Pour surmonter les limites des moteurs piézoélectriques existants, qui peinent à concilier mouvement à grande vitesse et positionnement haute résolution, un moteur piézoélectrique à mode de cisaillement longitudinal multi-échelle a été conçu. Fonctionnant en double mode quasi-statique et résonant, il répond aux doubles exigences de vitesse et de précision dans le domaine des entraînements de précision. Ce moteur utilise une structure statorique composée d'un transducteur de vibration longitudinale (basé sur l'effet d₃₃ des céramiques piézoélectriques) et d'un transducteur de cisaillement en sandwich (basé sur l'effet d₁₅), générant par synthèse d'oscillations orthogonales à la même fréquence une trajectoire elliptique du pied moteur. Les paramètres clés ont été optimisés par simulation par éléments finis : en mode quasi-statique, la raideur de la première charnière a été conçue à 16,66 N/µm pour améliorer l'efficacité du déplacement ; en mode résonnant, les paramètres structuraux ont été ajustés pour réaliser la dégénérescence des fréquences modales de vibration longitudinale (7 829,6 Hz) et de flexion (7 860,7 Hz). Les résultats expérimentaux montrent : en excitation quasi-statique (fréquence 800 Hz, précharge 0,38 N), la résolution minimale de déplacement atteint 39 nm, la vitesse maximale est de 0,95 mm/s ; en excitation résonante (fréquence 6 780 Hz, déphasage 30°), la vitesse maximale à vide atteint 125,33 mm/s, la charge maximale 0,45 N. Ce moteur dépasse significativement les moteurs à mode unique traditionnels en vitesse (125,33 mm/s) et en résolution (39 nm), résolvant la difficulté de compatibilité entre haute vitesse et haute précision, offrant ainsi une solution technique efficace pour le positionnement précis multi-échelle.

moteur piézoélectrique; mode de cisaillement longitudinal; entraînement multi-échelle; céramique piézoélectrique; quasi-statique