Alimentation et commande
Moteurs piézoélectriques

1 - Généralités

• 1.1 - Historique. Intérêt du moteur piézoélectrique
• 1.2 - Phénomène de piézoélectricité
• 1.3 - Équations de la piézoélectricité
• 1.4 - Modes de couplage élémentaires des céramiques PZT
  Figure 1 - Identification des directions relatives à la notation condensée Figure 2 - Principaux modes de couplage électromécanique dans les céramiques PZT Tableau 1 Tableau 2
• 1.5 - Conversion d’énergie par effet piézoélectrique
  Tableau 3 Tableau 4 Tableau 5

2 - Principales structures de piézomoteurs

• 2.1 - Principes généraux
  Figure 3 - Différents types de mouvements vibratoires d’entraînement Figure 4 - Entraînement par friction et mouvement vibratoire elliptique
• 2.2 - Structures à déformations composées
  Figure 5 - Principe de l’entraînement par composition de déformations Figure 6 - Moteur à superposition de modes longitudinal-torsionnel Figure 7 - Moteur à conversion de mode longitudinal-torsionnel
• 2.3 - Structure à déformation glissante
  Figure 8 - Principe du réducteur de vitesse de type harmonic drive Figure 9 - Cinématique de l’entraînement par déformation glissante Figure 10 - Moteur à rotation de mode utilisant la flexion d’un cylindre Figure 11 - Schéma de principe d’un moteur linéaire à onde progressive

3 - Moteur annulaire à onde progressive

• 3.1 - Constitution du moteur
  Figure 12 - Vue éclatée du moteur USR 60 développé par Shinsei Co. Ltd Figure 13 - Principe de fonctionnement de la structure annulaire à onde progressive (céramiques à phases imbriquées) Figure 14 - Structure de l’anneau d’excitation du moteur Shinsei USR 60 (céramique à phases disjointes)
• 3.2 - Performances électromécaniques
  Figure 15 - Caractéristiques couple-vitesse à fréquence et tension d’alimentation constantes (moteur Shinsei USR 60, f = 40 kHz, U = 100 V rms) Figure 16 - Bilan de puissance du moteur Shinsei USR 60 dans des conditions nominales de fonctionnement Tableau 6

4 - Alimentation et commande

• 4.1 - Modèle vu des bornes d’un transducteur piézoélectrique
  Figure 17 - Schéma électromécanique équivalent d’un transducteur piézoélectrique à couplage transversal au voisinage d’un de ses modes de résonance Figure 18 - Modèle vu des bornes du transducteur mécaniquement chargé Figure 19 - Analyse fréquentielle de l’admittance Tableau 7
• 4.2 - Principes d’alimentation
  Figure 20 - Structure de l’onduleur de type push-pull parallèle Figure 21 - Formes d’ondes générées par l’onduleur push-pull parallèle résonnant – accord par l’inductance magnétisante (moteur Shinsei USR 60 )
• 4.3 - Stratégies de commande
  Figure 22 - Modes élémentaires de réglage de la vitesse (moteur Shinsei USR 60 ) Figure 23 - Commande en vitesse par asservissement fréquentiel de l’amplitude de vibration