EP2041863A2 - Moteur piezoelectrique rotatif - Google Patents

Moteur piezoelectrique rotatif

Info

Publication number
EP2041863A2
EP2041863A2 EP07823554A EP07823554A EP2041863A2 EP 2041863 A2 EP2041863 A2 EP 2041863A2 EP 07823554 A EP07823554 A EP 07823554A EP 07823554 A EP07823554 A EP 07823554A EP 2041863 A2 EP2041863 A2 EP 2041863A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piezoelectric
ring
stator
rotor
excitation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07823554A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Anne-Marie Milcent
Jacques Robineau
Sébastien OUCHOUCHE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Electronics and Defense SAS
Original Assignee
Sagem Defense Securite SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sagem Defense Securite SA filed Critical Sagem Defense Securite SA
Publication of EP2041863A2 publication Critical patent/EP2041863A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163—Motors with ring stator

Definitions

  • the present invention relates generally to the field of rotary piezoelectric motors, and more specifically it relates to improvements made to rotary piezoelectric motors, comprising: an annular toothed stator, - a fixed support for supporting the stator, an annular rotor in support on the stator under a prestressing force, thrust means adapted to axially support the rotor on the stator with prestressing, and - piezoelectric excitation means of the stator able to excite it and cause the rotary displacement of the rotor.
  • a rotary piezoelectric motor also called a traveling wave rotary motor
  • the rotor drive is due to the friction of the stator teeth on the contact surface of the rotor.
  • the quality of the contact between stator and rotor is decisive for the regularity of rotor displacement and the maximum torque of the motor.
  • FIG. 1 of the accompanying drawings there is shown very schematically a simplified structure of a rotary piezoelectric motor limited to the main bodies concerned by the invention.
  • the rotor 1 is in the general form of a wheel having an annular contact pad 2 joined by a web 3 to a central hub 4.
  • the stator 5 is in the general form of a fixed annular structure comprising an annular stator ring 6 which has a toothed surface 9 on which the contact pad 2 bears and which is supported cantilevered towards the outside on an annular base 7 via a stator rim 8 of substantially radial extent; ways piezoelectric 10 are fixed under the stator ring 6 opposite the toothed surface 9.
  • the prestressing of the motor is obtained by exerting an axial force on the rotor 1.
  • the bearing force is applied axially on the axis 11 of the rotor provided for this purpose with a flange 12 forming an axial stop.
  • the drive of the rotor is by friction of the teeth of the stator 5 on the contact surface of the rotor 1.
  • the rotor is pressed against the stator so as to have an appropriate contact force of the order of 200 N for a 60 mm diameter motor.
  • FIG. 2 shows a distribution model of the piezoelectric elements under the stator ring 6 according to the prior art, the piezoelectric means 10 then being in the form of a piezoelectric ring with two excitation sectors, commonly called
  • Excitation electrodes means a sector A corresponding to a sinusoidal excitation mode and a sector B corresponding to a cosine excitation mode, that is to say that the piezoelectric sector A is excited under a control voltage of the ksin ⁇ t type and that the piezoelectric sector B is excited under a voltage of the kcos ⁇ t type, k being a constant, t the time and ⁇ the period.
  • the two control voltages are therefore shifted by ⁇ / 2 relative to each other.
  • Each excitation sector comprises a plurality of piezoceramic segments ai-a ⁇ , bi-b ⁇ polarized alternately.
  • each piezoelectric segment of the piezoelectric sectors A, B being of the same peripheral length corresponding to a half-wavelength ⁇ / 2 of the standing wave generated by the excitation of the piezoelectric sector A, B.
  • the excitation sectors A, B each allow the generation of a standing wave with the same wavelength ⁇ .
  • the two piezoelectric sectors A, B are separated from a sector S, not excited by a control voltage, of a peripheral length corresponding to a quarter wavelength ⁇ / 4 and are excited with control voltages offset by ⁇ / 2 relative to each other.
  • the two stationary waves generated by the excitation sectors A, B on the piezoelectric ring 10 are shifted from one another by a quarter wavelength ( ⁇ / 4).
  • the superposition of the two standing waves results in the formation of a progressive wave of a wavelength ⁇ moving along the piezoelectric ring 10, and consequently, also causes the deformation of the stator ring 6 on which is fixed the piezoelectric ring 10 with the formation of a progressive wave moving on the stator ring 6.
  • the formation of a progressive wave allows the creation of small elliptic movements at the toothed surface 9 of the stator ring 6 which frictionally drives the rotation of the rotor 1 in a direction of movement opposite to the direction of movement of the wave progressive.
  • the present invention applies more particularly to the rotary piezoelectric motor as described in the patent application FR 0600170 filed on January 6, 2006 by the Applicant.
  • the excitation for the generation of this standing wave occurs only partially on an area of the stator ring, usually ⁇ eme 4/9 of the circumference of the crown.
  • the wavelength response of the stator is not constant over the entire circumference of the stator and is more pronounced at the excitation sector level relative to the non-excited sector.
  • US 5 172 023 discloses a piezoelectric motor comprising a stator with a toothed stator ring, a fixed base for supporting the stator ring; a rotor having an annular rotor pad bearing on the stator ring under a prestressing force; thrust means adapted to axially support the rotor pad on the stator ring with prestressing, piezoelectric excitation means of the stator ring adapted to excite it and to cause the rotary displacement of the rotor, the piezoelectric excitation means of the stator ring are in the form of a pair of piezoelectric rings of the same diameter placed on either side of the stator ring, each ring being supplied with a control voltage so as to generate a stationary wave, of length wavelength ⁇ , one of which is in phase quadrature relative to the other and resulting in the formation of a progressive wave moving on the stator ring, the excitation sectors of each of the piezoelectric rings being, in vis-à-vis, offset by
  • the present invention proposes to solve the problems related to the prior art by producing a rotary piezoelectric motor that can be controlled at very low speeds of rotation.
  • the present invention relates to a rotary piezoelectric motor comprising a stator with a toothed stator ring, a fixed base for supporting the stator ring; a rotor having an annular rotor pad bearing on the stator ring under a prestressing force; thrust means adapted to axially support the rotor pad on the stator ring with prestressing, piezoelectric excitation means of the stator ring adapted to excite it and to cause the rotary displacement of the rotor, the piezoelectric excitation means of the stator ring are in the form of a pair of piezoelectric rings of the same diameter placed on either side of the stator ring, each ring being supplied with a control voltage so as to generate a stationary wave, of length wavelength ⁇ , one of which is in phase quadrature relative to the other and resulting in the formation of a progressive wave moving on the stator ring
  • the stator has a toothed surface in contact with the rotor at the inner edge of the upper surface of the stator ring, when the piezoelectric rings are situated at the outer edge of the stator ring.
  • the stator has a toothed surface in contact with the rotor at the outer edge of the upper surface of the stator ring, when the piezoelectric rings are situated at the inner edge of the stator ring.
  • at least one of the piezoelectric rings comprises a measurement electrode.
  • the measuring electrode does not interfere with the generation of the standing wave
  • the measuring electrode is located on a sector of the piezoelectric ring not powered by a control voltage.
  • the outer rim of the stator ring has a plurality of axial teeth in contact with the rim. external radial of the piezoelectric rings.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the main elements of a piezoelectric motor according to the prior art
  • FIG. 2 is a schematic representation of the arrangement of the excitation sectors of a piezoelectric ring used according to the prior art
  • Figure 3 is a schematic representation of the arrangement of the excitation sectors of a piezoelectric ring according to the invention
  • FIG. 4 is a view in diametrical section partially representing a stator that can be used in a piezoelectric motor according to the invention
  • FIG. 5 is an alternative embodiment of the stator illustrated in FIG. 4.
  • FIG. 3 It is represented in FIG. 3 the arrangement of the excitation sectors of a piezoelectric ring 20 according to the invention comprising a sector excitation C covering more than half of the ring circumference 20 and, more preferably, more than three quarters of the circumference of the ring and even more preferably 8.5 / 9 ⁇ eme the circumference of the piezoelectric ring.
  • the excitation sector C consists of a plurality of excitation segments with an alternating polarity for two immediately adjacent segments, each segment corresponding to a distance of ⁇ / 2 on the circumference of the ring and such that this has been previously described for the piezoelectric ring of FIG.
  • the piezoelectric ring thus formed makes it possible to generate a first stationary wave of wavelength ⁇ according to the principle previously described.
  • a measuring sector C1 On which is placed a measuring electrode 21, of a type known per se.
  • the measuring sector C1 corresponds to a peripheral distance of half a wavelength ( ⁇ / 2).
  • the excitation sector for a standing wave according to the piezoelectric ring 20 is, for a total circumference of 9 ⁇ , 8.5 ⁇ .
  • a stator 22 as illustrated in Figures 4 and 5, on which is fixed two piezoelectric rings 20, of the same diameter, and more specifically a lower piezoelectric ring 20a, preferably bonded to the lower surface 6a of the stator ring 6, and a ring piezoelectric upper 20b, advantageously bonded to the upper surface 6b of the stator ring 6, arranged on either side of the stator ring 6, the lower piezoelectric ring 20a being directed towards the annular base 7 (not shown in FIGS. for clarity) while the upper piezoelectric ring 20b is directed towards the rotor 1 (also not shown in FIGS. 4 and 5 for the sake of clarity).
  • the rings 20a, 20b are both placed plumb with respect to each other on each of the faces of the core 23 of the stator 22, and more precisely at the outer radial edge of the stator core 23.
  • the two rings 20a, 20b are glued to the faces of the stator core 23 with a offset of ⁇ / 4 (or an odd multiple of ⁇ / 4) and are each excited by control voltages shifted relative to each other by ⁇ / 2.
  • the toothed surface 9 in contact with the rotor 1 is then placed next to the upper ring 20b at the internal edge of the stator core 23 between the central axis XX of the stator 22 and the upper ring 20b.
  • toothed surface 9 of the stator 22 next to the upper ring 20b with the toothed surface 9 located on the outer edge of the stator core 23 and the piezoelectric rings 20a, 20b on the edge internal of the statoric core 23.
  • a plurality of teeth 24 is provided on the periphery of the stator core 23, the teeth 24 being substantially axial, in the same material as the stator 22, and directed towards the base 7 for the lower ring 20a and towards the rotor 1 for the upper ring 20b.
  • the axial teeth 24, 24a, 24b form a crenellation along the outer periphery of the stator 22 and are relatively thin so as not to interfere with the propagation of standing waves and the traveling wave.
  • the rings 20a, 20b will also be contracted in the same order of magnitude thus making it possible to avoid shearing in the glue and consequently take-off of the piezoelectric rings 20a, 20b, makes material differences between the rings 20a, 20b and the stator 22 resulting in different contractions and expansions as a function of temperature for these elements.
  • each excitation sector covers a major portion of the total circumference of the piezoelectric ring (8.5 / 9 ⁇ eme according to the preferred embodiment), it is obtained a standing wave generated by the piezoelectric ring which is more homogeneous compared to the prior art where the excitation sector is only 4/9 th of the total circumference.
  • a piezoelectric motor is obtained with better linearity of control at low speeds and with low control voltages.

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

Moteur piézoélectrique rotatif, comportant un stator (5) comportant une couronne (6) statorique dentée, une embase (7) pour supporter la couronne (6), un rotor (1) ayant un patin rotorique (2) annulaire en appui sur la couronne (6) sous un effort de précontrainte, des moyens de poussée propres à appuyer axialement le patin (2) sur la couronne (6) avec précontrainte, et des moyens piézoélectriques (10) d'excitation de la couronne (6) sous la forme d'une paire d'anneaux piézoélectriques (20, 20a, 20b) de même diamètre placés de part et d'autre de la couronne (6), chaque anneau (20, 20a, 20b) étant alimenté en une tension de commande de manière à générer une onde stationnaire, de longueur d'onde, dont l'une est en quadrature de phase par rapport à l'autre, les secteurs d'excitation (C) de chacun des anneaux piézoélectriques (20, 20a, 20b) étant, en vis-à-vis, décalés d'une distance correspondant à un quart de longueur d'onde l'un par rapport à l'autre ou correspondant à un multiple impair d'un quart de longueur d'onde, caractérisé en ce que chaque anneau (20, 20a, 20b) présente un secteur d'excitation (C) correspondant à 8.5/9ième de la circonférence totale de l'anneau (20, 20a, 20b).

Description

MOTEUR PIEZOELECTRIQUE ROTATIF
La présente invention concerne d'une façon générale le domaine des moteurs piézoélectriques rotatifs, et plus spécifiquement elle concerne des perfectionnements apportés aux moteurs piézoélectriques rotatifs, comportant : un stator denté annulaire, - un support fixe pour supporter le stator, un rotor annulaire en appui sur le stator sous un effort de précontrainte, des moyens de poussée propres à appuyer axialement le rotor sur le stator avec précontrainte, et - des moyens piézoélectriques d'excitation du stator propres à exciter celui-ci et provoquer le déplacement rotatif du rotor.
Dans un moteur piézoélectrique rotatif, dit aussi moteur rotatif à onde progressive, l'entraînement du rotor est dû à la friction des dents du stator sur la surface de contact du rotor. La qualité du contact entre stator et rotor est déterminante pour la régularité de déplacement du rotor et le couple maximum du moteur.
A la figure 1 des dessins annexés, on a représenté très schématiquement une structure simplifiée d'un moteur piézoélectrique rotatif limitée aux principaux organes concernés par l'invention. Le rotor 1 se présente sous la forme générale d'une roue ayant un patin de contact 2 annulaire réuni par un voile 3 à un moyeu 4 central. Le stator 5 se présente sous la forme générale d'une structure annulaire fixe comportant une couronne 6 statorique annulaire qui possède une surface dentée 9 sur laquelle est en appui le patin de contact 2 et qui est supportée en porte-à- faux vers l'extérieur sur une embase 7 annulaire par l'intermédiaire d'une jante 8 statorique d'étendue sensiblement radiale ; les moyens piézoélectriques 10 sont fixés sous la couronne 6 statorique à l'opposé de la surface dentée 9.
La mise en précontrainte du moteur est obtenue en exerçant une force axiale sur le rotor 1. De façon pratique, la force d'appui est appliquée axialement sur l'axe 11 du rotor muni à cet effet d'une collerette 12 formant butée axiale.
Ainsi, l'entraînement du rotor se fait par friction des dents du stator 5 sur la surface de contact du rotor 1. Afin d'assurer ce contact, le rotor est pressé contre le stator de manière à avoir une force de contact appropriée, de l'ordre de 200 N pour un moteur de 60 mm de diamètre.
La figure 2 représente un modèle de répartition des éléments piézoélectriques sous la couronne 6 statorique selon l'art antérieur, les moyens piézoélectriques 10 se présentant alors sous la forme d'un anneau piézoélectrique avec deux secteurs d'excitation, couramment appelés
« électrodes d'excitation », un secteur A correspondant à un mode d'excitation sinusoïdal et un secteur B correspondant à un mode d'excitation cosinusoïdal, c'est-à-dire que le secteur piézoélectrique A est excité sous une tension de commande du type ksinωt et que le secteur piézoélectrique B est excité sous une tension du type kcosωt, k étant une constante, t le temps et ω la période. Les deux tensions de commande sont donc décalées de ττ/2 l'une par rapport à l'autre.
Chaque secteur d'excitation comprend une pluralité de segments piézocéramiques ai-aβ, bi-bε polarisés de manière alternée.
Ainsi, en considérant deux segments piézoélectriques alternés limitrophes et en les excitant avec une même tension, on obtient la contraction d'un segment et la dilatation de l'autre, ce qui entraîne la déformation de la surface du stator 5 en formant une onde stationnaire, chaque segment piézoélectrique des secteurs piézoélectriques A, B étant d'une même longueur périphérique correspondant à une demi-longueur d'onde λ/2 de l'onde stationnaire générée par l'excitation du secteur piézoélectrique A, B.
Ainsi, les secteurs d'excitation A, B permettent chacun la génération d'une onde stationnaire avec une même longueur d'onde λ.
Les deux secteurs piézoélectriques A, B sont séparés d'un secteur S, non excité par une tension de commande, d'une longueur périphérique correspondant à un quart de longueur d'onde λ/4 et sont excités avec des tensions de commande décalées de ττ/2 l'une par rapport à l'autre.
Ainsi, les deux ondes stationnaires générées par les secteurs d'excitation A, B sur l'anneau piézoélectrique 10 sont décalées l'une de l'autre d'un quart de longueur d'onde (λ/4).
La superposition des deux ondes stationnaires résulte en la formation d'une onde progressive d'une longueur d'onde λ se déplaçant le long de l'anneau piézoélectrique 10, et par voie de conséquence, entraîne également la déformation de la couronne 6 statorique sur laquelle est fixé l'anneau piézoélectrique 10 avec la formation d'une onde progressive se déplaçant sur la couronne 6 statorique.
La formation d'une onde progressive permet la création de petits mouvements elliptiques au niveau de la surface dentée 9 de la couronne 6 statorique ce qui entraîne par friction la rotation du rotor 1 dans un sens de déplacement opposé au sens de déplacement de l'onde progressive.
Le principe de fonctionnement d'un moteur piézoélectrique à l'aide d'un stator et d'un rotor tel que précédemment décrit est bien connu (voir par exemple US 6 674 217). A titre d'exemple, en considérant un anneau piézoélectrique d'une longueur périphérique totale correspondant à neuf longueurs d'onde, alors que chaque secteur ou électrode d'excitation A, B couvre 4/9ιeme du périmètre total du stator avec un décalage spatial sur le stator de λ/4 de chaque secteur d'excitation A, B l'un par rapport à l'autre, la tension de commande de l'un des secteurs ou électrodes d'excitation étant décalé de ττ/2 par rapport à la tension de commande de l'autre secteur ou électrode d'excitation A, B.
La présente invention s'applique plus particulièrement au moteur piézoélectrique rotatif tel que décrit dans la demande de brevet FR 0600170 déposée le 6 janvier 2006 par la Demanderesse.
Ainsi, pour chaque onde stationnaire générée sur la couronne statorique, l'excitation pour la génération de cette onde stationnaire ne se fait que partiellement sur une zone de la couronne statorique, usuellement 4/9ιeme de la circonférence de la couronne.
Du fait de la précontrainte axiale nécessaire à l'entraînement du rotor et que le secteur d'excitation ne couvre que partiellement le stator, la réponse en hauteur d'onde du stator n'est pas constante sur toute la circonférence du stator et est plus prononcée au niveau du secteur d'excitation par rapport au secteur non excité.
II en résulte un comportement non linéaire de la vitesse de rotation du moteur en fonction de la tension d'excitation des secteurs d'excitation.
De plus, l'établissement de l'onde progressive à partir de l'excitation en quadrature de phase de deux secteurs d'excitation est relativement aléatoire pour des basses tensions de commande, et par voie de conséquence pour des basses vitesses de rotation du moteur. II est donc relativement difficile d'utiliser des moteurs piézoélectriques pour des basses vitesses de rotation.
Ce problème n'a pas été à ce jour résolu.
Le document US 5 172 023 présente un moteur piézoélectrique comportant un stator avec une couronne statorique dentée, une embase fixe pour supporter la couronne statorique ; un rotor ayant un patin rotorique annulaire en appui sur la couronne statorique sous un effort de précontrainte ; des moyens de poussée propres à appuyer axialement le patin rotorique sur la couronne statorique avec précontrainte, des moyens piézoélectriques d'excitation de la couronne statorique propres à exciter celle-ci et à provoquer le déplacement rotatif du rotor, les moyens piézoélectriques d'excitation de la couronne statorique se présentent sous la forme d'une paire d'anneaux piézoélectriques de même diamètre placés de part et d'autre de la couronne statorique, chaque anneau étant alimenté en une tension de commande de manière à générer une onde stationnaire, de longueur d'onde λ, dont l'une est en quadrature de phase par rapport à l'autre et résultant en la formation d'une onde progressive se déplaçant sur la couronne statorique, les secteurs d'excitation de chacun des anneaux piézoélectriques étant, en vis-à-vis, décalés d'une distance correspondant à un quart de longueur d'onde λ l'un par rapport à l'autre.
Toutefois, le moteur piézoélectrique selon ce document US 5 172 023 ne résout toujours pas les problèmes précédemment mentionnés.
La présente invention se propose de résoudre les problèmes liés à l'art antérieur par la réalisation d'un moteur piézoélectrique rotatif apte à être commandé à de très faibles vitesses de rotation.
Afin de permettre la formation d'un moteur piézoélectrique rotatif pouvant être commandé à de très faibles vitesses de rotation, la présente invention porte sur un moteur piézoélectrique rotatif, comportant un stator avec une couronne statorique dentée, une embase fixe pour supporter la couronne statorique ; un rotor ayant un patin rotorique annulaire en appui sur la couronne statorique sous un effort de précontrainte ; des moyens de poussée propres à appuyer axialement le patin rotorique sur la couronne statorique avec précontrainte, des moyens piézoélectriques d'excitation de la couronne statorique propres à exciter celle-ci et à provoquer le déplacement rotatif du rotor, les moyens piézoélectriques d'excitation de la couronne statorique se présentent sous la forme d'une paire d'anneaux piézoélectriques de même diamètre placés de part et d'autre de la couronne statorique, chaque anneau étant alimenté en une tension de commande de manière à générer une onde stationnaire, de longueur d'onde λ, dont l'une est en quadrature de phase par rapport à l'autre et résultant en la formation d'une onde progressive se déplaçant sur la couronne statorique, les secteurs d'excitation de chacun des anneaux piézoélectriques étant, en vis-à-vis, décalés d'une distance correspondant à un quart de longueur d'onde λ l'un par rapport à l'autre ou correspondant à un multiple impair d'un quart de longueur d'onde λ, caractérisé en ce que chaque anneau d'excitation présente un secteur d'excitation correspondant à 8.5/9ιeme de la circonférence totale de l'anneau piézoélectrique.
Afin de permettre l'entraînement du rotor, le stator présente une surface dentée en contact avec le rotor en bordure interne de la surface supérieure de la couronne statorique, quand les anneaux piézoélectriques sont situés en bordure externe de la couronne statorique.
Alternativement, afin de permettre également l'entraînement du rotor, le stator présente une surface dentée en contact avec le rotor en bordure externe de la surface supérieure de la couronne statorique, quand les anneaux piézoélectriques sont situés en bordure interne de la couronne statorique. Afin de permettre la mesure des caractéristiques de l'onde stationnaire générée par chaque secteur d'excitation, l'un au moins des anneaux piézoélectriques comprend une électrode de mesure.
Afin que l'électrode de mesure n'interfère pas avec la génération de l'onde stationnaire, l'électrode de mesure est située sur un secteur de l'anneau piézoélectrique non alimenté par une tension de commande.
Afin d'empêcher les phénomènes de cisaillement de la colle entre les anneaux piézoélectriques et la couronne statorique lors de leur contraction et dilatation intervenant en fonction de la température, le rebord externe de la couronne statorique présente une pluralité de dents axiales en contact avec le bord radial externe des anneaux piézoélectriques.
La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de la présente invention, et à l'aide des figures ci-jointes où : la figure 1 est une représentation schématique des principaux éléments d'un moteur piézoélectrique selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une représentation schématique de la disposition des secteurs d'excitation d'un anneau piézoélectrique utilisé selon l'art antérieur ; la figure 3 est une représentation schématique de la disposition des secteurs d'excitation d'un anneau piézoélectrique selon l'invention ; la figure 4 est une vue en coupe diamétrale représentant partiellement un stator utilisable dans un moteur piézoélectrique selon l'invention, et la figure 5 est un mode de réalisation alternatif du stator illustré à la figure 4.
Il est représenté à la figure 3 la disposition des secteurs d'excitation d'un anneau piézoélectrique 20 selon l'invention comprenant un secteur d'excitation C recouvrant plus de la moitié de la circonférence de l'anneau 20, et, plus préférentiellement, plus des trois-quarts de la circonférence de l'anneau et de manière encore plus préférentielle 8.5/9ιeme de la circonférence de l'anneau piézoélectrique.
Plus précisément, le secteur d'excitation C est constitué d'une pluralité de segments d'excitation avec une polarité alternée pour deux segments immédiatement voisins, chaque segment correspondant à une distance de λ/2 sur la circonférence de l'anneau et tel que cela a été précédemment décrit pour l'anneau piézoélectrique de la figure 2.
L'anneau piézoélectrique 20 ainsi formé permet la génération d'une première onde stationnaire de longueur d'onde λ selon le principe précédemment décrit.
Afin de mesurer la hauteur de l'onde stationnaire générée par l'anneau piézoélectrique 20, il est prévu un secteur de mesure C1 sur lequel est placé une électrode de mesure 21 , de type connu en soi.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 3, le secteur de mesure C1 correspond à une distance périphérique d'une demi-longueur d'onde (λ/2). Ainsi, le secteur d'excitation pour une onde stationnaire selon l'anneau piézoélectrique 20 est, pour une circonférence totale de 9λ, de 8.5 λ.
Afin de former une deuxième onde stationnaire de longueur d'onde λ et en quadrature de phase avec la première onde stationnaire de longueur d'onde λ, qui résulterait, en combinaison avec la première onde stationnaire, en une onde progressive, il est réalisé un stator 22 tel qu'illustré aux figures 4 et 5, sur lequel est fixé deux anneaux piézoélectriques 20, de même diamètre, et plus précisément un anneau piézoélectrique inférieur 20a, avantageusement collé sur la surface inférieure 6a de la couronne 6 statorique, et un anneau piézoélectrique supérieur 20b, avantageusement collé sur la surface supérieure 6b de la couronne 6 statorique, disposés de part et d'autre de la couronne 6 statorique, l'anneau piézoélectrique inférieur 20a étant dirigé vers l'embase annulaire 7 (non représentée sur les figures 4 et 5 par mesure de clarté) tandis que l'anneau piézoélectrique supérieur 20b est dirigé vers le rotor 1 (également non représenté sur les figures 4 et 5 par mesure de clarté).
Les anneaux 20a, 20b sont tous deux placés en aplomb l'un par rapport à l'autre sur chacune des faces de l'âme 23 du stator 22, et plus précisément en bordure radiale externe de l'âme statorique 23.
Afin que les deux ondes stationnaires formées par les deux secteurs d'excitation résultent en la formation d'une onde progressive se déplaçant sur la couronne statorique 6, les deux anneaux 20a, 20b sont collés sur les faces de l'âme statorique 23 avec un décalage qu'un quart de longueur d'onde, soit un décalage de λ/4 (ou d'un multiple impair de λ/4) et sont chacun excités par des tensions de commande décalées l'une par rapport à l'autre de ττ/2. Il en résulte la génération de deux ondes stationnaires de même longueur d'onde λ dont l'une est en quadrature de phase avec l'autre.
Afin de permettre l'entraînement du rotor 1 , la surface dentée 9 en contact avec le rotor 1 est alors placée à côté de l'anneau supérieur 20b au niveau de la bordure interne de l'âme statorique 23 entre l'axe central X-X du stator 22 et l'anneau supérieur 20b.
De manière alternative, il est également possible de prévoir une surface dentée 9 du stator 22 à côté de l'anneau supérieur 20b avec la surface dentée 9 se trouvant en bordure externe de l'âme statorique 23 et les anneaux piézoélectriques 20a, 20b en bordure interne de l'âme statorique 23.
Afin d'éviter un décollage des anneaux piézoélectriques 20a, 20b et de permettre que les contraintes mécaniques subies par le stator 22, avantageusement en laiton, par exemple les phénomènes de contraction et de dilatation du stator en fonction de la température, soient reprises par les anneaux 20a, 20b, avantageusement en céramique, pour éviter les phénomènes de cisaillement dans la colle, une pluralité de dents 24 est prévue sur le pourtour de l'âme statorique 23, les dents 24 étant sensiblement axiales, dans la même matière que le stator 22, et dirigées vers l'embase 7 pour l'anneau inférieur 20a et vers le rotor 1 pour l'anneau supérieur 20b. Il est ainsi prévu une pluralité de dents axiales inférieures 24a en contact avec le bord radial externe de l'anneau piézoélectrique inférieur 20a et une pluralité de dents axiales supérieures 24b en contact avec le bord radial externe de l'anneau piézoélectrique supérieur 20b.
De manière avantageuse, les dents axiales 24, 24a, 24b forment un crénelage le long de la périphérie externe du stator 22 et sont relativement fines pour ainsi ne pas interférer avec la propagation des ondes stationnaires et de l'onde progressive.
Ainsi, en cas de contraction du stator 22, alors les anneaux 20a, 20b seront également contractés dans le même ordre de grandeur permettant ainsi d'éviter un cisaillement dans la colle et par voie de conséquence un décollage des anneaux piézoélectriques 20a, 20b, du fait des différences de matériaux entre les anneaux 20a, 20b et le stator 22 résultant en des contractions et dilatations différentes en fonction de la température pour ces éléments.
Ainsi, selon l'invention, du fait que chaque secteur d'excitation recouvre une majeure partie de la circonférence totale de l'anneau piézoélectrique (8.5/9ιeme selon le mode de réalisation préférentiel), il est obtenu une onde stationnaire générée par l'anneau piézoélectrique qui est plus homogène par rapport à l'art antérieur où le secteur d'excitation n'est que de 4/9ιeme de la circonférence totale. Ainsi, il est obtenu un moteur piézoélectrique avec une meilleure linéarité de commande aux basses vitesses et avec des tensions de commandes basses.

Claims

REVENDICATIONS
1. Moteur piézoélectrique rotatif, comportant : un stator (5) comportant une couronne (6) statorique dentée, - une embase (7) fixe pour supporter la couronne (6) statorique, un rotor (1 ) ayant un patin rotorique (2) annulaire en appui sur la couronne (6) statorique sous un effort de précontrainte, - des moyens de poussée propres à appuyer axialement le patin rotorique (2) sur la couronne (6) statorique avec précontrainte, et des moyens piézoélectriques (10) d'excitation de la couronne (6) statorique propres à exciter celle-ci et à provoquer le déplacement rotatif du rotor (1 ), lesdits moyens piézoélectriques (10) d'excitation de la couronne (6) se présentent sous la forme d'une paire d'anneaux piézoélectriques (20, 20a, 20b) de même diamètre placés de part et d'autre de la couronne (6) statorique, chaque anneau (20, 20a, 20b) étant alimenté en une tension de commande de manière à générer une onde stationnaire, de longueur d'onde λ, dont l'une est en quadrature de phase par rapport à l'autre et résultant en la formation d'une onde progressive se déplaçant sur la couronne (6) statorique, les secteurs d'excitation (C) de chacun des anneaux piézoélectriques (20, 20a, 20b) étant, en vis-à-vis, décalés d'une distance correspondant à un quart de longueur d'onde λ l'un par rapport à l'autre ou correspondant à un multiple impair d'un quart de longueur d'onde λ, caractérisé en ce que chaque anneau d'excitation (20, 20a, 20b) présente un secteur d'excitation (C) correspondant à 8.5/9ιeme de la circonférence totale de l'anneau piézoélectrique (20, 20a, 20b).
2. Moteur piézoélectrique rotatif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le stator (22) présente une surface dentée (9) en contact avec le rotor (1 ) en bordure interne de la surface supérieure (6b) de la couronne (6) statorique, quand les anneaux piézoélectriques (20, 20a, 20b) sont situés en bordure externe de la couronne (6) statorique.
3. Moteur piézoélectrique rotatif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le stator (22) présente une surface dentée (9) en contact avec le rotor (1 ) en bordure externe de la surface supérieure (6b) de la couronne (6) statorique, quand les anneaux piézoélectriques (20, 20a, 20b) sont situés en bordure interne de la couronne (6) statorique.
4. Moteur piézoélectrique rotatif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des anneaux piézoélectriques (20, 20a, 20b) comprend une électrode de mesure (21 ).
5. Moteur piézoélectrique rotatif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite électrode de mesure (21 ) est située sur un secteur (Ci) de l'anneau piézoélectrique (20, 20a, 20b) non alimenté par une tension de commande.
6. Moteur piézoélectrique rotatif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rebord externe de la couronne (6) statorique présente une pluralité de dents (24, 24a, 24b) axiales en contact avec le bord radial externe des anneaux piézoélectriques (20, 20a, 20b).
EP07823554A 2006-07-13 2007-07-10 Moteur piezoelectrique rotatif Withdrawn EP2041863A2 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0606439A FR2903825B1 (fr) 2006-07-13 2006-07-13 Moteur piezoelectrique rotatif
PCT/FR2007/051630 WO2008007013A2 (fr) 2006-07-13 2007-07-10 Moteur piezoelectrique rotatif

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2041863A2 true EP2041863A2 (fr) 2009-04-01

Family

ID=37734044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07823554A Withdrawn EP2041863A2 (fr) 2006-07-13 2007-07-10 Moteur piezoelectrique rotatif

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2041863A2 (fr)
FR (1) FR2903825B1 (fr)
WO (1) WO2008007013A2 (fr)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06101943B2 (ja) * 1987-03-27 1994-12-12 株式会社村田製作所 圧電モ−タ
JP2569545B2 (ja) * 1987-04-15 1997-01-08 株式会社日本自動車部品総合研究所 圧電振動モ−タ
US5172023A (en) * 1990-11-09 1992-12-15 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Ultrasonic motor
JPH11191970A (ja) * 1997-12-25 1999-07-13 Asmo Co Ltd 超音波モータ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2008007013A3 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008007013A2 (fr) 2008-01-17
FR2903825A1 (fr) 2008-01-18
FR2903825B1 (fr) 2008-10-10
WO2008007013A3 (fr) 2008-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2525411A1 (fr) Moteur piezo-electrique
EP1144948A2 (fr) Capteur gyroscopique et appareil de mesure de rotation
FR2748358A1 (fr) Machine electrique comprenant un stator et un rotor a poles divises en une pluralite de sections longitudinales
EP0544575B1 (fr) Capteur de position angulaire absolue à réluctance variable
CH685183A5 (fr) Moteur piézo-électrique.
EP3194917B1 (fr) Capteur de rotation inductif a precision amelioree
EP0505848B1 (fr) Moteur piézo-électrique, notamment pour pièce d'horlogerie
FR2690018A1 (fr) Moteur piézoélectrique modulaire comportant un stator à deux faces actives.
EP0783185B1 (fr) Moteur piézoélectrique à onde progressive
CH684731B5 (fr) Moteur piézo-électrique.
EP2041863A2 (fr) Moteur piezoelectrique rotatif
EP0714559B1 (fr) Moteur piezo-electrique a onde progressive
EP1806834B1 (fr) Moteur piézoélectrique rotatif
WO2014013160A1 (fr) Dispositif de mesure d'un couple transmis par un arbre de transmission de puissance avec prise en compte des variations de température
EP0702420A1 (fr) Machine à ondes acoustiques de surface
WO2002040885A1 (fr) Disque de friction et procede de fabrication d'une garniture le composant
FR2928637A1 (fr) Structure de treuil
EP0966049B1 (fr) Moteur piézo-électrique avec capteur de position intégré
EP3767397B1 (fr) Mouvement horloger comprenant un element tournant muni d'une structure aimantee ayant une configuration periodique
EP0930660B1 (fr) Moteur pièzo-électrique à onde progressive
CA2497177A1 (fr) Moteur electroactif monophase
FR2618090A1 (fr) Procede de fabrication d'un moyeu d'amortisseur de torsion
FR3065599A1 (fr) Moteur a transmission
FR2740632A1 (fr) Moteur pas a pas piezo-electrique
FR2903826A1 (fr) Procede et dispositif de commande de la vitesse de rotation d'un rotor de moteur piezoelectrique

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20090108

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR MK RS

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20130731

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20131211