[发明专利]耐高压电容器组件和组装方法

说明书

本发明提供了一种电容器组件和一种组装电容器组件的方法。电容器组件具有至少两个电容器叠层，所述电容器叠层具有包括顶层和底层的层结构。支撑组件支撑电容器叠层。电容器叠层在支撑组件中堆叠在彼此的顶部上。支撑组件具有压缩构件，其在基本上垂直于层结构的方向上压缩至少两个电容器叠层。压力分布装置调节由压缩构件施加到电容器叠层的压力的分布。

技术领域

本发明涉及一种电容器组件，特别是海底使用的电容器组件，以及一种组装电容器组件的方法。

背景技术

已知不同类型的电容器，例如薄膜箔电容器，其是感应电容器并且通常通过缠绕或卷绕包括电介质层和金属层(例如Mylar层)的膜来制造。另一种类型是金属化薄膜电容器，其可以通过在芯周围缠绕一个或多个薄膜几圈、移除芯并切出绕组的平坦部分或切出绕组的弯曲部分以及将它们形成平坦形状(例如通过冲压)而制成。切割部分具有交替的电介质层和金属层(例如金属箔或金属膜层)的结构。在电介质层的一小部分上，不存在金属膜，但是形成了所谓的自由边缘。该自由边缘在电容器的两侧之间交替，使得通过金属喷涂被切出的电容器的相应的相对侧表面，可以形成两个电端子，通过这两个电端子交替地接触层结构中的金属层。在这种构造中，两个相邻的金属层被电介质层隔开并形成电容器，使得切出的电容器基本上对应于多个电容的并联连接。这种具有其金属化侧面的切出电容器可以称为电容器叠层。

当试图在高压环境中(例如在安装在洋底的压力补偿的海底外壳中)部署这种金属化薄膜电容器时，遇到了几个问题。在这种外壳中，金属化薄膜电容器暴露于环境压力，其在高达3000米且更多的安装深度处导致在安装电容器的环境中存在300巴或更大的压力。陷在电容器的各1层之间的气体在施加这样的高压时可能损坏电容器。此外，各层在这种高压环境下会层离。电容器的各层可能经历弯曲或起皱，这通常导致电容器的故障。

此外，发现这种电容器叠层不具有足够高的用于预期用途的电容，例如用于海底可变速驱动器的DC链路，其提供用于驱动海底负载(例如海底泵的电机、海底压缩机等)的AC频率转换。

文献GB500167A公开了一种陶瓷高压电容器，其包括一列叠置的陶瓷板，具有构成电容器板的金属层。弹簧插入在各板之间以在相邻的金属层之间获得良好的导电连接。

文献US2014/0087231A1公开了一种具有多个原电池(例如锂离子电池)的电池形式的能量存储装置，多个原电池通过两个夹紧带彼此压靠。

文献FR1581052A公开了一种具有由绝缘板隔开的多个平坦电容器线圈的电容器。

因此，期望提供一种适合于海底使用并且可在优选地高达甚至超过300巴的高压环境中操作的电容器。

还期望提供具有足够高的电容的电容器，其适合于上述海底应用，特别是用作海底可变速驱动器中的DC链路电容器。

发明内容

因此，需要减轻上述缺点中的至少一些并且提供适合于海底使用的电容器。

根据本发明的实施例，提供了包括至少两个电容器叠层的电容器组件。电容器叠层具有包括顶层和底层的层结构。电容器组件还包括用于支撑电容器叠层的支撑组件。电容器叠层在支撑组件中堆叠在彼此的顶部上。堆叠在彼此的顶部上意味着相邻电容器叠层的底层和顶层彼此面对。支撑组件具有压缩构件，其在基本上垂直于层结构的方向上压缩至少两个电容器叠层。压缩构件可以将压缩力施加到层结构，以便允许电容器组件在高压环境中的部署。电容器组件还包括压力分布装置，其配置为调节由压缩构件施加到电容器叠层的压力的分布。

当电容器组件在高压环境中部署时，电容器叠层的各层可能经历压缩。压力分布装置可以配置为，当电容器组件部署在高压环境中(其中电容器叠层的各层经历压缩)时，提供在电容器叠层的层结构上的更均匀的压力分布。