CN105706198B - 支撑电容器的方法、电容器组件、含组件的海底调速驱动器 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于支撑电容器(201，105)的方法，该方法包括：对所述电容器(201)的平行于电容器的第一电极(209)的第一侧(207)在所述第一电极(209)的法线(211)的第一方向上施加压力(205)；对所述电容器(201)的平行于电容器的第二电极(217)的第二侧(217)在所述第二电极(217)的法线(219)的第二方向上施加压力(213)，其中，所述第一方向与所述第二方向相反；以及之后将包围所述电容器(201，105)的非传导流体(220，103)加压至目标压力。
Description
技术领域
本发明涉及一种支撑电容器，尤其是薄膜电容器的方法和设备，其中，该电容器尤其用于海底应用中。本发明还涉及电容器组件。
背景技术
自愈式薄膜电容器可用作海底电网的部件，尤其用作电池直流电容器，以最小化空间，最大化寿命和可靠性。自愈式薄膜电容器还可用作直流电源中的储能装置。
文件GB567165公开了电容器中或与电容器有关的改进，其中，交替的传导层和绝缘层的堆叠保持在夹具中，夹具包括在层压纸框架内的堆叠端部的刚性夹板。组装的堆叠在其框架中可安装在由绝缘油或其它绝缘流体填充的容器中。
文件EP2487327A1公开了一种海底电子系统，包括水密外壳和电力电子元件，电力电子元件是例如变换器、变速驱动器(VSD)等。
已观察到，用在海底应用中的自愈式薄膜电容器不会在所有情况和状态下均恰当地工作，特别地，自愈式机构不会工作。因此，需要一种用于支撑电容器，尤其是薄膜电容器的方法和设备，使得可以确保电容器尤其在海底应用中(即在高环境压力下)恰当地工作。
发明内容
该需求可由根据独立权利要求的主题来实现。本发明的有利实施例由从属权利要求描述。
根据本发明的实施例，提供了一种用于支撑电容器的方法，该方法包括在电容器的平行于电容器第一电极的第一侧上在第一电极的法线的第一方向上施加压力；在电容器的平行于电容器第二电极的第二侧上在第二电极的法线的第二方向上施加压力，其中，第一方向与第二方向相反；以及然后，将包围电容器的非传导流体加压至尤其大于环境空气压力的目标压力。
用于支撑电容器的方法可通过接触和作用于或施加力于电容器的两部分或两侧上来保持电容器，以确保电容器维持其完整性和/或其内部结构和/或其自愈属性，尤其使得电容器维持其构成部分(比如介电薄膜、金属层或金属覆盖层)的定位和形状以及相邻层(可具有堆叠构造)的相对取向和定位。施加在电容器的第一侧上的压力可由随后通过固体或刚性元件(比如平板)分布在电容器的第一侧上的力来产生，固化或刚性元件尤其在第一侧的整个表面上延伸。第一侧可以是外表面或者可包括电容器的在电容器的层的主表面中延伸的外表面，该层包括由传导材料(例如金属层)覆盖或具有传导材料的介电材料。另外，施加在第二侧上的压力可以由随后使用硬元件(比如平板)分布在大区域(横向区域)上的力产生。当压力被施加在电容器的第一侧和电容器的第二侧上时，没有或仅有很少的压力可被施加在电容器的其它侧上。因此，电容器的其它侧可以由在环境状态下由空气包围或者可以(已)由非传导流体包围，然而，非传导流体可能未加压，而是与环境空气压力连通。因此，第一侧上的压力和第二侧上的压力是定向压力(尤其通过弹力产生)，其与在所有方向上作用的静压力不同。当压力被施加电容器的第一侧和电容器的第二侧上时，电容器的相邻层(包括以交替方式堆叠在彼此之上的介电材料和金属层)被按压在一起，可以减少或甚至避免的是，非传导流体可在各层之间穿过，使得非传导流体实际上被排除在电容器内部之外。因此，可以维持由金属覆盖或沉积的介电材料的多个层的相对布置、定位和取向，而不管它们的固有组装和构造。因此，由于确保了维持电容器的结构完整性，则也可以确保维持其操作功能。在压力已被施加到第一侧上(并维持施加)和压力已被施加到电容器的第二侧上(并维持施加)之后，当将包围电容器的非传导流体加压至目标压力时，甚至也可维持该完整性。
在典型的海底应用中，电容器可容纳在容器或外壳内，在容器或外壳中的压力等于或接近海水中的容器外部的压力(即，在压力补偿外壳中)。因此，在使用根据本发明的该实施例的支撑电容器的方法的海底应用中，电容器可暴露于非传导流体的目标压力。该目标压力可例如基本等于在包含电容器的外壳所装配的海底位置处的环境压力。在其它实施例中，例如在电容器的压力测试期间或在下面进一步描述的自愈方法的执行期间，目标压力可以是在压力容器(尤其是压力测试容器)内盛行的压力。仍然，可以确保或维持电容器的结构和功能完整性。
在一些应用中，电容器可以自由地安装，而不用对第一侧施加限定压力或对电容器的第二侧施加限定的相反压力。本发明人已对这种自由安装的电容器执行了测试来监控当这种自由安装的电容器在介电流体中被加压时且当它们随后被减压时的效果。这些常规安装的电容器在电容器介电层的表面中分层或显示出细纹(即使当之后电容器未被减压也会发生故障和起皱)。这些效果导致电容器自愈功能灾难性地失效，这又导致电容器永久性短路。包围介质的压力越高，分层和起皱会变得更糟。随着增加的流体温度，分层还会变得更糟。
然而，根据本发明的实施例，当电容器被加压时(以及之后被减压或不减压)，电容器的介电层的分层和起皱会减少或甚至避免。因此，通过本发明的实施例，薄膜电容器的介电薄膜的分层和起皱得以减少或甚至避免，使得自愈机能得以维持。通过本发明的安装方法或支撑方法，可以确保和维持薄膜电容器(尤其在海底应用中)的结构和功能完整性。
在一实施例中，压力可以均匀地分布在电容器的第一侧和/或第二侧上。层在一些区域中的起皱可由此得以避免，可以确保成功的自愈处理。
根据本发明的实施例，非传导流体的目标压力高于在地表处的环境空气压力，例如介于10巴和500巴之间，尤其介于50巴和500巴之间，进一步尤其介于100巴和350巴之间。
目标压力可对应于在海水中在100和5000m之间深度处、尤其在500和5000m之间、进一步尤其在1000m和3500m之间的静压力。因此，该方法可满足典型海底应用的要求。
根据本发明的实施例，尤其是非传导流体的温度介于-20℃和100℃，尤其介于30℃和90℃。
这种温度可在典型海底应用中盛行或在最坏状况下盛行，因为非传导流体的粘性会随着增加的温度而减少，从而增加了在电容器的各层或介电层之间穿过的风险。然而，通过在第一侧和第二侧上施加压力，可以减少或甚至避免流体扩张到电容器内部中。
根据本发明的实施例，电容器是薄膜电容器，包括由至少两个薄膜形成的介电层堆叠，至少两个薄膜均由导体(金属)涂覆或沉积，薄膜尤其具有介于1μm和20μm之间的厚度，薄膜尤其包括丙烯，其中，在每个薄膜上，金属(尤其包括铝)(真空)沉积在要用作电极中的至少一个的一侧上。
薄膜电容器可包括充当介电材料的绝缘塑料薄膜，薄膜电容器的电极可以是直接施加到塑料薄膜表面的金属化铝或锌(或其它金属或合金)。这些传导层中的两个可以缠绕成柱形绕组，可以变平以减少安装空间要求，或者可分层成堆叠在一起形成电容器主体的多个单层。特别地，薄膜电容器可以通过用金属电极覆盖两片塑料薄膜(介电材料)，并缠绕成柱形绕组，终端附接起来随后封装而制成。作为介电层的薄膜材料可以针对期望电子特性来选择，比如稳定性、宽温度范围或承受十分高的电压的能力。可使用聚丙烯薄膜电容器，这是因为它们的低电损耗和它们在宽频率范围内的近乎线性行为。因此，常规可用的电容器可由根据本发明的实施例的方法支撑。
根据本发明的实施例，施加在第一侧上的压力和/或施加在第二侧上的压力尤其根据介电层的物理属性(例如厚度)进行选择，使得当包围电容器的非传导流体被加压至目标压力时，没有非传导流体穿过电容器的介电层之间，或者导致电容器的介电层起皱或分层。阈值压力可以例如通过在增加非传导流体的压力的同时监控非传导流体的潜在穿透和介电层中细纹或分层的产生来实验地确定。因此，当非传导流体被加压至目标压力时，而且还在非传导流体减压时(例如在制造电容器和治愈电容器之后)，可以维持电容器的功能完整性。
额外地或替代地，根据本发明的实施例，施加在第一侧上的压力和/或施加在第二侧上的压力选择成使得来自环境静流体压力的压力与来自支撑电容器的方法的压力组合起来不会超过临界总压力，以维持自愈功能。如果例如实验地确定短路电流(在电容器终端处施加电压期间)低于阈值(在此期间电容器不被破坏)，自愈功能被确定成得以维持。
根据本发明的实施例，施加在第一侧上的压力和/或施加在电容器的第二侧上的压力介于0.1巴和50巴之间，尤其介于1巴和10巴之间。
因此，相对于目标压力，施加在第一侧上的压力(定向压力)和在相反方向上的压力比较低，使得特别地，治愈过程不受施加到第一侧和第二侧的定向压力的影响或在很少的程度上受定向压力的影响。
因此，可以执行电容器的自愈过程以改进电容器，尤其减少电容器中的故障和/或缺陷。
在实施例中，施加到电容器的第一侧的压力选择成使得施加到第一侧的压力和目标压力之和不会超过压力阈值。压力阈值可位于约100巴至约600巴的范围内。压力阈值可根据电容器设计进行选择，比如介电薄膜材料/厚度和金属材料/厚度。如此，可确保有效地执行自愈过程。
根据本发明的实施例，非传导流体包括介电流体。该流体可以是液体，尤其是介电液体，例如Castrol Brayco Micronic SBF和/或Envirotemp200 Fluid和/或3MFluorinert和/或3M Novec和/或基于酯的介电流体或液体，进一步尤其是MIDEL 7131。
根据本发明的实施例，该方法可以扩展至包括治愈步骤。特别地，在将包围电容器的非传导流体加压至目标压力之前(即，当压力已被施加至第一侧，压力被施加至电容器的第二侧时)，该方法还可包括在在将包围电容器的非传导流体加压至目标压力之前：在电容器的两个电极之间施加电压，以在非传导流体的起始压力下对电容器充电，并随后在施加电压的同时将包围电容器的非传导流体加压至目标压力。
因此，在非传导流体具有比较低的压力(即起始压力)时，施加电压。因此，自愈在起始压力下发生，以去除或减少电容器中的已在该起始压力下显现出的缺陷。之后，包围电容器的非传导流体的压力逐渐增加，越来越多的缺陷显现出，然而，这些缺陷被持续治愈，使得并非所有缺陷在相同时刻出现(这会使得治愈过程不可能)，而是相继出现。
而且，第一侧上的压力和第二侧上的压力被维持施加成使得电容器的结构和功能完整性得以维持和确保。
根据本发明的实施例，在加压期间，非传导流体的压力以介于1和10000巴每分的速率增加，进一步尤其以介于50和1000巴每分的速率增加，又进一步尤其以约100巴每分的速率增加。
本发明人已发现，以该压力增加速率加压允许执行治愈过程，因为治愈过程(在特定压力下)相当快。
根据本发明的实施例，电压具有介于电容器的额定电压的0.5和1.5之间的值，尤其介于300V和1500V之间，其中，进一步地，特别地，在施加电压之后，两个电极之间的电场具有介于20和500V/μm之间，尤其介于100和200V/μm之间的值。
这种电压的施加可在电容器的存在缺陷的区域中导致小的短路。因此，这些缺陷可以被烧掉，即去除掉，以治愈电容器。
根据本发明的实施例，该方法还包括在加压之后：将非传导流体减压至起始压力、将电容器传输至应用地点、将包围电容器的操作流体尤其加压至目标压力以及执行电容器的正常操作。这些步骤可尤其在制造(及治愈)电容器之后执行，以在应用侧装配电容器。另外，可执行额外步骤，而不会损坏电容器的结构和/或功能完整性，这是因为电容器仍由通过对第一侧施加压力和对电容器的第二侧施加压力的方法支撑。
应理解，公开的、描述的、提供的或用于支撑电容器的方法的单独的或任意组合的特征也可单独地或以任意组合应用于根据本发明实施例的支撑电容器的设备，反之亦然。
根据本发明的实施例，提供了一种用于支撑电容器的设备，该设备包括容器；框架，可布置在容器中，并适于对电容器的平行于电容器的第一电极的第一侧在第一电极的法线的第一方向上施加压力，并对电容器的平行于电容器的第二电极的第二侧在第二电极的法线的第二方向上施加压力，其中，第一方向与第二方向相反；以及加压系统，适于将在容器内包围电容器的非传导流体加压至高于环境空气压力的目标压力。
该容器可以是柱形的，尤其包括金属壁。该框架可包括若干部件，比如杆、板、螺钉和弹簧，以保持或支撑电容器。特别地，该框架可包括至少两个平行的刚性板(具有平面)，电容器可放置在两个平行的刚性板之间，刚性板可分别对第一侧和第二侧施加压力。
加压系统可包括与非传导流体(电绝缘的流体，尤其是介电流体)连通的一个或多个压缩机。因此，加压系统可位于容器外部。用于支撑电容器的框架可在电容器的整个寿命中保持或支撑电容器，即在制造电容器和根据本发明的实施例支撑电容器(尤其使用框架)之后，电容器在其整个寿命期间不再从框架释放。
根据本发明的实施例，该框架包括与电容器的相应第一和/或第二侧接触的至少一个刚性平板，以在相应侧的整个区域上对相应侧施加压力。当压力被施加在电容器的相应侧的大致整个区域上时，由金属覆盖的介电材料层的形状可以维持为平面，从而维持电容器的结构和功能完整性。
根据本发明的实施例，该框架还包括至少一个弹簧，其产生第一侧上的压力和/或第二侧上的压力。
至少一个弹簧可包括一个、两个、三个、四个、五个、六个或七个至二十个弹簧，尤其以控制施加在第一侧和第二侧上的力，从而产生期望(定向)压力。在其它实施例中，可使用其它装置以在第一侧和第二侧上产生可控力或压力。
本发明的另一实施例提供了一种电容器组件，其包括电容器和框架，其中，该框架适于对电容器的平行于电容器的第一电极的第一侧在第一电极的法线的第一方向上施加压力，并在电容器的平行于电容器的第二电极的第二侧在第二电极的法线的第二方向上施加压力，其中，第一方向与第二方向相反。该框架可根据上面和下面描述的实施例中的任一而构造。而且，电容器可根据任一所述实施例中的公开方法而被支撑。电容器还可根据本文所述构造中的任一来构造。不同物理装置(例如弹簧、螺钉、螺栓、杆、板、电机)可设置成构造出框架，使得其适于对电容器的各侧施加压力。
在一实施例中，电容器组件的框架可包括用于给电容器的第一侧施加压力的第一板和用于给电容器的第二侧施加压力的第二板，其中，第一板和第二板通过引导元件，尤其通过引导杆连接起来。第一板和第二板之一可以是可移动板，其可沿引导元件移动，其中，该框架还可包括对第一板或第二板施加弹力以促使第一板和第二板在一起的弹簧元件。弹簧元件可尤其对可移动板施加力。该弹簧在其另一侧可机械连接到引导元件，以例如经由另一板间接或直接对引导元件施加弹力。弹簧元件可例如将可移动板和另一板推开，另一板固定到引导元件，或者弹簧元件可直接支撑在引导元件上(例如到紧固到引导元件的螺母)，从而推动可移动板移动远离其在引导元件的支撑。
在电容器组件中，弹簧元件可包括布置成将第一板和第二板按压在一起的至少一个板簧和/或至少一个(尤其四个)卷簧。
本发明的另一实施例提供了一种容器封装的电容器组件，包括用非传导流体填充并封闭电容器组件的根据上述任一实施例所述的容器。因此，非传导流体在容器内包围电容器，并被加压至目标压力，尤其是高于环境空气压力目标压力。
该容器可以是可压力补偿的，即适于平衡化容器内的内部压力与容器外的外部压力。压力补偿可在海底操作期间使用。
应注意的是，关于不同主题描述了本发明的实施例。特别地，一些实施例关于方法权利要求进行描述，而其它实施例关于设备权利要求进行描述。然而，本领域技术人员从上述和下列描述中会明白，除非明确说明，除了属于一种类型的主题的特征的任意组合，涉及不同主题的特征之间的任意组合，尤其在方法权利要求的特征和设备权利要求的特征之间的任意组合也被认为被该文件公开。
本发明的另一实施例提供了一种海底调速驱动器，包括具有直流(DC)链路的频率转换器，还包括根据上述任一实施例的容器封装的电容器组件，容器封装的电容器组件的电容器联接到频率转换器的直流链路。
上面限定的各方面和本发明的其它方面从下文所述实施例的示例中是明显的，并关于实施例的示例进行解释。在下文中，将参考实施例的示例(本发明并不限于此)更详细地描述本发明。
附图说明
图1示意性地示出根据本发明的实施例的处理电容器以修复故障的设备，其适于实施根据本发明的实施例的处理电容器以修复故障的方法；
图2示意性地示出根据本发明的实施例的用于支撑电容器的设备的侧视图；
图3示出根据本发明的实施例的用于支撑电容器的设备的另一实施例的示意性透视图；以及
图4示出根据用于支撑根据本发明的实施例的电容器的方法，在未被处理时的电容器。
具体实施方式
附图中的例示是示意性的。
图1中的设备100包括容器101，其容纳包围电容器105的非传导流体103，该电容器在所示实施例中是自愈式薄膜电容器。该设备100还包括电压源107，其适于在终端109和111之间产生电压V，并将电压(经由连接器110)施加到电容器105的第一电极113和第二电极115，从而对电容器105充电。该设备100还包括加压系统117，其经由端口119连接到容器101内部，以将填充进容器101中的非传导流体103从起始压力p1(例如，当容器101内部与容器外部的空气(压力)104连通时)加压至目标压力p2。电容器105包括堆叠的介电层121，金属层123沉积在介电层上。从而，金属层123交替地连接到左导体122(第一电极113连接到左导体)或右导体126(第二电极115连接到右导体)。因此，从最上层123开始，每隔一个金属层123连接到第一电极113，但是连接到电极113的金属层中的两个之间的金属层不连接到电极113。相反地，从第二最上层123开始，每隔一个金属层123连接到第二电极115，但是连接到电极115的金属层中的两个之间的金属层不连接到电极115。
在处理电容器105期间，设备100在电容器的两个电极113、115之间施加电压V，以在起始压力p1下对电容器充电。从而，可以清除或去除或减少缺陷或故障124。再往前，使用加压系统117加压非传导流体103，即在流体103包围电容器的同时，非传导流体103的压力增加(例如到环境空气压力的2至500倍的压力)，以到达目标压力P2，同时电压V在两个电极113、115之间施加。在该增加的压力下可以清除或去除或减少其它缺陷或故障124。从而，加压系统117可连续地增加非传导流体103在容器101内的压力，从而导致连接地治愈甚至其它故障124。
容器101包括金属壁125，其具有柱形形状，使用螺钉129由盖127封闭。容器101可以是压力测试容器，并可适于能够支撑至少300巴、优选地至少400巴的内部压力(对应于在海平面以下约3000m或4000m深度的环境水压)。
电容器105安装在框架131中，框架包括固定的硬板133和固定的硬平板135以及连接杆137形式的引导元件和另外包括按压在电容器105上侧的可移动的硬平板139。而且，固定板135(135和113之间的未示出的绝缘层使电极113与弹簧141电断开)支撑电容器的底侧。弹簧141放置在固定硬板133和可移动板139之间(139和115之间的未示出的绝缘层使电极115与板139电断开)，以在可移动板139和固定板135之间在相反方向上施加弹力，以压缩介电薄膜和金属层121、123的堆叠。从而，框架131安装电容器105，使得减少或甚至抑制或避免分层或细纹的发展。电容器105和框架131形成电容器组件。在例如通过自愈式方法处理容器101内的电容器之后，电容器组件可被放置在用于海底配置的压力补偿外壳中。
在特定的实施例中，电容器组件可以是海底调速驱动器(ASD)的电池的一部分。调速驱动器是频率转换器，其将具有输入频率的AC功率转换为具有可调频率的AC功率，以在可调速下操作AC电机。这种频率转换器可具有使用电池的结构，每个电池可包括DC链路，电容器组件的电容器联接到DC链路。包括电容器组件的整个电池可放置在容器101内部，以用于测试目的和/或执行用于电容器105的自愈式方法(在此期间，施加测试压力或自愈式压力形式的目标压力)。然后，电源可安装在用于海底配置的ASD的压力补偿外壳中。该外壳可包括压力补偿器，以执行外壳内部的压力和环境(海底)压力之间的压力平衡，该外壳可以由介电流体填充。然后，该外壳可配置在海底位置，其中，由于压力平衡，目标压力(环境海底压力形式)被施加到电池，由此施加到电容器组件的电容器105。
图2所示用于支撑电容器201的设备200包括框架203，其可布置在未示出容器(比如图1所示容器101)中，并可适于对电容器201的平行于电容器201的第一电极(或内部金属层)209的第一侧207在第一电极209的法线211的第一方向205上施加压力(或力)205，并适于对电容器201的平行于电容器201的第二电极(或内部金属层)217的第二侧215在第二电极217的法线219的第一方向213上施加压力213。
因此，框架203包括第一硬板221和第二硬板223，它们通过两个杆225彼此刚性地连接起来。第一刚性板221和第二刚性板223是平板或具有延续平等的平面的板。该框架203还包括刚性平面227，其可在方向229(平行于杆225，垂直于可移动板227的主表面区域)上移动。在固定且刚性板223和可移动板227之间，布置了电容器201。
如图2中所示，电容器包括成层的介电材料231，具有形成电容器的电极的插入的金属层233，其中，金属层的连通性可以如在图1所示电容器中一样。该框架还包括弹簧元件235，其布置在固定板221和可移动板227之间，以产生压力213和205，由此，弹簧元件235在图2的向上方向上产生力。因此，一压力施加在电容器的第一侧207和第二侧215，以用限定力将介电层和电极或金属层233牢固地按压在一起，使得流体不能穿过或扩散进电容器201内部，该限定力由弹簧特性限定。弹簧元件235在所示示例中构造为弯曲金属带。在其它实施例中，弹簧元件235可包括一个或多个螺旋弹簧或盘旋弹簧或卷簧。许多卷簧可例如布置在固定板221和可移动板227之间，弹簧轴线垂直于板221、227的主表面取向。流体220(尤其在未示出的容器中)可包围支撑电容器的框架，并可以被加压。
图2中示出的包括电容器201和框架203的电容器组件可放置在图1所示容器中，以执行降低电容器故障的风险的自愈方法，如上所述。而且，特别地，在应用该方法之后，电容器组件(包括框架)可放置在压力补偿外壳中，该外壳针对环境介质(比如海水)压力平衡。然后，该外壳可配置到海底位置。相应地，那么，环境海底压力可施加到压力补偿外壳内的电容器。
图3示出用于支撑电容器的另一设备300，其中，在所示示例中，五个电容器301由框架303支撑。电容器301和框架303形成电容器组件。在电容器301之间以及在电容器301和框架303之间有绝缘层302。图3示出固定板321和可移动板327，使用旋拧到杆325的许多(尤其是四个)卷簧335在板上产生压力313。框架与所支撑的电容器301一起可放置在容器(包含流体)内，并随后被加压。
图4示出未被根据本发明的方法和设备支撑的电容器401，而是自由安装(没有施加弹力)。当自由安装的电容器被加压(油压增加)时，每个内部间隙和空气袋由压缩流体填充。当由于流体的低粘性流体是热的时，该过程可以加速。当流体减压或流体温度改变时，其膨胀和在电容器401内产生流体袋445，这迫使介电层分开，导致分层和起皱，并导致自愈机制不能发挥作用。当流体存在于各层之间时，各层可相对彼此更容易地滑动，细纹可形成，如图4所示电容器401的外层的非平面结构中所明白的。
根据本发明的实施例，通过分布在电容器表面上的压缩弹力防止了分层和细纹形成，从而通过使用机械力保持介电层到位(位置和取向)。因此，有益地对要用在加压油环境或海底应用中的薄膜电容器施加弹力(或任何其它产生的力)，在加压油环境或海底应用中，薄膜电容器由加压介质或流体包围。
电容器可例如根据下列程序制造。
介电层和金属层可在空气中堆叠，弹力可施加在电容器的第一侧和第二侧上，电容器可放在容器中，以实施自愈过程，其中，首先，电压施加到电容器的电极，然后，容器内的压力逐渐增加。之后，容器可减压，电容器可取出，同时维持弹力。
包括电容器和框架的这种组件可以用在电池中，尤其是海底调速频率驱动器(AFD)的电池的DC链路中。
注意的是，上述和尤其相对于附图描述的实施例的特征可以组合以形成新的实施例。
应注意，术语“包括”不排除其它元件或步骤，“一个”不排除复数形式。另外，与不同实施例相关描述的元件可以组合起来。还应注意，权利要求中的参考标号不应被认为限制权利要求的范围。
Claims (26)
1.用于支撑电容器(201, 105)的方法，所述方法包括：
对所述电容器(201)的平行于所述电容器的第一电极(209)的第一侧(207)在所述第一电极(209)的法线(211)的第一方向上施加压力(205)；
对所述电容器(201)的平行于所述电容器的第二电极(217)的第二侧(215)在所述第二电极(217)的法线(219)的第二方向上施加压力(213)，其中，所述
第一方向与所述第二方向相反；以及之后
在所述电容器的两个电极(113, 115)之间施加电压(V)，以在非传导流体的起始压力下对所述电容器(105)充电；以及之后
在施加电压的同时将包围所述电容器的非传导流体(103)加压至高于环境空气压力的目标压力。
2.如权利要求1 所述的方法，其中，所述非传导流体(220, 103)的目标压力介于10 巴和500 巴之间。
3.如权利要求1 所述的方法，其中，所述非传导流体(220, 103)的目标压力介于250巴和350 巴之间。
4.如权利要求1-3 中任一项所述的方法，其中，所述非传导流体(220, 103)的温度介于-20℃和100℃之间。
5.如权利要求1-3 中任一项所述的方法，其中，所述非传导流体(220, 103)的温度介于30℃和90℃之间。
6.如权利要求1-3 中任一项所述的方法，其中，所述电容器(201, 105)是薄膜电容器，包括由两个薄膜形成的介电层(231)堆叠或卷，两个薄膜均涂覆有导体(233)，所述薄膜具有介于1μm 和20μm 之间的厚度，所述薄膜包括聚丙烯，其中，在每个薄膜上，包括铝的金属沉积在要充当所述电极中的至少一个电极的一侧上。
7.如权利要求1-3 中任一项所述的方法，其中，对所述第一侧(207)施加的压力(205)和/或对所述第二侧(215)施加的压力(213)选择成使得非传导流体不会穿过所述电容器的介电层之间或者当包围所述电容器的非传导流体被加压至所述目标压力时不会在所述电容器的介电层中导致细纹(445)或分层，和/或使得来自环境静态流体压力的压力与来自支撑电容器的方法的压力组合不会超过阈值总压力，以维持自愈功能。
8.如权利要求1-3 中任一项所述的方法，其中，对所述第一侧(207)施加的压力(205)和/或对所述电容器的第二侧(215)施加的压力(213)介于0.1 巴和50 巴之间。
9.如权利要求1-3 中任一项所述的方法，其中，对所述第一侧(207)施加的压力(205)和/或对所述电容器的第二侧(215)施加的压力(213)介于1 巴和10 巴之间。
10.如权利要求1-3 中任一项所述的方法，其中，所述非传导流体(103, 220)包括介电液体。
11.如权利要求1-3 中任一项所述的方法，其中，所述非传导流体(103,220)包括酯基介电液体。
12.如权利要求1-3 中任一项所述的方法，其中，所述非传导流体(103, 220)包括MIDEL 7131。
13.如权利要求1 所述的方法，其中，在加压期间，所述非传导流体的压力以介于1 和10000 巴每分之间的速率增加。
14.如权利要求1 所述的方法，其中，在加压期间，所述非传导流体的压力以介于50 和200 巴每分之间的速率增加。
15.如权利要求1 所述的方法，其中，在加压期间，所述非传导流体的压力以约100 巴每分的速率增加。
16.如权利要求1 所述的方法，其中，所述电压(V)具有的值介于所述电容器的额定电压的0.5 和1.5 倍之间。
17.如权利要求1 所述的方法，其中，所述电压(V)具有的值介于300V 和1500V 之间。
18.如权利要求1 所述的方法，其中，在施加电压之后，两个电极之间的电场具有的值介于10 和500V/μm 之间。
19.如权利要求1 所述的方法，其中，在施加电压之后，两个电极之间的电场具有的值介于100 和200V/μm 之间。
20.如权利要求1 所述的方法，还包括在加压之后：
将所述非传导流体减压至所述起始压力；
将所述电容器传输至应用地点；
加压包围所述电容器的操作流体，加压至所述目标压力；
执行所述电容器的正常操作。
21.用于支撑电容器的设备(200, 300)，所述设备包括：
容器(101)；
框架(203, 303)，布置在所述容器中，并适于
对所述电容器(201, 301)的平行于所述电容器的第一电极的第一侧(207)在所述第一电极的法线(211)的第一方向上施加压力(205)；
对所述电容器(201)的平行于所述电容器的第二电极的第二侧(215)在所述第二电极的法线(219)的第二方向上施加压力(213)，其中，所述第一方向与所述第二方向相反；以及
加压系统(117)，适于将在所述容器内包围所述电容器(105)的非传导流体(103)加压至高于环境空气压力的目标压力，
其中，所述设备适于：
在所述电容器的两个电极(113, 115)之间施加电压(V)，以在所述非传导流体的起始压力下对所述电容器(105)充电；以及之后
在施加电压的同时将包围所述电容器的非传导流体(103)加压至所述目标压力。
22.如权利要求21 所述的设备，其中，所述框架(203)包括至少一个硬平板(211, 223,227)，其与所述电容器的相应第一侧和/或第二侧接触，以在相应侧的整个区域上对相应侧施加压力，其中，所述容器是可压力补偿的。
23.如权利要求21 或22 所述的设备，其中，所述框架(203, 303)还包括：
至少一个弹簧(235, 335)，其产生所述第一侧上的压力(205)和/或所述第二侧上的压力(213)。
24.电容器组件，包括电容器(201)和框架(203, 303)，其中，所述框架(203, 303)适于
对所述电容器(201, 301)的平行于所述电容器的第一电极的第一侧(207)在所述第一电极的法线(211)的第一方向上施加压力(205)；
对所述电容器(201)的平行于所述电容器的第二电极的第二侧(215)在所述第二电极的法线(219)的第二方向上施加压力(213)，其中，所述第一方向与所述第二方向相反，其中，所述框架包括用于对所述电容器(201, 301)的第一侧(207)施加压力的第一板以及对所述电容器(201)的第二侧(215)施加压力(213)的第二板，
其中，所述第一板和所述第二板通过引导元件连接起来，其中，所述第一板和所述第二板中的一个是能够沿所述引导元件移动的可移动板，
其中，所述框架还包括对所述第一板或所述第二板施加弹力以迫使所述第一板和所述第二板在一起的弹簧元件(141; 235, 335)。
25.如权利要求24 所述的电容器组件，其中，所述引导元件是引导杆(225, 325)。
26.海底调速驱动器，包括具有直流(DC)链路的频率转换器，还包括容器封装的电容器组件, 容器封装的电容器组件包括由非传导流体填充的容器(101)，并封装如权利要求24所述的电容器组件，
其中，所述非传导流体(103)在所述容器内包围电容器(105)，并被加压至高于环境空气压力的目标压力，
其中，所述容器封装的电容器组件的电容器联接到所述频率转换器的直流链路，
其中，所述容器是可压力补偿的。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211021 Address after: Oslo Patentee after: Siemens Energy Co.,Ltd. Address before: Munich, Germany Patentee before: SIEMENS AG |
|
| TR01 | Transfer of patent right |