DE2451331B2

DE2451331B2 - Galvanische Batterie mit einem Halter

Info

Publication number: DE2451331B2
Application number: DE2451331A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Tokio Mabuchi; Yoshihisa Ichikawa Chiba Tsuchimochi
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1974-10-29
Publication date: 1978-06-29
Also published as: GB1487604A; DE2451331A1; HK56779A; US3956019A; DE2451331C3

Description

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Die Erfindung betrifft eine galvanische Batterie mit einem Halter zur Aufnahme zweier nebeneinander angeordneter Reihen von in Serie liegenden elektrischen Zellen, mit einer isolierenden Trennwand- in Längsrichtung des Halters.

In Batteriehaltern zur Aufnahme mehrerer Zellen muß die Isolation zwischen den Zellen sicher und verläßlich ausgeführt sein, um das Verbiegen oder eine sonstige Deformation des gesamten Batteriehalters zu vermeiden. Außerdem dürfen keine Anschlüsse oder stromführenden Teile von der Oberfläche des Batteriehalters abstehen, und der Batteriehalter soll einfach montierbar und auswechselbar ausgebildet sein. Ferner soll die mit Halter versehene galvanische Batterie fertig in Geräte einsetzbar sein und deren Speisequelle bilden. Außerdem ist eine wirkungsvolle Abteilung der im Halter erzeugten Wärme erforderlich, wenn die galvanische Batterie mit dem Halter in ein entsprechendes Gerät eingesetzt ist

Aus der FR-PS 13 03 060 ist eine galvanische Batterie mit einem Halter zur Aufnahme nebeneinander angeordneter elektrischer Zellen bekannt, wobei der Halter eine isolierende Trennwand in Längsrichtung enthält Um die nebeneinanderliegenden elektrischen Zellen zusammenzuhalten, ist dabei ein verschließbares Gefäß vorgesehen, das die Durchführung der Anschlußfahnen der Batterie ermöglicht Die Trennwände sind dabei einstückig mit dem Gehäuse verbunden, so daß das Gehäuse einen vergleichsweise komplizierten und dadurch teuren Aufbau besitzt, der sich auch in erhöhtem Gewicht äußert

Aus der GB-PS 3 12 605 und aus der US-PS 23 36 229 sind ferner rohrförmige Halter für galvanische Zellen bekannt, die zueinander benachbart angeordnet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine galvanische Batterie mit einem Halter anzugeben, der stabil und nicht deformierbar ist und die elektrisch aktiven Teile schützt und einfach und preiswert herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Trennwand einen X- oder H-förmigen Querschnitt besitzt, daß Sockelanschlüsse im Zwischenraum zwischen den Zellenreihen angeordnet sind, daß Endplatten an den Stirnseiten des Halters vorgesehen sind, daß zwei Verbindungsglieder an einem Ende des Halters zum Anschließen je einer Zellenreihe an je einen Sockelanschluß und ein Verbindungsglied am anderen Ende des Halters zum Verbinden der Zellenreihen untereinander vorgesehen sind, und daß eine synthetische, thermokontraktive Kunstharzfolie als Umhüllung des montierten Halters vorgesehen ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den nachgeordneten Ansprüchen aufgeführten Merkmale gekennzeichnet

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß einerseits die Stabilität des Halters durch den erfindungsgemäßen X- bzw. H-förmigen Querschnitt der Trennwand erzielt wird, ein Außengehäuse zur Stabilisierung des Batteriehalters also nicht erforderlich ist. Vielmehr wird eine thermokontraktive Kunststoffolie als Umhüllung auf den montierten Halter aufgeschrumpft, die die elektrisch aktiven Teile besonders sicher vor Berührung oder anderen Einwirkungen von außen schützt, die ansonsten zu Kurzschlüssen führen können. Darüber hinaus ist die aufschrumpfbare Kunststoffolie besonders gewichts- und raumsparend und preiswert herstellbar. Die Verwendung einer derartigen aufschrumpfbaren Kunststoffolie ist nur durch die X- bzw. H-förmige Gestalt der Trennwand möglich, die die zur Vermeidung von Kurzschlüssen erforderliche mechanische Stabilität der Zellenanordnung herbeiführt. Darüber hinaus ist die Montage des Halters besonders einfach. Es genügt, die einzelnen Zellen des Halters ohne Justier- bzw. Einpaßarbeiten zusammenfügen und anschließend die Kunststoffolie aufzuschrumpfen, wodurch die präzise Anordnung der

einzelnen Bauteile erreicht wird.

im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, im Querschnitt, einer galvanischen Batterie mit Halter nach der Erfindung;

Fig.2 einen transversalen Querschnitt längs der Linie X-X'der in F i g. 1 dargestellten Anordnung;

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung mit angebrachten Verbindungsgliedern; ι ο

F i g. 4 eine Vorderansicht von der in F i g. 1 mit Y- Y' bezeichneten Seite;

F i g. 5 eine perspektivische Zusammenbauzeichnung der in F i g. 1 dargestellten galvanischen Batterie mit Halter;

F i g. 6A, 6B und 6C weitere Ausführungsformen der isolierenden Trennwand;

F i g. 7 eine Ausführungsform der Kammer zur Aufnahme der galvanischen Batterie mit Halter und

F i g. 8 eine Seitenansicht einer in dtr in F i g. 7 dargestellten Kammer eingesetzten galvanischen Batterie mit Halter, teilweise in geschnittener Darstellung.

Die F i g. 1 bis 8 enthalten eine galvanische Batterie mit Halter 1, elektrische Zellen 2, eine isolierende Stirnplatte oder Endplatte 3, die auch als Sockelplatte dient, eine Endplatte 4, Sockelöffnungen 5 in der Stirnplatte oder Endplatte 3, Sockelanschlüsse 6, Lüftungsöffnungen 7 (die gleichzeitig auch zum Anlöten oder Anschließen von Verbindungsgliedern dienen), öffnungen 8 in der Endplatte 4 und Verbindungskappen 9 zur Verbindung der Zellen 2 untereinander. Die F i g. 1 bis 8 enthalten außerdem Isolierscheiben 10, einen synthetischen Kunstharzfilm 11 aus thermokontraktivem Kunstharz. Z. B. aus Vinylharz, der die gesamte galvanische Batterie mit Halter, auch Batteriehalter genannt, umschließt, eine isolierende Trennwand 12, einen positiven Anschluß 13 der Zelle 2, Gasentlüftungsöffnungen 14, Verbindungsglieder 15, Lot- oder Schweißpunkte 16 und ein Verbindungsglied 17.

In dem erfindungsgemäßen Batteriehalter 1 sind die Zellen 2 in Serie miteinander verbunden durch angelötete oder angeschweißte Verbindungskappen 9, denen entsprechende Isolierscheiben 10 benachbart sind. Eine derartige zusammengelötete oder geschweißte Zellensäule ist auf beiden Seiten der isolierenden Trennwand 12 angeordnet. Wie in F i g. 2 gezeigt ist, sind Anschlußsockel 6, 6 in den Zwischenräumen der isolierenden Trennwand 12 untergebracht, die einen X-förmigen Querschnitt besitzt. Die Verbindungsglieder 15,15 sind mit den Sockeln 6,6 und den Zellen 2,2 so verbunden (gelötet oder geschweißt). Die Herstellung dieser Verbindung mit den Zellen 2, 2 wird, wie noch erläutert wird, erst nach dem vollständigen Zusammenbau des Batteriehalters vorgenommen, vgl. F i g. 3. In Fig.3 sind die Sockel 6, 6 mit den angebrachten Verbindungsgliedern 15, 15 in den o.g., durch die isolierende Trennwand 12 gebildeten Zwischenräume an der Stirn- und der Rückseite dargestellt. Das Verbindungsglied 17 ist an die Zellen angelötet oder angeschweißt und anschließend wird die Endplatte 4 in ihre richtige Lage gebracht.

Nachdem die Stirnplatte 3 und die Endplatte 4 montiert sind, wird der gesamte Aufbau vollständig mit einem synthetischen Kunstharzfilm 11 aus thermokontraktivem Material umgeben. Dabei werden die Sockelöffnungen 5, 5 der Stirnplatte 3 in Deckung mit den öffnungen der Sockel 6, 6 gebracht, in die Steckeranschlüsse einschiebbar sind. Der synthetische Film 11 aus thermokontraktivem Kunstharz umschließt dabei auch die Außenkanten der Stirnplatte 3 und Endplatte 4, wie in Fig.4 dargestellt ist, so daß der gesamte Batteriehalter nur durch den thermokontraktiven synthetischen Kunstharzfilrri 11 fest zusammengehalten wird. Wie aus den Fig.4 und 5 hervorgeht, werden anschließend die Enden der Verbindungsglieder 15,15 an den Punkten 16 mit den Zellen 2 verlötet oder verschweißt, die öffnungen 7 in der Stirnplatte 3 gestatten den hierfür erforderlichen Zugang. Die öffnungen 7 dienen außerdem zusammen mif der öffnung 8 dazu, aus den in den positiven Anschlüssen 13 der Zellen 2 angeordneten Gasaustrittsöffnungen 14 austretendes Gas aus dem Batteriehalter entweichen zu lassen.

In den F i g. 6A, 6B und 6C sind weitere Ausführungsformen der isolierenden Trennwand 12 dargestellt Wie die in F i g. 2 gezeigte Ausführungsform der isolierenden Trennwand besitzen auch diese Ausführungsformen im allgemeinen einen X-förmigen oder einen nahezu H-förmigen Querschnitt, um eine ausreichende Steifigkeit gegenüber Biegebeanspruchung zu besitzen.

F i g. 7 zeigt eine zur Aufnahme eines erfindungsgemäßen Batteriehalters geeignet ausgebildete Kammer. Mit dem Bezugszeichen 11 ist wiederum der Kunstharzfilm aus thermokontraktivem Material bezeichnet, mit dem der Batteriehalter umgeben ist. Die zur Aufnahme des Batteriehalters vorgesehene Kammer ist mit 18 bezeichnet, in ihr ist ein Stecker 19, eine Steckerhaltevorrichtung 20, und eine Achse 21 in der Steckerhaltevorrichtung vorgesehen. Weiter ist eine Halterung 22 zur lösbaren Aufnahme des Halters 1 und eine Anschlußleitung 23 vorgesehen.

Die Kammer 18 besteht aus einer genügend großen Ausnehmung zur Aufnahme des Batteriehalters 1. In dieser Ausnehmung ist ein an der Achse 21 der Steckerhaltevorrichtung 20 drehbar gelagerter Stecker vorgesehen. Die Halterung 22 am anderen Ende der Ausnehmung nimmt den Endbereich des Halters 1 auf, wenn der Batteriehalter in die Ausnehmung eingesetzt wird.

Wie der Fig.8 zu entnehmen ist, wird der Batteriehalter 1 dadurch in die Aufnahmekammer eingesetzt, daß die öffnungen 5 der Stirnplatte 3 bezüglich des schwenkbar gelagerten Steckers 19 ausgerichtet werden und die Steckeranschlüsse in die öffnungen 5 eingeschoben werden, wodurch sich elektrische Energie über die Leitung 23 entnehmen läßt. Anschließend wird das Endteil des Halters in die Halterung 22 eingedrückt. Wenn der Halter 1 herausgenommen werden soll, wird die Feder 24 der Halterung 22 zurückgedrückt und gibt dadurch das Endteil des Halters 1 frei. Anschließend wird der Stecker 19 aus den öffnungen 5 des Halters 1 herausgezogen.

Um das Einsetzen und das Herausnehmen des Batteriehalters 1 aus der Aufnahmekammer 18 unter zur Hilfenahme nur einer Hand zu ermöglichen, ist die Halterung 22 mit einem Federhaken 24 versehen, an dem das Endteil des Halters 1 bei der Montage des Halters vorbeigedrückt werden kann. Wenn das Endteil des Halters 1 mit einer Hand nach unten gedrückt wird, gleitet das Endteil des Halters 1 an der gebogenen Fläche des Hakens vorbei und veranlaßt eine Auslenkung des elastischen Teils 25 aus seiner Normallage, wodurch der Endteil des Halters 1 an dem Haken 24 nach unten rutscht und von dem gebogenen Teil des Hakens nach unten gedrückt wird. Der Klemmbereich

26 der Halterung 22 nimmt dann den Halter 1 an beiden Seiten auf. Bei der Herausnahme des Halters 1 wird der Haken 24 von dem Halter in nahezu senkrechter Richtung bezüglich der gebogenen Oberfläche des Hakens 24 weggedrückt, wobei der elastische Teil 25 der Halterung 22 nach unten bewegt wird und dabei den Halter 1 nach oben drückt. Der Halter wird dann um die Achse 21 gedreht und aus dem Stecker 19 gezogen. Auf diese Weise ist der Batteriehalter 1 also mit einer Hand einsetzbar und wieder herausnehmbar. Außerdem ist die Halterung 22 äußerst wirtschaftlich herzustellen, da sie nur aus einem Preßteil besteht. Bei dem genannten Einsetz- und Auswechselvorgang läßt sich auch ein Einrastmechanismus verwenden.

Die Wärmeableitung, die besonders bezüglich der kürzlich entwickelten, im Rahmen dieser Erfindung bevorzugt benutzten Nickel-Cadmiumzellen eine große Rolle spielt, soll nun anhand Fig.8 näher erläutert werden. Wenn sich die Batterie in der in Fig.8 dargestellten Position befindet, so sorgt der hochgestellte Teil 27 des Halteglieds 25, daß der Batteriehalter 1 von der Bodenfläche der Batteriehaltekammer entfernt bleibt Ebenso ist die Stirnplatte des Halters 1, in die der Stecker 19 einführbar ist, so ausgebildet, daß der Halter 1 die Bodenfläche der Kammer 18 nicht berührt. Die Höhe des Steckers 19 wird entsprechend festgelegt.

Bei einer derartigen Lage des Batteriehalters 1 strömt Kühlluft 28 durch die Belüftungsöffnungen 29 in die Kammer 18 und kühlt wirkungsvoll die gesamte Oberfläche des Halters 1, während diese Luft an dem Halter vorbei an dessen hinteres Ende strömt Die von dem Batteriehalter 1 durch den synthetischen, thermokontraktiven Kunstharzfilm emittierte Wärme wird auf diese Weise wirkungsvoll abgeführt.

Der erfindungsgemäße Batteriehalter enthält, wie schon erwähnt, eine isolierende Trennwand 12, die zur Aufnahme der Zellensäulen dient und das Rückgrad des ganzen Halters darstellt, wobei der Halter insgesamt

ίο nur durch einen synthetischen, thermokontraktiven Kunstharzfilm verpackt ist und gegenüber Verformungen, wie z. B. gegen Verbiegen, gesichert ist

Da außerdem keines der metallischen Teile, wie z. B. die Verbindungsglieder 15, des Verbindungsglied 17, die Anschlußsockel 6 und die Verbindungskappe 9 von dem Halter nach außen abstehen, ist die Verpackung mit dem synthetischen, thermokontraktiven Kunstharzfilm 11 einfach, und die Zellen 2 des Halters sind vor einem durch Unachtsamkeit hervorgerufenen Kurzschluß geschützt.

Da der Stecker 19 an der Achse 21 drehbar gelagert ist, ist es einfach, diesen Stecker 19 in die Sockelöffnungen 5 des Halters 1 einzuführen bzw. herauszuziehen, ohne daß eine unangemessen große mechanische Beanspruchung erfolgt. Der Halter 1 läßt sich mit einer Hand in die Aufnahmekammer 18 einsetzen bzw. herausnehmen. Außerdem ist eine wirkungsvolle Wärmeableitung der erzeugten Wiirme sichergestellt

Hierzu 2 Blati Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Galvanische Batterie mit einem Halter zur Aufnahme zweier nebeneinander angeordneter Reihen von in Serie liegenden elektrischen Zellen, mit einer isolierenden Trennwand in Längsrichtung des Halters, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (12) einen X- oder H-förmigen Querschnitt besitzt, daß Sockelanschlüsse (6) im to Zwischenraum zwischen den Zellenreihen (2) angeordnet sind, daß Endplatten (3, 4) an den Stirnseiten des Halters vorgesehen sind, daß zwei Verbindungsglieder (15) an einem Ende des Halters zum Anschließen je einer Zellenreihe an je einen ^|5 Sockelanschluß (6) und ein Verbindungsglied (17) am anderen Ende des Halters (1) zum Verbinden der Zellenreihen (2) untereinander vorgesehen sind, und daß eine synthetische, thermokontraktive Kunstharzfolie (11) als Umhüllung des montierten Halters (1 — 17) vorgesehen ist.

2. Galvanische Batterie mit einem Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an der sockelartigen Stirnseite vorgesehene Endplatte (3) mit öffnungen (5) versehen ist, die sich mit den die Anschlüsse des Steckers (19) aufnehmenden Bohrungen der Sockelanschlüsse (6) decken.

3. Galvanische Batterie mit einem Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1) in Aufnahmeeinrichtungen einführbar ist, die eine Kammer (18) enthalten, in der neben dem Halter (1) ein Stecker (19) unterbringbar ist, der in die Bohrungen der Sockelanschlüsse (6) des Halters (1) einführbar und drehbar gelagert ist, wobei der Stecker (19) in eine Richtung drehbar ist, die das Einsetzen des Halters (1) in die Kammer (18) ermöglicht.

4. Galvanische Batterie mit einem Halter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (19) an einem Ende der Kammer (18) -to angeordnet ist, und daß am anderen Ende der Kammer (18) eine Halterung (22) zur Aufnahme des Sockelanschlußfreien Endes des Batteriehalters (1) vorgesehen ist.

5. Galvanische Batterie mit einem Halter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (22) zur Aufnahme des Halters (1) einen elastisch angebrachten Haken (24) mit einem angeschrägten Anfangsbereich besitzt, an dem das sockelanschlußfreie Ende des Halters (1) gleitend vorbeiführbar ist und von dem Haken (24) in einer Endstellung haltbar ist.

6. Galvanische Batterie mit einem Halter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Kammer (18) zwischen Stecker (19) und Halterung (22) eingesetzte Halter (1) mindestens an einem Ende nicht in Berührung mit den Wänden der Kammer (18) steht.