Moteur linéaire

Mikrotechnik
Microtechnique
Moteur linéaire
Robotique / Prof. Yves Mussard
Le moteur linéaire offre la possibilité d’effectuer un mouvement de type rectiligne en s’affranchissant
d’une quelconque transformation mécanique d’un mouvement rotatif en un mouvement linéaire. Particulièrement dans le domaine du petit, il devient très intéressant de pouvoir effectuer des déplacements
linéaires avec des appareils peu encombrants.
Aujourd’hui, plusieurs fabricants proposent des moteurs linéaires tubulaires, mais dans des tailles trop
grandes pour certaines applications microtechniques typiques telles que la micro-robotique.
Lors du travail de semestre de dernière année, un moteur linéaire a été calculé et dimensionné. Le travail
de diplôme avait pour tâches principales de mettre en service ce moteur et de le caractériser.
Le fonctionnement d’un moteur linéaire se base sur les mêmes principes électromagnétiques qu’un moteur rotatif. Les principaux éléments,
bobines et aimants, sont simplement
arrangés différemment pour produire
une force et non un couple.
Pfenniger Aloïs
1981
076 567 90 98
[email protected]
Le cahier des charges stipulait que,
pour des dimensions extérieures de
10x10x90 mm, le moteur devait atteindre une force de 0.5 N avec une
résolution de 1 micromètre sur une
course de 70 mm.
Les calculs effectués pendant le travail de semestre ont permis de définir, pour des dimensions extérieures
données, quel était le meilleur rapport
entre les dimensions des bobines et
celles des aimants. Les résultats finaux donnaient pour la force théorique du moteur la valeur de 1.3 N.
Pendant le travail de diplôme, il a tout
d’abord fallu assembler le moteur.
Parallèlement, il a fallu développer
l’électronique de puissance capable
d’alimenter les bobines du moteur.
Afin de pouvoir mesurer la position
de l’axe, une règle optique a été intégrée au moteur. La régulation du moteur s’est faite à l’aide des programmes Matlab/Simulink et d’une carte
dSPACE.
La caractérisation du moteur a donné,
entre autres, les résultats suivants :
- Les dimensions du moteur font
12x12x64 mm.
- La force mesurée fait 1.44 N, soit
une erreur d’environ 10 % par rapport à la force théorique.
- En utilisant une technique appelée “dither”, il a été possible de
garantir une résolution de 1 micromètre.
Notons encore que deux prototypes
ont été réalisés, avec un corps en ertalyte et en aluminium. En effet, il était
intéressant de voir si on observait des
différences entre ces deux moteurs,
notamment au niveau des pertes par
courant de Foucault. Toutefois, les
tests réalisés ont démontré que les
deux moteurs présentent quasiment
les mêmes caractéristiques, excepté
en ce qui concerne la température.
Les caractéristiques thermiques de
l’aluminium sont naturellement infiniment meilleures.
Ce travail a permis de démontrer qu’il
y a un potentiel intéressant dans l’utilisation de moteurs linéaires, même
de très petite taille.
Moteur linéaire développé
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Haute école technique et informatique