CN110120300B

CN110120300B - 电容器部件

Info

Publication number: CN110120300B
Application number: CN201910416839.6A
Authority: CN
Inventors: G·欧文
Original assignee: Protean Electric Ltd
Current assignee: Protean Electric Ltd
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2022-07-01
Anticipated expiration: 2033-09-09
Also published as: WO2014037921A2; CN104737253A; EP2893620A2; GB201316098D0; KR102147313B1; KR20150079597A; CN110120300A; US9985490B2; US20150228411A1; GB2504222A; ES2871379T3; WO2014037920A2; ES2869287T3; GB201316091D0; JP6231106B2; PL2893619T3; GB201216099D0; GB2504222B; US10476334B2; EP2893620B1

Abstract

一种电容器部件，包括第一母线、通过介电薄膜分隔的第一电极和第二电极，其中，第一电极、第二电极和介电薄膜以环形环布置，第一母线围绕环形环的外周布置，其中，第一母线与第一电极电接触，第一母线在第一母线的圆周部分包括间隙。

Description

电容器部件

本申请是申请号为201380047128.7、申请日为2013年9月9日、发明名称为“电容器部件”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电容器部件，特别涉及具有电容器的电动机或发电机。

背景技术

电动机系统通常包括电动机和布置为控制电动机的功率的控制单元。已知类型的电动机的示例包括感应电动机、同步无刷永磁电动机、开关磁阻电动机和线性电动机。在市面上，三相电动机是最常见的一种可用电动机。

三相电动机通常包括三个线圈组，其中每个线圈组布置为生成与交流电压的三个相中的一个相关的磁场。

为了增加形成在电动机内的磁极的数量，每个线圈组通常具有围绕电动机的外周分布的多个线圈子组，这些线圈子组被驱动以产生旋转磁场。

通过图示的方式，图1示出了典型的三相电动机10，其具有三个线圈组14、16、18。每个线圈组由串联连接的四个线圈子组构成，其中，对于给定的线圈组，由各个线圈子组生成的磁场将具有公共相。

三相电动机的三个线圈组通常被配置为三角形或Y形构造。

用于具有DC电源的三相电动机的控制单元通常包括三相桥式逆变器，该三相桥式逆变器生成三相电压馈送以驱动电动机。各个电压相中的每一个被施加至电动机的相应的线圈组。

三相桥式逆变器包括多个开关装置，例如，诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关的电力电子开关，这些开关装置用于从DC电压馈送生成交流电压。

为了降低切换电流时逆变器上的电感的效应，电容器用作电动机逆变器的局部电压源。通过将电容器靠近逆变器放置，与电压源相关联的电感被最小化。因此，对于具有多个逆变器的电动机，需要环形电容器环来最小化电容器元件和逆变器之间的距离。

电容器需要具有母线以允许电荷流向电容器极板或从电容器极板流出。

然而，当制造同心母线时，如形成为环形环的电容器所需要的，母线的容限需要很高，并且母线的热膨胀可能导致对电容器环组件的损坏。

期望改善这一情形。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种电容器部件。

通过在电容器的母线环中具有间隙，本发明提供以下优点：允许母线由于热变化而膨胀/收缩，而不对周围的部件造成压力，由此降低对于母线环的制造容限需求。

附图说明

现将结合附图、通过示例的方式来描述本发明，其中：

图1示出了现有技术的三相电动机；

图2示出了实施本发明的电动机的分解视图；

图3从另一角度示出了图1所示的电动机的分解视图；

图4示出了根据本发明的实施例的电动机；

图5示出了根据本发明的实施例的电动机的控制模块；

图6示出了根据本发明的实施例的电动机的局部视图；

图7示出了根据本发明的实施例的用于电动机的一个控制模块；

图8示出了根据本发明的实施例的定子的截面视图；

图9示出了根据本发明的实施例的电容器元件；

图10示出了根据本发明的实施例的电容器的示意图；

图11示出了根据本发明的实施例的电容器的截面视图；

图12示出了根据本发明的实施例的电容器元件；

图13示出了根据本发明的实施例的电容器元件；

图14示出了根据本发明的实施例的电容器元件；

图15示出了根据本发明的实施例的电容器元件；

图16示出了根据本发明的实施例的控制模块壳体的局部视图。

具体实施方式

所描述的本发明的实施例针对一种具有电容器元件的电动机，其中，电动机用于车辆的车轮。然而，电动机可以位于车辆内的任何位置。该电动机是这样一种类型：其具有一组线圈，作为附接至车辆的定子的一部分，并且定子由转子径向环绕，该转子承载一组附接至车轮的磁体。为免存疑，本发明的各个方面同样可应用于具有相同布置的发电机。因而，电动机的定义旨在包括发电机。另外，本发明的一些方面可应用于具有中心方式安装在径向环绕的线圈内的转子的布置。本领域技术人员应该意识到，本发明可应用于其它类型的电动机。

为了本实施例的目的，如图2和3所示，轮毂电动机包括定子252，定子252包括：热沉253；多个线圈254；两个控制模块400，其安装在定子的后部上的热沉253上，用于驱动线圈；以及电容器(未示出)，其安装在定子上的形成在定子的后部上的凹部255内。在优选实施例中，电容器是环形电容器元件。线圈254形成在定子齿叠层上以形成线圈绕组，其中，定子齿叠层安装在热沉253上。热沉253包括至少一个冷却通道，用于允许冷却液在热沉253内流动以提供冷却，从而允许热沉253从附接至热沉253的部件例如线圈绕组和控制模块汲取热量。定子盖256安装在定子252的后部，封闭控制模块400以形成定子252，定子252可随后固定至车辆并且在使用时不会相对于车辆旋转。

每个控制模块400包括控制逻辑420和两个逆变器410，控制逻辑420在本实施例中包括处理器，用于控制逆变器410的操作，其在图5中被示意性地示出。

环形电容器元件耦合在逆变器410两端，用于将DC电源分配给逆变器410以及用于降低在电动机的操作期间电动机的供电线(也被称为DC母线)上的电压纹波，如下所述。为了降低电感，环形电容器元件邻近控制模块400安装。尽管本实施例的电动机内的电容器元件是环形电容器，但电容器元件可以是任意形状。

转子240包括前部220和筒形部221，形成基本围绕定子252的盖。该转子包括围绕筒形部221的内部布置的多个永磁体242。为了本实施例的目的，在筒形部221的内部安装有32个磁体对。然而，可以使用任何数量的磁体对。

磁体紧靠定子252上的线圈绕组，以使得线圈所生成的磁场与围绕转子240的筒形部221的内部布置的磁体242相互作用，从而使转子240旋转。由于永磁体242用于生成用以驱动电动机的驱动转矩，永磁体通常被称为驱动磁体。

转子240通过轴承座223附接至定子252。轴承座223可以是在该电动机组件将装配至的车辆中使用的标准轴承座。该轴承座包括两个部分：固定至定子的第一部分和固定至转子的第二部分。该轴承座固定至定子252的壁的中央部并且还固定至转子240的壳体壁220的中央部225。由此，转子240被旋转地固定至车辆，并且在其中央部225处经由轴承座223用于车辆。这具有如下的优点：轮缘和轮胎可以随后利用常规车轮螺栓在中央部225处固定至转子240，以使轮缘固定至转子的中央部并且因此牢固地固定至轴承座223的可旋转侧。车轮螺栓可以穿过转子的中央部225装配在轴承座本身中。在转子240和车轮均安装至轴承座223的情况下，在转子和车轮的旋转角度之间具有一一对应的关系。

图3从相反侧示出了图2所示的同一电动机组件的分解视图。转子240包括转子外壁220和周向壁221，磁体242周向地布置在周向壁221内。如前所述，定子252在转子壁和定子壁的中央部通过轴承座连接至转子240。

在转子的周向壁221和定子的外边缘之间设置有V形密封件。

转子还包括用于位置感测的一组磁体227(也被称为换向磁体)，其与安装在定子上的传感器结合，允许对转子磁通角度进行估算。转子磁通角度限定了驱动磁体与线圈绕组的位置关系。可选地，转子可以包括具有用作一组独立磁体的多个磁极的磁性材料环，以代替一组独立的磁体。

为了允许换向磁体用于计算转子磁通角度，优选地，每个驱动磁体具有相关的换向磁体，其中，通过校准测量到的换向磁体磁通角度，根据与换向磁体组相关的磁通角度来获得转子磁通角度。为了简化换向磁体磁通角度和转子磁通角度之间的关联性，优选地，该换向磁体组与驱动磁体对组具有相同数量的磁体或磁极对，其中，换向磁体和相关的驱动磁体大致径向地彼此对准。因此，为了本实施例的目的，换向磁体组具有32个磁体对，其中每个磁体对与相应的驱动磁体对大致径向地对准。

传感器在本实施例中为霍尔传感器，并且该传感器安装在定子上。传感器定位为使得随着转子旋转，形成换向磁体环的各个换向磁体分别旋转经过传感器。

随着转子相对于定子旋转，换向磁体相应地旋转经过传感器，并且该霍尔传感器输出AC电压信号，其中，对于经过传感器的每个磁体对该传感器输出360电角度的整个电压周期。

为了改善位置检测，优选地，传感器包括相关的第二传感器，该第二传感器从第一传感器移位90电角度。

如图4所示，在本实施例中，电动机包括四个线圈组60，每个线圈组60具有三个线圈子组61、62、63，这些线圈子组以Y形构造耦合以形成三相子电动机，结果得到具有四个三相子电动机的电动机。如下所述，各个子电动机的操作经由两个控制装置/控制模块400中的一个控制。然而，虽然本实施例描述了具有四个线圈组60(即，四个子电动机)的电动机，但电动机同样可以具有带有相关控制装置的一个或多个线圈组。在优选实施例中，电动机40包括八个线圈组60，每个线圈组60具有三个线圈子组61、62、63，这些线圈子组以Y形构造耦合以形成三相子电动机，结果得到具有八个三相子电动机的电动机。类似地，每个线圈组可以具有任何数量的线圈子组，从而允许每个子电动机具有两个或更多个相。

图5示出了各个线圈组60和控制模块400之间的连接，其中，相应的线圈组60连接至包括在控制模块400中的相应的三相逆变器410。如本领域技术人员公知的，三相逆变器包含六个开关，其中，三相交流电压可以通过六个开关的受控操作来生成。然而，开关的数量将取决于要应用于相应的子电动机的电压相的数量，其中，子电动机可以被构造为具有任何数量的相。

四个线圈组中的相应线圈缠绕在形成定子的一部分的各个定子齿上。线圈绕组的端部501穿过定子热沉的平坦后部502突出，如图6所示。图6示出了定子的局部透视图，其中，四个线圈组60中的两个的线圈绕组的端部501延伸离开定子热沉253的平坦部。

控制模块400邻近定子热沉253的平坦部定位，用于安装于定子热沉253的平坦部。为了说明性目的，在图6中示出了与定子热沉253分离的单个控制模块400的视图。如上所述，环形凹部255形成在热沉253的平坦部中，用于容纳环形电容器元件。

为了本实施例的目的，热沉253的平坦部位于定子的旨在安装于车辆的一侧。

优选地，为了便于将相应的控制模块400安装于定子热沉253，相应线圈组的线圈绕组的端部501布置为沿着相对于定子的热沉部的表面基本垂直的方向延伸离开定子的热沉部。

图7以控制模块400的优选实施例的分解视图示出了控制模块400的模块化构造，其中，每个控制装置400(也被称为功率模块)包括安装有两个功率衬底组件510的功率用印刷电路板500、控制用印刷电路板520、用于连接至环形电容器元件的四个电源母线(未示出)、用于连接至相应线圈绕组的六个相绕组母线(未示出)、两个插入模块560以及六个电流传感器。每个电流传感器包括霍尔传感器、以及软铁磁材料530的布置为邻近该霍尔传感器安装的一部分，其中优选地，每个霍尔传感器布置为安装在以环状成形的一块软铁磁材料的切除部中。

控制模块部件中的每一个安装在控制模块壳体550内，其中，四个电源母线和六个相绕组母线经由相应的插入模块安装在功率用印刷电路板500上、控制模块壳体550的相对侧。

每个功率衬底510布置为安装在形成于功率用印刷电路板500中的相应的孔中，其中，每个功率衬底510具有3mm的铜基板600，三相逆变器410形成在铜基板600上。在控制模块壳体550中还形成有相应的孔511，以使得当控制模块壳体550安装于定子时，用于每个功率衬底510的铜基板与定子热沉253直接接触地放置，从而允许对每个功率衬底510的基部直接施加冷却。

六个霍尔传感器(未示出)安装在功率用印刷电路板500的下侧，邻近功率衬底组件510的铜基板，用于测量与四个线圈组中的两个相关的相应线圈绕组中的电流。霍尔传感器读数被提供给控制用印刷电路板520。

功率用印刷电路板500包括具有用于形成在功率衬底组件510上的逆变器开关的驱动器的各种其它部件，其中，所述驱动器用于将来自控制用印刷电路板520的控制信号转换为合适的形式以操作安装在功率用印刷电路板500上的开关，但将不会对这些部件进行任何更详细的讨论。

插入模块560布置为：当功率用印刷电路板500安装在控制模块壳体550中时，插入模块560安装在功率用印刷电路板500之上。

每个插入模块560布置为安装在安置于功率用印刷电路板500上的相应的功率衬底组件510之上，其中，每个插入模块560具有布置为围绕形成在相应的功率衬底组件510上的逆变器开关延伸的孔。

每个插入模块560布置为承载两个电源母线和三个相绕组母线，用于将形成在功率衬底组件510上的、其上安装插入模块560的逆变器分别耦合至环形电容器元件以及耦合至线圈组的相绕组。

插入模块560还作为在功率用印刷电路板500和控制用印刷电路板520安装在控制模块壳体550中时，用于使控制用印刷电路板520与功率用印刷电路板500隔开的隔离件。

安装在插入模块560之一上的第一对电源母线用于为形成在一个功率衬底组件510上的第一逆变器410提供电压源。安装在第二插入模块560上的第二对电源母线用于为形成在另一个功率衬底组件510上的第二逆变器410提供电压源。

对于每一对电源母线，一个电源母线位于形成在功率用电路板500的平面之上的第一平面内。另一个电源母线位于第一平面之上的第二平面内。优选地，每一对电源母线布置为是基本共面的。

六个相绕组母线位于控制模块壳体550中、相应功率衬底组件510的与电源母线的相对侧。相绕组母线耦合至每个逆变器桥臂以耦合至相应的线圈绕组，如本领域技术人员所公知的(即，相绕组母线耦合至形成在一个功率衬底组件510上的三相逆变器的每个桥臂，并且相绕组母线耦合至形成在另一功率衬底组件510上的三相逆变器的每个桥臂)。

控制用印刷电路板520布置为安装在控制模块壳体550中、功率用印刷电路板500之上。

控制用印刷电路板520包括处理器420，用于控制相应逆变器开关的操作，以允许利用相应线圈子组61、62、63上的PWM电压控制，对每个电动机线圈组60供以三相电压馈送。对于给定的转矩给定，在相应线圈组上施加的三相电压利用场定向控制FOC来确定，场定向控制FOC由控制用印刷电路板上的处理器利用安装在控制模块壳体550内的用于测量所生成的电流的电流传感器来执行。

PWM控制通过利用电动机电感平均化所施加的脉冲电压以将所需电流驱动至电动机线圈中来工作。利用PWM控制，在电动机绕组上切换所施加的电压。在电动机线圈上切换电压的期间，电动机线圈中的电流以由电动机线圈的电感和所施加的电压所规定的速率增加。PWM电压控制在电流增加至超过所需值之前被关断，从而允许对要实现的电流的精确控制。

逆变器开关可以包括诸如MOSFET或IGBT的半导体装置。在本示例中，开关包括IGBT。然而，可以采用任何合适的已知开关电路来控制电流。这样的开关电路的一个公知示例是三相桥电路，其具有六个开关，配置为驱动三相电动机。六个开关被配置为三组并联的两个开关，其中，每对开关串联以形成三相桥电路的桥臂。DC电源耦合在逆变器的桥臂上，其中，电动机的各个线圈绕组耦合在相应的开关对之间，如本领域技术人员所公知的。单相逆变器将具有串联布置以形成逆变器的两个桥臂的两对开关。

三相电压馈送引起相应线圈子组中的电流以及相应的旋转磁场的生成，以提供相应子电动机的所需转矩。

另外，每个控制用印刷电路板520包括允许各个控制模块400之间经由通信总线进行通信的接口装置，其中一个控制模块400布置为与安装于电动机外部的车辆控制器进行通信，其中，安装于外部的控制器通常向控制模块400提供所需转矩值。每个控制模块400上的处理器420布置为处理接口装置上的通信。

如上所述，虽然本实施例将每个线圈组60描述为具有三个线圈子组61、62、63，但本发明不限于此，并且应当意识到，每个线圈组60可以具有一个或多个线圈子组。

图8示出定子的一部分的截面视图，其中，环形电容器元件800容纳在电容器元件壳体810内，电容器元件壳体810安装在形成在热沉253的平坦部中的环形凹部255内。

环形电容器元件800包括第一母线，其中，第一母线经由第一外部电极耦合至第一内部电容器电极。邻近第一母线安装的第二母线经由第二外部电极耦合至第二内部电容器电极，如下所述。第一母线允许电荷流入第一内部电容器电极和从第一内部电容器电极流出。第二母线允许电荷流入第二内部电容器电极和从第二内部电容器电极流出。第一内部电容器电极和第二内部电容器电极对应于电容器极板。

图9示出环形电容器元件800的分解视图，其中，第一母线900和第二母线910围绕环形电容器部件920的外周表面安装，第一母线900和第二母线910通过第一绝缘薄膜930分隔。第一母线900通过第二绝缘薄膜940与环形电容器部件920的外周电绝缘。

通过将同心母线900、910围绕环形电容器部件形成，母线900、910通过薄绝缘层930分隔，而不是放置在电容器元件的分离侧部，最小化了电感，由此降低了逆变器中的损失。

第一母线900包括第一电耦合元件950，用于将第一母线900耦合至DC电源的第一端子，DC电源例如是位于容纳轮毂电动机的车辆内的电池。类似地，第二母线910包括第二电耦合元件960，用于将第二母线耦合至DC电源的第二端子，由此允许环形电容器元件并联地耦合在DC电源和安装在轮毂电动机中的相应逆变器之间。

另外，第一母线和第二母线包括耦合构件980，用于耦合至安装在控制模块中的相应逆变器电源母线以允许环形电容器元件800用作相应逆变器中的每一个的电压源，由此允许单个电容器用于支持多个逆变器。

在一个实施例中，第一母线900和第二母线910可以是预先制造的环形部件，其推配合至环形电容器部件920以使得母线900、910是同心的。然而，为了最小化母线900、910的尺寸容限和可能由于热膨胀引起的对电容器组件的损坏的风险，优选地，母线900、910中至少之一被制造为C形，其中，母线900、910中每一个的一部分970被移除以允许由于制造和/或热膨胀引起的环形电容器部件920的直径的变化。类似地，在第一母线900和第二母线910中具有间隙允许母线在不引起对周围部件的压力的情况下膨胀/收缩。形成在第一母线900和第二母线910中以形成C形母线的间隙可以是任意合适的大小，然而，优选地，间隙的大小将使用用于母线的材料的热膨胀系数的值、以及工程制造容限和部件大小来计算，以确定避免母线的端部与电动机的热外壳接触的间隙大小。

如下所述，优选地，环形电容器部件920将多个电容器组合至单个电容器元件，其中环形电容器部件920包括第一电容器、第二电容器和第三电容器。

第一电容器配置为将DC电压源耦合至安装在电动机上的控制模块400中的相应逆变器，其中，第一电容器配置为抑制跨越逆变器开关生成的电压瞬变，电压瞬变可能导致开关装置上的损失和电应力并从逆变器提供高脉冲电流负荷。这具有降低在电流切换期间逆变器上的电感的效果。第一电容器元件并联地耦合在DC电压源和相应逆变器之间。

为了降低逆变器所生成的电磁噪声，环形电容器部件920还包括与第一电容器一致地连接的集成的第二和第三电容器。第二和第三电容器用作Y电容器元件，并且相互串联并与第一电容器并联。尽管第二和第三电容器与第一电容器集成以形成环形电容器元件，但第二和第三电容器也可以形成为与第一电容器分离的元件。

Y电容器用作电动机系统内的EMC方案的部件，其中，Y电容器与本地DC链路电容器(即，第一电容器)结合使用，以通过提供共模EMC电流流回至DC链路的路径来降低/控制电磁发射，由此降低流出电机的EMC电流。

对于包括具有关联逆变器的多个子电机的电动机，每个逆变器通常需要两个Y电容器。针对多逆变器构造，这可能对电动机系统的封装、成本和可靠性具有不利的影响。然而，本发明允许单个Y电容器构造支持多个逆变器，由此降低封装需求并简化制造过程。

图10示出集成环形电容器部件920的等价电路，第一电容器1010耦合在DC电压源的正和负电源轨之间，第二电容器1020耦合在正电源轨和参考电势(例如车辆底盘)之间，以及第三电容器1030耦合在负电源轨和参考电势之间。如上所述，跨DC电压源的正和负电源轨来耦合相应逆变器。

通过使用单个电容器支持多个逆变器，可以降低整体电容，减少空间，因为多个逆变器将不由于开关、定时和逆变器需求变化而同时吸引相同的电流。当被配置为环形元件时，单个电容器可以被配置为靠近多个单独的逆变器，由此降低电感效应并消除对缓冲电容器的需要。

图11示出包括第一母线900和第二母线910的环形电容器元件800的一部分的截面视图。

环形电容器部件920包括缠绕以形成环形元件的至少一个介电薄膜，其中多个内部电极(即，电容器极板)形成在薄膜上。内部电极可以通过任何合适的手段形成，然而为了本实施例的目的，内部电极通过在薄膜上创建金属化层来形成。在可替换实施例中，多个薄膜可以与形成在每个薄膜上的独立电极一起使用。例如，薄膜的两个层各自具有形成在相应薄膜的一侧上的金属涂层，并以圆柱形环绕。

为了简化形成环形电容器部件920的相应电容器之间的连接，为了本实施例的目的，第三电容器集成在第一电容器和第二电容器之间。然而，电容器可以以任意顺序布置。

第一电容器1010、第二电容器1020和第三电容器1030可以使用单个薄膜形成，其具有形成在薄膜上以电隔离第一电容器1010与第三电容器1030的绝缘区域，以及形成在薄膜上以电隔离第三电容器1030与第二电容器1020的绝缘区域(例如将金属涂层从薄膜的一部分上移除)。然而，为了本实施例的目的，第一电容器1010、第二电容器1020和第三电容器1030形成在单独的薄膜上，其中，用于第三电容器1030的薄膜缠绕在第一电容器1010上，用于第二电容器1020的薄膜缠绕在第三电容器1030上，以形成具有三个单独薄膜层的电容器元件，每个单独薄膜层对应于单独的电容器。对于电容器元件之间的增大的电绝缘，优选地，单独的绝缘薄膜放置在第一电容器1010和第三电容器1030之间以及第三电容器1030和第二电容器1020之间。

介电薄膜可以由例如聚合物薄膜的任意合适的材料制成。

形成在形成第一电容器1010、第二电容器1020和第三电容器1030的内部电极的介电薄膜上的金属化层被布置为延伸至介电薄膜的与薄膜的表面正交的一个边缘。特别地，形成第一电极的第一金属化层被布置为延伸至介电薄膜的与薄膜的表面正交的一个边缘。然而，第一金属化层不延伸至介电薄膜的相对边缘，由此在介电薄膜的相对边缘上留下绝缘区域。形成第二电极的相应的第二金属化层被布置为延伸至介电薄膜的边缘，该边缘与薄膜的表面正交并且与第一金属化层被布置为延伸至的边缘相对。第二金属化层不延伸至介电薄膜的相对边缘，由此在介电薄膜的相对边缘上留下绝缘区域。

结果，金属化层的边缘被用作电容器元件的正极板和负极板，其中，环形电容器元件的与介电薄膜的表面正交的边缘由金属层覆盖以针对环形电容器元件分别形成第一外部电极1110和第二外部电极1120。

通过使多元件电容器具有集成的电容器元件，单独的电容器元件需要能够相互隔离以实现对相应电容器端子进行的特定电连接。

为了实现相应电容器元件之间的电绝缘，第一外部电极1110被分割成两个部分，其中，绝缘层1130在第一电容器1010和第三电容器1030之间的界面处划分第一外部电极1110。绝缘层1130采用第一绝缘薄膜的形式，其放置在第一电容器1010和第三电容器1030之间以提供第一外部电极1110的两个部分之间的绝缘屏障，以形成径向内部部分1140和径向外部部分1150。优选地，用在薄膜电容器内的现有的绝缘薄膜可以用于形成该绝缘屏障。为了改进第一外部电极1110的内部径向部分1140和外部径向部分1150之间的电绝缘，第一绝缘薄膜被布置为垂直延伸离开第一外部电极1110的表面，也就是说，绝缘薄膜在端子表面之上突出延伸间隙距离，如图11所示。

第二外部电极1120被分成两个部分，其中，绝缘层1160在第二电容器1020和第三电容器1030之间的界面处划分第二外部电极1120。绝缘层1160采用第二绝缘薄膜的形式，其放置在第二电容器1020和第三电容器1030之间以提供第二外部电极1120的两个部分之间的绝缘屏障，以形成径向内部部分1170和径向外部部分1180。优选地，用在薄膜电容器内的现有的绝缘薄膜可以用于形成绝缘屏障。为了改进第二外部电极1120的内部径向部分1170和外部径向部分1180之间的电绝缘，第二绝缘薄膜被布置为垂直延伸离开第二外部电极1120的表面，也就是说，绝缘薄膜在端子表面之上突出延伸间隙距离，如图11所示。

通过允许相应的绝缘薄膜延伸离开外部电极1110、1120的表面，允许至电容器元件的外部电极1110、1120的母线连接点放置在电容器元件之间的界面/接合点附近，以使得环形电容器元件800的大小/宽度不需要增大。

如上所述，第一母线900和第二母线910围绕环形电容器部件的外周表面安装，其中，第一母线900和第二母线910使用放置其间的绝缘薄膜相互电绝缘。

在本实施例中，第一电容器1010、第二电容器1020和第三电容器1030的内部电极、以及第一和第二母线900、910围绕轴在径向上对称。

为了允许在第一外部电容器电极1110、第二外部电容器电极1120、第一母线900和第二母线910之间进行电连接，第一母线900和第二母线910包括用于与第一外部电容器电极1110和第二外部电容器电极1120进行电接触的接触臂。第一母线900的接触臂1210在图12中示出。

母线接触臂在朝向环形电容器部件的与内部电容器电极成大致90度的方向上从相应母线900、910的主体延伸。母线接触臂1210的该方向允许母线接触臂在相应的外部电容器电极之上延伸。

图11示出第一母线和第二母线之间的至形成环形电容器元件的相应电容器的、提供图10所示的等价电路的相应电连接。

形成在第一母线900的一端上的第一接触臂1190耦合至第一外部电容器电极1110的内部径向部分1140，形成在第一母线900的相对端上的第二接触臂1191耦合至第二外部电容器电极1120的外部径向部分1180。第一接触臂1190被配置为在绝缘薄膜之上从第一电容器1010和第三电容器1030之间突出延伸。

形成在第二母线910的一端上的第二接触臂耦合至第二外部电容器电极1120的内部径向部分1170。第二接触臂被配置为在绝缘薄膜之上从第三电容器1030和第二电容器1020之间突出延伸。

第一外部电容器电极1110的外部径向部分1150被配置为耦合至参考电势，例如车辆底盘。

为了最小化相应总线900、910的制造成本，总线900、910被配置为具有用于将总线900、910电耦合至环形电容器部件920的基本相同的接触臂、以及用于将总线900、910耦合至容纳在相应控制模块400中的逆变器的电源耦合构件980的多个部分。所述多个部分形成重复图案，允许使用较小/较便宜的工具重复地切割电容器母线的多个部分，而不是在一次处理中使用单一的大工具切割。多个重复图案在图12和图13中示出。

另外，通过将第一母线900和第二母线910围绕环形电容器部件920(也称为电容器环)的外周、与第一内部电容器电极和第二内部电容器电极平行并与第一外部电容器电极1110和第二外部电容器电极1120垂直地放置，增大了电容器母线的表面积，由此允许组成第一母线900和第二母线910的金属片的厚度减小。这确保了电容器环的轴向宽度不增大，同时对电容器环的直径具有最小的影响。母线的增大的表面积还导致了母线的减小的电感和温度。另外，通过增大母线的表面积，允许用于制造母线的金属片的截面厚度减小，由此允许组成母线的金属片更容易围绕环形电容器元件卷绕，从而更容易制造部件。

图14示出安装在环形电容器元件壳体810内的环形电容器元件800的透视图，以及环形电容器元件800和环形电容器元件壳体810的分解视图。

图15示出环形电容器部件920的平面视图和截面视图。

为了允许四个线圈组60中的两个的相应线圈绕组耦合至控制模块壳体550内的相应相绕组母线，控制模块壳体550布置为具有六个孔610。

六个孔610形成在控制模块壳体550的外边缘上，在邻近定子热沉253的平坦部安装的壳体550的一侧。

形成在控制模块壳体550中的六个孔610的大小和位置布置为与线圈绕组的从定子热沉253的平坦部延伸出的端部的位置和尺寸匹配，从而在控制模块壳体550安装在定子热沉253的平坦部上时，允许线圈绕组的相应端部穿过孔610延伸。

在图16中示出了控制模块壳体550的局部立体图。凹部710围绕形成在控制模块壳体550中的六个孔610中的每一个形成，其中，每个凹部710的尺寸被设计为允许由例如铁氧体元件的软铁磁材料制成的部分环530位于凹部710内。部分环的顶部布置为：当部分环530安装在凹部710内时，与控制模块壳体550的底部基本齐平。铁磁材料的部分环530具有从环中移除基本对应于安装在功率用印刷电路板500上的霍尔传感器的大小的部分。为了便于当线圈绕组通过孔610时引导线圈绕组，控制模块壳体550布置为具有围绕每个孔610形成的管部。围绕每个相应孔形成的管部还防止置于控制模块壳体550中的弹性体在其固化过程中通过所述孔漏出。

优选地，形成在控制模块壳体550的基部中的凹部710适于确保软铁磁材料的部分环530在凹部710内仅会定位在如下的位置：其中，当功率用印刷电路板500安装在控制模块壳体550内时，环的移除部与霍尔传感器在功率用印刷电路板500上安装的位置对准。

一旦软铁磁材料的部分环530已安装在形成于控制模块壳体550的基部中的相应凹部710内，功率用印刷电路板500被降至控制模块壳体中的位置。在功率用印刷电路板500被降至控制模块壳体550中的位置时，由于软铁磁材料的部分环530与安装在功率用印刷电路板500上的霍尔传感器的对准，安装在功率用印刷电路板500上的霍尔传感器被插入到安装在控制模块壳体550中的相应部分环530的移除部中。

一旦功率用印刷电路板500已被降至控制模块壳体中的位置，则插入模块被定位在相应的功率衬底组件之上，其中，形成在功率衬底上的相应的逆变器耦合至相应的电源母线和相绕组母线。

形成在相应的插入模块上的每个相绕组母线布置为包括用于将相绕组母线耦合至一个线圈组的相绕组的耦合部。用于每个相绕组母线的耦合部布置为围绕形成在控制模块壳体550的基部中的相应孔610延伸。

然后将控制用印刷电路板520安装在控制模块壳体550中、功率用印刷电路板500之上，其中，控制用印刷电路板520电耦合至功率用印刷电路板500，以允许控制用印刷电路板520控制形成在功率衬底组件510上的逆变器上的开关的操作。

为了将控制模块400安装于定子，使得从定子热沉253的平坦表面延伸离开的形成两个线圈组60的线圈绕组的相应端部(即，六个线圈绕组端部)与形成在控制模块壳体550的基部中的相应孔610对准。然后推动控制模块400与定子的表面齐平，以使从定子热沉253的平坦表面延伸离开的用于两个线圈组60的线圈绕组的相应端部(即，六个线圈绕组端部)穿过形成在控制模块壳体550的基部中的相应孔610延伸，其中，安装在控制模块400中的每个电流传感器邻近线圈绕组的相应端部安装。

控制模块可以通过任何合适的方式安装于定子，所述合适的方式例如为穿过控制模块延伸至定子热沉的表面中的一个或多个螺栓。

一旦控制模块已被安装于定子，则安装在功率用印刷电路板500上的相绕组母线的相应耦合部，耦合至线圈绕组的相应端部，其中，任何合适的手段可以用于将相绕组母线的耦合部耦合至线圈绕组的相应端部，例如压接或焊接。类似地，容纳在控制模块中的相应电源母线使用任何合适的手段耦合至第一母线和第二母线上的相应耦合构件，例如压接或焊接。

形成在经由相应的相绕组母线耦合至第一线圈组60的一个功率组件510上的逆变器410，布置为控制第一线圈组中的电流。形成在控制模块400中的另一功率组件510上的另一逆变器410，布置为控制第二线圈组60中的电流，其中，由相应的电流传感器进行的电流测量通过控制用印刷电路板520上的处理器被用于控制相应线圈组60中的电流。

类似地，第二控制模块400布置为控制第三和第四线圈组60中的电流。

Claims

1.一种电容器部件，包括第一母线、通过介电薄膜分隔的第一电极和第二电极，其中，所述第一电极、所述第二电极和所述介电薄膜以环形环布置，所述第一母线围绕所述环形环的外周布置，其中，所述第一母线与所述第一电极电接触，所述第一母线在所述第一母线的圆周部分中包括间隙，其中所述间隙是通过断开第一母线的第一端和第一母线的第二端以构成C形而形成的；其中，形成在所述第一母线的圆周部分中的间隙的大小足以防止所述母线在该间隙处的端部由于在所述电容器部件的操作温度范围内所述第一母线的热膨胀而相互接触。

2.根据权利要求1所述的电容器部件，还包括第二母线，其围绕所述第一母线的外周布置并且与所述第二电极电接触，其中所述第一母线和所述第二母线通过绝缘薄膜分隔。

3.根据权利要求2所述的电容器部件，其中，所述第二母线在所述第二母线的圆周部分中包括间隙。

4.根据权利要求3所述的电容器部件，其中，形成在所述第二母线的圆周部分中的间隙的大小足以防止所述母线在该间隙处的端部由于在所述电容器部件的操作温度范围内所述第二母线的热膨胀而相互接触。

5.根据权利要求1所述的电容器部件，其中，所述第一母线包括用于将所述第一母线电耦合至所述第一电极的接触元件。

6.根据权利要求2所述的电容器部件，其中，所述第二母线包括用于将所述第二母线电耦合至所述第二电极的接触元件。

7.根据权利要求2所述的电容器部件，其中，所述第一电极、所述第二电极和所述介电薄膜对应于第一电容器，所述电容器部件还包括与所述第一电容器集成的Y电容器，其中，所述Y电容器包括第二电容器和第三电容器，其中所述第二电容器和所述第三电容器串联布置并且与所述第一电容器并联。

8.根据权利要求7所述的电容器部件，其中，所述第一母线和所述第二母线被配置为电耦合所述第一电容器、所述第二电容器和所述第三电容器。

9.根据权利要求7所述的电容器部件，其中，形成所述第一电容器、所述第二电容器和所述第三电容器的电极平行于所述环形环的外周。

10.根据权利要求9所述的电容器部件，其中，所述电容器部件的正交于多个内部电极的第一外表面和第二外表面由金属涂层覆盖。

11.根据权利要求10所述的电容器部件，还包括第一电绝缘隔离薄膜片和第二电绝缘隔离薄膜片，其分隔形成所述第一电容器、所述第二电容器和所述第三电容器的电极。

12.根据权利要求11所述的电容器部件，其中，所述第一电绝缘隔离薄膜片被布置为将所述第一外表面上的金属涂层分成相互绝缘的第一部分和第二部分，所述第二电绝缘隔离薄膜片被布置为将所述第二外表面上的金属涂层分成相互绝缘的第一部分和第二部分。

13.根据权利要求12所述的电容器部件，其中，所述第一母线电连接至所述第一外表面上的第一部分，以及所述第二母线连接至所述第二外表面上的第一部分和所述第一外表面上的第二部分，其中，所述第二外表面的第二部分连接至参考电势。

14.根据权利要求7所述的电容器部件，其中，所述第一母线、所述第二母线、所述第一电容器、所述第二电容器和所述第三电容器形成为围绕公共轴的环，其中所述第一母线和所述第二母线中的每一个的直径大于所述第一电容器、所述第二电容器和所述第三电容器的直径。

15.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的电容器部件的电动机或发电机。