FR2937458A1

FR2937458A1 - Cable electrique composite comportant des brins de cuivre et d'alliage de cuivre/zinc.

Info

Publication number: FR2937458A1
Application number: FR0857019A
Authority: FR
Inventors: Stephane Morice
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2010-04-23
Anticipated expiration: 2028-10-16
Also published as: DE102009043164A1; DE102009043164B4; FR2937458B1

Abstract

La présente invention concerne un câble électrique (1) comportant une pluralité de brins de cuivre (10) et d'alliage de cuivre/zinc (20) s'étendant dans la direction longitudinale du câble, lesdits brins étant torsadés pour former un toron, caractérisé en ce que le toron est formé de x brins de cuivre (10) et de y brins d'alliage cuivre/zinc (20) avec x ≥ 2, y ≥ 2 et x + y ≥ 7.

Description

Câble électrique composite comportant des brins de cuivre et d'alliage de cuivre/zinc La présente invention se rapporte à un câble électrique composite comportant des brins de cuivre et d'alliage de cuivre/zinc. Elle s'applique typiquement, mais non exclusivement aux câbles de contrôle électriques ou câbles d'énergie utilisés pour transmettre des courants. De tels câbles sont utilisés dans différents domaines de l'industrie, tels que par exemple l'industrie automobile, où ils sont assemblés en faisceaux pour l'alimentation électrique de différents équipements. Ces câbles doivent ainsi notamment être les plus légers possibles, et présenter un faible encombrement tout en conservant une bonne résistance mécanique. De tels câbles sont classiquement formés par une pluralité de brins de cuivre, généralement torsadés pour former un toron, de façon à augmenter la flexibilité du câble, et entourés par une gaine isolante, obtenue par exemple par extrusion. Toutefois, on s'est aperçu que les câbles de l'art antérieur utilisent une quantité de cuivre surdimensionnée par rapport aux besoins réels correspondant à la quantité de courant à transmettre par le câble. Plus précisément, près de la moitié du cuivre dans la structure de ces câbles est utilisée pour augmenter la résistance à la rupture du câble, mais que cette quantité est surdimensionnée pour les fonctions électriques nécessaires. Or, le cuivre coûte de plus en plus cher et il est important de trouver 25 des nouvelles structures de câbles qui réduisent le plus possible la quantité de cuivre utilisé. Il est connu du document EP 0 957 492 un câble électrique comportant un ensemble de 7 brins torsadés, dont le brin central est en alliage de cuivre/zinc ou en acier recouvert de cuivre, et les 6 autres brins périphériques 30 sont en cuivre. Le câble électrique ainsi formé présente une bonne résistance à la rupture. Toutefois, la quantité de cuivre n'est pas limitée de façon significative et la présence d'acier, lorsque ledit câble en contient, induit la corrosion du brin considéré. Le but de la présente invention est de proposer une nouvelle structure composite de câble électrique présentant un faible encombrement, un faible poids ainsi que de très bonnes propriétés électriques et mécaniques. Ainsi, la présente invention a pour objet un câble électrique (1) comportant une pluralité de brins de cuivre (10) et d'alliage de cuivre/zinc (20) s'étendant dans la direction longitudinale du câble, lesdits brins étant torsadés pour former un toron, caractérisé en ce que le toron est formé de x brins de cuivre (10) et de y brins d'alliage cuivre/zinc (20) avec x > 2, y > 2 et x + y > 7, x et y étant des entiers. Dans un mode de réalisation préféré, x + y = 7, de préférence 2 x 5 et 2 y 5, et plus préférentiellement 2 x 4 et 3 y 5. Avantageusement, le câble selon la présente invention présente une résistance à la rupture d'au moins 80 N et une résistivité linéique d'au plus 125 Ohm/km, permettant ainsi de satisfaire aux conditions classiques de montage et d'utilisation des câbles de contrôle électriques. De préférence, on choisit les différents brins de façon à ce que la section de chaque brin de cuivre et/ou de chaque brin d'alliage de cuivre/zinc 20 composant le toron est(sont) sensiblement identique(s). Avantageusement, les brins sont agencés dans le toron de façon à être en contact les uns avec les autres sur toute leur longueur. Dans un mode de réalisation particulier, la section des brins de cuivre et d'alliage de cuivre/zinc ainsi que le pourcentage de zinc dudit alliage sont 25 définis par les trois équations suivantes :

230 x Scu + (4,7525 x (%Zn) x l00 + 229,91) x S 1lljage > 80 N (équation 1) 1,724 x (0,109 x (%Zn) x 100 + 2,85) x 10 125 Ohm/km (équation 2) 1,724 x S,4/liage + (0,109 x (%Zn) x l 00 + 2,85) x Sc,, Scu + Salliage <_ 0,3 mm2 (équation 3) 30 dans lesquelles Scu est la somme totale des sections des brins de cuivre (10) en mmz, SA iage est la somme totale des sections des brins d'alliage de cuivre/zinc (20) en mmz, et %Zn est la moyenne des pourcentages de zinc des brins d'alliage de cuivre/zinc.

Typiquement, l'alliage de cuivre/zinc est constitué de cuivre, de zinc, éventuellement d'oxygène, et d'impuretés inévitables. De préférence, l'alliage de cuivre/zinc comprend au moins 10 % en poids de zinc. Selon une variante, l'alliage de cuivre/zinc comprend au plus 40 % en poids de zinc.

Le câble selon l'invention comprend de préférence un toron avec une section (transversale) d'au plus 0,5 mmz, de préférence une section (transversale) d'au plus 0,2 mmz. En outre, le câble peut comporter une gaine isolante entourant le toron le long du câble.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière des exemples qui vont suivre en référence à la figure unique annotée, lesdits exemples et figure étant donnés à titre illustratif et nullement limitatif. La figure 1 représente de manière schématique une structure, en coupe transversale, d'un câble électrique conforme à la présente invention. En remarque préliminaire, il convient de noter que seuls les éléments essentiels pour la compréhension de l'invention ont été représentés de manière schématique, et ceci sans respect de l'échelle. Conformément à la figure 1, un câble électrique 1 dit de contrôle selon un mode de réalisation particulier conforme à l'invention comprend 7 brins de section sensiblement identique. A titre d'exemple, ces 7 brins sont répartis entre 4 brins de cuivre 10 et 3 brins d'alliage de cuivre/zinc 20. Ces 7 brins sont entourés en outre par une gaine isolante 30 de section externe circulaire. Pour donner un ordre d'idée, le diamètre du câble comprenant le toron de 7 brins ensemble avec la gaine isolante est typiquement de l'ordre de 1,6 mm et les brins de cuivre et d'alliage de cuivre/zinc présentent chacun un diamètre de 0,22 mm. Généralement, le diamètre des brins qui composent le toron va de 0,10 à 0,30 mm. Le nombre de brins, la section des brins, ainsi que la teneur en zinc de l'alliage cuivre/zinc sont choisis de façon à permettre d'une part, l'obtention d'une résistance à la rupture supérieure à 80 N, et d'autre part, l'obtention d'une résistance linéique inférieure ou égale à 125 Ohm/km conformément à la présente invention.

Exemples comparatifs Afin de montrer les avantages du câble électrique selon la présente invention, on compare les propriétés mécaniques et électriques de torons selon l'invention (Essais 11 à 18) et selon l'art antérieur (Essais Cl à C4).

15 Propriété mécanique : la résistance à la rupture (tenue mécanique)

La résistance à la rupture est évaluée selon la norme NFEN1002-1 à l'aide d'un dynamomètre dont la vitesse de déplacement de la mâchoire inférieure est de 100 10 mm/min. Le mode opératoire consiste à : 20 prélever 5 éprouvettes de fil électrique de 200 mm de longueur, placer les mâchoires du dynamomètre à 100 mm l'une de l'autre, placer le haut de l'éprouvette et sa partie inférieure respectivement dans la mâchoire supérieure et inférieure du dynamomètre, et effectuer l'essai de traction jusqu'à la rupture de l'éprouvette. 25 Propriété électrique : la résistivité linéique

La résistivité linéique est évaluée selon la norme CEI 60468 :1974. La structure de chaque toron ainsi que lesdites propriétés sont détaillées 30 dans le tableau 1 ci-après.10 Essais Nombre Nombre % de zinc Diamètre Scä + SAll;age Résistance Résistivité de brins de brins de nominal en mm2 à la linéique de d'alliage l'alliage de chaque rupture en cuivre de cuivre de cuivre brin en N Ohm/km /zinc /zinc (mm) Cl 0 7 15 0,23 0 ,29 87 154 C2 0 7 20 0,23 0 ,29 94 173 C3 0 7 30 0,23 0 ,29 108 210 C4 0 7 37 0,23 0 ,29 118 237 11 3 4 20 0,23 0 ,29 83 95 12 2 5 20 0,23 0 ,29 86 112 13 4 3 30 0,23 0 ,29 85 86 14 3 4 30 0,23 0 ,29 90 101 15 2 5 30 0,23 0 ,29 96 122 16 5 2 37 0,23 0 ,29 81 75 17 4 3 37 0,23 0 ,29 89 87 18 3 4 37 0,23 0 ,29 96 104 Tableau 1

Dans les exemples mentionnés dans le tableau 1, les sections des brins de cuivre et d'alliage sont identiques. Les brins de cuivre et d'alliage utilisés sont dans un état métallographique dit recuit, ou en d'autres termes lesdits brins subissent une étape de recuisson. Dans d'autres modes de réalisation, les sections des fils de cuivre et d'alliage peuvent être différentes lorsque le diamètre des brins de cuivre est différent du diamètre des brins d'alliage de cuivre/zinc. Les torons 11 à 18 selon l'invention satisfont aux équations 1 à 3, et présente ainsi une résistance à la rupture d'au moins 80 N et une résistivité linéique d'au plus 125 Ohm/km.

Grâce à l'invention, le coût du câble obtenu est diminué de façon importante du fait de la diminution de la quantité de cuivre utilisée, tout en présentant de très bonnes propriétés électriques et mécaniques.

Claims

REVENDICATIONS1. Câble électrique (1) comportant une pluralité de brins de cuivre (10) et d'alliage de cuivre/zinc (20) s'étendant dans la direction longitudinale du câble, lesdits brins étant torsadés pour former un toron, caractérisé en ce que le toron est formé de x brins de cuivre (10) et de y brins d'alliage cuivre/zinc (20) avec x > 2, y > 2 et x + y > 7.
2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que x + y = 7.
3. Câble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que 2 x 5 et 2_y5, depréférence 2x4et3_y5.
4. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section des brins de cuivre et d'alliage de cuivre/zinc ainsi que le pourcentage de zinc dudit alliage sont définis par les équations suivantes : 230 x Scu + (4,7525 x (%Zn) x l00 + 229,91) x S 1//jage > 80 N (équation 1) 1,724 x (0,109 x (%Zn) x 100 + 2,85) x 10 125 Ohm/km (équation 2) 1,724 x SAlliage + (0,109 x (%Zn) x 100 + 2,85) x Sc,, Scu + $Alliage <_ 0,3 mm2 (équation 3) dans lesquelles Scu est la somme totale des sections des brins de cuivre 20 (10) en mm2, Sglliage est la somme totale des sections des brins d'alliage de cuivre/zinc (20) en mm2, et %Zn est la moyenne des pourcentages de zinc des brins d'alliage de cuivre/zinc.
5. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alliage de cuivre/zinc comprend au moins 10 % en poids de 25 zinc.
6. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alliage de cuivre/zinc comprend au plus 40 % en poids de zinc.15
7. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section de chaque brin de cuivre (10) est sensiblement identique.
8. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section de chaque brin d'alliage de cuivre/zinc (20) est sensiblement identique.
9. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section dudit toron est d'au plus 0,5 mm2.
10. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une gaine isolante (30) entourant le toron le long du câble.