JP2015513785A - 電気エネルギ貯蔵ユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明はカバーと外側囲繞体を有する電気エネルギ貯蔵ユニットの製造方法に関し、電気エネルギ貯蔵ユニットの製造方法は、圧縮力を貯蔵ユニットを形成する部材のうち少なくとも１つに付与して、前記カバーと前記外側囲繞体とを互いに機械的に嵌合し、それらの形状の係合により、前記外側囲繞体を前記カバーで閉止することからなる閉止工程（４００）を備える。【選択図】 図３

Description

本発明は、電機エネルギ貯蔵ユニットの技術分野に関する。
とくに、本発明は、そのような貯蔵ユニットを製造するための装置及び方法、並びにその成果物である貯蔵ユニットに関する。

本発明の範囲における「電気エネルギ貯蔵アセンブリ」は、キャパシタ（すなわち、２つの電極と絶縁体とを含む受動システム）、または超キャパシタ（すなわち、少なくとも２つの電極と、電解質と、少なくとも１つの隔離板とを含む受動システム）、または、例えばリチウム電池タイプの電池（すなわち、アノードと、カソードと、アノードとカソードとの間の電解質溶液とを含むシステム）のいずれかを意味する。

図１は、チューブ形超キャパシタ式エネルギ貯蔵ユニットの一例を示す図である。

このエネルギ貯蔵ユニット１０は、
その両端が開口しているチューブ形囲繞体２０と、
電解液を含浸した容量性巻線などのコイル素子３０と、
チューブ形囲繞体２０の開口端にかぶさるように構成された２つのカバー４０とを備える。

このような貯蔵ユニットについて、様々な製造方法が知られている。これらの様々な方法は、それぞれ、チューブ形囲繞体をカバーで閉止することからなるステップを含む。この閉止工程は、機械的圧着、耐密溶接、及び接着の３つの技術に基づくものである。

（機械的圧着）
欧州特許出願公開第２１０４１２２号には、チューブ形囲繞体２０を変形させカバー４０に対して折り込むことからなる機械的圧着工程（封止工程）が記載されている。ジョイント４５などのエラストマ式の密閉片が圧縮されて、液体及び気体に対する気密性を確保するようになっている。

機械的圧着による方法の短所の一つは、エラストマー式密閉片を用いる必要があることに関連する。つまり、漏れが発生する可能性は、密閉片の圧縮の制御が難しいことと関係があり、圧着の際、この密閉片に応力が生じ、不均等に分配されるおそれがある。

もう一つの短所は、圧着作業の継続時間に関連している。つまり、圧着に用いる器具はチューブ形囲繞体を避ける必要があり、このために閉止工程にかかる時間が長くなる。変更例として、ある器具を用いて、貯蔵ユニットの外周全体に同時に接触圧をかけ、チューブ形囲繞体とカバーとを圧着しても良い。しかし、この場合、チューブ形囲繞体とカバーの直径に合わせて異なる器具を用意する必要があり、コストの高い投資が必要になる。

さらにもう一つの短所は、機械的圧着工程を行うことで、貯蔵ユニットの寿命が制限されることに関連する。貯蔵ユニットが古くなるにつれ、貯蔵ユニット内の圧力が高まる。この圧力の増加により、圧着に隙間ができるおそれがあり、これによって貯蔵ユニットの耐用年数が大幅に減少する。

最後に、圧着作業はコイル素子３０に応力を生じさせ、成果物である貯蔵ユニットの初期性能を低下させるおそれがある。

（耐密溶接）
溶接は、タングステン不活性ガス（ＴＩＧ）、レーザー、または他の従来の溶接技術によって行うことができる。溶接の場合、チューブ形囲繞体とカバーとの間にエラストマ式密閉片を設ける必要はなくなり、貯蔵ユニットの耐用年数が増加する。

しかし、耐密溶接には複数の短所がある。

つまり、溶接工程は、チューブ形囲繞体を熱することになり、コイル素子３０を構成する熱可塑性の絶縁体、隔離板、またはバインダーフィルムを焼いてしまうおそれがある。また、電極は引火性のため、溶接より先に、コイル素子３０に含浸を行うことはできない。

溶接工程を用いることは、十分な気密性を確保するために、チューブ形囲繞体またはカバーもしくはその両方の洗浄、研磨、及び乾燥などの、溶接表面の準備工程を行うことを意味する。この作業はコストがかかるとともに実行が困難である。

また、レーザー光線またはＴＩＧによる溶接の場合、その外周全体にわたって溶接を行うために、チューブ形囲繞体の周りを一周する必要があり、閉止工程にかかる時間が増加する。

最後に、溶接工程を行うには、高い製造コストがかかる（ガスの消費、追加の金属など）。

（接着）
接着工程において、カバーとチューブ形囲繞体との組立は、一般的にはエポキシ樹脂によって、場合によっては金属を充填した接着剤によって行われる。

接着工程に基づく組立技術は、以下の理由から手間のかかるものである。まず、接着工程を行うことは、十分な密閉性と機械的抵抗を確保するために、接着される面に、脱脂や乾燥などの準備工程を前もって行うことを意味する。接着される表面を粗くして粘着性及び接着性を高めるために、予備摩耗工程を行っても良い。これらの予備工程は、実行が難しいため、コストがかかる。また、接着は、接続機能だけでなく、電気の絶縁機能も有する。したがって、付与される接着剤の量は比較的多くなり、ずれに対する抵抗の信頼性は低下する（接着剤が微細なビード状の場合、大きなビードの場合より抵抗は大きい）。この欠点に対応するため、特定の、非常に高価な接着剤を用いるのが一般的である。また、接着溶剤の蒸気は、製造作業者を刺激しないように扱わなければならず、これにも余計なコストがかかる。最後に、ポリメリゼーションには長い時間がかかるため（３０分程度）、接着による生産量が制限される。

接着工程に基づく組立技術は、以下の理由より、成果物である貯蔵ユニットの品質を低下させる可能性がある。接着剤のポリメリゼーションは、通常、加熱された状態で行われる（エポキシ接着）。接着剤とアルミニウムとの間の熱衝撃及び離間により、カバーとコイル素子の電気的接続が解除される場合がある。

本発明の目的の一つは、電気エネルギ貯蔵ユニットの製造方法を提供することである。この方法は、上述の欠点のうち少なくとも一つを解消するものであり、とくに、既存の方法よりも簡便かつ低コストである。

上述の目的のために、キャパシタまたは超キャパシタなどの電気エネルギ貯蔵ユニットの製造方法が提供される。この貯蔵ユニットは、
連結領域を備え、両端のうち少なくとも一方が開口した外側囲繞体と、
連結領域を備え、互いの連結領域同士が対向するように、前記外側囲繞体の開口端の高さに配置されるための少なくとも１つのカバーを備え、
前記連結領域のうち少なくとも１つが、突出部または空洞などである少なくとも１つのリリーフ部（起伏部）を有する。
また、この方法は、カバーと外側囲繞体とが一または複数のリリーフ部の高さで形状の協働によって互いに接触して、とくに、互いに機械的に嵌合して、カバーで外側囲繞体の開口端を閉止するように、非接触圧縮力を少なくとも１つの貯蔵ユニットを構成する部材に付与することからなる閉止工程を含む。

なお、「リリーフ部（起伏部）」とは、素子の基準部に対して、少なくとも一部が突出または陥没した、もしくはその両方である部分のことである。このリリーフ部は、素子の側壁に設けられており、素子の軸方向において、素子の寸法を変更（増加または減少もしくはその両方）する。

好ましくは、閉止工程は、カバーと外側囲繞体とが一または複数のリリーフ部の高さで形状の協働によって互いに接触して、カバーで外側囲繞体の開口端を閉止するように、例えばインダクタを用いて、貯蔵ユニットを構成する部材のうち少なくとも１つに非接触磁気機械力を付与する工程を含む。

製造の際用いられるパラメータに応じて、この方法は、
カバーと外側囲繞体とを圧着するか、または、
外側囲繞体とカバーとを溶接する。溶接では、２つの部材の材質が連続し、原子が一方の部材から他方の部材へと拡散する。

したがって、この方法によればとくに、従来の溶接装置では不可能だった、導電性の材料からなる融点の異なる複数の部材の組立が可能になる。

本発明の方法の利点は次の通りである。

閉止工程にかかる時間は非常に短く、典型的には１秒以内であるため、大量生産においてこの方法を採用できる。

貯蔵ユニットを構成する部材が加熱される温度上昇は非常に低く、外側囲繞体の内側に位置する一または複数のコイル素子に損傷を与えない一方、含浸等の工程を閉止工程の前に行う選択肢が残されるので、余分なユニット閉止工程をなくすことができる。

閉止工程を実行する際、カバーと外側囲繞体との間の接触面に生じる緩和によって、組立てられる表面を清掃するガス噴射（プラズマに相当）が発生する。したがって、閉止工程に先だって、外側囲繞体及びカバーの表面を前処理する必要がない。

この方法の実行に伴うコストは低い。なぜなら、閉止工程に用いられる器具は直径の異なる外側囲繞体及びカバーに対しても使用することができる一方、この器具には可動部分がなく摩耗が制限されて、この器具のメンテナンス作業が制限されるからである。

本発明の方法の、好ましい、しかし限定的でない形態は以下の通りである。

磁気機械力が磁気パルスの発生器によって付与される。本方法は、囲繞体とカバーとが、発生器によって、とくに発生器のインダクタによって少なくとも部分的に包囲されるように、囲繞体とカバーとを配置する工程を備える。好ましくは、カバーと囲繞体とは、非接触圧縮力が、連結領域の高さでカバーと囲繞体にのみ付与されるように配置される。これにより、囲繞体の壁面がコイル素子を圧迫することで、囲繞体に含まれるコイル素子の性能が悪化するおそれが制限される。インダクタは、とくに、カバーと囲繞体の連結領域の高さで貯蔵ユニットを部分的に取り囲むように配置されたコイルを備える。

好ましくは、パルスは５〜２０ｋＪのエネルギで生成される。とくに、インダクタには、５〜６ｋＶの電圧が供給され、圧着を行うためには１５０Ａ〜２５０Ａ、溶接を行うためには４５０Ａ〜６００Ａの電流が供給される。

この方法は、閉止工程の前に、カバーと囲繞体とを配置する工程を備える。とくに、具体的には囲繞体である第１部材は、具体的にはカバーである第２部材の周りに配置される。これにより、第１部材の連結領域が第２部材の連結領域を取り囲み、リリーフ部が第２部材の連結領域に配置されるようになっている。

一または複数のリリーフ部は、素子が反対方向を向く少なくとも２つの肩部を有するように構成される。また、素子は、圧縮力が肩部の法線に実質的に垂直の方向を向くように、インダクタ内に配置される。２つの肩部は、実質的に軸方向の法線を有し（実質的に囲繞体の開口面に垂直であり）、一方では、圧縮力は実質的に半径方向に向けられている。このようにすれば、カバーが外側囲繞体に対して軸方向の両方に動くのを防ぐことができる。これは、前記ユニットの耐用年数中に内圧にさらされて前記ユニットが開いてしまうことを防ぐためだけではなく、製造中に容量性素子が前記カバーまたは前記囲繞体もしくはその両方に作用する圧縮力の影響下で損傷を受けることを防ぐためでもある。

好ましい実施形態では、複数のリリーフ部は前記カバーに設けられ、前記カバーは、少なくとも１つの側壁と、２つの端壁とを備え、前記リリーフ部は、前記少なくとも１つの側壁と前記端壁の一方とに開口する少なくとも１つの第１の空洞と、前記少なくとも１つの側壁と前記端壁の他方とに開口する少なくとも１つの第２の空洞とを備える。そして、一または複数の前記第１の空洞は、前記少なくとも１つの側壁の一または複数の第１部分に開口し、一または複数の前記第２の空洞は、前記少なくとも１つの側壁の一または複数の第２部分に開口し、前記少なくとも１つの側壁の第１の部分と第２の部分は離されている。言い換えれば、前記複数の空洞は互い違いに配置されている。空洞は、カバーの高さの半分以上を構成していてもよい。カバーは、例えば、略円筒状で、端壁が円筒の底を形成していてもよい。カバーは、平行六面体状であってもよい。この実施形態がとくに有利なのは、前記カバーにリリーフ部があり、前記カバーの大きさ（軸方向または半径方向）が過剰に増加されないからである。また、空洞がそれぞれの端壁に開口しているため、このようなカバーをとくに鋳造によって簡単に製造することができる。また、本実施形態に係るカバーによれば、通常はレーザー溶接による、前記カバーの組立と前記容量性素子の組立が、従来技術より複雑にはならないことも明らかである。なぜなら、端面のいくつかの部分、つまり空洞以外の部分は、従来技術に係るものと同じ構成であり、コイル素子の端まで延設されるからである。最後に、このような構成は、ユニットの動作に関連する要求に、より良好に適応する。つまり、ユニットに作用し得る力に応じて、端壁に設けられる空洞の大きさと数とは非対称になっていてもよい。したがって、ユニットには耐用年数中に過剰な圧力がかかり、この圧力よる力は潜在的にかなり大きいため、外側の端面には内側の端面よりも多くの空洞が設けられていても良い。

少なくとも１つのリリーフ部は、さらに、または代わりに、
ビード状の周辺部（４７）、
複数の歯、及び、
以下の寸法の溝（４４）
のいずれかまたはこれらの組み合わせを備えていてもよい。
・１ｍｍより大きく、とくに３ｍｍより大きい深さであって、前記外側囲繞体に対する前記カバーの機械的抵抗を向上させる深さ
・３ｍｍより小さく、好ましくは２ｍｍより小さい幅であって、カバーの厚さを減少させ、したがって貯蔵ユニットの大きさを減少させる幅
・溝がこのような寸法を有していても、磁気パルスによって生成される材料の特定の構成（高度の塑性）により、それぞれの部材同士が接触可能なのは明らかである。また、蒸気の寸法とすることで、カバーとユニット全体の大きさが減少する。

別の実施形態では、第１素子は囲繞体からなり、第２素子はカバーからなる。カバーは、その一端に、囲繞体内に収容される容量性素子の近傍に位置する周フランジを備え、連結領域は少なくとも部分的に該フランジの高さに位置する。容量性素子は、閉止工程よりも前に、周フランジが組み合わされた前記カバーの一端に対応する補完形状となるように切り抜かれていてもよい。前記カバーは、斜めの表面を有していてもよく、容量性素子は面取りされていてもよい。この構成により、ユニットの大きさが減少される。
また、本方法は、閉止工程の前に、例えばプラスチック材料（例えばポリマーまたはエラストマもしくはそれらの混合物）またはセラミックからなるジョイントを、カバーと外側囲繞体の連結領域の間に載置することからなる工程を備えていてもよい。このジョイントにより、以下の２つの機能のうち少なくとも１つが確保される。
・カバーと外側囲繞体との間の接触面の密閉
・とくに外側囲繞体とカバーの両方が導電性材料からなるときの、カバーと外側囲繞体の電気的絶縁

載置する工程は、とくに、カバーと外側囲繞体とは別体の部材を配置する工程であってもよく、上述したような材料をカバーと囲繞体の部材の１つに配置して該部材と統合されたジョイントを形成する工程であってもよい。

ジョイントがあることは、とくに、カバーと外側囲繞体とが導電性であるときに必要である。

本発明は、閉止工程の前に、導電性リングを連結領域の周りに配置するステップを備え、
前記閉止工程は、前記カバーと前記外側囲繞体とが前記リリーフ部の高さで互いに機械的に嵌合し、形状の協働によって前記カバーで前記囲繞体の開口端が閉止されるように、例えばインダクタを用いて、非接触磁気機械力を前記リングに付与することからなる。この実施形態は、とくに、磁気パルスによって変形される部材が導電性ではなく、そのために磁気パルスによって直接的に変形されない場合に有利である。

本発明は、閉止工程の前に、導電性塗料などの導電性材料の層を、囲繞体とカバーのうち少なくとも一方の素子、とくに他方を包囲している方の素子の外周面に設けることからなる工程を備え、該層は少なくともこの素子の連結領域の反対側の領域に設けられる。好ましくは、この素子は外側囲繞体であり、ジョイントによらずに、ユニットの両端を電気的に絶縁する絶縁材料からなる。あるいは、少なくとも１つの内側電気絶縁層と、他の導電性の層とを備える多重層材料を用いてジョイントをなくすことで、この工程を省いてもよい。

貯蔵ユニットは、容量性素子の内側に長手方向に延設され、ユニットの端から端までを通過する内側コアを備える。また、本方法は、閉止工程中に、カバーまたは囲繞体もしくはその両方がコアの高さで変形されて内側コアと接触し、エネルギ貯蔵ユニットを閉止するように、非接触圧縮力をユニットの少なくとも１つの部材に付与する工程を備える。

本方法は、閉止工程の前に、外側囲繞体に収容されるための容量性素子に含浸する工程を備える。

また、本発明はエネルギ貯蔵ユニットに関し、該エネルギ貯蔵ユニットは、
連結領域を備え、両端のうち少なくとも一つが開口した外側囲繞体と、
連結領域を備え、該連結領域のうち少なくとも１つがリリーフ部を備え、互いの連結領域が対向するように前記外側囲繞体の開口端の高さに位置するための少なくとも１つのカバーとを備え、
前記連結領域のうち少なくとも１つが、少なくとも１つのリリーフ部を有し、各々のリリーフ部が他方の素子のリリーフ部と接触することで、形状の協働により、前記外側囲繞体と前記カバーが互いに対して少なくとも一方向、とくに軸方向に不動となっている。

とくに、前記エネルギ貯蔵ユニットは、上述の方法によって得ることができる。また、カバーと外側囲繞体とを接合する他の方法（例えば、機械的圧着による接続）によっても得ることができる。これに加えて、またはこれに代えて、貯蔵ユニットは一または複数の関連する上述の特徴を備えていてもよい。

本発明の貯蔵ユニットの、限定的ではないが、好ましい特徴は、
電気エネルギ貯蔵ユニットが、カバーと囲繞体との間の接触面に凹凸を備え、
カバーと囲繞体との間の接触面には圧着に用いられる器具の跡が残っていない
ことである。

本発明のもう１つの目的は、エネルギ貯蔵ユニットのカバーであって、少なくとも１つの側壁と２つの端壁を備え、さらに複数のリリーフ部を備えるカバーである。該リリーフ部は、該側壁のうち少なくとも１つと一方の端壁とに開口する少なくとも１つの第１の空洞と、該側壁のうち少なくとも１つと他方の端壁とに開口する少なくとも１つの第２の空洞とを備えている。

また、このようなカバーは、一または複数の、該カバーに関連する上述の特徴を備えていてもよい。例えば、複数の空洞は、互い違いに配置されるか、カバーの側壁の高さの半分以上の範囲に延設され、もしくはその両方でもよい。また、カバーは金属製でもよい。

本発明のその他の特徴、目的と効果は後述の説明で明らかにされるが、この説明はまったく例示的なものであって限定的なものではなく、以下に説明する図面とあわせて考慮されなければならない。

電気エネルギ貯蔵ユニットの一例を示すブロック図である。 従来技術の圧着方法によって得られるエネルギ貯蔵ユニットの部分概略図である。 本発明の工程を概略的に示す図である。 本発明に係る方法によって得られる貯蔵ユニットの一例を示す図である。 本発明に係る方法を実施するための製造装置の一例を示す概略図である。 本発明に係る方法の変更例によって得られるエネルギ貯蔵ユニットの一例を示す図である。 本発明に係る方法の変更例によって得られるエネルギ貯蔵ユニットの一例を示す図である。 異なる型の貯蔵ユニットを製造するための、図５に示した装置をそれぞれ部分的に示す図である。 本発明に係る方法の変更例によって得られるエネルギ貯蔵ユニットの一例を示す図である。 本発明の他の実施例に係るユニットのカバーの斜視図である。 図９のカバーにおいて、本発明に係る方法で組み合わされたユニットを一方から見た断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の製造方法及び製造装置をより詳細に説明する。各図面において、方法及び装置の同等の要素には同一の符号が付されている。

図３を参照すると、本発明に係る方法の一実施形態が示されている。この方法によって、コイル素子３０と、両端が開口した外側囲繞体２０と、カバー４０とを備える電気エネルギ貯蔵ユニットが製造される。

第１のステップ（１００）は、カバー４０とコイル素子３０とを接続することからなる。カバー４０は、コイル素子３０上に載置され、カバー４０とコイル素子３０との間の接触面において、溶接（例えば、透過によるレーザー溶接）が実行される。

第２のステップ（２００）は、カバーに接続されたコイル素子に電解質を含浸させることからなる。

第３のステップ（３００）は、カバーに接続されたコイル素子を外側囲繞体内に載置することからなる。

第４のステップ（４００）は、外側囲繞体の開口端を、カバーで閉止することからなる。この方法は、例えば、カバーと外側囲繞体を構成する材料に応じて、閉止工程の異なる変更例を備えていても良い。

これらの異なる変更例は、以下で説明するが、全ての場合において、カバーと外側囲繞体とが互いに機械的に嵌合するように、貯蔵ユニットを構成する部材のうち１つに非接触圧縮力を付与することを含む。圧縮力の付与は、例えば、磁気パルスの生成によって実現される。

当業者にとって、含浸工程を閉止工程の前に行ってもよいことは十分に理解されるであろう。すなわち、閉止工程は（ほぼ）冷却された状態で行われるため、電解質への着火のおそれが制限される。しかし、含浸工程は閉止工程より後に行われてもよい。

図４を参照すると、本発明に係る方法の一実施形態を実行して製造されたエネルギ貯蔵ユニットが示されている。

貯蔵ユニットは、外側囲繞体２０と、コイル素子３０と、２つのカバー４０とを備えている。

外側囲繞体２０は、両端で開口するチューブである。

カバー４０はそれぞれ、完全な円盤状である。コイル素子３０を受けるように構成されるクレードル４１を形成する空洞面を備えている。言い換えれば、ユニットの内側に対向するカバーの端面は、外周フランジを備え、このフランジが、コイル素子を受けるようにクレードルを画定している。フランジは、楕円形の壁面を備えていても良い。コイル素子は、クレードルの中に挿入されるように、面取りされていてもよい。図９に示すように、カバー４０内に空洞面４１があることで、カバー４０が空洞部を有さない貯蔵ユニット８１に対して、貯蔵ユニット８０の軸方向及び半径方向の大きさが抑制される。

空洞面４１の反対側の面４２は、２つの隣り合う貯蔵ユニットを直列または並列に電気接続するためのピン４３を備える。カバー４０の外周面は、溝４４を備える。溝が設けられていることで、ユニットの経年劣化及び内圧の上昇の間、外側囲繞体とカバーとの結びつきが強化される。溝は、実質的にＵ字状に構成され、Ｕ字の２つの腕部が、カバーと囲繞体を軸方向に固定するための対向する肩部を、この目的のために形成する。有利には、この溝は以下の大きさを有していてもよい。
・１ｍｍより深く、好ましくは３ｍｍより深い深さであって、閉止工程以降のカバーの外側囲繞体上での機械的抵抗を向上させる深さ
・３ｍｍより小さく、好ましくは２ｍｍより小さい幅であって、カバーの厚さを減少させ、したがって貯蔵ユニットの大きさを制限する幅

カバー４０と外側囲繞体２０とは、金属などの導電性材料からなる。

図４に示した例では、外側囲繞体の両端の閉止のされ方は同じではない。つまり、貯蔵ユニットは、カバー４０と外側囲繞体２０の上端２１との間に環状ジョイント４５を備えるが、カバー４０と外側囲繞体２０の下端２２との間にはジョイントを有していない。

図４に示した貯蔵ユニットを製造するために実行される方法では、
カバー４０をコイル素子３０に接続（配置及び溶接）し、
カバー４０に接続されたコイル素子３０に電解質を含浸させ、
カバー４０に接続されたコイル素子３０を外側囲繞体２０内に配置して、
外側囲繞体２０の上端２１では、
環状ジョイント４５をカバー４０の溝４４内（外側囲繞体とカバーの間）に配置し、
外側囲繞体２０の上端２１の高さでパルス磁気力を発生させて、外側囲繞体２０を変形させることで、外側囲繞体がカバー４０の外周面の形状に適合しカバー４０と機械的に嵌合するようにし、
外側囲繞体２０の下端２２では、
外側囲繞体の下端２２の高さでパルス磁気力を発生させて、外側囲繞体２０を変形させることで、外側囲繞体がカバー４０の外周面の形状に適合しカバー４０に溶接されるようにする。

上端２１の高さにおけるカバーと囲繞体間の結合は、磁気パルスによる圧着であり、下端２２の高さにおけるカバーと囲繞体間の結合は、磁気パルスによる溶接である。当業者には、たとえジョイントがなくても、下端２２の高さにおけるカバーと囲繞体間の結合が磁気パルスによる圧着であってもよいことが十分に理解されるであろう。つまり、結合を溶接で行うか圧着で行うかは、その連絡を形成するのに用いるエネルギに左右される。なお、上述の力はユニット全体に付与されるが、中心に隙間を有しこの隙間の高さで収縮することのできる囲繞体とは異なり、カバーは硬い部材なので実質的に変形されない。よって、囲繞体だけが変形される。

図５を見ると、上述した方法を実行するための装置の一実施形態が示されている。この装置は、非接触圧縮力をエネルギ貯蔵ユニットを構成する部材の１つに付与するための圧縮器を備えている。これにより、カバーと外側囲繞体が機械的に嵌合し、外側囲繞体とカバーの形状が協働することにより貯蔵ユニットが閉止される。

図５に示す実施形態では、圧縮器は非接触磁気機械力を付与することができる、コイルなどのインダクタからなる。インダクタは、例えばコイルである。

この装置は、コイル５０に接続された発生器（不図示）を備える。閉止される貯蔵ユニットはコイル５０の中心に載置されて、コイルの巻き線が部分的に貯蔵ユニットを包囲するようになっている。

装置の作動原理を貯蔵ユニットを参照して説明する。貯蔵ユニットは、
連結面２３を備え、両端のうち一端が開口した外側囲繞体２０と、
空洞４４を有する連結面４６を備え、外側囲繞体の開口端の高さに位置するようになっているカバー４０とを備える。

連結面２３、４６は互いに対向するように位置して貯蔵ユニットを閉止させるようになっている。

カバー４０と外側囲繞体２０とは、互いに仮に固定されている。この固定は、各種の仮止め方法によって実行することができ、例えば、図４で説明される、カバー４０と外側囲繞体２０の十分な接着を可能にするジョイントなどで実行されてもよい。

カバー４０と外側囲繞体２０とはコイル５０の中心に位置している。有利には、対向する連結面２３、４６のみがコイルの中央にくるように設置されていてもよい。言い換えれば、囲繞体における、外側囲繞体の周表面とカバーの周表面が重なる領域だけがコイルの内側にくるような配置としてもよい。つまり、これにより、外側囲繞体２０がコイル素子３０に対して圧縮されて、コイル素子３０の損傷を防ぐことができる。

貯蔵ユニットが配置されると、（荷電された）発生器が非常に短時間の間にコイル５０にエネルギの大部分を放出する。コイルは、その力がほぼ半径方向となるように向けられている。

外側囲繞体２０の連結領域２３は、カバー４０の連結面４６の方向に高速で突出される。囲繞体２０の連結面２３は、カバー４０の連結面４６に配置された空洞４４の形状に一致する。

図５に示す装置は、外側部材を内側部材に１５０〜６００ｍ／ｓの速さで突出させる。

パルス発生器の概要は以下の通りである。
最大エネルギ：２５ｋＪ
周波数：１５ｋＨｚ
容量：３００〜８００μＦ
電圧：５〜６ｋＶ

機械的磁気パルスの発生装置は、該装置の使用パラメータに応じて、圧着または溶接に用いることができる。
＜出力＞
圧着：８ｋＪ
溶接：１５〜１８ｋＪ
＜アンペア数＞
圧着：１５０〜２５０Ａ
溶接：４５０〜６００Ａ

この装置は、図６に示したように、電気エネルギ貯蔵ユニットの異なる部材を組み立てるために用いることができる。ここでのエネルギ貯蔵ユニットは、
両端のうち１つが開口した外側チューブ形囲繞体２０と、
開口端の高さに載置されるようになっている円盤状のカバー３０と、
外側チューブ形囲繞体２０の対称軸と同軸に位置するようになっているロッド状のコア６０とを有する。

カバー４０と、コア６０と、外側囲繞体２０とは、金属などの導電性材料からなるものであってもよい。この場合、コア６０は、短絡のおそれを回避するために、カバー４０と囲繞体２０とから、電気絶縁体によって絶縁されていてもよい。変更例としては、コアはプラスチックなどの電気絶縁材料を備えていてもよい。外側囲繞体２０とカバー４０とは、それぞれ、コアを受けるための、とくに、コイル素子３０をカバー４０と外側囲繞体２０の裏側とにそれぞれ溶接するためのフランジを備えていてもよい。

この装置と本発明の方法は、
とくにコアとカバー間の溶接６１である組立と、
とくにカバーと外側囲繞体間の溶接６２である組立と、
とくにコアと外側囲繞体間の溶接６３である組立とに用いられても良い。

図７を参照すると、本発明に係る方法の他の変更された実施形態を用いて得られるもう一種の貯蔵ユニットが示されている。この貯蔵ユニットは、
コイル素子３０と、
プラスチックなどの電気絶縁材料からなり、その上端２１と下端２２の高さに２つの連結面を有する外側囲繞体２０と、
導電性材料からなり、それぞれが環状溝４４を有する連結面を有する２つのカバー４０と、
外側囲繞体２０の上端２１の高さに設けられた圧着リング７０（圧着ワイヤ）と、
導電性材料からなり外側囲繞体の下端２２の高さに設けられる層７１とを備える。

圧着リング７０によって、外側囲繞体とカバーとの間に衝撃を誘導するための運動変位エネルギである、閉止工程で生成される磁気エネルギが確実に伝達される。導電性リングの変形によって、磁気力が作用しない絶縁性の囲繞体も変形される。

図７に示す貯蔵ユニットを得るために実行される方法では、
カバー４０をコイル素子３０に接続（配置及び溶接）し、
カバー４０に接続されたコイル素子３０に電解質で含浸させ、
カバー４０に接続されたコイル素子３０を外側囲繞体２０内に配置して、
外側囲繞体２０の上端２１では
圧着リングを外側囲繞体の連結面の周りに配置し、
外側囲繞体２０の上端２１の高さでパルス磁気力を発生させて、圧着リングを外側囲繞体に対して突出させ、外側囲繞体がカバー４０と機械的に嵌合するようにし、
外側囲繞体２０の下端２２では、
外側囲繞体の接触面の高さに導電性材料からなる層を配置し、
外側囲繞体の下端２１の高さで電磁パルスを発生させて、外側囲繞体２０に導電性層の高さで磁気機械力を付与し、外側囲繞体の変形により、カバーと外側囲繞体が密に接触するようにする。

本方法は、他の方式の貯蔵ユニットに対して実行されてもよい。

例えば、本方法は、円筒状ではない貯蔵ユニット、例えば、横断面が六角形、三角形、八角形、長方形などの貯蔵ユニットの製造に用いられてもよい。

また、カバーは、その連結面を形成する外周面に、環状溝４４（図８ａ参照）ではなく環状ビード４７（図８ｂ参照）を備えていてもよい。変更例として、カバーの外周面は、インデント形状（図８ｃ参照）を備えていてもよい。

また、カバーは、図１に示したように、その周に外折れ端４８を備えていてもよい。周状の外折れ端４８は、カバー４０が外側囲繞体を覆う際、外側囲繞体の端を包囲するように設けられている。この場合、通常は、突出部や空洞のようなリリーフ部（起伏部）を備えていてもよいのは外側囲繞体である。

カバー４０も、一定の断面を有していなくてもよい。例えば、カバーはその周に一または複数の肩部を形成する凹部を有する円筒であってもよい。これらの凹部は角度を変えてオフセットされ、カバーの頭部に互い違いに延設されていてもよい。とくに図１０に示すように、カバーは、２つの端壁１４１、１４２と、側壁１４３とを有するほぼ円筒形状であってもよい。このカバーは、側壁と端壁１４１に同時に開口する第１の組の空洞１４６と、側壁１４３と端壁１４２に同時に開口する第２の組の空洞１４８とを備えている。図１０から明らかなように、これらの空洞はカバーの周全体に渡っては延設されず、互い違い、すなわち角度を変えてオフセットされている。具体的には、第１の組の空洞が、側壁の第１部分に延設され、第２の組の空洞が側壁の第２の部分に、第１の組の空洞とは重ならないように離れて延設されている。このようにすれば、第１の組の空洞４６の底面１４７が、第１の軸方向肩部を形成し、第２の組の空洞４８の底面１４９が反対側の第２の軸方向肩部を形成する。図１１に示すように、これらの肩部は、ユニットが本発明に係る後述の方法で処理されたとき、そして囲繞体２０がカバーの形状に合致するように変形されたとき、外側囲繞体とカバーを互いに少なくとも軸方向に不動とする。本実施形態は、カバーの大きさを減少させ製造を容易にするため有利である。

本発明に係る方法の実行によって、貯蔵ユニットの製造は、溶接、圧着または接着による従来の製造方法から得られる貯蔵ユニットにはない所定の技術的特徴をもつことができる。具体的には、本発明の方法及び装置を用いて得られる貯蔵ユニットには、機械的圧着を行うために用いられる器具との接触の跡が残らない。つまり、磁気的パルスによって器具を用いずに（圧延とは対照的に）、そして金属の状態を変化させずに（溶接及びろう付けとは対照的に）圧着が行われる。

また、磁気機械力を用いた閉止工程を実行して得られる貯蔵ユニットを、金属組織学によって詳細に分析すると、溶接面または圧着面において衝撃波の伝播に由来する微細な波が観察される。

機械的な圧着を用いる従来技術による方法とは対照的に、溶接面または圧着面の高さでは、粒子の配向は変化しない。

貯蔵ユニットを製造するための上述の方法及び装置は、多数の特長を有する。

上述の方法及び装置は、製造される貯蔵ユニットの大きさを低減させる。つまり、良好な機械的抵抗を確保するために、外側囲繞体に外折れ端を有するカバーをかぶせる必要がない。本発明に係る方法と装置によれば、囲繞体よりも直径の小さいカバーを使用して、外側囲繞体の側壁がカバーの外周面を包囲するようにすることができる。

また、本発明に係る方法と装置は、使用され得る中間絶縁部材の圧縮をより良好に制御する。つまり、外側囲繞体に付与されてこれを圧縮する圧縮力は、外周の全ての点において均一かつ同一に分配される。したがって、ジョイントが外側囲繞体とカバーとの間に載置される場合、ジョイントの圧縮はより良好に制御され、より良好な密閉が確保される。

さらに、上述の方法及び装置は、製造される貯蔵ユニットの密閉性を向上させる。つまり、磁気パルスを生成することで外側囲繞体とカバーが原子的に接着され、従来の化学的な接着（エポキシなど）より良好である。有利には、この原子的接着は、プラスチックとアルミニウム、またはセラミックとアルミニウム、またはエラストマとアルミニウムなどの、異種の材料間に適用してもよい。したがって、本方法はより柔軟に使用できる。

当業者は、本明細書において提示した新しい考えから実質的に離れることなく、上述の装置と方法に多くの変更を加え得ることを理解するであろう。したがって、上述の例は具体的な例示にすぎず、あらゆる点において制限的なものでないことは明らかである。よって、この方式の全ての変更例は添付の請求項の範囲に統合することができる。

Claims (17)

1. 連結領域（２３）を備え、両端のうち少なくとも一方（２１）が開口した外側囲繞体（２０）と、
   連結領域（４６）を備え、互いの連結領域（２３、４６）が対向するように前記外側囲繞体の開口端の高さに配置されるための少なくとも１つのカバー（４０）とを備え、
   前記連結領域（４６）のうち少なくとも１つが、少なくとも１つのリリーフ部（４４、４７；１４６、１４８）を有する電気エネルギ貯蔵ユニットの製造方法であって、
   非接触圧縮力を貯蔵ユニットの部材（２０、４０、７０）のうち少なくとも１つに付与して、前記カバー（４０）と前記外側囲繞体（２０）とが一または複数のリリーフ部の高さで互いに接触するようにし、形状の協働により、前記外側囲繞体の開口端を前記カバーで閉止することからなる閉止工程（４００）を少なくとも備える
   ことを特徴とする電気エネルギ貯蔵ユニットの製造方法。
2. 前記閉止工程は、非接触磁気機械力を貯蔵ユニットを構成する部材のうち少なくとも１つに付与して、前記カバーと前記外側囲繞体が前記リリーフ部の高さで互いに接触するようにし、形状の協働により、前記外側囲繞体の開口端を前記カバーで閉じることからなり、前記少なくとも１つの部材は少なくとも部分的に導電性材料からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記磁気機械力は、磁気パルスの発生器（５０）によって付与され、
   囲繞体（２０）とカバー（４０）とが、前記発生器によって、とくに前記発生器のインダクタによって、少なくとも部分的に包囲されるように、囲繞体とカバーとを配置する配置工程（３００）を備え、
   前記パルスは好ましくは５〜２０ｋＪのエネルギで生成される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記閉止工程の前に、
   非接触圧縮力が、連結領域（２３、４６）の高さにおいてのみ前記カバー（４０）と前記囲繞体（２０）に付与されるように、前記カバーと前記囲繞体を発生器内に配置する配置工程（３００）を備える
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
5. 前記閉止工程の前に、とくに前記外側囲繞体（２０）である第１素子が、とくに前記カバー（４０）である第２素子の周りに配置されて、前記第１素子の連結領域（２３）が前記第２素子の連結領域（４６）を包囲するようにし、リリーフ部が前記第２素子の連結領域に配置されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４に記載の何れか１項に記載の方法。
6. 一または複数のリリーフ部は、前記素子が、反対方向を向く少なくとも２つの肩部（１４７、１４９）を有し、前記圧縮力が前記肩部の法線に実質的に垂直に向くようにインダクタ内に配置されるように構成される
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法。
7. 複数の前記リリーフ部は前記カバーに設けられ、前記カバーは、少なくとも１つの側壁（１４３）と、２つの端壁（１４１、１４２）とを備え、前記リリーフ部は、前記少なくとも１つの側壁と一方の端壁とに開口する少なくとも１つの第１の空洞（１４６）と、前記少なくとも１つの側壁と他方の端壁とに開口する少なくとも１つの第２の空洞（１４８）とを備える
   ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
8. 一または複数の前記第１の空洞（１４６）は、少なくとも１つの前記側壁（１４３）の一または複数の第１の部位に開口し、一または複数の前記第２の空洞（１４８）は、少なくとも１つの前記側壁の一または複数の第２の部位に開口し、少なくとも１つの前記側壁の第１の部位と第２の部位は離されている
   ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法。
9. 少なくとも１つのリリーフ部は、ビード状の周辺部（４７）、複数の歯、及び、好ましくは深さが１ｍｍより大きく、とくに３ｍｍより大きい溝（４４）のいずれかまたはこれらの組み合わせを備える
   ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法。
10. 前記閉止工程の前に、
    ジョイント（４５）を前記カバーと前記外側囲繞体の連結領域の間に配置する工程を備える
    ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法。
11. 前記閉止工程の前に、
    導電性リング（７０）を連結領域の周りに配置するステップを備え、
    前記閉止工程は、非接触磁気機械力を前記リングに付与して、前記カバーと前記外側囲繞体とが前記リリーフ部の高さで互いに機械的に嵌合し、形状の協働によって前記カバーで前記囲繞体が閉止されるようにする工程からなる
    ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の方法。
12. 前記閉止工程の前に、
    導電性材料からなる層（７１）を前記外側囲繞体及び前記カバーからなる前記素子のうち少なくとも１つの外周面に設け、前記層はこの部材の連結領域に少なくとも設けられる
    ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の方法。
13. 前記閉止工程の前に、
    前記外側囲繞体内に収容するための容量性素子（３０）に含浸する工程（２００）を備える
    ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の方法。
14. 前記貯蔵ユニットは、前記容量性素子内に長手方向に延設され、前記ユニットの端から端までを通過する内側コア（６０）を備え、
    閉止工程中に、前記カバー（４０）または前記囲繞体（２０）もしくはその両方が変形されて前記内側コアに接触し前記コアの高さで前記エネルギ貯蔵ユニットを閉じるように、非接触圧縮力を前記ユニットの少なくとも１つの部材に付与する工程を備える
    ことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の方法。
15. 連結領域（２３）を備え、両端（２１、２２）のうち少なくとも一端（２１）が開口した外側囲繞体（２０）と、
    連結領域（４６）を備え、互いの連結領域（２３、４６）が対向するように前記外側囲繞体の開口端の高さに位置するためのカバー（４０）とを備え、
    前記連結領域のうち少なくとも１つが、少なくとも１つのリリーフ部（４４、４７；１４６、１４８）を有し、各々のリリーフ部が他方の素子のリリーフ部と接触することで、前記外側囲繞体と前記カバーが互いに対して少なくとも一方向、とくに軸方向に不動となっている
    ことを特徴とする電気エネルギ貯蔵ユニット。
16. 複数のリリーフ部（１４６、１４８）が前記カバーに設けられ、前記カバーは、少なくとも１つの側壁（１４３）と、２つの端壁とを備え、前記リリーフ部は、前記少なくとも１つの側壁と前記端壁の一方とに開口する少なくとも１つの第１の空洞（１４６）と、前記少なくとも１つの側壁と前記端壁の他方とに開口する少なくとも１つの第２の空洞（１４８）とを備え、前記外側囲繞体は少なくともリリーフ部の高さにおいて前記カバーの輪郭に沿うように前記カバーを包囲している
    ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記電気エネルギ貯蔵ユニットを、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の方法によって得ることが可能であることを特徴とする請求項１５または１６に記載のアセンブリ。