防水外壳、防水电源及其制造方法与流程

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种防水外壳、防水电源及其制造方法。

背景技术：

随着科技的发展，水下探索的深入，水下设备的发展越来越普遍，防水电源可以应用于潜水娱乐、水下打捞、水产养殖、国防军工等众多行业领域。现有的防水电源外壳一般用塑料制作，生产工艺简单，成本低，并且通过注塑成型容易形成各种复杂结构。

然而，大多数塑料的导热性较差，致使防水电源的散热效果差。结合目前的防水电源生产工艺和产品实际运用效果分析可得出，目前的防水电源存在以下问题：

1、散热效果差。防水电源的电池包密封在塑料壳体内，对于很多大倍率放电的电池，在放电过程中会产生大量热，然而塑料壳体的导热性差，热量集中在壳体内难以散发出来，对电池造成损失，甚至存在安全隐患。

2、防水性能差。电池包对外界环境的温度要求高，许多塑料的热熔焊接工艺会造成壳体内部电池包发热而对其产生损伤。因此，上下壳体很难实现完全密闭的结合，致使产品的防水效果差。

3、生产工艺复杂。正如第2点中所述，电池包对使用环境的限制，致使很多塑料热熔焊接工艺不能应用在防水电源外壳的封装生产上。因此，目前防水电源的封装工艺主要是通过打胶密封，然而打胶工艺中，胶量需严格控制，对员工的操作要求高，密封胶需要根据不同材质的塑料而特定选择，产品一致性很难得到保证。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的缺陷，提供一种具有散热功能的用于防水电源的防水外壳、具有该方式外壳的防水电源及其制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种防水外壳，用于防水电源，所述防水外壳包括导热塑料制成的主壳体，所述主壳体包括一端开口的壳体、以及与所述壳体的开口端相适配的盖体；

所述盖体和所述壳体的开口端上设有相互配合的凹凸结构；所述盖体通过所述凹凸结构配合在所述壳体的开口端上，并以振动摩擦焊接方式固定连接在所述壳体的开口端上，与所述壳体形成封闭的主壳体。

优选地，所述导热塑料包括树脂基体、导热剂、阻燃剂以及增强剂。

优选地，所述树脂基体包括pa、pc及abs中的至少一种；所述导热剂包括aln、sic、al2o3、mgo及zno中的至少一种；所述增强剂包括玻璃纤维。

优选地，所述凹凸结构包括设置在所述盖体朝向所述壳体的配合端面上且沿所述盖体周向延伸上的环形凹槽、对应所述环形凹槽设置在所述壳体开口端的端面上的环形凸起；

所述环形凸起配合在所述环形凹槽内并通过振动摩擦焊接与所述环形凹槽连接，使所述盖体密封连接在所述壳体上。

优选地，所述盖体朝向所述壳体的配合端面上设有两个内外相间隔且沿所述盖体周向延伸的环形胶位，两个所述环形胶位之间的间隔形成所述环形凹槽。

优选地，在所述环形凸起与所述环形凹槽的底面相接后，所述盖体上位于外侧的一所述环形胶位与所述壳体开口端端面留有间隙；

所述环形凸起的高度h1大于所述环形凹槽的深度h2，h1、h2和所述间隙的宽度h3满足h1＝h2+h3+0.2mm。

优选地，所述盖体内设有沿其周向间隔分布的加强肋结构。

优选地，所述防水外壳还包括设置在所述壳体开口端内的支撑板；和/或，

所述防水外壳还包括嵌设在所述壳体外表面且相隔的两个输出端子。

本发明还提供一种防水电源，包括以上任一项所述的防水外壳、设置在所述防水外壳的壳体内的电池包、以及将所述电池包封固在所述防水外壳内的导热硅胶。

优选地，所述防水外壳的支撑板覆盖在所述电池包上，位于所述电池包和盖体之间；

所述电池包的正极片和负极片分别与所述防水外壳上的正极端子和负极端子电连接。

本发明还提供一种防水电源的制造方法，包括以下步骤：

s1、将电池包从壳体的开口端放入壳体内，并将所述电池包的正极片和负极片分别与所述壳体上的两个输出端子进行电连接；

s2、向所述壳体内灌注导热硅胶，所述导热硅胶固化后将所述电池包封固在所述壳体内；

s3、将装有电池包的壳体和盖体分别安装到振动摩擦机的下模具和上模具内；

s4、启动所述振动摩擦机，将所述盖体配合到所述壳体开口端上并进行振动摩擦焊接，制得防水电源。

优选地，步骤s2中，在所述导热硅胶固化后，将支撑板放置在所述壳体的开口端内，在所述支撑板的外周与所述壳体的内壁之间打胶，所述支撑板固定在所述壳体内。

本发明的有益效果：防水外壳的主壳体采用导热塑料制成，从而具有散热功能，提高防水电池的散热能力；防水外壳的壳体与盖体采用振动摩擦焊接密封连接为一体，焊接处具有很好的强度、气密性及抗冲击力，提高防水效果，工艺简单且易操作。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的防水电源的结构示意图；

图2是本发明一实施例的防水电源的分解结构示意图；

图3是图2中盖体的内表面结构示意图；

图4是本发明一实施例的防水电源的剖面结构示意图；

图5是图4中a部分的放大结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-3所示，本发明一实施例的防水电源，包括防水外壳、设置在防水外壳内的电池包50以及将电池包50封固在防水外壳内的导热硅胶60。

防水外壳可包括壳体10、盖体20、支撑板30以及两个输出端子40。壳体10的一端开口，电池包50通过该壳体10的开口端置入其中。盖体20配合在壳体10的开口端上，将壳体10的开口端封闭起来，与壳体10形成封闭的主壳体。支撑板30设置在壳体10的开口端内，在壳体10内位于电池包50和盖体20之间。两个输出端子40分别为正极输出端子和负极输出端子，分别与电池包50的正极片和负极片电连接。两个输出端子40嵌设在壳体10的外表面上并相间隔，两者绝缘不连接，用于外接主机等，从而电池包50通过输出端子40与主机连接导通。

其中，盖体20的外周形状与壳体10的开口端形状对应设置，从而两者可配合形成一体的主壳体。主壳体采用导热塑料制成，从而具有散热功能。该导热塑料的导热系数满足1.0～10w/mk，进一步可优选2.0～5.0w/mk，具体可根据电池包结构、放电倍率和主壳体厚度等因素而定。

导热塑料包括原料如下：树脂基体、导热剂、阻燃剂以及增强剂。作为选择，树脂基体包括pa、pc及abs中的至少一种；导热剂包括aln、sic、al2o3、mgo及zno中的至少一种；增强剂包括玻璃纤维。

为了提高盖体20和壳体10的连接密封性，盖体20和壳体10的开口端上设有相互配合的凹凸结构。盖体20通过凹凸结构配合在壳体10的开口端上，并以振动摩擦焊接方式固定连接在壳体10的开口端上，与壳体10形成封闭的主壳体。

本实施例中，凹凸结构包括设置在盖体20朝向壳体10的配合端面上的环形凹槽21、对应环形凹槽21设置在壳体10开口端的端面上的环形凸起11。环形凹槽21在盖体20的配合端面上沿盖体20的周向延伸。将盖体20盖合到壳体10上时，以环形凹槽21与环形凸起11相对准，使环形凸起11配合到环形凹槽21内，实现盖体20和壳体10的扣合；然后再通过振动摩擦焊接方式，将环形凸起11和环形凹槽21焊接在一起，实现盖体20和壳体10之间的密封连接。

具体地，如图3所示，盖体20朝向壳体10的配合端面上设有两个内外相间隔且沿盖体20周向延伸的环形胶位22。两个环形胶位22中，一个环形胶位22间隔位于另一环形胶位22的内圈。两个环形胶位22之间的间隔形成环形凹槽21。环形胶位22和环形凸起11的设置分别可参考母止口和公止口的设置方式。

如图4、5所示，在一些选择实施方式中，环形凹槽21的深度h2为1.2mm～3mm，环形凸起11的高度h1为2mm～4mm，厚度可为2.0mm～3.5mm；环形凸起11的厚度小于环形凹槽21的深度，当环形凸起11配合到环形凹槽21内后，环形凸起11相对的两面均与环形凹槽21相对的内壁面之间留有间隔，间隔可为0.6mm～2mm。

在环形凸起11与环形凹槽21的底面相接后，盖体20上位于外侧的一环形胶位22与壳体10开口端端面留有间隙12，间隙12的宽度h3可为0.8mm～1.5mm。环形凸起11的高度h1大于环形凹槽21的深度h2，h1、h2和h3之间的关系满足h1＝h2+h3+0.2mm。

进一步地，盖体20内设有沿其周向间隔分布的加强肋结构23，用于增加盖体20的强度，防止在振动摩擦焊接是发生变形。如图3中所示，盖体20包括盖板201以及围接在盖板201周缘上的侧板202，加强肋结构23固定在盖板和侧板的连接处。加强肋结构23可以是图3中的三角形板，当然也可以是其他形状。环形凹槽21和环形胶位22均设置在侧板202朝向壳体10的端面上。

支撑板30设置在壳体10的开口端内，靠近盖体20，用于支撑壳体10，防止壳体10在振动摩擦焊接时发生变形。在壳体10的开口端内，支撑板30的外周与壳体10的内壁紧配合，或通过密封胶将支撑板30固定在壳体10内。

支撑板30可以是具有高强度的导热塑料板、钢板或铝合金板等。导热塑料板进一步可为环氧板、pc板等。

两个输出端子40在壳体10的外表面上相隔绝缘。每一输出端子40可以是弹片结构，可通过弹力与主机等设备的连接端子进行稳定插接实现电连接。

对应两个输出端子40，壳体10上可设有两个相隔的槽位12，一个输出端子40嵌设在一个槽位12内。

电池包50主要容置在支撑板30下方的壳体10空间内，导热硅胶60灌注在该空间内将电池组50封固。

参考图1-5，本发明一实施例的防水电源的制造方法，可包括以下步骤：

s1、将电池包50从壳体10的开口端放入壳体10内。电池包50设有正极片61和负极片62的一侧朝向设有输出端子40的壳体侧面。将电池包50的正极片和负极片分别与壳体10上的两个输出端子40进行电连接。

正极片和负极片与两个输出端子40的连接可以插接方式或贴合接触方式实现。

s2、向壳体10内灌注导热硅胶60，导热硅胶60固化后将电池包50封固在壳体10内。

灌入的导热硅胶60的导热系数为1.0～5.0w/mk，优选1.5～3.0w/mk。

在导热硅胶60固化后，将支撑板30放置在壳体10的开口端内，在支撑板30的外周与壳体10的内壁之间打胶，将支撑板30固定在壳体10内。

支撑板30与壳体10内壁固定连接后，将电池包50封盖在支撑板30下方的壳体10内空间中。

s3、将装有电池包50的壳体10和盖体20分别安装到振动摩擦机的下模具和上模具内。

s4、启动振动摩擦机，将盖体20配合到壳体10开口端上并进行振动摩擦焊接，使得盖体20密封盖合在壳体10上，制得防水电源。

其中，在将盖体20配合到壳体10开口端上时，将盖体20上的环形凹槽21与壳体10开口端上的环形凸起11对准配合。

将本发明的防水电源进行气密性测试，结果如下：

在初始压强为1.0mpa气压条件下维持30min，气压下降0；通过水的压强计算公式p＝ρgh可计算出，该防水电源进可在100m水深处安全使用。

将防水电源经1m高度跌落6次后再进行气密测试，气压下降0，表明经振动摩擦焊接的焊接处密具有很好的强度和抗冲击能力。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。