CN106536392A - 卷绕体及卷绕体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明能够有效利用在容器内产生的空间并使卷绕体中的卷体变长，通过减少空间来实现作为单元的强度的提高。本发明是一种卷绕体（1），将卷体（2）绕既定的轴卷绕多次而成，在被卷绕的卷体（2）之间的一部分的区域设有隔离物（3）。

Description

卷绕体及卷绕体的制造方法
技术领域
本发明涉及卷绕体及卷绕体的制造方法。
背景技术
众所周知一种通过将带状的卷体卷绕于芯材来构成的卷绕体。卷绕体将卷体卷绕预先设定的长度并收纳于容器。
卷绕体的形状依赖于用于卷绕卷体的模型即芯材的外周形状，但是不管芯材的外周形状为何种形状，都随着增加卷数而带有圆角，因此最终卷绕体接近圆柱状（例如，参照专利文献1、2）。
另外，收纳卷绕体的容器只要对应于卷绕体的最终的形状而形成为圆柱状即可，有时考虑层叠而形成为棱柱状。
专利文献1：日本特开2002-42854公报。
专利文献2：日本特开2003-157888公报。
然而，在将卷绕体收纳于圆柱状的容器的情况下，由于容器的外边缘形成为圆弧状，所以即使排列配置，在相邻的容器之间也会产生间隙，存在将卷绕体收纳于容器而构成的单元层叠多个时的空间效率不佳这样的问题。
另一方面，如图14所示，在将圆柱状的卷绕体102收纳于棱柱状的容器101的情况下，在容器101的内壁与卷绕体102之间产生空间103，存在尽管在容器101内存在空间103但是卷绕体102的卷数受限制这样的问题。并且，由于在容器101内产生空间103，所以还存在无法充分确保层叠时的强度这样的问题。
发明内容
因此，本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种能够有效利用在容器内产生的空间并使卷绕体中的卷体变长，且能够通过减少空间来实现作为单元的强度的提高的卷绕体及卷绕体的制造方法。
为了解决上述问题，本发明为一种卷绕体，将卷体绕既定的轴卷绕多次而成，其特征在于，在被卷绕的卷体之间的一部分的区域设有隔离物。
并且，优选的是，前述卷体具有借助前述隔离物折弯的多个角部和各角部之间的直线部。
并且，优选的是，前述隔离物的设置间隔为等间隔。
并且，优选的是，在沿着卷体的卷绕方向的纵截面中观察前述卷绕体时，前述隔离物以前述既定的轴为中心每隔90°设置。
并且，优选的是，在沿着卷体的卷绕方向的纵截面中观察前述卷绕体时，前述隔离物以前述既定的轴为中心每隔60°设置。
并且，优选的是，在沿着卷体的卷绕方向的纵截面中观察前述卷绕体时，前述隔离物以前述既定的轴为中心每隔120°设置。
并且，优选的是，前述隔离物由固化油墨或凝胶形成。
并且，优选的是，前述隔离物由塑料形成。
并且，优选的是，前述隔离物全部以相同的大小形成。
并且，优选的是，前述隔离物的至少一部分以与其他的隔离物不同的大小形成。
并且，优选的是，前述卷体为带状层叠体。
并且，优选的是，前述带状层叠体为具有正极片、负极片和分隔件的发电元件，前述分隔件配置于前述正极片与前述负极片之间。
并且，优选的是，前述卷体为线材。
本发明为一种卷绕体的制造方法，其特征在于，具有：向卷绕前述卷体的芯材搬运前述卷体的步骤；在前述卷体的搬运时，将前述隔离物以隔开预先设定的间隔的方式依次设于前述卷体的表面的步骤；以及将设有前述隔离物的卷体依次卷绕于芯材的步骤。
并且，优选的是，前述隔离物通过向前述卷体的表面喷射固化型油墨并使该油墨固化来形成。
并且，优选的是，前述隔离物通过使保持于保持装置的隔离物粘接于前述卷体的表面来形成。
本发明为一种卷绕体的制造方法，其特征在于，具有：向卷绕前述卷体的芯材搬运前述卷体的步骤；在前述卷体的搬运前，预先将前述隔离物以隔开预先设定的间隔的方式设于前述卷体的表面的步骤；以及将设有前述隔离物的卷体依次卷绕于芯材的步骤。
本发明为一种卷绕体的制造方法，其特征在于，具有：向卷绕前述卷体的芯材搬运前述卷体的步骤；将搬运来的前述卷体依次卷绕于芯材的步骤；以及在将前述卷体卷绕于前述芯材的期间，将前述隔离物以隔开预先设定的间隔的方式插入并设置于前述卷体之间的步骤。
根据本发明，能够有效利用在容器内产生的空间并使卷绕体中的卷体变长，且能够通过减少空间来实现作为单元的强度的提高。
附图说明
图1是从卷绕轴方向的一端侧观察大致四边形形状的卷绕体的图。
图2是说明卷绕体的制造方法的图。
图3是说明隔离物的形状的图。
图4是将未设置隔离物而卷绕卷体时的卷体的一部分放大表示的图。
图5是将在设有隔离物的情况下第n卷和第n+1卷的卷体的表面的曲率相同时的卷体的一部分放大表示的图。
图6是将在设有隔离物的情况下第n卷和第n+1卷的卷体的表面的曲率不同时的卷体的一部分放大表示的图。
图7是表示将大致四边形形状的卷绕体收纳于容器并装载这些单元的状态的图。
图8是从卷绕轴方向的一端侧观察大致六边形形状的卷绕体的图。
图9是表示将大致六边形形状的卷绕体收纳于容器并装载这些单元的状态的图。
图10是从卷绕轴方向的一端侧观察大致三角形形状的卷绕体的图。
图11是表示将大致三角形形状的卷绕体收纳于容器并装载这些单元的状态的图。
图12是表示将隔离物设于卷体时的其他例的图。
图13是表示将隔离物设于卷体时的其他例的图。
图14是说明将以往的卷绕体收纳于容器时的状态的图。
具体实施方式
参照附图并说明本发明的优选的实施方式。需要说明的是，本发明的卷绕体只要是将卷体绕既定的轴卷绕多次而成即可，不论技术领域全部都包含，不过在以下所示的实施方式中，以卷绕体是电池的情况为例进行说明。
<卷绕体>
图1是从卷绕轴方向的一端侧观察卷绕体的图。如图1所示，卷绕体1将卷体2绕既定的轴卷绕多次而成。卷绕体1具备卷体2和隔离物3。
卷体2例如为以薄板状形成的带状层叠体。该带状层叠体通过将正极片、负极片和配置于正极片与负极片之间的分隔件层叠4层而形成为一张带状部件，带状层叠体作为电池的发电元件起作用。
通过将该卷体2向卷绕用的辊（芯材）卷绕预先确定的长度量，能够制作具有既定的容量的发电元件。
隔离物3设于卷体2的一侧的表面，在将卷体2卷绕时，在卷绕体1的厚度方向（径向）上相邻的卷体2之间的一部分的区域配置有多个。隔离物3全部以相同的大小形成并以等间隔设置。隔离物3并不是以将卷体2的一侧的面全部覆盖的方式设置，例如图1所示，在沿着卷体2的卷绕方向的纵截面中观察卷绕体1时，以卷绕轴O为中心每隔90°设置。通过将隔离物3进行这样的配置，各隔离物3隔着卷体2沿着卷绕体1的厚度方向以直线状排列，将隔着卷绕轴O相对的隔离物3的中心连结的线L1、L2成为一直线。这些直线L1、L2在卷绕轴O处正交。关于设有隔离物3的区域中的卷体2，该部分被向外侧推开隔离物3的厚度量，曲率变大，成为与圆弧相比稍尖的状态。因此，隔离物3沿着厚度方向排列的四处区域被隔离物3折弯而形成为带有圆角的角部21。由于制作该角部21，所以卷体2的其他区域（将角部21间连结的区域）成为以直线状延伸的直线部22，其结果是，形成具有四个角部21的大致四边形形状的卷绕体1，尽管前述四个角部21不是完整的角。
隔离物3例如通过将固化油墨向卷体2的一侧的面喷射并固化来形成。需要说明的是，隔离物3并不限于固化油墨，也可以是凝胶状的材料，也可以是塑料、金属、纸、纤维、丝线、陶瓷、橡胶等其他材料。总之，只要通过在沿着卷绕体1的厚度方向相邻的卷体2之间制作空间而能够改变卷体2的曲率，就可以使用任何的材料。
<卷绕体的制造方法>
接着，说明卷绕体1的制造方法。图2是说明卷绕体的制造方法的图，图3是说明隔离物的形状的图。
如图2所示，从以卷状卷绕的卷体2的一端拉出卷体2，向作为用于卷绕卷体2的芯材的辊10搬运卷体2。在向辊10的搬运时，卷体2被以沿着其面方向笔直地延伸的方式搬运，在该搬运路径上将隔离物3设于卷体2的上表面。隔离物3通过从喷嘴11向卷体2喷射液状的固化油墨且该油墨固化来形成。作为固化油墨，可以自由选择紫外线固化型、热固化型等。
油墨每隔预先设定的时间喷射，能够在卷体2上以隔开预先设定的间隔的方式依次设置隔离物3。隔离物3的间隔为，考虑各卷数的必要的间隔来确定，使得在将卷体2卷绕于辊10时，隔离物3沿着卷绕体1的厚度方向排列在直线上。
如图3所示，隔离物3可以沿着以带状形成的卷体2的宽度方向（与长边方向正交的短边方向）形成为直线状（参照图3（a）），也可以以沿着卷体2的宽度方向隔开既定的间隔地散布的方式形成（参照图3（b））。
喷射于卷体2的油墨在卷绕于辊10之前固化，利用辊10依次卷绕设有隔离物3的卷体2。基于辊10的卷体2的卷绕在向卷体2施加恒定的张力的状态下进行，因此不会在卷绕体1中产生松弛或间隙而依次卷绕于辊10。但是，在设置隔离物3的区域中，由于隔离物3具有厚度，所以在隔离物3的周围产生空间，卷体2的曲率发生变化。
<由设置隔离物引起的卷体的变长>
接着，说明由于设置隔离物3而卷体2的全长变长的情况。
图4是将未设置隔离物3而卷绕卷体2时的卷体2的一部分放大表示的图，图5是将在设有隔离物3的情况下第n卷和第n+1卷的卷体2的表面的曲率相同时的卷体2的一部分放大表示的图，图6是将在设有隔离物3的情况下第n卷和第n+1卷的卷体2的表面的曲率不同时的卷体2的一部分放大表示的图。
如图4所示，切取卷绕体1的一部分（1/4周量）来研究。将到第n卷的卷体2的外周为止的半径设为r，将卷体2的厚度设为t时，第n卷的卷体2的外周的长度LN1及第n+1卷的卷体2的外周的长度LN2成为
LN1=2πr/4
LN2=2π（r+t）/4 。
如图5所示，将第n卷的卷体2与第n+1卷的卷体2之间设有隔离物3的情况，与图4同样地切取卷绕体1的一部分（1/4周量）来研究。第n卷的卷体2的圆弧部分和第n+1卷的卷体2的圆弧部分的半径相等，即以曲率相等的方式卷绕，将到第n卷的卷体2的外周为止的半径设为r，将卷体2的厚度设为t时，第n卷的卷体2的外周的长度LA1及第n+1卷的卷体2的外周的长度LA2成为
LA1=2πr/4
LA2=2πr/4+2t 。
在此，关于上述的长度LA2和长度LN2，在假设处于LA2＞LN2的关系的情况下，对该式进行整理时，成为
2πr/4+2t＞2π（r+t）/4
2πr+8t＞2πr+2πt
8t＞2πt
（8-2π）t＞0
1.7168t＞0 ，
由于t＞0，所以可知该关系成立。
因此，可知在用相同卷数的卷绕体1进行比较的情况下，设有隔离物3的卷绕体1的卷体2的全长变长。
如图6所示，将第n卷的卷体2与第n+1卷的卷体2之间设有隔离物3的情况，与图4、图5同样地切取卷绕体1的一部分（1/4周量）来研究。与第n卷的卷体2的圆弧部分相比第n+1卷的卷体2的圆弧部分的半径较小，即以曲率变大的方式卷绕，将到第n卷的卷体2的外周为止的半径设为r1，将到第n+1卷的卷体2的圆弧部分的外周为止的半径设为r2，将从第n+1卷的卷体2的圆弧部分的两端延伸的直线部分的长度设为s，将卷体2的厚度设为t时，第n卷的卷体2的外周的长度LB1及第n+1卷的卷体2的外周的长度LB2成为
LB1=2πr1/4
LB2=2πr2/4+2s 。
在此，关于上述的长度LB2和长度LN2，在假设处于LB2＞LN2的关系的情况下（设r1＞r2、s=t+r1-r2），对该式进行整理时，成为
2πr2/4+2s＞2π（r+t）/4
2πr2/4+2（t+ r1- r2）＞2π（r1+t）/4
2πr2+8（t+ r1-r2）＞2π（r1+t）
2πr2+8t+8 r1-8 r2＞2πr1+2πt
8t-2πt＞2πr1-2πr2-8 r1+8 r2
（8-2π）t＞（8-2π）r2-（8-2π）r1
t＞r2-r1
t-（r2-r1）＞0 ，
由于t＞0、r1＞r2，所以可知该关系成立。
因此，可知在用相同卷数的卷绕体1进行比较的情况下，即使在使卷体2的曲率变大的情况下，设有隔离物3的卷绕体1的卷体2的全长也变长。
<效果>
根据以上那样的卷绕体1及卷绕体1的制造方法，通过在卷绕体1的厚度方向上相邻的卷体2之间设置隔离物3，设有隔离物3的区域中的卷体2的部分被向外侧推开隔离物3的厚度量。其结果是，该区域的卷体2的曲率变大，成为与圆弧相比稍尖的状态。因此，隔离物3沿着卷绕体1的厚度方向排列的四处被隔离物3折弯而形成为带有圆角的角部21，由于制作该角部21，所以卷体2中的其他区域（将角部间连结的区域）成为以直线状延伸的直线部22，其结果是，形成具有四个角部21的大致四边形形状的卷绕体1，尽管前述四个角部21不是完整的角。
由此，如图7所示，在将卷绕体1收纳于通常的棱柱状的容器4时，直线部22几乎与容器4的内壁抵接，角部21也比圆弧尖，由此容器4内的死区大幅度地减少。因此，能够制作符合容器4的卷绕体1，能够有效利用在容器4内产生的空间并使卷绕体1中的卷体2变长。并且，通过减少空间，能够实现作为单元的强度的提高，成为也适合单元的层叠的卷绕体1。
并且，如上述那样，通过设置隔离物3，即使是相同的卷数也能够使卷体2的全长变长，因此能够使电池的容量变大。
<变形例>
需要说明的是，在上述实施方式中，以大致四边形形状的卷绕体为例进行了说明，但是如以下说明的那样，也可以将卷绕体形成为大致六边形形状、大致三角形形状。
图8是从卷绕轴方向的一端侧观察大致六边形形状的卷绕体的图，图9是表示将大致六边形形状的卷绕体收纳于容器并装载这些单元的状态的图。
如图8所示，在沿着卷体2a的卷绕方向的纵截面中观察卷绕体1a时，隔离物3a以卷绕轴O为中心每隔60°设置。通过将隔离物3a进行这样的配置，各隔离物3a隔着卷体2a沿着卷绕体1a的厚度方向以直线状排列，隔离物3a沿着厚度方向排列的六处被隔离物3a折弯而形成为带有圆角的角部21a。由于制作该角部21a，所以卷体2a中的其他区域（将角部21a间连结的区域）成为以直线状延伸的直线部22a，其结果是，形成具有六个角部21a的大致六边形形状的卷绕体1a，尽管前述六个角部21a不是完整的角。
如图9所示，通过将这样的卷绕体1a收纳于相同的六棱柱状的容器4a，在装载这些单元时，成为蜂窝构造，能够无间隙地排列单元，能够使单元的强度较大地提高。
图10是从卷绕轴方向的一端侧观察大致三角形形状的卷绕体的图，图11是表示将大致三角形形状的卷绕体收纳于容器并装载这些单元的状态的图。
如图10所示，在沿着卷体2b的卷绕方向的纵截面中观察卷绕体1b时，隔离物3b以既定的卷绕轴O为中心每隔120°设置。通过将隔离物3b进行这样的配置，各隔离物3b隔着卷体2b沿着卷绕体1b的厚度方向以直线状排列，隔离物3b沿着厚度方向排列的三处被隔离物3b折弯而形成为带有圆角的角部21b。由于制作该角部21b，所以卷体2b中的其他区域（将角部21b间连结的区域）成为以直线状延伸的直线部22b，其结果是，形成具有三个角部21b的大致三角形形状的卷绕体1b，尽管前述三个角部21b不是完整的角。
如图11所示，通过将这样的卷绕体1b收纳于相同的三棱柱状的容器4b，在装载这些单元时，能够无间隙地排列单元，能够使单元的强度较大地提高。
<其他>
需要说明的是，本发明并不限于上述实施方式。卷绕体的形状并不限于上述的例子，只要是具有多个角部的大致多边形形状，就能够发挥上述的效果。
图12、图13是表示将隔离物设于卷体时的其他例的图。
如图12所示，在卷体2上设置隔离物3时，也可以使用下述方法，预先使隔离物3以预先设定的间隔粘接于隔离物的保持装置12的带B的表面，前述隔离物的保持装置12的带B一边旋转一边能够相对于卷体2接近和离开，在既定的时机使带B向卷体2接近，使带B上的隔离物3粘接于卷体2。
并且，如图13所示，在卷体2上设置隔离物3时，也可以使用下述方法，在将卷体2向辊10搬运之前，预先在卷体2的表面上以隔开预先设定的既定的间隔的方式设置隔离物3，将拉出的卷体2向辊10依次搬运并卷绕。
并且，并不限于图2、图12所示的那样的在卷体的搬运时设置隔离物的情况，也可以在将卷体卷绕于芯材的期间，以隔开预先设定的间隔的方式向相邻的第n卷的卷体与第n+1卷的卷体之间插入隔离物。
并且，将卷体作为带状部件进行了说明，但卷体也可以是使用于线圈的那样的线材。在该情况下，作为隔离物，使用棒材·板材，在第n层的卷绕前，将隔离物设于卷绕轴并进行卷绕，在第n+1层的卷绕前，在第n层上重新插入隔离物之后进行卷绕，由此能够实现。
并且，隔离物不需要在沿厚度方向相邻的卷体之间都设置，能够自由地变更设置位置。并且，关于隔离物的大小，也可以是至少一部分的隔离物以与其他的隔离物不同的大小形成。即，可以与容器的形状配合地自由变更设置隔离物的位置、大小。

Claims (18)

1.一种卷绕体，将卷体绕既定的轴卷绕多次而成，其特征在于，
在被卷绕的卷体之间的一部分的区域设有隔离物。
2.根据权利要求1所述的卷绕体，其特征在于，
前述卷体具有借助前述隔离物折弯的多个角部和各角部之间的直线部。
3.根据权利要求1或2所述的卷绕体，其特征在于，
前述隔离物的设置间隔为等间隔。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的卷绕体，其特征在于，
在沿着卷体的卷绕方向的纵截面中观察前述卷绕体时，前述隔离物以前述既定的轴为中心每隔90°设置。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的卷绕体，其特征在于，
在沿着卷体的卷绕方向的纵截面中观察前述卷绕体时，前述隔离物以前述既定的轴为中心每隔60°设置。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的卷绕体，其特征在于，
在沿着卷体的卷绕方向的纵截面中观察前述卷绕体时，前述隔离物以前述既定的轴为中心每隔120°设置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的卷绕体，其特征在于，
前述隔离物由固化油墨或凝胶形成。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的卷绕体，其特征在于，
前述隔离物由塑料形成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的卷绕体，其特征在于，
前述隔离物全部以相同的大小形成。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的卷绕体，其特征在于，
前述隔离物的至少一部分以与其他的隔离物不同的大小形成。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的卷绕体，其特征在于，
前述卷体为带状层叠体。
12.根据权利要求11所述的卷绕体，其特征在于，
前述带状层叠体为具有正极片、负极片和分隔件的发电元件，前述分隔件配置于前述正极片与前述负极片之间。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的卷绕体，其特征在于，
前述卷体为线材。
14.一种卷绕体的制造方法，是权利要求1至13中任一项所述的卷绕体的制造方法，其特征在于，具有：
向卷绕前述卷体的芯材搬运前述卷体的步骤；
在前述卷体的搬运时，将前述隔离物以隔开预先设定的间隔的方式依次设于前述卷体的表面的步骤；以及
将设有前述隔离物的卷体依次卷绕于芯材的步骤。
15.根据权利要求14所述的卷绕体的制造方法，其特征在于，
前述隔离物通过向前述卷体的表面喷射固化型油墨并使该油墨固化来形成。
16.根据权利要求14所述的卷绕体的制造方法，其特征在于，
前述隔离物通过使保持于保持装置的隔离物粘接于前述卷体的表面来形成。
17.一种卷绕体的制造方法，是权利要求1至13中任一项所述的卷绕体的制造方法，其特征在于，具有：
向卷绕前述卷体的芯材搬运前述卷体的步骤；
在前述卷体的搬运前，预先将前述隔离物以隔开预先设定的间隔的方式设于前述卷体的表面的步骤；以及
将设有前述隔离物的卷体依次卷绕于芯材的步骤。
18.一种卷绕体的制造方法，是权利要求1至13中任一项所述的卷绕体的制造方法，其特征在于，具有：
向卷绕前述卷体的芯材搬运前述卷体的步骤；
将搬运来的前述卷体依次卷绕于芯材的步骤；以及
在将前述卷体卷绕于前述芯材的期间，将前述隔离物以隔开预先设定的间隔的方式插入并设置于前述卷体之间的步骤。
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