保險絲的製造方法和內置該保險絲的電池組的製作方法
2023-08-01 13:43:51
專利名稱：保險絲的製造方法和內置該保險絲的電池組的製作方法
技術領域：
本發明涉及保險絲的製造方法和內置該保險絲的電池組，該保險絲在過量電流通過時能被熱量所熔斷。
保險絲在過量電流通過時被熱量熔斷而切斷電流。保險絲靠焦耳熱來加熱。焦耳熱與電流的平方和保險絲的電阻之積成比例地變大。因此，在通過的電流增大時，焦耳熱急劇變大，保險絲被加熱至高溫。保險絲的熔化溫度取決於其所採用的金屬。因此，當達到設定電流時，保險絲被熱量所熔斷，而切斷電流。
為了防止過量電流對電池的損害，電池組內置了保險絲。保險絲和電池串聯連接，能被過量電流所熔斷。將保險絲用於導線片的電池組也正在被開發(實開昭B55-141448號公報)。該電池組將導線片的一部分變細而使之成為能被過量電流所熔斷的形狀。
進而，本發明人以進一步改良這種結構的保險絲的熔斷特性為目的，開發出了使用層壓了熱膨脹率相異的金屬片的雙金屬或三金屬等的保險絲(特願平11-154714號)。這種保險絲在被過量電流加熱時，由於層壓金屬熱膨脹率的差異，一種機械的變形力作用於保險絲的熔斷部位。因此，這種保險絲具有在被過量電流加熱時將機械變形力作用於保險絲並因此迅速熔斷的優點。
但是，這種結構的保險絲由於採用了雙金屬或三金屬而具有材料成本高的缺陷。而且，這種結構的保險絲，或
圖1所示的保險絲，由於熔斷電流由變細部分的截面積所決定，所以必須將這部分裁截得相當細。這是因為，藉以切斷電池組電流的電流小到了數A的程度。
部分裁細的保險絲，在裝入電池組時，或是在已裝入電池組的狀態下，有受落地等衝擊而易斷的弊端。如果保險絲斷了，電池組此後變得完全不能使用。所以，在過量電池通過時熔斷電池組內置的保險絲這一點確實最為重要，但是，使其在受到機械衝擊時不會斷開這一點也很重要。
而且，如圖1所示，局部寬度變窄的保險絲，在現實製作中，因為受狹窄的部分的寬度的制約，要達到3A程度的切斷電流量極其困難。因此，具有不能內置在小容量電池組中的缺陷。而且，切斷電流越小，局部寬度將變得越細，所以，具有因落地等的衝擊而變得更容易斷開的缺陷。
本發明是以消除這些缺陷為目的而進行開發的。本發明的重要目的在於，提供一種保險絲的製造方法和內置這種保險絲的電池組，該保險絲能夠廉價地大量生產，同時，在過量電流通過時能夠確保熔斷，在受到衝擊時不易斷開，特別是能使切斷電流變小而抗衝擊。
通過下述的詳細說明和附圖，本發明中的上述以及進一步的目的和特徵將得到更為清晰的闡釋。
本發明涉及保險絲的製造，它包括以下步驟製作金屬片，該金屬片整體成形為細長形狀，且多列連接片的前端分離而後端連接，而且各個連接片的前端呈直線排列；在呈直線型排列的連接片的前端部分焊接金屬線，用金屬絲將相鄰連接片的前端相互連接；以相鄰的兩個連接片為一組，在各組的連接片之間切斷金屬絲使其分離，同時分離各個連接片；將連接一組連接片的金屬絲，朝使連接在金屬絲兩端的一對連接片的兩端相互分離的方向彎曲。
以上的方法具有能夠廉價地大量生產保險絲，同時，在過量電流通過時能夠確保保險絲熔斷，在受到衝擊時使保險絲不易斷開，特別是具有能使切斷電流變小而保險絲更能承受住衝擊的優點。原因是，以上的製造方法是通過下述步驟製造保險絲的，即製作多列連接片的前端分離而後端連接形狀的金屬片；在連接片的前端焊接金屬絲，使相鄰連接片的前端部位相互連接；以相鄰的兩個連接片為一組，在各組連接片之間切斷金屬絲使其分離，同時分離各個連接片；將連接被切斷的一組連接片的金屬絲，朝使一對連接片兩端相互分離的方向彎曲。
同時，通過以上的方法，能夠極其簡單而且高效大量地生產採用金屬絲兩端有連接片的結構的保險絲。所以，能夠降低保險絲的製造成本，廉價地大量生產。
而且，通過以上方法製造的保險絲，由於其狹窄的熔斷部由金屬絲構成，所以，與圖1所示形狀的保險絲相比更能承受衝擊。原因是，金屬絲為線材，所以材料自身堅固，加之能夠彈性變形，而且，使這種金屬絲呈彎曲狀，所以能夠藉此吸收衝擊等振動，從而能緩衝機械衝擊。特別是，在連接片前端設置有彎折片的結構，能夠用彎折片夾緊金屬絲而焊接在連接片上，所以能夠將該部分更穩地固定住而不易脫落。並且，將狹窄的熔斷部作成金屬絲的保險絲，通過設定決定電阻值的斷面積，能夠實現藉助所定電流值，特別是小的電流值，確保保險絲能夠熔斷的優點。
以上的方法，最好是將金屬絲彎曲到使一對連接片相互成直線或者大致成直線狀的位置處。
連接金屬絲的連接片，最好對其前端部位進行加工，設置彎折片，使彎折片的內側夾住金屬絲，藉助彎折片對金屬絲加壓進行焊接。這種結構的連接片能夠通過彎折片，可靠牢固地連接金屬絲。而且，金屬絲最好採用SUS-304不鏽鋼絲。
而且，本發明能夠在把金屬片加工成形為細長的帶狀連續供給的同時，將金屬絲焊接在連接片的前端部。這種製造方法，比如，能夠在自動化的生產線上連續生產保險絲，提高生產效率廉價大量地生產。
本發明的電池組，具有相互連接且平行固定而成的多個二次電池，和兩端連接在二次電池的電極上且串聯連接二次電池的保險絲。保險絲具有流過規定的電流時能夠熔斷的金屬絲和，連接在該金屬絲的兩端，焊接在電池電極上而成的一對連接片。連接片將其前端彎曲設置有彎折片，使該彎折片夾著金屬絲同金屬絲焊接在一起。而且，同彎折片焊接在一起的金屬絲，朝著使連接在金屬絲兩端的一對連接片的兩端相互分離的方向彎曲，一對連接片與電池的電極連接。
以上結構的電池組，由於採用了能夠使切斷電流變小，而且抗衝擊的保險絲，所以，當過量電流通過時可確保熔斷，受衝擊等機械振動時不會斷開，因此，可靠性高、品質優良。
圖1表示現有保險絲一例的正面圖；圖2表示本發明實施例的保險絲的製造步驟中被加工的金屬片的正面圖；圖3表示圖2中所示的金屬片連接片的彎折片的擴大斷面圖；圖4表示圖2中所示的金屬片上設置金屬絲的狀態的正面圖；圖5表示圖4中所示的金屬片連接片的前端部的擴大斷面圖；圖6表示點焊圖4中所示的金屬片連接片前端部的步驟的正面圖；圖7表示點焊圖5所示的連接片前端部的狀態的擴大斷面圖；圖8表示切斷圖6所示的金屬片的步驟的正面圖；圖9表示以金屬絲將被切斷的連接片彎曲呈直線狀的狀態的正面圖；圖10表示本發明其他實施例中保險絲的製造方法的略圖；圖11本發明實施例中內置保險絲的電池組的透視圖。
圖2～圖9，表示保險絲的製造步驟。這些圖中所示的製造步驟，用以下的步驟製造保險絲。[製作金屬片的步驟]將金屬片裁切為圖2所示的形狀，並加工成金屬片1。此圖中的金屬片1整體形成細長形狀，同時做成多列連接片2的前端分離，而使其後端連接的形狀。而且，將各個連接片2的前端排列為直線狀。這種形狀的金屬片1由細長帶狀的金屬片裁切並製作而成。金屬片1由鎳片製成。但是，金屬片也可以採用鐵片、銅片、鋁片等金屬片，或者採用黃銅或不鏽鋼等合金片。對於可腐蝕的金屬片，在其表面鍍鎳或者鍍鉻。
圖中的金屬片1，在連接片2之間交錯地設置窄幅缺口3和寬幅缺口4。窄幅缺口3整體為相同的寬度，寬度小。寬幅缺口4在連接片2的前端寬度逐漸變大。窄幅缺口3為能夠切斷金屬絲6的最小的寬度。寬幅缺口4以渡橋狀連接金屬絲6。所以，寬幅缺口4的寬度等於金屬絲6的長度。
而且，金屬片1如圖3放大斷面圖中所示，對前端部分彎曲加工，設置彎折片5。彎折片5是由金屬片經裁切後彎曲、加工而成的。原因是，在以模具裁切步驟中彎折片5容易磨損。但是，用雷射切斷金屬片使之成為金屬片的方法，可以在彎折金屬片的一側後用雷射裁切，並在連接片的前端設置彎折片。[焊接金屬絲的步驟]如圖4所示，將金屬片1固定在金屬臺7的限定位置上，將金屬絲安裝在成直線狀排列的連接片2的前端部位。圖中的金屬片1設置有兩個通孔8，將此通孔8嵌入金屬臺7的定位銷9上，將金屬片1置於金屬臺7的限定位置。金屬絲6，如圖5的放大斷面圖所示，掛於設置在連接片2前端的彎折片5上並被置於限定位置。而且，為了使金屬絲6呈直線狀，金屬絲6呈被規定的張力所繃緊的狀態，其兩端被暫時卡在金屬臺7上。不鏽鋼絲適宜於用作金屬絲6。特別是SUS-304不鏽鋼絲最為適宜。因為它纖細而韌性強，而且，其電阻大，所以當大電流通過時可確保被熔斷。但是，金屬絲也可以採用不鏽鋼絲以外的線材，比如鋁絲或者鎳絲等。
其後，如圖6所示，將連接片2的前端部分點焊在金屬絲6上，以金屬絲6將相鄰的連接片2的前端部分相互連接起來。點焊如圖7所示，用焊接電極10壓緊，流過大電流，將彎折片5所夾住的金屬絲6的兩面焊接在金屬片1上。點焊時，將金屬臺7作為一個電極12使用。所以，金屬臺7採用諸如銅等低電阻值的金屬。[切斷步驟]如圖8所示，將相鄰的兩個連接片2作為一組，在各組的連接片2之間切斷金屬絲6並使之分離，並且，也將各個連接片2分離。金屬絲6如箭頭所示，在窄幅缺口3被切斷。而且，為了將所有的連接片2分開，沿窄幅缺口3和寬幅缺口4的位置，圖8中虛線所示的直線，用剪切刀將金屬片1裁斷。[彎折金屬絲的步驟]其後，如圖9所示，將連接著已被裁斷的1組連接片2的金屬絲6，朝使連接在金屬絲6兩端的一對連接片2兩端相互分離的方向彎曲。圖中所示的保險絲，將金屬絲6彎曲到使一對連接片2相互成直線狀的位置。但是，也可以不將金屬絲彎曲到一對連接片相互成直線狀的位置上，把它彎曲到稍微傾斜的位置上，比如，一對連接片的縱向夾角在90-180度的位置上。而且，此圖所示的金屬絲6，在連接片2的前端部分，以小曲率半徑彎曲。但是，也可以使金屬絲彎曲到其中間部分呈U字型狀態。
而且，本發明保險絲的製造方法，如圖10所示，也可以在自動化生產線上進行連續製造。此圖中所示的生產線，一邊由帶盤14連續供給成形為細長帶狀的金屬片101，一邊將金屬絲106焊接在連接片的前端部分，將這種金屬片101在規定位置裁斷來製造保險絲。
圖中的帶盤14是用來纏繞由細長帶狀的金屬片加工成形的細長帶狀的金屬片101的裝置。對帶狀的金屬片進行加工，如圖2所示，使多列連接片保持前端部分開而後端部連接的形狀，並且，對各個連接片的前端進行彎折加工並設置彎折片而形成帶狀的金屬片101。圖中的生產線，由帶盤14向下一道步驟連續供給這種帶狀的金屬片101。但是，生產線具有對帶狀金屬片，多列連接片和連接片前端的彎折片進行加工而成為帶狀金屬片101的步驟，可將此步驟做成自動化。這種生產線，從帶盤14連續供給其連接片和彎折片未經加工的帶狀金屬片，對多列連接片和連接片前端的彎折片進行加工並供給下道步驟。
把由金屬絲軸15供給的金屬絲106同由帶盤14連續供給的金屬片101相連接。金屬絲軸15是用來纏繞金屬絲106的裝置，其連續供給金屬絲106。金屬絲106掛於設置在多列連接片的前端的彎折片上，置於金屬片101的設定位置上。金屬絲106最好是在保持被規定張力繃緊的狀態下連續供給，並被置於金屬片101上。連續供給的金屬絲106，被置於連續供給的金屬片101上並以此狀態被供給下一道步驟。
點焊連接片的前端部分，將金屬絲焊接在連接片上。點焊時，用焊接電極1010壓緊，流過大電流，將被彎折片和連接片所夾住的金屬絲106的兩面焊接在金屬片101上。
用裁切機16在規定的位置將焊接有金屬絲106的金屬片101裁斷。裁切機16如圖8所示，以相鄰的兩個連接片2為一組，在各組連接片2之間切斷金屬絲6使之分離，並且，將各個連接片2也裁斷為分離的狀態。金屬絲6如箭頭所示被切斷，沿圖8中虛線所示的直線裁斷分離連接片2。被裁斷的一組連接片，其後如圖9所示，朝使連接在金屬絲6兩端的一對連接片2的兩端相互分離的方向彎曲金屬絲6，使一對連接片2處於相互成直線狀的位置。
在圖11中，表示了內置有由以上步驟製作的保險絲的電池組。此圖中的電池組，將保險絲的兩端點焊在相互平行固定的兩節二次電池11的電極12上，通過保險絲串聯連接二次電池11。圖中的電池組，用熱收縮管13將二次電池11平行地固定起來。二次電池11，也可以粘結固定，或者嵌入外殼固定。由保險絲連結的二次電池11排列連接，使之與連接保險絲的電極12處於同一平面上。圖中的電池組設有兩節二次電池11，但也可以設置三節以上的二次電池。
保險絲將連接片112焊接在金屬絲116的兩端。圖中的保險絲，將各個連接片112的兩處點焊並連接在電極12上。兩根細長的連接片112成直線狀排列，其相對的前端焊接了金屬絲116。焊接在連接片112上的金屬絲116，朝著使連接在兩端的一對連接片112的兩端相互分離的方向彎曲。金屬絲116的兩端部分呈相互平行姿態，其兩端部分連接著連接片112。圖中所示的金屬絲116，其中間部彎曲，兩端部分呈平行姿態。但是，金屬絲也可以使中間部分呈直線狀，使兩端部分向直角方向彎曲並和連接片連接。
採用SUS-304不鏽鋼絲作金屬絲116的保險絲，可以設定金屬絲116直徑為0.2mm時切斷電流為5A，直徑為0.15mm時切斷電流為3A。SUS-304不鏽鋼絲是可用於發條材料的韌性很強的線材，具有纖細，機械韌性強的優點。
設置三節以上二次電池的電池組，將保險絲連接在兩列電池的電極上，以導電性導線片連接其它電極，並將各個電池連接起來。導電性導線片可以採用諸如鎳片，或表面鍍鎳或鍍鉻的鐵、銅、黃銅等的金屬片。內置三節以上電池的電池組，也可以將所有電池用保險絲串聯連接起來。同時，也可以用多個保險絲和導線片將四節以上的電池串聯連接起來。
在不脫離本發明實質特性的精神前提下，可以用若干形式實施本發明，所以，本實施方案是說明性的並非是限制性的。本發明的範圍由下述權利要求進行限定，而不受上述說明限制。凡滿足本權利要求的所有變更，或者等同於前述滿足本權利要求的變更，都將被本權利要求所覆蓋。
權利要求
1．一種保險絲的製造方法，包括下列步驟製作金屬片(1)，該金屬片整體成形為細長形狀，多列連接片(2)保持前端部分離而後端連接的形狀，而且各個連接片(2)的前端呈直線狀排列；將金屬絲(6)焊接在直線狀排列的連接片(2)的前端部，並用金屬絲(6)將相鄰的連接片(2)的前端部相互連接；以相鄰的兩個連接片(2)為一組，在各組連接片(2)之間切斷金屬絲(6)使之分離，同時，分開各個連接片(2)；以及把連接一組連接片(2)的金屬絲(6)，朝著使連接在金屬絲(6)兩端的一對連接片(2)的兩端相互分離的方向彎曲。
2．如權利要求1中所述的保險絲的製造方法，其中，金屬片(1)採用鎳片。
3．如權利要求1中所述的保險絲的製造方法，其中，金屬片(1)採用從鐵片、銅片、鋁片、黃銅和不鏽鋼等的合金片中選擇的一種。
4．如權利要求1中所述的保險絲的製造方法，其中，將金屬絲(6)彎曲到使一對連接片(2)相互成直線或者大致成直線的位置。
5．如權利要求1中所述的保險絲的製造方法，其中，對連接片(2)的前端部分進行加工並設置彎折片(5)，將金屬絲(6)夾在彎折片(5)的內側，藉助彎折片(5)壓緊金屬絲(6)對其進行焊接。
6．如權利要求1中所述的保險絲的製造方法，其中，在金屬片(1)上交錯設置窄幅缺口(3)和寬幅缺口(4)，用缺口劃分相鄰的連接片(2)，在窄幅缺口(3)之間切斷金屬絲(6)。
7．如權利要求6中所述的保險絲的製造方法，其中，使窄幅缺口(3)在整體上保持相同的寬度，使寬幅缺口(4)在連接片(2)的前端部分逐漸增加其寬度。
8．如權利要求1中所述的保險絲的製造方法，其中，金屬絲(6)採用不鏽鋼絲。
9．如權利要求8中所述的保險絲的製造方法，其中，金屬絲(6)採用SUS-304不鏽鋼絲。
10．如權利要求1中所述的保險絲的製造方法，其中，金屬絲(6)採用鋁絲或者鎳絲。
11．一種電池組，包括(a)相互連接並且平行固定而成的多個二次電池(11)；(b)保險絲，其兩端連接在二次電池(11)的電極(12)上且串聯連接二次電池(11)，所述保險絲包括金屬絲(6)，其在通過規定電流時可熔斷；一對連接片(2)，其連接在上述金屬絲(6)的兩端，並且焊接在電池的電極(12)上而成；其中連接片(2)的前端部分彎折並設置彎折片(5)，在該彎折片(5)夾著金屬絲(6)的狀態下焊接金屬絲(6)，而且，把焊接在彎折片(5)上的金屬絲(6)，朝著使連接在金屬絲(6)兩端的一對連接片(2)的兩端相互分離的方向彎折，將一對連接片(2)連接在電池的電極(12)上。
12．如權利要求11中所述的電池組，其中，將金屬絲(6)彎曲到使一對連接片(2)相互成直線或者大致成直線狀的位置。
13．如權利要求11中所述的電池組，其中，保險絲的連接片(2)採用鎳片。
14．如權利要求11中所述的電池組，其中，保險絲的連接片(2)採用從鐵片、銅片、鋁片、黃銅和不鏽鋼等合金片中選擇的一種。
15．如權利要求11中所述的電池組，其中，保險絲的金屬絲(6)採用不鏽鋼絲。
16．如權利要求15中所述的電池組，其中，保險絲的金屬絲(6)採用SUS-304不鏽鋼絲。
17．如權利要求11中所述的電池組，其中，保險絲的金屬絲(6)採用鋁絲或者鎳絲。
全文摘要
保險絲的製造方法,包括以下步驟:製造金屬片1,該金屬片整體成形為細長形狀,多列連接片2保持前端分離而後端連接的形狀,各個連接片2的前端呈直線狀排列;將金屬絲6焊接在直線排列的連接片2的前端,並用金屬絲6將相鄰連接片2的前端相互連接;以相鄰的兩個連接片2為一組,在各組連接片2間切斷金屬絲6使其分離,同時分開各個連接片2;將連接一組連接片2的金屬絲6彎折,使一對連接片2成直線狀。
文檔編號H01H85/147GK1320942SQ0111048
公開日2001年11月7日 申請日期2001年4月16日 優先權日2000年4月17日
發明者大崎一夫, 橋本尚 申請人:三洋電機株式會社