Brevet FR2818049A3 — publié le 20020614

FR 2818049 A3 20020614 FR 0016083 A 20001211 La présente invention concerne un moteur piézo-électrique à onde progressive comprenant au moins un stator et un rotor annulaires et des transducteurs électromécaniques. Un des problèmes couramment rencontré dans les moteurs piézo-électriques est l'apparition de mouvements ou de modes de vibration du stator et éventuellement du rotor, superposés aux mouvements ou au mode principal qu'on cherche à exploiter. Ces vibrations parasites ont comme conséquence une diminution du rendement et/ou l'apparition du bruit. Dans le US 5,298, 899 sont décrites plusieurs solutions de lutte contre de tels bruits induits. Les moyens visent à contrarier les vibrations parasites par le filtrage de modes de rang inférieur au mode de flexion recherché, par exemple le mode six quand le mode sept est utilisé. Comme représenté à la figure 1 de ce brevet, on dispose régulièrement des fentes plus profondes dans le stator et on utilise en outre un dispositif non uniforme d'application de la pression du rotor sur le stator à partir d'un anneau en caoutchouc (c) et des rouleaux à billes (d). Dans ce type de réalisation, comme dans les autres moteurs piézo-électriques connus, on utilise une rondelle de caoutchouc, ou une portion annulaire pour transmettre la pression d'appui du rotor sur le stator et réciproquement pour transmettre le mouvement d'entraînement du rotor vers l'arbre du moteur. Cette rondelle est disposée dans un plan parallèle au plan moyen de contact entre le rotor et le stator. Certains types de stators présentent une géométrie induisant des mouvements radiaux très prononcés, alors que les mouvements utiles sont tangentiels et normaux au stator. La demande de brevet français 99 12405 décrit cette situation et un moyen d'y remédier, en diminuant considérablement les zones de contact, de telle sorte que l'étendue cumulée de celle-ci devient inférieure ou égale à une longueur d'onde. Il est clair que cette disposition permet de supprimer l'effet de vibrations radiales, mais elle conduit à se priver de la possibilité d'utiliser toute la circonférence du stator ce qui est pénalisant pour augmenter la puissance d'entraînement. De plus, cette méthode n'empêche pas l'induction de vibrations parasites au sein du rotor. Enfin, certains dimensionnements de stator reposant sur l'emploi d'excitateurs longitudinaux selon le principe décrit dans le FR-A-2 773 924 font souvent apparaître des modes axisymétriques proches du mode de flexion qu'il convient d'exploiter, ajoutant ainsi une nouvelle cause de dysfonctionnement à ce moteur. La présente invention a pour but de proposer d'opérer un filtrage passif des modes axisymétriques et/ou des vibrations radiales, tout en n'atténuant pas ou en atténuant modérément le mode de flexion utile. Le moteur piézo-électrique selon l'invention est caractérisé par le fait que l'un au moins des éléments susmentionnés constituant le moteur est muni d'un tore viscoélastique disposé sur une surface périphérique parallèle au moins approximativement à l'axe de rotation du rotor. L'avantage de cette solution est la facilité de fabrication pour un résultat inattendu. En effet, il suffit d'utiliser un matériau viscoélastique tel par exemple que du caoutchouc et le plaquer contre un des éléments du moteur à savoir principalement le stator ou le rotor. Le tore est faiblement plaqué contre la surface latérale dudit élément sans qu'il soit nécessaire de faire usage d'un collage. On peut utiliser de manière économique des portions découpées dans une chambre à air de bicyclette, voire même de simples élastiques. Le fonctionnement s'explique aisément, le matériau viscoélastique disposé de cette sorte amortit les déplacements radiaux, alors qu'il s'oppose beaucoup moins aux déplacements axiaux. Le résultat est une suppression spectaculaire du bruit. Plus surprenant encore est le fait que certaines combinaisons stator-rotor refusent tout à fait de démarrer sans l'utilisation d'un tel tore viscoélastique alors que la rotation s'amorce et se poursuit dans de bonnes conditions dès qu'on l'utilise. Enfin, l'élément viscoélastique donne à l'ensemble de la structure un léger amortissement qui en facilite la commande. Il devient ainsi possible, par exemple, de piloter des moteurs à une fréquence inférieure à la fréquence de résonance alors que dans l'ensemble de la littérature, aussi bien brevets que technique, concernant la commande de moteurs piézo-électriques on stipule la nécessité de se situer au-dessus de la fréquence de résonance pour éviter les instabilités. Selon une variante d'exécution préférée, le tore est disposé sur la surface latérale du stator. Selon une autre variante d'exécution, un tore est fixé sur la surface latérale du rotor. Donc il serait possible de disposer un tore, soit sur le stator et le rotor, soit uniquement sur le rotor. Selon une autre variante d'exécution, les transducteurs électromécaniques sont longitudinaux et disposés perpendiculairement au stator et ledit tore est disposé sur la face extérieure desdits transducteurs ou éventuellement de leur cône d'articulation avec le stator. Selon une autre variante d'exécution, les transducteurs électromécaniques sont au nombre de quatre diamétralement opposés par paire et dans ce cas on peut utiliser deux tores différents, un pour chaque couple de transducteurs diamétralement opposés. Lorsque le tore est fixé sur le stator, il peut être également utilisé comme pièce de raccordement entre l'ensemble formé par le stator et les transducteurs électromécaniques et le bâti fixe du moteur. En effet, il est toujours difficile de maintenir à l'intérieur du bâti le stator de ce moteur piézo-électrique sans nuire à son rendement. Le fait de disposer d'une pièce viscoélastique sur la surface latérale permet de centrer, voire maintenir l'ensemble stator-transducteurs à l'intérieur du bâti sans empêcher le stator de vibrer lorsqu'il est excité puisqu'il n'est pas fixé à l'intérieur du bâti d'une manière rigide. Selon une autre variante d'exécution, lorsque les dimensions respectives du rotor ou du stator et du bâti ne permettent pas l'insertion de ce tore en surépaisseur sur la face latérale on peut prévoir une creusure dans la surface périphérique pour loger le tore. L'invention sera décrite plus en détail à l'aide du dessin annexé. La figure 1 est une vue en perspective d'un rotor avec un tore selon l'invention. La figure 2 est une vue en perspective d'un stator annulaire avec un tore selon l'invention. La figure 3 est une vue en perspective d'un stator avec quatre excitateurs longitudinaux munis d'un tore. A la figure 1 nous avons représenté un stator 1 de forme annulaire muni d'un trou central 2 pour le passage de l'arbre moteur, muni sur sa surface latérale d'un tore 3 qui peut être en caoutchouc ou toute autre matière viscoélastique. A la figure 2 nous avons un stator annulaire 4 muni d'encoches, sur sa surface latérale on a disposé un tore en caoutchouc ou similaire 5. A la figure 3, nous avons un stator et les quatre transducteurs électromécaniques longitudinaux 7,8, 9, 10. Un tore 11 est disposé sur les faces extérieures des cônes d'articulation des transducteurs avec le stator. Ce tore aurait pu être également disposé sur les faces latérales des transducteurs électromécaniques au lieu qu'il soit sur les cônes. Comme mentionné précédemment, il n'est pas nécessaire de coller le tore contre lesdites surfaces, mais le matériau est plaqué par sa propre élasticité contre les surfaces en question. Dans le cas de la figure 3, nous disposons de quatre transducteurs électromécaniques et il serait possible d'utiliser deux tores, un premier qui entoure, soit le cône d'articulation, soit la surface latérale de la paire 8, 10 des deux excitateurs et un deuxième qui entoure la surface latérale de la paire 7,9. Dans ce cas, les tores ont une forme elliptique et leur axes respectif sont décalés de 900. Cette disposition de deux tores croisés peut d'ailleurs tout aussi bien s'appliquer aux quatre groupes de dents 12 figurant sur le sommet du stator de la figure 3. Enfin, si l'épaisseur du tore ne permet pas de se loger dans l'espace entre le bâti du moteur et la surface périphérique sur laquelle est plaqué le tore, on prévoit une creusure sur ladite surface permettant de loger une partie de l'épaisseur du tore. REVENDICATIONS. 1. Moteur piézo-électrique à onde progressive comprenant au moins un stator et un rotor annulaires et des transducteurs électromécaniques, caractérisé par le fait que l'un au moins des éléments susmentionnés constituant le moteur est muni d'un tore viscoélastique disposé sur une surface périphérique parallèle au moins approximativement à l'axe de rotation du rotor. 2. Moteur selon la revendication l, caractérisé par le fait que ledit tore est disposé sur la surface latérale du stator. 3. Moteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'un tore est disposé sur la surface latérale du rotor. 4. Moteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les transducteurs électromécaniques sont longitudinaux et disposés perpendiculairement au stator et qu'un tore est disposé sur les faces extérieures desdits transducteurs électromécaniques ou sur leur cônes d'articulation avec le stator. 5. Moteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les transducteurs électromécanique sont au nombre de quatre et sont longitudinaux et disposés perpendiculairement au stator et que l'on utilise deux tores, un premier entourant la surface extérieure d'un couple de transducteurs électromécaniques diamétralement opposés et un deuxième tore entourant la surface latérale du deuxième couple de transducteurs électromécaniques diamétralement opposés. 6. Moteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que ladite surface périphérique est munie d'une creusure pour recevoir ledit tore.