Stage - Analyse de la dégradation thermique des matériaux isolants à l’origine de défaillances de Systèmes d’Isolation Electrique H/F

L’Institut de Recherche Technologique (IRT) Saint Exupéry est un accélérateur de science, de recherche technologique et de transfert vers les industries de l’aéronautique et du spatial pour le développement de solutions innovantes sûres, robustes, certifiables et durables.

Nous proposons sur nos sites de Toulouse, Bordeaux, Montpellier, Sophia Antipolis et Montréal un environnement collaboratif intégré composé d’ingénieurs, chercheurs, experts et doctorants issus des milieux industriels et académiques pour des projets de recherche et des prestations de R&T adossés à des plateformes technologiques autour de 4 axes : les technologies de fabrication avancées, les technologies plus vertes, les méthodes & outils pour le développement des systèmes complexes et les technologies intelligentes.

Nos technologies développées répondent aux besoins de l'industrie, en intégrant les résultats de la recherche académique.

L’industrie des machines électriques fait face depuis plusieurs années à un défi majeur d’améliorer la densité de puissance tout en assurant une bonne fiabilité pendant toute la durée de vie de la chaine électromécanique. Les verrous technologiques tendent vers l’élaboration de machines de plus haute-tension tout en utilisant des matériaux isolants dont les propriétés sont connues. Les combinaisons de matériaux utilisés posent alors la question des performances et de la durabilité dans le temps.

Les outils existants pour estimer les durées de vie des systèmes d’isolation reposent sur des essais normatifs impliquant le vieillissement thermique. En industrie, la caractérisation de la durée de vie consiste à appliquer la loi d’Arrhenius pour déterminer la classe thermique du matériau ou du système d’isolation vieilli après plusieurs essais isothermes. Une approche similaire est aussi régulièrement adoptée pour la qualification des machines dans une classe thermique spécifique. Au cours du projet Highvolt, le vieillissement thermique des systèmes d’isolation a été réalisé sous une forme assemblée via des véhicules de test appelés motorettes. Pour déterminer l’impact du vieillissement sur ces systèmes, un certain nombre de paramètres ou d’observables électriques ont été mesurés de façon périodique pour évaluer leurs dérives en fonction du temps. En parallèle, chaque matériau composant les systèmes étudiés a été vieilli dans leur forme la plus simple pour être caractérisé individuellement par spectroscopie et claquage diélectrique ou par des analyses telles que la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), l’analyse thermogravimétrique (ATG) ou encore la calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Ces analyses permettront d’expliquer les défaillances et les dérives d’observables mesurées sur les systèmes d’isolation complets.

Missions :

Au sein du projet Highvolt2, le/la stagiaire aura pour mission d’analyser la dégradation thermique des matériaux isolants simples (fils émaillés, isolants plats et vernis d’imprégnation) par mesures de spectroscopie diélectrique et de rigidité diélectrique et de les corréler dans un premier temps aux résultats physico-chimiques obtenus par FTIR ainsi qu’aux caractéristiques thermiques (Tg, Tf, Td) obtenues par ATG et DSC.

D’une manière générale, le stagiaire aura pour tâches :
Formation aux manipulations

• Mesures de spectroscopie diélectriques et suivi des épaisseurs des matériaux vieillis (nécessitera une formation à la préparation d’échantillons tel que l’enrobage / polissage et la métallisation).
• Mesure de claquage diélectrique
• Caractérisation physico-chimiques : DSC, ATG et FTIR
• Constitution et enrichissement d’une base de données
• Analyses des résultats et corrélation entre évolution des propriétés diélectriques et propriétés physico-chimiques.

Les caractérisations seront réalisées à l’IRT Saint Exupéry et en partie au laboratoire LAPLACE.

Ce sujet de recherche pourra éventuellement faire l’objet d’une thèse à la suite du stage autour de la compréhension du lien propriété physico-chimiques / propriétés macroscopiques / mécanismes de dégradations / changement d’échelle des échantillons (simple => représentatif => système réel).

Etudiant(e) en 3e année d’école d’Ingénieur ou Master 2

Connaissances en science des polymères, génie électrique, préparation d’échantillons pour microscopie / spectroscopie

Compétences de travail en laboratoire
Rigueur / Travail en équipe / Reporting