一种用于燃料电池电堆的封装结构制造技术

本发明专利技术提供了一种用于燃料电池电堆的封装结构，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术未考虑封装力不稳定及封装结构易松动的问题。该封装结构包括锁紧螺母、封装壳体、封装力调节机构、弹性机构、绝缘板和电堆芯。封装壳体采用一侧开口的中空壳体结构，且该壳体结构的开口对侧为开设有定位安装孔的装配面。封装力调节机构的一侧设有与锁紧螺母连接的锁紧外螺纹，另一侧设有与弹性机构接触的水平承压面。电堆芯的一侧依次固定绝缘板、弹性机构、封装力调节机构后，整体沿着该侧方向伸入封装壳体内部，使得封装力调节机构的锁紧外螺纹从定位安装孔穿出后通过锁紧螺母压紧，其另一侧与封装壳体固定连接。该结构具有防松脱、外部调节压紧力功能。节压紧力功能。节压紧力功能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃料电池电堆的封装结构


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种用于燃料电池电堆的封装结构。

技术介绍

[0002]目前，现有用于燃料电池电堆的封装结构一般包括电堆芯、封装箱体、浮动端板、封装盖板、弹簧及压紧螺栓等。电堆芯由几十到几百片单电池组成，单电池的气体扩散层及密封边框主要由弹性材料制备，它们在工作过程中受到周期变化的温度、气体压力、湿度等因素的影响会产生弹性膨胀或收缩，导致电堆芯长度发生动态位移变化，这种现象随着单电池片数的增加、操作温度和压力的增加而变化更明显。
[0003]电堆封装长度固定不变，上述电堆芯长度的变化会导致电堆封装力发生变化。压紧螺栓直接相对弹簧摩擦转动，不仅容易造成弹簧受力不稳定而发生倾斜，还会使弹簧产生的预紧力发生变化，最终导致电堆的压装力不稳定。而且，长时间使用后，弹簧易磨损，使用寿命缩短，不利于燃料电池的稳定运行。
[0004]现有封装结构未考虑产品在使用过程中结构松动问题，通过螺纹封装后，在振动、冷热等环境下，封装结构可能会出现松动，导致电堆芯性能下降，封装失效。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种用于燃料电池电堆的封装结构，用以解决现有技术未考虑封装力不稳定及封装结构易松动的问题。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种用于燃料电池电堆的封装结构，包括锁紧螺母、封装壳体、封装力调节机构、弹性机构、绝缘板和电堆芯；其中，
[0007]封装壳体采用一侧开口的中空壳体结构，且该壳体结构的开口对侧为开设有定位安装孔的装配面；
[0008]封装力调节机构的一侧设有用于与锁紧螺母连接的锁紧外螺纹，另一侧设有与弹性机构接触的水平承压面；
[0009]电堆芯的一侧依次固定绝缘板、弹性机构、封装力调节机构后，整体沿着该侧方向伸入封装壳体的内部，使得封装力调节机构的锁紧外螺纹从该侧的定位安装孔穿出后通过锁紧螺母压紧，其另一侧与封装壳体固定连接。
[0010]上述技术方案的有益效果如下：通过调节封装力调节机构，可在封装壳体的外侧将电堆芯进行封装压紧(压紧限位设计)，压紧后封装力调节机构通过锁紧螺母将其锁紧(防松脱设计、外部调节压紧力设计)，能够有效避免整个封装结构的松动。同时，当封装力不稳定导致封装结构松动时，也能够随时从封装壳体的外侧将电堆芯再次进行封装压紧。
[0011]基于上述装置的进一步改进，该封装结构还包括封装前端板；其中，
[0012]电堆芯的另一侧通过封装前端板与封装壳体进行密封固定连接；
[0013]封装前端板、封装壳体二者采用一体式壳体结构。
[0014]进一步，所述弹性机构进一步包括弹性体、弹性体压板、卡簧和弹性体导向座；其
中，
[0015]弹性体导向座的底部集成于绝缘板上，其外侧顶部设有部分置入卡簧的卡簧槽；
[0016]弹性体套设于弹性体导向座的外侧，其上方设有覆盖弹性体整个上表面的弹性体压板；卡簧从弹性体压板上方套设于弹性体导向座的卡簧槽中，其伸出卡簧槽的部分对弹性体压板限位固定。
[0017]进一步，所述弹性体导向座的顶部中心开设有与封装力调节机构配合使用以电堆芯限位的封装限位槽；并且，
[0018]所述封装力调节机构的底部中心设有与上述封装限位槽尺寸匹配的限位器限位柱；
[0019]限位器限位柱的横截面为三角形、矩形、正方形中的一种。
[0020]进一步，所述封装力调节机构进一步包括用于调节封装力大小且配合使用的封装力调节器、弹性体限位器；其中，
[0021]弹性体限位器作为对弹性体限位的装置，其底部设有限位器腔体，且限位器腔体的内径大于卡簧工作时的最大外径；弹性体限位器的上方设有可套设封装力调节器的柱状结构，该柱状结构上设有封装力调节外螺纹：
[0022]封装力调节器的外侧设有可与锁紧螺母配合使用的锁紧外螺纹，其内侧设有与上述封装力调节外螺纹配合使用的封装力调节内螺纹。
[0023]进一步，所述弹性体限位器进一步包括上方的柱状结构和下方的法兰结构两部分；其中，
[0024]柱状结构的外侧设有封装力调节外螺纹；
[0025]法兰结构的底部设有与弹性体压板上表面接触的限位器承压面，限位器承压面内侧中心开设有限位器腔体，限位器腔体的中部设有与封装限位槽配合使用的限位器限位柱。
[0026]进一步，所述封装力调节器进一步包括环形底座和设于环形底座上方的复合调节结构体；其中，
[0027]复合调节结构体的外侧面上部设有调节外法兰、锁紧外螺纹，其外侧面下部设有导向柱A；复合调节结构体的内侧面设有调节内法兰；
[0028]环形底座的内侧面设有与封装力调节外螺纹配合使用的封装力调节内螺纹，其靠近导向柱A的外侧面设有用于封装壳体表面接触的承压面。
[0029]进一步，所述封装壳体的定位安装孔内侧壁上设有与封装力调节器的导向柱A配合使用的导向柱面B；并且，
[0030]导向柱A、导向柱面B均采用光滑曲面结构。
[0031]进一步，封装力调节外螺纹、封装力调节内螺纹的螺纹采用非标细螺纹，螺距范围为0.5～6mm。
[0032]进一步，所述限位器限位柱的顶端位于封装限位槽的底端。
[0033]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0034]1、现有封装方案中，封装板与封装壳体均是单独零部件，需要装配及密封，因封装板与封装壳体是电堆芯封装力的主要载体，作为主要承压件，封装板与封装壳体在单独加工装配过程会有一定的倾斜，可能会导致封装力不能均匀分布，上述方案通过封装板与电
堆壳体采用一体化设计，解决了封装力不能均匀分布的难题。
[0035]2、现有封装方案没有封装力限制功能，调节机构可以通过螺纹无限调节，指导弹性装置极限，这样可能会导致封装力过大导致电堆芯的损坏，上述方案通过设置调节内法兰，可以实现对封装力限位，解决封装过程中电堆芯过压问题。
[0036]3、现有封装结构未考虑产品在使用过程中封装结构松动问题，通过螺纹封装后在振动、冷热等环境下，封装结构可能会出现松动，导致电堆芯性能下降，封装失效，上述方案通过外置锁紧螺母，能够再次拧紧，解决了使用过程中的封装结构松动失效问题。
[0037]4、对弹性结构进行卡簧设计，能够防止弹性体及弹性体压板掉落，使得结构稳定可靠。
[0038]5、通过设置限位器限位柱、封装限位槽的配合使用(防旋转设计)，当达到封装力设计最大值时，限位器限位柱顶端与封装限位槽紧密配合限制弹性体限位器向下移动，达到保护电堆芯压力不超过最大值的目的，同时在封装力调节器旋转过程中，因限位器限位柱受到封装限位槽限制，不能随之旋转，只能向下移动，避免弹性体限位器旋转带动弹性体压板旋转，有效地保护了弹性体。
[0039]提供
技术实现思路
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。
技术实现思路
部分无意标识本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池电堆的封装结构，其特征在于，包括锁紧螺母(1)、封装壳体(2)、封装力调节机构(3)、弹性机构(4)、绝缘板(5)和电堆芯(6)；其中，封装壳体(2)采用一侧开口的中空壳体结构，且该壳体结构的开口对侧为开设有定位安装孔的装配面；封装力调节机构(3)的一侧设有用于与锁紧螺母(1)连接的锁紧外螺纹(3.1.4)，另一侧设有与弹性机构(4)接触的水平承压面；电堆芯(6)的一侧依次固定绝缘板(5)、弹性机构(4)、封装力调节机构(3)后，整体沿着该侧方向伸入封装壳体(2)的内部，使得封装力调节机构(3)的锁紧外螺纹(3.1.4)从该侧的定位安装孔穿出后通过锁紧螺母(1)压紧，其另一侧与封装壳体(2)固定连接。2.根据权利要求1所述的用于燃料电池电堆的封装结构，其特征在于，还包括封装前端板(7)；其中，电堆芯(6)的另一侧通过封装前端板(7)与封装壳体(2)进行密封固定连接；封装前端板(7)、封装壳体(2)二者采用一体式壳体结构。3.根据权利要求2所述的用于燃料电池电堆的封装结构，其特征在于，所述弹性机构(4)进一步包括弹性体(4.1)、弹性体压板(4.2)、卡簧(4.3)和弹性体导向座(4.4)；其中，弹性体导向座(4.4)的底部集成于绝缘板(5)上，其外侧顶部设有部分置入卡簧(4.3)的卡簧槽(4.3.1)；弹性体(4.1)套设于弹性体导向座(4.4)的外侧，其上方设有覆盖弹性体(4.1)整个上表面的弹性体压板(4.2)；卡簧(4.3)从弹性体压板(4.2)上方套设于弹性体导向座(4.4)的卡簧槽(4.3.1)中，其伸出卡簧槽(4.3.1)的部分对弹性体压板(4.2)限位固定。4.根据权利要求3所述的用于燃料电池电堆的封装结构，其特征在于，所述弹性体导向座(4.4)的顶部中心开设有与封装力调节机构(3)配合使用以电堆芯(6)限位的封装限位槽(4.5)；并且，封装力调节机构(3)的底部中心设有与上述封装限位槽(4.5)尺寸匹配的限位器限位柱(3.2.2)；限位器限位柱(3.2.2)的横截面为三角形、矩形、正方形中的一种。5.根据权利要求4所述的用于燃料电池电堆的封装结构，其特征在于，所述封装力调节机构(3)进一步包括用于调节封装力大小且配合使用的封装力调节器(3.1)、弹性体限位器(3.2)；其中，弹性体限位器(3.2)作为对弹性体(4.1)限位的装置，其底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：白光金，马宏，范琦，李飞强，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：