CA2805613C - Dispositif de connexion electrique a conductance amelioree - Google Patents
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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 conductance améliorée La présente invention concerne l'amélioration de la conductance 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 l'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 déaradation des surfaces se trouvant en contact induit des variations de la densité du courant à travers cette surface. Il 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 . .
Dans tous les domaines où des connexions électriques métalliques sont utilisées, et en particulier dans le domaine de l'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 déaradation des surfaces se trouvant en contact induit des variations de la densité du courant à travers cette surface. Il 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 . .
2 connexion électrique. Il s'avère que la mousse d'argent est particulièrement onéreuse.
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 conductivité 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 conductance électrique de la connexion et de ralentir la dégradation des surfaces en contact.
L'objet d'un premier aspect 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 desdits conducteurs, l'élément conducteur intercalé incluant un squelette de mousse de métal à cellules ouvertes destiné
à réduire la résistance électrique de la connexion, ledit squelette de mousse de métal étant choisi dans le groupe constitué en fer, cobalt, nickel et leur alliages, ledit squelette de mousse de métal étant recouvert d'au moins un revêtement choisi dans le groupe constitué de cuivre, d'étain, d'indium et leur alliages.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 choisi dans le groupe constitué d'étain, d'indium et leurs alliages.
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 (1) est imprégnée de graisse.
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 conductivité 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 conductance électrique de la connexion et de ralentir la dégradation des surfaces en contact.
L'objet d'un premier aspect 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 desdits conducteurs, l'élément conducteur intercalé incluant un squelette de mousse de métal à cellules ouvertes destiné
à réduire la résistance électrique de la connexion, ledit squelette de mousse de métal étant choisi dans le groupe constitué en fer, cobalt, nickel et leur alliages, ledit squelette de mousse de métal étant recouvert d'au moins un revêtement choisi dans le groupe constitué de cuivre, d'étain, d'indium et leur alliages.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 choisi dans le groupe constitué d'étain, d'indium et leurs alliages.
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 (1) est imprégnée de graisse.
3 Selon un troisième aspect, la présente invention vise un dispositif de connexion électrique comprenant deux conducteurs, avant 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 dé 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 adapté 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 dé cuivre, d'étain, d'indium ou un de leurs alliages.
Selon un cinquième aspect, la présente invention vise un compteur- d'électricité, qui comporte un dispositif de connexion électriqué selon l'un des 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 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'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 avant
Selon un quatrième aspect, la présente invention vise un système de serrage qui comporte un moyen de serrage adapté 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 dé cuivre, d'étain, d'indium ou un de leurs alliages.
Selon un cinquième aspect, la présente invention vise un compteur- d'électricité, qui comporte un dispositif de connexion électriqué selon l'un des 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 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'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 avant
4 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'indium 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 mode 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 join-F- d'étanchéité périphérique, - les figures 3A et 3E 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 313, 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
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 mode 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 join-F- d'étanchéité périphérique, - les figures 3A et 3E 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 313, 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
5 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 I 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 enfer, 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 électrolytique, 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 consisté en une première étape d'activation de la mousse de matiére plastique par dépôt chimique d'une couche de métal de faible épaisseur, suivie d'une seconde étape d'électrolyse pendant laquelle une couché 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 disparaît, ne laissant qu'un squelette constitué exclusivement de métal.
La structure de la mousse 10 ainsi obtenue est alvéolaire et ses propriétés physiques sont principalement une porosité et une déformabilité élevées, ce qui a pour
Dans des modes de réalisation tel que celui qui est illustré en figures I 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 enfer, 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 électrolytique, 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 consisté en une première étape d'activation de la mousse de matiére plastique par dépôt chimique d'une couche de métal de faible épaisseur, suivie d'une seconde étape d'électrolyse pendant laquelle une couché 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 disparaît, ne laissant qu'un squelette constitué exclusivement de métal.
La structure de la mousse 10 ainsi obtenue est alvéolaire et ses propriétés physiques sont principalement une porosité et une déformabilité élevées, ce qui a pour
6 effet de réduire la résistance électrique de la connexion, ainsi qu'une faible densité de l'ordre de 400 g/m. On note que la porosité représente le ratio de vide sur le volume total. Préférentiellement, ce ratio est supérieur à 50 % et, encore plus préférentiellement, 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 préférentiellement inférieur à 50 % et, encore plus préférentiellement, à 10 %.
Dans le mode 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 l'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 du 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 préférentiellement 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 microsoudages. Ainsi, le métal de
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 préférentiellement inférieur à 50 % et, encore plus préférentiellement, à 10 %.
Dans le mode 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 l'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 du 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 préférentiellement 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 microsoudages. Ainsi, le métal de
7 revêtement extérieur du squelette est préférentiellement l'étain, l'indium 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'aaents 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 l'eau. de lavage ou tout autre produit polluant transporté par l'eau.
Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour une connexion électrique neuve. Dans ce cas, il améliore l'homogénéité du passage du courant à travers les surfaces
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'aaents 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 l'eau. de lavage ou tout autre produit polluant transporté par l'eau.
Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour une connexion électrique neuve. Dans ce cas, il améliore l'homogénéité du passage du courant à travers les surfaces
8 en contact. En effet, dans une connexion électrique, le contact est d'autant 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 pas 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'oxyde d'aluminium, l'alumine, qui augmente la résistance de la connexion. De façon à éviter la formation de la couche d'alumine, dans 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 uvre. L'utilisation de l'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 à 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
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 pas 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'oxyde d'aluminium, l'alumine, qui augmente la résistance de la connexion. De façon à éviter la formation de la couche d'alumine, dans 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 uvre. L'utilisation de l'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 à 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
9 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.
On 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 répartir la pression exercée grâce au moven de serrage 16.
En outre, les pointes situées à la surface de la mousse
On 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 répartir la pression exercée grâce au moven 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'iuvention 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 8000. 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 l'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 deformable de manière élastique présente aussi l'avantage de réduire l'impact d'un déserrage des moyens de serrage puisque, dans ce cas, la mousse de détend et continue à épouser les surfaces de contact, au 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 déformabilité
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.
Préférentiellement, le revêtement de cuivre est, lui-même revêtu d'un revêtement d'étain, d'indium ou un de leurs
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'iuvention 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 8000. 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 l'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 deformable de manière élastique présente aussi l'avantage de réduire l'impact d'un déserrage des moyens de serrage puisque, dans ce cas, la mousse de détend et continue à épouser les surfaces de contact, au 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 déformabilité
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.
Préférentiellement, le revêtement de cuivre est, lui-même revêtu d'un revêtement d'étain, d'indium ou un de leurs
11 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 à 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.
Préférentiellement, la graisse est une graisse conductrice.
Préférentiellement, la mousse de l'élément intercalaire présente une porosité et une déformabilité 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 à 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 l'élément conducteur intercalaire 10 forme un joint d'étanchéité en périphérie des surfaces de contact.
Comme on l'a vu, ces caractéristiques permettent une amélioration de la connexion électrique.
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 à 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.
Préférentiellement, la graisse est une graisse conductrice.
Préférentiellement, la mousse de l'élément intercalaire présente une porosité et une déformabilité 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 à 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 l'élément conducteur intercalaire 10 forme un joint d'étanchéité en périphérie des surfaces de contact.
Comme on l'a vu, ces caractéristiques permettent une amélioration de la connexion électrique.
12 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 â 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 int-ercalaire 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 du quatrième aspect de l'invention. L'inventeur a déterminé qu'un départ de feu domestique sur deux provient des compteurs domestiques. La mise en uvre de la présente invention dans un dispositif de connexion électrique associé
à un compteur électrique est donc particulièrement 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 l'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, 313 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 directement d'au
L'électricien n'a alors qu'à positionner les conducteurs 12 et 14 autour de l'élément conducteur int-ercalaire 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 du quatrième aspect de l'invention. L'inventeur a déterminé qu'un départ de feu domestique sur deux provient des compteurs domestiques. La mise en uvre de la présente invention dans un dispositif de connexion électrique associé
à un compteur électrique est donc particulièrement 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 l'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, 313 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 directement d'au
13 moins un revêtement de cuivre, d'étain, d'indium ou un de leurs alliages.
Comme illustré en. figures 371s. et 3E, 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.
Préférentiellement, 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 I et 2 constituent aussi des caractéristiques et avantages de la cosse à sertir objet du sixième aspect de l'invention.
Comme illustré en. figures 371s. et 3E, 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.
Préférentiellement, 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 I et 2 constituent aussi des caractéristiques et avantages de la cosse à sertir objet du sixième aspect de l'invention.
Claims (12)
1. 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 intercalé incluant un squelette de mousse de métal à cellules ouvertes destiné à réduire la résistance électrique de la connexion, ledit squelette de mousse de métal étant choisi dans le groupe constitué en fer, cobalt, nickel et leur alliages, ledit squelette de mousse de métal étant recouvert d'au moins un revêtement choisi dans le groupe constitué
de cuivre, d'étain, d'indium et leur alliages.
de cuivre, d'étain, d'indium et leur alliages.
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 choisi dans le groupe constitué
d'étain, d'indium et leurs alliages.
d'étain, d'indium et leurs alliages.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel l'un au moins des deux conducteurs est en aluminium.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
3, dans lequel l'élément conducteur intercalé comprend un squelette de mousse de nickel.
3, dans lequel l'élément conducteur intercalé 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 quelconque des revendications 1 à
5, conçu pour supporter un courant d'intensité supérieure à 1000 Ampères.
5, conçu pour supporter un courant d'intensité supérieure à 1000 Ampères.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
6, dans lequel l'élément conducteur intercalé comporte au moins un joint d'étanchéité à sa périphérie créant une barrière étanche aux agents extérieurs dégradants.
6, dans lequel l'élément conducteur intercalé comporte au moins un joint d'étanchéité à sa périphérie créant une barrière étanche aux agents extérieurs dégradants.
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le joint d'étanchéité est réalisé par dépôt d'un produit d'étanchéité de type élastomère sur la périphérie de l'élément conducteur intercalé.
9. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le joint d'étanchéité est réalisé par au moins un repliement du bord de l'élément conducteur intercalé.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
9, dans lequel la mousse de métal constituant le squelette de l'élément conducteur intercalé est imprégnée de graisse.
9, dans lequel la mousse de métal constituant le squelette de l'élément conducteur intercalé est imprégnée de graisse.
11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel la graisse est une graisse conductrice.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
11, dans lequel la mousse de métal constituant le squelette de l'élément conducteur intercalé 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 ou à décaper la surface d'au moins un des conducteurs.
11, dans lequel la mousse de métal constituant le squelette de l'élément conducteur intercalé 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 ou à décaper la surface d'au moins un des conducteurs.
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