Pour dépasser les limites des moteurs piézoélectriques existants, qui peinent à concilier mouvements à grande vitesse et positionnement à haute résolution, un moteur piézoélectrique multimodal de coupe longitudinale à multi-échelles a été conçu. Ce moteur fonctionne en modes quasi-statique et résonant pour répondre aux exigences simultanées de vitesse et de précision dans le domaine des entraînements de précision. Le stator du moteur combine un transducteur de vibration longitudinale (basé sur l'effet piézoélectrique d₃₃ de la céramique) et un transducteur de cisaillement sandwich (basé sur l'effet piézoélectrique d₁₅). La commande repose sur la synthèse d’oscillations orthogonales à la même fréquence pour générer une trajectoire elliptique du pied moteur. Les paramètres clés ont été optimisés par simulation par éléments finis : pour le mode quasi-statique, la raideur de la première charnière a été conçue à 16,66 N/µm afin d’améliorer l’efficacité du déplacement ; pour le mode résonant, les paramètres structurels ont été ajustés pour obtenir la quasi-dégénérescence des fréquences des modes longitudinaux (7 829,6 Hz) et de flexion (7 860,7 Hz). Les résultats expérimentaux démontrent qu’en excitation quasi-statique (fréquence 800 Hz, précharge 0,38 N), la résolution minimale de déplacement atteint 39 nm et la vitesse maximale 0,95 mm/s ; en excitation résonante (fréquence 6 780 Hz, déphasage 30°), la vitesse maximale à vide atteint 125,33 mm/s avec une charge maximale de 0,45 N. Ce moteur dépasse significativement les moteurs classiques à mode unique en vitesse (125,33 mm/s) et résolution (39 nm), résolvant le compromis entre vitesse élevée et haute précision, offrant une solution technique efficace pour la motorisation précise multi-échelles.

Moteur piézoélectrique; Mode de coupe longitudinale; Motorisation multi-échelles; Céramique piézoélectrique; Quasi-statique