本發(fā)明涉及一種電容器組件，特別是海底使用的電容器組件，以及一種組裝電容器組件的方法。

背景技術(shù)：

已知不同類型的電容器，例如薄膜箔電容器，其是感應電容器并且通常通過纏繞或卷繞包括電介質(zhì)層和金屬層(例如Mylar層)的膜來制造。另一種類型是金屬化薄膜電容器，其可以通過在芯周圍纏繞一個或多個薄膜幾圈、移除芯并切出繞組的平坦部分或切出繞組的彎曲部分以及將它們形成平坦形狀(例如通過沖壓)而制成。切割部分具有交替的電介質(zhì)層和金屬層(例如金屬箔或金屬膜層)的結(jié)構(gòu)。在電介質(zhì)層的一小部分上，不存在金屬膜，但是形成了所謂的自由邊緣。該自由邊緣在電容器的兩側(cè)之間交替，使得通過金屬噴涂被切出的電容器的相應的相對側(cè)表面，可以形成兩個電端子，通過這兩個電端子交替地接觸層結(jié)構(gòu)中的金屬層。在這種構(gòu)造中，兩個相鄰的金屬層被電介質(zhì)層隔開并形成電容器，使得切出的電容器基本上對應于多個電容的并聯(lián)連接。這種具有其金屬化側(cè)面的切出電容器可以稱為電容器疊層。

當試圖在高壓環(huán)境中(例如在安裝在洋底的壓力補償?shù)暮５淄鈿ぶ?部署這種金屬化薄膜電容器時，遇到了幾個問題。在這種外殼中，金屬化薄膜電容器暴露于環(huán)境壓力，其在高達3000米且更多的安裝深度處導致在安裝電容器的環(huán)境中存在300巴或更大的壓力。陷在電容器的各1層之間的氣體在施加這樣的高壓時可能損壞電容器。此外，各層在這種高壓環(huán)境下會層離。電容器的各層可能經(jīng)歷彎曲或起皺，這通常導致電容器的故障。

此外，發(fā)現(xiàn)這種電容器疊層不具有足夠高的用于預期用途的電容，例如用于海底可變速驅(qū)動器的DC鏈路，其提供用于驅(qū)動海底負載(例如海底泵的電機、海底壓縮機等)的AC頻率轉(zhuǎn)換。

文獻GB500167A公開了一種陶瓷高壓電容器，其包括一列疊置的陶瓷板，具有構(gòu)成電容器板的金屬層。彈簧插入在各板之間以在相鄰的金屬層之間獲得良好的導電連接。

文獻US2014/0087231A1公開了一種具有多個原電池(例如鋰離子電池)的電池形式的能量存儲裝置，多個原電池通過兩個夾緊帶彼此壓靠。

文獻FR1581052A公開了一種具有由絕緣板隔開的多個平坦電容器線圈的電容器。

因此，期望提供一種適合于海底使用并且可在優(yōu)選地高達甚至超過300巴的高壓環(huán)境中操作的電容器。

還期望提供具有足夠高的電容的電容器，其適合于上述海底應用，特別是用作海底可變速驅(qū)動器中的DC鏈路電容器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，需要減輕上述缺點中的至少一些并且提供適合于海底使用的電容器。

通過獨立權(quán)利要求的特征滿足了這個需要。從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的實施例。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了包括至少兩個電容器疊層的電容器組件。電容器疊層具有包括頂層和底層的層結(jié)構(gòu)。電容器組件還包括用于支撐電容器疊層的支撐組件。電容器疊層在支撐組件中堆疊在彼此的頂部上。堆疊在彼此的頂部上意味著相鄰電容器疊層的底層和頂層彼此面對。支撐組件具有壓縮構(gòu)件，其在基本上垂直于層結(jié)構(gòu)的方向上壓縮至少兩個電容器疊層。壓縮構(gòu)件可以將壓縮力施加到層結(jié)構(gòu)，以便允許電容器組件在高壓環(huán)境中的部署。電容器組件還包括壓力分布裝置，其配置為調(diào)節(jié)由壓縮構(gòu)件施加到電容器疊層的壓力的分布。

當電容器組件在高壓環(huán)境中部署時，電容器疊層的各層可能經(jīng)歷壓縮。壓力分布裝置可以配置為，當電容器組件部署在高壓環(huán)境中(其中電容器疊層的各層經(jīng)歷壓縮)時，提供在電容器疊層的層結(jié)構(gòu)上的更均勻的壓力分布。

當電容器組件部署在高壓環(huán)境中、例如在安裝在海床的壓力補償海底外殼中時，通過包括壓縮構(gòu)件的支撐組件，可以防止電容器疊層的各層變得彎曲或起皺和層離。支撐組件還允許使用堆疊在彼此的頂部上的兩個或更多個電容器疊層，使得可以實現(xiàn)電容器組件的期望電容值。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認識到，當將這樣的電容器疊層堆疊在彼此頂部上時，由壓縮構(gòu)件施加的壓力可以主要由電容器疊層的金屬化側(cè)接受，因為電容器疊層的電介質(zhì)層在這樣的高環(huán)境壓力下經(jīng)歷壓縮，使得施加到相應電容器疊層的中心部分的壓力相對較低。通過壓力分布裝置，壓力可以更均勻地分布在電容器疊層的層結(jié)構(gòu)上，從而提高電容器組件的可靠性，并且降低電容器疊層的層結(jié)構(gòu)的起皺、彎曲和層離的可能性。通過壓力分布裝置，壓力可以特別地從電容器疊層的金屬化側(cè)表面重新分布到電容器疊層的中心部分。因此，實施例提供了適合于海底使用的可靠的電容器組件，其電容可以通過包括更少或更多的電容器疊層來調(diào)整到特定應用。

每個電容器疊層的層結(jié)構(gòu)可以具有以交替順序布置的多個金屬層和電介質(zhì)層。

電容器疊層可以例如是金屬化膜或箔電容器疊層。

在實施例中，壓力分布裝置配置為調(diào)節(jié)壓力的分布，使得電容器疊層的各層區(qū)域上的壓力差減小。因此，通過壓力分布裝置，即使當電容器疊層的各層經(jīng)歷壓縮，導致疊層的中心區(qū)域中的壓力減小時，施加到電容器疊層的周邊和電容器疊層的中心的壓力差也可以減小。

在實施例中，每個電容器疊層可以具有用于通過壓縮構(gòu)件壓縮電容器疊層的預定設(shè)計壓力范圍。壓力分布裝置可以配置為調(diào)節(jié)壓力的分布，使得在電容器疊層的區(qū)域上，施加的壓力的變化小于設(shè)計壓力范圍。優(yōu)選地，施加的壓力在設(shè)計壓力范圍內(nèi)。因此，即使當電容器組件的各層部署在海底環(huán)境中，電容器疊層的各層被壓縮時，電容器疊層的各層之間的壓力仍可保持在設(shè)計壓力范圍內(nèi)。設(shè)計壓力范圍可以特別地是這樣的壓力范圍，其中電容器疊層顯示出自愈性質(zhì)。

作為示例，設(shè)計壓力范圍可以在約1巴到約50巴的壓力范圍內(nèi)，優(yōu)選地在約1巴到約20巴的壓力范圍內(nèi)。應當清楚的是，這些壓力是指由壓縮構(gòu)件施加到電容器疊層的壓力。高壓環(huán)境的壓力還可以施加到電容器疊層，并且可以位于不同的壓力范圍。

高壓環(huán)境可以是安裝在海床的壓力補償海底外殼。特別地，高壓環(huán)境可以是具有至少100巴、至少200巴或至少300巴的壓力的環(huán)境。應當清楚的是，這種海底裝置可以安裝在不同的水深處，并且海底電容器組件所暴露的壓力可以相應地變化。高壓環(huán)境可以是具有在約50巴和約500巴之間范圍內(nèi)的壓力，特別是在約100巴和約450巴之間的范圍內(nèi)的壓力的環(huán)境。應當清楚的是，各層通常還在高于上述限值的壓力下經(jīng)歷壓縮。

在實施例中，壓力分布裝置可以配置為使得通過壓縮構(gòu)件施加到電容器疊層的頂層或底層的壓力在頂層或底層的區(qū)域上基本上是均勻的。因此可以改善電容器組件的可靠性。

在實施例中，壓力分布裝置包括布置在兩個電容器疊層之間的壓力分布元件。壓力分布元件可以布置在一個電容器疊層的頂層和相鄰電容器疊層的底層之間。通過調(diào)節(jié)這種壓力分布元件的幾何形狀，可以調(diào)節(jié)由壓縮構(gòu)件施加到相應電容器疊層的壓力的分布。

電容器組件可以包括多個電容器疊層，并且壓力分布裝置可以包括布置在每兩個相鄰的電容器疊層之間的壓力分布元件。在這樣的構(gòu)造中，對于包括相對較大量的電容器疊層的電容器組件，相對均勻的壓力分布也變得可能。

電容器組件可以例如包括在約3個到約25個之間的電容器疊層，優(yōu)選地在約10個到約20個之間的電容器疊層。可以使用12到17個電容器疊層，例如15個電容器疊層。

當堆疊在彼此的頂部上時，電容器組件的電容器疊層可以一起具有在約10到約100厘米之間的高度，當15個電容器疊層堆疊在彼此的頂部上時，高度可以例如在約40到約60厘米之間。

支撐組件可以包括頂板和底板。壓力分布裝置可以包括布置在頂板和相鄰電容器疊層之間的壓力分布元件。附加地或可替代地，壓力分布裝置可以包括布置在底板和相鄰電容器疊層之間的壓力分布元件。電容器疊層在頂板和底板之間堆疊在彼此的頂部上，并且可以通過壓縮構(gòu)件在頂板和底板之間壓縮。在這種構(gòu)造中，可以確保頂板已經(jīng)施加相對均勻的壓力到相鄰的電容器疊層，使得該電容器疊層可以向相鄰的電容器疊層傳遞相對均勻的壓力等等。這在底板中可以是類似的。

在實施例中，壓力分布元件布置為與相鄰電容器疊層的頂層或底層相鄰，并且壓力分布元件分別覆蓋頂層或底層的一部分或整個。壓力分布元件可以例如包括盤狀或其他形狀，其小于頂層或底層并且居中地布置在頂層或底層上，以便增加施加到電容器疊層的中心部分的壓力。在其它實施例中，在壓力分布元件覆蓋頂層或底層的整個表面的情況下，壓力分布的調(diào)整可以例如通過壓力分布元件的不同高度或通過壓力分布元件的材料性質(zhì)(例如壓縮性)來獲得。

壓力分布元件可以特別地配置為通過其幾何形狀和/或通過其壓縮性來調(diào)節(jié)壓力的分布。

每個電容器疊層可以具有四個側(cè)表面，并且在電容器疊層的相對兩側(cè)上的兩個側(cè)表面可以至少部分地被金屬化。電容器疊層可以被堆疊，使得金屬化側(cè)表面被布置在彼此的頂部上。特別地，金屬化側(cè)表面可以構(gòu)成端子，特別是高壓端子和低壓端子，并且對應的端子可以在電容器組件中布置在彼此的頂部上。在這種布置中，可以保持電容器疊層的高壓端子和低壓端子之間的安全距離。注意，高壓端子和低壓端子在本文中用作相對術(shù)語，并且不涉及特定的電壓范圍。

作為示例，金屬化可以在約0.2到約3毫米厚之間，并且金屬化可以包括鋅、鋁、鉛或其他合適的金屬。

在實施例中，每個電容器疊層在相對的金屬化側(cè)表面之間在橫向方向上具有延伸，并且壓力分布元件在橫向方向上具有比電容器疊層在該方向上的延伸小的延伸。壓力分布元件還可以布置為使得壓力分布元件不從相鄰電容器疊層的金屬化側(cè)表面之間突出。在這種構(gòu)造中，可以避免壓力分布元件被金屬化側(cè)表面壓縮，并且在這些區(qū)域中建立相對高的壓力。

在實施例中，鄰近金屬化側(cè)表面定位的壓力分布元件的側(cè)面是錐形的。在這種構(gòu)造中，可以相對平穩(wěn)地將來自金屬化側(cè)表面的壓力重新分布到相應電容器疊層的中心部分。錐形表示壓力分布元件的厚度朝向相應金屬化側(cè)表面變小。

壓力分布元件可以是彈性材料的層或片。通過使用彈性材料，壓力可以有效地從電容器疊層的周邊部分重新分布到電容器疊層的中心部分，而這種壓力分布元件可以關(guān)于其幾何形狀具有相對大的公差來制造。根據(jù)壓力的必要重新分布，壓力分布元件的其他構(gòu)造當然是可以想到的，例如環(huán)形、圓形、多點形等。

彈性材料的層或片可以例如由選自包括塑料材料、聚合物材料、橡膠、彈性體材料或硅的組中的材料制成。

在另一實施例中，彈性材料的層或片至少從相鄰電容器疊層的金屬化側(cè)表面之間突出。因此可以實現(xiàn)相鄰電容器疊層的機械去耦。

在又一實施例中，壓力分布元件可以是剛性材料的層或片。壓力分布可以通過調(diào)整在這種構(gòu)造中的硬性或剛性材料的層或片的幾何形狀而發(fā)生。

剛性材料可以是隔離材料，特別是硬性或剛性聚合物材料或玻璃或陶瓷材料等。

在壓力分布裝置包括例如在多個電容器疊層之間或電容器疊層與頂板或底板之間的多個壓力分布元件的一些實施例中，多個壓力分布元件可以具有相同的構(gòu)造或可以具有不同的構(gòu)造。例如，一些壓力分布元件可以由彈性材料制成，而其他壓力分布元件可以由剛性材料制成。

每個電容器疊層的層結(jié)構(gòu)可以包括以交替順序設(shè)置在電介質(zhì)層上的電介質(zhì)層和金屬膜。層結(jié)構(gòu)可以是基本上平面的層結(jié)構(gòu)。電介質(zhì)層可以由聚丙烯制成。電介質(zhì)層可以例如具有在約一微米到幾百微米之間的厚度。

支撐組件可以包括頂板和底板。電容器疊層可以布置和壓縮在頂板和底板之間，并且支撐組件還可以包括支承板以及布置在支承板和底板之間的引導元件。頂板可以沿著引導元件移動，并且壓縮構(gòu)件可以包括彈簧元件，該彈簧元件抵靠支承板并且將頂板推向底板以壓縮電容器疊層?？梢垣@得具有這種構(gòu)造的相對緊湊和堅固的電容器組件，其能夠提供所需的壓力以壓縮電容器疊層并防止層結(jié)構(gòu)的層離和彎曲。

彈簧元件可以例如是板簧或螺旋彈簧，并且引導元件可以由一個或多個引導桿提供。在示例構(gòu)造中，可以設(shè)置四個引導桿，頂板沿著其移動，并且支承板可以是金屬板，其中板簧布置在支承板和頂板之間。在另一個示例中，支承板可以由四個圓形板(例如墊圈)提供，所述四個圓形板安裝到四個引導桿的端部，并且螺旋彈簧可以抵靠這些圓形支承板并抵靠頂板以提供壓縮。

電容器組件可包括第一母線和第二母線。電容器疊層的一側(cè)上的金屬化側(cè)表面可以電連接到第一母線，并且電容器疊層的另一相對側(cè)上的金屬化側(cè)表面可以電連接到第二母線。因此，可以實現(xiàn)電容器疊層的有效且安全的電接觸。通過使用可以是銅線的母線，可以使用相對高的電流來對電容器組件進行充電和放電。導線可以例如被焊接到每個金屬化側(cè)表面以用于接觸相應的母線。

根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，提供了海底裝置，特別是海底可變速驅(qū)動器。海底裝置包括填充有電介質(zhì)液體的海底外殼和壓力補償器，該壓力補償器配置為平衡海底外殼內(nèi)的壓力與海底外殼外部的介質(zhì)中存在的壓力。此外，該裝置包括根據(jù)上述實施例中的任一個配置的電容器組件。電容器組件布置在海底外殼中并且浸沒在電介質(zhì)液體中。電容器組件暴露于海底外殼內(nèi)的壓力。通過在這種海底裝置中使用電容器組件，可以實現(xiàn)與上面進一步描述的優(yōu)點類似的優(yōu)點。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了組裝電容器組件的方法。該方法包括以下步驟：提供支撐組件、在支撐組件中堆疊至少兩個電容器疊層以及在堆疊電容器疊層時在相鄰的電容器疊層之間提供壓力分布元件。電容器疊層是具有包括頂層和底層的層結(jié)構(gòu)的金屬化薄膜電容器疊層，并且電容器疊層堆疊在彼此的頂部上。通過在相鄰的電容器疊層之間設(shè)置壓力分布元件，獲得壓力分布裝置。另一步驟包括通過支撐組件的壓縮構(gòu)件在基本垂直于層結(jié)構(gòu)的方向上壓縮至少兩個電容器疊層。提供壓力分布裝置以便調(diào)節(jié)由壓縮構(gòu)件施加到電容器疊層的壓力的分布。當電容器組件在高壓環(huán)境中部署時，電容器疊層的各層可能經(jīng)歷壓縮。壓力分布裝置可以配置為，當電容器組件部署在高壓環(huán)境中(其中電容器疊層經(jīng)歷壓縮)時，提供在電容器疊層的層結(jié)構(gòu)上的更均勻的壓力分布。

通過這種方法，可以制造電容器組件，其提供類似于上面進一步描述的優(yōu)點的優(yōu)點。

在實施例中，提供壓力分布裝置以便通過減小施加到電容器疊層的周邊部分的壓力并增加施加到電容器疊層的中心部分的壓力來調(diào)節(jié)由壓縮構(gòu)件施加到電容器疊層的壓力的分布。因此，可以減小電容器疊層的區(qū)域上的壓力差。

在該方法的實施例中，可以執(zhí)行該方法，以便實現(xiàn)根據(jù)上述實施例和構(gòu)造中的任一個配置的電容器組件。

在另一實施例中，該方法包括以下步驟：將電容器放置在壓力補償海底外殼中，以及在真空下用電介質(zhì)液體填充壓力補償海底外殼。這樣，可以避免在電容器組件中形成氣泡，從而提高電容器組件的可靠性。

應當理解，上述特征和下面解釋的特征不僅可以用于相應的組合，而且可以用于其它組合或單獨使用，而不脫離本發(fā)明的范圍。例如，上面關(guān)于電容器組件描述的方法步驟可以形成該方法的實施例的一部分。

附圖說明

從下面結(jié)合附圖的詳細描述中，本發(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)點將變得更加明顯。在附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件。

圖1是示出了可以與本發(fā)明的實施例一起使用的電容器疊層的截面?zhèn)纫晥D的示意圖。

圖2是示出了包括多個電容器疊層的電容器組件的截面?zhèn)纫晥D的示意圖。

圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電容器組件的截面?zhèn)纫晥D的示意圖。

圖4A和4B是示出了在壓縮之前和壓縮之后的根據(jù)本發(fā)明的實施例的電容器組件的截面?zhèn)纫晥D的示意圖。

具體實施方式

在下文中，更詳細地描述附圖中所示的實施例。應當清楚的是，以下描述僅是說明性的而非限制性的。附圖僅是示意性表示，并且附圖中的元件不一定彼此成比例。

圖1示出了電容器疊層20，其是金屬化薄膜電容器疊層。它包括具有交替的金屬和電介質(zhì)層的層結(jié)構(gòu)25。電介質(zhì)層可以例如是聚丙烯層，在其上施加金屬膜以形成相應的金屬層。層結(jié)構(gòu)25因此還可以稱為膜封裝。電容器疊層20具有頂層21和底層22，其可以與層結(jié)構(gòu)25中的電介質(zhì)層相同，或者可以是不同的層，例如更厚的層，由不同材料形成的層等。

電容器疊層20具有四個側(cè)面，其中兩個平行于圖平面，并且其中兩個在圖1的截面圖中在電容器疊層20的左端和右端的截面中示出。為了形成電容器疊層20的接觸端子，電容器疊層20的兩個相對的側(cè)表面23、24被金屬化。層結(jié)構(gòu)25中的金屬膜使得對于(由電介質(zhì)層分開的)相鄰的金屬層，一層與金屬化側(cè)表面23接觸，而另一層與金屬化側(cè)表面24接觸。這可以將具有一定邊緣的金屬膜施加到相應的電介質(zhì)層上、通過將層結(jié)構(gòu)25交錯等來實現(xiàn)。因此，層結(jié)構(gòu)25實質(zhì)上形成多個電容的并聯(lián)連接，每個電容由通過電介質(zhì)層分開并連接到相應的金屬化側(cè)表面23和24的兩個相鄰金屬層形成。

側(cè)表面23、24可以例如通過應用金屬噴涂而金屬化，例如使用諸如鋅、鉛、鋁、鋅和鋁混合物等的金屬。此外，可以施加額外的錫噴涂外層，以改善導線等到由金屬化側(cè)表面23、24形成的端子的可焊性。

平行于圖平面的兩個另外的側(cè)表面不被金屬化，這些是電容器疊層20從堆疊或扁平繞組切出的側(cè)面，在切出期間，電介質(zhì)材料可以熔化并密封相應的側(cè)面，但是這通常不是流體密封的。

如圖2所示，為了實現(xiàn)更高的電容，幾個這樣的電容器疊層20可以堆疊在彼此的頂部上。堆疊在彼此的頂部上意味著電容器疊層20的頂層21或相應的頂表面面向相鄰電容器疊層20的底層22或底表面。如箭頭所示，電容器疊層20被壓縮在頂板32和底板33之間。壓縮力基本上垂直于層結(jié)構(gòu)25施加。電容器疊層20堆疊成使得對應的金屬化側(cè)表面(即對應的電端子)堆疊在彼此的頂部上。換句話說，金屬化側(cè)表面23堆疊在彼此的頂部上，并且金屬化側(cè)表面24堆疊在彼此的頂部上，如圖所示。

由于電容器疊層的側(cè)表面上的金屬化，在相應的側(cè)表面處的電容器疊層的尺寸特別是厚度可以與電容器疊層的其余部分的尺寸/厚度不同。此外，由于金屬化，相應的側(cè)表面與電容器疊層的其余部分相比具有不同的可壓縮性。特別是當暴露于壓力補償海底外殼中的高壓環(huán)境時，電介質(zhì)層可被壓縮，而金屬化側(cè)表面保持其形狀。如圖2所示，這可以導致金屬化側(cè)表面23、24承受由頂板32和底板33施加的大部分壓力的情況。在圖2中，箭頭表示由于施加的壓力導致的由層結(jié)構(gòu)的壓縮形成的空間。注意，為了說明的目的，金屬化側(cè)表面23、24與中心部分之間的電容器疊層20的厚度的差異在圖1-4中被夸大。

根據(jù)部署電容器組件的介質(zhì)的壓力，電容器疊層20的中心部分可能仍然經(jīng)歷由頂板32和底板33施加的一些壓縮力，然而壓縮可能不足夠強以防止層結(jié)構(gòu)25的退化，特別是層結(jié)構(gòu)25的層離或起皺或彎曲。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的電容器組件10。電容器組件10采用壓縮在頂板32和底板33之間的兩個或更多個電容器疊層20，并且上文關(guān)于圖1和圖2給出的解釋相應地適用。頂板32和底板33形成支撐組件30的一部分，支撐組件30還包括支承板34和引導元件35。引導元件35包括安裝在底板33和支承板34之間的引導桿，頂板32可沿著引導桿移動。支撐組件30還包括壓縮構(gòu)件31，在圖3的示例中，壓縮構(gòu)件31以螺旋彈簧的形式實現(xiàn)，但是可以不同地實現(xiàn)，例如作為板簧等。壓縮構(gòu)件31抵靠支承板34并且將頂板32推向底板33，從而壓縮電容器疊層20。

應當注意，支撐組件30可以不同地實現(xiàn)。在另一種可能的構(gòu)造中，支承板34可以例如以附接到引導桿的端部的幾個墊圈的形式提供，并且螺旋彈簧可以布置在相應的墊圈和頂板32之間，用于將頂板32推向底板33。

電容器組件10還包括壓力分布裝置40。壓力分布裝置40配置為通過減小施加到電容器疊層20的周邊部分(特別是到電容器疊層20的金屬化側(cè)表面23\24)的壓力，并且增加施加到電容器疊層20的中心部分的壓力來重新分布施加到電容器疊層20的壓力。為此，壓力分布裝置40包括布置在兩個相鄰的電容器疊層20之間的壓力分布元件41。此外，它包括布置在頂板32和相鄰的電容器疊層20之間的壓力分布元件42以及布置在底板33和相鄰的電容器疊層20之間的壓力分布元件34。

在一些實施例中，可以不必提供壓力分布元件42和43，并且簡單地提供更厚的壓力分布元件41或者將頂板32和底板33不同地成形等。如果在電容器組件10中包括另外的電容器疊層20，則可以在這些另外的電容器疊層20之間提供另外的壓力分布元件41。

在圖3的實施例中，電容器疊層20在橫向方向上比壓力分布元件41、42、43寬。壓力分布元件因此不從電容器疊層20突出。此外，壓力分布元件在其端部朝向電容器疊層20的金屬化側(cè)表面23、24形成錐形。該錐形可以被調(diào)節(jié)以提供從電容器疊層20的周邊側(cè)表面朝向中心部分的壓力分布的期望調(diào)整。

在這種構(gòu)造中，壓力分布元件被限制在電容器疊層20內(nèi)，并且此外不被壓縮在電容器疊層20的金屬化側(cè)表面之間。

壓力分布元件41、42、43由彈性材料即柔性材料制成，其可以通過施加到頂板32的力而被壓縮。在具有較高力施加的區(qū)域中，這種彈性材料將被更多地壓縮，因此將壓力從這樣的區(qū)域朝向彈性材料壓縮較小的區(qū)域有效地分布。在其它實施例中，壓力分布元件可以由剛性材料制成，其在由支撐組件30施加的壓力下基本上不壓縮。這樣的壓力分布元件可以制造成提供期望的壓力重新分布的形狀。與這種剛性材料壓力分布元件相比，使用彈性材料具有的優(yōu)點是，壓力分布元件可以以更高的公差制造。此外，通過使用彈性材料的層或片，可以被補償電容器疊層的尺寸的公差，特別是電容器疊層的頂表面或底表面中的不規(guī)則性，例如不均勻的輪廓，特別是凸起或不均勻的厚度分布。因此，所需的壓力可以施加到電容器疊層的各層，并且可以確保在整個表面上的相對均勻的壓力分布。

如圖3所示，壓力分布元件可以朝向具有較高壓力的區(qū)域形成錐形，即可以更薄，并且在較低壓力的區(qū)域中可以更厚，壓力會被重新分布到較低壓力的區(qū)域。

圖3還示出了連接到電容器疊層2的端子的第一母線51和第二母線52。為此目的，提供導線55，其在一端上例如通過螺栓連接連接到相應的母線51、52，并且在另一端上焊接到電容器疊層20的相應的金屬化側(cè)表面23、24。在這種構(gòu)造中，多個電容器疊層20可以以有效的方式電接觸。此外，母線51、52的使用確保了使用高電流來對電容器組件10的電容器疊層20進行充電和放電成為可能。

在一些實施例中，電容器組件10可以包括3到25個電容器疊層20。作為示例，可以使用10到20個電容器疊層20。這種數(shù)量的電容器疊層允許電容器組件10的相對高的電容，而同時確保壓縮力被有效地和基本上均勻地施加到電容器疊層20，以允許電容器組件10的海底使用。

圖3還示出了包括海底外殼60的海底裝置100，電容器組件10布置在海底外殼中。海底外殼60填充有電介質(zhì)液體，并且電容器組件10，特別是電容器疊層20直接暴露于電介質(zhì)液體。海底外殼60被壓力補償。為此，它可以包括壓力補償器(未示出)，例如波紋管型、膜型或囊型補償器，其平衡海底外殼60內(nèi)的壓力與海底外殼60外部(例如周圍海底環(huán)境)的壓力。因此，當海底裝置100部署在海底時，海底壓力經(jīng)由壓力補償器傳遞到海底外殼60的內(nèi)部，使得電容器組件10暴露于完全海底壓力。通過支撐組件30和壓力分布裝置40，確保即使電容器疊層20暴露于海底壓力，電容器疊層20的層結(jié)構(gòu)的彎曲、起皺或?qū)与x也不會發(fā)生。海底裝置100可以配置為可操作到至少3,000m的水深，因此，電容器組件10可以配置為在高達至少300巴的壓力的高壓環(huán)境中可操作，特別是在電介質(zhì)液體環(huán)境中。

應當注意，在圖3中，海底外殼60僅示出為示例，并且電容器組件10可以設(shè)置在更復雜的外殼結(jié)構(gòu)中。例如，電容器組件10可以設(shè)置在中間外殼中，該中間外殼可以再次被壓力補償并且用電介質(zhì)液體填充，或者可以是具有用于允許液體交換的槽等的開放式外殼，該中間外殼設(shè)置在海底外殼60中。當然可以想到其他構(gòu)造。注意，母線51、52和相應的導線55是可選的并且僅是一種可能的構(gòu)造，可以采用電接觸電容器疊層20的其它器件。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的電容器組件10。圖4的電容器組件10是圖3的電容器組件10的修改，因此上面給出的解釋同樣適用。支撐組件30、母線50、51、52和海底外殼60在圖4中未示出，但它們當然可以存在于任何上述構(gòu)造中。

圖4A示出了在壓縮之前的電容器組件10。壓力分布裝置40包括在電容器疊層20之間的彈性片或?qū)?1，以及分別在頂板32或底板33與相鄰堆疊20之間的彈性片或?qū)?2、43。彈性層或片41、42、43在橫向方向上從電容器疊層20突出。如箭頭所示，壓縮力被施加到頂板32和底板33。

圖4B示出了處于壓縮狀態(tài)的電容器組件10。可以看出，彈性材料片或?qū)?1、42、43在電容器疊層20之間以及在頂板或底板32、33和相應的相鄰電容器疊層20之間被壓縮。由于它們的彈性，片或?qū)?1、42、43在金屬化側(cè)表面之間被顯著壓縮，并因此變形。在電容器疊層20之間的中心部分中，彈性片或?qū)?1、42、43變形較小，但是導致壓力施加到相鄰的電容器疊層20的頂層和底層。因此，壓力有效地從電容器疊層20的周邊部分，特別是從其金屬化側(cè)表面重新分布到電容器疊層20的中心部分。因此實現(xiàn)了在電容器疊層20的頂層或底層的整個區(qū)域上相對均勻地施加壓縮力。

在這種構(gòu)造中，電容器疊層20的層結(jié)構(gòu)中的電介質(zhì)和金屬膜層的厚度的差異以及在金屬化中的差異可以通過柔性片41、42、43的彈性有效地吸收。此外，通過使用具有基本上矩形橫截面的彈性層或片，如圖4A、4B所示，片或?qū)?1、42、43的制造相對簡單，并且相對于電容器疊層20的放置不是關(guān)鍵的，因為任何未對準對由相應的片或?qū)訄?zhí)行的壓力重新分布沒有任何顯著的影響。

總之，本文描述了壓力分布裝置40的實施例，其使用可由彈性材料或剛性材料制成的壓力分布元件41、42、43。這些元件可以在其與相應電容器疊層的金屬化側(cè)表面相鄰的側(cè)面處形成錐形，并且它們可以從電容器疊層突出或者可以不從其突出。在相同的壓力分布裝置40中的壓力分布元件41、42、43的不同構(gòu)造的混合也是可能的。如上所述，這些構(gòu)造實現(xiàn)了從電容器疊層的周邊部分，特別是金屬化側(cè)表面到電容器疊層的中心部分的壓力的有效重新分布，使得可以使壓力的施加更均勻，從而提高了海底操作的可靠性。此外，所描述的實施例允許電容器疊層20的堆疊，以便實現(xiàn)電容器組件10的期望的電容值。

雖然本文公開了具體實施例，但是可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下進行各種改變和修改。本實施例在所有方面都被認為是說明性的而非限制性的，并且落入所附權(quán)利要求的含義和等同范圍內(nèi)的所有改變旨在包含在其中。