ES2955530T3

ES2955530T3 - Dispositivo de interconexión

Info

Publication number: ES2955530T3
Application number: ES17735909T
Authority: ES
Inventors: William C Bushong; Gregory J Davidson; Terrance W Gurrie; Sarah L Westcott
Original assignee: Energizer Brands LLC
Current assignee: Energizer Brands LLC
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2017-01-06
Publication date: 2023-12-04
Anticipated expiration: 2037-01-06
Also published as: AU2017205238B2; US20190027313A1; CN109478609A; AU2017205238A1; CA3010697A1; BR112018013859A2; JP2019512146A; EP3400621A1; WO2017118946A1; MX2018008466A; EP3400621A4; US10726998B2; EP3400621B1

Abstract

Un dispositivo de paso incluye un cuerpo que tiene una primera y una segunda caras extremas espaciadas longitudinalmente y una superficie interior que define una abertura que se extiende longitudinalmente a través del cuerpo, un conductor que se extiende dentro de la abertura del cuerpo y un aislante que se extiende dentro de la abertura del cuerpo transversalmente entre la abertura del cuerpo. conductor y la superficie interior del cuerpo para aislar el conductor del cuerpo, donde el conductor incluye una porción interior rodeada por el aislante y una porción exterior que se extiende más allá del aislante, teniendo la porción exterior un diámetro que es mayor que un diámetro del porción interior. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de interconexión

ANTECEDENTES

La presente invención se refiere generalmente a un dispositivo de interconexión y, de manera más particular, a un dispositivo hermético de interconexión eléctrica.

Un dispositivo de interconexión es un dispositivo eléctrico que se utiliza para transmitir electricidad a través de una pared, típicamente la pared de un alojamiento sellado. Por ejemplo, en algunos casos, puede utilizarse un dispositivo de interconexión para transmitir electricidad a través de una pared de un alojamiento electroquímico (por ejemplo, una terminal que se extiende en una batería), una pared de un alojamiento caliente (por ejemplo, un termopar que se extiende en un horno), una pared de alojamiento presurizado (por ejemplo, un enlace de comunicación que se extiende hacia un recipiente sumergible) o similares. Como tal, en algunas aplicaciones, un dispositivo de interconexión puede experimentar un ambiente hostil en al menos un lado de la pared a través de la cual se extiende (por ejemplo, el dispositivo de interconexión puede estar expuesto a sustancias corrosivas, presión incrementada y/o temperatura elevada en el interior del alojamiento sellado). Los dispositivos de interconexión también pueden utilizarse como dispositivos de interconexión térmica, que se utilizan para transmitir energía térmica a través de una pared mediante un conductor adecuado para transferencia de calor.

Existe la necesidad, por lo tanto, de un dispositivo de interconexión que permita la transferencia de electricidad a través de una pared de un alojamiento y resista de manera efectiva el ambiente hostil dentro del alojamiento para evitar la transferencia de otra materia dentro y fuera del alojamiento, al mismo tiempo que minimice tiempo y costo de fabricación.

La técnica relacionada incluye los documentos US2014/0315075 A1 y US2013/0337316 A1 que divulgan dispositivos de interconexión, y el documento US2006/0259093 A1 que divulga un conjunto de terminal de interconexión hermético con almohadillas de unión de alambre para aplicaciones de implantes humanos.

SUMARIO

La presente invención proporciona un dispositivo de interconexión de acuerdo con la reivindicación 1. Realizaciones de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes adjuntas.

En algunas realizaciones, una distancia entre la primera cara extrema y la segunda cara extrema del cuerpo es al menos tres veces el diámetro de la porción interior del conductor.

En algunas realizaciones, un diámetro exterior del cuerpo es más de cuatro veces el diámetro de la porción interior del conductor.

En algunas realizaciones, el dispositivo de interconexión es uno de múltiples dispositivos de interconexión con cada dispositivo de interconexión aislado de los otros dispositivos de interconexión.

En algunas realizaciones, un límite de resistencia a la compresión del conductor es mayor que un límite de resistencia a la compresión del aislador y en donde un límite de resistencia a la compresión del cuerpo es mayor que el límite de resistencia a la compresión del aislador.

En algunas realizaciones, el aislador se comprime al menos 5 %. En algunas realizaciones, el aislador se comprime al menos 10 %. En algunas realizaciones, el aislador se comprime al menos 15 %. En algunas realizaciones, el aislador se comprime al menos 25 %. En algunas realizaciones, el aislador se comprime al menos 50 %. En algunas realizaciones, el aislador se comprime menos del 85 %. En algunas realizaciones, el aislador se comprime menos del 80 %. En algunas realizaciones, el conductor se comprime más de 1 %. En algunas realizaciones, el conductor se comprime más de 5 %. En algunas realizaciones, el conductor se comprime más de 10 %. En algunas realizaciones, el conductor se comprime más de 15 %. En algunas realizaciones, el conductor se comprime más de 20 %. En algunas realizaciones, el conductor se comprime más de 25 %.

En algunas realizaciones, el cuerpo tiene al menos una muesca formada longitudinalmente en al menos una de la primera y segunda caras extremas, una porción de la superficie interna del cuerpo se desplaza transversalmente contra el aislador en correspondencia con al menos una muesca longitudinal para engarzar el aislador y el conductor dentro de la abertura del cuerpo y mantener un sello hermético a través del dispositivo de interconexión. En algunas realizaciones, la profundidad longitudinal de al menos una muesca es al menos 20 % de la distancia entre la primera cara extrema y el segundo extremo del cuerpo. En algunas realizaciones, la profundidad longitudinal de al menos una muesca es al menos 25 % de la distancia entre la primera cara extrema y el segundo extremo del cuerpo. En algunas realizaciones, la profundidad longitudinal de al menos una muesca es al menos 30 % de la distancia entre la primera cara extrema y el segundo extremo del cuerpo. En algunas realizaciones, la profundidad longitudinal de al menos una muesca es menor que 40 % de la distancia entre la primera cara extrema y el segundo extremo del cuerpo. En algunas realizaciones, la profundidad longitudinal de al menos una muesca es menor que 35 % de la distancia entre la primera cara extrema y el segundo extremo del cuerpo. En algunas realizaciones, la profundidad longitudinal de al menos una muesca es menor que 30 % de la distancia entre la primera cara extrema y el segundo extremo del cuerpo.

En algunas realizaciones, la porción exterior incluye una superficie adecuada para una conexión soldada.

En algunas realizaciones, el cuerpo y el conductor se fabrican del mismo material metálico y el aislador se fabrica de un material polimérico.

En algunas realizaciones, el conductor es un conductor eléctrico.

En algunas realizaciones, el conductor es un conductor térmico.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es una vista en perspectiva de un dispositivo de interconexión;

La figura 2 es una elevación lateral del dispositivo de interconexión de la figura 1;

La figura 3 ilustra una vista en planta superior del dispositivo de interconexión de la figura 1;

La figura 4 es una sección transversal del dispositivo de interconexión de la figura 3 tomada a lo largo del plano 4-4; La figura 5 es una vista en elevación lateral de un dispositivo de interconexión;

La figura 6 es una vista en perspectiva de la realización de un dispositivo de interconexión de acuerdo con la presente invención;

La figura 7 es una vista en elevación lateral del dispositivo de interconexión de la figura 6; y

La figura 8 es una vista en elevación lateral de una realización de un dispositivo de interconexión de acuerdo con la presente invención.

Caracteres de referencia correspondientes indican partes correspondientes a través de 5 las diversas vistas de los dibujos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Con referencia ahora a los dibujos, y en particular a las figuras 1-3, un dispositivo de interconexión de acuerdo con una realización generalmente se indica por el número de referencia 100. El dispositivo de interconexión 100 incluye un conductor 102, un aislador 104 que encierra al menos una porción del conductor 102, y un cuerpo 106 que encierra al menos una porción del aislador 104. En algunas realizaciones, el conductor 102 es un conductor eléctrico. En algunas realizaciones, el conductor 102 es un conductor térmico.

En la realización ilustrada, el cuerpo 106 es toda o parte de una pared de un alojamiento sellado tal como, por ejemplo, la pared extrema de un alojamiento de celda de batería de litio. El cuerpo 106 tiene caras extremas longitudinales, denominadas en la presente como primera cara 108 (por ejemplo, una cara exterior del alojamiento de batería) y una segunda cara 110 (por ejemplo, una cara interior del alojamiento de batería) espaciada longitudinalmente de la primera cara 108. Una tercera cara (por ejemplo, transversalmente exterior) 112 se extiende longitudinalmente entre la primera cara 108 y la segunda cara 110 y define ampliamente una superficie exterior del cuerpo. El cuerpo 106 también tiene una abertura 114 que se extiende longitudinalmente a través del mismo que define una superficie interna del cuerpo, así como un eje L longitudinal del cuerpo (figura 4).

El conductor 102, el aislador 104 y la superficie interna del cuerpo definido por la abertura 114 tienen un perfil en sección transversal que es sustancialmente circular (figura 3). Sin embargo, en otras realizaciones, el conductor 102 (así como el aislador 104 y la superficie interna del cuerpo 106) pueden tener cualquier forma en sección transversal tal como, por ejemplo, un cuadrado, un rectángulo, un pentágono, un hexágono, un octágono u otra forma adecuada. Aunque la abertura 114 se ubica de forma sustancialmente central en el cuerpo 106 en la realización ilustrada, la abertura 114 puede ubicarse en otra parte del cuerpo 106 sin apartarse del alcance de esta invención.

Como se utiliza en la presente, el término "interior", "hacia adentro" o cualquier variación del mismo es un modificador direccional que se refiere a una disposición que se encuentra relativamente más cerca del eje longitudinal L, y el término "exterior", "hacia afuera" o cualquier variación del mismo es un modificador direccional que se refiere a una disposición que se encuentra relativamente más lejos de la ubicación o componente al que se hace referencia. Además, como se utiliza en la presente, el término "longitud" o cualquier variación del mismo se refiere a una dimensión definida por el eje longitudinal L, y el término "ancho" o cualquier variación del mismo se refiere a una dimensión que se extiende perpendicularmente al eje longitudinal L. El término "transversal" se refiere a una dirección generalmente normal al eje longitudinal L.

Con referencia ahora a la figura 4, el conductor 102 y el aislador 104 se reciben y extienden a través de la abertura 114 del cuerpo 106. Se forma una primera muesca 116 en la primera cara 108, y se forma una segunda muesca 118 en la segunda cara 110, cada una de las muescas 116, 118 son anulares alrededor de la abertura 114 (y por lo tanto del eje longitudinal L). En otras realizaciones, el cuerpo 106 puede tener otro tamaño y forma adecuados (por ejemplo, el cuerpo 106 puede tener una forma poligonal tal como, por ejemplo, un cuadrado o rectángulo).

De manera similar, las muescas 116, 118 pueden no ser anulares en otras realizaciones (por ejemplo, al menos una de las muescas anulares 116, 118 puede ser una pluralidad de segmentos de muesca con forma de arco que forman un área anular rota, aparentemente punteada, o al menos una de las muescas 116, 118 puede tener una pluralidad de segmentos lineales o no lineales que se disponen alrededor de la abertura 114). Alternativamente, el cuerpo 106 puede tener cualquier configuración adecuada que permita que el dispositivo de interconexión 100 funcione como se describe en la presente. También debe observarse que, como se utiliza en la presente, la frase "se extiende circunferencialmente alrededor de" o cualquier variación de la misma se refiere a extenderse alrededor del perímetro de un objeto que tiene cualquier forma adecuada (por ejemplo, un cuadrado, un rectángulo, un triángulo, etc.) y no se limita a extenderse alrededor del perímetro de un objeto que tiene una forma circular.

La primera muesca 116 ilustrada se extiende generalmente de forma longitudinal en la primera cara 108 del cuerpo 106 y más particularmente tiene un contorno generalmente en forma de V que se define al menos en parte por un primer segmento interno 120 y un primer segmento externo 122 que se unen entre sí en un primer vértice 124. El primer segmento interno 120 tiene un contorno generalmente lineal y se orienta oblicuamente con respecto al eje longitudinal L.

De forma similar, la segunda muesca 118 ilustrada se extiende generalmente de forma longitudinal en la segunda cara y tiene un contorno generalmente en forma de V que se define al menos en parte por un segundo segmento interno 126 y un segundo segmento externo 128 que se unen entre sí en un segundo vértice 130. La segunda superficie interna 126 también tiene un contorno generalmente lineal y se orienta oblicuamente con respecto al eje longitudinal L. Notablemente, en la realización ilustrada, la orientación oblicua del primer segmento interno 120 y el segundo segmento interno 126 con respecto al eje longitudinal L facilita el desplazamiento del material del cuerpo 106, y más particularmente, la superficie interna del cuerpo en la abertura 114, transversalmente hacia el interior hacia el eje longitudinal L.

Más particularmente, se presiona una herramienta de engarzar en forma de V en cada una de la primera y segunda caras 108, 110 para formar las muescas 116, 118 como se describe con mayor detalle a continuación. También, cada una de la primera muesca 116 y la segunda muesca 118 se dimensiona para tener una longitud (por ejemplo, desde su cara respectiva 108, 110 longitudinalmente a su vértice respectivo 124, 130) de aproximadamente un cuarto de la longitud del cuerpo 106 medida desde la primera cara 108 a la segunda cara 110 en la abertura (por ejemplo, la longitud de la superficie interna del cuerpo). En otras realizaciones, las muescas 116, 118 pueden tener cualquier contorno y/o longitud adecuados que faciliten la posibilidad de que el cuerpo 106 funcione como se describe en la presente.

El conductor 102 ilustrado y el aislador 104 se extienden a través de la abertura 114 del cuerpo 106 con el aislador 104 encerrando (por ejemplo, que se extiende circunferencialmente alrededor de) al menos una porción del conductor 102 de manera que el aislador 104 se dispone entre el conductor 102 y el cuerpo 106 para aislar el cuerpo del conductor. El aislador 104 tiene un primer extremo 132 y un segundo extremo 134, con el primer y segundo extremos 132, 134 del aislador extendiéndose longitudinalmente hacia fuera del cuerpo 106 en los extremos opuestos de la abertura 114. El conductor 102 ilustrado también tiene primer y segundo extremos opuestos 136, 138 que se extienden longitudinalmente hacia fuera del cuerpo 106 en la abertura 114, y más particularmente en sentido longitudinal hacia fuera más allá de los extremos 132, 134 del aislador 104. En algunas realizaciones, el cuerpo 106 ilustrado tiene una longitud (desde la primera cara 108 hasta la segunda cara 110) que tiene al menos aproximadamente dos a tres veces el ancho del conductor 102 medido antes de que cualquier operación de engarce deforme el conductor 102.

Como tal, el aislador 104 entra en contacto con el cuerpo 106 a lo largo de una zona de contacto externo anular 140 que se extiende longitudinalmente desde la primera cara 108 hasta la segunda cara 110 del cuerpo 106 (por ejemplo, a lo largo de la superficie interna definida por la abertura 114). El aislador 104 entra en contacto con el conductor 102 a lo largo de una zona de contacto interno anular 142 que se extiende desde el primer extremo 132 del aislador 104 hasta el segundo extremo 134 del mismo. En la realización ilustrada, la zona de contacto externo 140 entre el aislador 104 y la superficie interna del cuerpo 106 tiene un contorno ondulado a lo largo de su longitud que incluye: un primer segmento de valle externo 144 adyacente a la primera cara 108 del cuerpo 106; un segundo segmento de valle externo 146 adyacente a la segunda cara 110 del cuerpo 106; y un segmento de pico externo 148 dispuesto axialmente entre el primer segmento de valle externo 144 y el segundo segmento de valle externo 146.

De manera similar, la zona 142 de contacto interno ilustrada tiene un contorno ondulado a lo largo de su longitud que incluye: un primer segmento de valle interno 150 adyacente a la primera cara 108 del cuerpo 106; un segundo segmento de valle interno 152 adyacente a la segunda cara 110 del cuerpo 106; y un segmento de pico interior 154 dispuesto axialmente entre el primer segmento de valle interno 150 y el segundo segmento de valle interno 152. En otras realizaciones, la zona de contacto externo 140 y/o la zona de contacto interno 142 pueden tener cualquier contorno adecuado (por ejemplo, cualquier disposición adecuada de picos y valles) que facilite la activación del aislador 104 para funcionar como se describe en la presente.

Además del aislador 104 que tiene zonas de contacto 140, 142 que se ondulan, el ancho del aislador 104, medido desde la zona de contacto interno 142 hasta la zona de contacto externo 140, varía a lo largo de su longitud desde el primer extremo 132 hasta el segundo extremo 134 del aislador 104. Más específicamente, en orden secuencialmente longitudinal desde el primer extremo 132 hasta el segundo extremo 134 del aislador 104, el ancho del aislador 104 varía de la siguiente manera: una primera región más ancha 156; una primera región más estrecha 158; una región intermedia más ancha 160; una segunda región más estrecha 162; y una segunda región más ancha 164. La primera región más estrecha 158 y la segunda región más estrecha 162 son más estrechas que la primera región más ancha 156, la región más ancha intermedia 160 y la segunda región más ancha 164.

En la realización ilustrada, la primera región más ancha 156 del aislador 104 se extiende desde el primer extremo 132 del aislador 104 hasta la primera cara 108 del cuerpo 106, y la segunda región más ancha 164 del aislador 104 se extiende desde el segundo extremo 134 del aislador 104 hasta la segunda cara 110 del cuerpo 106 (es decir, el aislador 104 es más ancho fuera del canal 114 del cuerpo 106 que en la primera y segunda caras 108, 110 del cuerpo 106). Adicionalmente, la región más ancha intermedia 160 del aislador 104 se confina, en su extensión axial, a un área entre los vértices 124, 130 de las muescas 116, 118 y, por lo tanto, se extiende a través de los segmentos de pico externo e interno 148, 154 de las zonas de contacto externas e internas 140, 142, respectivamente.

Como tal, la primera región más estrecha 158 corresponde generalmente con el primer segmento interno 120 de la primera muesca 116 y, por lo tanto, se extiende a través del primer segmento de valle interno 150 y el primer segmento de valle externo 144. De manera similar, la segunda región más estrecha 162 corresponde generalmente con el segundo segmento interno 126 de la segunda muesca 118 y, por lo tanto, se extiende a través del segundo segmento de valle interno 152 y el segundo segmento de valle externo 146. En otras realizaciones, el ancho del aislador 104 puede tener cualquier cantidad adecuada de regiones más estrechas y regiones más anchas dispuestas de cualquier manera adecuada a lo largo de su longitud y tiene cualesquier anchos adecuados entre sí que facilita la posibilidad de que el aislador 104 funcione como se describe en la presente. Además, para facilitar la deformación óptima (por ejemplo, compresión) de material en el conductor 102, el aislador 104 y el cuerpo 106 durante la operación de engarce descrita a continuación, el aislador ilustrado 104 tiene un ancho (desde la zona de contacto interno 142 hasta la zona de contacto externo 140) de aproximadamente un tercio de la mitad del ancho del conductor 102 antes de que se realice la operación de engarzado.

Similar al aislador 104, el ancho del conductor 102 también varía axialmente desde el primer extremo 132 hasta el segundo extremo 134 del aislador 104. Más específicamente, en orden secuencialmente longitudinal desde el primer extremo 132 hasta el segundo extremo 134 del aislador 104, el ancho del conductor 102 varía de la siguiente manera: una primera región más ancha 166 alineada longitudinalmente con la primera región más ancha 156 del aislador 104; una primera región más estrecha 168 alineada longitudinalmente con la primera región más estrecha 158 del aislador 104; una región intermedia más ancha 170 alineada longitudinalmente con la región más ancha intermedia 160 del aislador 104; una segunda región más estrecha 172 alineada longitudinalmente con la segunda región más estrecha 162 del aislador 104; y una segunda región más ancha 174 alineada longitudinalmente con la segunda región más ancha 164 del aislador 104. Alternativamente, el ancho del conductor 102 puede tener cualquier cantidad adecuada de regiones más estrechas y regiones más anchas a lo largo de la longitud del aislador 104 y disponerse de cualquier manera adecuada que facilite la posibilidad de que el conductor 102 funcione como se describe en la presente.

En la realización ilustrada, el conductor 102 y/o el cuerpo 106 se fabrican de un material eléctricamente conductor tal como, por ejemplo, cualquiera de (o combinación de) los siguientes materiales metálicos: aleaciones de metales; aleaciones de acero; aleaciones de aluminio; acero inoxidable; níquel; titanio; oro; plata; platino; niobio; molibdeno; aluminio; estaño; cobre; latón; bronce; zinc; e invar u otra aleación de níquel (tal como el material "Monel" o el material "Inconel" disponible de Special Metals Corporation). Para propósitos descritos con mayor detalle a continuación, la composición del material del conductor 102 ilustrado y el cuerpo 106 ilustrado son suficientemente dúctiles para permitir la deformación del material con el engarce, al mismo tiempo que también tiene un coeficiente elástico suficientemente bajo como para inhibir la recuperación de forma del material después la deformación que resulta del engarce. En otras realizaciones, el conductor 102 y el cuerpo 106 pueden fabricarse a partir de cualquier material adecuado que facilite la posibilidad de que el conductor 102 y el cuerpo 106 funcionen como se describe en la presente.

El aislante 104 ilustrado se fabrica a partir de una composición de material polimérico eléctricamente no conductor que muestra propiedades superiores mecánicas, térmicas y químicas, tales como, por ejemplo, cualquiera de (o combinación de) los siguientes materiales poliméricos: fluoruro de polivinilideno (PVDF); politetrafluoroetileno (PTFE); polisulfona (PSU); poliéter éter cetona (PEEK); clorotrifluoroetileno (CTFe ); etilenpropileno fluorado (FEP); perfluoroalcoxi (PFA); una mezcla de óxido de polifenileno (PPO) y poliestireno (PS) (tal como el material "Noryl" disponible de Sabic); polieterimida (PEI); sulfuro de polifenileno (PPS); y una película de poliimida (PI) (tal como el material "Kapton" o el material "Cirlex" disponibles de DuPont). Alternativamente, el aislador 104 puede fabricarse a partir de cualquier material adecuado que facilite la posibilidad de que el aislador 104 funcione como se describe en la presente.

Para ensamblar el dispositivo de interconexión 100, el conductor 102 y el aislador 104 se insertan a través de la abertura 114 del cuerpo 106 de manera que el aislador 104 separa (es decir, aísla) el cuerpo del conductor a lo largo de toda la superficie interna del cuerpo en la abertura. Tras la inserción inicial del conductor 102 y el aislador 104 a través de la abertura 114, los anchos respectivos del conductor 102 y del aislador son uniformes al menos a lo largo de la longitud de la superficie interna del cuerpo 106. En otras palabras, si el dispositivo de interconexión 100 fuera visto desde el punto de vista en sección transversal de la figura 4 antes de la operación de engarce descrita a continuación, las zonas de contacto interno y externo 140, 142 serían sustancialmente lineales y, de esta manera, paralelas a la superficie interna del cuerpo y, por lo tanto, del eje longitudinal L (es decir, las zonas de contacto 140, 142 no ondularían de la manera ilustrada en la figura 4).

Después de la inserción del conductor 102 y el aislador 104 a través de la abertura 114, se presiona una primera herramienta de engarzado (no mostrada) que tiene un contorno anular, generalmente en forma de V (que refleja el contorno de la primera muesca 116) en la primera cara 108 en una primera dirección D1 (es decir, longitudinalmente) que es sustancialmente paralela al eje longitudinal L. Debido a que la composición del material del cuerpo 106 es suficientemente dúctil, la configuración de la primera herramienta de engarzado forma la primera muesca 116 en la primera cara y da como resultado desplazar el material del cuerpo 106 en la superficie interior del cuerpo transversalmente hacia el interior hacia el eje longitudinal L. Esto provoca una primera protuberancia anular transversal 176 en la superficie interna del cuerpo 106. La primera protuberancia anular transversal 176 deforma (por ejemplo, comprime y/o desplaza) el material del aislador 104 y el conductor 102, por lo que engarza el dispositivo de interconexión 100 cerca de la primera cara 108 del cuerpo 106.

Más particularmente, esta acción de engarzado forma el primer segmento de valle externo 144 de la zona de contacto externo 140 y el primer segmento de valle interno 150 de la zona de contacto interno 142 de manera que la primera región más estrecha 158 se corresponde longitudinalmente con el primer segmento interno 120 de la primera muesca 116. En otras realizaciones, el contorno de la primera herramienta de engarzado que se presiona en la primera cara 108 del cuerpo 106 puede no ser anular sino, más bien, puede estar configurado para adaptarse a otros patrones deseables de la primera muesca 116, como se establece en lo anterior. Adicionalmente, la primera herramienta de engarzado puede presionarse en la primera cara 108 en cualquier dirección adecuada que facilite el desplazamiento de material del cuerpo 106 como se describe en la presente (por ejemplo, una dirección que es distinta de sustancialmente paralela al eje longitudinal L).

Ya sea antes, después o de manera simultánea de engarzar el dispositivo de interconexión 100 al formar la primera muesca 116, también se presiona una segunda herramienta de engarzar (no mostrada) que tiene un contorno anular, generalmente en forma de V (que refleja el contorno de la segunda muesca 118) en la segunda cara 110 en una segunda dirección D2 (por ejemplo, longitudinalmente) que es sustancialmente paralela al eje longitudinal L. Nuevamente, debido a que la composición del material del cuerpo 106 es suficientemente dúctil, la segunda herramienta de engarce forma la segunda muesca 118 en la segunda cara 110 y da como resultado el desplazamiento del material del cuerpo 106 en la superficie interna del cuerpo transversalmente hacia el interior hacia el eje longitudinal L. Esto provoca una segunda protuberancia anular transversal 178 en la superficie interna del cuerpo 106. La formación de esta segunda protuberancia anular 178 deforma (por ejemplo, comprime y/o desplaza) el material del aislador 104 y el conductor 102, por lo que engarza el dispositivo de interconexión 100 cerca de la segunda cara 110 del cuerpo 106.

Esta acción de engarce forma el segundo segmento de valle externo 146 de la zona de contacto externo 140 y el segundo segmento de valle interno 152 de la zona de contacto interno 142 de manera que la segunda región más estrecha 162 se alinea longitudinalmente con la segunda superficie interna 126 de la segunda muesca 118. En otras realizaciones, el contorno de la segunda herramienta de engarzado que se presiona en la segunda cara 110 del cuerpo 106 puede no ser anular sino, más bien, puede estar configurado para adaptarse a otros patrones deseables de la segunda muesca 118, como se establece en lo anterior. Adicionalmente, la segunda herramienta de engarzado puede presionarse en la segunda cara 110 en cualquier dirección adecuada que facilite el desplazamiento de material del cuerpo 106 como se describe en la presente (es decir, una dirección que es distinta de sustancialmente paralela al eje longitudinal L).

Notablemente, la primera herramienta de engarzar y la segunda herramienta de engarzar pueden ser una y la misma (es decir, una única herramienta de engarzar puede utilizarse para rebajar la primera cara 108 y la segunda cara 110). Además, se contempla que en algunas realizaciones alternativas una de la primera cara 108 y la segunda cara 110 no puedan rebajarse (es decir, el aislador 104 y el conductor 102 pueden engarzarse al marcar solo una de la primera cara 108 y la segunda la cara 110, por lo que forma solo una de las protuberancias anulares 176, 178 dentro de la abertura 114). Además, debe observarse que, aunque las protuberancias 176, 178 son anulares en la realización ilustrada debido a que las muescas 116, 118 son anulares, las protuberancias 176, 178 pueden no ser anulares en otras realizaciones, sino que, más bien, pueden tener configuraciones que se adapten a configuraciones de muesca alternativas, no anulares, como se establece en lo anterior.

Como resultado de las operaciones de engarzado que incluyen las operaciones de engarzado de un lado y de dos lados descritos en la presente, la región más ancha intermedia 160 del aislador 104 se dispone longitudinalmente entre la primera y segunda regiones más estrechas 158, 162 del aislador 104 de tal manera que al menos una porción de la región más ancha intermedia 160 del aislador 104 se confina por la primera protuberancia anular 176 y la segunda protuberancia anular 178 del cuerpo 106. Adicionalmente, la región intermedia más ancha 170 del conductor 102 también se dispone longitudinalmente entre la primera y la segunda regiones más estrechas 158, 162 del aislador 104 de manera que al menos una porción de la región más ancha intermedia 170 del conductor 102 se confina por la primera región más estrecha 158 y la segunda región más estrecha 162 del aislador 104.

Además, debido a que la primera y segunda regiones más anchas 156, 164 del aislador 104 (que se disponen en el exterior de la abertura 114) son demasiado anchas para ajustarse en la abertura 114 después del engarce (es decir, debido, al menos en parte, al material del aislador 104 que se desplaza longitudinalmente desde dentro de la abertura 114 al exterior del cuerpo 106), la primera región más ancha 156 del aislador 104 se mantiene en el exterior del cuerpo 106 por la primera cara 108, y la segunda región más ancha 164 del aislador 104 se mantiene en el exterior de la abertura 106 por la segunda cara 110.

Con esta disposición, se inhibe el movimiento del conductor 102, el aislador 104 y el cuerpo 106 uno con relación al otro en paralelo al eje longitudinal L (por ejemplo, durante el ciclo térmico debido a fluencia o expansión térmica), y se mantiene un cierre hermético en el dispositivo de interconexión 100 a través de la abertura 114 del cuerpo 106. Sin embargo, a pesar de esto, el aislador 104 (por ejemplo, la primera región más estrecha 158 del aislador 104 y la segunda región más estrecha 162 del aislador 104) todavía puede expandirse y contraerse para adaptarse a las diferencias en los coeficientes de expansión térmica que pueden existir entre la composición de material del conductor 102 y la composición de material del cuerpo 106 (es decir, en algunas realizaciones, el cuerpo 106 puede fabricarse de un primer material metálico, y el conductor 102 puede fabricarse de un segundo material metálico que es diferente del primer material metálico). Opcionalmente, la superficie interna del cuerpo 106 a lo largo de la zona de contacto externo 140, y/o la superficie del conductor 102 a lo largo de la zona de contacto interno 142, puede ser rugosa (por ejemplo, mediante chorro de arena, lijado, moleteado o granallado) para ayudar a inhibir el movimiento relativo del cuerpo 106, el aislador 104 y el conductor 102 a lo largo del eje longitudinal L después del engarce.

De esta manera, el dispositivo de interconexión 100 permite la transmisión eléctrica a través de un cuerpo (por ejemplo, una pared de un alojamiento) a la vez que evita la transferencia de gas, líquido o materia sólida a través del cuerpo. Debido a la geometría de las muescas 116, 118 formadas por la herramienta de engarzado, y la ubicación de la deformación resultante (por ejemplo, compresión) del aislador 104, el dispositivo de interconexión 100 puede acomodar el uso de materiales eléctricamente conductores con diferentes coeficientes de temperatura de expansión mientras se mantiene la hermeticidad tras el ciclo térmico. El dispositivo de interconexión 100 también ofrece una resistencia química mejorada debido a la gama más amplia de composiciones de materiales metálicos que se encuentran disponibles para el cuerpo 106 y el conductor 102, y debido a la gama más amplia de composiciones de materiales poliméricos que se encuentran disponibles para el aislador 104. Los materiales y procesos descritos en la presente para fabricar el dispositivo de interconexión 100 son relativamente económicos, dando como resultado en un ensamble de bajo costo.

Un beneficio adicional asociado con el dispositivo de interconexión 100 es que el cuerpo 106 puede formarse integralmente como uno con un objeto a través del cual se desea la transmisión eléctrica (por ejemplo, el cuerpo 106 puede ser la pared del alojamiento tal como un alojamiento de celda de batería en la que se va a transmitir electricidad, a diferencia del cuerpo 106 que se forma por separado y acoplado a la pared del alojamiento). Esto es posible debido a que, en comparación con tener las muescas 116, 118 formadas en la tercera cara 112 (por ejemplo, superficie externa) del cuerpo 106 (es decir, a diferencia de la(s) herramienta(s) de engarce presionadas transversalmente en el cuerpo 106 en una dirección D3 que es sustancialmente perpendicular al eje longitudinal L del canal 114), las muescas 116, 118 se forman longitudinalmente en la primera y segunda 108, 110 (es decir, la(s) herramienta(s) de engarzado se presionan dentro del cuerpo 106 en direcciones D1, D2 que son sustancialmente paralelas al eje longitudinal L del canal 114), lo que significa que la operación de engarzado puede producirse después de que el conductor 102 y el aislador 104 ya se han insertado a través de la pared del alojamiento en la cual se desea transmitir electricidad. Por lo tanto, en la realización ilustrada, la tercera cara 112 del cuerpo 106 no se rebaja transversalmente con el fin de engarzar el conductor 102 y el aislador 104 (es decir, la tercera cara 112 está libre de una muesca que da lugar a engarzado del aislador 104 y el conductor 102). De esta manera, el dispositivo de interconexión 100 descrito en la presente facilita la eliminación de la necesidad de un cuerpo que se separa de, y se acopla a, la pared del alojamiento después del engarce.

El dispositivo de interconexión 100 descrito en la presente también alivia diversas limitaciones asociadas con los sellos de vidrio a metal y los sellos herméticos epóxicos en dispositivos de interconexión. Más específicamente, los dispositivos de interconexión de vidrio a metal requieren que el alojamiento y el elemento conductor tengan coeficientes de expansión térmica estrechamente correlacionados a los del vidrio con el fin de evitar daños al sello tras el ciclo térmico. Como resultado, en dispositivos de interconexión que tienen sellos de vidrio a metal, sólo se encuentra disponible una disposición más estrecha de materiales para su uso como la composición de material del cuerpo, de la cual es probable que se excluyan el aluminio y otros metales que tengan coeficientes de expansión térmica mayores. De manera similar, cuando se compara con el dispositivo de interconexión descrito en la presente memoria, los dispositivos pasantes que tienen sellos epóxicos también se limitan en compatibilidad química a través de un intervalo de temperatura más estrecho.

En algunas realizaciones, la distancia entre la cara extrema del primer extremo 136 del conductor 102 y la cara extrema del segundo extremo 138 del conductor 102 es al menos tres veces el diámetro del conductor 102. En algunas realizaciones, el diámetro exterior del cuerpo 106 es al menos cuatro veces el diámetro del conductor 102. En algunas realizaciones, el límite de resistencia a la compresión de los materiales utilizados para formar el conductor 102 y el cuerpo 106 son mayores que el límite de resistencia a la compresión del material utilizado para formar el aislador 104.

La operación de engarce o forjado para asegurar el conductor 102, el aislador 104 y el cuerpo 106 entre sí (por ejemplo, la operación de engarce descrita en lo anterior con referencia al dispositivo de interconexión 100) puede comprimir el conductor 102 y el aislador 104 en diversos grados. La compresión del conductor 102 se mide al comparar el diámetro exterior mínimo de un segmento de valle 150 o 152 después del engarzado al diámetro exterior del conductor original no comprimido 102 antes del engarce. En diferentes realizaciones, el conductor 102 se comprime más de 1 %, más de 5 %, más de 10 %, más de 15 %, más de 20 % y más de 25 %. La compresión del aislador 104 se mide al comparar el diámetro exterior mínimo de un segmento de valle 144 o 146 después del engarzado al diámetro exterior del aislador no comprimido original 104 antes del engarzado. En diferentes realizaciones, el aislador 104 se comprime al menos 5 %, al menos 10 %, al menos 15 %, al menos 25 %, al menos 50 %, menos de 85 % y menos de 80 %.

La operación de engarce o forjado para asegurar el conductor 102, el aislador 104 y el cuerpo 106 entre si (por ejemplo, la operación de engarce descrita en lo anterior con referencia al dispositivo de interconexión 100) puede formar muescas 116, 118 de profundidades variables. La profundidad se mide longitudinalmente desde la cara extrema 108, 110 hasta el vértice 124, 130 de la muesca 116, 118. En diferentes realizaciones, la profundidad de las muescas 116, 118 en comparación con la longitud del cuerpo 106, medida desde la primera cara 108 hasta la segunda cara 110 en la abertura (por ejemplo, la longitud de la superficie interna del cuerpo) es al menos 20 %, al menos 25 %, al menos 30 %, menos de 40 %, menos de 35 % y menos de 30 %.

La figura 5 ilustra un dispositivo de interconexión 200 de acuerdo con una realización ejemplar. El dispositivo de interconexión 200 es similar en muchos aspectos al dispositivo de interconexión 100. El dispositivo de interconexión 200 incluye un conductor 202, un aislador 204 que encierra al menos una porción del conductor 202, y un cuerpo 206 que encierra al menos una porción del aislador 204.

En la realización ilustrada, el cuerpo 206 es toda o parte de una pared de un alojamiento sellado tal como, por ejemplo, la pared extrema de un alojamiento de celda de batería de litio. El cuerpo 206 tiene caras extremas longitudinales, denominadas en la presente como primera cara 208 (por ejemplo, una cara exterior del alojamiento de batería) y una segunda cara 210 (por ejemplo, una cara interior del alojamiento de batería) espaciada longitudinalmente de la primera cara 208. Una tercera cara (por ejemplo, transversalmente exterior) 212 se extiende longitudinalmente entre la primera cara 208 y la segunda cara 210 y define ampliamente una superficie exterior del cuerpo. El cuerpo 206 también tiene una abertura 214 que se extiende longitudinalmente a través del mismo que define una superficie interna del cuerpo, así como un eje L longitudinal del cuerpo.

El conductor 202 tiene una porción interior 215 rodeada por el aislador 204 y una porción exterior 217 que se extiende más allá del aislador 204 y se ubica fuera del cuerpo 206. El diámetro (o ancho) 219 de la porción exterior 217 es mayor que el diámetro (o ancho) 221 de la porción interior 215. Como se ilustra, el diámetro 219 de la porción exterior 217 es sustancialmente el mismo que el diámetro exterior (o ancho) 225 del aislador 204. En algunas realizaciones, el diámetro 219 de la porción exterior 217 es mayor o menor que el diámetro exterior 225 del aislador 204.

El diámetro incrementado 219 de la porción exterior 217 proporciona un área de superficie relativamente grande en la cara extrema 223 del conductor 202. Esta área de superficie relativamente grande es particularmente adecuada para una conexión soldada y facilita soldar o unir los componentes adicionales al conductor 202 en comparación con el dispositivo de interconexión 100. Una soldadura más sencilla puede reducir el tiempo de ensamblaje, los costos y la complejidad. Como se ilustra, la cara extrema 223 de la porción exterior 217 del conductor es plana. La cara extrema plana 223 es perpendicular al eje longitudinal de la porción interior 215 del conductor 202. En algunas realizaciones, el dispositivo de interconexión 200 que incluye dos porciones exteriores 217, una formada en el primer extremo 236 del conductor 202 y la otra formada en el segundo extremo 238 del conductor 202.

Las figuras 6-7 ilustran un dispositivo de interconexión 300 de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención. El dispositivo de interconexión 300 es similar en muchos aspectos a los dispositivos de interconexión 200 y 100. El dispositivo de interconexión 300 incluye un conductor 302, un aislador 304 que encierra al menos una porción del conductor 302, y un cuerpo 306 que encierra al menos una porción del aislador 304.

En la realización ilustrada, el cuerpo 306 es toda o parte de una pared de un alojamiento sellado tal como, por ejemplo, la pared extrema de un alojamiento de celda de batería de litio. El cuerpo 306 tiene caras extremas longitudinales, denominadas en la presente como primera cara 308 (por ejemplo, una cara exterior del alojamiento de batería) y una segunda cara 310 (por ejemplo, una cara interior del alojamiento de batería) espaciada longitudinalmente de la primera cara 308. Una tercera cara (por ejemplo, transversalmente exterior) 312 se extiende longitudinalmente entre la primera cara 308 y la segunda cara 310 y define ampliamente una superficie exterior del cuerpo. El cuerpo 306 también tiene una abertura 314 que se extiende longitudinalmente a través del mismo que define una superficie interna del cuerpo, así como un eje L longitudinal del cuerpo.

El conductor 302 tiene una porción interior 315 rodeada por el aislador 304 y una porción exterior 317 que se extiende más allá del aislador 304 y se ubica fuera del cuerpo 306. La porción exterior 317 incluye una porción aplanada 327 con un diámetro (o ancho) 319 que es mayor que el diámetro (o ancho) 321 de la porción interior 315. En algunas realizaciones, el diámetro 319 de la porción aplanada 327 es sustancialmente el mismo que el diámetro exterior (o ancho) 325 del aislador 304. En algunas realizaciones, el diámetro 319 de la porción aplanada 327 es mayor o menor que el diámetro exterior 325 del aislador 304.

La porción aplanada 327 proporciona un área de superficie relativa grande en la porción exterior 317 del conductor 302. Esta área de superficie relativamente grande es particularmente adecuada para una conexión soldada y facilita soldar o unir los componentes adicionales al conductor 302 en comparación con el dispositivo de interconexión 100. Una soldadura más sencilla puede reducir el tiempo de ensamblaje, los costos y la complejidad.

La porción exterior 317 del conductor 302 puede doblarse con respecto a la porción interior 315, de modo que la superficie plana 329 de la porción aplanada 327 es perpendicular al eje longitudinal de la porción interior 315 del conductor 302. Tal doblado puede realizarse después de una operación de engarce o forjado para asegurar el conductor 302, el aislador 304 y el cuerpo 306 entre sí (por ejemplo, la operación de engarce descrita en lo anterior con referencia al dispositivo de interconexión 100). En algunas realizaciones, la porción aplanada 327 del conductor 302 se forma antes de que el conductor 302 se inserte en el cuerpo 306 para formar una porción aplanada previamente. En algunas realizaciones, la porción aplanada 327 del conductor 302 se forma después de que el conductor 302 se inserta en el cuerpo 306. La porción exterior 317 del conductor 302 incluye un cuello 331 que conecta la porción interior 315 con la porción aplanada 327. El diámetro (o ancho) 333 del cuello 331 es menor que el diámetro 319 de la porción aplanada. El diámetro 333 más pequeño del cuello 331 permite que la porción exterior 317 se doble alrededor de un radio relativamente pequeño, en comparación con un conductor en el cual la porción aplanada era la totalidad de la porción exterior. El radio de curvatura relativamente pequeño ayuda a mantener la porción aplanada 327 relativamente cerca de la cara 308 del cuerpo 306. Esto ayuda a mantener pequeño o compacto el tamaño total del dispositivo de interconexión 300, lo cual puede ayudar a formar dispositivos (por ejemplo, paquetes de baterías) en los que múltiples dispositivos de interconexión se disponen uno al lado del otro. En tal dispositivo, los dispositivos de interconexión individuales podrían aislarse por separado entre sí.

La figura 8 ilustra una realización alternativa del dispositivo de interconexión 300 que incluye dos porciones aplanadas 327, una formada en el primer extremo 336 del conductor 302 y la otra formada en el segundo extremo 338 del conductor 302.

Las diversas realizaciones de los dispositivos de interconexión discutidos en la presente son similares entre sí en muchos aspectos y las enseñanzas específicas de una realización pueden aplicarse o combinarse con las enseñanzas de las otras realizaciones sin apartarse del alcance de la invención de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

Cuando se presentan elementos de la presente invención o la(s) realización(es) preferida(s) de los mismos, los artículos "un", "una", "el" y "tal" pretenden significar que existe uno o más de los elementos. Los términos "que comprende", "que incluye" y "que tiene" pretenden ser inclusivos y significa que pueden existir elementos adicionales distintos de los elementos listados.

Ya que podrían hacerse vados cambios en las construcciones anteriores sin apartarse del alcance de la invención de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas, se pretende que toda la materia contenida en la descripción anterior o mostrada en los dibujos anexos deberá interpretarse como ilustrativa y no en un sentido limitante.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de interconexión (300) que comprende:

un cuerpo (306) que tiene una primera y segunda caras de extremo longitudinalmente espaciadas (308, 310) y una superficie interior que define una abertura (314) que se extiende longitudinalmente a través del cuerpo;

un conductor (302) que se extiende dentro de la abertura (314) del cuerpo; y

un aislante (304) que se extiende dentro de la abertura (314) del cuerpo transversalmente intermedia al conductor (302) y a la superficie interior del cuerpo (306) para aislar el conductor del cuerpo;

en el que el conductor (302) comprende una porción interior (315) rodeada por el aislante (304) y una porción exterior (317) que se extiende más allá del aislante (304);

caracterizado por que la porción exterior (317) está doblada con respecto a la porción interior (315) y dicha porción exterior (317) define:

una porción aplanada (327) que tiene una anchura mayor que un diámetro de la porción interior (315); y un cuello (331) que se extiende entre la porción interior (315) y la porción aplanada (327), en el que el cuello (331) tiene una anchura (333) menor que la anchura (319) de la porción aplanada (327) y define un radio de curvatura entre la porción interior (315) y la porción aplanada (327).

2. El dispositivo de interconexión según la reivindicación 1, en el que la anchura de la porción exterior (317) es menor que un diámetro exterior (325) del aislador (304).

3. El dispositivo de interconexión según la reivindicación 1, en el que la porción exterior (317) incluye una superficie adecuada para una conexión soldada.

4. El dispositivo de interconexión según la reivindicación 1, en el que el cuerpo (306) y el conductor (302) están fabricados del mismo material metálico y el aislante (304) está fabricado de un material polimérico.

5. El dispositivo de interconexión según la reivindicación 1, en el que el conductor (302) comprende un conductor eléctrico o un conductor térmico.

6. El dispositivo de interconexión según la reivindicación 1, en el que la porción aplanada (327) incluye una superficie plana que es perpendicular a un eje longitudinal de la porción interior (315), o incluye una superficie plana que está en ángulo con respecto a un eje longitudinal de la porción interior (315), o se forma en el conductor antes de que el conductor (302), el aislante (304), y el cuerpo (306) se fijen entre sí, o se forma en el conductor (302) después de que el conductor (302), el aislante (304), y el cuerpo (306) se fijen entre sí.

7. El dispositivo de interconexión según la reivindicación 1, en el que el dispositivo es para una celda de batería que tiene una carcasa que incluye una pared, comprendiendo el cuerpo (306) del dispositivo de interconexión al menos parte de la pared de la carcasa de la celda de batería.

8. El dispositivo de interconexión según la reivindicación 1, en el que el cuerpo (306) está fabricado a partir de un primer material metálico, el conductor (302) está fabricado a partir de un segundo material metálico diferente del primer material metálico, y el aislante (304) está fabricado a partir de un material polimérico.

9. El dispositivo de interconexión según la reivindicación 1, en el que el aislante (304) al menos uno de ellos aísla eléctrica y térmicamente el cuerpo del conductor.

10. El dispositivo de interconexión según la reivindicación 1, en el que el conductor (302) comprende además una segunda porción exterior (317) del conductor opuesta a la primera porción exterior, comprendiendo la segunda porción exterior una segunda porción aplanada (327).

11. El dispositivo de interconexión según la reivindicación 10, en el que un diámetro de la segunda porción aplanada (327) es mayor que el diámetro de la porción interior (315).