企业内训资料之_电池箱及其导电片的设计

电池箱及其导电片的设计（2009年10月）企业内训资料之:电池箱及其导电片的设计目录1、电池箱的介绍2、电池箱设计的基本要求3、电池箱导电片设计的基本要求4、常用电池的分类及基本尺寸5、圆柱形碱性电池的电池箱设计6、钮扣电池的电池箱设计7、如何确定电池箱位于产品的位置8、电池箱的标识9、如何验证电池箱及其导电片的设计是否合格附录一：常用材料的弹性模量附录二：常用材料的许用应力附录三：电池弹簧的常用材料附录四：电池弹片的常用材料附录五：电池弹片（簧）的常见表面处理方式电池箱及其导电片的设计1、电池箱的介绍电子产品中的电池箱部分主要由电池容纳箱体、导电片（包括正极片、负极片、正负联接片）、电池门、电池组成。其在设计时需要考虑的要素有以下几个方面：用户使用的要素（人机工程）安全的要素机械强度的要素环境的要素设计电池箱时需要考虑的要素正确的电池标识防止电池反向导通电池门易拆装电池易拆换防止电池门打开后电池飞出防止短路电池箱部分远离热源满足跌落测试的需要足够的接触压力，避免电池瞬间断电电池片、电池门能耐受足够的拆装次数防止化学腐蚀防止氧化电池箱及其导电片的设计电子产品中使用的电池从类型上来说，主要有钮扣电池（Buttoncell）、圆柱形碱性干电池，其常用的规格见2。由于同样规格的电池，其外形尺寸是按标准尺寸进行制造的，所以电池箱及其导电片的设计是可以标准化的，标准化可以缩短开发周期，降低成本，提高效率。本教材编写的目的就是要将电池箱及其导电片的设计标准化，以期达到上述目的。电池箱及其导电片的设计2、电池箱设计的基本要求A：防止反向导通；即将电池正、负极反向装入电池槽后是不能导通的；B：不能漏电；即放入任何一个电池后，无论以哪一个角度使用一根直的任意长度的无尺寸要求的直导线，以任何方式都不可以使这个电池的正负极导电片直接短路，实际操作是选用一根0.5mm的活动铅笔中的铅芯，随便搭配，都不能使得电池的正负极短路；C：要有明确的标记；包括电池的规格及正负极方向符号；D：电池门开启后，电池不能轻易飞出；E：电池及电池门的拆装符合人机工程学要求；F：电池周边的材料，要使用耐酸及耐碱佳的材料；G：设计美观，从电池箱处不能看到产品内部构件；电池箱及其导电片的设计3、电池箱导电片设计的基本要求A：良好的导电性；B：不易生锈；C：对电池有足够的轴向压紧力；D：耐疲劳；E：防拔出结构；F：好的焊接工艺性（如有焊接要求）；一般采用磷青铜片，如导电性能要求高的可表面镀金；表面需做防锈处理，一般镀5∪m以上的厚镍，不锈钢可以不处理；导电片对电池两端端子的轴向压紧力一般要求：0.5～1.5kgf；电池反复拆装：6000次以上，导电片仍能保持所需性能；导电片插入电池槽内不能轻易拨出；要求焊接时上锡容易，尤其是选择用不锈钢材料时要考虑其焊接工艺；电池箱及其导电片的设计4、常用电池的分类及标准尺寸4.1、圆柱形碱性电池（干电池）尺寸示意图外形图：下页的表一列出了不同执行标准及不同规格的电池的尺寸值，并列出了我们在设计中的标准取值。电池箱及其导电片的设计表一：干电池的标准尺寸电池规格尺寸标准设计值IEC标准DIN标准ANSI标准JIS标准“D”(1#)R20、LR20、UM-1L61.559.5~61.559.5~61.558.72~61.4958.5~61D34.232.2~34.232.2~34.232.2~34.1932~34a1.51.5min1.5min1.5min1.5minb9.57.8~9.57.9~9.58.33~9.097.8~9.5“C”(2#)R14、LR14、UM-2L5048.5~50.048.5~50.047.63~50.0148~50.0D26.224.7~26.224.7~26.224.69~26.1925~26a1.51.5min1.5min1.5min1.5minb7.55.5~7.55.5~7.55.97~6.735.5~7.5“AA”(5#)R06、LR06、UM-3L50.549.0~50.549.0~50.548.41~50.549.2~50.5D14.513.5~14.513.5~14.513.49~14.513.5~14.5a1.01.0min1.0min1.0min1.0minb5.54.2~5.54.2~5.53.96~4.724.2~5.5“AAA”(7#)R03、LR03、UM-4L44.542.5~44.542.5~44.542.49~44.543.5~44.5D10.59.5~10.59.5~10.59.5~10.59.5~10.5a0.80.8min0.8min0.8min---------b3.82.0~3.82.0~3.82.79~3.56---------本公司常用品牌：金霸王、GP、双鹿,最常用AAA、AA两种规格。单位：mm电池箱及其导电片的设计4.2、钮扣电池尺寸示意图外形图下页的表二列出了不同规格的钮扣电池的尺寸值及其标称电压和容量。电池箱及其导电片的设计表二：钮扣电池的使用参数及尺寸电池规格D尺寸H尺寸电压容量电池规格D尺寸H尺寸电压容量CR122012.523V35mAhCR1616161.63V50mAhCR16201623V70mAhCR2016201.63V75mAhCR2025202.53V140mAhCR2032203.23V180mAhCR23202323V125mAhCR23302333V260mAhCR2354235.43V500mAhCR24302433V280mAhCR24502453V500mAh单位：mm钮扣电池命名规则:C:锂-二氧化锰R:圆柱形本公司常用品牌：高能达，常用CR2032、CR2430两种。5.1、常规结构电池箱及其导电片的设计5、圆柱形碱性电池的电池箱设计负极导电弹弓正极导电片容纳两节电池的电池箱注:本页以容纳两节电池的电池箱作为设计参考。正负极联接片干电池负极导电片焊线端子正极导电片焊线端子正面背面电池箱及其导电片的设计5.2、干电池箱的常规设计尺寸A=52~52.5mmB=59.9mmC=0.7～0.8mmD=14.5～14.7mmE=5.8～6.5mmF=9～9.5mmG=10～11mm负极弹弓有效圈数：4.5负极弹弓线径：0.6mm5.2.1、AA电池的电池箱设计尺寸电池箱及其导电片的设计5.2.2、AAA电池的电池箱设计尺寸A=45.8~46mmB=53.4mmC=0.6～0.7mmD=10.5～10.7mmE=5～5.5mmF=7～7.5mmG=8～9mm负极弹弓有效圈数：4负极弹弓线径：0.5mm电池箱及其导电片的设计5.3.1、AA电池的电池槽总长度设计方法H=G’+电池标准长度+I+电池装配间隙=4+50.5+1.4+1=56.9mm电池装配间隙取值：1mmG’：负极弹簧完全压缩后总高度I：正极导电片总高度H：电池槽总长度5.3、如何设计电池槽的总长度电池箱及其导电片的设计5.3.2、AAA电池的电池槽总长度设计方法H=G’+电池标准长度+I+电池装配间隙=3.3+44.5+1.6+1=50.4mm电池装配间隙取值：1～1.5mmG’：负极弹簧完全压缩后总高度I：正极导电片总高度H：电池槽总长度电池箱及其导电片的设计5.4.1、正极导电片的常规设计推荐材料：磷青铜片推荐厚度:0.3mm表面处理：镀镍5∪m以上倒刺(防拨出)电池正极接触区勾线焊接孔电池箱位于面壳时应用电池片可正反两个方向插拔5.4、如何设计电池导电片电池箱及其导电片的设计5.4.1.1、AA电池的正极导电片的常规设计尺寸电池箱及其导电片的设计5.4.1.2、AAA电池的正极导电片的常规设计尺寸电池箱及其导电片的设计5.4.1.3、正极导电片的常规设计要点电池片最高面应比电池箱围骨低0.5~1mm电池片的宽度比电池片槽位宽度小0.5~1mm良:电池反装应接触不到正极片√x不良:电池反装接触到正极片电池箱及其导电片的设计5.4.1.3、正极导电片的常规设计要点电池片拨刺与塑胶的过盈量0.2~0.25mm为防止电池向上弹起，电池片正极接触区的纵向平面范围需高于电池正极设计时电池正极片到此骨位的距离要按规定的标准来设计,因为各国家的要求及各电池品牌的电池正极高度有差异,因此此距离要按最小之电池正极高度来设计,这样就可以适用各不同品牌的电池。这种品牌的电池可以接触到更换另一品牌的电池接触不到x电池箱及其导电片的设计5.4.2、负极导电片的常规设计推荐材料：磷青铜片厚度0.3mm弹簧推荐材料：琴钢线表面处理：镀镍5μm以上倒刺负极接触弹簧勾线焊接孔电池箱位于面壳时应用电池片可正反两个方向插拔电池箱及其导电片的设计5.4.2.1、AA电池的负极导电片的常规设计尺寸弹簧材料：琴钢线(推荐)线径:0.6mm大端直径:7mm小端直径:5mm有效圈数：4.5圈自由长:9.7~10.7mm顶端:压平处理连接方式:铆接电池箱及其导电片的设计5.4.2.2、AAA电池的负极导电片的常规设计尺寸弹簧材料：琴钢线(推荐)线径:0.5mm大端直径:6mm小端直径:4mm有效圈数：4圈自由长:7.7~8.7mm顶端:压平处理弹簧固定方式:铆接电池箱及其导电片的设计5.4.2.3、负极导电片的常规设计要点电池片最高面应比电池箱围骨低：0.5~1mm电池片的宽度比电池片槽位宽度小0.5~1mm电池片拨刺与塑胶的过盈量：0.2~0.25mm电池箱及其导电片的设计5.4.2.3、负极导电片的常规设计要点为防止伤人及提供一个平整的接触平面，弹簧末端应做压平处理！√x√做压平处理！末端弯折并做压平处理！末端未做压平处理！电池中心与电池弹簧中心要对齐，否则弹簧易偏出造成失效。中心偏离，弹簧容易向上滑出。中心偏离，弹簧容易向下滑出。√xxFFF绿色箭头为受力方向电池箱及其导电片的设计5.4.3、正负极联接片的常规设计推荐材料：磷青铜片厚度0.3mm弹簧推荐材料：琴钢线表面处理：镀镍5μm以上倒刺电池正极接触区负极弹簧电池片可正反两个方向插拔电池箱及其导电片的设计5.4.3.1、AA电池的正负极联接片的常规设计尺寸推荐材料：磷青铜片弹簧材料：琴钢线(推荐)线径:0.6mm大端直径:7mm小端直径:5mm有效圈数：4.5圈自由长:9.7~10.7mm顶端:压平处理弹簧固定方式:铆接电池箱及其导电片的设计5.4.3.2、AAA电池的正负极联接片的常规设计尺寸推荐材料：磷青铜片弹簧材料：琴钢线(推荐)线径:0.5mm大端直径:6mm小端直径:4mm有效圈数：4圈自由长:7.7~8.7mm顶端:压平处理弹簧固定方式:铆接电池片最高面应比电池箱围骨低0.5~1mm电池箱及其导电片的设计5.4.3.3、正负极联接片的常规设计要点电池片的宽度比电池片槽位宽度小0.5~1mm电池片拨刺与塑胶的过盈量：0.2~0.25mm负极弹簧及正极接触区关于中心的要求应分别遵从电池正极片及负极片的要求电池箱及其导电片的设计5.4.3.3、正负极联接片的常规设计要点负极弹簧与正极接触区的中心距离=电池标准值+电池箱中间档骨厚度=14.5(AA)+1.2(参考)=15.7mm=10.5(AAA)+1.2(参考)=11.7mmA、电池弹片的接触面中心应与电池的中心对齐；B、电池弹片对AA电池的压紧力应在1kgf～1.5kgf之间；电池弹片对AAA电池的压紧力应在0.5kgf～1kgf之间；电池箱及其导电片的设计5.5、如何确保电池弹片对电池的有效接触AA电池：F作用力=1～1.5kgfAAA电池：F作用力=0.5～1kgfF电池箱及其导电片的设计5.6、如何计算电池弹簧对电池的压紧力5.6.1、圆锥形电池弹簧作用力的计算G：弹簧系数不锈钢丝：7000kg/mm2弹簧钢丝：8000kg/mm2琴钢线：8000kg/mm2d:材料线径Nc:有效圈数p:自由状态下节距p’:在F作用力下的节距k:弹簧刚度R2pp’F(作用力)材料：琴钢线d：0.6mmR1：2.5mmR2：3.5mmNc：4.5p：2mmp’：0.8mmK=G*d4*(R2-R