliques, avec unie connexion de sortie est une opération importante-et délicate de la fabrication de ces composants. On procède, s'il y a lieu, à une imprégnation complémentaire par séchage sous vide suivi d'une injection sous pression d'un produit isolant, tel que vernis ou résine. La fabrication de tels condensateurs est déjà ancienne; au début on se contentait, pour les connexions de sortie, d'amarrer par soudure ou sertissage une languette à l'extrémité de chaque armature; cette solution simple avait l'inconvénient de provoquer des perturbations dans les circuits par la résistance et la selfinductance propres de chaque armature. Actuellement, on-réalise l'enroulement de manière à ce que les spires d'une armature débordent d'un coté, les spires de l'autre armature débordant du côté opposé : c'est le bobinage par chevauchement. Pour les bandes isolantes, on utilise deux variantes Suivant une première variante, la bande isolante est disposée dans la zone de recouvrement des armatures entre elles de manière à laisser dépasser cçlles-ci de part et d'autre du bobinage isolant. Lorsque les armatures sont en étain, on soude chaque conducteur de sortie sur le bord des spires-de l'armature correspondante. L'aluminium, maintenant très utilisé pour les bandes métalliques, soulève des problèmes de soudure : on fait alors appel au "shoopage1, qui consiste à projeter à chaud du zinc ou de l'étain sur les tranches des bobinages au moyen d'un pistolet à flamme; c'est sur la couche métallisée ainsi obtenue que l'on soude chaque connexion de sortie. Suivant l'autre variante, la bande plastique isolante est plus large que les armatures et de telle largéur qu'elle s'étend audelà des bords de ces armatures après enroulement. La mise en place d'un conducteur de sortie a lieu comme suit : -ce conducteur est chauffé, par exemple par passage d'un courant électrique, et il est pressé diamétralement d'un cté de lrenroulement de manière à provoquer-le fluage de la matière plastique, on le force à pénétrer jusqu'à ce qu'il entre en contact étroit avec les bords de l'armature adjacente; on laisse refroidir et la matière isolante en se solidifiant verrouille le conducteur sur l'armature. On peut s'abstenir dans ce cas de procéder à une imprégnation complémentaire. Ce dernier procédé assure une bonne tenue des conducteurs de sortie contre les armatures; on peut cependant lui reprocher une résistance électrique de contact qui peut etre élevée par suite du fluage de la matière plastique isolante lors de la formation des connexions; en outre lorsque les condensateurs obtenus sont utilisés pour l'allumage des moteurs à explosion, ils risquent de présenter une étanchéité insuffisante à la pluie et à l'humidité ambiante. La présente invention remédie à ces inconvénients pour les condensateurs bobinés utilisant ce même type d'enroulement. Elle a pour objet un condensateur enroulé dont les armatures métalliques sont des bandes bobinées à chevauchement avec interposition de bande de papier débordant de part et d'autre des armatures, caractérisé en ce que les conducteurs de sortie sont des broches enfoncées à force perpendiculairement à l'axe du bobinage, traversant les espaces vides de chevauchement entre les deux armatures en émergeant d'un seul côté du cylindre d'enroulement. Elle a également pour objet un procédé de fabrication de ce condensateur caractérisé en ce qu'après bobinage, l'enroulement est séché sous vide, puis imprégné de résine de manière à former une pièce compacte usinable que l'on alèse, en chaque point de passage d'un conducteur de sortie, pour former un trou borgne, une broche est finalement enfoncée dans chaque trou borgne dont le diamètre est légèrement inférieur à celui de la bronche, la longueur de celle-ci étant sensiblement égale au diamètre du bobinage afin d'émerger légèrement au-dessus de l'entrée du trou borgne. L'invention comporte encore d'autres particularités nouvelles qui apparaitront au courde l'exposé ci-aprèS se référant au dessin ci-annexé montrant quelques exemples non limitatifs de réalisation et de finition de ce condensateur. Sur le dessin, La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'enroulement par un plan diamétral contentant les broches de contact. La figure 2 est une vue extérieure en perspective de l'enrou ment imprégné et muni de ses broches de contact. La figure 3 est une vue en coupe par le plan des broches du cenaensateur des figures 1 et 2 après finition avec languettes de raccordement extérieur et surmoulage en vue d'une application pratique de ce condensateur, par exemple l'allumage des moteurs explosion. La figure 4 est une vue en coupe suivant le plan IV-IV de la figure 3.~ Les figures 5 et 6 correspondent respectivement aux figures 3 et 4 pour une -première variante de finition du condensateur. Les figures 7 et 8 correspondent respectivement aux figures 3 et 4 pour une seconde variante de finition du condensateur. Pour former l'enroulement d'un condensateur selon l'invention, on utilise de préférence de l'aluminium pur en bandes sous une épaisseur comprise entre 5 et 10 millièmes de mm et des bandes de papier diélectrique d'épaisseur convenable. Les bandes des deux armatures ont la même largeur et sont bobines à chevauchement alterné avec un décalage de plusieurs s imètres; quant au papier, il a une largeur telle qu'il déborde les deux armatures d'un côté et de l'autre d'environ 1 mu. On obtient ainsi un enroulement tel que celui représenté par la figure 1, sur laquelle 10 désigne les spires de la première armature, 11 celles de la seconde armature et 12 les spires du papier diélectrique. En fin de bobinage arrêté à la dernière spire, on peut soit conserver à l'enroulement sa forme circulaire, soit l'écraser pour que sa base soit ovale ou elliptique. On sèche alors l'enroulement en étuve et sous vide, puis on procède à son imprégnation par injection sous pression d'un produit, tel que vernis ou résine, qui après traitement thermique, sous vide puis pression, donne un ensemble dur-et compact. L'en -oulement a été penétré uniformément à coeur et est rev8tu extérieurement par une couche de l'imprégnant dont l'épaisseur, c8té des bases du bobinage, est renforcée par le dépassement. du papier sur les bords. On est ainsi en présence d'une pièce usinable 17 (fig. 2). Conformément à l'invention, on procède au perçage de l'enroulement er deux points sur une génératrice et dans une direction perpendiculaire à l'axe du.bobinage Sur la figure 1, les lignes de perçage 13 et 14 dans un meme plan diamétral traversent les espaces vides de chevauchement vers le milieu de celui-ci par conséquent, chaque perçage qui se fait suivant un trou borgne ne rencontre qu'une seule armature : 10 pour 13, et 11 pour 14. Chaque trou borgne doit avoir une profondeur telle qu'il traverse le maximum de spires d'aluminium et de papier. On prend ensuite deux broches 15 et 16 de contact, c'est-àdire deux pointes ou clous à l'extrémité pointue en laiton traité, zingué ou étamé; le diamètre de chaque broche doit être très légèrement supérieur à celui d'un trou borgne, et sa longueur est voisine du diamètre de l'enroulement; on enfonce alors chaque broche à force dans un trou borgne jusqu'au fond de celui-ci broche 15 pour le trou 13 et broche 16 pour le trou 14, et comme le montrent les figures 1 et 2, chaque broche n'émerge au-dessus de 1 'entrée du trou borgne correspondant que de 2 à 3 mm. L'enroulement imprégné avec ses broches de contact offre extérieurement l'aspect vu sur la figure 2; le contact électrique de chaque broche avec son armature est excellent en raison de son enfoncement à force dans les trous des différentes spires de l'armature. On doit encore procéder à-la finition de chaque condensateur, c'est-à-dire à son équipement en vue de ses utilisations pratiques : allumage des moteurs à explosion, électronique, télécommunications, antiparasitage, etc... Les figures 3 à s évoquent quelques aspects des aménagements nécessaires. D'une manière générale, on rapporte sur les bornes du condensateur, c'est-à-dire sur les dépassements des broches, des languettes en cuivre ou en laiton d'épaisseur environ 1/2 mm pour les raccordements électriques extérieurs, ensuite on procède à un surmoulage sous pression par du polypropylène ou autre matériau de bonnes propriétés diélectriques et mécaniques; ce surmoulage présente une surface plane du côté ou il laisse sortir les languettes de connexion. Chaque petit bloc surmoulé parfaitement étanche est en même temps doué d'une haute tenue aux chocs et aux vibrations, ainsi qu'aux e-fforts de traction. On a supposé sur les figures 3 à 8 que 1'enroulement 17 après bobinage avait été pressé avant imprégnation de manière à lui donner une forme cylindrique à base sensiblement elliptique. D'après les figures 3 et 4, sur chacune des broches 15 et 16 enfoncées dans le plan médian passant par le grand axe de l'ellip se, une languette plane de connexion 18 et 19 percée vers son extrémité est amarrée à la partie émergente de la broche correspondante; elle y est soudée par tout moyen approprié (soudure à l'étain, brasure, haute fréquence etc.). Chaque languette est repliée à 900 une première fois de manière à s'appliquer contre la tranche de l'enroulement, qu'elle dépassera de l'épaisseur prévue pour le surmoulage après repliage vers l'extérieur une secondé fois à 900. I1 est prévu, à l'extrémité de la patte sortante 22 et 2 de chaque languette, un second perçage en vue du raccordement électrique et de la fixation du condensateur. Après cet aménagement, on procède au surmoulage 20 selon une forme cylindrique avec une section correspondant à l'óvalisation de l'enroulement, mais avec une face plane 21 dans l'alignement des pattes de sortie 22 et 23 et entre celles-ci. Suivant la variante des figures 5 et 6, les broches 15 et 16 ont été enfoncées horizontalement dans le plan médian passant par le petit axe de l'ellipse, la partie de chaque languette de connexion 18 et 19 plaquée contre la tranche de l'enroulement y est coudée au centre en équerre, mais après surmoulage, le petit bloc obtenu offre sensiblement la même conformation extérieure que dans le cas des figures 3 et 4; cependant sur la figure 6, on remarque que latéralement au surmoulage et vers chaque. extrémité de celui-ci,- il a été prévu un bombage 24 requis pour la mise en place du bloc. Enfin dans la variante suivant les figures 7 et 8, les broches sont encore enfoncées dans le plan du petit axe de l'ellipse, mais dans une disposition verticale; la languette 18 a une conformation semblable à celle de la figure 3, tandis que la languette 19 est repliée à 900 à sa partie inférieure à l'intérieur du surmoulage et vers la partie médiane de l'enroulement, puis repliée une seconde fois à 900 pour former verticalement une patte de sortie 26 terminée par un oeillet 27. Le surmoulage 20 a donc sa face-plane 21 sous la partie aplatie de l'enroulement; ce surmoulage présente en outre à sa partie supérieure deux bombages d' extrémité 28 et 29 et à sa partie inférieure une avancée latérale 30 avec béquille d'appui 31. Ces exemples absolument non limitatifs de réalisation ont simplement pour but de montrer que par le jeu du surmoulage, on peut satisfaire à n'importe quelles exigences de structure au montage. Le procédé de fabrication des condensateurs selon l'invention est économique et facile à mettre en oeuvre; les petits blocs condensateurs ainsi obtenus satisfont aux conditions suivantes Résistance électrique minimale des raccordements. Bon comportement à des impulsions brusques de courant de plusieurs ampères en courant alternatif. Bonne tenue aux chocs et aux vibrations ainsi qu'aux efforts de traction. Etanchéité aux aonditions ambiantes, notamment à l-'humidité. Bien entendu, la conformation des languettes de raccordement extérieur, telles que celles des figures 3 à 8, est préparée à l'avance dans une fabrication en série. REVENDICATIONS 1 - Condensateur enroulé doht les armatures métalliques sont des bandes bobinées à chevauchement avec interposition de bande diélectrique, telle que du papier, débordant-de part et d'autre des armatures, caractérisé en ce que les conducteurs de sortie sont des broches enfoncées à force perpendiculairement à l'axe du bobinage, traversant les espaces vides de chevauchement entre les deux armatures en émergeant d'un seul côté du cylindre d'enroulement, lequel a été préalablement et intégralement imprégné d'un vernis ou d'une résine isolante. 2 - Condensateur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la longueur d'une broche est voisine du diamètre de l'enroulement. 3 - condensateur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le débordement du papier par rapport aux armatures est de l'ordre du millimètre. 4 - Condensateur suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est muni de languettes de raccordements électriques extétrieurs amarrées sur les parties émergentes des broches, et il est noyé et encastré dans un surmoulage laissant sortir les pattes d'extrémité des languettes. 5 - Condensateur suivant la revendication 4 caractérisé en ce que les parties des languettes intérieures au surmoulage sont appliquées contre la surface du condensateur préalablement et intégralement imprégné d'un vernis ou d'une résine isolante. 6 - Condensateur suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le surmoulage présenté une face plane au niveau des pattes d'extrémité des languettes 7 - Condensateur suivant la revendication 4 caractérisé en ce que la matière du surmoulage est du polypropylène. 8 - Procédé de fabrication du condensateur suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'après bobinage, l'enroulement est séché sous vide, puis imprégné de vernis ou de résine de manière à former une pièce compacte usinable que l'on perce, en chaque point de passage d'un conducteur de sortie, pour former un trou borgne, une broche conductrice est finalement enfoncée dans chaque trou borgne dont le diamètre est légèrement inférieur à celui de la broche, la longueur de celle-ci étant sensiblement égale au diamètre du bobinage afin d'émerger légèrement au-dessus de l'-entrée du trou borgne. 9 - Procédé suivant la revendication 8 caractérisé en ce qu'avant imprégnation, l'enroulement est maintenu à section circulaire ou pressé de manière à prendre une section ovale ou elliptique. 10 - Procédé suivant les revendications 8 et 9 caractérisé en ce que l'enroulement après bobinage est séché en étuve sous -vide, puis imprégné et traité thermiquement sous vide, puis sous pression, pour donner une pièce dure et compacte.