Les moteurs piézoélectriques à ultrasons présentent deux avantages non négligeables, à savoir leur forte densité d'énergie et leur structure simple, qui contribuent tous deux à leur miniaturisation.Nous avons construit un prototype de micro-moteur à ultrasons utilisant un stator d'un volume d'environ un millimètre cube.Nos expériences ont montré que le moteur prototype génère un couple de plus de 10 μNm avec un stator d'un millimètre cube.Ce nouveau moteur est maintenant le plus petit micromoteur à ultrasons qui a été développé avec un couple pratique.
Les micro-actionneurs sont nécessaires pour de nombreuses applications, allant des appareils mobiles et portables aux dispositifs médicaux peu invasifs.Cependant, les contraintes liées à leur fabrication ont restreint leur déploiement à l'échelle du millimètre.Les moteurs électromagnétiques les plus courants nécessitent la miniaturisation de nombreux composants complexes tels que les bobines, les aimants et les roulements, et présentent une dissipation de couple sévère en raison de la mise à l'échelle.Les moteurs électrostatiques permettent une excellente évolutivité en utilisant la technologie des systèmes microélectromécaniques (MEMS), mais leur faible force motrice a limité leur développement ultérieur.
Les moteurs piézoélectriques à ultrasons sont appelés à devenir des micromoteurs hautes performances en raison de leur densité de couple élevée et de leurs composants simples.Le plus petit moteur à ultrasons existant signalé à ce jour a un composant métallique d'un diamètre de 0,25 mm et d'une longueur de 1 mm.Cependant, sa taille totale, y compris le mécanisme de précharge, s'élève à 2-3 mm et sa valeur de couple est trop faible (47 nNm) pour être utilisée comme actionneur dans de nombreuses applications.
Tomoaki Mashimo, chercheur à l'Université de technologie de Toyohashi, a développé un micro-moteur à ultrasons avec un stator d'un millimètre cube, comme le montre la figure 1, et c'est également l'un des plus petits moteurs à ultrasons jamais construits.Le stator, qui comprend un cube métallique avec un trou traversant et des éléments piézoélectriques en plaque collés sur ses côtés, peut être réduit sans nécessiter de procédés d'usinage ou d'assemblage spéciaux.Le prototype de micro-moteur à ultrasons a atteint un couple pratique de 10 μNm (si la poulie a un rayon de 1 mm, le moteur peut soulever un poids de 1 g) et une vitesse angulaire de 3000 tr/min à environ 70 Vp-p.Cette valeur de couple est 200 fois supérieure à celle des micromoteurs existants, et est très pratique pour faire tourner de petits objets tels que des petits capteurs et des pièces mécaniques.
Heure de publication : 27 février 2018