Brevet FR2529710A1 — publié le 19840106

CONDENSATEUR DE PUISSANCE DU TYPE BOBINE La présente invention a pour objet un condensateur de puissance du type bobiné. Les condensateurs de puissance du type bobiné sont généra Cernent réalisés par bobinage d'un empilement de deux ou plusieurs films diélectriques métallisés, dont les métallisations sont décalées latéralement de manière à permettre la réalisation des liaisons électriques du condensateur. Dans le cas d'un fonctionnement du condensateur 9 puissance élevée, et particulièrement à haute fréquence, la structure du condensateur doit être telle qu'elle facilite l'évacuation de la chaleur. La présente invention a ainsi pour objet un condensateur de puissance, notamment pour haute fréquence, et qui est susceptible de fonctionner à la foins à tension plus élevée et à puissance plus élevée que les condensateurs connus de dimension similaire. L'invention concerne donc un condensateur de puissance comprenant un bobinage, un empilement d'au moins deux films ainsi que des liaisons électriques. Il est caractérisé en ce que l'empilement comporte au moins deux films diélectriques dont au moins un est métallisé sur une face tournée vers l'extérieur de l'empilement, et entre lesquelles sont intercalées deux armatures métalliques décalées l'une par rapport à l'autre de manière à ne pas être en contact électrique l'une par rapport à l'autre, et débordant chacune sur un bord des films diél ectriques. Ce montage particulier d'armatures intercalées présente une première fonction de nature thermique. En effet, la présence des armatures qui sont plus épaisses que les couches de métallisation contribue d'une part à diminuer la résistance série du condensateur, facteur prépondérant de dissipation thermique en haute fréquence, et d'autre part à améliorer l'évacuation des calories du fait de leur conductibilité thermique intrinsèque. Ce montage a également une deuxième fonction de nature électrique, a savoir permettre une tension desepvice plus élevée pour le cQndensateur par mise en série de condensateurs élémentaires. Selon un mode de réalisation, au moins un film diélectrique, par exemple en polypropylène, a une épaisseur comprise entre 5 et 20 microns. Au moins une armature peut astre en aluminium. La liaison électrique d'au moins une armature peut être constituée par un schoopage. Cette liaison électrique peut alors comporter également une plaque métallique pourvue d'une ouverture centrale et des fils conducteurs d'une part soudés à la plaque métallique et d'autre part soudés par point au schoopage. Le condensateur peut betre noyé dans une résine et comporter au moins un radiateur solidaire de la résine. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, avec réfé r ences aux dessins ci-annexés où: - la figure 1 représente un empilement de films et d'armatures selon l'invention; - la figure 2 illustre le schéma électrique équivalent de l'empilement dela figure 1; - la figure 3 représente une liaison électrique à plaque métallique suivant un mode de réalisation de l'invention; - la figure 4 montre en coupe un condensateur selon l'invention pourvu d'une liaison électrique selon la figure 3 et noyé dans une résine; - la figure 5 est une variante d'empilement selon l'invention. Selon la figure 1, l'empilement destiné à la fabrication du condensateur par bobinage comprend un film diélectrique 1 recouvert sur sa face supérieure d'une métallisation 3, un deuxième film diélectrique 2 recouvert sur sa face inférieure dune métallisation 4. Entre ces deux films diélectrique; sont intercalés deux rubans métalliques 5 et 6 décalés latéralement l'un par rapport à l'autre. Ces deux rubans métalliques ne sont pas en contact électrique et ils débordent latéralement chacun sur un bord des films diélectriques superposés 1 et 2. A titre d'exemple, les films diélectrique; 1 et 2 sont en polypropylène d'épaisseur 16 microns et de largeur 19 mm. Ceux-ci sont recouverts d'une métallisation d'épaisseur 300 Angç- troems. Les rubans métalliques constituant les armatures ont chacun unelargeur de 9 mm et une épaisseur de 5 microns. Ils sont décalés l'un par rapport à l'autre de manière à présenter un espace de 3 mm. Ils débordent chacun de 1 mm par rapport au bord des films diélectriques 1 et Selon la figure 2, le schéma électrique équivalent de Pempilement de la figure 1 comporte quatre condensateurs de capacité égale à C, le premier entre l'armature 5 et-la métallisation 3, le second entre l'armature 5 et la métallisation 4, le troisième entre l'armature 6 et la métallisation 3, et 1 e quatrièm e entre Marmature 6 et la métallisation 4. Vu des armatures 5 et 6, la capacité résultante est donc égale à C.Si on désigne par S la surface commune entre les métallisations 3 et 4 et une des armatures 5 ou 6, et par e l'épaisseur des films diélectriques, on a: C = e C'est à peu près la valeur de la capacité qu'aurait le condensateur en Absence des armatures 5 et 6, et en considérant les métallisations 3 et 4 comme des électrodes du condensateur. Les armatures 5 et 6 qui augmentent faiblement le volume du condensateur, apportent les avantages importants du point de vue thermique puisque, d'une part ils contribuent à diminuer la résine tance série du condensateur qui est un élément prépondérant des pertes du condensateur en haute fréquence, et en outre elles contribuent à permettre une bonne évacuation de la chaleur étant donné que les rubans métalliques qui les constituent sont nécessair em ent plus épais que les métallisations réalisées sur les films. D'autre part, un tel condensateur peut supporter des tensions plus élevées étant donné qu'un film, notamment de polypropylène, d'é paisseur e a une tenue en tension alternative (exprimé~en volt par centimètre) plus importante que celle d'un film d'épaisseur 2e. Par conséquent, la mise en série de deux condensateurs élémentaires dont le diélectrique a une épaisseur e permet au condensateur de tenir des tensions plus importantes que ne permettrait une couche unique d'épaisseur 2e. Pour le propylène, par exemple, ceci est valable pour les épaisseurs e supérieures à 5 microns environ. On remarquera que, du fait du bobinage de l'empilement décrit à la figure 1, seul une des couches de métallisation 3 ou 4 est nécessaire pour obtenir la continuité électrique désirée. Cependant, la présence simultanée des couches métallisées 3 et 4 augmente l'épaisseur utile de l'électrode qu'elles constituent et contribue par là m êm e à diminuer la résistance série du condensateur. Selon la figure 3, les liaisons électriques respectivement des armatures 5 et 6 sont réalisées par des schoopages 7. Des fils conducteurs 10 sont soudés par point en 1 1 sur un schoopage 7. Ces fils conducteurs sont soudés à chacune de leurs extrémités en 12 à une plaque métallique 8, par exemple en cuivre, pourvue d'une ouverture 14 au niveau du schoopage 7. Une cosse de sortie 9 est en contact électrique avec la plaque métallique 8. Selon la figure 4, un condensateur 16 bobiné suivant l'invention et comportant des liaisons électriques telles que celles décrites à la figure 3 est noyé dans une résine 19 qui est également solidaire de deux radiateurs 18 pourvus d'ailettes 20 et situés à proximité des plaques métalliques 8. La résine 19 est choisie parmi les résines à forte conductibilité thermique. Le moulage est réalisé grave à une empreinte du condensateur avec ses radiateurs qui est moulé dans une résine souple. Cette empreinteépousela forme des ailettes des radiateurs et est utilisé comme moule pour enrober le condensateur dans la résine 19. L'adhérence entre les profilés constituant les radiateurs par exemple en aluminium et la résine par exemple une résine époxy est facilitée par un traitement par sablage ou attaque chimique. La figure 5 montre une variante d'empilement permettant la réalisation d'un condensateur suivant l'invention. Cet empilement est un empilement double de celui décrit à la figure 1. Il comporte de haut en bas de l'empilement successivement un film 21 comportant à sa surface supérieure une métallisation 23 qui ne s'étend pas jusqu'au bord du film, deux armatures décalées latéralement 25 et 26, un film 22 comportant sur sa face inférieure une métallisation 24, un film diélectrique 31 comportant à sa face supérieure une métallisation 33, deux armatures métalliques 35 et 36 décalées latéralement, et enfin un film diélectrique 32 comportant sur sa face inférieure une métallisation 34 De la morne façon que dans l'empilement décrit à la figure 1 une des métallisations 23 ou 34 peut autre omise. Ce peut être également le cas d'une des métalls- sations 24 ou 33. R E V E N D I C A T I O N S 1. Condensateur de puissance comprenant un bobinage d'un empilement d'au moins deux films ainsi que des liaisons électriques, caractérisé en ce que l'empilenent comporte au moins deux films diélectriques (1, 2) dont au moins un est métallisé (3, 4) sur une face tournée vers l'extérieur de l'empilement et entre lesquels sont intercalées deux armatures métalliques (5, 6) décalées l'une par rapport à l'autre de manière a ne pas être en contact électrique et débordant chacune sur un bord des films diélectriques (1, 2). 2. Condensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un film diélectrique (1, 2) a une épaisseur comprise entre 5 et 20 microns. 3. Condensateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en oe qu'au moins un film diélectrique (1, 2) est en polypro- pylène. 4. Condensateur selon rune des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une armature (5, 6) est en aluminium. 5. Condensateur selon Punie des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison électrique d'au moins une armature (5, 6) est constituée par un schoopage. 6. Condensateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite liaison électrique comporte également une plaque métallique (8) pourvue dune ouverture centrale (14) et des fils conducteurs (10) d'une part soudés à la plaque métallique (8) et d'autre part soudés par points (11) audit schoopage (7). 7. Condensateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est noyé dans une résine (19) et comporte au moins un radiateur (18) solidaire dela résine (19).