Brevet FR2464546A1 — publié le 19810306

"Condensateur à connexions à micro-bandes" L'invention concerne un condensateur compor- tant un enroulement de condensateur qui se trouve dans un boîtier fermé par un couvercle, et dont une feuille d'a- node aussi bien qu'une feuille de cathode sont connectées à au moins deux bornes externes par un certain nombre de lamelles de connexion internes réparties sur la longueur des feuilles. Dans un condensateur connu du genre précisé dans le préambule (de fabrication Philips, type 2222 1066 tel que décrit dans la publication "Philips Technical Information" du 22 Septembre 1975, page 5), les lamelles de connexion reliées à la feuille d'anode se situent d'un côté de l'enroulement de condensateur, tandis que les la- melles de connexion reliées à la feuille de cathode se situent de l'autre côté de l'enroulement de condensateur. Comme les lamelles de connexion se situant d'un c8té de l'enroulement de condensateur et reliées à des intervalles égaux à la feuille d'anode, shuntent les lamelles de con- nexion se situant de l'autre c8té de l'enroulement de con- densateur et reliées à des intervalles égaux (dans le sens de la longueur des feuilles) à la feuille de cathode, on a obtenu un consdenateur dont l'impédance série dite équi- valente est relativement basse. Un inconvénient connu du condensateur est que, dans des applications à haute fréquence, la valeur de cette impédance série équivalente est quand m8me supé- rieure au niveau voulu. Cela est essentiellement dû à la composante de l'impédance série équivalente, composante qui est formée par l'inductance série équivalente. Oo L'invention a pour but de procurer un conden- sateur dont l'inductance série équivalente - et donc éga- lement l'impédance série équivalente - n'augmente qu'à une vitesse relativement faible même pour des fréquences éle- vées. A cet effet, un condensateur conforme à l'in- vention est remarquable en ce que les lamelles de connexion internes comportent des micro-bandes électriques, qui sont formées chacune par deux lamelles flexibles conductrices de l'électricité, séparées l'une de l'autre par une la- melle électtiquement isolante, alors que l'une des deux lamelles conductrices appartenant à une même micro-bande est reliée à la feuille d'anode de l'enroulement de con- densateur, et que l'autre est reliée à la feuille de ca- thode de l'enroulement de condensateur et cela à un en- droit contigu au point commun de la lamelle conductrice concernée et de la feuille d'anode. A remarquer que les brevets américains numéros 3.654.524 et 3.611.051 préconisent des condensateurs comportant une connexion qui est réalisée sous forme de micro-bande. Un tel condensateur se réalise par l'empi- lage d'un certain nombre d'enroulements de condensateur aplatis. Entre deux des enroulements de condensateur se trouvant dans la pile, on passe les longues ailes de deux profilés métalliques en L, qui sont séparés l'un de l'autre par une couche électriquement isolante. Par voie de soudage, ces profilés en L sont reliés à chaque enrou- lement de condensateur et constituent une connexion en forme de microbande. Comme, à-l'intérieur de a pile d'enroulements de condensateur, les deux profilés en L doivent 8tre fixés par soudage à la feuille d'anode et à la feuille de cathode, il est nécessaire de rendre très grand le rapport entre les largeurs des feuilles et la distance sur laquelle les feuilles chevauchent. Il s'ensuit que seul un volume relativement faible de la pile d'enroulements de condensateur produit un effet formateur de capacité. Dans un tel condensateur, la ca- pacité par unité de volume est donc relativement faible. En théorie, dans un condensateur conforme à l'invention, la distance sur laquelle la feuille d'anode et la feuille de cathode chevauchent peut être maximale. En pratique cependant, on s'écarte légèrement de ce maxi- mum, pour minimaliser le risque qu'il ne se produise de courts-circuits aux faces en bout de l'enroulement de condensateur. La description suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple, fera bien com- prendre comme l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente une vue latérale d'un premier mode de réalisation d'un condensateur conforme à l'invention. La figure 2 représente une vue en plan du con- densateur de la figure 1. La figure 3 représente à échelle agrandie une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 représente à échelle agrandie une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 1. La figure 5 représente une vue latérale par- tiellement en coupe longitudinale d'un second mode de réalisation d'un condensateur conforme à l'invention. La figure 6 représente une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5. La figure 7 représente schématiquement les mi- cro-bandes prévues dans un condensateur conforme à l'in- vention. La figure 8 représente un graphique de l'impé- dance série équivalente et de la résistance série équi- valente en fonction de la fréquence, pour un condensa- teur selon la figure 1. La figure 9 représente un graphique de l'impé- dance série équivalente et de la résistance série équi- valente en fonction de la fréquence, pour un condensa- teur du type conforme à la figure 1, comportant cette fois deux connexions sur la feuille d'anode et deux con- nexions sur la feuille de cathode. La figure 10 représente un graphique de l'im- pédance série équivalente et de la résistance série équi- valente en fonction de la fréquence pour un condensateur connu comparable, compoitant deux connexions de type con- nu sur la feuille d'anode et deux connexions de type connu sur la feuille de cathode. La figure Il représente un graphique de l'im- pédance série équivalente et de la résistance série équi- valente en fonction de la fréquence pour un condensateur selon la figure 5. Le premier mode de réalisation d'un condensa- teur conforme à l'invention, mode de réalisation illus- tré par les figures 1 à 4, comporte un enroulement de condensateur 3 d'un genre connu en soi, enroulement mon- té dans un bottier cylindrique en aluminium 1. Un tel enroulement de condensateur est constitué par exemple par une feuille d'anode en aluminium façonné, une première feuille séparatrice de papier, une feuille de cathode en aluminium et une seconde feuille sépantrice pouvant être imbibée-d'un liquide électrolythique. Bien que l'inven- tion soit décrite en référence à un condensateur électro- lythique, elle ne s'y restreint pas, et s'applique en fait à tous les condensateurs dits enroulés. Le bottier 1 est fermé par un couvercle 5 consistant en une matière électriquement isolante, telle que par exemple un type de caoutchouc dur. D'une manière courante, le condensateur enroulé 3 est fixé dans le bottier 1 au moyen d'une can- nelure de contour 7. Au moyen de quatre lamelles de con- nexion flexibles métalliques 13 et 15, la feuille d'anode 9 aussi bien que la feuille de cathode Il de l'enroule- ment de condensateur 3 (voir figure 3) sont connectées dans cet ordre à un profilé métallique en L 17 et à un profilé métallique en L 19 (connexions externes). Dans chacune des quatre paires de lamelles de connexion (13, ) les dux lamelles sont séparées l'une de l'autre par une lamelle 14 en matière électriquement isolante, et forment conjointement avec cette lamelle 14 un ensemble dit micro-bande ayant une inductance relativement faible. Ces qatre micro-bandes s'étendent entre les profilés en L 17 et 19 et l'enroulement de condensateur 3. Comme le montre la figure 7, ce n'est qu'à proximité des profilés en L 17 et 19 et de l'enroulement de condensateur 3 que les lamelles de connexion sont séparées l'une de l'autre. A l'état déroulé de l'enroulement, les lamelles de con- nexion appartenant à une même paire se situent à peu près en vis à vis (limitrophes). Les lamelles de con- nexion de la feuille d'anode aussi bien que celles de la feuille de cathode sont réparties régulièrement sur la longueur de la feuille concernée, c'est-à-dire que les points o les lamelles de cnnnexion sont reliées aux feuilles correspondantes, se situent à des intervalles à peu près égaux. Les profilés en L 17 et 19 sont élec- triquement isolés l'un de l'autre par une plaque 21 en matière électriquement isolante et forment ensemble une construction en T qui comporte, également, une micro- bande à basse inductance. Cette dernière micro-bande est formée par les ailes opposées des profilés en L 17 et 19, ailes qui sont isolées électriquement l'une de l'autre. A chacun des profilés en L 17 et 19 du con- densateur représenté sur les figures 1 à 4, on a fixé deux douilles de raccordement filetées 23 et 25 (con- nexions externes). Les douilles de raccordement 23 et se situent symétriquement par rapport à la plaque 21 (voir figure 2), alors que les douilles de raccordement 23 sont connectées à la feuille d'anode et que les douilles de raccordement 25 sont connectées à la feuille de cathode. Comme lm profilés en L 17 et 19 se trouvent entièrement à l'intérieur du bottier 1 du condensateur, les douilles de raccordement 23 et 25 passent au travers du couvercle 5. Comme expliqué dans la suite de cet exposé en regard des figures 8 à 10, le condensateur décrit ne possède pas seulement une résistance série équivalen- te relativement basse, mais en combinaison avec celle-ci, il possède aussi une inductance série équivalente rela- tivement basse, telle que le condensateur convient par- ticulièrement à des applications à haute fréquence. Selon le second mode de réalisation d'un con- densateur conforme à l'invention, mode de réalisation représenté sur les figures 5 à 6, la construction en T formée par l'ensemble des profilés en L et de la plaque isolante, est prévue à un autre endroit que dans le con- densateur selon les figures I à 4. Comme le condensa- teur selon les figures 5 à 6 a une ressemblance étroite avec le condensateur selon les figures 1 à 4, on a uti- lisé sur les figures 5 à 6 les m9mes références que sur les figures 1 à 4. La construction en T du condensateur selon les figures 5 à 6 se trouve partiellement à l'in- térieur et partiellement à l'extérieur du bottier 1, les ailes de profilés en L 17 et 19 passant au travers du couvercles 5. Sur chacune des faces inférieures (voir figure 5) des profilés en L, on a fixé deux douilles de raccordement 23 et 25. Cela permet de monter la face su- périeure de la construction en T directement contre une barrette d'alimentation en courant. Pour le reste, les condensateurs selon les figures 1 et 5 sont de construc- tion identique. Comme expliqué dans la suite de cet exposé en regard des figures 10 et 1l, le condensateur selon les figures 5 à 6 ne possède pas seulement une résistance série équivalente relativement basse mais encore, en combinaison avec celle-ci, une inductance série équiva- lente relativement basse, telle que le condensateur con- vient particulièrement à des applications à haute fré- quence. Les spécifications des condensateurs selon les figures 8 à Il sont les suivantes Figure 8 - condensateur du type selon les figures 1 à 4. - capacité 27.000 mF, - tension de régime 20 V, - température de iégime 25-C, - inductance 1,82 nH, - nombre de paires de lamelles de connexion (13, 15) quatre. Figure 9 - condensateur du type selon les figures 1 à 4. - capacité 27.000 mF, - tension de régime 20 V, - température de régime 250C, - inductance 2,54 nH, - nombre de paires de lamelles de connexion (13, 15) deux. Figure 10 - condensateur connu du type selon les figures 1 à 4, condensateur qui, toutefois, n'est pas muni de micro- bandes entre l'enroulement de condensateur et les pro- filés en L, - capacité 9.000 mF-, - tension de régime 20 V, - température de régime 25-C, - inductance 25, 32 nH, - nombre de paires de lamelles de connexion: deux. Figure Il: - condensateur du type selon les figures 5 à 6, - capacité 10. 000 mF, - tension de régime 6 V, - température de régime 250C, inductance 2,00 nH, - nombre de paires de lamelles de connexion (13, 15) quatre. Pour l'impédance à série équivalente Z indi- quée dans les graphiques des figures 8 à 11, la rela- tion suivante est valable en fonction de la fréquence Z = ESR + ESC + ESL, o ESR est la résistance série équivalente ESC est la capacité série équivalente, et ESL est l'inductance série équivalente. Comme -m figures 8 à Il représentent aussi bien la courbe Z que la courbe ESR, et que la contribu- tion à la courbe Z de la capacité série équivalente ESC est négligeable pour des fréquences supérieures à la fréquence de résonance (voisine du minimum dans la cour- be Z), il se trouve que, pour chaque fréquence supérieu- re à la fréquence de résonance, la différence entre la courbe Z et la courbe ESR peut être considérée comme la contribution de l'inductance série équivalente ESL à l'impédance série équivalente Z. Si l'on compare les figures 8 et 9 à la figu- re 10, on constate que, pour un condensateur conforme à l'invention, à des fréquences supérieures à la fréquence de résonance, la pente de la courbe Z et donc de l'induc- tance série équivalente ESL est notablement moins pronon- cée grâce aux micro-bandes prévues entre l'enroulement de condensateur et les profilés en L. De plus, les figu- res 8 et 9 démontrent qu'un dédoublement du nombre de paires de lamelles de connexion donnent lieu à l'augmen- tation de la résistance série équivalente ESR. En compa- rant la figure Il à la figure 10, on arrive à une conclu- sion similaire par rapport au condensateur conforme à l'invention tel que représenté par les figures 5 et 6. Il est clair que les connexions à micro-ban- des à inductance faible telles que décrites ci-dessus, ne se limitent pas aux condensateurs enroulés électroly- tiques, mais qu'en outre, elles peuvent être appliquées avantageusement dans des condensateurs enroulés non électrolytiques à sec. REVENDICATIONS 1. Condensateur comportant un enroulement de condensateur (3) qui se trouve dans un bottier (1) fer- mé par un couvercle (5), et dont une feuille d'anode (9) aussi bien qu'une feuille de cathode (11) sont con- nectées à au moins deux bornes externes (23) et (25) par un certain nombre de lamelles de connexion internes (13) et (15) réparties sur la longueur des feuilles, caractérisé en ce que les lamelles de connexion inter- nes comportent des micro-bandes électriques, qui sont formées chacune par deux lamelles flexibles conductri- ces de l'électricité (13) et (15), séparées l'une de l'autre par une lamelle électriquement isolante (14), alors que l'une des deux lamelles conductrices apparte- nant à une inmme micro-bande est reliée à la feuille d'anode de l'enroulementÈb condensateur, et que l'autre est reliée à la feuille de cathode de l'enroulement de condensateur, et cela à un endroit contigu aupoint commun de la lamelle conductrice concernée et de la feuille d'anode. 2. Condensateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que lesdites bornes externes (23) et (25) comportent deux profilés métalliques en L (17) et (19), séparés l'un de l'autre par une couche isolante (21) et reliés à l'enroulement de condensateur par lesdites micro-bandes.