Brevet FR2517872A1 — publié le 19830610

La présente invention concerne la combinaison d'un condensateur et d'une résistance et, plus particu- lièrement, un condensateur bobiné en résine synthétique métallisée, dans les enroulements duquel est incorporée une résistance qui est montée entre les extrémités de la bobine. On utilise la combinaison d'une résistance électrique et d'un condensateur pour réduire la charge du condensateur après qu'il a été débranché de son cir- cuit Les spécifications exigent généralement que la charge soit réduite à une valeur de sécurité dans un laps de temps prédéterminé Dans la pratique courante de l'art antérieur, on branche un élément résistant d'une valeur prédéterminée entre les électrodes d'un condensa- teur Dans le cas o le condensateur est enfermé dans un bottier et rempli de fluide diélectrique, l'élément résistant peut être placé à l'intérieur du bottier et entre les bornes du condensateur Un exemple d'une combi- naison de cette nature fait l'objet du brevet des Etats- Unis d'Amérique N O 3 302 081. Dans un condensateur bobiné fait de bandes alternées des feuilles métalliques pour les électrodes et de matériau diélectrique, l'élément résistant peut être constitué de papier chargé de carbone et être inséré dans la bobine de manière à être en contact avec chaque feuille métallique, à l'extrémité de la bobine. Un exemple de résistance de ce type est décrit et reven- diqué dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 840 787. Il est difficile d'incorporer une résistance dans le condensateur métallisé, sec faisant l'objet du brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 037 298 Dans ce brevet, un condensateur bobiné est constitué de bandes de diélectrique en résine synthétique, telle que du polypropylène, sur un côté desquelles on a formé par dépôt de vapeurs une très fine couche de métal, par exemple d'aluminium Ces bandes sont enroulées très étroitement les unes contre les autres pour former une bobine ronde; elles peuvent alors être utilisées à - l'état sec, c'est-à-dire non imprégnées d'un fluide dié- lectrique, et éventuellement être enfermées dans une enveloppe en matière plastique ou être imprégnées d'un fluide de la manière usuelle La fabrication automatisée de condensateurs de ce genre n'est plus économique lors- qu'il s'agit de placer une résistance séparée entre les bornes des électrodes, et les difficultés que soulève le montage d'une liaison électrique entre la résistance et les couches métallisées rendent également peu souhai- table l'insertion d'un papier chargé de carbone ou autre moyen permettant de relier les électrodes. On a découvert qu'il est possible d'incorporer une résistance, se présentant sous la forme d'une bande souple, dans un condensateur sec métallisé bobiné en disposant la bande de manière qu'elle soit contiguë à la bobine terminée et située entre ses extrémités, de sorte que le raccordement par pulvérisation de métal à chaque extrémité de la bobine permet en même temps de relier aux électrodes du condensateur la bande de grande lon- gueur formant la résistance Le matériau de l'enveloppe ou plusieurs couches de matériau diélectrique autour du condensateur en bobine protège la résistance. La description qui va suivre se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: figure 1, un mode réalisation préféré de la présente invention sous forme d'un condensateur sec métal- lisé bobiné auquel sera incorporée une résistance de décharge; figure 2, une vue en coupetrès agrandie, de la figure 1, illustrant une résistance de décharge reliée aux extrémités d'un condensateur, revêtues de métal fondu pulvérisé; figure 3, une vue en coupe du mode de réalisa- tion de la figure 2 illustrant la position de la bande résistante contiguë à la circonférence du condensateur bobiné. En liaison maintenant avec la-figure 1,-on décrit un mode de réalisation préféré d'un condensateur bobiné La bobine 10 comprend deux bandes en matériau diélectrique 11 et 12 qu'on a métallisées comme l'indi- quent les surfaces métallisées ou revêtements 13 et 14. Comme cela est de pratique courante, les bandes il et 12 sont métallisées de manière à laisser deux bordures 15 et 16, exemptes de métal, le long des bords opposés de la bobine 10 Comme représenté en figure 1, la bobine comporte un noyau dur 17 qui peut être tubulaire ou massif et a la même longueur que la bobine Le noyau 17 est de préférence constitué d'un matériau dur, non conducteur, par exemple d'une résine synthétique telle que le polypropylène Dans la mise en oeuvre de la pré- sente invention, on utilise le noyau 17 comme un mandrin d'emploi unique sur lequel on enroule la bobine dure 10 d'une façon très semblable à celle décrite dans le bre- vet des Etats-Unis d'Amérique no 3 153 180 L'enroule- ment de la bobine peut être effectué sur des machiens de bobinage de types divers, l'une d'elles étant, par exemple, la machine décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 2 328 520. Dans l'enroulement de la bobine 10, les bandes 11 et 12 sont décalées latéralement l'une par rapport à l'autre de manière à ce que chaque bord ou extrémité d'enroulement présente un décalage du bord du revêtement métallique de la bande Par conséquent, on peut fixer des conducteurs appropriés aux extrémités de la bobine en utilisant le pro-cédé bien connu de "schoopage" Il y a peu de risque que le matériau de "schoopage" pénètre suffisamment à l'intérieur du bord de la bobine pour provoquer un court-circuit-électrique avec l'autre sur- face métallisée et cela grâce à la présence des bordures exemptes de métal - En liaison maintenant avec la figure 2, on a représenté une application recommandée de la résistance de la présente invention sur la section de condensateur bobiné 10 de la figure 1 Après enroulement de-la sec- tion de la figure 1 sur une machine à bobiner, on monte un élément résistant 18 en forme-de bande en un endroit -10 contigu à la bobine comme représenté en figure 2 Ensuite, on enroule plusieurs tours d'un matériau diélectrique non métallisé 19 autour de la-bobine de façon à mainte- nïr l'élément résistant 18 dans la position représentée. Les enroulements 19 en matériau diélectrique servent généralement à maintenir en place les bandes de la bobine 10, à protéger la bobine contre une abrasion exa- gérée, etc, et plus particulièrement-à agir en manchon fretté vis-à-vis de la bobine 10 A cet égard, lors du chauffage de la bobine 10, le manchon se contracte dans le sens radial et serre la bobine de manière à préserver sa compacité. Comme représenté en figure 2, l'enroulement de la bobine étant terminé, et l'élément résistant en posi- tion, on procède au revêtement des extrémités 20 et 21 de la section de bobine 10 avec des couches 22 et 23 d'un métal de liaison approprié (par exemple, d'aluminium)par "schoopage" (projection de métal fondu) ou en faisant appel à une autre technique convenable Les couches 22- et 23 recouvrent chaque extrémité de la bobine 10, res- pectivement, et sont en contact avec l'élément résistant 18, tout en réalisant un contact électrique avec les bornes 24 et 25 Ce moyen de contact est le mieux représenté en figure 2. En liaison maintenant avec la figure 3, on a représenté une vue partielle en coupe du condensateur 25.17872 bobiné 10 dans le but de montrer la relation entre les divers éléments Dans cette figure, les bandes en maté- riau diélectrique 11 et 12 sont décalées l'une par rap- port à l'autre de sorte que l'une des surfaces métalli- sées 14, s'étend à l'extrémité supérieure 20 de la bobine 10 et que l'autre surface métallisée 13, se trouve à l'extrémité inférieure 21 L'élément résistant 18 est placé en un endroit contigu à la partie extérieure de la bobine 10 et ses extrémités s'étendent soit légère- ment au-delà d'une extrémité de la bobine 10 comme repré- senté à l'extrémité supérieure 20 de cette bobine, soit généralement de niveau avec la bobine comme indiqué à l'extrémité inférieure 21- Ensuite, on enroule autour de la bobine un ou plusieurs tours 19 d'une bande en maté- riau diélectrique approprié, qui ont pour fonction de protéger l'élément résistant 18 et d'agir en moyen de protection ou d'enveloppe pour la bobine. Après montage tel qu'il est représenté en figure 3, on soumet les extrémités 20 et 21 à une opéra- tion de revêtement ou "schoopage" dans laquelle un métal à l'état fondu, par exemple de l'aluminium ou du zinc, est pulvérisé sur les extrémités de manière à former les couches en métal conducteur 22 et 23 Le métal conduc- teur des couches 22 et 23 réalise le contact avec les couches métallisées à nu 13 et 14 du condensateur bobiné et, de plus, avec les extrémités de l'élément résis- tant 18 On peut placer les extrémités de l'élément résistant (ou les conducteurs d'une résistance) à l'ex- trémité même de la bobine 10 de manière qu'ils en recou- vrent légèrement les bords L'élément résistant peut aussi avoir une hauteur légèrement inférieure à celle de la bobine en fonction de la précision des liaisons réa- lisées par la couche de métal pulvérisé On fixe ensuite aux couches 22 et 23 de métal pulvérisé les deux bornes 24 et 25 des électrodes du condensateur On élimine ainsi les opérations séparées de raccordement par sou- dage ou autres opérations de mise en place de la résis- tance Le concept recommandé de montage de résistance de la présente application ne s'applique qu'aux condensa- teurs comportant des couches en matériau diélectrique métallisé et des extrémités revêtues de métal pulvérisé. L'élément résistant 18 de la présente inven- tion peut être l'un des nombreux types connus de résis- tances se présentant sous la forme d'une bande souple ou de faible épaisseur, dans la mesure o ils sont montés en un endroit contigu à la section de condensateur bobiné en débordant le moins possible et que l'on peut revêtir leurs extrémités par pulvérisation ("schoopage) aussi facilement que les extrémités du condensateur Dans un mode de réalisation recommandé de la présente invention, la résistance 18 est une bande en papier dans laquelle on a incorporé du carbone de manière à obtenir une valeur de résistance prédéterminée par unité de longueur de la bande. Bien que la résistance 18 puisse être placée en un autre endroit de la bobine, on préfère qu'elle soit montée à son extrémité extérieure, là o les effets de la température de fonctionnement du condensateur sont minimes et o elle ne se trouve pas dans le champ électri- que Il n'est pas souhaitable de placer la résistance dans la partie intérieure du condensateur dans le cas des condensateurs bobinés ayant une tension nominale supérieure à 250 volts alternatifs, car leurs enroule- ments doivent être extrêmement serrés suivant des tolé- rances étroites de manière à éliminer tous les inters- tices et espaces, et la présence d'une bande résistante entre les enroulements pourrait être à l'origine de pro- blèmes. Dans un mode de réalisation de la présente invention, les enroulements du condensateur sont réalisés conformément à la structure représentée en figure 3 Le condensateur a une tension nominale de 240 volts alter- natifs; il a une longueur d'environ 38 mm et son diamètre est approximativement de 19 mm En variante, des-résis- tances 18 se présentent sous forme de lamelles de papier chargé de carbone ayant une largeur de 12,7 mm et une longueur d'environ 38 mm plus 2,5-mm pour le "schoopage"La bande résistante est montée au ras de la bobine et maintenue en place par plusieurs tours d'une bande en polypropylène non métallisé L'élément résis- tant a une longueur (ou une largeur) à peu près identi- que à celle de la bobine et ses extrémités sont à nu à chaque extrémité de la bobine On procède au revêtement des deux extrémités de la bobine par pulvérisation de métal à l'état fondu et la couche métallique ainsi obte- nue relie en une seule opération les électrodes du con- densateur aux extrémités de la résistance La présente invention peut s'appliquer à des condensateurs autres que les condensateurs bobinés, par exemple aux condensa- teurs plats ou empilés, qui sont métallisés et dont les extrémités sont revêtues d'une couche obtenue par pulvé- risation de métal à l'état fondu de manière à relier les électrodes Une vue en coupe d'un condensateur plat ou à empilage révèle la même superposition de couches conti- gués de matériau diélectrique et de matériau métallisé. Dans un condensateur plat, l'une des dimensions, par exemple la largeur, a une valeur prédéterminée, et l'élé- ment résistant ou ses conducteurs ont au moins cette même dimension de façon qu'après montage, chaque extrémité de la résistance ou des conducteurs soit expo- sée à une extrémité respective du condensateur pour être soumise à l'opération de revêtement par pulvérisation de métal à l'état fondu La bande résistante est à la même hauteur que l'empilage plat Il est important dans la pratique de la présente invention que toute section de condensateur soit métallisée-et que la résistance soit parfaitement plate de manière à former un assemblage à joints lisses avec la section de condensateur et à per- mettre l'obtention simultanée de la liaison avec les électrodes et avec la résistance pendant l'opération de revêtement par pulvérisation de métal ou "schoopage". La présente invention peut s'appliquer à des condensateurs métallisés de divers types quelle que soit la nature du matériau diélectrique, à savoir qu'il s'agisse de papier métallisé, de polypropylène métallisé ou de tout autre matériau métallique métallisé- Le fac- teur le plus important est la jonction simultanée des extrémités de la résistance lors du processus de revête- ment par pulvérisation de métal à l'état fondu A cet égard, l'élément résistant 18 peut se présenter sous des _ formes et variantes diverses Par exemple, on peut appli- quer un liquide électriquement conducteur ou de l'encre sur la partie extérieure de la bobine 10, par impression, dépôt ou pulvérisation, puis le laisser sécher ou se solidifier de manière à former un élément résistant 18 ayant la forme et la résistance appropriées La résistance peut être également constituée d'un matériau de bobinage convenable, par exemple d'une résine synthétique ou de papier conducteur de l'électricité, qui est enroulé autour de la bobine 10 de la même manière et dans la même position que le matériau diélectrique 19, encore qu'il soit souhaitable de faire un enroulement avec une autre couche de matériau non conducteur. REVENDI CATIONS 1 Condensateur électrique ( 10), caractérisé en ce qu'il comprend un assemblage de bandes en matériau diélectrique ( 11, 12) revêtues d'électrodes métallisées ( 13, 14), les bandes étant disposées sous forme de cou- ches continues avec alternance des électrodes métalli- ques et des couches de matériau diélectrique, les bandes ayant une longueur prédéterminée et disposées de manière décalée l'une par rapport à l'autre de sorte que les couches métallisées alternées présentent une même surface exposée ( 15, 16) à chaque extrémité de l'assemblage; une résistance ( 18) placée en un endroit contigu à la bande de matériau diélectrique en formant une couche sur celle- ci avec ses extrémités s'étendant au moins jusqu'à proxi- mité des extrémités ( 20, 21) de l'assemblage; et une couche de métal ( 22, 23) à chaque extrémité de l'assem- blage pour relier simultanément une extrémité de la résistance ( 18) et une électrode du condensateur ( 10) à chaque extrémité de l'assemblage. 2 Condensateur électrique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la résistance ( 18) se pré- sente sous la forme d'une bande souple de faible épais- seur. 3 Condensateur électrique, caractérisé en ce qu'il comprend une série de bandes ( 11, 12) en matériau diélectrique métallisé enroulées sous forme de bobine ( 10) de largeur prédéterminée et décalées l'une par rapport à l'autre de sorte qu'un bord ( 15, 16) d'un revêtement métallisé ( 13, 14) d'une bande en matériau diélectrique soit à nu à chaque extrémité ( 20-, 21) de la bobine; un élément résistant ( 18) placé en un endroit contigu à la bobine et coaxialement à celle-ci avec ses extrémités ou sorties se trouvant au moins aux extré- mités ( 20, 21) de la bobine; et une couche métallique ( 22, 23) appliquée par pulvérisation d'un métal à l'état fondu sur chaque extrémité ( 20, 21) de la bobine réunis- sant simultanément la résistance à l'une des électrodes ( 24, 25) pour réaliser une liaison électrique à chacune de ces extrémités. 4 Condensateur électrique selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que la résistance ( 18) se pré- sente sous la forme d'une bande souple s'étendant environ jusqu'aux extrémités ( 20, 21) de la bobine ( 10). Condensateur électrique selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que l'élément résistant ( 18) se présente sous la forme d'une bande souple en matériau diélectrique qui incorpore un matériau conducteur de l'électricité de façon à lui conférer une résistance pré- déterminée. 6 Condensateur électrique selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que la bobine ( 10) comprend des bandes ( 18) de film en résine synthétique métallisée. 7 Condensateur électrique selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que des couches supplémentaires ( 19) d'un matériau diélectrique sont enroulées autour de la bobine ( 10) et de la résistance ( 18). 8 Procédé permettant d'incorporer une résis- tance ( 18) dans un condensateur bobine ( 10), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) l'enroulement de bandes en matériau diélec- trique métallisé ( 11, 12) sous forme de bobine de façon à réaliser un condensateur dont les électrodes sont déca- lées ( 15, 16) à chaque extrémité de la bobine ( 10); b) l'insertion d'un élément résistant ( 18) sous forme de bande en un endroit contigu à la bobine de façon que ses extrémités soient placées à proximité des extrémités de la bobine ( 10); c) l'enroulement d'une bande ( 19) en matériau diélectrique autour de la résistance ( 18) et de la bobine ( 10); d) le revêtement des extrémités ( 20, 21) de la bobine ( 10) par pulvérisation de métal à l'état fondu de façon à relier simultanément les extrémités de la résistance ( 18) aux électrodes ( 24, 25) du condensateur.