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7 • Piézoactionneurs et piézomoteurs
La figure 7.6 montre les parties actives d’un prototype de piézomoteur rotatif dérivant directement de ce concept. La fonction de préhension est assurée par un système
de pinces enserrant l’arbre de sortie. L’ouverture de la pince est contrôlée par l’allongement d’un élément piézoélectrique multicouches. Quant à la mise en rotation
de l’équipage mobile, elle est obtenue au moyen d’une paire d’éléments piézoélectriques antagonistes commandés en opposition de phase.
Excité en régime non résonnant à faible fréquence, ce type d’architecture permet
de disposer d’efforts moteurs très intenses à basse vitesse, tout en bénéficiant de
la simplicité d’un entraînement direct (sans étages de réduction). Pour l’exemple
considéré, le couple statique ainsi obtenu s’élève à près de 10 N.m. La fréquence
de rotation à vide est de l’ordre de 10 tr.min
−1 (pour une fréquence d’excitation
d’environ 400 Hz ). L’actionneur pèse moins de 1, 5 kg, soit une masse 3 à 4 fois
inférieure à celle d’un moteur électromagnétique (à aimants permanents) capable du
même couple statique.
7.5.2 Moteur annulaire à ondes progressives
Grâce à l’effort de recherche important dont il a fait l’objet, au Japon tout d’abord puis
en Europe, le moteur à onde progressive à stator annulaire et contact axial constitue
sans nul doute une des structures de piézomoteurs les plus achevées à ce jour. Son
principe de fonctionnement est schématisé sur la figure 7.7.
Figure 7.7 Principe de fonctionnement du moteur annulaire à onde progressive
Le stator consiste en un résonnateur en bronze béryllium à l’arrière duquel est
collé un anneau de céramiques PZT assurant la mise en rotation d’un mode de flexion
hors plan. L’excitation à fréquence ultrasonore des deux ondes stationnaires requises
(cf. § 7.4.2) est obtenue par couplage électroélastique transversal : la céramique, polarisée suivant son épaisseur, se déforme selon une direction orthoradiale, provoquant
7 • Piézoactionneurs et piézomoteurs
La figure 7.6 montre les parties actives d’un prototype de piézomoteur rotatif dérivant directement de ce concept. La fonction de préhension est assurée par un système
de pinces enserrant l’arbre de sortie. L’ouverture de la pince est contrôlée par l’allongement d’un élément piézoélectrique multicouches. Quant à la mise en rotation
de l’équipage mobile, elle est obtenue au moyen d’une paire d’éléments piézoélectriques antagonistes commandés en opposition de phase.
Excité en régime non résonnant à faible fréquence, ce type d’architecture permet
de disposer d’efforts moteurs très intenses à basse vitesse, tout en bénéficiant de
la simplicité d’un entraînement direct (sans étages de réduction). Pour l’exemple
considéré, le couple statique ainsi obtenu s’élève à près de 10 N.m. La fréquence
de rotation à vide est de l’ordre de 10 tr.min
−1 (pour une fréquence d’excitation
d’environ 400 Hz ). L’actionneur pèse moins de 1, 5 kg, soit une masse 3 à 4 fois
inférieure à celle d’un moteur électromagnétique (à aimants permanents) capable du
même couple statique.
7.5.2 Moteur annulaire à ondes progressives
Grâce à l’effort de recherche important dont il a fait l’objet, au Japon tout d’abord puis
en Europe, le moteur à onde progressive à stator annulaire et contact axial constitue
sans nul doute une des structures de piézomoteurs les plus achevées à ce jour. Son
principe de fonctionnement est schématisé sur la figure 7.7.
Figure 7.7 Principe de fonctionnement du moteur annulaire à onde progressive
Le stator consiste en un résonnateur en bronze béryllium à l’arrière duquel est
collé un anneau de céramiques PZT assurant la mise en rotation d’un mode de flexion
hors plan. L’excitation à fréquence ultrasonore des deux ondes stationnaires requises
(cf. § 7.4.2) est obtenue par couplage électroélastique transversal : la céramique, polarisée suivant son épaisseur, se déforme selon une direction orthoradiale, provoquant