Titre du projet de recherche
Moteurs à haute puissance massique pour l’aéronautique fabriqués par projection à froid (projets de maîtrise et doctorat)
niveau d'étude
Maîtrise ou doctorat
Directeur/codirecteur
Directeur : Frédéric Sirois
Codirecteur(s) : David Ménard
Fin de l'affichage
31 décembre 2024
Domaines d'expertise
Science et technologie des matériaux
Métallurgie, métaux et alliages
Génie électrique et électronique
Conversion et distribution de l'énergie
Modélisation, simulation et méthodes des éléments finis
Méthodes de fabrication avancées
Génie aérospatial, aéronautique et automobile
Unité(s) et département(s)
Département de génie électrique
Laboratoire de supraconductivité et magnétisme (LSM)
Conditions
Formation antérieure: Baccalauréat et/ou maîtrise dans un domaine comportant une forte composante en génie électrique, génie physique ou génie mécanique.
Habiletés et intérêts: Intérêt pour l’électrification des transports et les technologies associées (ici les moteurs électriques à aimants permanents), de même que pour les techniques avancées de fabrication (ici la projection à froid, i.e. « cold spraying ») et pour la modélisation (expérience en éléments finis souhaitable). Capacité de communiquer avec des partenaires industriels.
Qualités personnelles: Autonomie, pensée critique, créativité et curiosité scientifique. Les recommandations de vos répondants (qui devront accompagner votre demande d'admission) devront fournir des commentaires sur chacun de ces aspects.
Langue de travail: Le candidat devra maîtriser au minimum l’anglais parlé et écrit, et idéalement aussi le français, puisque Polytechnique Montréal est une institution francophone. Pour les projets de maîtrise, la connaissance du français est obligatoire.
Description détaillée
Ce projet est mené en partenariat entre Polytechnique Montréal, le Conseil National Scientifique du Canada (CNRC) à Boucherville, le manufacturier en aéronautique Safran, la firme Altair Engineering et la PME québécoise Polycontrols.
L’objectif du projet est de repousser les limites du procédé de fabrication additive par projection à froid (« cold spray ») pour fabriquer des pièces de moteurs électriques à haute densité de puissance et haute température d’opération (~300 degrés Celcius) pour le domaine de l’aéronautique, ce qui implique d’utiliser de nouveaux matériaux dans le procédé de projection à froid. Plus précisément, on envisage des composites ferromagnétiques à base de samarium-cobalt + aluminium (SmCo/Al) et/ou des alliages de cuivre capables d’opérer sans perte de performance ni dégradation accélérée à haute température.
L’idée est d’ouvrir la voie à de nouvelles solutions compétitives économiquement pour réduire les émissions de GES dans le transport aérien en passant à une propulsion électrique ou hybride, ce qui requiert des moteurs électriques à haute puissance massique. Dans ce projet, les partenaires travailleront de façon collaborative afin de faire des avancées significatives au niveau des concepts de moteurs à aimants permanents et/ou asynchrone à rotors en cuivre basés sur des géométrie innovantes et non conventionnelles, non réalisables par les procédés de fabrication actuels.
Il y a 6 postes à pourvoir dans le cadre de ce projet, soit 2 postes à la maîtrise (M) et 6 postes au doctorat (PhD). Chacun de ces postes est décrit ci-dessous:
Maîtrise 1: Développement d’un système d’aimantation par champ magnétique pulsé de haute intensité (> 5 tesla) pour des aimant permanents de grande taille
Maîtrise 2: Stabilité thermomécanique d’alliages de cuivre déposés par projection à froid pour fabriquer des rotors de moteurs électriques
PhD 1: Optimisation du procédé de projection à froid pour fabriquer des aimants permanents à base de SmCo/Al de qualité industrielle: relation entre propriétés et paramètres du procédé de fabrication (ce poste a déjà été comblé)
PhD 2: Modèles mathématiques et physiques pour la prédiction des propriétés magnétiques et mécaniques de matériaux magnétiques durs fabriqués par projection à froid à partir de leur microstructure caractérisé par microscopie électronique (projet à nature assez fondamentale)
PhD 3: Concepts d’aimants permanents de formes complexes fabriqués par projection à froid pour stators de moteurs électriques: simulations des patrons d’aimantation et mise en oeuvre en laboratoire avec un système d’aimantation à champ magnétique pulsé
PhD 4: Optimisation topologique de moteurs électriques fabriqués par projection à froid: exploration de rotors/stators de formes non conventionnelles ainsi que de rotors à aimants permanents de grande taille comportant des patrons d’aimantation complexes
Tous les étudiants en maîtrise et en doctorat travailleront en étroite collaboration avec les partenaires industriels tout au long du projet, et seront appelé à passer du temps chez les partenaires au besoin (CNRC et Polycontrols: Bourcherville, QC; Safran: région de Paris, France; Altair: région de Grenoble, France).
Veuillez contacter le professeur Frédéric Sirois (https://www.polymtl.ca/expertises/sirois-frederic) pour plus d’information sur les projets affichés. VEUILLEZ SVP JOINDRE un CV, vos RELEVÉS DE NOTES, et une LETTRE DE MOTIVATION qui explique aussi brièvement votre parcours, sans quoi votre dossier ne sera pas considéré.
Procédure et formulaires d'admission
Possibilité de financement
Un soutien financier est disponible pour les candidats qui seront acceptés. Le niveau de ce soutien financier est de 20,000 $ (dollars canadiens) par année pour la maîtrise (maximum 2 ans), et 24,000 $ par année pour le doctorat (maximum 4 ans), afin de permettre au candidat de se dédier à sa recherche à temps plein.
Un étudiant qui obtiendrait sa propre bourse (CRSNG, FRQNT ou autre) recevra un bonus (typiquement 25% du montant de la bourse, à discuter au cas par cas).
Frédéric Sirois
Professeur titulaire
