KR100232919B1 - 커플링 부재를 구비한 축전지 및 이 축전지용의 충전장치 - Google Patents

커플링 부재를 구비한 축전지 및 이 축전지용의 충전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 축전지(1)은 블록(A,B)의 내부에 세분된 셀(4)를 구비하며, 셀은 서로 직렬로 전도접속된다. 축전지(1)은 외부로 부터 갖다댈 수 있는, 블록(A,B)의 수와 동일한 플러스-마이너스 접촉쌍(5a,5b,6a,6b)를 구비한다. 각각의 플러스-마이너스 접촉쌍(5a,5b,6a,6b)에는 블록(A,B)에 포함된 셀(4)의 전압의 합계에 해당하는 전압이 걸리게 된다. 상응하게 형성되는 충전장치에서는, 각각의 블록(A,B)의 충전과정이 차례대로 수행되어 충전장치가 블록(A,B)의 전압에 해당하는 충전전압을 내놓게 된다. 전기공구에 있는 상응하는 전자장치에 의해, 각각 블록(A,B)의 전압이 직렬로 또는 병렬로 출력될 수 있게 된다.

Description

커플링 부재를 구비한 축전지 및 이 축전지용의 충전장치
제1도는 2개의 플러스-마이너스 접점 쌍을 구비한 축전지를 나타내는 도면.
제2도는 제1도에 따른 축전지의 II-II을 따른 단면도.
제3도는 그 충전 샤프트가 2개의 플러스-마이너스 접점 쌍을 구비한 충전장치의 평면도.
제4도는 1개의 플러스-마이너스 접점 쌍을 구비한 축전지의 제1도의 단면경로를 따른 단면도.
제5도는 그 충전 샤프트가 1개의 플러스-마이너스 접점 쌍을 구비한 충전장치의 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3,13,10a,20a : 커플링 부재 5,6,7,8,15,16,17,18 : 피치면
5a,5b,6a,6b,7a,7b,8a,8b,15a,15b,17a,17b : 플러스-마이너스 접점 쌍
본 발명은 둘레에 하나 이상의 플러스-마이너스 접점 쌍이 장착되어 있는 커플링 부재를 구비한 축전지에 관한 것이다.
구동 에너지가 축전지에 저장되는, 직류 구동 모터를 구비한 전기 공구는 공지되어 있다. 그러한 다수의 단위 전지로 구성되는 축전지는 전기 공구의 하우징에 접속될 수 있다. 축전지를 전기 공구에 전기적으로 접속하는 것은 적절한 커플링 부재에 의해 수행된다. 축전지를 전기 공구에 기계적으로 유지하는 역할을 하는 것은 클램핑 요소, 일탈 방지 요소 또는 맞물림 요소이다.
미국 특허 제4,576,880호에는, 다수의 단위 전지가 서로 직렬로 접속되어 있는 축전지가 공지되어 있다. 그러한 배열에 의해 모든 단위 전지의 전압의 합에 해당하는 축전지 전압이 얻어진다. 서로 접속된 단위 전지는 축전지의 단부 영역에 배치되어 외부로부터 전기적으로 접속될 수 있는 플러스-마이너스 접점 쌍에 접속된다.
그러한 공지의 축전지가 언제나 동일한 축전지 전압으로만 또는 올바른 전극으로만 전기 공구에 접속될 수 있도록 하기 위해, 커플링 부재에 기계적인 코딩 장치가 배치된다. 축전지의 하우징에 배치되는 2개의 서로 대향된 스프링은 플러스-마이너스 접점 쌍이 전기 공구 뿐만 아니라 충전 장치에 오접속되는 것을 방지하게 된다.
매우 널리 보급되어 있는 코딩 장치는 전기 공구 또는 충전 장치의 커플링 부재에 배치된 하나 이상의 스프링으로 구성되고, 그 스프링은 축전지의 커플링 부재에 배치된 하나 이상의 홈에 맞물린다. 또한, 축전지가 하나 이상의 스프링을 구비하고, 그 스프링이 전기 공구 또는 충전 장치에 있는 하나 이상의 홈에 맞물리는 형식의 코딩 장치도 제공되어 있다. 그러한 코딩 장치에 의해, 오접속된 축전지의 사용이 방지된다.
플러스-마이너스 접점 쌍이 축전지의 하우징에 배치되는 경우의 단점은 다른 제조업자의 전기 공구 또는 충전 장치에 접속될 수 있을 정도로 그 하우징의 형태 및 횡단면이 유사한 축전지를 시판하는 여러 제조업자가 출현할 수 있다는 점이다. 그러나, 그러한 축전지는 그 극성이 부분적으로 다르다는 점에서 상이한 것이다.
축전지의 플러스-마이너스 접점 쌍의 전극이 전기 공구 또는 충전 장치에 배치된 플러스-마이너스 접점 쌍의 전극에 대해 서로 뒤바뀌게 되면, 축전지, 전기 공구, 또는 충전 장치가 손상될 수 있다. 손상된 축전지는 더 이상 전기를 충전할 수 없다. 극단적인 경우에는, 단락 시에 축전지가 폭발할 수도 있다.
본 발명의 목적은 충전 장치 또는 전기 공구에 오접속되는 것이 배제되고, 그에 의해 작업자의 안전을 보장할 수 있도록 그 접점 배열이 선정된 축전지를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 그러한 목적은 커플링 부재의 횡단면이 점대칭적으로 동일한 피치면(pitch surface)으로 분할될 수 있고, 하나 이상의 피치면 내에 플러스-마이너스 접점 쌍이 마련되도록 함에 의해 달성된다.
플러스-마이너스 접점 쌍을 피치면에 배치함에 의해, 축전지가 둘레 방향으로 180°만큼 돌려진 채 충전 장치 또는 전기 공구에 접속되어도 오접속이 이루어질 수 없다.
축전지는 2개 이상의 피치면이 각각 서로 점대칭적으로 대향된 플러스-마이너스 접점 쌍을 구비함을 그 특징으로 하는 것이 적합하다. 축전지 내에 배치되는 축전지의 단위 전지는 통상 서로 직렬로 배치되어 전기 전도적으로 서로에 접속된다. 보다 더 많은 플러스-마이너스 접점 쌍을 배치하면, 축전지 내에 배치되는 축전지의 단위 전지가 보다 더 많은 개개의 블록에 분배될 수 있는데, 그 각각의 블록에는 외부로부터 커플링 부재의 구역에 있는 하우징에 전기 접속될 수 있는 플러스-마이너스 접점 쌍이 부속된다.
그러한 블록은 각종의 형태로 형성될 수도 있다. 개개의 블록에 배치되는 단위 전지의 수는 상이한 크기로 될 수 있다. 그에 따라, 해당 플러스-마이너스 접점 쌍에 상이한 크기의 전압이 접속된다.
또한, 개개의 블록의 단위 전지의 수는 동일하게 될 수도 있다. 그러한 축전지를 전기 공구에 사용할 경우, 제어 전자 유닛은 개개의 블록의 에너지를 순차적으로 소모할 수 있다. 예컨대, 축전지가 각각 12V의 전압의 2개의 블록을 구비한다면, 그 에너지는 전기 공구에 내장된 제어 전자 유닛에 의해 2개의 상이한 형식으로 소모될 수 있다.
양 블록을 병렬로 접속하면, 12V의 전압이 2배의 용량으로 전기 공구의 구동에 사용될 수 있다. 이는 12V의 개개의 블록에 비해 공구가 2배로 오래동안 운전될 수 있다는 것을 의미한다.
블록을 직렬로 접속하면, 모든 블록의 전압의 합에 해당하는 전압이 얻어진다. 축전지 내에 각각 12V의 전압의 2개의 블록이 배치되는 일례에서는, 그와 같은 방식으로 전기 공구가 24V의 전압으로 구동될 수 있다.
2개의 플러스-마이너스 접점 쌍의 접점은 동일한 크기의 피치면을 형성하는 면 이등분선에 대해, 또한 피치면의 면 무게 중심을 통해 면 이등분선에 수직하게 연장되는 직선에 대해 대칭적으로 배치되는 것이 적합하다.
플러스-마이너스 접점 쌍의 대칭적인 배치에 의해, 축전지 내에서 개개의 블록을 그에 부속된 플러스-마이너스 접점 쌍에 배선하는 것이 동일하게 수행된다. 이는 축전지의 경제적인 제조를 실현시켜 주는 근본적인 제조 기술 상의 장점이다.
축전지용의 충전 장치는 그 횡단면이 점대칭적으로 동일한 피치면으로 분할될 수 있고, 하나 이상의 피치면 내에 플러스-마이너스 접점 쌍이 마련되는 커플링 부재를 구비하는 것이 적합하다.
플러스-마이너스 접점 쌍을 피치면에 배치함에 의해, 축전지를 충전 장치에 끼워 넣을 때에 축전지가 어떻게 정향되는지를 유의하지 않아도 된다. 플러스-마이너스 접점 쌍은 피치면에만 배치되기 때문에, 오접속이 이루어질 수 없다.
충전 장치는 2개 이상의 피치면이 각각 서로 점대칭적으로 대향된 플러스-마이너스 접점 쌍을 구비함을 그 특징으로 하는 것이 적합하다.
플러스-마이너스 접점 쌍을 점대칭적으로 설치함에 의해, 하나 이상의 블록으로 구성된 축전지를 충전시킬 수 있다. 12V의 충전 전압이 걸리는 그러한 형식의 충전 장치는 저렴한 구성 요소로 인해 경제적으로 제조될 수 있고, 충전 장치의 충전 작용을 하는 구성 요소에 요구되는 전압 강도가 낮다는 점에서 유리하다.
충전지의 개개의 불록의 충전은 순차적으로 수행된다. 하나의 플러스-마이너스 접점 쌍만을 구비한 충전 장치를 사용할 경우, 축전지는 충전 과정 사이에 충전 샤프트로부터 빼내어지거나 충전 장치의 커플링 부재로부터 분리되어, 축전지의 다음 플러스-마이너스 접점 쌍이 충전 장치의 플러스-마이너스 접점 쌍에 대면하여 정향될 때까지 둘레 방향으로 계속 회전되어야만 한다. 이어서, 축전지는 다시 충전 장치에 접속된다. 블록의 충전 과정이 완료되면, 그러한 충전 과정의 완료는 그러한 완료 시마다 신호로 표시될 수 있다.
소위 급속 충전 장치에서는, 플러스-마이너스 접점 쌍이 점대칭적으로 배치되는 것이 유리한데, 이는 충전 장치가 각각 12V의 충전 전압에 순차적으로 접속되는 다수의 플러스-마이너스 접점 쌍을 구비할 경우에는 축전지가 충전 샤프트에 어떻게 끼워 넣어져 있는지를 유의할 필요가 없기 때문이다. 따라서, 어떠한 경우에도 접속이 보장된다.
충전 장치는 2개의 플러스-마이너스 접점 쌍의 접점이 동일한 크기의 피치면을 형성하는 면 이등분선에 대해, 또한 피치면의 면 무게 중심을 통해 면 이등분선에 수직하게 연장되는 직선에 대해 대칭적으로 배치됨을 그 특징으로 하는 것이 적합하다.
충전 장치의 커플링 부재를 제조하는 것과 관련된 제조 기술상의 이유로, 전술한 플러스-마이너스 접점 쌍의 대칭적인 배치가 보다 유리하다. 그와 같이 배치됨에 의해, 전압이 운전 중에 균일하거나 균일하게 분배된다.
동일한 용량의 충전지의 충전 시간과 관련하여, 기본적으로 2개의 상이한 충전 장치가 제공될 수 있다. 통상적인 충전 장치는 6배로 긴 충전 시간이 걸린다는 점에서 급속 충전 장치와 구별된다. 그러나, 그러한 통상적인 충전 장치는 보다 더 단순한 전기적 구성 요소의 사용에 의해 저렴하게 제조될 수 있다.
급속 충전 장치에서의 충전 과정에 적합한 축전지는 통상적인 충전 장치에 사용되는 축전지와는 상반된 다른 화학 조성으로 이루어진다. 통상적인 충전 장치에 적합한 축전지를 급속 충전 장치에 끼워 넣으면, 그 축전지가 손상되거나 폭발하게 된다.
그러한 손상 및 폭발을 방지하기 위해, 커플링 부재의 구역에서 축전지에 차단 장치를 설치할 수 있다. 차단 장치는 통상적인 충전 장치에 적합한 축전지가 급속 충전 장치에 끼워 넣어지는 것을 방지한다.
그러나, 축전지를 통상적인 충전 장치에 끼워 넣기 위해서는, 축전지가 차단장치를 수납하는 절결부를 구비해야 한다. 그러한 구성에 의해, 급속 충전 장치용의 축전지를 통상적인 충전 장치에 끼워 넣는 것이 방해되지 않는다.
이하, 다수의 실시예들을 도시하고 있는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
제1도에는 2개의 블록(A,B)를 구비한 축전지(1)가 도시되어 있는데, 그 축전지(1)의 각각의 블록에는 각각 서로 직렬로 전기 접속된 5개의 단위 전지(4)가 배치된다. 축전지(1)의 하우징(2)의 일단부는 커플링 부재(3)로서 형성된다. 커플링 부재(3)에는 각각 블록(A,B)에 접속되어 외부로부터 전기 접속될 수 있는 2개의 플러스-마이너스 접점 쌍(5a,5b,6a,6b)이 배치된다.
제2도는 서로 점대칭적으로 대향된 2개의 플러스-마이너스 접점 쌍(5a,5b,6a,6b)을 구비한 축전지(1)을 도시하고 있는데, 그 각각의 플러스-마이너스 접점 쌍(5a,5b,6a,6b)은 횡단면의 피치면(5,6)에 배치된다. 각각의 블록(A,B)의 단위 전지(4)의 수는 동일하거나 다를 수 있다. 양자의 어느 경우에도, 블록(A,B)의 전압의 합은 축전지(1)의 전압에 해당한다.
예컨대, 축전지가 2개의 12V의 전압의 블록으로 구성된다면, 전기 공구는 그러한 축전지에 의해 12V 또는 24V의 전압이 걸린 채 운전될 수 있다.
전기 공구에 내장된 제어 전자 유닛에 의해 충전 에너지가 순차적으로 소모된다. 그에 따라, 24V의 전압이 가용된다. 양 블록을 병렬 접속하면, 2배의 용량으로 12V의 전압이 가용된다.
제3도에는, 커플링 부재(10a)를 구비한 충전 장치(9)의 충전 샤프트가 도시되어 있는데, 그 충전 샤프의 횡단면은 점대칭적으로 2개의 동일한 피치면(7,8)으로 분할되고, 그 각각의 피치면(7,8)에는 플러스-마이너스 접점 쌍(7a,7b,8a,8b)이 배치된다. 그에 따라, 충전 과정에 필요한 충전 장치에는 12V의 전압이 걸리게 된다. 12V의 낮은 전압으로 인해, 충전 장치(9)의 해당 구성 요소에도 12V의 전압이 걸릴 수 있다. 그에 따라, 각각의 구성 요소가 24V의 전압이 걸리는 구성 요소 보다는 상당히 더 저렴하기 때문에, 충전 장치(9)가 경제적으로 제조될 수 있다.
12V의 전압의 충전 장치(9)에 의해 12V의 전압의 블록(A)을 충전하는 과정이 완료되고 나면, 이어서 12V의 전압의 다음의 블록(B)이 충전될 수 있다.
예컨대, 램프나 음향 신호의 형태의 신호 수신기에 의해, 제1블록(A)의 충전 과정이 완료되었음이 표시될 수 있다. 수동으로 축전지를 둘레 방향으로 돌리면, 연이어 다음의 블록(B)이 충전될 수 있다.
또한, 충전 장치(9)는 축전지(1)의 하우징(2)에 배치된 플러스-마이너스 접점 쌍(5a,5b,6a,6b)의 수와 동일한 수의 플러스-마이너스 접점 쌍(7a,7b,8a,8b)이 커플링 부재(10a)의 구역에서 하우징(10)에 배치되도록 구성될 수도 있다. 그와 같이 다소 복잡하게 구성된 충전 장치(9)에서는, 수동으로 축전지(1)를 둘레 방향으로 돌려야 할 필요가 없다. 내부의 충전 전자 유닛에 의해, 개개의 플러스-마이너스 접점 쌍(5a,5b,6a,6b)에 접속되는 블록(A,B)이 순차적으로 충전된다.
그러한 방식으로, 예컨대 도시를 생략한 24V의 전압의 축전지도 3개의 블록으로 분할될 수 있기 때문에, 충전 장치에는 단지 8V의 충전 전압만이 걸리면 된다. 전기 공구 내에서 개개의 블록을 직렬로 접속함에 의해, 24V의 전압이 가용된다.
제4도에는 그 횡단면이 점대칭적으로 동일한 피치면(15,16)으로 분할되고 플러스-마이너스 접점 쌍(15a,15b)을 구비하는 축전지(11)의 커플링 부재(13)가 도시되어 있다. 플러스-마이너스 접점 쌍(15a,15b)은 피치면(15)에 배치된다. 축전지(11)의 각각의 단위 전지는 전기 공구에 사용될 경우에 1.2 내지 3Ah의 에너지와 1.2V의 전압을 낸다.
제5도에는 커플링 부재(20a)를 구비한 충전 장치(19)의 충전 샤프트가 도시되어 있는데, 그 충전 샤프트의 횡단면도 역시 점대칭적으로 동일한 2개의 피치면(17,18)으로 분할되고, 피치면(17)에는 플러스-마이너스 접점 쌍(17a,17b)이 배치된다. 충전 장치(19)는 크리이프 한계가 높은 하우징(20)을 구비한다.
공급 전압으로서 동일한 전압을 발생시키기 위해, 충전 장치(9)는 변압기부 및 정류기부를 포함하는 회로망을 구비한다.

Claims (6)

  1. 둘레에 하나 이상의 플러스-마이너스 접점 쌍(5a,5b,6a,6b,15a,15b)이 장착되어 있는 커플링 부재(3,13)를 구비한 축전지에 있어서, 커플링 부재(3,13)의 횡단면은 점대칭적으로 동일한 피치면(5,6,15,16)으로 분할될 수 있고, 하나 이상의 피치면(5,6,15,16) 내에 플러스-마이너스 접점 쌍(5a,5b,6a,6b,15a,15b)이 배치되는 것을 특징으로 하는 커플링 부재를 구비한 축전지.
  2. 제1항에 있어서, 2개 이상의 피치면(5,6)은 각각 서로 점대칭적으로 대향된 플러스-마이너스 접점 쌍(5a,5b,6a,6b)을 구비하는 것을 특징으로 하는 축전지.
  3. 제2항에 있어서, 상기 2개의 플러스-마이너스 접점 쌍(5a,5b,6a,6b)의 접점은 동일한 크기의 피치면(5,6)을 형성하는 면 이등분선에 대해, 또한 피치면(5,6)의 면 무게 중심을 통해 면 이등분선에 수직하게 연장되는 직선에 대해 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 축전지.
  4. 커플링 부재(10a,20a)를 구비하는, 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 따른 축전지용의 충전 장치에 있어서, 커플링 부재(10a,20a)의 횡단면은 점대칭적으로 동일한 피치면(7,8,17,18)으로 분할될 수 있고, 하나 이상의 피치면(7,8,17,18) 내에 플러스-마이너스 접점 쌍(7a,7b,8a,8b,17a,17b)이 배치되는 것을 특징으로 하는 축전지용의 충전 장치.
  5. 제4항에 있어서, 2개 이상의 피치면(7,8)은 각각 서로 점대칭적으로 대향된 플러스-마이너스 접점 쌍(7a,7b,8a,8b)을 구비하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 2개의 플러스-마이너스 접점 쌍(8a,8b)의 접점은 동일한 크기의 피치면(7,8)을 형성하는 면 이등분선에 대해, 또한 피치면(7,8)의 면 무게 중심을 통해 면 이등분선에 수직하게 연장되는 직선에 대해 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
KR1019920022007A 1991-11-23 1992-11-21 커플링 부재를 구비한 축전지 및 이 축전지용의 충전장치 KR100232919B1 (ko)

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