Motorisations piézoélectriques à fonctionnement quasirésonnant ou quasistatique : analyse des contraintes d'alimentation et expérimentation de structures innovantes

par Jérôme Salanson

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Bertrand Nogarède.

Soutenue en 2000

à Toulouse, INPT .

mots clés

• Structure piezoélectrique quasirésonnante
• Structure piézoélectrique quasistatique
• Piézomoteur
• Piézoélectricité
• Actionneurs
• Appareils électroniques -- Alimentation en énergie

Résumé

Le présent mémoire traite d'une comparaison de différents types de structures innovantes de moteurs à effet piézoélectrique. Après avoir dressé un état de l'offre disponible aujourd'hui en terme de matériaux électroactifs, les besoins exprimés par les industriels en matière d'actionneurs sont confrontés aux possibilités offertes par les céramiques piézoélectriques. Les améliorations attendues en ce qui concerne les matériaux et les assemblages sont enfin exposées. La suite logique consiste à dresser un bilan de l'offre concrètement disponible aujourd'hui en terme d'actionneurs. Afin d'apporter de nouvelles solutions, les éléments de dimensionnement de deux structures piézoélectriques innovantes seront présentés. La première d'entre elles fonctionne en régime quasirésonnant alors que la seconde opère selon un mode quasistatique. Ces deux types de structures sont comparées du point de vue des performances théoriques à attendre et des critères de sélection seront mis en avant selon les contraintes imposées par l'application visée. Une discussion sur la modélisation par schéma électromécanique équivalent des structures piézoélectriques quasirésonnantes est ensuite amorcée et les résultats théoriques mis en avant sont validés au moyen de la structure dont les éléments de dimensionnement ont été fournis auparavant. Le piézomoteur fonctionnant en régime quasistatique présenté au chapitre deux a été réalisé et testé. Une alimentation destinée à cet actionneur a également été dimensionnée. La partie expérimentale s'intéresse à la validation de l'association de cette électronique et du moteur ainsi qu'à une étude mécanique poussée de la solution retenue.

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