Développement de nouvelles formulations polymères pour applications automobiles et aérospatiales

par Benjamin Mulot

Thèse de doctorat en Chimie et formulation

Sous la direction de Anatoli Serghei et de Philippe Cassagnau.

Soutenue le 22-06-2020

à Lyon , dans le cadre de Ecole Doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne) , en partenariat avec IMP - Ingénierie des Matériaux Polymères UMR 5223 (Rhône-Alpes) (laboratoire) .

Le président du jury était Éliane Espuche.

Le jury était composé de Anatoli Serghei, Odile Fichet, Pascal Rain, Ali Kallel, Florence Szydlo.

Les rapporteurs étaient Odile Fichet, Pascal Rain.


  • Résumé

    Ces dernières années, le développement des voitures électriques a connu un réel essor afin de répondre notamment à des exigences environnementales. Pour ce faire, des progrès technologiques dans l’établissement des signaux électriques ont été effectués dans le but de rendre les moteurs plus performants. Or, ces progrès ont engendré un stress électrique, appelé décharges partielles, sur les éléments d’isolation, pouvant endommager de manière définitive l’équipement. Dans ce contexte, notre étude s’est orientée vers la formulation d’émaux d’isolation composites. En effet, pour mieux comprendre ces décharges partielles, nous avons développé un modèle théorique sur leur apparition afin de permettre de mieux fonder notre approche à savoir l’utilisation de charges conductrices. Ainsi, des formulations à base de charges carbonées ont été effectuées et optimisées pour augmenter la tension d’apparition des décharges (le PDIV). Afin de caractériser précisément ces nouveaux émaux, des méthodes de mesures ont été implémentées avec notamment une détection à l’échelle locale des décharges partielles. Enfin, un autre axe de recherche a été développé à partir de l’utilisation de charges isolantes pour diminuer l’impact négatif des décharges partielles sur l’isolation et augmenter ainsi la durée de vie de l’équipement. Ces deux stratégies ont permis l’obtention d’un PDIV qui a été triplé par rapport à celui d'un vernis classique et à un autre vernis de durée de vie sous contrainte de plus de 100 h grâce aux charges isolantes. L’optimisation d’un vernis, dit corona, a également été effectuée pour répondre à des besoins industriels

  • Titre traduit

    Development of new polymer formulations for automotive and aerospace applications


  • Résumé

    In the last few years, the development of electrical cars has known a rapid growth to fulfil environmental demands. In this way, technological progresses have been made in the implementations of new electrical signals to make motors more efficient and reliable. However, these changes have led to an electrical stress on the insulation, called partial discharges, which can progressively cause the electrical failure of the equipment. In this context, our study have been focused on the formulation of insulating composite enamels. Indeed, to fully understand how the partial discharges appear in the insulation, we have developed a theoretical model which brings the innovative idea to use conductive fillers inside the insulation. Consequently, carbon based formulations have been made and optimized to increase the partial discharge inception voltage (PDIV). In order to characterize the dispersion of the fillers in this new enamel, new measurement methods have been designed especially for the local scale detection of partial discharges. Finally another area of research have been pointed out by the use of insulating fillers to decrease the damaging impact of the partial discharges and to withstand these discharges with a higher lifespan. Thanks to these two strategies, a varnish with a tripled PDIV has been made compared to a conventional varnish and we have also developed a varnish which can resist more than 100 h of severe accelerated lifespan test conditions. Finally, a corona varnish has also been optimized to fill industrial requirements



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