CN1018117B - 密封引线端子部件及其制造方法 - Google Patents
密封引线端子部件及其制造方法Info
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Abstract
一种密封引线端子部件的引线柱和端盖结构包括开孔的端盖(2)和围绕着孔(6)的围壁(12)，该围壁(12)是按相对于端盖(2)的一个选定角度而延伸出去的，孔(6)被一带有封接装置(13)的被封接的引线柱(19)所覆盖，封接装置(13)被封接于延伸出去的围壁(12)上。
Description
本发明涉及密封引线端子部件及制造这种部件的方法，更详细地涉及用于密封引线端子部件，比如锂电池，的引线柱和端盖结构。
在这方面熟知的方法是：把开有孔的盖子放在夹具中，夹具还在盖子的孔内支承着一个引线柱，此引线柱套有一环状的玻璃珠或一圈烧结玻璃，从引线柱一直延伸到孔壁。把装有上述诸物的夹具加热到玻璃的熔点，使得玻璃与盖子及引线柱连结在一起。最近，为了节省所需的空间、时间和能耗以及避免麻烦的制造技术，形成了一种应用广泛的小环类型（eyelet type）封接方法。在这种方法中，采用带有一种小环的引线柱，对于经济高效地装配和焊接，小环相对于与之封接的盖孔能快速地定位于两个位置的任一个上。
从美国专利US-A-4603095知道，可以将带引线柱的小环的倒角边放置成与端盖中小孔边缘的尖削的棱角部分基本上呈线状接触，以便将小环焊接到端盖上。然而，小环和端盖之间这样形成的焊接密封很不牢固，特别是在端盖壁厚很薄时更不牢固。
另一篇美国专利US-3219753也提出了一种方案：使一个带引线柱的小环与一个要与其焊接的端盖之间面-面接触，然后进行焊接。然而发现，这种直接面接触的焊接，由于要使小环和端盖主体焊在一起，必须熔焊大量焊料，从而易造成与处于小环和端盖之间的焊料贴近的玻璃密封层的不希望有的过热而龟裂。因此，该方案存在着玻璃密封层在引线柱轴向与小环和端盖之间形成的焊接部分分离开的问题，不能满足小型化和节省空间的需要。
本发明提供了一种超最新技术的改进结构的部件及其制造方法，它具有下列优点：节省空间、时间、材料和能耗，避免麻烦的制造工序，同时改善了带密封件（例如小环）的引线柱与盖子之间的连结，既增加了连结和结构支撑强度，又加强了引线柱相对于与之装配的盖子的定位保证。此外，本发明允许使用较薄的盖子，从而减小整个密封引线端子部件的尺寸和减轻重量，而不牺牲引线柱支撑强度。这样，提供了一种特别适用于锂电池的部件结构，还有，本发明提供了各种连结技术的用法，所有这些用法能以直截了当和经济的方式来保证封接元件与盖子之间有着牢固而均匀的封接，并且所需的空间、时间和能耗为最佳。
本发明的其它各种特点，对所属技术领域内的专业人员来说，在读了本发明所披露的内容后，将变得显而易见。
更具体地说，本发明提供一种用于密封引线端子部件的引线柱和端盖的结构，它包括一个端盖，该端盖包括开有一孔的主体部分以及与该主体部分连成一整体、延伸出去的围壁部分，该围壁部分围绕着该孔并以与该主体部分成一选定的角度延伸出去一选定的距离;此结构还包括封接装置，它按与该延伸的围壁部分封接在一起的关系制成一定的尺寸和形状，使之和该端盖中的孔相适合并覆盖于其上，该封接装置具有正反相对的两个端面以及通过此两面的一个孔，一个引线柱穿过此孔并与之封接在一起。此外，本发明提供一种制造含有一引线柱的端盖，在端盖上形成密封引线部件的新方法，此方法包括：在端盖中形成一孔，靠近该孔周围具有成整体的围壁部分;把一个含有引线柱的封接装置放在适当的位置上（该引线柱穿过并被封接在该封接装置上），致使该封接装置盖住端盖中的孔，该封接装置的外周面与端盖的围壁部分相接触;把该封接装置的外周面接合到该围壁部分上，随即形成一均匀的封接部。
可以认为，所属技术领域内的专业人员在不偏离本发明的范围和精神的情况下，对此处披露的结构部件的一些零件以及方法中的一些步骤，都可作各种各样的改变。
参阅下面这些揭示本发明一些实施方案的附图：
图1是用于密封引线端子部件的带孔端盖的顶视图，它示出了本发明的主体部分;
图2是通过图1中的线2-2的图1端盖的断面图;
图3类似于图2，示出了成形工具在工作时嵌合在端盖主体部分
的孔内，使其形成一个突部，突部成围绕孔的延伸围壁形式;
图4是类似于图3的放大断面示意图，它示出了带小环引线柱的封接部件，该小环与孔相适合并覆盖于其上，小环以其倒角面靠在延伸围壁的一圈边缘上，电阻焊工具接近此接缝，来把小环封接于该壁上;
图4a是图4结构的一个部分的放大图，它示出了靠在延伸围壁上的小环倒角面的细节;
图5是类似于图4的局部断面图，它示出了无倒角面的小环以其外周面靠贴在延伸围壁的内表面上，以激光来将它们焊接;
图6是类似于图5的局部断面图，它示出了激光焊接设备接近小环的倒角面和与其相靠的延伸围壁部分的边缘，来把小环封接于壁上;
图7是类似于图4的局部断面图，它示出了可转动的惰性气体焊接设备被放置在适当的位置上，与适当开槽的小环咬合，小环的倒角面靠在延伸围壁部分的边缘上，以备使用惰性气体焊接;
图8a和8b到图10a和10b示出了为了与惰性气体焊接设备中合适的套爪作驱动连接，在小环上的各种开槽和抓夹方案;
图11是类似于图4、6和7的端盖和小环部件方案的断面图，图中示出了连接后的部件。
象可以从图1-4中所看到的那样，所示新型端盖2包括一个圆形主体部分3，圆形主体部分3具有垂直延伸出去的外周缘4以及一个位于中心的圆形开口或孔6。要知道，也可以用其它形状的端盖和孔，以及每一端盖可以有不同数目的孔，这取决于与端盖相关联的密封部件外壳（未示出）的形状和结构。根据本发明，端盖是用适当的
易熔坯材料制成，而且当端盖准备用于锂电池的部件时，用适当的金属薄板材，例如厚度约为0.010±0.001英寸、商品型号为304LSS的不锈钢带材是有好处的。端盖2的主体部分3有着实质上正反相对的平面7和8。取决于端盖与外壳的装配的情况，两平面之一用作内表面，另一个面用作外表面。
详细地参阅图3，图中示出了端盖2的表面7停靠在环形支座9的上端面上，用一个圆柱形的成形工具11穿过孔6延伸，使主体部分3的围绕孔6的金属部分移位从而形成一个垂直于平面8、围绕孔6、成一整体的突部或围壁部分12，围壁部分12延伸出去的距离取决于孔6直径的大小，重要的是，应预先适当地选取延伸距离，以提供适量的金属部分以便如后文所述与小环相封接。要明白，不应把本发明考虑成只限于上述这种形成突部或围壁12的特定方法。例如，也有可能用材料挤压的方法来形成围壁12，或在主体部分上冲出孔6，并把在冲压工序中产生的金属移位所造成的悬垂部分（arras）去除至剩下一预定量，以给出围绕孔6的、所希尺寸的围壁12。
参阅图4，图中示出了一个带有成小环形的封接部件13的引线柱。象端盖2那样，小环13可以用与端盖2的材料相容的易熔材料构成，而对用于锂电池的部件，则用象端盖2那样的不锈钢坯料是有好处的。小环13有着基本上平的、相互平行的平面14和16。小环13为圆形，其尺寸与端盖2中小孔6的尺寸相适合并能覆盖该小孔。小环13有一由其圆柱形内壁18限定的中心孔17，借助于适当的封接部21，把引线柱19连结到内壁18上，该封接部21的成分是一种经过选择的玻璃。小环13的边界是由垂直于平行平面型小环13的表面
14和16的外壁22以及倒角面23和24所限定的，而23和24是在从外壁22的相对着的周边（Opposite Perimetricedges）处以镜象角（mirror-image angles）分别延伸到小环13的表面14和16而成的。所述两倒角面的角度可以是相同的，而且两倒角面是对称的，所以小环对称于这两个平面。在图4中，要注意的是，倒角面23是靠在围壁12的悬空的内边缘上的。当然，也可能是把倒角面24这样靠在围壁12的悬空内边缘上。在两种场合的任一种下，这种靠贴在倒角面和围壁边缘之间形成线状接触。
为了把安置在确定位置上的小环13封接到靠贴着的围壁12上去，可以利用几种连接工艺中的任一种。在图4中示出了分别位于装配好的小环和端盖上方和下方的荷电电极26和27。这些电极的一些部分经适当的阳极氧化处理，来把电极之间的打火尽可能地减至最小，围壁12还用作电极分隔器，使打火减至最小。当加上适当的电阻焊所需电流时，壁12用以保证有一条把小环13和端盖2的主体部分3熔接在一起的焊缝。因为通过适当选择突部或围壁12能提供足够量的熔融金属，所以即使必须选用非常薄的端盖2的主体部分3，也有可能沿着整个区域制成一均匀、牢固封焊的接合部。围壁12的内侧面用以提供高阻焊区，从而在局部的高电流密度情况下，有可能使焊接快速、结实而不会损坏小环13的封接部21。
在对多个小环13的封接的过程中，这些小环13放在夹具的一些模槽中，每一小环的两个平面中的任一个面搁在模槽的底面上，一个环状玻璃珠21插入小环的孔17中，而引线柱19插过玻璃珠21的窗孔，向表面14和16各伸出一预定的距离。装载好的夹具在加热室或炉子中加热，把玻璃珠21熔合到柱19和小环的内壁
18上。在柱19从表面14和16伸出的距离相等的情况下，则小环13的哪一面靠在壁12的边缘都没有什么差别。
参阅图5可以看出，根据本发明在平面14和16之间延展的小环13的周壁，可以如28那样，是平直面没有倒角的，且平面14和16之间的距离等于壁12部分的高度，所以小环13的厚度实质上等于延伸壁部分12内壁的延伸距离，并且壁28靠贴着壁12，从而可用接合或焊接工序把贴合处封接起来。图5示意地表达出了适用的激光枪29，用以熔焊小环13和壁12的贴合面。
参阅图6，图中示出了一个有倒角的小环13，它的倒角面23靠在端盖2的围壁12的悬空边缘上。为了接合互相邻接的小环与壁，激光枪聚焦于邻接线上，沿着邻接线把整个区域熔化并牢固地封接。
参阅图7，图中示出了与图6中相似的一种形式，只是激光枪29被所示带有若干个驱动杆32的可转动的套爪31所代替，这些驱动杆32被配置在适当的位置上，以便和小环13中成凹口形的抓夹装置相啮合来带动小环13旋转，从而沿邻接线可靠地熔封整个区域，按照邻接线用惰性气体焊把小环13焊于围壁12上。
正如可从图8a和8b到图10a和10b中所看到的那样，为了与驱动杆装置32啮合，可以在小环13中设计各种各样供抓夹凹口的方案。在图8a和8b中，在小环13的每一面设置有四个等间距的沟槽33和34，在环绕小环中心的圆周上沟槽34和33错开45°。
在图9a和9b中，供抓夹的凹口是在小环13每一面分别设置的三个等间距的凹坑36和37，在围绕小环中心的圆周上凹坑36和37错开60°。
在图10a和10b中，在小环13的两面均设置有台阶形状的、供抓夹的凸缘38，它本身又可被装于可转动套爪31上的、有着合适式样的卡具（未示出）所咬合。在这方面，如果希望抓夹方便而使用一种装于套爪31上的多边形套筒卡具，则供夹持的凸缘38可以是多边形的。从上述对图8a和8b到图10a和10b可以看出，小环13的任一面都能用一合适的套爪来驱动，使有可能沿着小环13和围壁部分12之间的接触区域进行均匀而高效的惰性气体焊接。要知道，为了以套爪驱动，小环上也可有其它各种供卡夹的设计样式。例如，可以在小环的任一面与套爪之间应用一种有着啮合城齿（meshing merlon）和凹口的多孔系统，以保证无滑动地准确驱动。
参阅图11，图中示出了一个最终形式的端盖2，它具有穿过围壁12形成的孔而固定在盖2上的小环13，壁12已几乎完全经过熔化，从而沿着壁和小环之间的整个接触区提供均匀和牢固封焊连接。
从上面所作的叙述可以明白，虽然本发明适于十分薄的厚度的端盖结构的有效利用，但是只要盖板孔和围壁依一定尺寸制造，使得有可能如前所述那样把封接件，例如小环，牢固地焊上，则别样的盖板几何形状、尺寸无关紧要。如同倒角面的角度以及围壁部分12相对端盖2主体部分3的角度可以改变那样，相似地，小环和引线柱的尺寸也可改变。如上所述，以性能相容的不锈钢来制作端盖是有好处的，但也可用其它类型的金属，甚至可想象采用易熔的塑料。鉴于此处所披露的内容，所属技术领域内的专业人员，在不偏离本发明的范围和精神的情况下，将能在端盖和小环的结构和装置方法上作出改动。
Claims (9)
1、一种密封引线端子部件的引线柱和端盖结构，包括一个端盖(2)，其中包含开有一孔(6)的主体部分(3)；围绕所述孔(6)的一个突部，该突部与所述主体部分(3)成一整体并与其成一角度延伸；以及一个基本上平的小环(13)，其几何尺寸要与所述端盖(2)中的孔(6)相适合且能完全覆盖该孔，所述小环(13)有两个相对的平行侧面(14，16)，其间有一通孔(17)，在靠近至少一个侧面(14)处有倒角周边(23)，该倒角周边被熔焊到所述突部上而成密封状态；
其特征在于，所述突部是一个其端部具有内外边沿的延伸的围壁部分(12)，而所述倒角周边(23)紧靠该延伸的围壁部分(12)的内边沿，使其间沿所述倒角边(23)的整个边缘区域和所述延伸的围壁部分(12)的内边沿呈线状接触。
2、根据权利要求1所述的引线柱和端盖结构，其特征在于，所述延伸的围壁部分（12）垂直于所述主体部分（3）延伸。
3、根据权利要求1所述的引线柱和端盖结构，其特征在于，所述小环（13）在其至少一个侧面（14，16）上具有一些供抓夹的凹口（33，34;36，37），以便于驱动时啮合，从而可用惰性气体焊接方法将其焊接到所述延伸的围壁部分（12）上。
4、根据权利要求1所述的引线柱和端盖结构，其特征在于，所述两个侧面（14，16）都有倒角周边（23，24）。
5、根据权利要求1所述的引线柱和端盖结构，其特征在于，所述小环（13）是以电阻焊而连接到所述围壁部分（12）上的。
6、根据权利要求1所述的引线柱和端盖结构，其特征在于，所述小环（13）是以激光焊而连接到所述围壁部分（12）上的。
7、一种制造密封引线端子部件的引线柱和端盖结构的方法，包括以下步骤：
提供一个端盖（2），在该端盖（2）中加工出一个孔（6），同时加工出一个围绕该孔（6）的、与所述端盖（2）的材料成一整体的、且与该端盖（2）的主体部分（3）成一角度延伸的突部;
提供一个平的小环（13），在该小环（13）的外周缘加工出一倒角周边部分（23），并且在所述小环（13）的孔（17）中密封地固定一个引线柱（19）;
将所述小环（13）放置在所述端盖（2）上，使其覆盖所述端盖（2）中的孔（6），从而使所述倒角周边部分（23）与所述端盖（2）上的突部相接触;以及
将所述小环的倒角周边部分熔焊到所述端盖（2）的突部上;
其特征在于，所述围绕端盖孔（6）的突部被加工成为一个其自由端具有内外边沿的延伸的围壁部分（12）;而上述放置小环的步骤包含如此放置所述小环（13）的具体步骤：将所述倒角周边部分（23）紧靠在所述延伸的围壁部分（12）的内边沿上，使其间沿所述倒角边（23）的整个边缘区域和所述延伸的围壁部分（12）的内边沿呈线状接触。
8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，带有所述围壁部分（12）的所述孔（6）是在所述端盖（2）中冲制成的。
9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，带有所述围壁部分（12）的所述孔（6）是在所述端盖（2）中挤压成的。
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