HU193450B - Arrangement for the electrical connection of accumulator cells - Google Patents

Description

A találmány tárgya elrendezés szomszédos akkumulátorcellák, főleg közös műanyag cellafallal elválasztott akkumulátorcellák akkumulátortelepen belüli villamos összekapcsolására.

Az ismert prizmás akkumulátortelepek, például nikkel-kadmium-akkumulátorok alapvetően kétféle elrendezésben készülnek. Az egyik megoldás szerint a kívánt akkumulátortelep-konfiguráció az alkalmazástól függően összekapcsolt külön akkumulátorcellákból épül fel. A másik megoldás az egybeépített akkumulátortelep. Az első megoldást, ahol az akkumulátortelep külön akkumulátorcellákból épül fel, és külső körvonala az alkalmazásnak megfelelően alakítható ki, monoblokk-elrendezésnek, a másik megoldást, ahol az akkumulátortelep közös cellafallal összekapcsolt akkumulátorcellákból van kialakítva, blokk-elrendezésnek nevezzük.

Az akkumulátorcellák kivezetései közötti villamos kapcsolatot többnyire az akkumulátorcellák tetején elrendezett összeköttetés biztosítja. Blokk- és monoblokk-elrendezésű akkumulátortelepek esetén az összeköttetés a közös cellafalakon keresztül is megvalósítható. A belső összeköttetés előnye, hogy általa az akkumulátortelep méretei — magassága —, ezáltal az anyagráfordítás és az akkumulátortelep súlya csökkenthető. Hátránya azonban, hogy kedvezőtlen hőszóródást, és hibakeresés esetén nehéz hozzáférhetőséget eredményez.

A megfelelő elrendezést az adott alkalmazástól függően kell megválasztani.

Monoblokk-elrendezésű akkumulátortelepek akkumulátorcelláinak elektromos összekapcsolására különböző műszaki megoldások ismertek. Az ileny akkumulátortelepekben az elektródarendszert általában függőleges elválasztású, felfelé nyitott elrendezésben szerelik, így a kivezetések összekapcsolás céljából könnyen hozzáférhetők.

Blokk-elrendezésű akkumulátortelepek kivezetéseinek belső összekapcsolására azonban ugyanez nem mondható el. Az ilyen célra alkalmazott elektródacellák foglalatának az elektródalemezek felületével párhuzamos egyik oldala nyitott. Két ilyen foglalat összekapcsolásakor az egyik elektródacella foglalatának nyitott oldallal ellentétes síkját a másik elektródacella nyitott oldalához illesztik. Ez a sík képezi a két szomszédos elektródacella közötti válaszfalat. Az elektródacellák kivezetéseinek összekapcsolása is a közös válaszfalon keresztül történik. A szerelés során tehát első lépésben az első elektródarendszert az első elektródacella-foglalatban helyezik el, majd a másik elektródacella-foglalatot az első elektródacella-foglalat nyitott oldalához illesztik, ezután a második elektródarendszert elrendezik a második elektródacella-foglalatban, végül az első és második elektródarendszerek kivezetéseit összekapcsolják, és így tovább.

A fentiekből kitűnik, hogy a különböző típusú akkumulátorrendszerektől függően az összekapcsolással szemben támasztott követelmények is különbözők. A telepek gyártásának hatékonyabbá tétele érdekében célszerű olyan összekapcsolásokat alkalmazni, amelyek különböző típusú akkumulátor-rendszerekben azonos vezetősín és kivezetés segítségével valósíthatók meg.

Ilyen megoldást ismertet például a 003 133 számú európai közrebocsátási irat. Az itt ismertetett megoldás két szomszédos akkumulátorcella között egy közös műanyag cellaíal nyílásán keresztül csavarkötés révén megvalósított átvezetéssel létesít elektromos kapcsolatot. Az elrendezésben az elválasztó cellafal mindkét oldalán elektródalemezeket egymással összekapcsoló vezetősín van elrendezve. A csavarkötés, amely a vezetősínek szárán és a műanyag cellafalon kialakított koncentrikus nyílásokon van átvezetve, öszszekapcsolóelemet tartalmaz, amely az egyik vezetősín szárához menetes rész és csavaranya, a másik szárához menetes zsákfurat és csavar segítségével van rögzítve. A csavarkötés megfeszítését az összekapcsolóelem körül elrendezett gyűrűs alátét biztosítja, megbízható kapcsolatot és érintkezést hozva létre ezáltal.

A megoldás hátránya, hogy a bonyolult elrendezés mind a szükséges alkatelemeket, mind pedig a szerelési műveleteket tekintve viszonylag költséges.

A találmánnyal célunk akkumulátorcellák megbízható és egyszerűen kivitelezhető elektromos összekapcsolásának megvalósítása, amelynek révén az ismert megoldások hiányosságai kiküszöbölhetők.

A kitűzött feladatot olyan elrendezés kialakításával oldottuk meg, amelyben műanyag cellafal nyílásához mindkét oldalról vezetősín függőleges lemezén kialakított furat van illesztve, ahol a vezetősín vízszintes lemeze elektródákat kapcsol össze, továbbá a nyíláson és a furatokon csavar van átvezetve, amely ellenoldali csavaranyával csavarkötést képez, ahol a találmány szerint a csavar körül, a két vezetősín függőleges lemezei között gyűrűs alátétet rendeztünk el, amelynek anyaga a műanyag cellafal anyagánál keményebb, külső átmérője vezetősínek függőleges lemezén kialakított furat átmérőjénél nagyobb és vastagsága a cellafal vastagságánál kisebb, továbbá a vezetősínek függőleges lemezeit szorosan a cellafal két oldalához illesztettük, és a csavarkötéssel a gyűrűs alátétnek feszítettük, úgy, hogy vezetősínek függőleges lemezei a cellafal közéjük ékelődött részével zárókötést képeznek.

A találmány szerinti megoldásban összekapcsolóelemként a műanyag cellafalat és a vezetősínek szárát használtuk fel, egyszerű csavarkötés segítségével, így minimális számú alkatelemmel megbízható elektromos öszszeköttetést és az akkumulátorcellák megfelelő összekapcsolását tudtuk biztosítani.

-2193450

A csavar a találmány szerint a csavarfej felőli vezetősín függőleges lemezének furatában sajtoló illesztéssel rögzíthető. Ez a megoldás különösen olyan elrendezések esetében célszerű, amelyeknél a vezetősínek egyike a végső összeszerelés során lesz lezárva. A furatban való rögzítést előnyösen úgy oldottuk meg, hogy a csavar szárának külső felületén, a csavarfej felé eső részen alkotóirányú rovátkázást alakítottunk ki, amelynek hossza a vezetősín függőleges lemeze vastagságának felel meg. A rovátkázás és a csavarfej között lekerekített profilú, sima átmenetet képeztünk ki, amely a csavarnak a furat élén való illesztett felfekvését biztosítja.

Ennél a kialakításnál a csavar a vezetősínben rögzíthető, így a csavarkötés olyan esetekben is meghúzható, amikor a csavarfej szerszámmal nem hozzáférhető.

A találmány előnyös kiviteli alakjánál a cellafal nyílása körül a cellafal mindkét oldalán a cellafal síkjából kinyúló legalább egy gyűrű alakú záróperemet képeztünk ki, előnyösen háromszögkeresztmetszettel, amelyen a vezetősín függőleges lemeze zárt illesztéssel fekszik fel.

A gyűrűs alátét a találmány szerint előnyösen elektromosan vezető anyagból, körkeresztmetszettel alakítottuk ki.

A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük. A rajzon:

Az 1. ábrán a találmány szerinti elrendezés példakénti kiviteli alakjával kialakított akkumulátortelep részletét tüntettük fel, függőleges metszetben:

A 2. ábrán a találmány szerinti, lemezeivel egymásra merőlegesen meghajlított vezetősin-pár példakénti kiviteli alakját tüntettük fel, nézetben:

A 3. ábrán a cellafal részletének keresztmetszetét ábrázoltuk, nagyított léptékben:

A 4. ábrán az alkalmazott csavar példakénti kiviteli alakját tüntettük fel oldalnézetben, nagyított léptékben.

Amint az 1. ábrából kitűnik, önmagában ismert akkumulátortelep szomszédos 12 és 14 akkumulátorcellái között a találmány szerinti 10 elrendezés létesít elektromos kapcsolatot. Az önmagukban ismert 12 és 14 akkumulátorcellák függőleges műanyag 18 cellefal választja el, amelyben 16 nyílás van kiképezve. A 12 és 14 akkumulátorcellákban a pozitív és negatív lemezek a 18 cellafallal párhuzamosan, függőlegesen vannak elrendezve.

A rajz szerinti kiviteli példában az egyes akkumulátorcellák pozitív lemezeit 20 vezetősín, negatív lemezeit pedig 22 vezetősín kapcsolja össze elektródacsoporttá. Az egymásra merőlegesen meghajlított 20 és 22 vezetősíneknek függőleges 24, illetve 26 lemezük van, amelyeken körkeresztmetszetű 28, illetve 30 furatok vannak kialakítva. A 28 és 3Q'íuratok a műanyag 18 cellafal 16 nyílásával koncentrikusan vannak elrendezve. A 28 és 30 furatokon, valamint a 16 nyíláson 32 csavar van átvezetve, amely ellenoldali 34 csavaranyával csavarkötést képez.

A 20 és 22 vezetősínek 24, illetve 26 lemezei szorosan a 18 cellafalhoz vannak illesztve. A 32 csavar körül, a 24 és 26 lemezek között 36 gyűrűs alátét van elrendezve. A 36 gyűrűs alátét külső átmérője a 28 és 30 furatok külső átmérőjénél nagyobb, szélessége a 18 cellafal vastagságánál kisebb, anyaga pedig a műanyag 18 céllafal anyagánál keményebb. A 18 cellafal 16 nyílásában elrendezett 36 gyűrűs alátét a csavarkötés révén a 20 és 22 vezetősínek 24 és 26 lemezei közé van préselve, ami egyrészt elektromos kapcsolatot létesít a 20 és 22 vezetősínek között, másrészt tartós rögzítést biztosít. A 18 cellafal 24 és 26 lemezek közé beékelődött része plasztikusan deformálódik, ami megbízható zárótömítést eredményez.

A 28 és 30 furatok előnyösen a hajlított 20 és 22 vezetősínek belső oldala felőli préseléssel vannak kialakítva, így a 32 csavar csavarfeje, illetve 34 csavaranya irányában sorjamentesek.

Az előnyösen kovácsolással és hengerelt menettel kialakított 32 csavar külső felületén, a csavarfej felé eső végén 38 rovátkázás van kialakítva. A célszerűen alkotóirányú 38 rovátkázás hossza a függőleges 24 és 26 lemezek vastagságának felel meg. A 32 csavarnak a 38 rovátkázás és a csavarfej közötti rövid átmeneti szakasza a csavarfej irányába szélesedő, lekerekített profilú sima 40 átmenetként van kiképezve. A 40 átmenet példakénti kialakítása a 28 furat élén való zárt felfekvést biztosít.

Az önmagukban ismert 12 és 14 akkumulátorcellák müanyagfoglalata fröccsöntéssel, előnyösen hőre lágyuló műanyagból, például polipropilénből van kialakítva, amely bizonyos mértékű deformációt enged meg az anyag folytonosságának károsodása, például repedés nélkül. A 16 nyílás egyszerűbb kialakítása céljából a 18 céllafal megfelelő helyein 42 és 44 anyagvékonyodás van kiképezve. A 16 nyílás a 18 cellafal mindkét oldalán 46, 48, 50 és 52 záróperemekkel van körülvéve, amelyek a 18 cellafa! síkjából háromszögkeresztmetszettel kinyúló gyűrűként a 18 cellafal anyagából vannak kiképezve. A 20 és 22 vezetősínek függőleges 24, illetve 26 lemezei a 46, 48, 50 és 52 záróperemeken alakzáróan fekszenek fel.

A 36 gyűrűs alátét, amely a 18 cellafal 16 nyílásában a 32 csavar körül van elrendezve, előnyösen vezetőanyagból, körkeresztmetszettel van kialakítva. A 18 gyűrűs alátétnek magának záró-funkciója nincs, ezért nem követelmény, hogy folytonos gyűrű legyen. Legegyszerűbben kialakítható fémhuzalból, előnyösen vashuzalból, amely nagy méretpontosság mellett is igen olcsó.

A csavarkötés rögzítését, így a megbízható elektromos kapcsolatot a 20 és 22 vezetősínek függőleges 24 és 26 lemezei, illetve 3

-3193450 a 36 gyűrűs alátét közötti nagy fajlagos felületi összenyomás biztosítja, amely legegyszerűbben körkeresztmetszetű gyűrűs alátét alkalmazásával érhető el.

A szomszédos akkumulátorcellák közötti, a találmány szerinti elrendezéssel létrehozott lezárás igen jó. Tökéletes lezárást nem biztosít ugyan, de ez akkumulátorcellák esetében nem is szükséges, így a találmánynak sem célkitűzése. A villamos szivárgási áram, amely az akkumulátorcellák közötti lezárás hiánya következtében léphet fel, közelítőleg arányos a szivárgási keresztmetszettel. Ez a keresztmetszet a találmány szerinti elrendezésnél legrosszabb esetben is olyan kicsi, hogy a szivárgási áram szintje elhanyagolható.

A találmány alkalmazásának különös jelentősége lehet az elektrokémiai akkumulátortelepek automatizált tömeggyártásában.

Claims (5)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Elrendezés szomszédos akkumulátorcellák elektromos összekapcsolására, amelyben műanyag cellafal nyílásához mindkét oldalról egy-egy vezetősín a cellafallal párhuzamos lemezén kialakított furattal illeszkedik, továbbá a nyíláson és a furatokon csavar van átvezetve, amely ellenoldali csavaranyával csavarkötést képez, azzal jellemezve, hogy a csavar (32) körül, a két vezetősín (20, 22) cellafallal párhuzamos lemezei (24, 26) között gyűrűs alátét (36) van elrendezve, amelynek anyaga a cellafal (18) anyagánál keményebb, külső átmérője a furatok (28, 30) átmérőjénél nagyobb, és vastagsága a cellafal (18) vastagságánál kisebb, továbbá a vezetősínek (20, 22) cellafallal párhuzamos lemezei (24, 26) szorosan a cellafal (18) két oldalához vannak illesztve és a csavarkötés

   5 révén a gyűrűs alátétnek (36) vannak feszítve, úgy, hogy a cellafal (18) közéjük ékelődött részével zárókötést képeznek, miközben a vezetősínek (20, 22) vízszintes lemeze az akkumulátorcella pozitív vagy negatív elekt10 ródáit elektródacsoporttá kapcsolja össze.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a csavar (32) a csavarfej felőli vezetősín (22) cellafallal párhuzamos lemezének (26) furatában (30) sajtoló illesz15 téssel van rögzítve.
3. 3. A 2. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a csavar (32) szárának külső felületén, a csavarfej felé eső részen, a cellafallal párhuzamos lemez (26) vastagságának

   20 megfelelő hosszon alkotóirányú rovátkázás (38) van kialakítva, továbbá a rovátkázás (38) és a csavarfej között lekerekített profilú, síma átmenet (40) van kiképezve.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti elrendezés, azzal

   25 jellemezve, hogy a cellafal (18) nyílása (16) körül a cellafal (18) síkjából mindkét oldalon legalább egy gyűrűalakú záróperem (46, 48, 50, 52) nyúlik ki, amelynek előnyösen háromszögkeresztmetszete van, és amely a

   30 vezetősín (20, 22) cellafallal párhuzamos lemezén (24, 26) zárt illesztéssel fekszik fel.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a gyűrűs alátét (36) elektromosan vezető anyagból van kialakítva.

   35 6. Az 1. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a gyűrűs alátét (36) körkeresztmetszetűre van kialakítva.