FAQ - Moteurs Piezoélectriques

Un moteur piézoélectrique est un actionneur ou un moteur qui utilise les déformations d’un élément piézoélectrique pour créer un mouvement rotatif ou linéaire.

Il utilise l’effet piézoélectrique inverse, ce qui signifie que lorsqu’un champ électrique alternatif est appliqué à un élément piézoélectrique, cela provoque une déformation mécanique et une vibration de l’élément piézoélectrique lui-même.

Un moteur à ultrasons à onde progressive, comme notre gamme Wavelling Motor, utilise un transducteur (élément mécanique couplé à un matériau piézoélectrique) comme stator vibrant, tandis qu’un rotor est appliqué dessus.

La différence réside dans le fait qu’un moteur à ultrasons n’utilise pas directement la déformation de l’élément piézoélectrique, mais utilise ses vibrations à certaines fréquences (30-60 kHz) afin de créer une déformation du stator sous la forme d’une « onde progressive ».

Cette onde entraîne le rotor par friction, c’est-à-dire que le rotor est contraint sur le stator et est forcé de suivre l’onde progressive.
Tout cela repose sur le concept de résonance, qui permet à l’élément piézoélectrique de fournir une grande force au travers du stator.

Ces moteurs se distinguent donc des autres moteurs piézoélectriques par le fait que leur assemblage et leur fonctionnement vont au-delà de la simple déformation d’un élément piézoélectrique. Cela leur permet de fournir un couple élevé et d’obtenir un contrôle plus similaire à celui d’un moteur « conventionnel » : le moteur peut tourner dans n’importe quelle direction et être contrôlé jusqu’à la position souhaitée.

De plus, cette technologie offre des caractéristiques spécifiques : une densité de couple élevée, un couple statique permettant au moteur de maintenir sa position lorsqu’il n’est pas alimenté (sans frein ni boîte de vitesses) et un excellent temps de réponse (500 µs).

Les moteurs à ultrasons peuvent être contrôlés comme des moteurs électromagnétiques (moteurs EM), mais présentent les caractéristiques des moteurs piézoélectriques. Ils peuvent être utilisés là où les moteurs EM ne peuvent pas l’être, soit pour des raisons pratiques (espace insuffisant), soit en raison de contraintes environnementales (vide, champ magnétique puissant, etc.).

Par conséquent, les moteurs à ultrasons sont utilisés dans les objectifs d’appareils photo, les mécanismes optiques, les équipements spatiaux et de laboratoire en raison de leur capacité à fournir un couple tout en restant très précis et compacts. Ils sont également utilisés dans les environnements IRM et spatiaux, car ils ne sont pas affectés par les champs magnétiques puissants. Ils peuvent également être mis en œuvre dans des espaces très restreints, tels que les munitions guidées ou les robots chirurgicaux, où ils peuvent toujours fournir un couple et une précision élevés.

Oui, nos moteurs à ultrasons sont non magnétiques et sont déjà utilisés dans la chirurgie guidée par IRM et l’imagerie médicale, ce qui les rend sûrs et idéaux pour de tels environnements. Ils ne contiennent aucun matériau ferromagnétique et leur principe de fonctionnement n’utilise aucun champ électromagnétique ni aucune propriété magnétique. Par conséquent, nos moteurs peuvent fonctionner sans problème même dans des champs magnétiques très puissants.

Leur signature magnétique est également très faible : < 5 nT en fonctionnement.

Oui, ils peuvent fonctionner dans des conditions de vide et dans l’espace où les moteurs traditionnels échouent. Le fait que notre moteur utilise un mouvement basé sur la friction et ne contienne aucun matériau sujet au dégazage le rend idéal, même dans des conditions de vide poussé.

Contrairement aux moteurs pas à pas ou à courant continu, les moteurs piézoélectriques sont non magnétiques, compacts, légers et silencieux. Ils offrent un mouvement et un couple ultra-précis sans engrenages et peuvent fonctionner dans des environnements extrêmes tels que le vide, l’IRM ou l’espace.

En termes de technologie, les moteurs à ultrasons utilisent l’effet piézoélectrique inverse et un mécanisme de friction, tandis que les moteurs électromagnétiques utilisent des aimants et des champs électromagnétiques pour fonctionner. Les moteurs électromagnétiques offrent un très bon rapport puissance/taille, mais avec une prédilection pour la vitesse pour les petites tailles. Pour fournir un couple, ils nécessitent un réducteur, ce qui pose des problèmes en termes de jeu et d’encombrement.