母线是电动汽车的重要组成部分。这种金属条或条有效地将来自高能电池组的电力分配给电动机和其他设备。通常不绝缘的母线必须有足够的刚度，以便由绝缘柱子在空气中支撑。这有助于冷却导体，并使工程师能够在不创建新接头的情况下在不同的点接入。
母线通常是用冲压铜片生产的。然而，由于铝比铜更轻，也更便宜，工程师们喜欢用这种金属做母线。这种想法的唯一问题是，由于铝的电阻率更大，所以铝比铜的载流容量更小，阻抗更高。
为了获得两个世界的最佳，工程师正在开发使用两个金属的母线组件。这些混合母线结合了铜的优良导电性和铝的低密度和成本。
当然，创建一个混合母线提出了一个挑战，即如何在不造成电力中断的情况下轻松有效地连接这两种材料。现有的选择几乎只包括螺纹紧固件和焊接技术。
优势和局限性
由于其高可靠性和易于拆卸，螺纹紧固件是最广泛的技术。但是，紧固件可以产生不均匀的接触压力，这可以扭曲电流。机械和热负荷可以松开螺纹紧固件，引起电动破坏。而且，面板板和Busway外壳为螺纹紧固件提供有限的空间。
焊接铜和铝的主要技术是激光焊接和摩擦搅拌点焊。但是，焊接的有效性受到两种材料的不同化学，机械和热性质的限制，并通过生成硬质金属间化合物。
铆接和自刺刺铆接也被考虑组装混合动力母线，因为它们可以在环境温度下的单个操作中生产接头，而无需钻孔或打孔材料。然而，这些过程可以引起由于板表面上方和下方的材料突起引起的电流中的扭曲。与螺纹紧固件一样，自刺穿铆钉将第三材料添加到混合中。
2019年，葡萄牙里斯本大学的一组研究人员开发了一种新的方法，可以组装没有突出物和额外材料的混合母线槽。他们的方法结合了电火花加工、弯曲和板块压缩，以获得封闭在重叠板厚度内的形状配合接头。这一过程是有效的，但需要一个多阶段的形成操作序列。
里斯本大学机械工程教授Paulo Martins博士帮助开发了这个新工艺，他说:“这个过程可以很容易地包含在一个渐进的冲压工具系统中。”
现在，Martins和他的研究团队已经介绍了另一种将铜连接到铝的新方法：注射圈铆接。新技术可用于组装混合动力汇流条或涉及两个重叠金属板的任何其他应用。
该过程在环境温度下在两个阶段进行。首先，在下片加工一个燕尾环孔。然后，将半草铆钉通过上片注入下片的燕尾孔以获得互锁连接。工作原理仅基于可塑性和摩擦，与自刺刺铆接相反，依赖于可塑性，摩擦和裂缝，以允许铆钉在渗透纸张时产生底切。
马丁斯说，与自冲铆接相比，注射搭接铆接有许多优点。这些包括:
- 板材表面上下没有突出的材料。
- 铆钉可以由相同的材料，作为他们连接的薄板，这是最重要的混合母线。
- 加入纸张的总厚度没有上限。
- 较薄或较软的薄片不需要放置在组装的冲孔一侧。
- 不需要双面进入组装，如果下板是厚和足够硬，以承受注射铆钉很少或没有塑性变形。
注射圈铆接的主要缺点是它是一种两级操作，由于需要钻燕尾孔，承认马丁斯。这使得过程比自我皮肤铆接慢。
主要工艺参数为燕尾孔的倾斜角;孔的深度;燕尾凹槽的厚度;孔的内径和外径;以及铆钉柄的长度。
虽然此过程仅限于实验室，但Martins很乐观，即它很快就会在装配线上部署。“这一过程成为商业技术的机会很好，如果我们为加工燕尾孔创造的切割工具概念可以成功集成到现有的钣金加工设备中，”马丁斯说。“我们正在努力。”
Martins补充说，该技术可以应用于不仅仅是母线组件。“注射圈铆接适用于由类似或不同材料制成的任何重叠金属板的组装，”他说。
测试的过程
为了测试他们的新工艺，研究人员用一种特殊用途的切削工具在5毫米厚的铝板(AA 6082)上加工了一系列燕尾孔。井深为3或4毫米，倾角分别为15、30和45度。孔的内径和外径保持不变，鸠尾凹槽的厚度也保持不变。
切削工具由两个倾斜刀具组成，由弹簧控制，随着上工作台向下移动，弹簧将逐渐打开以加深燕尾孔。这种工具可以很容易地安装在钻床或铣床上。刀具设计灵活，可方便快捷地更换倾斜刀具进行锐化。
半管状铆钉由直径10毫米的电解铜棒加工而成。计算了铆钉柄的长度，以确保孔的完全填充。
接下来，研究人员用压力机将铆钉安装到孔中。组装后，一些测试接头纵向减半，用于横截面分析。有些关节进行拉出和剪切试验，并测试其他关节进行电流。
研究人员发现，铝板上的燕尾孔就像铆钉柄长度流入的模腔。铆钉以15度和30度的倾斜角将孔完全填满，但在45度倾斜角的孔中可以看到未填满的材料袋。这些口袋是由孔的变形造成的，如果接头是纯机械连接，则不是关键的。然而，这种口袋对电气连接是有害的，就像在混合母线中一样，因为它们会对电流产生额外的阻力。
Martins说，虽然45度倾斜角度为45度倾斜角度，未填充的材料袋是证明较小倾斜角度的选择，例如30度。较小的倾斜角也是有利的，因为需要较少的力来安装铆钉。
剪切和拉出测试显示孔，深度为4毫米优势，深度为3毫米。在两个测试中测量的最大力对应于通过剪切或通过从纸张的铆钉脱离来塌陷。
电气测试发现，铆接接头产生的电阻比用螺母和螺栓紧固的同类接头要小。
