Généralités
Moteurs piézoélectriques

1.1 Historique. Intérêt du moteur piézoélectrique

L’ancêtre du moteur piézoélectrique correspond peut-être au moteur de la montre à diapason, développée par Bulova Watch Co. Ltd dans les années 60, dans laquelle la vibration d’un résonateur en U, excité à l’aide de bobinages, est exploitée pour entraîner en rotation une roue finement dentée. C’est en 1973 que H.V. Barth décrit pour la première fois dans le IBM Technical Disclosure Bulletin un moteur électrique fondé sur l’exploitation d’une vibration mécanique excitée par effet piézoélectrique. Les conditions de contact relativement sévères mises en jeu dans ce moteur conduisent, alors, T. Sashida à proposer, en 1982, la structure à onde progressive qui constitue à ce jour la solution la plus évoluée techniquement. Cette motorisation est ainsi industrialisée par la firme Shinsei Co. Ltd à la fin des années 80, tandis que Canon Co. Ltd commercialise, au même moment, un objectif autofocus doté d’une motorisation du même type et propose ensuite une nouvelle série de zooms équipée d’un moteur piézoélectrique de type différent.

L’intérêt de ces nouveaux actionneurs, par rapport aux solutions classiques, réside dans un certain nombre d’avantages qui s’expriment, essentiellement, dans le domaine des moteurs de dimensions centimétriques, voire millimétriques, à forces ou couples élevés et vitesses lentes. Les moteurs piézoélectriques bénéficient, en effet, d’ efforts massiques élevés, pouvant être jusqu’à dix fois supérieurs à ceux mis en jeu dans des machines performantes à aimant permanent dans la même gamme de taille. Par ailleurs, une propriété inhérente au principe des piézomoteurs réside dans le verrouillage mécanique naturel de la partie mobile lorsque le stator n’est pas alimenté. Cette fonctionnalité, associée aux caractéristiques fort couple – basse vitesse, confère à ces structures les avantages d’une fonction intégrée associant un moteur, un réducteur et un frein d’immobilisation. Soulignons, en outre, que les moteurs piézoélectriques jouissent, en plus de ces divers avantages, d’une discrétion acoustique liée à la fréquence généralement ultrasonore des vibrations exploitées...