CN201508886U - 一种锂离子电池电芯卷绕装置 - Google Patents

一种锂离子电池电芯卷绕装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池电芯卷绕装置，包括面板及连接杆；连接杆设在面板上；连接杆的一端设有张力浮辊；所述连接杆的另一端设有力矩可变的配重机构。利用本实用新型的结构，能够改变作用在隔膜上的张力，使锂离子电池不容易产生变形，提高锂离子电池的使用寿命。

Description

一种锂离子电池电芯卷绕装置
技术领域
本实用新型涉及一种锂离子电池电芯卷绕装置，特别是改变电池隔膜张力的锂离子电池电芯卷绕装置。
背景技术
现在，锂离子电池的应该越来越广泛，在使用过程中也遇到了许多的问题，如使用一段时间后电池会变形，从而影响设备的使用，同时也降低了锂离子电池的使用寿命。而电池电芯的卷绕是电池容易变形的原因之一。传统的锂离子电池电芯卷绕是采用恒定的张力来控制隔膜的张力，其结构包括面板、连接杆，所述的连接杆设在面板上，在连接杆的一端设有张力浮辊，另一端设有固定重量的砝码，在面板上还设置了固定辊，固定辊和张力浮辊间隔排列，当卷绕电池电芯时，隔膜缠绕在固定辊和张力浮辊之间，由于连接杆的一端为固定重量的砝码，作用在张力浮辊上的力也是恒定不变的，因此，张力浮辊给予隔膜的张力也是恒定不变，而电池电芯上的隔膜是层层加大的，这样，制造出来的锂离子电池容易变形。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了提供一种锂离子电池电芯卷绕装置，利用本实用新型的结构，能够改变作用在隔膜上的张力，使锂离子电池不容易产生变形，提高锂离子电池的使用寿命。
为达到上述目的，一种锂离子电池电芯卷绕装置，包括面板及连接杆；连接杆设在面板上；连接杆的一端设有张力浮辊；所述连接杆的另一端设有力矩可变的配重机构。
上述结构采用的是力矩平衡原理。根据受力情况分析，张力浮辊受到自身的重力G和隔膜的张力F1，所述的重力G向下，F1向上，因此，张力浮辊的合力F合＝G-F1；所述配重机构上的合力为F；所述张力浮辊的受力点到支点的力臂用L1表示，力矩用M1表示；配重机构的受力点到支点的力臂用L2表示，力矩用M2表示，根据力矩平衡原理，应有M1＝M2，即F合L1＝F L2。从式中很容易的得出，当力矩M2增大时，由于重力G和力臂L1不会发生变化，因此，F1减小，即隔膜上的张力减小，当力矩M2减小时，由于重力G和力臂L1不会发生变化，因此，F1增大，即隔膜上的张力增大。根据上述的分析，改变平衡机构的力矩，则隔膜上的张力会随之而改变，使得在卷绕每层电池电芯时的张力不同，这样就防止了锂离子电池的变形，提高了锂离子电池的使用寿命。
作为具体化，所述的配重机构包括连接绳、电机及二个以上的配重块；所述的连接绳一端与连接杆连接，另一端与电机的输出轴连接；所述的配重块设在连接绳的中部。
作为改进，所述的连接杆与张力浮辊相对的一端设有固定配重块安装杆，固定配重块安装杆上设有固定配重块，所述的连接绳与固定配重块连接。
作为改进，所述的配重机构包括固定配重块、固定配重块安装杆及电磁吸铁，所述的固定配重块安装杆安装在连接杆上，固定配重块安装在固定配重块安装杆上，所述的电磁吸铁设在面板上固定配重块的下方。
作为改进，所述的配重机构包括固定配重块、固定配重块安装杆、电机及弹簧；所述的固定配重块安装杆安装在连接杆上，固定配重块安装在固定配重块安装杆上，电机设在面板上，弹簧的一端与固定配重块连接，另一端与电机的输出轴连接。
作为改进，所述的配重机构包括固定配重块、固定配重块安装杆及设在连接杆上的电机，所述的固定配重块安装杆安装在连接杆上，所述的固定配重块滑动连接在固定配重块安装杆上；所述电机的输出轴为螺杆，固定配重块上设有螺母，所述的螺杆与螺母相啮合。
作为改进，所述的配重机构包括滑动设置在连接杆上的固定配重块及液压缸，所述液压缸固定设置在连接杆上，液压缸的活塞杆与固定配重块相连接。
作为改进，所述的配重机构包括固定配重块、固定配重块安装杆、齿条、齿轮和电机；所述的电机设在面板上，齿轮设在电机的输出轴上，所述的固定配重块安装杆安装在连接杆上，所述的固定配重块滑动设在固定配重块安装杆上，齿条设在固定配重块上，所述的齿轮和齿条相啮合。
附图说明
图1为第一实施方式的主视图；
图2为第一实施方式的俯视图；
图3为第二实施方式的主视图；
图4为第三实施方式的主视图；
图5为第四实施方式的俯视图；
图6为第五实施方式的俯视图；
图7为第六实施方式的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步详细说明。
第一实施方式
如图1和图2所示的锂离子电池电芯卷绕装置，包括面板(未示出)、连接杆1、张力浮辊2、固定辊3及力矩可变的配重机构。连接杆1设在面板上，且一端穿过面板；张力浮辊2通过支架安装在连接杆1的一端，且轴线与连接杆1的轴线平行；固定辊3安装在面板上，固定辊3与张力浮辊1间隔排列，电池隔膜缠绕在固定辊3和张力浮辊2之间；所述的力矩可变配重机构设在连接杆1的另一端。在本实施方式中，配重机构包括固定配重块4、连接绳5、电机6及二个以上的配重块7；固定配重块4通过固定配重块安装杆连接在连接杆1的一端，所述的连接绳5一端与固定配重块4连接，另一端与电机6的输出轴连接；所述的配重块7设在连接绳5的中部。
工作时，张力浮辊2和配重机构上的力矩是平衡的，即M1＝M2，其中M1为张力浮辊2上的力矩，M2为配重机构上的力矩。根据受力情况分析，张力浮辊2受到自身的重力G和隔膜的张力F1，所述的重力G向下，F1向上，因此，张力浮辊的合力F合＝G-F1；所述配重机构上的合力为F；所述张力浮辊2的受力点到支点的力臂用L1表示；配重机构的受力点到支点的力臂用L2表示，根据力矩平衡原理F合L1＝F L2。从式中很容易的得出，当力矩M2增大时，由于重力G和力臂L1不会发生变化，因此，F1减小，即隔膜上的张力减小，当力矩M2减小时，由于重力G和力臂L1不会发生变化，因此，F1增大，即隔膜上的张力增大。在本实施方式中，当电机6正转或反转时，电机6的输出轴会卷绕或放开连接绳5，这样，连接绳5上的配重块7跟随运动，配重块7运动后就改变了加载在固定配重块4上的重量，即改变了加载在连接杆1上的设置配重机构一端的力，力改变合力F也跟随改变，力矩M2发生变化，根据力矩平衡原理，M2变化，M1跟随变化，由于张力浮辊2的重力G和力臂L1不变，因此，张力F1发生变化，这样，使得在卷绕每层电池电芯时的张力不同，防止了锂离子电池的变形，提高了锂离子电池的使用寿命。
第二实施方式
如图3所示的锂离子电池电芯卷绕装置，包括面板(未示出)、连接杆1、张力浮辊2、固定辊3及力矩可变的配重机构。连接杆1设在面板上，且一端穿过面板；张力浮辊2通过之间安装在连接杆1的一端，且轴线与连接杆1的轴线平行；固定辊3安装在面板上，固定辊3与张力浮辊1间隔排列，电池隔膜缠绕在固定辊3和张力浮辊2之间；所述的力矩可变配重机构设在连接杆1的另一端。在本实施方式中，配重机构包括固定配重块4及电磁吸铁20，固定配重块4通过固定配重块安装杆安装在连接杆1上，所述的电磁吸铁20设在面板上固定配重块4的下方。
工作时，张力浮辊2和配重机构上的力矩是平衡的，即M1＝M2，其中M1为张力浮辊2上的力矩，M2为配重机构上的力矩。根据受力情况分析，张力浮辊2受到自身的重力G和隔膜的张力F1，所述的重力G向下，F1向上，因此，张力浮辊的合力F合＝G-F1；所述配重机构上的合力为F；所述张力浮辊2的受力点到支点的力臂用L1表示；配重机构的受力点到支点的力臂用L2表示，根据力矩平衡原理F合L1＝F L2。从式中很容易的得出，当力矩M2增大时，由于重力G和力臂L1不会发生变化，因此，F1减小，即隔膜上的张力减小，当力矩M2减小时，由于重力G和力臂L1不会发生变化，因此，F1增大，即隔膜上的张力增大。在本实施方式中，通过改变通入电磁吸铁20上的电流大小，从而使电磁吸铁20产生的对固定配重块4的电磁吸力得到改变，电磁吸力改变后就改变了加载在固定配重块4上的重量，即改变了加载在连接杆1上的设置配重机构一端的力，力改变合力F也跟随改变，力矩M2发生变化，根据力矩平衡原理，M2变化，M1跟随变化，由于张力浮辊2的重力G和力臂L1不变，因此，张力F1发生变化，这样，使得在卷绕每层电池电芯时的张力不同，防止了锂离子电池的变形，提高了锂离子电池的使用寿命。
第三实施方式
如图4所示的锂离子电池电芯卷绕装置，包括面板(未示出)、连接杆1、张力浮辊2、固定辊3及力矩可变的配重机构。连接杆1设在面板上，且一端穿过面板；张力浮辊2设在连接杆1的一端，且轴线与连接杆1的轴线平行；固定辊3安装在面板上，固定辊3与张力浮辊1间隔排列，电池隔膜缠绕在固定辊3和张力浮辊2之间；所述的力矩可变配重机构设在连接杆1的另一端。在本实施方式中，配重机构包括固定配重块4、电机6及弹簧8；所述的固定配重块4通过固定配重块安装杆安装在连接杆1上，电机6安装在面板上，弹簧8的一端与固定配重块4连接，另一端与电机6的输出轴连接。
工作时，张力浮辊2和配重机构上的力矩是平衡的，即M1＝M2，其中M1为张力浮辊2上的力矩，M2为配重机构上的力矩。根据受力情况分析，张力浮辊2受到自身的重力G和隔膜的张力F1，所述的重力G向下，F1向上，因此，张力浮辊的合力F合＝G-F1；所述配重机构上的合力为F；所述张力浮辊2的受力点到支点的力臂用L1表示；配重机构的受力点到支点的力臂用L2表示，根据力矩平衡原理F合L1＝F L2。从式中很容易的得出，当力矩M2增大时，由于重力G和力臂L1不会发生变化，因此，F1减小，即隔膜上的张力减小，当力矩M2减小时，由于重力G和力臂L1不会发生变化，因此，F1增大，即隔膜上的张力增大。在本实施方式中，当电机6正转或反转时，电机6的输出轴会卷绕或放开弹簧8，在这个过程中，弹簧8会产生弹性变形，根据胡克定律，弹簧的弹力与弹簧伸长或收缩的长度成正比，这样，就会改变加载在固定配重块4上的力，即改变了加载在连接杆1上的设置配重机构一端的力，力改变合力F也跟随改变，力矩M2发生变化，根据力矩平衡原理，M2变化，M1跟随变化，由于张力浮辊2的重力G和力臂L1不变，因此，张力F1发生变化，这样，使得在卷绕每层电池电芯时的张力不同，防止了锂离子电池的变形，提高了锂离子电池的使用寿命。
第四实施方式
如图5所示的锂离子电池电芯卷绕装置，包括面板(未示出)、连接杆1、张力浮辊2、固定辊3及力矩可变的配重机构。连接杆1设在面板上，且一端穿过面板；张力浮辊2设在连接杆1的一端，且轴线与连接杆1的轴线平行；固定辊3安装在面板上，固定辊3与张力浮辊1间隔排列，电池隔膜缠绕在固定辊3和张力浮辊2之间；所述的力矩可变配重机构设在连接杆1的另一端。在本实施方式中，配重机构包括固定配重块4及设在连接杆1上的电机6，连接杆1与安装张力浮辊相对的一端安装了固定配重块安装杆，所述的固定配重块4滑动安装在固定配重块安装杆上；所述电机6的输出轴为螺杆61，固定配重块4上设有螺母，所述的螺杆61与螺母相啮合。
工作时，张力浮辊2和配重机构上的力矩是平衡的，即M1＝M2，其中M1为张力浮辊2上的力矩，M2为配重机构上的力矩。根据受力情况分析，张力浮辊2受到自身的重力G和隔膜的张力F1，所述的重力G向下，F1向上，因此，张力浮辊的合力F合＝G-F1；所述配重机构上的合力为F；所述张力浮辊2的受力点到支点的力臂用L1表示；配重机构的受力点到支点的力臂用L2表示，根据力矩平衡原理F合L1＝F L2。从式中很容易的得出，当力矩M2增大时，由于重力G和力臂L1不会发生变化，因此，F1减小，即隔膜上的张力减小，当力矩M2减小时，由于重力G和力臂L1不会发生变化，因此，F1增大，即隔膜上的张力增大。在本实施方式中，当电机6运转时，螺杆61在螺母的作用下带动固定配重块4在连接杆1上运动，在这个过程中，力臂L2发生变化，即，力矩M2发生变化，根据力矩平衡原理，M2变化，M1跟随变化，由于张力浮辊2的重力G和力臂L1不变，因此，张力F1发生变化，这样，使得在卷绕每层电池电芯时的张力不同，防止了锂离子电池的变形，提高了锂离子电池的使用寿命。
第五实施方式
如图6所示的锂离子电池电芯卷绕装置，包括面板(未示出)、连接杆1、张力浮辊2、固定辊3及力矩可变的配重机构。连接杆1设在面板上，且一端穿过面板；张力浮辊2设在连接杆1的一端，且轴线与连接杆1的轴线平行；固定辊3安装在面板上，固定辊3与张力浮辊1间隔排列，电池隔膜缠绕在固定辊3和张力浮辊2之间；所述的力矩可变配重机构设在连接杆1的另一端。在本实施方式中，配重机构包括固定配重块4及液压缸62，连接杆1与安装张力浮辊相对的一端安装了固定配重块安装杆，所述的固定配重块4滑动安装在固定配重块安装杆上，所述液压缸62固定设置在连接杆1上，液压缸的活塞杆63与固定配重块4相连接。
工作时，张力浮辊2和配重机构上的力矩是平衡的，即M1＝M2，其中M1为张力浮辊2上的力矩，M2为配重机构上的力矩。根据受力情况分析，张力浮辊2受到自身的重力G和隔膜的张力F1，所述的重力G向下，F1向上，因此，张力浮辊的合力F合＝G-F1；所述配重机构上的合力为F；所述张力浮辊2的受力点到支点的力臂用L1表示；配重机构的受力点到支点的力臂用L2表示，根据力矩平衡原理F合L1＝F L2。从式中很容易的得出，当力矩M2增大时，由于重力G和力臂L1不会发生变化，因此，F1减小，即隔膜上的张力减小，当力矩M2减小时，由于重力G和力臂L1不会发生变化，因此，F1增大，即隔膜上的张力增大。在本实施方式中，当液压缸62工作时，液压缸上的活塞杆63带动固定配重块4在连接杆1上运动，在这个过程中，力臂L2发生变化，即，力矩M2发生变化，根据力矩平衡原理，M2变化，M1跟随变化，由于张力浮辊2的重力G和力臂L1不变，因此，张力F1发生变化，这样，使得在卷绕每层电池电芯时的张力不同，防止了锂离子电池的变形，提高了锂离子电池的使用寿命。
第六实施方式
如图7所示的锂离子电池电芯卷绕装置，包括面板(未示出)、连接杆1、张力浮辊2、固定辊3及力矩可变的配重机构。连接杆1设在面板上，且一端穿过面板；张力浮辊2设在连接杆1的一端，且轴线与连接杆1的轴线平行；固定辊3安装在面板上，固定辊3与张力浮辊1间隔排列，电池隔膜缠绕在固定辊3和张力浮辊2之间；所述的力矩可变配重机构设在连接杆1的另一端。在本实施方式中，配重机构包括固定配重块4、齿条64、齿轮65和电机6；所述的电机6设在面板上，齿轮65设在电机6的输出轴上，连接杆1与安装张力浮辊相对的一端安装了固定配重块安装杆，所述的固定配重块4滑动安装在固定配重块安装杆上，齿条64设在固定配重块4上，所述的齿轮65和齿条64相啮合。
工作时，张力浮辊2和配重机构上的力矩是平衡的，即M1＝M2，其中M1为张力浮辊2上的力矩，M2为配重机构上的力矩。根据受力情况分析，张力浮辊2受到自身的重力G和隔膜的张力F1，所述的重力G向下，F1向上，因此，张力浮辊的合力F合＝G-F1；所述配重机构上的合力为F；所述张力浮辊2的受力点到支点的力臂用L1表示；配重机构的受力点到支点的力臂用L2表示，根据力矩平衡原理F合L1＝F L2。从式中很容易的得出，当力矩M2增大时，由于重力G和力臂L1不会发生变化，因此，F1减小，即隔膜上的张力减小，当力矩M2减小时，由于重力G和力臂L1不会发生变化，因此，F1增大，即隔膜上的张力增大。在本实施方式中，当电机6工作时，电机的输出轴带动齿轮旋转，齿轮在齿条的作用下带动固定配重块4在连接杆1上运动，在这个过程中，力臂L2发生变化，即，力矩M2发生变化，根据力矩平衡原理，M2变化，M1变化，由于张力浮辊2的重力G和力臂L1不变，因此，张力F1发生变化，这样，使得在卷绕每层电池电芯时的张力不同，防止了锂离子电池的变形，提高了锂离子电池的使用寿命。

Claims (8)

1.一种锂离子电池电芯卷绕装置，包括面板及连接杆；连接杆设在面板上；连接杆的一端设有张力浮辊；其特征在于：所述连接杆的另一端设有力矩可变的配重机构。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电芯卷绕装置，其特征在于：所述的配重机构包括连接绳、电机及二个以上的配重块；所述的连接绳一端与连接杆连接，另一端与电机的输出轴连接；所述的配重块设在连接绳的中部。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池电芯卷绕装置，其特征在于：所述的连接杆与张力浮辊相对的一端设有固定配重块安装杆，固定配重块安装杆上设有固定配重块，所述的连接绳与固定配重块连接。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池电芯卷绕装置，其特征在于：所述的配重机构包括固定配重块、固定配重块安装杆及电磁吸铁，所述的固定配重块安装杆安装在连接杆上，固定配重块安装在固定配重块安装杆上，所述的电磁吸铁设在面板上固定配重块的下方。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池电芯卷绕装置，其特征在于：所述的配重机构包括固定配重块、固定配重块安装杆、电机及弹簧；所述的固定配重块安装杆安装在连接杆上，固定配重块安装在固定配重块安装杆上，电机设在面板上，弹簧的一端与固定配重块连接，另一端与电机的输出轴连接。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池电芯卷绕装置，其特征在于：所述的配重机构包括固定配重块、固定配重块安装杆及设在连接杆上的电机，所述的固定配重块安装杆安装在连接杆上，所述的固定配重块滑动连接在固定配重块安装杆上；所述电机的输出轴为螺杆，固定配重块上设有螺母，所述的螺杆与螺母相啮合。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池电芯卷绕装置，其特征在于：所述的配重机构包括滑动设置在连接杆上的固定配重块及液压缸，所述液压缸固定设置在连接杆上，液压缸的活塞杆与固定配重块相连接。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池电芯卷绕装置，其特征在于：所述的配重机构包括固定配重块、固定配重块安装杆、齿条、齿轮和电机；所述的电机设在面板上，齿轮设在电机的输出轴上，所述的固定配重块安装杆安装在连接杆上，所述的固定配重块滑动设在固定配重块安装杆上，齿条设在固定配重块上，所述的齿轮和齿条相啮合。
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