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EP2593990A1 - Dispositif de connexion electrique a conductance amelioree - Google Patents

Dispositif de connexion electrique a conductance amelioree

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Publication number
EP2593990A1
EP2593990A1 EP11752584.0A EP11752584A EP2593990A1 EP 2593990 A1 EP2593990 A1 EP 2593990A1 EP 11752584 A EP11752584 A EP 11752584A EP 2593990 A1 EP2593990 A1 EP 2593990A1
Authority
EP
European Patent Office
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conductive element
conductors
coating
metal
foam
Prior art date
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Granted
Application number
EP11752584.0A
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German (de)
English (en)
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EP2593990B1 (fr
Inventor
Michel Pillet
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AMC SARL
Original Assignee
AMC SARL
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Filing date
Publication date
Application filed by AMC SARL filed Critical AMC SARL
Publication of EP2593990A1 publication Critical patent/EP2593990A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2593990B1 publication Critical patent/EP2593990B1/fr
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    • H01R11/12—End pieces terminating in an eye, hook, or fork
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    • Y10T29/49194—Assembling elongated conductors, e.g., splicing, etc.
    • Y10T29/49195—Assembling elongated conductors, e.g., splicing, etc. with end-to-end orienting

Definitions

  • the present invention relates to the improvement of the eonductance of electrical connections. It relates, in particular, a device for electrical connection between two metal conductors.
  • the maintenance of the connections requires disassembly to practice a re-surfacing of the areas in contact.
  • the tools used for these re-surfacing are generally rotary grinding machines. They degrade the total flatness of the surfaces in contact, which has the effect of limiting, on the surface, the zones and points of contact. The contact zones being reduced, the connections then undergo electrical stresses concentrated on these zones and their degradation is even faster.
  • French Patent No. 2,847,391 discloses a contact device comprising a silver foam conductive element adapted to be interposed between the two contact surfaces of two conductors of a electrical connection. It turns out that silver foam is quite expensive.
  • One of the aims of the present invention is to provide an electrical connection device which makes it possible to improve the electrical conclusion of the connection and to slow down the degradation of the surfaces in contact.
  • the object of a first aspect of the invention is therefore an electrical connection device comprising two conductors each having a contact surface and a conductive element interposed between the contact surfaces of the conductors.
  • the interposed conductive member is formed of an open cell foam skeleton of metal selected from the group consisting of iron, cobalt, nickel and their alloys directly coated with at least one coating of copper, tin, iridium or one of their al1 rages,
  • the coating is a copper coating itself coated with a coating of tin, indium or an alloy thereof.
  • the present invention provides an electrical connection device comprising two conductors each having a contact surface and a conductive element interposed between the contact surfaces of said conductors, the intermediate conductive element being constituted by a skeleton of foam of open cell metal, wherein the metal foam constituting the skeleton of the intermediate conductive member (10) is impregnated with grease.
  • the present invention is directed to an electrical connection device comprising two conductors, each having a contact surface and a conductive element interposed between the contact surfaces of said conductors, the interleaved conductive element being constituted by a skeleton of open-celled metal foam, wherein the metal foam constituting the skeleton of the intermediate conductive element forms a seal at the periphery of the contact surfaces.
  • the present invention is directed to a clamping system which comprises a clamping means adapted to bring two conductors around an interposed conductive element consisting of an open-celled metal foam skeleton for reducing the electrical resistance of the connection, the metal of the metal foam being selected from the group consisting of iron, cobalt, nickel and their alloys coated directly with ins a coating of copper, tin, iridium or any of their alloys.
  • the present invention is directed to an electricity meter, which comprises an electrical connection device according to one of the first to third aspects of the present invention or a clamping system according to the fourth aspect of the invention.
  • the present invention is directed to a crimping lug lining, which comprises a conductive element consisting of an open cell metal foam skeleton for reducing the electrical resistance of the connection, the metal of the metal foam being selected from the group consisting of iron, cobalt, nickel and their alloys directly coated with at least one coating of copper, tin, indium or an alloy thereof.
  • the present invention aims at a method of electrical connection of two conductors having each a contact surface, comprising a step of positioning, facing one of the other of said contact surfaces, characterized in that it comprises a step of positioning, between said contact surfaces, a conductive element interlayer consisting of an open cell foam skeleton of metal selected from the group consisting of iron, cobalt, nickel and their alloys directly coated with at least one coating of copper, tin, iridium or an alloy thereof .
  • FIG. 1 represents a section of an inode of particular embodiment of the electrical connection device according to the invention
  • FIG. 2 represents the intermediate conductive element of the device according to the invention illustrated in FIG. 1 and having a peripheral seal
  • FIGS. 3A and 3B show, respectively in plan view and in side view, a particular embodiment of a terminal lug.
  • Figure 4 shows, in side view, the. crimp terminal illustrated in Figures 3A and 3B, after crimping and fixing on a conductor.
  • FIGS. 1 and 2 show a first aspect of the present invention.
  • An electrical connection device according to the invention may be the device illustrated in FIG.
  • intermediate conductive element 10 in. metal foam so that their respective surfaces come into contact with the foam.
  • the electrical connection between the conductors 12 and 14 is made by close contact thanks to a clamping means such as a bolt clamping 16 passing through the two conductors as well as the intermediate conductive element 10.
  • At least one of the conductors is aluminum.
  • the present invention is not limited to this case and applies to all conductors, for example copper.
  • the metal foam of the spacer element 10 is an open cell foam composed of a metal foam skeleton selected from the group consisting of 1, cobalt, nickel and their alloys directly coated with at least one metal coating such as a coating of tin, indium or one of their alloys.
  • the skeleton of foam can be obtained by electrolysis.
  • a plastic foam plate such as a polyurethane foam is made electrically conductive and is used as a cathode in an electrolytic bath, thereby covering all the surfaces of the cells or open cells of the foam by a layer of metal.
  • a second method of obtaining the metal foam plate is to deposit the metal by the vacuum deposition technique.
  • a third method consists in a first step of activating the plastic foam by chemical deposition of a thin metal layer f followed by a second electrolysis step during which a layer of the same metal of adequate thickness is deposited by electrolysis.
  • the structure of the foam 10 thus obtained is cellular and its physical properties are mainly a high porosity and deformability, which has as its effect of reducing the electrical resistance of the connection, as well as a low density of the order of 400 g / in.
  • Porosity represents the void ratio on the total volume. Preferably, this ratio is greater than 50% and, even more preferably, 70%.
  • Deformability represents the ratio of the minimum thickness of the foam under pressure to the thickness of the foam before pressurization. This ratio is preferably less than 50% and even more preferably 10%.
  • the foam 10 is thus made of. most of the vacuum because of its honeycomb structure.
  • the surface of the foam 10 has a multitude of contact points of the order of one micron, the number of which reaches 30 points per mm 2 .
  • the thickness of the foam 10 is of the order of 2 mm. With these tips, the spacer element 10 has many contacts, high conductivity and therefore low resistance.
  • the choice of iron, cobalt, nickel or one of their alloys, which are metals with a high degree of hardness makes it possible to obtain hard points capable of penetrating the surface of the conductors under the effect of the clamping of these conductors. .
  • a feature of the invention is that the metal foam skeleton is. directly covered with a coating of another metal, by electrolysis or any other process (spraying, immersion in a bath ...) so that the entire cellular surface is coated with this other metal.
  • the coating metal is preferably ductile in order to increase the contact area of each point of the metal constituting the skeleton, to penetrate the ridges of the conductor surface and to improve the electrochemical compatibility between the skeleton of foam and the metal of the conductor, for example aluminum or copper, in order to generate microsouda.ges.
  • the metal of outer skin of the skeleton is preferably tin, iridium or one of their alloys.
  • the first coating may also be covered with another coating of a metal different from that of the first coating, and so on.
  • the second coating may be in. indium or, if the first coating is copper, the second may be tin.
  • the intermediate conductive element 10 is composed of a nickel foam skeleton covered with a coating of tin.
  • the spacer element 10 preferably includes a peripheral seal 20.
  • This peripheral seal 20 can be made in different ways. It can be impregnated into the foam or made by removing an elastomeric sealant on the periphery. It is also possible to make the seal 20 by folding the edges of the foam plate 10 at least once on itself or rolling the edges of the foam plate 10. Under the effect of the pressure, the thickness the foam plate becomes uniform, which implies that the. density is at least doubled in the areas of folding of the foam, with the effect of making the seal considered at the periphery of the intermediate conductive element 10.
  • the seal d. Peripheral sealing 20 makes it possible to reduce the penetration of degrading external agents. creating a tight barrier at the periphery of the contact.
  • the degrading agents are generally liquids such as sodium hydroxide or washing water or any other pollutant carried by water.
  • the device according to the invention can be used for a new electrical connection. In this case, it improves the homogeneity of the flow of current through the surfaces in touch . Indeed, in an electrical connection, the contact is of greater importance than it is close to the clamping means or bolt 16. Therefore, the resistance, and therefore the electrical losses of the electrical connection consisting of the conductors 12 and 14 in contact, is minimal near the clamping means 16 and increases further away. This inhomogeneous distribution of the current favors a zone of higher current concentration and therefore an area more stressed and therefore degraded more quickly.
  • the contribution of the intermediate conductive element 10 made of foam increases the points of contact between the two conductors 12 and 14 and thus allows: a homogeneous distribution of the current over the entire contact surface. Thanks to this homogeneous distribution, there are no zones of concentration of current thus pa.s of zone more solicited and favorable to a more rapid degradation.
  • the device according to the invention can also be advantageously used for a contact of a degraded or deformed electrical connection.
  • oxygen in the air causes the formation of an aluminum oxide layer, alumina, which increases the resistance of the connection.
  • alumina aluminum oxide layer
  • the use of the foam interlayer 10, after or without removing the alumina, is fast and inexpensive.
  • the conductors and the electrical connections are subjected to currents of high intensity and. high temperatures.
  • the wear of the connections is concretized mainly by a deformation of the contact surfaces of the electrical connections. This results in significant electrical losses that can reach several KW per connection and variations of the current flow through these contacting surfaces.
  • the re-machining of the deformed contact surfaces is therefore no longer necessary using an intermediate conductive element 10 according to the invention.
  • the deformability of the foam 10 allows it to conform to the degraded contours of the surfaces of the conductors 12 and 14 in contact and thus to increase the contact surface and to restart the pressure exerted by the clamping means 16.
  • the tips on the surface of the foam 10 also pierce the layers d. oxide such as alumina which form permanently on the surface of the conductors 12 and 14, which improves the electrical conductance of a used connection, even without cleaning it beforehand.
  • the foam constituting the intermediate conductive element 10 is impregnated (charged) with grease which completely fills the cells of the foam, which prevents the penetration of pollutants or agents capable of oxidizing or degrade the surfaces.
  • the grease can be conductive, so as to increase the electrical conductance of the foam.
  • Such a grease is, in particular, known under the trademark "Penetrox”.
  • this grease can incorporate anti-oxidation products and metal particles of a few microns increasing its life. Particles can be particles of silver, gold or any other metal that is a good conductor of electricity.
  • the foam component of the intermediate conductive element 10 is impregnated or charged with a component, for example basic, adapted to reduce the formation of a high resistivity layer on the surface of at least one of the conductors 12 and 14, for example alumina on an aluminum conductor, and / or etching the surface of at least one of the conductors 12 and 14.
  • a component for example basic, adapted to reduce the formation of a high resistivity layer on the surface of at least one of the conductors 12 and 14, for example alumina on an aluminum conductor, and / or etching the surface of at least one of the conductors 12 and 14.
  • the device according to the invention is all the more advantageous as its efficiency increases with temperature. Indeed, the potential drop of a 1 dm 2 connection using the device according to the invention with a tin-coated nickel foam 10 is of the order of a few mV for a current of an intensity of 5000 amps. This characteristic is due to the fact that the tips of the foam 10 are welded under the effect of the temperature to the conductors 12 and 14 with which they are in contact.
  • the device according to the invention is particularly advantageous for improving the conductance of electrical connections in which the two conductors are aluminum, but also when one of the two conductors is copper and the other aluminum or when both conductors are copper.
  • the device according to the present invention is particularly suitable for currents of high intensity greater than 1000 A.
  • resiliently deformable foam also has the advantage of reducing the impact of loosening of the clamping means since, in this case, the expansion foam and continues to conform to the contact surfaces, lower pressure on these contact surfaces.
  • the intermediate conductive member 10 is made of an open-celled metal foam skeleton of high porosity and deformability, selected from the group consisting of iron, cobalt, nickel, and their alloys coated directly. at least one copper coating or one of its alloys,
  • the copper coating is itself coated with a coating of tin, indium or one of their alloys.
  • the inventor has determined that a copper-coated nickel foam, itself coated with tin, has very advantageous electrical connection characteristics,
  • the present invention provides an electrical connection device comprising two conductors, 12 and 14, each having a contact surface and a conductive element 10 interposed between the contact surfaces of said conductors, the intermediate conductive element 10 being constituted of an open cell metal foam skeleton, in which the. metal foam constituting the skeleton of the intermediate conductive element 10 is impregnated with grease.
  • the fat is a conductive fat.
  • the foam of the spacer element has a high porosity and deformability, which has the effect of reducing the electrical resistance of the connection due to the quality of the contacts formed by the contact points of the foam on each of the conductor and, possibly, thanks to the crossing of the alumina that they allow,
  • the present invention provides an electrical connection device comprising two conductors, 12 and 14, each having a contact surface and a conductive element 10 interposed between the contact surfaces of said conductors, the intermediate conductive element 10 being constituted an open-celled metal foam skeleton, wherein the metal foam constituting the skeleton of the intermediate conductive member 10 forms a seal on the periphery of the contact surfaces.
  • the present invention aims a clamping system comprising a clamping means, such as a clamping bolt 16, intended for. bring the two conductors and the intermediate conductive element 10 together.
  • the electrician then only has to position the conductors 12 and 14 around the intermediate conductive element and then to tighten the clamping means to obtain the favorable effects of the present invention. invention.
  • the present invention provides an electricity meter, which comprises an electrical connection device according to one of the first to third aspects of the present invention or a clamping system object d.u fourth aspect of the invention.
  • the inventor a. determined that one out of every two home fire comes from domestic meters, the implementation of the present invention in an electrical connection device associated with. an electric meter is therefore particularly advantageous. Indeed, despite the thermal cycles, the. elastic deformation of the. Foam 10 ensures the maintenance of an electrical contact avoiding, or at least delaying, the heating due to the Joule effect.
  • the present invention thus applies as well in strong currents as in weak currents.
  • the present invention is directed to a crimp lug lining and a crimp lug provided with this lining, which comprise a conductive element 10 consisting of a metal foam skeleton with open cells for reducing the electrical resistance of the connection, the metal of the metal foam being selected from the group consisting of iron, cobalt, nickel and their alloys coated directly with less a coating of copper, tin, indium or one of their alloys.
  • the crimping lug 28 which is the subject of the invention is, before crimping, constituted by a flat foam plate 10 comprising
  • the conductor 42 is a battery terminal of a vehicle.
  • the shape of the foam plate 10 corresponds to the shape of a metal plate 34 to which the foam plate is bonded.
  • the foam plate 10 thus provides a crimp terminal lining which, once associated with the plate metal 34 forms a crimp terminal.

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Abstract

Dispositif de connexion électrique comprenant deux conducteurs (12 et 14), notamment lorsqu'au moins un des deux conducteurs est en aluminium, ayant chacun une surface de contact et un élément conducteur (10) intercalé entre les surfaces de contact des conducteurs. L'élément conducteur intercalaire est constitué d'un squelette de mousse à cellules ouvertes de métal choisi dans le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert directement d'au moins un revêtement de cuivre, d'étain, d'indium ou un de leurs alliages.

Description

Dispositif de connexion électrique à concductance améliorée
La présente invention concerne l'amélioration oie la eonductance des connexions électriques. Elle concerne, en particulier, un dispositif de connexion électrique entre deux conducteurs métalliques.
Dans tous les domaines où des connexions électriques métalliques sont utilisées, et en particulier dans le domaine de 1 ' électrotechnique de puissance, les connexions électriques dans lesquelles deux métaux sont mis en contact se dégradent au cours du temps. Il en résulte des pertes électriques importantes. La perte de rendement qui en découle est un problème majeur. La dégradation de ces connexions est irréversible. En effet, la dégradation des surfaces se trouvant en contact induit des variations de la densité du courant à travers cette surface. II s'ensuit des pertes électriques par effet Joule et, par la même, une augmentation des températures, ce qui accélère la dégradation des connexions mais également des conducteurs et peut même entraîner leur fusion.
La maintenance des connexions nécessite de les démonter afin de pratiquer un re-surfaçage des zones en contact . Les outils employés pour ces re-surfaçages sont en général des disqueuses rotatives. Elles dégradent la planéité totale des surfaces en contact, ce qui a pour conséquence de limiter, en surface, les zones et les points de contact.. Les zones de contact étant réduites, les connexions subissent alors des contraintes électriques concentrées sur ces zones et leur dégradation est encore plus rapide.
Le brevet français publié sous le numéro 2.847.391 décrit un dispositif de contact comprenant un élément conducteur en mousse d'argent adapté pour être intercalé entre les deux surfaces de contact de deux conducteurs d'une connexion électrique. Il s'avère que la mousse d'argent est partieulièreinent onèreuse .
En outre, pour des raisons de coût principalement , les conducteurs en cuivre sont remplacés aujourd'hui dans toutes les connexions par des conducteurs en aluminium, métal qui possède une condnetivité électrique très proche de celle du cuivre tout en étant beaucoup moins cher. Le principal inconvénient de l'aluminium étant la formation d'une couche d'alumine qui rend la connectivité délicate dans les connexions.
Un des buts de la présente invention est de fournir un dispositif de connexion électrique qui permet d'améliorer la concluetance électrique de la connexion et de ralentir la dégradation d.es surfaces en contact.
L'objet d'un premier a.spect de l'invention est donc un dispositif de connexion électrique comprenant deux conducteurs ayant chacun une surface de contact et un élément conducteur intercalé entre les surfaces de contact des conducteurs. L'élément conducteur intercalaire est constitué d'un squelette de mousse à cellules ouvertes de métal choisi dans le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert directement d'au moins un revêtement de cuivre, d'étain, d'iridium ou un de leurs al 1 rages ,
Dans des modes de réalisation, le revêtement est un revêtement de cuivre lui-même revêtu d'un revêtement d'étain, d'indium ou un de leurs alliages.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un dispositif de connexion électrique comprenant deux conducteurs ayant chacun une surface de contact et un élément conducteur intercalé entre les surfaces de contact desdits conducteurs, l'élément conducteur intercalaire étant constitué d'un squelette de mousse de métal à cellules ouvertes, dans lequel la mousse de métal constituant le squelette de l'élément conducteur intercalaire (10) est imprégnée de graisse. Selon un troisième aspect, la présente invention vise un dispositif de connexion électrique comprenant deux conducteurs, ayant: chacun une surface de contact et un élément conducteur intercalé entre les surfaces de contact desdits conducteurs, l'élément conducteur intercalaire étant constitué d'un squelette de mousse de métal à cellules ouvertes, dans lequel la mousse de métal constituant le squelette de l'élément conducteur intercalaire forme un joint d'étanchéité en périphérie des surfaces de contact, Selon un quatrième aspect, la présente invention vise un système de serrage qui comporte un moyen de serrage adapte à rapprocher deux conducteurs autour d'un élément conducteur intercalaire constitué d'un squelette de mousse de métal à cellules ouvertes destiné à réduire la résistance électrique de la connexion, le métal de la mousse de métal étant choisi dans le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert directement d'au moins un revêtement de cuivre, d'étain, d' iridium ou un de leurs alliages .
Selon un cinquième aspect, la présente invention vise un compteur d'électricité, qui comporte un dispositif de connexion électrique selon l'un d.es premiers à troisième aspect de la présente invention ou un système de serrage objet du quatrième aspect de l'invention,
Selon un sixième aspect, la présente invention vise une garniture de cosse à sertir, qui comporte un élément conducteur constitué d'un squelette de mousse de métal à cellules ouvertes destiné a réduire la résistance électrique de la connexion, le métal de la mousse de métal étant choisi dans le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert directement d'au moins un revêtement de cuivre, d'étain, d'indium ou un de leurs alliages.
En effet, le sertissage présente les mêmes problèmes que les autres connexions, problèmes exposés ci-dessus .
Selon un septième aspect, la présente invention vise un procédé de connexion électrique de deux conducteurs ayant chacun une surface de contact, comportant une étape de positionnement, en regard l'une de l'autre des dites surfaces de contact, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de positionnement, entre lesdites surfaces de contact, d'un élément conducteur intercalaire constitué d'un squelette de mousse à cellules ouvertes de métal choisi dans le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert directement d'au moins un revêtement de cuivre, d'étain, d'iridium ou un de leurs alliages.
D'autres buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels :
la figure 1 représente une coupe d'un inode de réalisation particulier du dispositif de connexion électrique selon l'invention,
la figure 2 représente l'élément conducteur intercalaire du dispositif selon l'invention illustré en. figure 1 et comportant un joint d'étanchéité périphérique, - les figures 3A et 3B représentent, respectivement en vue de dessus et en vue de côté, un mode de réalisation particulier d'une cosse à. sertir objet du. sixième aspect de la présente invention, avant sertissage et
- la figure 4 représente, en vue de côté, la. cosse à sertir illustrée en figures 3A et 3B, après sertissage et fixation sur un conducteur.
On décrit, d'abord., en regard, des figures 1 et 2, un premier aspect de la présente invention, Un dispositif de connexion électrique selon l'invention peut être le dispositif illustré sur la figure 1. Deux conducteurs 12 et
14 sont séparés par un élément conducteur intercalaire 10 en. mousse métallique de façon à ce que leurs surfaces respectives entrent en contact avec la mousse. La connexion électrique entre les conducteurs 12 et 14 est réalisée par contact serré grâce à un moyen de serrage tel qu'un boulon de serrage 16 traversant les deux conducteurs ainsi que l'élément conducteur intercalaire 10.
Dans des modes de réalisation tel que celui qui est illustré en figures 1 et 2, un au moins des conducteurs est en aluminium. Cependant, la présente invention ne se limite pas à ce cas et s'applique à tous les conducteurs, par- exemple en cuivre.
La mousse métallique de l'élément intercalaire 10 est une mousse à cellules ouvertes composée d'un squelette de mousse de métal choisi parmi le groupe consistant en 1er, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert directement d'au moins un revêtement métallique tel qu'un revêtement en étain, indium ou un de leurs alliages.
L'obtention du squelette de mousse peut se faire par électrolyse. Dans ce cas, une plaque de mousse de matière plastique telle qu'une mousse de polyuréthane est rendue électriquement conductrice et est utilisée comme cathode dans un bain électroly tique, ce qui permet de recouvrir toutes les surfaces des alvéoles ou cellules ouvertes de la mousse par une couche de métal.
Une deuxième méthode d'obtention de la plaque de mousse métallique consiste à déposer le métal par la technique du dépôt sous vide.
Une troisième méthode consiste en une première étape d' activâtion de la mousse de matière plastique par dépôt chimique d'une couche de métal de faible épaisseur f suivie d'une seconde étape d ' électrolyse pendant laquelle une couche du même métal d'épaisseur adéquate est déposée par électrolyse .
Après le dépôt de la couche de métal, on se débarrasse du polyuréthane par un. procédé adéquat, par exemple par brûlage dans un four. Le polyuréthane brûle et disparait, ne laissant qu'un squelette constitue exclusivement de métal.
La structure de la mousse 10 ainsi obtenue est alvéolaire et ses propriétés physiques sont principalement une porosité et une déformabil lté élevées, ce qui a pour effet de réduire la résistance électrique de la connexion, ainsi qu'une faible densité de l'ordre de 400 g/in. On note que la. porosité représente le ratio de vide sur le volume total . Préfèrent iellement , ce ratio est supérieur à 50 % et, encore plus préfèrentiellement, à 70 %. La déformabilité représente le ratio de l'épaisseur minimale de la mousse sous pression par rapport à l 'épaisseur de la mousse avant mise sous pression. Ce ratio est préfèrent iellement inférieur à 50 % et, encore plus préfèrentiellement , à 10 %.
Dans le mod.e de réalisation représenté, la mousse 10 est ainsi constituée en. majeure partie de vide du fait de sa structure alvéolaire . De ce fait, la surface de la mousse 10 comporte une multitude de pointes de contact de l'ordre du micron dont le nombre atteint 30 pointes par mm2. L'épaisseur de la mousse 10 est de 1 ' ordre de 2 mm. Grâce à ces pointes, l'élément intercalaire 10 possède de nombreux contacts, une grande conductivité et donc une résistance faible. Le choix d.u fer, du cobalt, du nickel ou d'un de leurs alliages qui sont des métaux présentant une grande dureté, permet d'obtenir des pointes dures capables de pénétrer dans la surface des conducteurs sous l'effet du serrage de ces conducteurs.
Une caractéristique de l'invention est que le squelette de mousse métallique est. recouvert directement d'un revêtement d'un autre métal, par électrolyse ou tout autre procédé (projection, immersion dans un bain...) de telle sorte que toute la surface alvéolaire soit revêtue de cet autre métal . Contrairement au métal constituant le squelette, le métal de revêtement est préfèrent iellement ductile afin d'augmenter la surface de contact de chaque pointe du métal constituant le squelette, de pénétrer dans les stries de la surface du conducteur et d'améliorer la compatibilité électrochimique entre le squelette de mousse et le métal du conducteur, par exemple l'aluminium ou le cuivre, dans le but d'engendrer des microsouda.ges . Ainsi, le métal de revêtement extérieur du squelette est préfèrentiellement l'étain, l'iridium ou un de leurs alliages.
On note que le premier revêtement, peut être également recouvert d'un autre revêtement d'un métal différent de celui du premier revêtement, et ainsi de suite. Par exemple, si le premier revêtement est en étain, le deuxième revêtement peut être en. indium ou, si le premier revêtement est en cuivre, le second peut être en étain.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'élément conducteur intercalaire 10 est composé d'un squelette en mousse de nickel recouvert d'un revêtement d' étain.
Comme illustré sur la figure 2, l'élément intercalaire 10 comporte de préférence un joint d'étanchéité périphérique 20, Ce joint d'étanchéité périphérique 20 peut être réalisé de différentes façons. Il peut être imprégné dans la mousse ou réalisé par la dépose d'un produit d'étanchéité de type élastomère sur la périphérie. Il est également possible de réaliser le joint 20 en repliant les bords de la plaque de mousse 10 au moins une fois sur elle-même ou en roulant les bords de la plaque de mousse 10. Sous l'effet de la pression, l'épaisseur de la plaque de mousse s'uniformise, ce qui implique que la. densité est au moins doublée dans les zones de repliement de la mousse, avec l'effet de réalisé le joint considéré en périphérie de l'élément conducteur intercalaire 10.
Le joint d. ' étanchéité périphérique 20 permet de réduire la pénétration d * agent s extérieurs dégradants en. créant une barrière étanche à la périphérie du contact . En effet, et en particulier dans le cas des cuves d ' électrolyse, les agents dégradants sont généralement des liquides tels que de la soude ou de 1 'eau de lavage ou tout autre produit polluant transporte par l'eau.
Le dispositif selon 1 ' invention peut être utilisé pour une connexion électrique neuve. Dans ce cas, il améliore l'homogénéité du passage du courant à travers les surfaces en contact . En effet, dans une connexion électrique, le contact est d'a.utant plus important qu'il se situe à proximité du moyen de serrage ou boulon de serrage 16. Par conséquent, la résistance, et donc les pertes électriques de la connexion électrique constituée des conducteurs 12 et 14 en contact, est minimale près du moyen de serrage 16 et augmente plus on s'en éloigne. Cette répartition inhomogène du courant favorise une zone de concentration de courant plus élevé et donc une zone davantage sollicitée et donc dégradée plus rapidement. L'apport de l'élément conducteur intercalaire 10 constitué de mousse augmente les points de contacts entre les deux conducteurs 12 et 14 et permet donc: une répartition homogène du courant sur toute la surface de contact. Grâce à cette répartition homogène, il n'existe pas de zones de concentration de courant donc pa.s de zone davantage sollicitée et propice à une dégradation plus rapide .
Le dispositif selon l'invention peut également être avantageusement utilisé pour un contact d'une connexion électrique dégradée ou déformée . Ainsi, dans le cas des conducteurs en aluminium, l'oxygène de l'air provoque la formation d'une couche d'oxyd.e d'aluminium, l'alumine, qui augmente la résistance de la connexion. De façon à éviter la formation de la. couche d'alumine, d.ans l'art antérieur, on a pensé à souder ensemble les deux conducteurs en utilisant un procédé de soudage par explosion. Mais cette technique est très coûteuse et difficile à mettre en œuvre. L'utilisation de 1 'élément intercalaire en mousse 10, après ou sans retrait de l'alumine, est rapide et peu coûteux .
Dans le domaine des cuves d'électrolyse et des fours d'aciérie, les conducteurs et les connexions électriques sont, soumis a des courants de haute intensité et à. des températures élevées . L 'usure des connexions se concrétise principalement par une déformation des surfaces de contact des connexions électriques. Il en résulte des pertes électriques importantes pouvant, atteindre plusieurs KW par connexion et des variations du passage de courant à travers ces surfaces en contact. Le ré-usinage des surfaces de contact déformées n'est donc plus nécessaire en utilisant un élément conducteur intercalaire 10 selon l'invention.
Qn obtient ainsi une amélioration importante des connexions électriques présentant des surfaces de contact dégradées et déformées, même lorsqu'il s'agit de déformations de l'ordre du millimètre. En effet, la déformabilité de la mousse 10 lui permet d'épouser les contours dégradés des surfaces des conducteurs 12 et 14 en contact et ainsi d'augmenter la surface de contact et de repartir la pression exercée grâce au moyen de serrage 16.
En outre, les pointes situées à la surface de la mousse 10 percent également les couches d. ' oxyde tel que l'alumine qui se forment en permanence à la surface des conducteurs 12 et 14, ce qui permet d'améliorer la conductance électrique d'une connexion usagée, et cela même sans la nettoyer au préalable .
Selon une variante de réalisation, la mousse composant l'élément conducteur intercalaire 10 est imprégnée (chargée) par de la graisse qui remplit complètement les alvéoles de la mousse, ce qui empêche la pénétration de polluants ou d'agents susceptibles d'oxyder ou de dégrader les surfaces. On note que la graisse peut être conductrice, de façon à augmenter la conductance électrique de la mousse. Une telle graisse est, notamment, connue sous la marque déposée « Penetrox ». En outre, cette graisse peut incorporer des produits d ' anti-oxydation et des particules métalliques de quelques microns augmentant sa durée de vie. Les particules peuvent être des particules d'argent, d'or ou tout autre métal bon conducteur de l'électricité. En variante, la mousse composant l'élément conducteur intercalaire 10 est imprégnée, ou chargée, d'un composant, par exemple basique, adapté à réduire la formation d'une couche à résistivité élevée à la surface d'au moins un des conducteurs 12 et 14, par exemple l'alumine sur un conducteur d'aluminium, et /ou à décaper la surface d'au moins un des conducteurs 12 et 14.
Le dispositif selon l'invention est d'autant plus avantageux que son efficacité augmente avec la température . En effet, la chute de potentiel d'une connexion de 1 dm2 utilisant le dispositif selon l'invention avec une mousse 10 de nickel recouverte d'étain est de l'ordre de quelques mV pour un courant d'une intensité de 5000 A et à la température de 80ºC, Cette particularité est due au fait que les pointes de la mousse 10 se soudent sous l'effet de la température aux conducteurs 12 et 14 avec lesquels elles sont en contact .
Comme déjà mentionné, le dispositif selon l'invention est particulièrement avantageux pour améliorer la conductance des connexions électriques dans lesquelles les deux conducteurs sont en aluminium, mais également lorsqu'un des deux conducteurs est en cuivre et 1 'autre en aluminium ou lorsque les deux conducteurs sont en cuivre.
Enfin, grâce à la diminution des pertes électriques qu'il induit, le dispositif selon la présente invention, est particulièrement adapté pour des courants de haute intensité supérieure à 1000 A.
On note que l'utilisation de mousse déformable de manière élastique présente aussi 1 'avantage de réduire 1 ' impact d'un déserrage des moyens de serrage puisque, dans ce cas, la mousse de détend et continue à épouser les surfaces de contact, an prix d'une pression plus faible sur ces surfaces de contact .
Dans des modes de réalisation, l'élément conducteur intercalaire 10 est constitué d'un squelette de mousse de métal à cellules ouvertes de porosité et de déformabil lté élevées, métal choisi dans le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert directement d'au moins un revêtement de cuivre ou un de ses alliages,
Préfèrent iellement, le revêtement de cuivre est, lui- même revêtu d.'un revêtement d'étain, d'indium ou un de leurs alliages. En particulier, l'inventeur a déterminé qu'une mousse de nickel, revêtue de cuivre, lui-même revêtu, d/étain, présente des caractéristiques de connexion électrique très avantageuses ,
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un dispositif de connexion électrique comprenant deux conducteurs, 12 et 14, ayant chacun une surface de contact et un élément conducteur 10 intercalé entre les surfaces de contact desdits conducteurs, l'élément conducteur intercalaire 10 étant constitué d'un squelette de mousse de métal a cellules ouvertes, dans lequel la. mousse de métal constituant le squelette de l'élément conducteur intercalaire 10 est imprégnée de graisse.
Comme on l'a vu, ces caractéristiques permettent une amélioration de la connexion électrique.
Préférentieilement , la graisse est une graisse conductrice .
Préféreritiellement , la mousse de l'élément intercalaire présente une porosité et une déformabi lité élevées, ce qui a pour effet de réduire la résistance électrique de la connexion grâce à la qualité des contacts formés par les points de contact de la mousse sur chacun des conducteur et, éventuellement, grâce a la traversée de l'alumine qu'ils permettent ,
Selon un troisième aspect, la présente invention vise un dispositif de connexion électrique comprenant deux conducteurs, 12 et 14, ayant chacun une surface de contact et un élément conducteur 10 intercalé entre les surfaces de contact desdits conducteurs, l'élément conducteur intercalaire 10 étant constitué d'un squelette de mousse de métal à cellules ouvertes, dans lequel la mousse de métal constituant le squelette de 1 'élément conducteur intercalaire 10 forme un joint d'étancnéité en périphérie des surfaces de contact.
Comme on l'a vu, ces caractéristiques permettent une amélioration de la connexion électrique. Selon un quatrième aspect , la présente invention vise un système de serrage comportant un moyen de serrage, tel qu'un boulon de serrage 16, destiné à. rapprocher les deux conducteurs et l'élément conducteur intercalaire 10. L'électricien n'a alors qu'à positionner les conducteurs 12 et 14 autour de l'élément conducteur intercalaire puis à serrer le moyen de serrage pour obtenir les effets favorables de la présente invention.
D'autres caractéristiques de ce deuxième, troisième ou quatrième aspect de l'invention sont des caractéristiques essentielles, préférentielles ou avantageuses du premier aspect de l'invention, tel que décrit en regard des figures 1 et 2,
Selon un cinquième aspect, la présente invention vise un compteur d'électricité, qui comporte un dispositif de connexion électrique selon l'un des premiers à troisième aspect de la présente invention ou un système de serrage objet d.u quatrième aspect de l'invention. L'inventeur a. déterminé qu'un départ de feu domestique sur deux provient des compteurs domestiques, La mise en œuvre de la présente invention dans un dispositif de connexion électrique associé à. un compteur électrique est donc part iculièrement avantageuse. En effet, malgré les cycles thermiques, la. déformation élastique de la. mousse 10 assure le maintien d'un contact électrique évitant, ou au moins retardant, les échauffements dus à 1 'effet Joule . La présente invention s'applique ainsi aussi bien en courants forts qu'en courants faibles .
Selon un sixième aspect, illustré en figures 3A, 3B et 4, la présente invention vise une garniture de cosse à sertir et une cosse à sertir munie de cette garnitures, qui comportent un élément conducteur 10 constitué d'un squelette de mousse de métal à cellules ouvertes destiné à réduire la résistance électrique de la connexion, le métal de la mousse de métal étant choisi dans le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert d.irectement d'au moins un revêtement de cuivre, d'étain, d'indium ou un de leurs alliages.
Comme illustré en figures 3A et 3B, dans un mode de réalisation, la cosse à sertir 28 objet de l'invention est, avant sertissage, constituée d'une plaque de mousse plane 10 comportant
une zone 30 à replier pour écraser un câble conducteur 40 et
- une zone de contact 32 destinée à être pressée sur un conducteur 42 par un moyen de serrage 44 *
Par exemple, le conducteur 42 est une borne de batterie d'un véhicule.
Préférentieilement , la forme de la plaque de mousse 10 correspond à la forme d'une plaque métallique 34 à laquelle la plaque de mousse est liée, La plaque de mousse 10 réalise ainsi une garniture de cosse à sertir qui, une fois associée à la plaque métallique 34 forme une cosse à sertir.
Comme illustré en figure 4, après écrasement de la. zone 30 sur le câble 40 et positionnement du moyen de serrage, la cosse assure un contact électrique entre le câble 40 et le conducteur 42. Ce contact électrique présente une résistance très faible par rapport à l'art antérieur connu dans le domaine du sertissage. Les autres caractéristiques et avantages de l'invention exposée en regard des figures 1 et 2 constituent aussi des caractéristiques et avantages de la cosse à sertir objet du sixième aspect de 1 'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de connexion électrique comprenant deux conducteurs (12 et 14) ayant chacun une surface de contact et un élément conducteur (10) intercalé entre les surfaces de contact desdits conducteurs, l'élément conducteur intercalaire étant constitué d'un squelette de mousse de métal à cellules ouvertes destiné à réduire la résistance électrique de la connexion ;
ledit dispositif étant caractérisé en ce que l'élément conducteur intercalaire est constitué d'un squelette de mousse de métal choisi dans le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert directement d'au moins un revêtement de cuivre, d'étain, d'indiurn ou un de leurs ail iages .
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le revêtement est un revêtement de cuivre ou un de ses alliages lui -même recouvert d'un revêtement d'étain, d' iridium ou un de leurs alliages,
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel l'un au moins des deux conducteurs (12 et 14) est en aluminium.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à. 3, dans lequel l'élément conducteur intercalaire (10) comprend un squelette de mousse de nickel.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le squelette de mousse de nickel est recouvert d'un revêtement d'étain.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel circule un courant d'intensité supérieure à 10G0 Ampères .
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'élément conducteur intercalaire (10) comporte au moins un joint d'étanchéité (20) à sa périphérie créant une barrière étanche aux agents extérieurs dégradants .
8. Dispositif selon la revendication Ί , dans lequel le joint d'étanchéité (20) est réalisé par dépose d'un produit d. ' étanchéité de type élastomère sur la. périphérie de l'élément conducteur intercalaire (10) ,
9. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le joint d 'étanchéité (20) est réalisé par au moins un repliement du bord, de l'élément conducteur intercalaire (10) .
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel la mousse de métal constituant le squelette de l'élément conducteur intercalaire (10) est imprégnée de graisse .
11, Dispositif selon la revendication 10, dans lequel la graisse est une graisse conductrice.
12, Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel la. mousse de métal constituant le squelette de l'élément conducteur intercalaire (10) est imprégnée d'un composant adapté à réduire la formation d'une couche à résistivité élevée à. la. surface d'au, moins un des conducteurs (12, 14 ) et/ou à décaper la surface d'au moins un des conducteurs.
13. Système de serrage, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de serrage (16) adapté à rapprocher deux conducteurs autour d'un élément conducteur intercalaire (10) constitué d'un squelette de mousse de métal, à cellules ouvertes destiné à réduire la résistance électrique de la connexion, le métal de la mousse de métal étant choisi dans le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert directement d'au moins un revêtement de cuivre, d'étain, d'iridium ou un de leurs alliages,
14, Système de serrage selon la revendication 13, dans lequel le squelette de mousse de métal est en nickel directement recouvert d'un revêtement de cuivre.
15, Système de serrage selon 1 'une des revendications 13 ou 14, dans lequel le squelette de mousse de métal est en nickel recouvert, directement ou. indirectement, d'un revêtement d'étain.
16, Compteur d'électricité, caractérisé en ce qu'il comporte un d.ispositif de connexion électrique selon l'une d.es revendications 1 à. 12 ou un système de serrage selon, l'une des revendications 13 à 15.
17. Garniture de cosse à sertir, caractérisée en ce qu'elle comporte un élément conducteur (10) constitué d'un squelette de mousse de métal à cellules ouvertes destiné à réduire la résistance électrique de la connexion, le métal de la mousse de métal étant choisi dans le groupe consistant en 1er, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert directement d'au moins un revêtement de cuivre, d'étain, d'indium ou. un de leurs alliages .
18. Procédé de connexion électrique de deux conducteurs (12 et 14) ayant chacun une surface de contact, comportant une étape de positionnement, en regard l'une de l'autre des dites surfaces de contact, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de positionnement, entre lesdites surfaces de contact, d'un élément conducteur intercalaire (10) constitué d'un squelette de mousse à cellules ouvertes de métal choisi dans le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert directement d'au moins un revêtement de cuivre, d'étain, d'indium ou un de leurs alliages.
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