Materiaux piézoélectriques pour moteurs ultrasonores performances requises et problèmes technologiques

(Reçu le 5 novembre 1993, accepté le 15 mars 1994)

Abstract
For many years ultrasonic piezoelectric motors are the subject of a great number of papers and patents. The submitted structures yield a great variety of piezoceramics shapes, of the excitation mode and the applied electric fields. The main required properties of the active materials are presented on the basis of the figure of merit (coupling factor, electromechanical transformer ratio) and on the basis of losses and aging as well. The significant technological problems presented by some structures are analysed : reverse polarizations into a same ceramic, strong silkscreen printing, achievement of a strong, conductive and non absorbing, metal-ceramic bond,... At last an industrial outlet of piezoelectric motors will mainly depend on the upper cost limit of piezoceramics when built in great number. Such a cost will be bound to the required geometries and machining.

Résumé
Les moteurs piézoélectriques ultrasonores font depuis plusieurs années l'objet de très nombreuses publications et brevets. La diversité des structures proposées entraîne une grande variété des formes des céramiques piézoélectriques, de leur mode d'excitation et des champs électriques appliqués. Les principales performances requises des matériaux actifs sont présentées tant sur le plan des facteurs de mérites (facteur de couplage, rapport de transformation électromécanique, ... ) que sur celui des pertes ou du vieillissement. Les importants problèmes technologiques posés par certaines structures sont analysés : polarisations inversées dans une même céramique, sérigraphies résistantes, réalisation de liaisons céramiques-métal solides, conductrices et non amorties... Enfin le débouché industriel des moteurs piézoélectriques dépendra essentiellement du coût limite en fabrication de masse des éléments céramiques, piézoélectriques qui restera très lié aux géométries et aux usinages exigés.